Pemodelan Dalam Rekayasa Perangkat Lunak

Proses

Di dalam suatu industri dikenal berbagai macam proses, demikian juga halnya dengan industri perangkat lunak. Perbedaan proses yang digunakan akan menguraikan aktivitas-aktivitas proses dalam cara-cara yang berlainan. Perusahaan yang berbeda menggunakan proses yang berbeda untuk menghasilkan produk yang sama. Tipe produk yang berbeda mungkin dihasilkan oleh sebuah perusahaan dengan menggunakan proses yang berbeda. Namun beberapa proses lebih cocok dari lainnya untuk beberapa tipe aplikasi. Jika proses yang salah digunakan akan mengurangi kualitas kegunaan produk yang dikembangkan. Karena banyaknya variasi dalam model proses yang digunakan maka tidak mungkin menghasilkan gambaran-gambaran yang reliabel untuk alokasi biaya dalam aktivitas-aktivitas ini.
Modifikasi perangkat lunak biasanya lebih dari 60 % dari total biaya pembuatan perangkat lunak. Presentasi ini terus bertambah karena lebih banyak perangkat lunak dihasilkan dan dipelihara. Pembuatan perangkat lunak untuk suata perubahan adalah penting. Proses perangkat lunak komplek dan melibatkan banyak aktivitas.
Seperti produk, proses juga memiliki atribut dan karakteristik seperti :

• Understandability, yaitu sejauh mana proses secara eksplisit ditentukan dan bagaimana kemudahan definisi proses itu dimengerti.
• Visibility, apakah aktivitas-aktivitas proses mencapai titik akhir dalam hasil yang jelas sehingga kemajuan dari proses tersebut dapat terlihat nyata/jelas
• Supportability, yaitu sejauh mana aktivitas proses dapat didukung oleh CASE
• Acceptability, apakah proses yang telah ditentukan oleh insinyur dapat diterima dan digunakan dan mampu bertanggung jawab selama pembuatan produk perangkat lunak
• Reliability, apakah proses didesain sedikian rupa sehingga kesalahan proses dapat dihindari sebelum terjadi kesalahan pada produk.
• Robustness, dapatkah proses terus berjalan walaupun terjadi masalah yang tak diduga
• Maintainability, dapatkah proses berkembang untuk mengikuti kebutuhan atau perbaikan
• Rapidity, bagaimana kecepatan proses pengiriman sistem dapat secara lengkap memenuhi spesifikasi.

Model

Tidak mungkin untuk mengoptimalkan semua atribut proses secara serentak. Contohnya, jika pengembangkan proses cepat dilakukan mungkin kita perlu mengurangi visibility proses karena pembuatan proses yg nyata berarti pembuatan dokumen secara teratur. Ini akan memperlambat proses. Model proses perangkat lunak masih menjadi object penelitian, tapi sekarang ada banyak model umum atau paradigma yang berbeda dari pengembangan perangkat lunak, antara lain:

• Pendekatan Waterfall

Berisi rangkaian aktivitas proses seperti yang telah diuraikan diatas dan disajikan dalam proses yang terpisah, seperti spesifikasi kebutuhan, implementasi desain perangkat lunak, uji coba dst. Setelah setiap langkah didefinisikan, langkah tersebut di sign off dan pengembangan dilanjutkan pada langkah berikutnya.

• Pengembangan secara evolusioner

Pendekatan ini interleaves aktivitas spesifikasi, pengembangan dan validasi. Sistem awal dengan cepat dikembangkan dari kastamer untuk memproduksi sistem yang memenuhi kebutuhan kastamer. Kemudian sistem disampaikan. Sistem itu mungkin diimplementasikan kembali dengan pendekatan yang lebih terstruktur untuk menghasilkan sistem yang kuat dan maintable.

• Transformasi formal

Pendekatan ini berdasarkan pembuatan spesifikasi sistem formal secara matematik dan transformasi spesifikasi dengan menggunakan metode matematik atau dengan suatu program. Transformasi ini adalah correctnesspreserving ini berarti bahwa kita dapat yakin program yang dikembangkan sesuai dengan spesifikasi.

• Penggabungan sistem dengan menggunakan komponen-komponen yang dapat digunakan kembali.

Teknik ini menganggap bagian-bagian dari sistem sudah ada. Proses pengembangan sistem lebih berfokus pada penggabungan bagian-bagian daripada pengembangan tiap bagian. Dua pertama dari pendekatan-pendekatan diatas yaitu waterfall dan pengembangan evolusioner, saat ini banyak digunakan dalam pengembangan sistem. Beberapa sistem sudah dibuat dengan menggunakan transformasi correctness preserving tapi ini masih menjadi penelitian. Metode penggunaan kembali (reuse) umum di jepang. Metode ini sekiranya akan diakui oleh Eropa dan Amerika Utara. Di US metode ini dimulai 1995 dengan anggaran 150 million dolars. Bagaimanapun juga reuse masih suatu penelitian, terlalu cepat untuk berkomentar tentang keefektifannya.

Waterfall

Model ini telah diperoleh dari proses engineering lainnya. Model ini menawarkan cara pembuatan perangkat lunak secara lebih nyata. Langkah-langkah yang penting dalam model ini adalah

• Penentuan dan analisis spesifikasi

Jasa, kendala dan tujuan dihasilkan dari konsultasi dengan pengguna sistem. Kemudian semuanya itu dibuat dalam bentuk yang dapat dimengerti oleh user dan staf pengembang.

• Desain sistem dan perangkat lunak

Proses desain sistem membagi kebutuhan-kebutuhan menjadi sistem perangkat lunak atau perangkat keras. Proses tersebut menghasilkan sebuah arsitektur sistem keseluhan. Desain perangkat lunak termasuk menghasilkan fungsi sistem perangkat lunak dalam bentuk yang mungkin ditransformasi ke dalam satu atau lebih program yang dapat dijalankan.

• Implementasi dan ujicoba unit

Selama tahap ini desain perangkat lunak disadari sebagai sebuah program lengkap atau unit program. Uji unit termasuk pengujian bahwa setiap unit sesuai spesifikasi.

• Integrasi dan ujicoba sistem

Unit program diintegrasikan dan diuji menjadi sistem yang lengkap untuk menyakinkan bahwa persyaratan perangkat lunak telah dipenuhi. Setelah ujicoba, sistem disampaikan ke kastamer

• Operasi dan pemeliharaan

Normalnya, ini adalah phase yang terpanjang. Sistem dipasang dan digunakan.
Pemeliharaan termasuk pembetulan kesalahan yang tidak ditemukan pada langkah sebelumnya. Perbaikan implementasi unit sistem dan peningkatan jasa sistem sebagai kebutuhan baru ditemukan.
Gambar 1. Pemodelan Waterfall Dalam prakteknya, setiap langkah sering tumpang tindih dan saling memberi informasi satu sama lain. Proses perangkat lunak tidak linier dan sederhana tapi mengandung urutan iterasi dari aktivitas pengembangan. Selama di langkah terakhir, perangkat lunak telah digunakan. Kesalahan dan kelalaian dalam menentukan kebutuhan perangkat lunak original dapat diatasi.
Sayangnya, model yang banyak mengandung iterasi sehingga membuat sulit bagi pihak manajemen untuk memeriksa seluruh rencana dan laporan. Maka dari itu, setelah sedikit iterasi, biasanya bagian yang telah dikembangkan akan dihentikan dan dilanjutkan dengan langkah pengembangan selanjutnya. Masalah-masalah selama resolusi selanjutnya, dibiarkan atau diprogram. Pemberhentian yang prematur dari persyaratan akan berarti bahwa sistem tidak akan sesuai dengan keinginan user. Mungkin juga sistem terstruktur secara jelek yang sebenarnya merupakan masalah desain akan dibiarkan karena terkalahkan oleh trik implementasi.
Masalah pendekatan waterfall adalah ketidakluwesan pembagian project ke dalam langkah yang nyata/jelas. Sistem yang disampaikan kadang-kadang tidak dapat digunakan sesuai keinginan kastamer. Namun demikian model waterfall mencerminkan kepraktisan engineering. Konsekuensinya, model proses perangkat lunak yang berdasarkan pada pendekatan ini digunakan dalam pengembangan sistem perangkat lunak dan hardware yang luas.

Pengembangan Evolusioner

Model ini berdasarkan pada ide pengembangan pada implementasi awal yang akan menghasilkan komentar pemakai sehingga dapat dilakukan perbaikan melalui banyak versi sampai sistem yang mencukupi dapat dikembangan. Selain memiliki aktivitas-aktivitas yang terpisah model ini memberikan feedback dengan cepat dan serentak Terdapat 2 tipe pada model ini

1. Pemprograman evolusioner
Dimana tujuan proses adalah bekerjasama dengan kastamer untuk menghasilkan kebutuhan-kebutuhan dan menyampaikan sistem akhir kepada pemakai/kastamer. Pengembangan dimulai dengan bagian-bagian sistem yang dimengerti. Sistem dikembangkan melalui penambahan features sesuai yang diusulkan oleh kastamer.

2. Pemodelan

Dimana tujuan pengembangan evolusioner pada tipe ini adalah mengetahui kebutuhan-kebutuhan kastamer dan mengembangkan difinisi kebutuhan yang lebih baik untuk sistem. Model/contoh difikuskan pada penelitian bagian-bagian kebutuhan kastamer yang kurang dimengerti. Pemprograman evolusioner penting saat sulit untuk membuat spesifikasi sistem secara rinci. Beberapa orang mungkin setuju bahwa semua sistem masuk dalam tipe ini. Namun, pemprograman evolusioner banyak digunakan dalam pengembangan sistem AI (artificial intelligence) yang berusaha untuk menyamai kemampuan manusia. Kita tidak mungkin membuat spesifikasi yang rinci untuk perangkat lunak yang menyamai manusia karena kita tidak mengerti bagaimana manusia menjalankan tugas-tugas mereka.
Pendekatan evolusioner biasanya lebih efektif daripada pendekatan waterfall untuk hal pengembangan perangkat lunak yang harus dengan segera dapat memenuhi kebutuhan kastamer. Namun, dari segi teknik dan manajemen, model ini memiliki masalah mendasar yaitu:

• Proses tidak visibel.

Manager-manager membutuhkan "deliverables" yang teratur untuk mengukur kemajuan. Jika sistem dikembangkan dengan cepat akan terjadi pemborosan pada pembuatan dokumen yang menggambarkan setiap versi sistem.

• Sistem-sistem biasanya kurang terstruktur

Kecenderungan perubahan yang terus menerus akan mengurangi stuktrur dari perangkat lunak. Evolusi perangkat lunak terlihat sulit dan mahal.

• Ketrampilan khusus jarang dimiliki

Tidak jelas batasan ketrampilan yang normal dalam rekayasa perangkat lunak yang mungkin dapat digunakan secara efektif dalam model pengembangan ini. Kebanyakan sistem yang dikembangkan melalui cara ini telah diimplementasikan oleh kelompok kecil yang memiliki ketrampilan yang tinggi dan motivasi yang kuat. Untuk memecahkan masalah-masalah tersebut, kadang-kadang tujuan dari pengembangan evolusioner adalah mengembangkan contoh sistem. Contoh ini digunakan untuk mengerti dan mevalidasikan spesifikasi sistem. Disinilah pengembangan evolusioner merupakan bagian dari beberapa proses yang lebih luas. ( seperti model waterfall ). Karena masalah-masalah tersebut, sistem dengan skala besar biasanya tidak dikembangkan melalui cara ini. Pengembangan evolusioner lebih tepat untuk
Pengembangan sistem yang relatif kecil.
Masalah-masalah mengenai perubahan sistem yang ada dihindari dengan meimplementasi ulang sistem keseluruhan kapanpun perubahan yang signifikan diperlukan. Jika pemodelan digunakan, tidak terlalu mahal.
Pengembangan sistem yang memiliki masa hidup yang relatif singkat.
Disini, sistem dikembangkan untuk mendukung beberapa aktivitas yang dibatasi oleh waktu. Contohnya, sebuah sistem yang mungkin dikembangkan secara khusus untuk peluncuran produk baru.
Pengembangan sistem atau bagian-bagian dari sistem yang besar dimana tidak memungkinkan untuk menyatakan spesifikasi secara rinci. Contohnya, sistem AI dan interfaces pemakai.

Spiral Boehm

Model proses nyata waterfall yang berorientasi dokumen telah diambil sebagai standar umum oleh banyak agen pemerintah dan pembuat perangkat lunak. Jadi, tidak mudah melupakan model tersebut walaupun masih terdapat masalah-masalah yang ditimbulkan dalam model tersebut. Kita membutuhkan sebuah proses yang lebih baik untuk manajemen yang dapat menggunakan semua model umum seperti yang telah kita bicarakan sebelumnya. Model perbaikan tersebut juga harus memenuhi kebutuhan-kebutuhan pembuat perangkat lunak. Pendekatan alternatif diusulkan oleh Boehm (1988). Boehm mengusulkan sebuah model yang secara eksplisit menjelaskan bahwa resiko yang disadari mungkin membentuk dasar model proses umum. Model Boehm bebrbentuk spiral. Setiap loop mewakili sebuah tahap dari proses perangkat lunak.
Tidak ada tahap yang tetap dalam model ini. Manajemen harus memutuskan bagaimana membentuk proyek kedalam tahap-tahap. Perusahaan biasanya bekerja dengan beberapa model umum dengan tahap tambahan untuk proyek khusus atau ketika masala-masalah ditemukan selama pembuatan proyek.
Setiap loop dibagi dalam 4 sektor

1. Pembuatan tujuan
Tujuan, hambatan dalam proses ataupun produk serta resiko-resiko proyek ditentukan. Rencan rinci manajemen juga ditulis lengkap. Pembuatan strategi-strategi alternatif direncanakan sesuai dengan resiko yang ada.

2. Perkiraan dan pengurangan resiko
Untuk setiap resiko yang telah diidentifikasi, akan dibuat analisis rincinya. Kemudian diambil langkah-langkah untuk mengurangi resiko. contohnya, jika ada resiko bahwa persyaratan-persyaratan tidak tepat maka sebuah model contoh mungkin dapat dikembangkan.

3. Pengembangan dan validasi
Setelah evaluasi resiko, sebuah model pengembangan untuk sistem dipilih. Misalnya, jika resiko interface pengguna yang dominan maka model pengembangan yang tepat mungkin pengembangan evolusioner dengan menggunakan model contoh (prototipe)
Jika resiko keselamatan yang diutamakan, model pengembangan yang sesuai adalah transformasi formal dan seterusnya. Model waterfall mungkin tepat digunakan jika resiko yang diutamakan adalah integrasi sistem.

4. Perencanaan

Jika diputuskan untuk melanjutkan pada loop spiral berikutnya maka proyek dibicarakan kembali dan rencana dibuat untuk tahap selanjutnya. Tidak perlu untuk menggunakan satu model tunggal pada setiap loop spiral bahkan dalam keseluruhan sisten perangkat lunak. Model spiral encompasses model lainnya. Pemodelan digunakan pada salah satu psiral untuk memecahkan masalah kebutuhan. Kemudian dapat diikuti oleh model konvensional, waterfall. Transformasi formal digunakan untuk mengembangkan bagian-bagian sistem yang memiliki persyaratan keselamatan yang tinggi dan pendekatan reuse digunakan untuk pengimplementasian bagian-bagian lain dari sistem data manajemen. Pada implementasinya, model spiral ini juga banyak digunakan, tetapi biasanya dikombinasikan dengan model yang lain. Pemodelan waterfall, yang sangat bagus dalam menentukan millestones dan pemodelan spiral, yang sangat bagus dengan menggunakan prototyping, merupakan kombinasi yang sering dipakai di dalam kontrak-kontrak untuk perangkat lunak dewasa ini.

Manajemen Resiko

Perbedaan yang mendasar antara model spiral dengan model lainnya adalah bahwa model spiral dengan eksplisit menyadari resiko-resiko yang ada. Resiko adalah konsep yang sulit didefinisikan secara tepat. Secara informal resiko adalah sesuatu yang sederhana yang dapat menyebabkan kesalahan. Contohnya, jika bertujuan menggunakan pemprograman bahasa baru (new programming language), resiko yang mungkin adalah alat pengumpul yang digunakan tidak reliabel dan tidak menghasilkan code objek yang efesien. Resiko adalah sebagai hasil ketidakcukupan informasi. Resiko tersebut dapat dipecahkan dengan pengenalan beberapa kegiatan yang dapat menutupi informasi yang kurang menyakinkan. Dalam contoh diatas, resiko mungkin dapat diatasi dengan survey pasar untuk menemukan alat pengumpul mana yang dapat digunakan dan bagaimana kebaikan alat tersebut. Jika sistem ternyata tidak sesuai maka keputusan untuk menggunakan bahasa baru harus diubah.
Siklus spiral dimulai dengan penguraian tujuan-tujuan seperti performance, kegunaan, dan seterusnya. Cara alternatif dalam pencapaian tujuan dan hambatan dipergunakan dengan sebaik-baiknya kemudian diperhitungkan. Setiap alternatif diperhitungan bertentangan dengan tujuan. Ini biasanya menghasilkan identifikasi sumber resiko proyek. Langkah selanjutnya adalah mengevaluasi resiko-resiko ini dengan aktivitas seperti analisis yang lebih detail, pembuatan model/contoh, simulasi dan seterusnya. Untuk menggunakan model spiral, Boehm menyarankan sebuah bentuk umum yang dipenuhi dalam setiap daerah spiral. Bentuk ini mungkin dilengkapi pada sebuah level abtrak atau perkiraan rinci yang imbang dari pengembangan produk.