Modelo cascada
Este, aunque es más comúnmente conocido como modelo en cascada es también llamado "modelo clásico", "modelo tradicional" o "modelo lineal secuencial".
El modelo en cascada puro difícilmente se utilice tal cual, pues esto implicaría un previo y absoluto conocimiento de los requisitos, la no volatilidad de los mismos (o rigidez) y etapas subsiguientes libres de errores; ello sólo podría ser aplicable a escasos y pequeños desarrollos de sistemas. En estas circunstancias, el paso de una etapa a otra de las mencionadas sería sin retorno, por ejemplo pasar del Diseño a la Codificación implicaría un diseño exacto y sin errores ni probable modificación o evolución: "codifique lo diseñado que no habrán en absoluto variantes ni errores". Esto es utópico; ya que intrínsecamente el software es de carácter evolutivo, cambiante y difícilmente libre de errores, tanto durante su desarrollo como durante su vida operativa.7
Algún cambio durante la ejecución de una cualquiera de las etapas en este modelo secuencial implicaría reiniciar desde el principio todo el ciclo completo, lo cual redundaría en altos costos de tiempo y desarrollo. La figura 2 muestra un posible esquema de el modelo en cuestión.7
Sin embargo, el modelo cascada en algunas de sus variantes es uno de los actualmente más utilizados10 , por su eficacia y simplicidad, más que nada en software de pequeño y algunos de mediano porte; pero nunca (o muy rara vez) se lo usa en su forma pura, como se dijo anteriormente. En lugar de ello, siempre se produce alguna realimentación entre etapas, que no es completamente predecible ni rígida; esto da oportunidad al desarrollo de productos software en los cuales hay ciertas incertezas, cambios o evoluciones durante el ciclo de vida. Así por ejemplo, una vez capturados (elicitados) y especificados los requisitos (primera etapa) se puede pasar al diseño del sistema, pero durante esta última fase lo más probable es que se deban realizar ajustes en los requisitos (aunque sean mínimos), ya sea por fallas detectadas, ambigüedades o bien por que los propios requisitos han cambiado o evolucionado; con lo cual se debe retornar a la primera o previa etapa, hacer los pertinentes reajustes y luego continuar nuevamente con el diseño; esto último se conoce como realimentación. Lo normal en el modelo cascada será entonces la aplicación del mismo con sus etapas realimentadas de alguna forma, permitiendo retroceder de una a la anterior (e incluso poder saltar a varias anteriores) si es requerido.
De esta manera se obtiene un "modelo cascada realimentado", que puede ser esquematizado como lo ilustra la figura 3.
Lo dicho es, a grandes rasgos, la forma y utilización de este modelo, uno de los más usados y populares.7 El modelo Cascada Realimentado resulta muy atractivo, hasta ideal, si el proyecto presenta alta rigidéz (pocos o ningún cambio, no evolutivo), los requisitos son muy claros y están correctamente especificados.10
Hay más variantes similares al modelo: refino de etapas (más etapas, menores y más específicas) o incluso mostrar menos etapas de las indicadas, aunque en tal caso la faltante estará dentro de alguna otra. El orden de esas fases indicadas en el ítem previo es el lógico y adecuado, pero adviértase, como se dijo, que normalmente habrá realimentación hacia atrás.
El modelo lineal o en Cascada es el paradigma más antiguo y extensamente utilizado, sin embargo las críticas a él (ver desventajas) han puesto en duda su eficacia. Pese a todo tiene un lugar muy importante en la Ingeniería de software y continúa siendo el más utilizado; y siempre es mejor que un enfoque al azar.10
Desventajas del modelo cascada:7
- Los cambios introducidos durante el desarrollo pueden confundir al equipo profesional en las etapas tempranas del proyecto. Si los cambios se producen en etapa madura (codificación o prueba) pueden ser catastróficos para un proyecto grande.
- No es frecuente que el cliente o usuario final explicite clara y completamente los requisitos (etapa de inicio); y el modelo lineal lo requiere. La incertidumbre natural en los comienzos es luego difícil de acomodar.10
- El cliente debe tener paciencia ya que el software no estará disponible hasta muy avanzado el proyecto. Un error detectado por el cliente (en fase de operación) puede ser desastroso, implicando reinicio del proyecto, con altos costos.
Modelos evolutivos
El software evoluciona con el tiempo. Los requisitos del usuario y del producto suelen cambiar conforme se desarrolla el mismo. Las fechas de mercado y la competencia hacen que no sea posible esperar a poner en el mercado un producto absolutamente completo, por lo que se debe introducir una versión funcional limitada de alguna forma para aliviar las presiones competitivas.
En esas u otras situaciones similares los desarrolladores necesitan modelos de progreso que estén diseñados para acomodarse a una evolución temporal o progresiva, donde los requisitos centrales son conocidos de antemano, aunque no estén bien definidos a nivel detalle.
En el modelo Cascada y Cascada Realimentado no se tiene en cuenta la naturaleza evolutiva del software, se plantea como estático con requisitos bien conocidos y definidos desde el inicio.7
Los evolutivos son modelos iterativos, permiten desarrollar versiones cada vez más completas y complejas, hasta llegar al objetivo final deseado; incluso evolucionar más allá, durante la fase de operación.
Los modelos “Iterativo Incremental” y “Espiral” (entre otros) son dos de los más conocidos y utilizados del tipo evolutivo.10
Modelo iterativo incremental
En términos generales, podemos distinguir, en la figura 4, los pasos generales que sigue el proceso de desarrollo de un producto software. En el modelo de ciclo de vida seleccionado, se identifican claramente dichos pasos. La Descripción del Sistema es esencial para especificar y confeccionar los distintos incrementos hasta llegar al Producto global y final. Las actividades concurrentes (Especificación, Desarrollo y Validación) sintetizan el desarrollo pormenorizado de los incrementos, que se hará posteriormente.
El diagrama 4 nos muestra en forma muy esquemática, el funcionamiento de un ciclo iterativo incremental, el cual permite la entrega de versiones parciales a medida que se va construyendo el producto final.7 Es decir, a medida que cada incremento definido llega a su etapa de operación y mantenimiento. Cada versión emitida incorpora a los anteriores incrementos las funcionalidades y requisitos que fueron analizados como necesarios.
El incremental es un modelo de tipo evolutivo que está basado en varios ciclos Cascada realimentados aplicados repetidamente, con una filosofía iterativa.10 En la figura 5 se muestra un refino del diagrama previo, bajo un esquema temporal, para obtener finalmente el esquema del Modelo de ciclo de vida Iterativo Incremental, con sus actividades genéricas asociadas. Aquí se observa claramente cada ciclo cascada que es aplicado para la obtención de un incremento; estos últimos se van integrando para obtener el producto final completo. Cada incremento es un ciclo Cascada Realimentado, aunque, por simplicidad, en la figura 5 se muestra como secuencial puro.
Se observa que existen actividades de desarrollo (para cada incremento) que son realizadas en paralelo o concurrentemente, así por ejemplo, en la figura, mientras se realiza el diseño detalle del primer incremento ya se está realizando en análisis del segundo. La figura 5 es sólo esquemática, un incremento no necesariamente se iniciará durante la fase de diseño del anterior, puede ser posterior (incluso antes), en cualquier tiempo de la etapa previa. Cada incremento concluye con la actividad de “Operación y Mantenimiento” (indicada "Operación" en la figura), que es donde se produce la entrega del producto parcial al cliente. El momento de inicio de cada incremento es dependiente de varios factores: tipo de sistema; independencia o dependencia entre incrementos (dos de ellos totalmente independientes pueden ser fácilmente iniciados al mismo tiempo si se dispone de personal suficiente); capacidad y cantidad de profesionales involucrados en el desarrollo; etc.
Bajo este modelo se entrega software “por partes funcionales más pequeñas”, pero reutilizables, llamadas incrementos. En general cada incremento se construye sobre aquel que ya fue entregado.7
Como se muestra en la figura 5, se aplican secuencias Cascada en forma escalonada, mientras progresa el tiempo calendario. Cada secuencia lineal o Cascada produce un incremento y a menudo el primer incremento es un sistema básico, con muchas funciones suplementarias (conocidas o no) sin entregar.
El cliente utiliza inicialmente ese sistema básico intertanto, el resultado de su uso y evaluación puede aportar al plan para el desarrollo del/los siguientes incrementos (o versiones). Además también aportan a ese plan otros factores, como lo es la priorización (mayor o menor urgencia en la necesidad de cada incremento) y la dependencia entre incrementos (o independencia).
Luego de cada integración se entrega un producto con mayor funcionalidad que el previo. El proceso se repite hasta alcanzar el software final completo.
Siendo iterativo, con el modelo incremental se entrega un producto parcial pero completamente operacional en cada incremento, y no una parte que sea usada para reajustar los requerimientos (como si ocurre en el modelo de construcción de prototipos).10
El enfoque incremental resulta muy útil con baja dotación de personal para el desarrollo; también si no hay disponible fecha límite del proyecto por lo que se entregan versiones incompletas pero que proporcionan al usuario funcionalidad básica (y cada vez mayor). También es un modelo útil a los fines de evaluación.
Nota: Puede ser considerado y útil, en cualquier momento o incremento incorporar temporalmente el paradigma MCP como complemento, teniendo así una mixtura de modelos que mejoran el esquema y desarrollo general.
Ejemplo:
- Un procesador de texto que sea desarrollado bajo el paradigma Incremental podría aportar, en principio, funciones básicas de edición de archivos y producción de documentos (algo como un editor simple). En un segundo incremento se le podría agregar edición más sofisticada, y de generación y mezcla de documentos. En un tercer incremento podría considerarse el agregado de funciones de corrección ortográfica, esquemas de paginado y plantillas; en un cuarto capacidades de dibujo propias y ecuaciones matemáticas. Así sucesivamente hasta llegar al procesador final requerido. Así, el producto va creciendo, acercándose a su meta final, pero desde la entrega del primer incremento ya es útil y funcional para el cliente, el cual observa una respuesta rápida en cuanto a entrega temprana; sin notar que la fecha límite del proyecto puede no estar acotada ni tan definida, lo que da margen de operación y alivia presiones al equipo de desarrollo.
Como se dijo, el Iterativo Incremental es un modelo del tipo evolutivo, es decir donde se permiten y esperan probables cambios en los requisitos en tiempo de desarrollo; se admite cierto margen para que el software pueda evolucionar. Aplicable cuando los requisitos son medianamente bien conocidos pero no son completamente estáticos y definidos, cuestión esa que si es indispensable para poder utilizar un modelo Cascada.
El modelo es aconsejable para el desarrollo de software en el cual se observe, en su etapa inicial de análisis, que posee áreas bastante bien definidas a cubrir, con suficiente independencia como para ser desarrolladas en etapas sucesivas. Tales áreas a cubrir suelen tener distintos grados de apremio por lo cual las mismas se deben priorizar en un análisis previo, es decir, definir cual será la primera, la segunda, y así sucesivamente; esto se conoce como “definición de los incrementos” con base en priorización. Pueden no existir prioridades funcionales por parte del cliente, pero el desarrollador debe fijarlas de todos modos y con algún criterio, ya que basándose en ellas se desarrollarán y entregarán los distintos incrementos.
El hecho de que existan incrementos funcionales del software lleva inmediatamente a pensar en un esquema de desarrollo modular, por tanto este modelo facilita tal paradigma de diseño.
En resumen, un modelo incremental lleva a pensar en un desarrollo modular, con entregas parciales del producto software denominados “incrementos” del sistema, que son escogidos según prioridades predefinidas de algún modo. El modelo permite una implementación con refinamientos sucesivos (ampliación o mejora). Con cada incremento se agrega nueva funcionalidad o se cubren nuevos requisitos o bien se mejora la versión previamente implementada del producto software.
Este modelo brinda cierta flexibilidad para que durante el desarrollo se incluyan cambios en los requisitos por parte del usuario, un cambio de requisitos propuesto y aprobado puede analizarse e implementarse como un nuevo incremento o, eventualmente, podrá constituir una mejora/adecuación de uno ya planeado. Aunque si se produce un cambio de requisitos por parte del cliente que afecte incrementos previos ya terminados (detección/incorporación tardía) se debe evaluar la factibilidad y realizar un acuerdo con el cliente, ya que puede impactar fuertemente en los costos.
La selección de este modelo permite realizar entregas funcionales tempranas al cliente (lo cual es beneficioso tanto para él como para el grupo de desarrollo). Se priorizan las entregas de aquellos módulos o incrementos en que surja la necesidad operativa de hacerlo, por ejemplo para cargas previas de información, indispensable para los incrementos siguientes.10
El modelo iterativo incremental no obliga a especificar con precisión y detalle absolutamente todo lo que el sistema debe hacer, (y cómo), antes de ser construido (como el caso del cascada, con requisitos congelados). Sólo se hace en el incremento en desarrollo. Esto torna más manejable el proceso y reduce el impacto en los costos. Esto es así, porque en caso de alterar o rehacer los requisitos, solo afecta una parte del sistema. Aunque, lógicamente, esta situación se agrava si se presenta en estado avanzado, es decir en los últimos incrementos. En definitiva, el modelo facilita la incorporación de nuevos requisitos durante el desarrollo.
Con un paradigma incremental se reduce el tiempo de desarrollo inicial, ya que se implementa funcionalidad parcial. También provee un impacto ventajoso frente al cliente, que es la entrega temprana de partes operativas del software.
El modelo proporciona todas las ventajas del modelo en cascada realimentado, reduciendo sus desventajas sólo al ámbito de cada incremento.
El modelo incremental no es recomendable para casos de sistemas de tiempo real, de alto nivel de seguridad, de procesamiento distribuido, o de alto índice de riesgos.
Modelo espiral
El modelo espiral fue propuesto inicialmente por Barry Boehm. Es un modelo evolutivo que conjuga la naturaleza iterativa del modelo MCP con los aspectos controlados y sistemáticos del Modelo Cascada. Proporciona potencial para desarrollo rápido de versiones incrementales. En el modelo Espiral el software se construye en una serie de versiones incrementales. En las primeras iteraciones la versión incremental podría ser un modelo en papel o bien un prototipo. En las últimas iteraciones se producen versiones cada vez más completas del sistema diseñado.7 10
El modelo se divide en un número de Actividades de marco de trabajo, llamadas "regiones de tareas". En general existen entre tres y seis regiones de tareas (hay variantes del modelo). En la figura 6 se muestra el esquema de un Modelo Espiral con 6 regiones. En este caso se explica una variante del modelo original de Boehm, expuesto en su tratado de 1988; en 1998 expuso un tratado más reciente.
Las regiones definidas en el modelo de la figura son:
- Región 1 - Tareas requeridas para establecer la comunicación entre el cliente y el desarrollador.
- Región 2 - Tareas inherentes a la definición de los recursos, tiempo y otra información relacionada con el proyecto.
- Región 3 - Tareas necesarias para evaluar los riesgos técnicos y de gestión del proyecto.
- Región 4 - Tareas para construir una o más representaciones de la aplicación software.
- Región 5 - Tareas para construir la aplicación, instalarla, probarla y proporcionar soporte al usuario o cliente (Ej. documentación y práctica).
- Región 6 - Tareas para obtener la reacción del cliente, según la evaluación de lo creado e instalado en los ciclos anteriores.
Las actividades enunciadas para el marco de trabajo son generales y se aplican a cualquier proyecto, grande, mediano o pequeño, complejo o no. Las regiones que definen esas actividades comprenden un "conjunto de tareas" del trabajo: ese conjunto sí se debe adaptar a las características del proyecto en particular a emprender. Nótese que lo listado en los ítems de 1 a 6 son conjuntos de tareas, algunas de las ellas normalmente dependen del proyecto o desarrollo en si.
Proyectos pequeños requieren baja cantidad de tareas y también de formalidad. En proyectos mayores o críticos cada región de tareas contiene labores de más alto nivel de formalidad. En cualquier caso se aplican actividades de protección (por ejemplo, gestión de configuración del software, garantía de calidad, etc.).
Al inicio del ciclo, o proceso evolutivo, el equipo de ingeniería gira alrededor del espiral (metafóricamente hablando) comenzando por el centro (marcado con ๑ en la figura 6) y en el sentido indicado; el primer circuito de la espiral puede producir el desarrollo de una especificación del producto; los pasos siguientes podrían generar un prototipo y progresivamente versiones más sofisticadas del software.
Cada paso por la región de planificación provoca ajustes en el plan del proyecto; el coste y planificación se realimentan en función de la evaluación del cliente. El gestor de proyectos debe ajustar el número de iteraciones requeridas para completar el desarrollo.
El modelo espiral puede ir adaptándose y aplicarse a lo largo de todo el Ciclo de vida del software (en el modelo clásico, o cascada, el proceso termina a la entrega del software).
Una visión alternativa del modelo puede observarse examinando el "eje de punto de entrada de proyectos". Cada uno de los circulitos (๏) fijados a lo largo del eje representan puntos de arranque de los distintos proyectos (relacionados); a saber:
- Un proyecto de "Desarrollo de Conceptos" comienza al inicio de la espiral, hace múltiples iteraciones hasta que se completa, es la zona marcada con verde.
- Si lo anterior se va a desarrollar como producto real, se incia otro proyecto: "Desarrollo de nuevo Producto". Que evolucionará con iteraciones hasta culminar; es la zona marcada en color azul.
- Eventual y análogamente se generarán proyectos de "Mejoras de Productos" y de "Mantenimiento de productos", con las iteraciones necesarias en cada área (zonas roja y gris, respectivamente).
Cuando la espiral se caracteriza de esta forma, está operativa hasta que el software se retira, eventualmente puede estar inactiva (el proceso), pero cuando se produce un cambio el proceso arranca nuevamente en el punto de entrada apropiado (por ejemplo, en "Mejora del Producto").
El modelo espiral da un enfoque realista, que evoluciona igual que el software; se adapta muy bien para desarrollos a gran escala.
El Espiral utiliza el MCP para reducir riesgos y permite aplicarlo en cualquier etapa de la evolución. Mantiene el enfoque clásico (cascada) pero incorpora un marco de trabajo iterativo que refleja mejor la realidad.
Este modelo requiere considerar riesgos técnicos en todas las etapas del proyecto; aplicado adecuadamente debe reducirlos antes de que sean un verdadero problema.
El Modelo evolutivo como el Espiral es particularmente apto para el desarrollo de Sistemas Operativos (complejos); también en sistemas de altos riesgos o críticos (Ej. navegadores y controladores aeronáuticos) y en todos aquellos en que sea necesaria una fuerte gestión del proyecto y sus riesgos, técnicos o de gestión.
Desventajas importantes:
- Requiere mucha experiencia y habilidad para la evaluación de los riesgos, lo cual es requisito para el éxito del proyecto.
- Es difícil convencer a los grandes clientes que se podrá controlar este enfoque evolutivo.
Este modelo no se ha usado tanto, como el Cascada (Incremental) o MCP, por lo que no se tiene bien medida su eficacia, es un paradigma relativamente nuevo y difícil de implementar y controlar.
Modelo espiral Win & Win
Una variante interesante del Modelo Espiral previamente visto (Fig. 6) es el "Modelo espiral Win-Win"8 (Barry Boehm). El Modelo Espiral previo (clásico) sugiere la comunicación con el cliente para fijar los requisitos, en que simplemente se pregunta al cliente qué necesita y él proporciona la información para continuar; pero esto es en un contexto ideal que rara vez ocurre. Normalmente cliente y desarrollador entran en una negociación, se negocia coste frente a funcionalidad, rendimiento, calidad, etc.
"Es así que la obtención de requisitos requiere una negociación, que tiene éxito cuando ambas partes ganan".
Las mejores negociaciones se fuerzan en obtener "Victoria & Victoria" (Win & Win), es decir que el cliente gane obteniendo el producto que lo satisfaga, y el desarrollador también gane consiguiendo presupuesto y fecha de entrega realista. Evidentemente, este modelo requiere fuertes habilidades de negociación.
El modelo Win-Win define un conjunto de actividades de negociación al principio de cada paso alrededor de la espiral; se definen las siguientes actividades:
- Identificación del sistema o subsistemas clave de los directivos(*) (saber qué quieren).
- Determinación de "condiciones de victoria" de los directivos (saber qué necesitan y los satisface)
- Negociación de las condiciones "victoria" de los directivos para obtener condiciones "Victoria & Victoria" (negociar para que ambos ganen).
(*) Directivo: Cliente escogido con interés directo en el producto, que puede ser premiado por la organización si tiene éxito o criticado si no.
El modelo Win & Win hace énfasis en la negociación inicial, también introduce 3 hitos en el proceso llamados "puntos de fijación", que ayudan a establecer la completitud de un ciclo de la espiral, y proporcionan hitos de decisión antes de continuar el proyecto de desarrollo del software.
Etapas en el desarrollo del software
Captura, análisis y especificación de requisitos
Al inicio de un desarrollo (no de un proyecto), esta es la primera fase que se realiza, y, según el modelo de proceso adoptado, puede casi terminar para pasar a la próxima etapa (caso de Modelo Cascada Realimentado) o puede hacerse parcialmente para luego retomarla (caso Modelo Iterativo Incremental u otros de carácter evolutivo).
En simple palabras y básicamente, durante esta fase, se adquieren, reúnen y especifican las características funcionales y no funcionales que deberá cumplir el futuro programa o sistema a desarrollar.
Las bondades de las características, tanto del sistema o programa a desarrollar, como de su entorno, parámetros no funcionales y arquitectura dependen enormemente de lo bien lograda que esté esta etapa. Esta es, probablemente, la de mayor importancia y una de las fases más difíciles de lograr certeramente, pues no es automatizable, no es muy técnica y depende en gran medida de la habilidad y experiencia del analista que la realice.
Involucra fuertemente al usuario o cliente del sistema, por tanto tiene matices muy subjetivos y es difícil de modelar con certeza o aplicar una técnica que sea "la más cercana a la adecuada" (de hecho no existe "la estrictamente adecuada"). Si bien se han ideado varias metodologías, incluso software de apoyo, para captura, elicitación y registro de requisitos, no existe una forma infalible o absolutamente confiable, y deben aplicarse conjuntamente buenos criterios y mucho sentido común por parte del o los analistas encargados de la tarea; es fundamental también lograr una fluida y adecuada comunicación y comprensión con el usuario final o cliente del sistema.
El artefacto más importante resultado de la culminación de esta etapa es lo que se conoce como especificación de requisitos software o simplemente documento ERS.
Como se dijo, la habilidad del analista para interactuar con el cliente es fundamental; lo común es que el cliente tenga un objetivo general o problema a resolver, no conoce en absoluto el área (informática), ni su jerga, ni siquiera sabe con precisión qué debería hacer el producto software (qué y cuantas funciones) ni, mucho menos, cómo debe operar. En otros casos menos frecuentes, el cliente "piensa" que sabe precisamente lo que el software tiene que hacer, y generalmente acierta muy parcialmente, pero su empecinamiento entorpece la tarea de elicitación. El analista debe tener la capacidad para lidiar con este tipo de problemas, que incluyen relaciones humanas; tiene que saber ponerse al nivel del usuario para permitir una adecuada comunicación y comprensión.
Escasas son las situaciones en que el cliente sabe con certeza e incluso con completitud lo que requiere de su futuro sistema, este es el caso más sencillo para el analista.
Las tareas relativas a captura, elicitación, modelado y registro de requerimientos, además de ser sumamente importante, puede llegar a ser dificultosa de lograr acertadamente y llevar bastante tiempo relativo al proceso total del desarrollo; al proceso y metodologías para llevar a cabo este conjunto de actividades normalmente se las asume parte propia de la Ingeniería de Software, pero dada la antedicha complejidad, actualmente se habla de una Ingeniería en Requisitos11 , aunque ella aún no existe formalmente.
Hay grupos de estudio e investigación, en todo el mundo, que están exclusivamente abocados a la idear modelos, técnicas y procesos para intentar lograr la correcta captura, análisis y registro de requerimientos. Estos grupos son los que normalmente hablan de la Ingeniería en Requisitos; es decir se plantea ésta como un área o disciplina pero no como una carrera universitaria en si misma.
Algunos requisitos no necesitan la presencia del cliente, para ser capturados o analizados; en ciertos casos los puede proponer el mismo analista o, incluso, adoptar unilateralmente decisiones que considera adecuadas (tanto en requerimientos funcionales como no funcionales). Por citar ejemplos probables: Algunos requisitos sobre la arquitectura del sistema, requisitos no funcionales tales como los relativos al rendimiento, nivel de soporte a errores operativos, plataformas de desarrollo, relaciones internas o ligas entre la información (entre registros o tablas de datos) a almacenar en caso de bases o bancos de datos, etc. Algunos funcionales tales como opciones secundarias o de soporte necesarias para una mejor o más sencilla operatividad; etc.
La obtención de especificaciones a partir del cliente (u otros actores intervinientes) es un proceso humano muy interactivo e iterativo; normalmente a medida que se captura la información, se la analiza y realimenta con el cliente, refinándola, puliéndola y corrigiendo si es necesario; cualquiera sea el método de ERS utilizado. EL analista siempre debe llegar a conocer la temática y el problema a resolver, dominarlo, hasta cierto punto, hasta el ámbito que el futuro sistema a desarrollar lo abarque. Por ello el analista debe tener alta capacidad para comprender problemas de muy diversas áreas o disciplinas de trabajo (que no son específicamente suyas); así por ejemplo, si el sistema a desarrollar será para gestionar información de una aseguradora y sus sucursales remotas, el analista se debe compenetrar en cómo ella trabaja y maneja su información, desde niveles muy bajos e incluso llegando hasta los gerenciales. Dada a gran diversidad de campos a cubrir, los analistas suelen ser asistidos por especialistas, es decir gente que conoce profundamente el área para la cual se desarrollará el software; evidentemente una única persona (el analista) no puede abarcar tan vasta cantidad de áreas del conocimiento. En empresas grandes de desarrollo de productos software, es común tener analistas especializados en ciertas áreas de trabajo.
Contrariamente, no es problema del cliente, es decir él no tiene por qué saber nada de software, ni de diseños, ni otras cosas relacionadas; sólo se debe limitar a aportar objetivos, datos e información (de mano propia o de sus registros, equipos, empleados, etc) al analista, y guiado por él, para que, en primera instancia, defina el "Universo de Discurso", y con posterior trabajo logre confeccionar el adecuado documento ERS.
Es bien conocida la presión que sufren los desarrolladores de sistemas informáticos para comprender y rescatar las necesidades de los clientes/usuarios. Cuanto más complejo es el contexto del problema más difícil es lograrlo, a veces se fuerza a los desarrolladores a tener que convertirse en casi expertos de los dominios que analizan.
Cuando esto no sucede es muy probable que se genere un conjunto de requisitos12 erróneos o incompletos y por lo tanto un producto de software con alto grado de desaprobación por parte de los clientes/usuarios y un altísimo costo de reingeniería y mantenimiento. Todo aquello que no se detecte, o resulte mal entendido en la etapa inicial provocará un fuerte impacto negativo en los requisitos, propagando esta corriente degradante a lo largo de todo el proceso de desarrollo e incrementando su perjuicio cuanto más tardía sea su detección (Bell y Thayer 1976)(Davis 1993).
Procesos, modelado y formas de elicitación de requisito Siendo que la captura, elicitación y especificación de requisitos, es una parte crucial en el proceso de desarrollo de software, ya que de esta etapa depende el logro de los objetivos finales previstos, se han ideado modelos y diversas metodologías de trabajo para estos fines. También existen herramientas software que apoyan las tareas relativas realizadas por el ingeniero en requisitos.
El estándar IEEE 830-1998 brinda una normalización de las "Prácticas Recomendadas para la Especificación de Requisitos Software".13
A medida que se obtienen los requisitos, normalmente se los va analizando, el resultado de este análisis, con o sin el cliente, se plasma en un documento, conocido como ERS o Especificación de Requisitos Software, cuya estructura puede venir definida por varios estándares, tales como CMM-I.
Un primer paso para realizar el relevamiento de información es el conocimiento y definición acertada lo que se conoce como "Universo de Discurso" del problema, que se define y entiende por:
Universo de Discurso (UdeD): es el contexto general en el cual el software deberá ser desarrollado y deberá operar. El UdeD incluye todas las fuentes de información y todas las personas relacionadas con el software. Esas personas son conocidas también como actores de ese universo. El UdeD es la realidad circunstanciada por el conjunto de objetivos definidos por quienes demandaron el software.
A partir de la extracción y análisis de información en su ámbito se obtienen todas las especificaciones necesarias y tipos de requisitos para el futuro producto software.
El objetivo de la Ingeniería de Requisitos (IR) es sistematizar el proceso de definición de requisitos permitiendo elicitar, modelar y analizar el problema, generando un compromiso entre los Ingenieros de Requisitos y los clientes/usuarios, ya que ambos participan en la generación y definición de los requisitos del sistema. La IR aporta un conjunto de métodos, técnicas y herramientas que asisten a los ingenieros de requisitos (analistas) para obtener requerimientos lo más seguros, veraces, completos y oportunos posibles, permitiendo básicamente:
- Comprender el problema
- Facilitar la obtención de las necesidades del cliente/usuario
- Validar con el cliente/usuario
- Garantizar las especificaciones de requisitos
Si bien existen diversas formas, modelos y metodologías para elicitar, definir y documentar requerimientos, no se puede decir que alguna de ellas sea mejor o peor que la otra, suelen tener muchísimo en común, y todas cumplen el mismo objetivo. Sin embargo, lo que si se puede decir sin dudas es que es indispensable utilizar alguna de ellas para documentar las especificaciones del futuro producto software. Así por ejemplo, hay un grupo de investigación argentino que desde hace varios años ha propuesto y estudia el uso del LEL (Léxico Extendido del Lenguaje) y Escenarios como metodología, aquí14 se presenta una de las tantas referencias y bibliografía sobre ello. Otra forma, más ortodoxa, de capturar y documentar requisitos se puede obtener en detalle, por ejemplo, en el trabajo de la Universidad de Sevilla sobre "Metodología para el Análisis de Requisitos de Sistemas Software".15
En la Fig. 7 se muestra un esquema, más o menos riguroso, aunque no detallado, de los pasos y tareas a seguir para realizar la captura, análisis y especificación de requerimientos software. También allí se observa qué artefacto o documento se obtiene en cada etapa del proceso. En el diagrama no se explicita metodología o modelo a utilizar, sencillamente se pautan las tareas que deben cumplirse, de alguna manera.
Una posible lista, general y ordenada, de tareas recomendadas para obtener la definición de lo que se debe realizar, los productos a obtener y las técnicas a emplear durante la actividad de elicitación de requisitos, en fase de Especificación de Requisitos Software es:
- Obtener información sobre el dominio del problema y el sistema actual (UdeD).
- Preparar y realizar las reuniones para elicitación/negociación.
- Identificar/revisar los objetivos del usuario.
- Identificar/revisar los objetivos del sistema.
- Identificar/revisar los requisitos de información.
- Identificar/revisar los requisitos funcionales.
- Identificar/revisar los requisitos no funcionales.
- Priorizar objetivos y requisitos.
Algunos principios básicos a tener en cuenta:
- Presentar y entender cabalmente el dominio de la información del problema.
- Definir correctamente las funciones que debe realizar el Software.
- Representar el comportamiento del software a consecuencias de acontecimientos externos, particulares, incluso inesperados.
- Reconocer requisitos incompletos, ambiguos o contradictorios.
- Dividir claramente los modelos que representan la información, las funciones y comportamiento y características no funcionales.
Clasificación e identificación de requerimientos
Se pueden identificar dos formas de requisitos:
- Requisitos de usuario: Los requisitos de usuario son frases en lenguaje natural junto a diagramas con los servicios que el sistema debe proporcionar, así como las restricciones bajo las que debe operar.
- Requisitos de sistema: Los requisitos de sistema determinan los servicios del sistema y pero con las restricciones en detalle. Sirven como contrato.
Es decir, ambos son lo mismo, pero con distinto nivel de detalle.
Ejemplo de requisito de usuario: El sistema debe hacer préstamos Ejemplo de requisito de sistema: Función préstamo: entrada código socio, código ejemplar; salida: fecha devolución; etc.
Se clasifican en tres los tipos de requisitos de sistema:
- Requisitos funcionales
Los requisitos funcionales describen:
- Los servicios que proporciona el sistema (funciones).
- La respuesta del sistema ante determinadas entradas.
- El comportamiento del sistema en situaciones particulares.
- Requisitos no funcionales
Los requisitos no funcionales son restricciones de los servicios o funciones que ofrece el sistema (ej. cotas de tiempo, proceso de desarrollo, rendimiento, etc.)
-
- Ejemplo 1. La biblioteca Central debe ser capaz de atender simultáneamente a todas las bibliotecas de la Universidad
- Ejemplo 2. El tiempo de respuesta a una consulta remota no debe ser superior a 1/2 s
- A su vez, hay tres tipos de requisitos no funcionales:
- Requisitos del producto. Especifican el comportamiento del producto (Ej. prestaciones, memoria, tasa de fallos, etc.)
- Requisitos organizativos. Se derivan de las políticas y procedimientos de las organizaciones de los clientes y desarrolladores (Ej. estándares de proceso, lenguajes de programación, etc.)
- Requisitos externos. Se derivan de factores externos al sistema y al proceso de desarrollo (Ej. requisitos legislativos, éticos, etc.)
- Requisitos del dominio.
Los requisitos del dominio se derivan del dominio de la aplicación y reflejan características de dicho dominio.
Pueden ser funcionales o no funcionales.
Ej. El sistema de biblioteca de la Universidad debe ser capaz de exportar datos mediante el Lenguaje de Intercomunicación de Bibliotecas de España (LIBE). Ej. El sistema de biblioteca no podrá acceder a bibliotecas con material censurado.
Modelo de desarrollo rápido de aplicaciones
El desarrollo rápido de aplicaciones o RAD (Rapid Application Development) es un proceso de desarrollo de software, desarrollado inicialmente por James Martin en 1980. El método comprende el desarrollo iterativo, la construcción de prototipos y el uso de utilidades CASE.
Tradicionalmente, el desarrollo rápido de aplicaciones tiende a englobar
También la usabilidad, utilidad y la rapidez de ejecución. El Desarrollo Rápido de Aplicaciones (DRA) (Rapid Application Development RAD) es un modelo de proceso del desarrollo del software lineal secuencial que enfatiza un ciclo de desarrollo extremadamente corto. DRA es una adaptación a "Alta velocidad" en el que se logra el desarrollo rápido utilizando un enfoque de construcción basado en componentes. Si se comprenden bien los requisitos
y se limita el ámbito del proyecto, el proceso DRA permite al equipo de desarrollo crear un "sistema completamente funcional" dentro de periodos
cortos de tiempo. Cuando se utiliza principalmente para aplicaciones de sistemas de información, el enfoque DRA comprende las siguientes fases:
•Modelado de gestión: el flujo de información entre las funciones de gestión se modela de forma que responda a las siguientes preguntas: ¿Qué información conduce el proceso de gestión? ¿Qué información se genera? ¿Quién la genera? ¿A dónde va la información? ¿Quién la proceso?
•Modelado de datos: el flujo de información definido como parte de la fase de modelado de gestión se refina como un conjunto de objetos de datos necesarios para apoyar la empresa. Se definen las características (llamadas atributos) de cada uno de los objetos y las relaciones entre estos objetos.
•Modelado de proceso: los objetos de datos definidos en la fase de modelado de datos quedan transformados para lograr el flujo de información necesario para implementar una función de gestión. Las descripciones del proceso se crean para añadir, modificar, suprimir, o recuperar un objeto de datos. Es la comunicación entre los objetos.
•Generación de aplicaciones: El DRA asume la utilización de técnicas de cuarta generación. En lugar de crear software con lenguajes de programación de tercera generación, el proceso DRA trabaja para volver a utilizar componentes de programas ya existentes (cuando es posible) o a crear componentes reutilizables (cuando sea necesario). En todos los casos se utilizan herramientas automáticas para facilitar la construcción del software.
•Pruebas de entrega: Como el proceso DRA enfatiza la reutilización, ya se han comprobado muchos de los componentes de los programas. Esto reduce tiempo de pruebas. Sin embargo, se deben probar todos los componentes nuevos y se deben ejercitar todas las interfaces a fondo.
Métodos
Formales¿Qué es un Método Formal?
Definición: "Método formal es cualquier técnica que trate la construcción y/o el análisis de modelos matemáticos que contribuyen a la automatización del desarrollo de sistemas informáticos"
El papel de los métodos formales en la Ingeniería del Software
Los métodos formales se basan en el empleo de técnicas, lenguajes y herramientas definidos matemáticamente para cumplir objetivos tales como facilitar el análisis y construcción de sistemas confiables independientemente de su complejidad, delatando posibles inconsistencias o ambigüedades que de otra forma podrían pasar inadvertidas.
En los últimos años, la idea de que la formalización matemática del SW es el enfoque más apropiado para conseguir mejorar su calidad va adquiriendo cada vez más fuerza. Los partidarios de los métodos formales defienden que su empleo, a lo largo de todo el ciclo de vida, facilita el desarrollo de especificaciones claras, concisas y no ambiguas, permite el análisis funcional de la especificación y posibilita el desarrollo de implementaciones correctas respecto a su especificación. Sin embargo los detractores aseguran que el empleo de métodos formales supone un volumen de trabajo considerable, aumento en los costes y tiempo de desarrollo y que debe quedar supeditado a herramientas que lo automaticen.
Ventajas de los métodos formales
•Se comprende mejor el sistema.
•La comunicación con el cliente mejora ya que se dispone de una descripción clara y no ambigua de los requisitos del usuario.
•El sistema se describe de manera más precisa.
•El sistema se asegura matemáticamente que es correcto según las especificaciones.
•Mayor calidad software respecto al cumplimiento de las especificaciones.
•Mayor productividad
Problemática actual de los métodos formales
La falta de madurez en la práctica de los métodos formales es la causa de la imposibilidad de utilizarlos a nivel industrial tal y como se utilizan otros métodos de la Ingeniería del Software. Algunas de estas causas son las siguientes:
•El desarrollo de herramientas que apoyen la aplicación de métodos formales es complicado y los programas resultantes son incómodos para los usuarios.
•Los investigadores por lo general no conocen la realidad industrial.
•Es escasa la colaboración entre la industria y el mundo académico, que en ocasiones se muestra demasiado dogmático.
•Se considera que la aplicación de métodos formales encarece los productos y ralentiza su desarrollo.
Clasificación de los métodos formales
Se pueden encontrar multitud de métodos y técnicas formales con lo que los criterios de clasificación son bastante variados. La clasificación más común se realiza en base al modelo matemático subyacente en cada método, de esta manera podrían clasificarse en:
•Especificaciones basadas en lógica de primer orden y teoría de conjuntos: permiten especificar el sistema mediante un concepto formal de estados y operaciones sobre estados. Los datos y relaciones/funciones se describen en detalle y sus propiedades se expresan en lógica de primer orden. La semántica de los lenguajes está basada en la teoría de conjuntos. Los métodos de este tipo más conocidos son: Z, VDM y B.
•Especificaciones algebraicas: proponen una descripción de estructuras de datos estableciendo tipos y operaciones sobre esos tipos.
Técnicas de 4ta Generación
Las técnicas de cuarta generación son un conjunto muy diverso de métodos y herramientas que tienen por objeto el de facilitar el desarrollo del software, facilitan al que desarrolla el software la propiedad de especificar algunas características del mismo a alto nivel, mas tarde, la herramienta genera automáticamente el código fuente a partir de esta especificación.
Los tipos más comunes de generadores de código curen uno o varios de los siguientes aspectos:
•Acceso a base de datos: utilizando lenguajes de consulta de alto nivel.
•Generadores de códigos: a partir de una especificación de los requisitos se genera automáticamente toda la aplicación
•Generación de pantallas: permitiendo diseñar la pantalla dibujándola directamente, incluyendo además el control del cursor y la gestión de los errores de los datos de entrada.
•Gestión de entornos gráficos.
•Generación de informes.
Los pasos de los paradigmas son: Recolección de requerimientos, Estrategia de Diseño, Implementación usando T4G y Producto.
Como otros paradigmas, T4G comienza con el paso de recolección de requerimientos. Idealmente el cliente debe describir los requerimientos y estos debe traducirse directamente en un prototipo operacional pero este no funciona. El cliente puede no estar seguro de lo que necesita, puede ser ambiguo en la especificación de hechos que son conocidos y puede ser incapaz o no desear especificar la información en la forma que una herramienta T4G puede construirla además las herramientas actuales T4G no son lo suficientemente sofisticadas para acomodar realmente lenguaje natural y no lo serán por algún tiempo en este momento el dialogo cliente técnico descrito por los otros paradigmas permanecen como una pequeña parte esencial del enfoque T4G. Para aplicaciones pequeñas puede ser posible ir directamente desde el paso de establecimiento de requerimientos a la implementación, usando un lenguaje de cuarta generación no procedimental (L4G) sin embargo es necesario un mayor esfuerzo para desarrollar una estrategia del diseño para el sistema incluso si se utiliza un L4G. El uso de T4G sin diseño para el sistema incluso si se utiliza un L4G. El uso de T4G sin diseño para grandes proyectos causará las mismas dificultades (poca calidad, pobre mantenimiento, mala aceptación por el cliente) que se encuentran cuando se desarrolla software usando los métodos convencionales. La implementación usando L4G facilita el que desarrolla al software la descripción de los resultados deseados, los cuales se traducen automáticamente en código fuente para producir dichos resultados. Obviamente debe existir una estructura de datos con información relevante y debe estar rápidamente accesible al L4G. El último paso de la figura anterior contiene la palabra producto para transformar una implementación T4G en un producto, el que lo desarrollo debe dirigir una prueba completa, desarrollar una documentación con sentido y ejecutar todas las otras actividades de transición requeridas en los otros paradigmas de la ingeniería de software. Además del software desarrollado con T4g, debe ser construido de forma que facilite que el mantenimiento y pueda ser ejecutado de una forma expeditiva. Los defensores aducen reducciones dramáticas en el tiempo de desarrollo en el software y una mejora significativa en la productividad de la gente que construye el software. Los retractores de este paradigma aducen que los lenguajes de programación, que el código fuente producido por tales herramientas es ineficiente y que el mantenimiento de grandes sistema de software desarrollado usando T4g está abierto a discusión.
Entre las críticas más habituales están las siguientes:
•No son más fáciles de utilizar que que los lenguajes de tercera generación.
•El código fuente que produce es ineficiente, al estar generado automáticamente no pueden hacer uso de de los trucos habituales para aumentar el rendimiento, que se basan en el buen conocimiento de cada caso en particular.
•Sólo son aplicables al software de gestión, la mayoría de las herramientas de cuarta generación están orientadas a la generación a partir de grandes bases de datos, pero últimamente están surgiendo herramientas que generan esquemas de códigos para aplicaciones de ingeniería y de tiempo real.
Algunos lenguajes de cuarta generación:
Progress 4GL, o Progress Open Edge como se han llamado sus últimas versiones, es un lenguaje muy utilizado pues es portable y muy confiable. Es una plataforma diseñada para ayudar a los desarrolladores en la construcción de aplicaciones empresariales de forma rápida, esto ayuda a recuperar la inversión de manera más rápida. Tiene la facilidad de fácilmente conectarse e integrarse con clientes, con otras aplicaciones y con distintas bases de datos.
SQL (Structured Query Language): SQL (lenguaje de consultas estructurado) es un lenguaje de acceso a bases de datos relacionales con el cual se pueden crear y manipular las mismas.
WinDev: Permite el desarrollo de interfaz gráfica. Se pueden realizar muchos tipos de aplicaciones, entre ellas: Gestión, industriales, médicas. En WinDev la calidad de las aplicaciones dependen menos del equipo de desarrollo que con otras herramientas, esto debido a que trae un conjunto de funciones avanzadas sin la necesidad de que alguien las programe, por ejemplo, puede ser que el entorno detecte que mejoras para aumentar el rendimiento y la velocidad del sistema y este mismo las sugiere y las realiza automáticamente, además, posee una herramienta generadora de reportes automática.
PowerBuilder: Es un entorno gráfico de programación orientado a objetos para el desarrollo de aplicaciones cliente/servidor, distribuidas y web. Incluye herramientas para generar reportes, acceder bases de datos y para crear interfaz gráfica.
Mathematica: En Mathematica se contemplan muchos de los aspectos técnicos de la computación como el manejo numérico, la conversión de datos, la visualización y la creación de interfaces para el usuario. El avance intelectual que hizo posible el desarrollo de un paquete tan completo fue la invención de un lenguaje que fuera capaz de manipular la gran cantidad de objetos que alberga la computaron técnica. Por su completitud es un paquete que a pesar de inicialmente ser usado por técnicos ha pasado a ser un ambiente manejado por gran cantidad de personas que han aprendido desplegar todas las utilidades que el programa ofrece como por ejemplo los estudiantes a los que les permite aprender de manera interactiva.
Conclusión:
La evolución de los lenguajes tiende cada vez más a alejarnos de la maquina o hardware, creando una mayor abstracción de los problemas a resolver, esto es beneficioso pues genera un ahorro significativo de recursos como el tiempo que es tan valioso actualmente.
Los Lenguajes de Cuarta Generación tienden a ser muy compatibles entre sus mismas evoluciones lo que nos permite crear aplicaciones con la confianza de que el trabajo realizado no será desechado más adelante.
Paquetes tan poderosos como Mathematica hacen posible que las técnicas de computación mejoren constantemente pues brindan una mayor facilidad para el análisis y diseño de nuevas herramientas, mientas también ayudan a áreas tan importantes como la educación, todo esto empleando la misma herramienta.
Es importante resaltar que para utilizar un 4GL se debe tener claro que si se desea manipular para sacarle un mayor rendimiento, se debe de hacer cambiando la forma normal de hacer software. Para esto, los programadores deben de volverse analistas, deben dominar técnicas estructuradas, conceptos de diseño de interfaz grafica, conceptos de arquitectura, conceptos de orientación a objetos y de principios de diseño. Y todo esto para poder obtener una mayor productividad, una mayor facilidad al dar mantenimiento y además una mejor apariencia de la aplicación.
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