3.2.1 Каскадная модель (1970, w.W. Royce)

В первые годы практики программирования сначала записывался программный код, а затем происходила его отладка. Общепринятым считалось правило начинать работу не с разработки плана, а с общего ознакомления с продуктом. Без лишних формальностей можно было спроектировать, закодировать, отладить и протестиро­вать программного обеспечения еще до того, как оно будет готово к выпуску. В структуре такого процесса есть несколько "неправиль­ностей" (или недостатков). Во-первых, поскольку изначально не существовало офи­циального проекта или анализа, невозможно было узнать о моменте завершения про­цесса. Также отсутствовал способ определения соответствия требованиям относи­тельно достижения качества.

В 1970 году каскадная модель была впервые определена как альтернативный вариант метода разработки программного обеспечения по принципу кодирование-устранение ошибок, который был широко распространен в то время. Это была первая модель, которая формализовала структуру этапов разработки программного обеспечения, придавая особое значение исходным требованиям и проектиро­ванию, а также созданию документации на ранних этапах процесса разработки.

Каскадная модель (или «водопадная модель», waterfall) предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе. Характерна для периода 1970-1985 гг.

Рис. 1. Каскадная модель.

На начальном периоде каскадная модель сыграла ведущую роль как метод регулярной разработки сложного программного обеспечения. В семидесятых-восьмидесятых годах XX века модель была принята как стандарт министерства обороны США.

Со временем недостатки каскадной модели стали проявляться все чаще и возникло мнение, что она безнадежно устарела. Между тем, каскадная модель не утратила своей актуальности при решении следующих типов задач:

• Требования и их реализация максимально четко определены и понятны; используется неизменяемое определение продукта и вполне понятные технические методики. Это задачи типа:

  • научно-вычислительного характера (пакеты и библиотеки научных программ типа расчета несущих конструкций зданий, мостов и т.д.)

  • операционные системы и компиляторы

  • системы реального времени управления конкретными объектами

Кроме того, каскадная модель применима в условиях:

• повторная разработка типового продукта (автоматизированного бухгалтерского учета, системы электронного документооборота и т.п.)

• выпуск новой версии уже существующего продукта, если вносимые изменения вполне определены и управляемы (миграция уже существующего продукта на новую платформу)

Принципы каскадной модели находят применение как элементы моделей других типов, о чем речь пойдет ниже (где перечислить разделы).

Можно выделить следующие положительные стороны применения каскадного подхода:

• на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;

• выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении относительно простых систем, когда в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования к системе.

Основным недостатком этого подхода является то, что реальный процесс создания системы никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания программного обеспечения оказывается соответствующим поэтапной модели с промежуточным контролем

Каскадная модель имеет следующие преимущества:

• Проста и понятна заказчикам, т.к часто используется другими организациями для отслеживания проектов, не связанных с разработкой программного обеспечения

• Проста и удобна в применении:

  • процесс разработки выполняется поэтапно.

  • ее структурой может руководствоваться даже слабо подготовленный в техническом плане или - неопытный персонал;

  • она способствует осуществлению строгого контроля менеджмента проекта;

• Каждую стадию могут выполнять независимые команды (все документировано)

• Позволяет достаточно точно планировать сроки и затраты

При использовании каскадной модели для «неподходящего» проекта могут проявляться следующие ее основные недостатки:

• Попытка вернуться на одну или две фазы назад, чтобы исправить какую-либо проблему или недостаток, приведет к значительному увеличению затрат и сбою в графике;

• Интеграция компонент, на которой обычно выявляется большая часть ошибок, выполняется в конце разработки, что сильно увеличивает стоимость устранения ошибок;

• Запаздывание с получением результатов – если в процессе выполнения проекта требования изменились, то получится устаревший результат

Недостатки каскадной модели особо остро проявляются в случае, когда трудно (или невозможно) сформулировать требования или требования могут меняться в процессе выполнения проекта. В этом случае разработка программного обеспечения имеет принципиально циклический характер.