Home

Автор: Вячеслав Панкратов

Материал впервые опубликован в журнале «Открытые Системы» #02/2007

Сегодня много говорится о качестве программного обеспечения и информационных систем, проводятся исследования, демонстрирующие зависимость качества и эффективности автоматизируемых бизнес-процессов. Качество программного обеспечения из абстрактного и неосязаемого понятия преобразуется в комплексную метрику оценки программного решения, проекта его внедрения, процесса создания и уровня использования информационных систем в целом. От чего же зависит качество программ и как можно на него влиять?

Очевидно, что качество программного обеспечения напрямую зависит от качества процесса его производства. Управляя процессом производства и контролируя показатели эффективности всех его технологических этапов, можно влиять на качество производимого продукта. Говоря о характеристиках программ, можно выделить простые для понимания и анализа количественные метрики, относящиеся к качеству программного кода (цикломатическая сложность кода — сложность структуры модуля, например, количество независимых маршрутов в нем); количество строк кода, отнесенное к артефактам проектного репозитория и т.п.; тесты (покрытие веток и модулей кода сценариями тестов, соотношение количества ошибок, найденных до и после выпуска продукта, динамика обнаружения ошибок и др.); покрытие требований на соответствие рекомендациям к интерфейсу приложений и операционным платформам. Однако, при переходе на процессный уровень обеспечения качества разрабатываемых программ возникают определенные трудности в понимании качества этого процесса. В самом деле, как, например, оценить и измерить эффективность того или иного способа разработки, если практически не существует проектов разработки двух одинаковых программных систем, и тем более не встречаются две идентичные по опыту и навыкам команды разработчиков? Судить по конечному результату не представляется возможным: кроме процессных условий производства программного обеспечения (применяемая методология, структура проектной команды, способы коммуникации с заказчиком) зачастую сильно разнятся и условия проекта (сроки, стоимость и объемы ресурсов). Более детальное рассмотрение процесса тестирования программного обеспечения — технологической составляющей процесса производства — выявляет проблему выбора метрик эффективности тестирования.

Кроме непосредственной оценки текущего уровня эффективности того или иного процесса есть и более интересная задача — повышение уровня эффективности или, как принято говорить, уровня зрелости процессов. Когда базовые проблемы планирования и проведения работ по тестированию в интеграции с процессом разработки программного обеспечения решены, возникает задача поиска оптимальных организационных и процедурных схем выполнения работ. Ответив на вопросы «кто» и «когда», приходится искать ответы на вопросы «как, каким образом», «как измерять результаты», «как контролировать», «как работать эффективнее», а также «как управлять и развивать процесс, базируясь на полученных данных и опыте».

В повседневной практике — при работе с конкретными инструментами — у ИТ-специалистов и менеджеров проектов складывается устойчивое мнение о технологической природе всех проблем, связанных с качеством программного обеспечения и достигаемыми уровнями зрелости процесса его разработки. Как следствие, усиленно продвигаемая поставщиками вера в силу программных средств повышения качества на практике становится почвой для необоснованных решений о внедрении методологий или автоматизации процессов разработки, начиная с внедрения конкретных программных решений. Однако современные средства автоматизации процессов разработки являются настолько гибкими и настраиваемыми платформами, что требуют предварительной глубокой проработки именно процессной составляющей с последующим внедрением и адаптацией уже под конкретные условия производства.

В 1980 году в Институте программной инженерии при Университете Карнеги-Меллона была разработана модель зрелости процессов разработки программного обеспечения (Capability Maturity Model for Software, CMM), которая впоследствии получила развитие в CMMI (Capability Maturity Model Integration), де-факто признанном в индустрии производства программного обеспечения сертификате уровня зрелости процесса разработки. По аналогии с миром разработки программного обеспечения и существующими моделями зрелости их процессов, рассмотрим модели зрелости процесса тестирования.

Модель зрелости тестирования

Модель зрелости тестирования программного обеспечения — это систематизированный подход к развитию процесса тестирования, который предлагает систему элементов эффективных процессов и пути достижения конкретных процессных целей. Опираясь на модель зрелости, можно решить две основные задачи процессного развития: понять и зафиксировать текущий процесс тестирования и определить направления, требующие улучшения. Практика показывает, что процессные изменения возможны только на основании четкого понимания руководством необходимости внесения таких изменений — любые структурные и процедурные изменения невозможны без политической воли руководства. Помимо получения поддержки руководства и необходимых ресурсов, внесение изменений в процесс работ по тестированию требует четкого планирования, как и любая другая проектная деятельность.

Консультант по вопросам тестирования Терри Везерил в 2001 году одним из первых сравнил существующие модели зрелости тестирования [1] и выделил шесть моделей:

• Testability Maturity Model (TMM);
• Software Testing Maturity Model (TMM^SW);
• Test Process Improvement (TPI);
• Test Organization Maturity (TOM);
• Testing Assessment Program (TAM);
• Proposed Evaluation and Test SW-CMM Key Process Areas (SW-CMM KPA).

Затем в некоторые модели были внесены принципиальные изменения; так, модель ТОМ (ее создала и развивает компания Gerrard Consulting) предлагает обновленный набор метрик, описывающих непосредственно процесс тестирования (длительность тестовых итераций, соотношение тестовых сценариев и функциональных требований и др.), которые собираются и анализируются на этапе описания существующего процесса.

Среди шести моделей зрелости тестирования программного обеспечения практики и консультанты выделяют две: TMM^SW, разработанную в Технологическом институте штата Иллинойс, и TPI, предложенную в компании Sogeti. Обе модели получили распространение в первую очередь благодаря своей простоте, а также предлагаемым практикам внутренних аудитов, которые могут производиться специалистами компании, вставшей на путь процессных улучшений. Рассмотрим структуру моделей зрелости тестирования программного обеспечения на примере модели TMM.

Модель TMM^SW, выбранная Томасом Стаaбом [2], одним из ведущих консультантов в области тестирования программного обеспечения, является наиболее интересной для применения, поскольку наряду с простотой понимания и использования практик позволяет организациям собственными силами проводить оценки (assessment) и постепенно приближаться к поставленным целям развития, контролируя промежуточные результаты. В своей работе мы также остановили выбор на этой модели, учитывая непопулярность у отечественных ИТ-компаний практики привлечения сторонней компетенции (компании стараются экономить на инвестиционных проектах, каковыми по сути являются проекты консалтинговые, а также на проектах, приносящих непрямые выгоды, к которым относят процессные изменения), и предлагаем познакомиться с нашим опытом, демонстрирующим готовность компаний самостоятельно проводить внутренние изменения силами собственных специалистов. Итеративность подхода является для многих компаний ключевым моментом при выборе той или иной модели зрелости, так как она позволяет контролировать сроки исполнения проекта по внедрению процессных изменений.

Модель TMM^SW разработана группой специалистов под руководством Илен Барнштейн в 1996 году как расширение и дополнение к модели SW-CMM. К ее преимуществам можно отнести соответствие уровней зрелости процессов тестирования программного обеспечения и уровней зрелости процессов разработки в модели SW-CMM. Также модель TMM^SW может быть использована в интеграции с CMMI, рекомендациями ISO-9001 и стандартом ISO/IEC Std 12207, которые позволяют пройти формальную сертификацию и при постоянном контроле в виде аудитов и переаттестаций оставаться на заданном уровне качества. С одной стороны, эта особенность TMM^SW позволяет внедрять процессные изменения в подразделении тестирования программного обеспечения в формате выделенного проекта меньшего масштаба, чем внедрение CMMI во всей организации (что экономит средства и обеспечивает прозрачность); с другой стороны, при таком подходе исключаются затраты на адаптацию и сопряжение нескольких моделей. Говоря о своеобразном родстве с CMMI, хотелось бы подчеркнуть, что эта модель достаточно широко распространена в мире ИТ и заслужила высокую степень доверия к себе, что намного облегчает мотивацию руководства к затратам на проект по внедрению процессных изменений.

Модель TMM^SW предлагает облегченное планирование, внедрение и мониторинг процесса улучшения. Из недостатков модели можно отметить ограниченность литературы: книга Practical Software Testing: A Process-oriented Approach, выпущенная Springer Professional Computing, — пожалуй, единственный значительный труд по данной тематике.

Модель TMM^SW, как и CMM, предусматривает пять уровней зрелости

Уровень 1 — хаотический

Процесс тестирования программного обеспечения имеет хаотический характер, что отличает большинство начинающих компаний. Процесс тестирования не определен как выделенная активность и не отделен от процесса отладки кода. Тестирование выполняется по факту создания кода и построения или сборки системы. Цель тестирования — показать, что приложение работает. Этот уровень характеризуется неподготовленным персоналом, недостатком ресурсов и инструментов. Программное обеспечение выпускается без формального согласия со стороны тестировщиков. Цели уровня не определены.

Уровень 2 — фаза разработки

Тестирование программного обеспечения отделено от кодирования и выделяется как следующая фаза. Главная цель тестирования — показать, что приложение соответствует требованиям. Имеются базовые подходы и практики тестирования. Цели уровня: определить задачи разработки и тестирования, создать соответствующие процедуры, инициировать процесс планирования тестирования, зафиксировать и описать базовые процедуры и методики тестирования.

Уровень 3 — интегрированный

Процесс тестирования интегрирован в жизненный цикл разработки программного обеспечения. Цели тестирования базируются на требованиях. Имеется организация тестирования, а само тестирование выделено в профессиональную деятельность. Цели уровня: выделить тестирование в отдельную группу и определить программу технического обучения, интегрировать процесс тестирования в жизненный цикл разработки, а также контролировать непосредственно процесс тестирования.

Уровень 4 — управление и измерение

Тестирование является измеряемым и контролируемым процессом. Процессы критических осмотров (review) проектных артефактов (тестовые планы и сценарии, сообщения об ошибках, итоговые отчеты о состоянии версии и т.д.) относятся к тестовым активностям. Продукт тестируется на соответствие таким качественным метрикам, как надежность, удобство, сопровождаемость. Тестовые сценарии записаны, хранятся в системе управления тестированием и могут быть многократно использованы вместе с тестовыми наборами данных. Обнаруженные дефекты не только фиксируются, но и анализируются по формальным признакам: критичность, «вес» дефекта, важность, время жизни и т.д. Цели уровня: внедрение программ критических пересмотров и аудитов на уровне всей организации/подразделения наравне с программой измеряемого тестирования. Проводится оценка качества программных продуктов.

Уровень 5 — оптимизация процесса, предотвращение ошибок и контроль качества

Тестирование является определенным и управляемым процессом. Стоимость тестирования наравне с показателями эффективности может быть определена. Тестирование как процесс поддается изменениям, которые однозначно положительно на него влияют. Внедрены и используются практики предотвращения ошибок и контроля качества. Автоматизированное тестирование применяется как основной подход в тестировании. Проектирование тестов, анализ полученных результатов, обработка описаний ошибок, а также метрик, связанных с тестированием, осуществляется при помощи соответствующих инструментальных средств. Широко распространен подход повторного использования процессных практик. Цели уровня: оптимизация процесса тестирования, предотвращение ошибок и контроль качества.

Все перечисленные уровни зрелости, кроме первого, включают цели развития, которые, в свою очередь, содержат подцели, то есть позволяют оперировать не только высокоуровневыми задачами менеджмента качества процесса разработки программного обеспечения, но и формулировать оперативные задачи для всех исполнителей в проекте. Контроль и анализ выполнения задач достигаются покрытием так называемых ATR-матриц (Activities — Tasks — Responsibilities) — артефактов проектного уровня, с которыми могут работать участники проекта без предварительной подготовки или длительного обучения. ATR-матрицы определяют активности и задачи, которые должны быть выполнены на каждом конкретном этапе внедрения модели, и служат одновременно и «дорожной картой», и своеобразным «контрольным листом» процесса внедрения изменений. Наличие предлагаемых самой моделью проектных артефактов зачастую является существенным критерием успешности проекта по адаптации и внедрению модели. Каждой активности в ATR-матрице назначается задача контроля, которая выполняется менеджерами, разработчиками/тестировщиками или же клиентами/пользователями. Особо отметим, что контроль над проектом по внесению изменений не возлагается на выделенную группу людей или конкретного человека в проекте, а является общей проектной функцией, в выполнении которой заинтересованы участники проекта всех уровней.

Вплоть до пятого уровня зрелости процессов тестирования программного обеспечения не требуется применения каких-либо специальных инструментов или интегрированных решений, в отличие от зрелости процессов разработки, где инструменты сбора и анализа требований и версионного контроля, к примеру, являются необходимым условием достижения определенного уровня зрелости процесса разработки в целом. На пятом уровне модели TMM^SW возможно применение определенных инструментов статистического анализа кода, позволяющих решать одну из целевых задач этого уровня зрелости — предотвращение ошибок за счет выявления участков кода, содержащих логические ошибки отсутствия операторов высвобождения ресурсов либо поиска неиспользуемых переменных или массивов памяти. Однако применение специального инструмента не является обязательным даже на этом уровне; к примеру, подход, когда на одного кодировщика приходится два тестировщика, один из которых — разработчик более высокого уровня — занят на задачах критических осмотров кода, также позволяют решать задачу предотвращения ошибок.

Применение конкретных методик или следование любой из выбранных методологий (RUP, MSF или Scrum) также не дает гарантий достижения качества продукта или успешности проекта, так как методология разработки программного обеспечения работает только для конкретного типа проектов. Аналогично для процесса тестирования программного обеспечения ни одна методология без адаптации к условиям конкретного проекта не дает гарантированного результата. Модель зрелости процесса — именно тем и интересная для применения практика достижения определенных уровней качества процесса, что представляет собой структуру целей и подходов для их достижения, позволяя использовать «внутри» практически произвольную методологию разработки (при правильной адаптации) и набор инструментария. Модель объясняет, «что и как» делать, но не «чем и в каком порядке».

Практика

Применяя на практике рекомендации моделей зрелости процесса тестирования, компания может не только увидеть прогресс в формате собираемых метрик, но и реально ощутить качественные перемены в самом режиме работ. Можно выделить несколько признаков процессных изменений, которые ощущаются как руководством и участниками команды, так и заказчиками и потребителями разрабатываемого продукта.

• Контролируемый по срокам процесс выпуска версий с заданным уровнем качества. Здесь не говорится об идеальном качестве выпускаемого продукта или полном отсутствии дефектов — речь идет об уверенности в состоянии выпускаемой версии, со стороны как проектной команды, так и группы тестирования.
• Регулярность и прогнозируемая повторяемость всех этапов проекта. В условиях начальных уровней зрелости процессов тестирования программного обеспечения активности по тестированию следуют как замыкающий этап работ и зачастую «страдают» из-за ограниченных сроков и недостатка ресурсов, что напрямую сказывается на стабильности выпускаемых версий и на их качестве. При переходе на более высокие уровни модели зрелости процесса тестирования активности по тестированию все больше интегрируются в процесс разработки и выпуска версий продукта, что положительно сказывается на выделении необходимых ресурсов и времени для выполнения работ.
• Изменение такого качественного показателя, характеризирующего процесс разработки и выпуска программного обеспечения, как количество обнаруженных дефектов после выпуска версии продукта в опытной или даже производственной эксплуатации. Этот показатель является очень существенным для менеджерского состава и служб технической поддержки, которые могут подтвердить фактами положительную динамику повышения уровня качества программного обеспечения, проведя количественный и качественный анализ зарегистрированных обращений от клиентов или пользователей. Положительные моменты, по нашим оценкам, связаны с практическими улучшениями на этапе планирования и контроля тестирования, так как зачастую пропущенные дефекты вызваны именно недостатком времени на планирование и контроль проведенных работ по тестированию.

Литература

1. Terry Weatherill, In the Testing Maturity Model Maze. Journal of Software Testing Professionals, 2001. [к месту сноски]
2. Thomas Staab, Using SW-TMM to Improve the Testing Process. Wind Ridge International. [к месту сноски]