Пример экономического обоснования разработки программного обеспечения

Планирование разработки программного средства с построением сетевого графика выполнения работ

При разработке любого проекта огромную роль играют организация производства и управление производством. Это прослеживается как в научно-исследовательской работе и опытно-конструкторской разработке, так и при проектировании программных средств.

Эффективность каждого программного изделия определяется его качеством и эффективностью процесса разработки. Оценка качества программного изделия с точки зрения пользователя определяется необходимым на стадии функционирования объемом оперативной памяти ЭВМ, затратами машинного времени, пропускной способностью каналов передачи данных. Оценка качества программного изделия на стадии его создания включает определение трудоемкости создания ПО, времени разработки и стоимости его создания.

Основные этапы разработки программного средства

Все работы по созданию и внедрению программного средства (ПС) разделены на 5 стадий: техническое задание (ТЗ), эскизный проект (ЭП), технический проект (ТП), рабочий проект (РП), внедрение (ВН).

В таблице 2.16 приведено содержание основных работ на каждой из стадий разработки программы.

Таблица 2.16 – Стадии разработки и содержание работ

№	Содержание работ	Стадия разработки
	Постановка задачи	Техническое задание (ТЗ)     Техническое задание (ТЗ)
	Сбор исходных материалов
	Определение структуры входных и выходных данных
	Анализ существующих программных средств
	Определение требований к техническим средствам
	Определение требований к программе	Техническое задание (ТЗ)
	Разработка технико-экономического обоснования проекта
	Выбор языков программирования
	Согласование и утверждение ТЗ
	Предварительная разработка структуры входных и выходных данных	Эскизный проект (ЭП)
	Разработка общего описания алгоритма решения задачи
	Согласование и утверждение ЭП
	Разработка алгоритма решения задачи	Технический проект (ТП)
	Определение формы представления входных и выходных данных
	Разработка структуры программы
	Согласование и утверждение ТП
	Программная реализация	Рабочий проект (РП)
	Проверка работоспособности на реальных исходных данных
	Отладка
	Анализ результатов моделирования
	Разработка технической документации
	Корректировка программы и программной документации по результатам испытаний
	Подготовка и передача программы и программной документации для сопровождения и изготовления	Внедрение (ВН)
	Сдача в эксплуатацию

Расчет трудоемкости отдельных этапов разработки программного средства

Для расчета затрат времени на разработку ПС используются следующие показатели: объем ПС (в тысячах машинных команд), группа сложности, коэффициент K_i, учитывающий уровень повышения сложности, дополнительный коэффициент сложности K_сл, степень новизны ПС, степень использования в разработке стандартных модулей, типовых ПС.

Объем программы определяем с помощью экспертной оценки по формуле:

, (2.22)

где – объем ПСВТ;

–количество законченных строк программы;

– количество циклов, функций, процедур.

Программа, представленная в дипломе имеет – 1090 строк, – 26. Исходя из этого, объем программы будет равен.

(машинных команд).

Сложность разрабатываемого программного средства определяется с помощью таблицы 2.17

Таблица 2.17 - Группы сложности программного средства

Группа сложности	Характеристика ПС
	ПС обладает одной или несколькими из следующих характеристик: 1) наличие мощного интеллектуального языкового интерфейса высокого уровня с пользователем; 2) режим работы в реальном времени; 3) обеспечение телекоммуникационной обработки данных и управление удаленными объектами; 4) машинная графика; 5) многомашинные комплексы; 6) обеспечение существенного распараллеливания вычислений.
	ПС обладает одной или несколькими из следующих характеристик: 1) оптимизационные расчеты; 2) обеспечение настройки программного средства на изменение структур входных и выходных данных; 3) настройка ПС на нестандартную конфигурацию технических средств; 4) обеспечение переносимости ПС; 5) реализация особо сложных инженерных и программных расчетов.
	ПС не обладает ни одной из выше перечисленных характеристик.

Так как данное ПС не ни одной из выше перечисленных характеристик, то оно относится к 3 группе сложности. Определение коэффициента K_i, учитывающего уровень повышения сложности, осуществим с помощью таблицы 2.18.

Таблица 2.18 - Значение коэффициента, учитывающего уровень повышения сложности программного средства

№	Дополнительная характеристика ПС	Значение Кi
	Функционирование ПС в расширенной среде	0,08
	Интерактивный доступ	0,06
	Обеспечение хранения, ведения и поиска данных в сложных структурах	0,07
	Наличие у ПС одновременно нескольких характеристик по таблице 2.17: - 2 - 3 - >3	0,12 0,18 0,26

Данное ПС имеет интерактивный доступ, следовательно, значениу коэффициента, учитывающего уровень повышения сложности программного средства составляет 0,06.

Определим коэффициент сложности по формуле (2.23):

К_сл= 1+ , (2.23)

где n– число дополнительно учитываемых характеристик ПС (n=2 из таблицы 2.18).

К_сл = 1 + 0,06 =1,06.

Определим затраты труда на разработку ПС (Т_раз) с помощью таблицы 2.19.

Таблица 2.19 - Затраты труда на разработку ПС в зависимости от объема ПС и его группы сложности

Объем ПСВТ, Тыс. условн. машинных команд	Группа сложности ПСВТ	Номер нормы
Норма времени чел.-дни
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 12.00 14.00	- - - - - - - - -	- -

Из таблицы 2.19 следует, что Т_раз= 306 чел-дн.

Рассчитаем общую трудоемкость разработки ПС по формуле (2.24)

Т_общ = К_сл×Т_раз, (2.24)

где Т_раз- затраты труда на разработку ПС.

Т_общ= 1,06 × 306 = 324,36 чел-дн.

Значение поправочного коэффициента К_н, учитывающего степень новизны программного средства, определяется из таблицы 2.20.

Таблица 2.20 - Значение поправочного коэффициента, учитывающего степень новизны ПС

Код степени новизны	Степень новизны	Использование	ЗначениеКн
нового типа ЭВМ	новой ОС
А	Принципиально новые ПС, не имеющие доступных аналогов	+ - + -	+ + - -	1,75 1,6 1,2 1,0
Б	ПС, являющиеся развитием определенного параметрического ряда ПС	+ - +	+ + -	1,0 0,9 0,8
В	ПС, являющиеся развитием определенного параметрического ряда ПС	-	-	0,7

Разрабатываемое ПС имеет код степени новизны В, следовательно, К_н = 0,7.

Определяем удельный вес (L_i) трудоемкости каждой стадии разработки по таблице 2.21.

Таблица 2.21 - Значение коэффициента удельного веса трудоемкости каждой стадии разработки в общей трудоемкости ПС

Код стадии разработки	Степень новизны
А	Б	В
ТЗ	0,11	0,10	0,09
ЭП	0,09	0,08	0,07
ТП	0,11	0,09	0,07
РП	0,55	0,58	0,61
ВН	0,14	0,15	0,16

Согласно таблице 2.21, значения коэффициента L_i: L_ТЗ=0,09; L_ЭП=0,07; L_ТП=0,07; L_РП=0,61; L_ВН=0,16.

Последним коэффициентом, необходимым для расчета трудоемкости, является коэффициент использования в разработке типовых (стандартных) программ программных средств (К_l). Найдем его из таблицы 2.22.

Таблица 2.22 - Значение коэффициента К_l

№	Степень охвата реализуемых функций разработанного ПС типовыми (стандартными) программами и ПСВТИ, %	Значение Кl
	не менее 60 %	0,6
	40 - 60 %	0,7
	20 - 40 %	0,8
	менее 20%	0,9
	Типовые программы и ПС не используются

Для разрабатываемого ПС К_l = 0,7.

Трудоемкости каждой стадии разработки ПС (T_i) рассчитываются по формуле (2.25):

T_i = L_i×K_н×Т_общ. (2.25)

Т_ТЗ = 0,09×0,7×324,36= 20 чел-дн.

Т_ЭП = 0,07×0,7×324,36= 16 чел-дн.

Т_ТП = 0,07×0,7×324,36= 16 чел-дн.

Т_РП = 0,61×0,7×324,36= 139 чел-дн.

Т_ВН = 0,16×0,7×324,36= 36 чел-дн.

Итоговая трудоемкость Т_сум будет равна сумме трудоемкости каждого из этапов:

Т_сум= 20+16+16+139+36 = 227 чел-дн.

Данные по составу исполнителей проекта приведены в таблице 2.23.

Таблица 2.23 - Состав исполнителей

Содержание работ	Исполнитель	Кол-во человек
Постановка задачи	Руководитель проекта
Сбор исходных материалов	Руководитель проекта
Определение структуры входных и выходных данных	Руководитель проекта, программист

Продолжение таблицы 2.23

Анализ существующих программных средств	Руководитель проекта, программист
Определение требований к техническим средствам	Системный аналитик
Определение требований к программе	Руководитель проекта
Разработка технико-экономического обоснования проекта	Руководитель проекта, программист
Выбор языков программирования	Программист
Согласование и утверждение ТЗ	Руководитель проекта, программист
Предварительная разработка структуры входных и выходных данных	Программист, системный аналитик
Разработка общего описания алгоритма решения задачи	Программист
Согласование и утверждение ЭП	Руководитель проекта, системный аналитик
Разработка алгоритма решения задачи	Программист
Определение формы представления входных и выходных данных	Руководитель проекта, программист
Разработка структуры программы	Программист
Согласование и утверждение ТП	Руководитель проекта, программист
Программная реализация	Программист
Проверка работоспособности на реальных исходных данных	Программист
Отладка	Программист
Анализ результатов моделирования	Руководитель проекта
Разработка технической документации	Руководитель проекта, программист
Корректировка программы и программной документации по результатам испытаний	Руководитель проекта, программист
Подготовка и передача программы и программной документации для сопровождения и изготовления	Руководитель проекта, программист
Сдача в эксплуатацию	Руководитель проекта

Трудоемкость каждого вида работ Т_раб от общей трудоемкости стадии (Т_i)определяется по формуле (2.25):

Т_раб= К_в×Т_i (2.25)

где - весовой коэффициент (0<К_в< 1, ).

Расчет продолжительности работ в днях по всем работам определяется по формуле (2.26):

_, (2.26)

где - трудоемкость работы, чел-дн.;

- количество работников, одновременно занятых в работе; - коэффициент выполнения нормы, .

Количество рабочих дней в году Т_раб.дн.=251, общее число дней Т_год =365.

Коэффициент календарных дней вычисляется по формуле (2.27):

. (2.27)

Продолжительность каждой работы в календарных днях определяется по формуле (2.28):

Т_к = Т_ц / К_д. (2.28)

Данные по продолжительности каждого вида работ в календарных днях приведены в таблице 2.24.

Таблица 2.24 – Перечень и продолжительность работ

№	Содержание работ	Труд-ть кажд.стад. разр-ки, чел-дн.		Труд-тькажд.раб., , чел-дн.	Прод-ть работы, , раб.дни	Прод-ть кажд.раб., кал.дни
ТЗ
	Постановка задачи		0,1
	Сбор исходных материалов	0,11
	Определение структуры входных и выходных данных	0,15
	Анализ существующих ПС	0,14
	Определение требований к техническим средствам	0,12
	Определение требований к программе	0,08
	Разработка технико-экономического обоснования проекта	0,1
	Выбор языков программирования	0,07
	Согласование и утверждение ТЗ	0,13
ЭП
	Предварительная разработка структуры входных и выходных данных		0,3
	Разработка общего описания алгоритма решения задачи	0,25
	Согласование и утверждение ЭП	0,45

Продолжение таблицы 2.24

ТП
	Разработка алгоритма решения задачи		0,2
	Определение формы представления входных и выходных данных	0,35
	Разработка структуры программы	0,25
	Согласование и утверждение ТП	0,2
РП
	Программная реализация		0,15
	Проверка работоспособности на реальных исходных данных	0,12
	Отладка	0,15
	Анализ результатов моделирования	0,28
	Разработка технической документации	0,17
	Корректировка программы и программной документации по результатам испытаний	0,18
ВН
	Подготовка и передача программы и программной документации для сопровождения и изготовления		0,6
	Сдача в эксплуатацию	0,4

Построение сетевого графика выполнения работ

Календарный график выполнения работ составлен методом сетевого планирования и управления. Использование этого метода позволяет наглядно представить в комплексе и взаимосвязи перечень и объем работ и событий, совершение которых необходимо для осуществления поставленной цели.

Для построения сетевого графика составим таблицу 2.25, в которой указаны стадии работ и соответствующие им трудоемкости.

Таблица 2.25 - Перечень событий и работ

Код события	Содержание собы­тия	Код работ	Содержание работ	Количество рабочих	Продолжительность
	Решение о начале разработки принято	0-1	Постановка задачи
	Задача поставлена	1-2	Сбор исходных материалов
1-3	Определение структуры входных и выходных данных
	Исходные материалы собраны	2-5	Анализ существующих ПС
	Структура входных и выходных данных определена	3-4	Определение требований к техническим средствам
	Требования к техническим средствам определены	4-6	Определение требований к программе
	Анализ существующих ПС завершен	5-7	Разработка технико-экономического обоснования
	Требования к программе определены	6-8	Выбор языков программирования
	Технико-экономическое обоснование разработано	7-9	Согласование и утверждение ТЗ
	Язык программирования выбран	8-10	Предварительная разработка структуры вх. и вых. данных
	ТЗ согласовано и утверждено	9-10	Разработка общего описания алгоритма

Продолжение таблицы 2.25

	Предварит.разработка структуры вх. и вых. данных завершена, общее описание алго-ритма разработано	10-11	Согласование и утверждение ЭП
	ЭП согласован и утвержден	11-12	Разработка алгоритма решения задачи
11-13	Определение формы представления входных и выходных данных
	Алгоритм решения задачи разработан	12-14	Разработка структуры программы
	Форма представления вх. и вых. данных определена	13-15	Согласование и утверждение ТП
	Структура программы разработана	14-15	Программная реализация
	ТП согласован утвержден, программная реализация завершена	15-16	Проверка работоспособности на реальных исходных данных
	Работоспособность на реальных исходных данных проверена	16-17	Отладка
16-18	Анализ результатов моделирования
	Отладка произведена	17-18	Разработка технической документации
	Анализ результатов моделирования произведен, техническая документация разработана	18-19	Корректировка программы и программной документации по результатам испытаний
	Корректировка программы и программной документации по результатам испытаний завершена	19-20	Подготовка и передача программы и программной документации для сопровождения и изготовления

Окончание таблицы 2.25

	Программа и программная документация подготовлены и переданы для сопровождения и изготовления	20-21	Сдача в эксплуатацию
	ПС сдано в эксплуатацию

Сетевой график планирования работ по разработке ПС (до оптимизации) представлен на рисунке 5.

Рисунок 5- Сетевой график планирования разработки ПС.

Параметры сетевого графика до оптимизации представлены в таблице 2.26.

Таблица 2.26 - Параметры сетевого графика (до оптимизации)

Нач. соб. (i)	Кон.Соб. (j)	Время работы (Тij)	Ранний срок наступл.соб. (tpj)	Позд. срок наступл.соб. (tпj)	Резерв вр.соб. (Рj)	Ранний срок наступл.соб. (tpi)	Полн.рез. вр.раб. (Рпij)	Своб. рез. вр. раб. (Рсij)

Продолжение таблицы 2.26

После расчета сетевого графика произведена его оптимизация за счет перераспределения исполнителей с работ подкритического пути, имеющего минимальные резервы времени, на работы критического пути, которые могут выполняться работниками тех же специальностей. Сначала определим количество исполнителей, которое можно перевести на работу критического пути, затем продолжительность (новую) работ критического пути, на которые переведены исполнители.

Работа 8-10 имеет свободный резерв времени, следовательно, с этой работы можно перевести часть исполнителей на однородную работу (7-9).

На участке 8-10 занято 2 человека, на участке 7-9 - 2 человека. В этом случае трудоемкость работ определяется по формуле (4.8):

Т_цij=W_pij×T_ij, (2.29)

где W_pij – количество исполнителей;

Т_ij – продолжительность работы в днях.

Т_ц(8-10)=W_p(8-10)×T_(8-10)=2×4=8 чел-дн.

Т_ц(7-9)=W_p(7-9)×T_(7-9)=2×3=6 чел-дн.

Количество исполнителей (х), которых можно перевести с работы 8-10 на работу 7-9, увеличив продолжительность 8-10 на 1 день:

Тогда новая продолжительность (7-9): ,

а новая продолжительность (8-10):

Работа 13-15 имеет свободный резерв времени, следовательно, с этой работы можно перевести часть исполнителей на однородную работу (14-15).

На участке 13-15 занято 2 человека, на участке 14-15 - 1 человек.

Т_ц(13-15)=W_p(13-15)×T_(13-15)=2×3=6 чел-дн.

Т_ц(14-15)=W_p(14-15)×T_(14-15)=1×36=36 чел-дн.

Количество исполнителей (х), которых можно перевести с работы 13-15 на работу 14-15, увеличив продолжительность 13-15 на 1 день:

Тогда новая продолжительность (14-15): ,

а новая продолжительность (13-15):

Сетевой график планирования работ по разработке ПС (после оптимизации) представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 – Сетевой график планирования работ по разработке ПС (после оптимизации)

Параметры сетевого графика после оптимизации представлены в таблице 2.27.

Таблица 2.27 - Параметры сетевого графика (после оптимизации)

Нач. соб. (i)	Кон.Соб. (j)	Время работы (Тij)	Ранний срок наступл.соб. (tpj)	Позд. срок наступл.соб. (tпj)	Резерв вр.соб. (Рj)	Ранний срок наступл.соб. (tpi)	Полн.рез. вр.раб. (Рпij)	Своб. рез. вр. раб. (Рсij)

Продолжение таблицы 2.27

В результате оптимизации удалось сократить продолжительность работ на 19 дней, т.е. на 9%, т. к. новая продолжительность критического пути составляет 207 дней.