OHJ-1010 Tietotekniikan perusteet 4 op Syksy Luento 9: Ohjelmistotuotanto, peruskäsitteitä

Transkriptio

1 OHJ-1010 Tietotekniikan perusteet 4 op Syksy 2012 Luento 9: Ohjelmistotuotanto, peruskäsitteitä

2 Luentoaikataulu ke Ohjelmistotuotanto ma Mikroprosessori, konekieli, ohjelmointi ke Käyttöjärjestelmät ma Unix ke Tietoverkot ma Tietoturva, ohjelmistotuotannon sattumuksia ke Vierailuluento ma Vierailuluento ke Kertaus, tentti, vanhoja tenttitehtäviä

3 Harkkaryhmän yksittäinen salimuutos Ensi maanantaina klo harjoitusryhmä on Tietotalon 2. kerroksessa, salissa TB205 Rappuset ylös, sali näkyy heti aulassa ( akvaario ) Aiheesta pistetään vielä tiedote Moodlen kautta... Seuraavasta viikosta alkaen sali on taas PC201A, eli muutos koskee vain yhtä harjoituskertaa!

4 Luennon aiheet Ohjelmistotuotannon ja -prosessin käsitteet Ohjelmistoprosessin vaiheet Ohjelmistotuotannon haasteita Mitäs siellä teollisuudessa oikeastaan puuhataan?

5 Keskeisiä käsitteitä ohjelmistotuotannossa Ohjelmistotyö: ohjelman toteuttamiseksi tehty työ Ohjelmistotuotannon voi vapaasti tulkiten katsoa tarkoittavan ohjelmistotyötä, jonka tuloksena syntyvät järjestelmät Täyttävät käyttäjiensä kohtuulliset toiveet ja odotukset Valmistuvat laadittujen aikataulujen puitteissa Eivät ylitä kustannusarvioita Termejä ohjelmisto ja järjestelmä käytetään synonyymeinä ohjelmalle tai kokoelmalle ohjelmia, jotka muodostavat loogisen kokonaisuuden Ohjelmistoprosessi on hanke, jonka tarkoituksena on tuottaa tietty ohjelmisto Tyypillisesti määritellyssä ajassa

6 Miksi käsittelemme ohjelmistotuotantoa? Ohjelmistoja tarvitaan käytännössä joka alalla Tekniikan alan työ on erittäin ohjelmistokeskeistä sovelluskohteesta riippumatta Ohjelmistojen tekemisessä eivät ole tärkeitä vain ohjelmistoja toteuttavat ihmiset: myös käyttäjällä on merkitystä! Suuri osa diplomi-insinööreistä joutuu työelämässä tilanteeseen, jossa pitäisi osata kertoa millaisen ohjelmiston tarvitsee

7 Miksi käsittelemme ohjelmistotuotantoa? Ohjelmistojen kehittämiseen ja tilaamiseen liittyy riskejä, jotka on hyvä tunnistaa Käsitys ohjelmistoprosessista sekä tyypillisistä ongelmista auttaa ohjelman tilaajia (= asiakas, käyttäjät) ja kehittäjiä ymmärtämään toisiaan Ohjelmistoa toteuttava taho ei välttämättä ole asiakkaan kukkaron puolella... Ohjelmistotuotannon ongelmien tunnistaminen auttaa myös ymmärtämään ohjelmien puutteita sekä olemaan terveen kriittinen niitä kohtaan

8 Ohjelmistoalan erityispiirteitä 1/4 Alan tuoreus Perinteisten insinöörialojen kaltaisia koeteltuja käytäntöjä ei ole Vrt. siltojen rakentaminen vs. ohjelmistotuotanto Jokainen ohjelma on erilainen, ei voida ottaa suoraan mallia edellisistä Jatkuvasti kasvanut ohjelmistojen koko ja kompleksisuus Uudet sovellusalueet Ohjelmien osien uudelleenkäyttöä harrastetaan, mutta se ei ole ongelmatonta

9 Ohjelmistoalan erityispiirteitä 2/4 Ohjelmistojen kompleksisuus on kasvanut koko ajan Nykyiset käyttöjärjestelmät ja isommat ohjelmat ovat vaatineet tuhansia miestyövuosia Suurimpia aineettomia kokonaisuuksia, joita ihmiskunta on koskaan rakentanut Ohjelmistot toteutetaan usein aiemman ohjelmiston päälle rakentamalla Helpottaa kehitystyötä siinä vaiheessa, kun perusta on kunnossa Voi myös johtaa ongelmiin: tuotelinja täytyy katkaista jossakin vaiheessa kuluttajat eivät aina ole tyytyväisiä yhteensopivuuden katkaisemiseen

10 Ohjelmistoalan erityispiirteitä 3/4 Ymmärrys ohjelmistotuotannosta on vaillinaista Kukaan ei kuvittele rakennuttavansa ja valvovansa taloprojektia ymmärtämättä rakentamisesta, mutta ohjelmistopuolella näin valitettavasti voidaan toimia (ja myös toimitaan) Vaadittavat luotettavuusominaisuudet Pienikin virhe voi vaikuttaa dramaattisesti Ohjelman oikeellisuudesta on lähes mahdotonta varmistua Käymme läpi muutamia esimerkkejä ma

11 Ohjelmistoalan erityispiirteitä 4/4 Ohjelmistot ovat abstrakteja kokonaisuuksia, joten on vaikeaa sanoa paljonko työtä johonkin asiaan vaaditaan On myös vaikeaa todeta kuinka paljon ohjelmistosta on valmiina On vaikea sanoa paljonko työvoimaa tarvitaan Riippuvaisuudet muutos yhdessä kohtaa saattaa aiheuttaa yllättäviä sivuvaikutuksia ja yllättävän määrän lisätyötä Pelkistäen ohjelmistotuotannon rajoituksissa on kyse ihmismielen, tuottavuuden hallinnan ja kommunikaation rajoituksista

12 Ohjelmistotuotannon tavoitteita Ohjelmistotuotannon tavoitteena on kehittää ratkaisuja ja käytäntöjä ohjelmistoalan ongelmien kanssa selviämiseksi Pyritään siis parantamaan ohjelmistojen tuotantoprosesseja Työmäärien ja kustannusten arviointi Ohjelmistoprojektien hallinta

13 Ohjelmistotuotannon tavoitteita Suunnittelu- ja toteutusmenetelmien valinta Toteutuksen laatu ja sen varmistaminen Vastaako ohjelmisto asiakkaan tarpeita Ohjelmiston luotettavuus Ohjelmiston käytettävyys Ohjelmiston testaamismenetelmät

14 Hello World -ohjelmiston tilaaminen + toteutus Tarpeesta tilaukseen: mitä tehdään? Selvitetään käyttäjiltä tarpeet: mitä ohjelmiston pitäisi tehdä tai mitä sillä pitäisi voida tehdä? Omalle laitteistolle vs. ostopalveluna Neuvottelua toteuttavien yritysten kanssa Tarjouspyynnöt Tehdään softan tilaus Sovitaan hinnoittelu ja aikataulu Sovitaan mitä kaikkea toimitukseen kuuluu Korjaukset, ylläpito...

15 Hello World -ohjelmiston tilaaminen + toteutus Suunnitteluvaihe eli miten tehdään? Tietokone- ja ohjelmistoarkkitehtuuri Yrityksellä saattaa olla jokin valmis arkkitehtuuri Yhteensopivuus olemassaolevien järjestelmien kanssa Reunaehtojen selvittäminen Fyysisiä, lainsäädännöllisiä, suorituskykyyn liittyviä, standardeja, jne... Ohjelmiston rakenteen suunnittelu Toimintojen toteutusjärjestys - riippuvuudet

16 Hello World ohjelmiston tilaaminen + toteutus Tarve tilaus Mitä tehdään? Suunnittelu Miten tehdään? Toteutus Tehdään! Kirjoitetaan oikeasti koodia ja testataan sitä Yleensä suunnitelman mukaisesti moduuleittain Toteutustapa vaihtelee yrityksen valitsemien tuotekehitysmenetelmien mukaan Esimerkiksi koko ohjelmisto vs. julkaisu palanen kerrallaan

17 Hello World -ohjelmiston tilaaminen + toteutus Tarve tilaus Mitä tehdään? Suunnittelu Miten tehdään? Toteutus Tehdään! Testaus Tarkistetaan mitä tuli tehtyä... Testataan moduuli kerrallaan Testataan moduulien rajapinnat Testataan kokonaista ohjelmaa Käyttäjätestaus?

18 Hello World -ohjelmiston tilaaminen + toteutus Tarve tilaus Mitä tehdään? Suunnittelu Miten tehdään? Toteutus Tehdään! Testaus Tarkistetaan mitä tuli tehtyä... Ohjelmiston toimitus asiakkaalle Asiakas tekee vastaanottotarkastuksen Tarkastuksessa löytyneet ongelmat käsitellään sovitulla tavalla Käyttäjäkoulutus

19 Hello World -ohjelmiston tilaaminen + toteutus Tarve tilaus Mitä tehdään? Suunnittelu Miten tehdään? Toteutus Tehdään! Testaus Tarkistetaan mitä tuli tehtyä... Ohjelmiston toimitus asiakkaalle Uudet tarpeet Mitäs sitten tehdään? Virheiden korjausta (johonkin rajaan asti) Sovitaan erikseen lisätoiminnoista Alkuperäisen sopimuksen mukaisesti!

20 Ohjelmiston kehittämisvaiheet Kuvassa nk. vesiputousmalli Lähde: ( )

21 Ohjelmiston kehittämisvaiheet Kuvassa nk. vesiputousmalli Asiakkaan tarpeiden ja vaatimusten analysointi ja määrittely Lähde: ( )

22 Ohjelmiston kehittämisvaiheet Kuvassa nk. vesiputousmalli Asiakkaan tarpeiden ja vaatimusten analysointi ja määrittely Ratkaisun suunnittelu: miten asiakkaan vaatimukset muunnetaan ohjelmaksi? Lähde: ( )

23 Ohjelmiston kehittämisvaiheet Kuvassa nk. vesiputousmalli Asiakkaan tarpeiden ja vaatimusten analysointi ja määrittely Ratkaisun suunnittelu: miten asiakkaan vaatimukset muunnetaan ohjelmaksi? Toteutus: ratkaisun ohjelmointi Lähde: ( )

24 Ohjelmiston kehittämisvaiheet Kuvassa nk. vesiputousmalli Asiakkaan tarpeiden ja vaatimusten analysointi ja määrittely Ratkaisun suunnittelu: miten asiakkaan vaatimukset muunnetaan ohjelmaksi? Toteutus: ratkaisun ohjelmointi Testaus: varmistuminen ohjelman oikeellisuudesta ja luotettavuudesta Lähde: ( )

25 Ohjelmiston kehittämisvaiheet Kuvassa nk. vesiputousmalli Käytännössä homma EI IKINÄ mene näin siististi! Asiakkaan tarpeiden ja vaatimusten analysointi ja määrittely Ratkaisun suunnittelu: miten asiakkaan vaatimukset muunnetaan ohjelmaksi? Toteutus: ratkaisun ohjelmointi Testaus: varmistuminen ohjelman oikeellisuudesta ja luotettavuudesta Ylläpito: ohjelman virheiden korjaaminen ja tarpeellisten muutosten tekeminen Lähde: ( )

26 Mahdollisia ongelmia: määrittely ja suunnittelu Asiakas ja ohjelmistofirman edustaja eivät ymmärrä toisiaan oikein Asiakas on oman alansa asiantuntija, eikä osaa kertoa kaikkia tarpeellisia vaatimuksia tarpeeksi yksityiskohtaisesti Ohjelmoija miettii asioita toteutusnäkökulmasta, ei asiakkaan käyttötilanteen kannalta Jotain olennaista jää puuttumaan työn määrittelystä! Projektin laajuutta ja työmäärää ei osata arvioida oikein

27 Mahdollisia ongelmia: määrittely ja suunnittelu Työn toteutuksen suunnittelussa voidaan tehdä virheitä Ratkaisusuunnitelma ei vastaa kaikkia määriteltyjä toiminnallisia vaatimuksia Ei varauduta tarpeeksi ongelmiin Töppäykset paljastuvat aivan liian myöhään Alan ongelmana usein liiallinen positiivisuus sekä työmäärä- että aika-arvioissa Pätee muuhunkin projektityöhön: törmäämme jälleen ihmismielen rajoituksiin (vrt. opiskelijan arki...)

28 Mahdollisia ongelmia: määrittely ja suunnittelu Joskus asioiden teossa oikaistaan tai taustatyö on puutteellista Syy voi olla asiakkaan puutteellinen ymmärrys ohjelmistoprojekteista tai asiakasta edustaa väärä henkilö Ohjelmistotoimittaja voi esimerkiksi olettaa, että ellei asiakas kommentoi jotain toimintoa, niin se on OK Ohjelmistofirma ei vain muista muistuttaa asiakasta ko. toiminnosta, eikä varsinkaan esittele sitä asiakkaalle

29 Mahdollisia ongelmia: määrittely ja suunnittelu Mitä aikaisemmassa vaiheessa virheitä tehdään, sitä vaikeampaa ja kalliimpaa niiden korjaaminen on Virhe määrittelyvaiheessa vaikuttaa kaikkiin sitä seuraavien vaiheiden työskentelyyn! Vrt. virhe talon piirustuksissa on johtaa kalliiseen remppaan, jos virhe halutaan oikaista talon valmistuttua Kustannukset tulevat tyypillisesti asiakkaalle (määrittelyvaiheella on siis merkitystä!)

30 Mahdollisia ongelmia: toteutus ja testaus Ohjelmaan jää testauksesta huolimatta virheitä Suunnittelussa tehtyjä virheitä ei huomata Ohjelmointivaiheessa tehdään uusia virheitä Aikataulu venyy Uutisissakin näkyy usein uuden järjestelmän myöhästymisen syynä ohjelmistotoimittajan vaikeudet Henkilöiden lisääminen ohjelmistoprojektiin kesken kaiken ei helpota tilannetta

31 Mahdollisia ongelmia: toteutus ja testaus Työtä ei dokumentoida riittävästi Vaikuttaa erityisesti mahdollisuuteen myöhemmin parantaa ohjelmistoa Vaikeuttaa ohjelmistoon perehtymistä henkilöstön vaihtuessa Entä yritykset, joiden tuotteissa on mukana ohjelmakoodia kymmenien vuosien takaa? Dokumentointi ja tiedonhallinta on kasvava ongelma alan kehitystahdin takia

32 Mahdollisia ongelmia: käyttöönotto ja ylläpito Huomataan toteutuksen loppuvaiheilla tai sen jälkeen ettei järjestelmä vastaa alkuperäisiä tarpeita Projekti on epäonnistunut ja asiakas kärsii kulut nahoissaan Huono tarvekartoitus, määrittely epäonnistunut Muutosten ja/tai laajennosten tekeminen ohjelmistoon hankalaa Toteutus on dokumentoitu huonosti Asiaa ei ole sovittu toimittajan kanssa Ohjelmiston rakenne ei tue laajennettavuutta Tuotteen toimittaja lopettaa toimintansa Käyttäjäkoulutuksesta ei ole sovittu Asiakkaan tarpeet muuttuvat

33 Iteratiivinen ohjelmistokehitys Hieman realistisempi lähestymistapa Myönnetään heti alkuun että vaiheita ei voida tehdä peräkkäin Tarkennetaan määrittelyä ja suunnittelua tarpeen mukaan Hinta-arvion teko hankalaa

34 Agile, SCRUM, protoilu yms. Vaihtoehtoisia kevyempiä menetelmiä vesiputousmallille Agile-mallissa on tarkoituksena iteroimalla prosessia saada malli tarkennettua vähitellen (ks. ed. kalvo) Valmistumisaikataulu? Hinta-arvio? SCRUMissa ideana on kehittää tuotetta palanen kerrallaan ja julkaista ne kiintein väliajoin Projektiryhmä kommunikoi etenemisestä jatkuvasti Projektiryhmä voi ohjata tekojärjestystä Protoilussa toteutetaan aluksi käyttöliittymäkuori ilman sisältöä Asiakas saa nopeasti tuntuman ohjelmistoon Voidaan tehdä monta koetoteutusta

35 Ohjelmiston elinkaari Ohjelmiston elinkaarella tarkoitetaan aikaa, joka kuluu ohjelmiston kehittämisen aloittamisesta ohjelmiston poistamiseen käytöstä Asiakassuhde ohjelmistotoimittajaan ei yleensä lopu silloin, kun ohjelmisto on valmis Asiakassuhde muuttuu ylläpito- ja tukitoiminnaksi Ohjelmiston kehitys Ohjelmiston käyttö Ohjelmiston ylläpito ja jatkokehitys Ohjelmiston käytöstä poisto

36 Ohjelmiston ylläpito ja käyttö Ylläpitotyön osuus koko elinkaaressa on yleensä huomattavan suuri Noin 40% - 50% koko työmäärästä Jos ohjelman suunnittelussa panostetaan ylläpitotyön helpottamiseen se maksaa ylimääräistä Ei hyödytä käyttöönottovaiheessa vielä juuri mitään Ylläpidon helpottamiseen ei yleensä panosteta, vaikka se olisikin järkevää Esimerkiksi kunnollinen dokumentaatio auttaa löytämään virheitä tai muuten vain paranneltavia kohtia ohjelmistossa Vrt. putkiremontti talossa Talon putket valettu seinien sisään -> hankala remontti Talon putkille on tehty seiniin avattavat kotelot -> helpompi remppa

37 Ohjelmiston ylläpito ja käyttö Ohjelmaa pitää tyypillisesti muokata kehitysvaiheen jälkeenkin Ohjelmointi- ja suunnitteluvirheiden korjausta Uusien ominaisuuksien lisäämistä, eli ohjelmiston laajentamista Ominaisuuksien päivittämistä asiakkaan tarpeiden mukaan