martes, 19 de octubre de 2010

Modelos de desarrollo de software

Modelo Lineal Secuencial

Llamado algunas veces «ciclo de vida básico» o modelo en cascada», el modelo  lineal secuencial sugiere un enfoque sistemático, secuencial, para el desarrollo del software que comienza en un nivel de sistemas y progresa con el análisis,  diseño, codificación, pruebas y mantenimiento.

La Figura muestra el modelo lineal secuencial para la ingeniería del software. Modelado según el ciclo de ingeniería convencional, el modelo lineal secuencial comprende las siguientes actividades:

Ingeniería y modelado de Sistemas/Información.

Como el software siempre forma parte de un sistema más grande (o empresa), el trabajo comienza estableciendo requisitos de todos los elementos del sistema y asignando al software algún subgrupo de estos requisitos.

Esta visión del sistema es esencial cuando el software se debe interconectar con otros elementos como hardware, personas y bases de datos. La ingeniería y el análisis de sistemas comprende los requisitos que se recogen en el nivel del sistema con una pequeña parte de análisis y de diseño. La ingeniería de información abarca los requisitos que se recogen en el nivel de empresa estratégico y en el nivel del área de negocio.


Análisis de los requisitos del software. El proceso de reunión de requisitos se intensifica y se centra especialmente en el software. Para comprender la naturaleza de los programa(s) a construirse, el ingeniero («analista ») del software debe comprender el dominio de información del software, así como la función requerida, comportamiento, rendimiento
e interconexión.

Diseño. El diseño del software es realmente un proceso de muchos pasos que se centra en cuatro atributos distintos de programa: estructura de datos, arquitectura de software, representaciones de interfaz y detalle procedimental (algoritmo). El proceso del diseño traduce requisitos en una representación del software donde se pueda evaluar su calidad antes de que comience la codificación.

Generación de código. El diseño se debe traducir en una forma legible por la máquina. El paso de generación de código lleva a cabo esta tarea. Si se lleva a cabo el diseño de una forma detallada, la generación de código se realiza mecánicamente.
Aunque el modelo lineal es a menudo denominado «modelo tradicional», resulto un enfoque razonable  cuando los requisitos se han entendido correctomente.

Pruebas. Una vez que se ha generado el código, comienzan las pruebas del programa. El proceso de pruebas se centra en los procesos lógicos internos del software, asegurando que todas las sentencias se han comprobado, y en los procesos externos funcionales; es decir, realizar las pruebas para la detección de errores y asegurar que la entrada definida produce resultados reales de acuerdo con los resultados requeridos.

Mantenimiento. El software indudablemente sufrirá cambios después de ser entregado al cliente (una excepción posible es el software empotrado). Se producirán cambios porque se han encontrado errores, porque el software debe adaptarse para acoplarse a los cambios de su entorno externo (por ejemplo: se requiere un cambio debido  a un sistema operativo o dispositivo periférico nuevo), o porque el cliente requiere mejoras funcionales o de rendimiento. El soporte y mantenimiento del software vuelve a aplicar cada una de las fases precedentes a un programa ya existente y no a uno nuevo.

Desventajas

El modelo lineal secuencial es el paradigma más antiguo y más extensamente utilizado en la ingeniería del software. Sin embargo, la crítica del paradigma ha puesto en duda su eficacia. Entre los problemas que se encuentran algunas veces en el modelo lineal secuencial se incluyen:

1.¿Por qué falla algunas veces el modelo lineal?
Los proyectos reales raras veces siguen el modelo secuencial que propone el modelo. Aunque el modelo lineal puede acoplar interacción, lo hace indirectamente. Como resultado, los cambios pueden causar confusión cuando el equipo del proyecto comienza.
2. A menudo es difícil que el cliente exponga explícitamente todos los requisitos. El modelo lineal secuencial lo requiere y tiene dificultades a la hora de acomodar la incertidumbre natural al comienzo de muchos proyectos.

3.El cliente debe tener paciencia. Una versión de trabajo del (los) programa(s) no estará disponible hasta que el proyecto esté muy avanzado. Un grave error puede ser desastroso si no se detecta hasta que se revisa el programa

Modelo de Contruccion de Prototipo

Un cliente, a menudo, define un conjunto de objetivos generales para el software, pero no identifica los requisitos detallados de entrada, proceso o salida. En otros casos, el responsable del desarrollo del software puede no estar seguro de la eficacia de un algoritmo, de la capacidad de adaptación de un sistema operativo, o de la forma en que debería tomarse la interacción hombremáquina.

En estas y en otras muchas situaciones, un paradigma de construcción de prototipos puede ofrecer el mejor enfoque.

El paradigma de construcción de prototipos comienza con la recolección de requisitos. El desarrollador y el cliente encuentran y definen los objetivos globales para el software, identifican los requisitos conocidos y las áreas del esquema en donde es obligatoria más definición. Entonces aparece un «diseño rápido». El diseño rápido se centra en una representación
de esos aspectos del software que serán visibles para el usuario/cliente (por ejemplo: enfoques de entrada y formatos de salida). El diseño rápido lleva a la construcción de un prototipo. El prototipo lo evalúa el cliente/usuario y se utiliza para refinar los requisitos del software a desarrollar. La iteración ocurre cuando el prototipo se pone a punto para satisfacer las necesidades del cliente, permitiendo al mismo tiempo que el desarrollador comprenda mejor lo que se necesita
hacer.


Lo ideal sería que el prototipo sirviera como un mecanismo para identificar los requisitos del software. Si se construye un prototipo de trabajo, el desarrollador intenta hacer uso de los fragmentos del programa ya existentes o aplica herramientas (por ejemplo: generadores de informes, gestores de ventanas, etc.) que permiten generar rápidamente programas de trabajo.

Modelo de Desarrollo Rapido de Aplicacion

El Desarrollo Rápido de Aplicaciones (DRA)es un modelo de proceso del desarrollo del software lineal secuencial que enfatiza un ciclo de desarrollo extremadamente corto.

El modelo DRA es una adaptación a «alta velocidad» del modelo lineal secuencial en el que se logra el desarrollo rápido utilizando una construcción basada 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 períodos cortos de tiempo (por ejemplo: de 60 a 90 días). Cuando se utiliza principalmente para aplicaciones de sistemas de información, el enfoque DRA comprende las siguientes fases [KER94]:

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 procesa? .

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 del 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.

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 para facilitar la construccion de software.


Pruebas y 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.




El modelo incremental

El modelo incrernental combina elementos del modelo lineal secuencial (aplicados repetidamente) con la filosofía interactiva de construcción de prototipos. Como muestra la Figura,  el modelo incremental aplica secuencias lineales de forma escalonada mientras progresa el tiempo en el calendario. Cada secuencia lineal produce un «incremento» del software [MDE93]. Por
ejemplo, el software de tratamiento de textos desarrollado con el paradigma incremental podría extraer funciones de gestión de archivos básicos y de producción de documentos en el primer incremento; funciones de edición más sofisticadas y de producción de documentos en el segundo incremento; corrección ortográfica y gramatical en el tercero; y una función avanzada de esquema de página en el cuarto. Se debería tener en cuenta que el flujo del proceso de cualquier incremento puede
incorporar el paradigma de construcción de prototipos.

uando se utiliza un modelo incremental, el primer incremento a menudo es un producto esencial. Es decir, se afrontan requisitos básicos, pero muchas funciones suplementarias (algunas conocidas, otras no) quedan sin extraer. El cliente utiliza el producto central (o sufre la revisión detallada). Como un resultado de utilización y/o de evaluación, se desarrolla un plan para el incremento siguiente. El plan afronta la modificación del producto central a fin de cumplir mejor las necesidades del cliente y la entrega de funciones, y características adicionales. Este proceso se repite siguiendo la entrega de cada incremento, hasta que se elabore el producto completo.

El modelo de proceso incremental, como la construcción de prototipos (Sección 2.5) y otros enfoques evolutivos, es iterativo por naturaleza. Pero a diferencia de la construcción de prototipos, el modelo incremental se centra en la entrega de un producto operacional con cada incremento. Los primeros incrementos son versiones «incompletas» del producto final, pero proporcionan al usuario la funcionalidad que precisa y también una plataforma para la evaluación.

El desarrollo incremental es particularmente útil cuando la dotación de personal no está disponible para una implementación completa en la fecha límite que se haya establecido para el proyecto. Los primeros incrementos se pueden implementar con menos personas.



El Modelo Espiral

El modelo en espiral, propuesto originalmente por Boehm [BOE88], es un modelo de proceso de software evolutivo que conjuga la naturaleza iterativa de construcción de prototipos con los aspectos controlados y sistemáticos del modelo lineal secuencial. Proporciona el potencial para el desarrollo rápido de versiones incrementales del software. En el modelo espiral, el software se desarrolla en una serie de versiones incrementales. Durante las primeras iteracciones, la version incremental podría ser un modelo en papel o un prototipo. Durante las últimas iteraciones, se producen versiones cada vez más completas del sistema
diseñado.


El modelo en espiral se divide en un número de actividades de marco de trabajo, también llamadas regiones de tareas. Generalmente, existen entre tres y seis regiones de tareas. La Figura  representa un modelo en espiral que contiene seis regiones de tareas:

- comunicación con el cliente: las tareas requeridas para establecer comunicación entre el desarrollador y el cliente.

- planificación: las tareas requeridas para definir recursos, el tiempo y otra información relacionadas con el proyecto.

- análisis de riesgos: las tareas requeridas para evaluar riesgos técnicos y de gestión.

- ingeniería: las tareas requeridas para construir una o más representaciones de la aplicación.

- construcción y acción: las tareas requeridas para construir, probar, instalar y proporcionar soporte al usuario (por ejemplo: documentación y práctica)

- evaluación del cliente: las tareas requeridas para obtener la reacción del cliente según la evaluación de las representaciones del software creadas durante la etapa de ingeniería e implementada durante la etapa de instalación.


El modelo de Desarrollo Concurrente


El modelo de proceso concurrente se puede representar en forma de esquema como una serie de actividades técnicas importantes, tareas y estados asociados a ellas. Por ejemplo, la actividad de ingeniería definida para el modelo en espiral , se lleva a cabo invocando las tareas siguientes:

modelado de construcción de prototipos y/o análisis, especificación de requisitos y diseño'.

La Figura  proporciona una representación esquemática de una actividad dentro del modelo de proceso concurrente. La actividad -análisis- se puede encontrar en uno de los estados'" destacados anteriormente en cualquier momento dado. De forma similar, otras actividades (por ejemplo: diseño o comunicación con el cliente) se puede representar de una forma análoga.

Todas las actividades existen concurrentemente, pero residen en estados diferentes. Por ejemplo, al principio del proyecto la actividad de comunicación con el cliente (no mostrada en la figura) ha finalizado su primera iteración y está en el estado de cambios, en espera. La actividad de análisis (que estaba en el estado ninguno mientras que se iniciaba la comunicación inicial con el cliente) ahora hace una transición al estado bajo desarrollo.

Sin embargo, si el cliente indica que se deben hacer cambios en requisitos, la actividad análisis cambia del estado bajo desarrollo al estado cambios en espera.

El modelo de proceso concurrente define una serie de acontecimientos que dispararán transiciones de estado a estado para cada una de las actividades de la ingeniería del software. Por ejemplo, durante las primeras etapas del diseño, no se contempla una inconsistencia del modelo de análisis. Esto genera la corrección del modelo de análisis de sucesos, que disparará
la actividad de análisis del estado hecho al estado cambios en espera.

El modelo de proceso concurrente se utiliza a menudo como el paradigma de desarrollo de aplicaciones cliente/servidor" . Un sistema cliente/servidor se compone de un conjunto de componentes funcionales.

Cuando se aplica a cliente/servidor, el modelo de proceso concurrente define actividades en dos dimensiones [SHE94]: una dimensión de sistemas y una dimensión de componentes. Los aspectos del nivel de sistemas se afrontan mediante tres actividades: diseño, ensamblaje y uso.


La dimensión de componentes se afronta con dos actividades:diseño y realización.

La concurrencia se logra de dos formas:

 (1) las actividades de sistemas y de componentes ocurren simultáneamente y pueden modelarse con el enfoque orientado a objetos descrito anteriormente.

 (2) una aplicación cliente/servidor típica se implementa con muchos componentes, cada uno de los cuales se pueden diseñar y realizar concurrentemente. En realidad, el modelo de proceso concurrente es aplicable a todo tipo de desarrollo de software y proporciona una imagen exacta del estado actual de un proyecto.



Modelo de desarrollo basado en componente

El modelo de desarrollo basado en componentes (Fig) incorpora muchas de las características del modelo en espiral. Es evolutivo  por naturaleza [NIE92],  y exige un enfoque iterativo para  la creación del software.Sin embargo, el modelo de desarrollo basado en componentes configura aplicaciones desde  componentes pre-
parados de software.


La actividad de la ingeniería comienza con la identificación de clases candidatas. Esto se lleva a cabo examinando los datos que se van a manejar por parte de la aplicación y el algoritmo que se va a aplicar para conseguir el  tratamientoI2.  Los datos y los algoritmos correspondientes se empaquetan en una clase.
Las clases creadas en los proyectos de ingeniería del software anteriores, se almacenan en una biblioteca de clases o diccionario de datos .

Una vez identificadas las clases candidatas,  la biblioteca de clases se examina para determinar si estas clases ya existen. En caso de que así  fuera, se extraen de la biblioteca y se vuelven a utilizar. Si una clase candidata no reside en la biblioteca, se aplican los métodos orientados a objetos .  Se compone así  la primera iteración de la aplicación a construirse, mediante las clases  extraídas de la biblioteca y las clases nuevas construidas para cumplir las necesidades Únicas de la aplicación. El flujo del proceso vuelve a la espiral y volverá a introducir por último la iteración ensambladora de componentes a través de la actividad de ingeniería.

El modelo de desarrollo basado en componentes conduce a la reutilización del software, y la reutilización proporciona beneficios a los ingenieros de software. Según estudios de reutilización, QSM Associates,  Inc. informa que el ensamblaje  de componentes  lleva a una reducción el 70 por  100 de tiempo de ciclo de desarrollo, un 84 por 100 del coste del proyecto y un índice de productividad del 26.2, comparado con la norma de industria  del 16.9  [YOU94].  Aunque estos  resultados están en función  de la robustez de la biblioteca de componentes, no hay duda de que el ensamblaje de componentes proporciona ventajas significativas  para los ingenieros de software.





Modelo de Metodos Formales

El modelo de métodos formales comprende un conjunto de actividades que conducen a la especificación matemática del  software de computadora. Los métodos formales permiten que un  ingeniero de software especifique, desarrolle y verifique un sistema basado en computadora aplicando una notación rigurosa y matemática. 

Algunas  organizaciones  de desarrollo del  software actualmente  aplican una variación de este enfoque, llamado  ingeniería del software de sala  limpia  [MIL87,
DYE921.

Cuando se utilizan métodos formales durante el desarrollo, proporcionan un mecanismo para eliminar muchos de los problemas que son difíciles de superar con paradigmas de la ingeniería del software. La ambigüedad, lo incompleto y  la inconsistencia se descubren y  se corrigen más fácilmente no mediante un  revisión  a propósito para  el caso, sino  mediante la aplicación del análisis matemático. Cuando se utilizan métodos formales durante el diseño, sirven como base'para la verificación de programas y porconsiguiente  permiten que el ingeniero del software descubra y  corrija errores que no se pudieron detectar de otra manera.

Aunque todavía no hay un enfoque establecido, los modelos de métodos formales ofrecen la promesa de un software libre de defectos. Sin embargo, se ha hablado de una gran preocupación sobre su aplicabilidad en un entorno de gestión:

1.  El desarrollo de modelos formales actualmente es bastante caro y  lleva mucho tiempo.
2.  Se requiere un  estudio detallado porque pocos responsables del desarrollo de software tienen los antecedentes necesarios para aplicar métodos formales.
3.  Es difícil utilizar los modelos como un mecanismo de comunicación con clientes que no tienen muchos conocimientos técnicos.

No obstante es posible que el enfoque a través de métodos formales tenga más partidarios entre los desarrolladores del software que deben construir software de mucha  seguridad (por ejemplo: los desarrolladores de aviónica y  dispositivos médicos), y  entre los desarrolladores que pasan grandes penurias económicas al aparecer errores de software.

Tecnicas de 4ta Generacion

El término técnicas de cuarta generación (T4G) abarca un amplio espectro de herramientas de software que tienen algo en común: todas facilitan al ingeniero del software  la especificación de algunas características del software a alto nivel. Luego,  la herramienta genera automáticamente el código fuente basándose en la especificación del técnico. Cada vez parece más evidente que cuanto mayor sea el nivel en el que se especifique el software, más rápido se podrá construir el programa. El paradigma T4G para la ingeniería del software se orienta hacia  la posibilidad de especificar el software usando  formas  de  lenguaje  especializado  o  notaciones gráficas que describa el problema que hay que resolver en términos que los entienda el cliente. 
Actualmente, un entorno para el desarrollo de software que soporte el paradigma T4G puede incluir todas o algunas de las siguientes herramientas: lenguajes no procedimentales de consulta a bases de datos, generación de informes,manejo de datos, interacción y definición de pantallas, generación de códigos,  capacidades gráficas de alto nivel y  capacidades de hoja de cálculo, y  generación automatizada de HTML y lenguajes similares  utilizados para la creación de sitios web usando herramientas de software avanzado. Inicialmente, muchas de estas herramientas estaban disponibles, pero sólo para ámbitos de aplicación muy específicos, pero actualmente los entornos T4G se han extendido a todas las categorías de aplicaciones del software.

Al  igual que otros paradigmas, T4G comienza con el paso de reunión de requisitos. Idealmente, el cliente describe los requisitos, que son, a continuación, traducidos directamente a un prototipo operativo. Sin embargo, en la práctica no se puede hacer eso. El cliente puede que no esté seguro  de  lo que necesita; puede ser ambiguo en la especificación  de hechos que le son conocidos y puede que no sea capaz o no esté dispuesto a especificar la información en la forma en que puede aceptar una herramienta T4G. Por esta razón, el diálogo cliente-desarrollador descrito por los otros paradigmas sigue siendo una parte esencial del enfoque T4G.

Bibliografia Utilizada:

Roger S Pressman, Ingenieria del software Un enfoque Practico, Quinta Edicion, Editorial MaGrawHill.

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