introducción a la ingeniería del software enrique barreiro departamento de informática universidade de vigo escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

características y evolución del software un poco de historia primeras décadas: desarrollar el hardware reducir costes de procesamiento y almacenamiento década de los ochenta: desarrollo de la microelectrónica mayor potencia de cálculo y reducción de costes objetivo actual: mejorar la calidad de las soluciones software. Orientación por lotes Distribución limitada Software a medida Multiusuario Tiempo real Bases de datos Software como producto Mayores gastos de mantenimiento Sistemas distribuidos Inteligencia Artificial Hardware de bajo coste Impacto en el consumo Redes area local y global Gran demanda Potentes sistemas de sobremesa Tecnología de objetos Sistemas expertos Redes neuronales Cliente/servidor Tecnologías de Internet. 1959 - 1965 1965 - 1975 1975 - 1989 1989 - AUMENTAN los problemas del desarrollo de software: Subexplotación del potencial del hardware Incapacidad de atender a la demanda Incapacidad de mantener el software existente escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

características y evolución del software programas archivos de configuración documentación de la estructura del sistema manuales de instalación y uso sitios web con información y actualizaciones tipos de software productos genéricos sistemas producidos por una organización y que se venden en el mercado abierto sistemas gestores de bases de datos, procesadores de texto, paquetes gráficos,... la organización controla la especificación productos personalizados desarrollados específicamente para un cliente aplicaciones de negocio, sistemas de control de tráfico aéreo, control de procesos de fabricación,... el cliente controla la especificación de la aplicación escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

características y evolución del software El software desde una perspectiva industrial El valor del software: de “elemento añadido” a principal elemento de coste El desarrollo del software: Algunas preguntas: ¿Por qué se tarda tanto? (y casi siempre más de lo previsto) ¿Por qué la productividad es tan baja? ¿Por qué cuesta tanto? ¿Por qué siempre quedan errores sin localizar? escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

naturaleza y problemas del desarrollo de software El software como elemento lógico. Se desarrolla, no se fabrica: Calidad del diseño. Costes más importantes en la ingeniería Gestión especial de los proyectos Se “deteriora” con el mantenimiento Desarrollo a medida (ausencia de componentes) La “crisis” del software: problemas que aparecen en el desarrollo del software al desarrollar, mantener y atender la demanda de nuevas aplicaciones. Sin tiempo para recoger datos históricos Planificación y estimaciones imprecisas Dificultad de mantener el software existente Insatisfacción del cliente Calidad Baja productividad escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

naturaleza y problemas del desarrollo de software Causas de la crisis del software Naturaleza lógica del software Mala gestión de los proyectos ( ausencia de datos, deficiente comunicación, ...) Ausencia de entrenamiento formal en nuevas técnicas (programadores vs. ingenieros de software) Resistencia al cambio Mitos del software: MITOS DE GESTIÓN - Uso de estándares - Uso de herramientas - Mala planificación: aumento de programadores MITOS DE LOS DESARROLLADORES - Programa funcionando = fin del trabajo - Calidad = el programa se ejecuta sin errores - Entrega al cliente: programa funcionando MITOS DEL CLIENTE - Requisitos establecidos como una declaración general de objetivos - Flexibilidad del software ante los cambios escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

la ingeniería del software definiciones establecimiento y uso de principios de ingeniería robustos, orientados a obtener software económico, fiable, eficiente y que satisfaga las necesidades del usuario disciplina que comprende todos los aspectos de la producción de software, desde las etapas iniciales hasta el mantenimiento: “disciplina de ingeniería”: aplicación de teorías, métodos y herramientas para solucionar problemas, y teniendo en cuenta restricciones financieras y organizativas “todos los aspectos de producción”: comprende procesos técnicos del desarrollo y actividades como la administración de proyectos, desarrollo de herramientas, métodos y teorías actividad de modelado solución de problemas adquisición de conocimiento dirigida por una fundamentación escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

la ingeniería del software trata de ser la respuesta a la crisis del software combinación de elementos: métodos completos para todas las fases mejores técnicas de control de calidad mejores elementos de programación herramientas para automatizar los métodos filosofía de coordinación, control y buena gestión escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

modelado modelado: método básico de la ciencia modelo representación abstracta de un sistema que da respuesta a preguntas sobre el sistema útiles cuando se manejan sistemas grandes, pequeños, complicados o caros para tener una experiencia de primera mano permiten visualizar y comprender sistemas que no existen o que sólo se supone que existen ejemplos: biología: modelos de dinosaurios a partir de restos física: modelos que representan cómo se reúnen materia y energía en los niveles subatómicos más bajos el sistema en el mundo real serían dinosaurios o partículas subatómicas modelos escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

modelado los ingenieros de software necesitan comprender el ambiente de funcionamiento del sistema: construyen modelos del dominio del problema (sistemas de bolsa, control de tráfico aéreo,...) comprender los distintos sistemas que podrían construir para evaluar alternativas: construyen modelos del dominio de la solución técnicas y herramientas para construir los modelos (por ejemplo, diagramas de UML) escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

solución de problemas los ingenieros de software buscan una solución adecuada, en varios pasos: Formular el problema Analizar el problema Buscar soluciones Decidir la solución más adecuada Especificar la solución actividades básicas del desarrollo obtención de requerimientos análisis diseño del sistema implementación otras actividades del desarrollo para evaluar la adecuación de los modelos revisiones del análisis: el modelo del dominio del problema se compara con la realidad del cliente revisiones del diseño: el modelo del dominio de la solución se compara con los objetivos del proyecto pruebas: el sistema se valida contra el modelo del dominio de la solución administración del proyecto: se compara el modelo del proceso de desarrollo (calendario y presupuesto) con la realidad (trabajos entregados y recursos gastados) escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

participantes y papeles participantes: todas las personas involucradas en el proyecto cliente: encarga y paga el sistema desarrolladores: construyen el sistema (analistas, diseñadores, programadores,...) gerente o director del proyecto: planifica y calcula el presupuesto, coordina a los desarrolladores y cliente usuarios finales: los que van a utilizar el sistema papel (rol) conjunto de responsabilidades en el proyecto o en el sistema asociado con un conjunto de tareas y se asigna a un participante un mismo participante puede cumplir varios papeles escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

otros conceptos de la ingeniería del software sistemas y modelos sistema: realidad subyacente modelo: cualquier abstracción de la realidad productos de trabajo artefacto o elemento que se produce durante el desarrollo (documento, fragmento de software,...) dos tipos: producto de trabajo interno: producto para el consumo interno del proyecto (por ejemplo, una revisión de la estructura de la base de datos, resultados de pruebas para el gerente,...) entrega: producto de trabajo para un cliente (especificación de requisitos, manual de usuario, producto final,...) actividades, tareas y recursos actividad (o fase): conjunto de tareas que se realiza con un propósito específico (obtención de requisitos, entrega, administración,...) que pueden componerse de otras actividades tarea: unidad elemental de trabajo que puede ser administrada; consumen recursos, dan como resultado productos de trabajo y dependen de productos de trabajo producidos por otras tareas recursos: bienes que se utilizan para realizar el trabajo: tiempo, equipamiento y recursos humanos al planificar, el gerente divide el trabajo en tareas y les asigna recursos escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

otros conceptos de la ingeniería del software objetivos, requerimientos y restricciones objetivos: principios de alto nivel que se utilizan para guiar el proyecto definen los atributos realmente importantes del sistema (seguridad, fiabilidad,...) a veces hay conflicto entre objetivos (por ejemplo, seguridad y bajo coste) que aumentan la complejidad del proyecto requerimientos características que debe tener el sistema requerimiento funcional: área de funcionalidad que debe soportar el sistema (por ejemplo, proporcionar billetes de tren) requerimiento no funcional: restricción que se establece sobre el funcionamiento del sistema (por ejemplo, proporcionar billetes de tren en menos de un segundo) otras restricciones: por ejemplo, utilización de un determinado lenguaje, de una determinada plataforma o de un sistema antiguo que el cliente no quiere retirar escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

otros conceptos de la ingeniería del software notaciones, métodos y metodologías notación: conjunto de reglas gráficas o de texto para representar un modelo (UML, Unified Modelling Language, es una notación gráfica orientada a objetos para representar modelos) método: técnica repetible para resolver un problema específico. Por ejemplo: un algoritmo de ordenación es un método para ordenar elementos en una lista la administración de la configuración es un método para el seguimiento de los cambios metodología: colección de métodos para la resolución de una clase de problemas (OMT, metodología de Booch, Catalysis, Proceso Unificado de Desarrollo,...) escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

actividades de desarrollo ingeniería de requerimientos el cliente y los desarrolladores definen el propósito y objetivos del sistema resultado: descripción del sistema en términos de participantes (actores) y funciones (casos de uso) actores: entidades externas que interactúan con el sistema (incluyen roles como usuarios finales u otros sistemas con los que interactúa el sistema) casos de uso: secuencias de eventos que describen todas las acciones posibles entre un actor y el sistema para una función específica. se acuerdan requisitos no funcionales. Por ejemplo: el distribuidor de billetes debe estar disponible al menos un 95% del tiempo el distribuidor de billetes debe dar respuesta en menos de un segundo después de seleccionada la transacción Nombre del caso de uso: CompraBillete Actor participante: Iniciado por Viajero Precondición: 1. El Viajero se para frente al distribuidor automático de billetes Flujo de eventos: 2. El Viajero selecciona las estaciones de origen y destino 3. El DistribuidorDeBilletes muestra el precio del billete 4. El Viajero inserta una cantidad de dinero que, al menos, debe ser igual que el precio del billete 5. El DistribuidorDeBilletes emite el billete especificado al Viajero y devuelve el cambio si es necesario Postcondición: 6. El Viajero coge el billete y el cambio Requisitos especiales: Si la transacción no ser termina después de un minuto de inactividad, el DistribuidorDeBilletes devuelve todo el dinero insertado escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

actividades de desarrollo análisis se produce un modelo correcto, completo, consistente, claro, realista y verificable transformación de los casos de uso en un modelo que describe por completo el sistema y que se usará en el diseño descubrimiento y resolución con el cliente de ambigüedades e inconsistencias en el modelo de casos de uso escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

actividades de desarrollo diseño diseño del sistema definición de los objetivos de diseño descomposición del sistema en subsistemas abordables por equipos selección de estrategias para la construcción (plataformas hardware y software, almacenamiento de datos persistentes, control de acceso,...) resultado: descripción de las estrategias, descomposición en subsistema diseño de objetos: definición de objetos e interfaces de subsistemas, reestructuración del modelo de objetos para lograr los objetivos de diseño, optimización del modelo para mejorar el rendimiento,... resultado: modelo de objetos detallado actividades del diseño diseño arquitectónico especificación de los subsistemas diseño de interfaz diseño de componentes diseño de la estructura de datos diseño procedimental (algoritmos) escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

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actividades de desarrollo implementación traducción del modelo de diseño (por ejemplo, del modelo de objetos) en código fuente incluye: implementación de atributos y métodos de cada objeto integración de todos los objetos para que funcionen como un solo sistema pruebas pruebas de unidad: comparación del modelo de diseño con cada objeto y subsistema pruebas de integración: combinaciones de subsistemas y comparación con el modelo de diseño del sistema pruebas del sistema: ejecución de casos típicos y excepcionales, y comparación con el modelo de requerimientos objetivo: descubrir la mayor cantidad posible de errores que se puedan reparar antes de entregar el sistema mantenimiento mejoras en el sistema (nuevas funciones, facilidad de uso,...) corrección de errores adaptación a cambios en el entorno (hardware, software, legislación,...) actividad más costosa del ciclo de vida de un producto software escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

actividades de desarrollo actividades de administración del desarrollo comunicación actividad crítica y costosa en tiempo intercambio de modelos y documentos, informes de evolución y calidad, negociaciones, comunicación de decisiones,... herramientas y notaciones gestión de la configuración proceso que supervisa y controla los cambios en los productos de trabajo cambios: requerimientos, plataformas hardware y software, errores encontrados, mejoras del sistema,... administración del proyecto objetivo: asegurar la entrega de un sistema de alta calidad a tiempo y dentro del presupuesto planificación y presupuesto del proyecto contratación de desarrolladores y coordinación de equipos vigilancia de la evolución del proyecto detección de desviaciones e intervención escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

el proceso de desarrollo                                                                                      escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

el proceso: modelos de desarrollo conjunto ordenado de tareas, una serie de pasos que involucran actividades, restricciones y recursos, que producen una salida determinada proceso de software: conjunto de actividades necesarias para transformar los requisitos de un usuario en un sistema software características tiene una serie de actividades principales utiliza recursos, está sujeto a restricciones y genera productos intermedios y finales compuesto por subprocesos que se encadenan de alguna forma cada actividad tiene sus criterios de entrada y salida, que permiten conocer cuando comienza y termina dicha actividad existen principios orientadores que explican las metas de cada actividad cuando implica la construcción de un producto, se suele llamar ciclo de vida aportan consistencia y estructura sobre el conjunto de actividades, lo que permite realizar la misma tarea correctamente de forma repetida existen diferentes modelos de proceso Requisitos del usuario Proceso de desarrollo de Software Sistema software escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

modelo en cascada Requerimentos y Análisis Diseño Implementación Pruebas Mantenimiento resultado de cada fase: uno o más documentos aprobados una fase comienza cuando la anterior termina en la práctica, las etapas se solapan iteraciones de coste elevado y reelaboración del trabajo: tendencia a la congelación de partes del desarrollo (especificaciones,...) se retrasa la localización y corrección de errores pueden producir sistemas poco útiles para usuarios o mal estructurados inflexibilidad del modelo: dificultad para responder a cambios en los requerimientos escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

desarrollo evolutivo basado en: dos tipos: problemas desarrollo de una implementación inicial exposición a comentarios y crítica del usuario refinamiento a través de diferentes versiones hasta llegar a un sistema adecuado dos tipos: prototipado evolutivo: trabajo con cliente para explorar sus requerimientos y entregar un sistema final evolución continua del prototipo mediante la agregación de funciones y características propuestas por el cliente prototipos desechables comprensión de las necesidades del cliente desarrollo de una definición mejorada de los requerimientos del sistema prototipos centrados en la experimentación de requisitos poco claros o complejos problemas prisas del cliente (utilización del prototipo como sistema final pasar elecciones debidas al prototipo a la implementación final (entorno, sistema operativo,...) estructura deficiente evolución del proceso difícil de gestionar herramientas y técnicas especiales poco adecuado para grandes sistemas Recolección y refinamiento de requisitos Diseño rápido Producto Refinamiento del prototipo Evaluación del prototipo por el cliente Construcción escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

prototipado con lenguajes visuales fuente: I. Sommerville, Software Engineering, 6th ed.,2000 escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

desarrollo incremental pasos identificación y priorización de funciones y servicios definición de varios requerimientos que proporcionan parte de la funcionalidad, según la prioridad (los más importantes se entregan antes) definición detallada de requerimientos del incremento y desarrollo con el proceso más adecuado congelación de requerimientos de incrementos desarrollados puesta en explotación de los incrementos completados y entregados ventajas puesta en marcha temprana los incrementos iniciales permiten refinar requerimientos de incrementos posteriores satisfacción del cliente (bajo riesgo de fallo) sistema final muy probado y con pocos fallos problemas incrementos relativamente pequeños adaptación de requerimientos a incrementos del tamaño apropiado identificación de recursos comunes a todos los incrementos escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

DESARROLLAR, VERIFICAR PRODUCTO DE SIGUIENTE NIVEL modelo en espiral . Concepto de operación Análisis de riesgos An. Riesgo. - PROGRESO A TRAVÉS DE LAS ITERACIONES DESARROLLAR, VERIFICAR PRODUCTO DE SIGUIENTE NIVEL Codificar PLANIFICAR SIGUIENTE FASE Simulaciones, modelos, pruebas comparativas Plan de requerimientos Plan de ciclo de vida desarrollo Plan de integración y prueba REVISIÓN Proto- tipo 1 Prototipo 2 Prototipo 3 Prototipo operativo Requerimientos de software Validación de Diseño del producto Diseño de validación y verificación Diseño detallado Prueba de unidad integración aceptación Explotación EVALUAR ALTERNATIVAS, IDENTIFICAR Y RESOLVER RIESGOS DETERMINAR OBJETIVOS, ALTERNATIVAS Y RESTRICCIONES propuesto por Barry Boehm organización en ciclos primer ciclo: factibilidad segundo ciclo: requerimientos tercer ciclo: diseño ... cada ciclo se divide en 4 sectores definición de objetivos, restricciones del producto y proceso, plan de administración,... evaluación y reducción de riesgos (por ejemplo, mejor definición de requerimientos mediante prototipos) desarrollo y validación: elección de un modelo para el desarrollo planificación: el proyecto se revisa y se decide si se continúa con el siguiente ciclo. si es así, se planifica la siguiente fase escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

el proceso unificado de desarrollo propuesto por los autores de UML (lenguaje unificado de desarrollo) basado en componentes interconectados a través de interfaces utiliza UML para desarrollar los esquemas y diagramas de un sistema software principales aspectos definitorios dirigido por casos de uso centrado en la arquitectura iterativo e incremental Requisitos del usuario Proceso de desarrollo de Software Sistema software escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

el proceso unificado: dirigido por casos de uso para construir un sistema con éxito hay que conocer las necesidades y deseos de los futuros usuarios usuario personas que trabajan y necesitan el sistema otros sistemas que interactúan con el que estamos desarrollando interacción: usuario inserta tarjeta en cajero automático usuario responde sobre la pantalla a las preguntas que realiza el cajero el usuario recibe una cantidad de dinero y su tarjeta una interacción así es un caso de uso fragmento de funcionalidad del sistema que proporciona al usuario un resultado importante utilidad casos de uso herramienta para especificar los requisitos de un sistema: representan los requisitos funcionales y juntos constituyen el modelo de casos de uso, que describe la funcionalidad total del sistema guían el proceso de desarrollo (diseño, implementación y prueba) basándose en el modelo de casos de uso, se crean modelos de diseño e implementación se revisa cada modelo para que sean conformes al modelo de casos de uso se prueba la implementación para garantizar que los componentes del modelo de implementación implementan correctamente los casos de uso no sólo inician el proceso de desarrollo sino que éste sigue un hilo de trabajo que parte de los casos de uso escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

el proceso unificado: centrado en la arquitectura casos de uso la arquitectura de un sistema software se describe mediante diferentes vistas del sistema en construcción influida por diversos factores necesidades de la empresa, tal y como las perciben los usuarios y clientes otros factores, como plataforma de explotación (arquitectura hardware, sistema operativo, gestor de bases de datos, protocolos de comunicación,...), componentes reutilizables, sistemas heredados, requisitos no funcionales,... es una vista del diseño completo con las características más importantes resaltadas, dejando los detalles de lado. hay una constante interacción entre los casos de uso y la arquitectura, que evolucionan en paralelo los casos de uso deben encajar en la arquitectura cuando se realizan la arquitectura debe permitir el desarrollo de todos los casos de uso requeridos el arquitecto realiza un esquema en borrador de la arquitectura que no es específica de los casos de uso (por ejemplo, la plataforma) trabaja con un subconjunto de los casos de uso principales del sistema, especificándolo en detalle y realizándolo en términos de subsistemas, clases y componentes a medida que los casos de uso se especifican y maduran, se descubre más de la arquitectura, lo que a su vez lleva a la maduración de más casos de uso este proceso continúa hasta que se considera que se dispone de una arquitectura estable conduce guía arquitectura escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

el proceso unificado: iterativo e incremental el trabajo se divide en partes más pequeñas o miniproyectos miniproyecto: una iteración que resulta en un incremento iteración: pasos en el flujo de trabajo incremento: crecimiento del producto las iteraciones están controladas y planificadas factores para seleccionar lo que se implementará en una iteración la iteración se centra en un grupo de casos de uso que juntos amplían la utilidad del producto desarrollado hasta ahora la iteración trata los riesgos más importantes las iteraciones sucesivas se construyen sobre los artefactos de desarrollo tal como quedaron al final de la última iteración en las primeras fases del ciclo de vida los incrementos implican modificaciones en las últimas fases los incrementos implican menos modificaciones y más añadidos a los modelos para cada iteración: identificación y especificación de los casos de uso relevantes creación de un diseño utilizando la arquitectura seleccionada como guía implementación del diseño mediante componentes verificación de que los componentes satisfacen los casos de uso si una iteración cumple con sus objetivos, el desarrollo continúa con la siguiente iteración. Si no, se revisan las decisiones previas y se adopta un nuevo enfoque ventajas proceso iterativo controlado reducción del coste del riesgo a los costes de un solo incremento reducción del riesgo de no sacar al mercado el producto en el calendario previsto se acelera el ritmo del esfuerzo de desarrollo en su totalidad, para obtener resultados claros a corto plazo los requerimientos del usuario se van refinando en iteraciones sucesivas, por lo que se pueden acomodar mejor los cambios escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

la vida del proceso unificado el proceso unificado se repite a lo largo de una serie de ciclos cada ciclo concluye con una versión del producto y consta de cuatro fases inicio: descripción del producto final a partir de una idea inicial y análisis de negocio para el producto principales funciones del sistema y usuarios más importantes (modelo de casos de uso) posible arquitectura del sistema plan del proyecto, coste, identificación y priorización de riesgos elaboración: se especifican en detalle los principales casos de uso se diseña la arquitectura del sistema: vistas arquitectónicas del modelo de casos de uso, del modelo de análisis, del modelo de diseño, del modelo de implementación y modelo de despliegue al final se pueden planificar las actividades y estimar recursos necesarios para finalizar el proyecto construcción: se crea el producto añadiendo el software a la arquitectura al final se dispone de todos los casos de uso acordados para el desarrollo aunque puede incorporar defectos transición periodo durante el cual el producto se convierte en versión beta, en la que usuarios prueban el producto e informan de defectos y deficiencias se corrigen problemas e incorporan sugerencias incluye actividades como la formación del usuario, proporcionar una línea de ayuda y asistencia,... cada fase se divide a su vez en iteraciones escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

la vida del proceso unificado Inicio Elaboración Construcción Transición Requisitos Análisis Diseño Implementación Prueba Flujos de trabajo fundamentales Fases iter #1 iter #2 --- iter #n-1 iter #n Iteraciones una iteración en la fase de elaboración escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión

bibliografía Bruegge, B., Dutoit, A.H., Ingeniería del Software Orientado a Objetos, cap. 1 Jacobson, I., Booch, G., Rumbaugh, J., El Proceso Unificado de Desarrollo de Software, cap. 1 Pressman, R.S., Ingeniería del Software. Un enfoque práctico, cap. 1 y 2 Sommerville, I., Ingeniería de Software, cap. 1, 2 y 3 escuela superior de ingeniería informática ingeniería del software de gestión