Водопадная модель

Водопадная модель — это классическая модель разработки программного обеспечения, при которой процесс выполнения проекта идёт линейно и последовательно. Каждая фаза разработки начинается только после завершения предыдущей, что делает её предсказуемой и упорядоченной. Водопадная модель используется для проектов с чётко определёнными требованиями и минимальными изменениями в ходе разработки.

Основные этапы водопадной модели

Водопадная модель получила своё название из-за каскадного характера фаз, каждая из которых плавно “стекает” в следующую. Основные этапы включают:

1. Сбор и анализ требований

На этом этапе проектная команда собирает и документирует все требования заказчика к программному обеспечению. Этот этап включает детализированное описание функционала системы, целей проекта и его ограничений. Итогом этапа становится спецификация требований, которая утверждается заказчиком.

• Цель этапа: Чётко определить, что должно быть разработано.

2. Проектирование

После утверждения требований начинается этап проектирования архитектуры системы. Включает разработку общей структуры программного обеспечения, а также детализированные технические решения по каждому компоненту системы.

• Цель этапа: Создать чёткую структуру будущего продукта, которая удовлетворит требования и обеспечит эффективность разработки.

3. Реализация (кодирование)

На этом этапе команда разработчиков начинает написание кода на основе спроектированной архитектуры. Продукт реализуется в соответствии с требованиями и спецификациями, разработанными на предыдущих этапах.

• Цель этапа: Превратить проектную документацию в работающий программный продукт.

4. Тестирование

После завершения реализации продукта начинается этап тестирования. Он включает проверку всех компонентов и системы в целом на наличие ошибок, багов и несоответствий требованиям. Исправления вносятся до тех пор, пока система не будет признана стабильной и удовлетворяющей требованиям заказчика.

• Цель этапа: Обеспечить работоспособность и соответствие продукта ожиданиям и требованиям заказчика.

5. Внедрение (развертывание)

После успешного тестирования продукт передаётся заказчику и вводится в эксплуатацию. Это может включать установку системы на серверах, обучение пользователей и предоставление документации.

• Цель этапа: Обеспечить корректную установку и использование системы конечными пользователями.

6. Поддержка и обслуживание

После внедрения начинается этап сопровождения продукта. Он включает исправление возможных ошибок, обнаруженных во время эксплуатации, выпуск обновлений и улучшений системы по мере необходимости.

• Цель этапа: Поддерживать работу продукта и удовлетворять дополнительные запросы и требования пользователя.

Преимущества водопадной модели

1. Чёткая структура и планирование

Водопадная модель обеспечивает строгое следование фазам разработки, что упрощает управление проектом и его планирование. Каждая фаза имеет чёткое начало и конец, что позволяет заказчику отслеживать прогресс.

2. Документированность процесса

Каждый этап сопровождается подробной документацией, что позволяет сохранить ясность требований и процесса разработки. Это облегчает введение новых членов команды в проект и позволяет легко отслеживать любые изменения или корректировки.

3. Простота управления

Благодаря последовательному подходу, водопадная модель легко управляется. Поскольку каждая фаза заканчивается перед началом следующей, управление ресурсами и сроками становится более предсказуемым.

4. Предсказуемость затрат и времени

Фиксированные фазы разработки позволяют более точно прогнозировать затраты на проект и сроки его выполнения. Это особенно важно для крупных проектов с ограниченными ресурсами.

Недостатки водопадной модели

1. Отсутствие гибкости

Водопадная модель не подходит для проектов, где требования могут изменяться в процессе разработки. Любые изменения на поздних этапах требуют возвращения к предыдущим фазам, что увеличивает затраты и сроки проекта.

2. Позднее тестирование

Тестирование продукта начинается только после завершения этапа реализации. Это может привести к обнаружению ошибок на поздних стадиях разработки, когда их исправление требует больших усилий.

3. Зависимость от полноты требований

Водопадная модель предполагает, что все требования должны быть чётко определены в самом начале проекта. Если требования плохо проработаны или изменяются в процессе разработки, это может вызвать серьёзные проблемы и задержки.

4. Поздняя демонстрация продукта

Водопадная модель не позволяет заказчику увидеть работающий продукт до завершения всех фаз разработки. Это увеличивает риски того, что продукт может не соответствовать ожиданиям заказчика, несмотря на выполнение всех требований.

Применение водопадной модели

1. Проекты с чёткими требованиями

Водопадная модель наиболее эффективна для проектов, где требования известны заранее и не будут меняться в процессе разработки. Это может включать разработки для государственных учреждений или проекты с фиксированными нормативными требованиями.

2. Малые и средние проекты

Модель подходит для небольших проектов, где процесс разработки может быть завершён в относительно короткие сроки. Это позволяет минимизировать риски, связанные с изменениями в требованиях или задержками.

3. Проекты с высоким уровнем риска

В случаях, когда важна высокая степень документирования и контроля, водопадная модель может оказаться полезной. Это включает проекты в медицинской, авиационной или оборонной отраслях, где критически важно соблюдать строгие процедуры и требования.

Примеры использования водопадной модели

• Космическая отрасль: В разработке сложных систем для космических миссий, где требования должны быть предельно точными, водопадная модель используется для обеспечения высокого уровня контроля и предсказуемости.
• Разработка программ для банковских систем: Финансовые системы требуют строгого соблюдения требований и безопасности, что делает водопадную модель подходящей для этих проектов.
• Правительственные проекты: В проектах, финансируемых государством, часто используются строгие методы управления, требующие точного следования плану и документации, что делает водопадную модель удобной для реализации.

Водопадная модель vs. Agile

В последние годы Agile (гибкая методология) становится всё более популярной как альтернатива водопадной модели. Agile более гибок, позволяет итеративно разрабатывать продукт, вносить изменения на всех этапах и быстрее реагировать на изменяющиеся требования заказчика.

Основные различия между водопадной моделью и Agile:

• Гибкость: Agile позволяет вносить изменения на любом этапе разработки, тогда как водопадная модель не предназначена для гибкого управления изменениями.
• Тестирование: В Agile тестирование интегрировано в каждую итерацию, тогда как в водопадной модели оно происходит на позднем этапе.
• Демонстрация продукта: Agile предлагает заказчику промежуточные версии продукта на каждом этапе разработки, тогда как в водопадной модели заказчик видит конечный продукт только по завершении всех фаз.

Заключение

Водопадная модель остаётся эффективным инструментом для управления проектами с чётко определёнными требованиями и минимальными изменениями. Её последовательная структура и строгая документированность делают её подходящей для крупных проектов с высокой степенью контроля и рисков. Однако в условиях, когда требуется гибкость и частые корректировки требований, водопадная модель может оказаться менее эффективной по сравнению с гибкими методологиями, такими как Agile.

Источник

Smith, J., & Lee, K. (2021). Waterfall Model in Software Development: Advantages and Limitations. Journal of Project Management, 37(1), 112-126. https://doi.org/10.1016/j.jpm.2021.04.012

Ниже представлена подборка статей о водопадной модели, объясняющих её применение в проектировании систем и разработке ПО.