ما معنى دورة حياة تطوير النظم؟ وما هي مراحل تطوير البرمجيات والنماذج؟

تتضمن دورة حياة تطوير البرمجيات سلسلة من الخطوات لإنشاء تطبيقات البرامج، وتقسم هذه الخطوات عملية التطوير إلى مهام يمكن بعد ذلك تعيينها وإكمالها وقياسها.

سنتعرّف في هذا المقال على دورة حياة تطوير البرمجيات، وما هي أفضل النماذج المستخدمة في عملية التطور تلك، وسنجيبك عن جميع الأسئلة التي تدور في ذهنك حول تلك العملية التي منحت الحياة من جديد للكثير من المجالات. 

ما هي دورة حياة تطوير البرمجيات؟

دورة حياة تطوير البرمجيات هي تطبيق ممارسات الأعمال القياسية في بناء تطبيقات البرمجيات. تتراوح عادةً بين 6-8 خطوات، تبدأ بالتخطيط، والمتطلبات، والتصميم، والبناء، والتوثيق، والاختبار، والنشر، وأخيرًا الصيانة. 

 

يعتمد بعض مديري المشاريع على دمج تلك الخطوات، أو تقسيمها، أو حذفها، اعتمادًا على نطاق المشروع، وباختصار هذه هي المكونات الأساسية الموصى بها لجميع مشاريع تطوير البرمجيات.

 

دورة حياة تطوير البرمجيات هي وسيلة لقياس وتحسين عملية التنمية، إذ تسمح بإجراء تحليل دقيق لكل خطوة من خطوات العملية، وهذا بدوره يساعد الشركات على زيادة الكفاءة إلى أقصى حد في كل مرحلة. 

 

مع زيادة قوة الحوسبة السحابية، ازداد الطلب على البرمجيات والعاملين في قطاع تطويرها، حتى فاق العرض في سوق العمل، لذا كان يجب على الشركات خفض التكاليف، وتقديم البرمجيات بشكل أسرع، وتلبية احتياجات عملائها أو حتى التفكير خارج الصندوق لتوفير ميزات إضافية لهم. 

 

تكمن نقاط قوة دورة حياة تطوير البرمجيات في تحقيق هذه الأهداف من خلال تحديد أوجه القصور الواجب معالجتها، وتخفيض التكاليف المرتفعة، وتوفير خدمات برمجية سريعة وتحلّ مشاكلًا.

ما هي آلية عمل دورة حياة تطوير البرمجيات؟

تحدد دورة حياة تطوير البرمجيات ببساطة المهام المطلوبة لإنشاء تطبيق برمجي، وهذا يساعد على تقليل الفاقد وزيادة كفاءة عملية التطوير، ناهيكَ عن كون المراقبة تضمن سير المشروع بالاتجاه الصحيح، ويستمر في كونه استثمارًا ممكنًا للشركة.

 

ولا شك أن العديد من الشركات ستقسم هذه الخطوات إلى وحدات أصغر، إذ يمكن تقسيم التخطيط إلى أبحاث تقنية، وبحوث تسويقية، وتحليل التكلفة والعائد. بيدَ أن دمج الخطوات الأخرى مع بعضها البعض وارد أيضًا. 

 

يمكن مثلًا تشغيل مرحلة اختبار البرمجيات بالتزامن مع مرحلة التطوير، حيث يحتاج مطورو البرمجيات إلى إصلاح الأخطاء التي تحدث أثناء الاختبار، وهذا يصبّ في مرحلة التطوير.

المراحل السبع لدورة حياة تطوير البرمجيات

إليكَ سبع مراحل رئيسية تتضمنها عملية التطوير، وما إن تنتهي حتى تعيد الدورة الكرّة مرة أخرى، وهكذا دواليك:  

1. التخطيط

يقوم قادة المشروع في مرحلة التخطيط بتقييم شروط إنشاء وتنفيذ المشروع، بما فيها من:  

 

• حساب تكاليف العمالة والمواد. 
• إنشاء جدول زمني بأهداف محددة.  
• إنشاء فرق المشروع وهيكل القيادة.

 

يمكن أن يشمل التخطيط أيضًا تعقيبات من أصحاب المصلحة الذين يشملون أيّ شخص يمكنه الاستفادة من هذه البرمجيات. لكن الأهم فعليًا هو الحصول على تقييمات وآراء العملاء المحتملين، ومطوري البرمجيات، وخبراء المشروع، ومندوبي المبيعات.

 

ملاحظة: يجب أن يحدد التخطيط بوضوح نطاق التطبيق البرمجي والغرض منه لأنه يجب أن يرسم الدورة ويوفر على الفريق متاعب إنشاء برنامج غير فعال، كما أنه يضع حدودًا للمساعدة في منع المشروع من التوسّع أو التحوّل عن غرضه الأصلي.

2. تحديد المتطلبات

يعتبر تحديد المتطلبات جزئية مكملة لعملية التخطيط لتحديد ما يفترض أن يفعله التطبيق ومتطلباته. على سبيل المثال، قد يتطلب تطبيق الوسائط الاجتماعية ميّزة التواصل مع صديق، في حين يتطلب برنامج الجرد ميّزة البحث المعمق.

 

تتضمن المتطلبات أيضًا تحديد الموارد اللازمة لبناء المشروع. مثلًا، قد يطور فريق ما برنامجًا للتحكم في آلة تصنيع مخصصة، وبالتالي الآلة هي مطلب في هذه العملية.

3. التصميم والنماذج الأولية

تمثل مرحلة التصميم المسودة المتوقعة التي سيعمل بها التطبيق البرمجي، وها هي بعض جوانب التصميم:

 

• الهندسة المعمارية. 
• تحديد لغة البرمجة. 
• ممارسات المجال. 
• التصميم العام. 
• استخدام أي قالب أو نموذج معياري. 
• واجهة المستخدم. 
• تحديد طرق تفاعل العملاء مع البرنامج، وكيف يستجيب البرنامج للإدخال. 
• الأنظمة الأساسية. 
• تحديد الأنظمة الأساسية التي سيتم تشغيل البرنامج عليها، مثل آبل أو أندرويد أو لينكس أو ويندوز أو حتى وحدات تحكم الألعاب. 
• البرمجة، وليس لغة البرمجة فقط، بل تشمل طرق حل المشكلات وأداء المهام في التطبيق. 
• الاتصالات، والتي تحدد الطرق التي يمكن للتطبيق الاتصال بها مع الأصول الأخرى، مثل الخادم المركزي. 
• الأمان، والذي يحدد الإجراءات المتخذة لتأمين التطبيق، وقد يشمل تشفير حركة المرور، وحماية كلمة المرور، والتخزين الآمن لبيانات اعتماد المستخدم. 

يمكن أن تكون النماذج الأولية جزءًا من مرحلة التصميم. وبالعموم، يشبه النموذج الأولي أحد الإصدارات المبكرة من البرامج في نموذج تطوير البرامج التكراري، كما يوضح فكرة أساسية عن كيفية ظهور التطبيق وعمله. 

عرض هذا التصميم “العملي” على أصحاب المصلحة سيكون فكرة رائعة إلى جانب الاستفادة من ملاحظاتهم لتحسين التطبيق. 

ملاحظة: يُعتبر تغيير مرحلة النموذج الأولي أقل تكلفة من إعادة كتابة التعليمات البرمجية لإجراء تغيير في مرحلة التطوير لاحقًا.

4. تطوير البرمجيات

وهي مرحلة الكتابة الفعلية للبرنامج، فقد تتم كتابة مشروع صغير بواسطة مطور واحد، بينما قد يتم تقسيم مشروع كبير وتشغيله بواسطة عدة فرق من مطوري البرمجيات. 

ملاحظة: استخدم أحد تطبيقات التحكم في الوصول أو إدارة التعليمات البرمجية المصدر في هذه المرحلة. 

تساعد هذه الأنظمة مطوري البرمجيات على تتبع التغييرات في الكود البرمجي، كما أنها تساعد في ضمان التوافق بين مشاريع الفريق المختلفة والتأكد من تحقيق الأهداف.

كيف تتم عملية الترميز في تطوير البرمجيات؟

تتضمن عملية الترميز العديد من المهام الأخرى، لذا يحتاج العديد من المطورين إلى صقل المهارات البرمجية أو العمل ضمن فريق لتجميع المهارات المطلوبة جميعها في مكان واحد. 

يعد العثور على الأخطاء ومواطن الخلل وإصلاحها أمرًا بالغ الأهمية، وغالبًا ما تعيق المهام عملية التطوير، مثل انتظار نتائج الاختبار أو تجميع التعليمات البرمجية حتى يصبح بالإمكان تشغيل التطبيق. 

تتوقع دورة حياة تطوير البرمجيات هذه التأخيرات بحيث يمكن تكليف المطورين بمهام أخرى ريثما يحين وقت الحصول على نتائج العمل السابق، وهذا طبعًا استثمار للوقت.

يقدّر مطورو البرامج التعليمات والتوضيحات عقب انتهاء العمل. يمكن أن يكون توثيق الانتهاء من تنفيذ العمل: 

• رسميًا: ويتضمن توصيل دليل مستخدم للتطبيق. 
• غير رسميًا: مثل التعليقات في التعليمات البرمجية المصدر التي تشرح سبب استخدام مطور لإجراء معين. 
• جولة إرشادية سريعة حول الميزات الأساسية للتطبيق التي يتم عرضها عند التشغيل الأول.
• دروس فيديو للمهام المعقدة. 

حتى الشركات التي تسعى جاهدة لإنشاء برامج سهلة وبديهية تستفيد من هذه الوثائق.

ملاحظة: تساعد الوثائق المكتوبة مثل أدلة المستخدم، وأدلة استكشاف الأخطاء وإصلاحها، والأسئلة الشائعة المستخدمين، في حل المشكلات أو الإجابة عن الأسئلة الفنية.

5. الاختبار

من أهم خطوات تطوير البرمجيات هو اختبار التطبيقات قبل إتاحتها للمستخدمين. يمكن أتمتة الكثير من الاختبارات، مثل اختبار الأمان. 

وطبعًا لا يمكن إجراء الاختبارات الأخرى إلا في بيئة معينة، وهنا ضع في اعتبارك إنشاء بيئة إنتاج محاكية لعمليات نشر البرمجيات المعقدة. 

يجب أن يضمن الاختبار أن كل وظيفة تعمل على أكمل وجه، كما يجب أيضًا اختبار أجزاء مختلفة من التطبيق للعمل معًا بسلاسة، مثل اختبار الأداء لتقليل أي توقف أو تأخر في المعالجة. 

تساعد مرحلة الاختبار في تقليل عدد الأخطاء ومواطن الخلل التي يواجهها المستخدمون عند استخدام أيّ برامج أو تطبيقات، ويؤدي هذا إلى زيادة رضا المستخدم والحصول على معدل استخدام أفضل.

6. الانتشار

مرحلة النشر هي مرحلة إتاحة التطبيق أو البرنامج للمستخدمين، بيد أن العديد من الشركات تفضّل أتمتة مرحلة النشر من خلال إتاحة بوابة دفع، أو رابط تنزيل على موقع الشركة الإلكتروني الرسمي، أو تنزيل تطبيق من متجر جوجل على الهاتف المحمول. 

ملاحظة: هناك احتمال أن يكون النشر معقدًا، مثل ترقية قاعدة بيانات على مستوى الشركة إلى تطبيق تم تطويره حديثًا. نظرًا لوجود العديد من الأنظمة الأخرى التي تستخدمها قاعدة البيانات، فقد يستغرق دمج ترقية التطبيق أو البرنامج مزيدًا من الوقت والجهد.

7. العمليات والصيانة

في هذه المرحلة ، تكون دورة التطوير على وشك الانتهاء؛ التطبيق الآن متاح بين أيدي المستخدمين ويتم استخدامه في الميدان بشكل طبيعي. ومع ذلك، لا تزال مرحلة التشغيل والصيانة مهمة. 

يكتشف المستخدمون في هذه المرحلة الأخطاء التي لم يتم العثور عليها أثناء الاختبار العملي، أيّ تجريب التطبيق لفترة من الزمن، وهنا يجب حل هذه الأخطاء، والتي يمكن أن تخلق دورات تطوير جديدة! 

إلى جانب إصلاح الأخطاء، تتميز نماذج مثل خطة التطوير التكراري بميزات إضافية في الإصدارات المستقبلية، وهنا يمكن إطلاق دورة تطوير جديدة لكل إصدار جديد. 

شرح نماذج ومنهجيات دورة حياة تطوير البرمجيات

1- نموذج الشلال

نموذج الشلال هو الطريقة الكلاسيكية في تطوير البرمجيات، وباختصار مع اكتمال كل مرحلة، ينتقل المشروع إلى المرحلة التالية، وبالتالي عملية التطوير تتم بزخم كالشلال. 

هذا النموذج تم تجربته واختباره، وهو نموذج ناجح بالفعل في عالم البرمجيات لأن أهم ميزاته هي إمكانية تقييم كل مرحلة من أجل الاستمرارية والجدوى قبل الانتقال، إلا أن سير العملية محدود السرعة بعض الشيء لأن مطور البرمجيات لن يحق له البدء بمرحلة جديدة ما لم ينتهي من المرحلة السابقة.

2- النموذج الرشيق

تم تصميم النموذج الرشيق على يد المطورين، والذي يراعي بالمقام الأول احتياجات العملاء لأنه يركز بشدة على تجربة المستخدم والإدخال. 

وهو حلّ مثالي للكثير من مشاكل التطبيقات القديمة التي كانت غامضة ومرهقة للاستخدام. بالإضافة إلى ذلك، فهو يجعل البرنامج شديد الاستجابة لتقييمات العملاء. 

يسعى النموذج الرشيق إلى إطلاق دورات البرامج بسرعة استجابة لمتطلبات السوق المتغير، وهذا يتطلب فريقًا قويًا يتمتع برشاقة أيضًا واستمرارية واجتهاد في العمل . 

ملاحظة:  الاعتماد على تقييمات العملاء وحدها يمكن أن تودي بهذا النموذج إلى الهلاك والفشل وخروج المشروع عن المسار الصحيح، لذا يجب التركيز على  من الجوانب.

3- النموذج الترابطي

يُنشئ المطورون في نموذج التطوير التكراري نسخة أساسية أولية من البرنامج بسرعة، ثم يقومون بمراجعة التطبيق وتحسينه في خطوات صغيرة (أو تكرارات). 

غالبًا ما يستخدم هذا الأسلوب في التطبيقات الكبيرة جدًا، لذا يمكن أن يحصل صاحب الشركة على تطبيق وتشغيله بسرعة لتلبية احتياجات العمل. ومع ذلك، يمكن أن تتجاوز هذه العملية نطاقها بسرعة وتخاطر باستخدام موارد غير مخطط لها.

4- نموذج أمان ديڤ أوبس

يدمج نموذج أمان ديڤ أوبس العمليات أو الأشخاص الذين يستخدمون البرنامج في دورة التطوير. وهو شبيه بالنموذج الرشيق كونه يسعى إلى تحسين قابلية استخدام التطبيقات وأهميتها. 

إحدى الميزات المهمة لهذا النموذج هي إظهار ردود الفعل من مستخدمي البرامج الحقيقيين وتعقيباتهم على خطوات التصميم والتنفيذ. 

العيب الوحيد فيه هو أنه يتطلب تعاونًا وتواصلًا فعالين، ويمكن تعويض هذه التكاليف الإضافية عن طريق أتمتة أجزاء من عملية التطوير.

دور محلل نظام دورة حياة تطوير البرمجيات

يعتبر محلل النظام مشرفًا على النظام بأكمله، لذا يجب على مطوري البرمجيات أن يكونوا على دراية كاملة بالنظام وجميع أجزائه المتحركة ويمكن أن يساعدوا في توجيه المشروع من خلال إعطاء توجيهات مناسبة.

 

يجب أن يكون محلل النظام:

 

• خبيرًا في أي مهارات فنية مطلوبة للمشروع. 
• متاحًا دومًا للمساعدة في قيادة فريقه لتحقيق النجاح. 
• مخططًا جيد بحيث يمكن تنفيذ مهام التطوير في الوقت المحدد في كل مرحلة من مراحل دورة التطوير. 

وبالتالي يجب أن يمتلك محللو الأنظمة مزيجًا متساويًا من كل المهارات الشخصية والتقنية والإدارية والتحليلية، ويكونوا محترفون متعددي الاستخدامات بحيث يمكنهم إنشاء دورة تطوير جديدة من العدم، أو تعديل ما هو موجود بالفعل، أو كسر النمطية في نموذج معين والخروج عن المألوف.

ما هي مسؤوليات مطوري أنظمة البرمجيات؟

مسؤولياتهم متنوعة ومهمة للغاية للوصول إلى نجاح نهائي لمشروع معين، وغالبًا ما يُتوقع من محللي الأنظمة:

• جمع الحقائق والمعلومات. 
• اتخاذ قرارات الأمر بشأن الأخطاء التي يجب تحديد أولوياتها أو الميزات التي يجب قصها. 
• اقتراح حلول بديلة. 
• رسم المواصفات التي يمكن فهمها بسهولة من قبل كل من المستخدمين والمبرمجين. 
• تنفيذ الأنظمة المنطقية مع الاحتفاظ بالنمطية للتكامل اللاحق. 
• القدرة على تقييم وتعديل النظام الجديد بما يتناسب أهداف المشروع. 
• المساعدة في تخطيط متطلبات وأهداف المشروع من خلال تحديد وفهم متطلبات المستخدم. 

أفضل ممارسات تطوير البرمجيات

بالإضافة إلى نماذج ومراحل تطوير البرمجيات السبعة، هناك بعض الممارسات المفيدة الأخرى، والتي يمكن تطبيقها على جزء من دورة التطوير أو كلها، وأهمها: 

1. التحكم في المصدر

التحكم في المصدر هو خطة أمان لتأمين رمز عملك ويتم عن طريق الاحتفاظ بالكود في مكان واحد، مع وصول آمن ومسجل. 

قد يكون هذا موقعًا ماديًا حيث يتم تخزين الملفات والوصول إليها في غرفة واحدة في المبنى، أو يمكن أن يكون مساحة افتراضية حيث يمكن للمستخدمين تسجيل الدخول باتصال مشفر إلى بيئة تطوير تقوم على السحابة.

تتضمن تطبيقات التحكم في المصدر نظام إدارة التغيير لتتبع العمل الذي يقوم به موظفو الشركات.  وكما هو الحال مع أي تخزين، استخدم نظامًا احتياطيًا لتسجيل المكان الذي وصل إليه التطوير في حالة وقوع كارثة.

2. التكامل المستمر

يعمل التكامل المستمر على التأكد من توافق كل مكون خلال دورة التطوير بأكملها. وقبل استخدامه، كانت الفرق المختلفة تبني مشاريعها الخاصة بشكل مستقل، وهذا ما أدى إلى ظهور مشاكل كبيرة في النهاية عندما قام المطورون بدمج التطبيق معه.  

يضمن التكامل المستمر لجميع الفرق استخدام مكتبات ولغات برمجة متشابهة، ويساعد على منع حدوث تضارب في العمل أو تكرار العمل نفسه. 

3. أنظمة إدارة دورة تطوير النظم

يعمل نظام إدارة دورة تطوير البرمجيات على التحكم في كل خطوة من دورة التطوير تلك وإدارتها. تضيف أنظمة الإدارة الشفافية إلى كل مرحلة من مراحل التطوير وإلى المشروع ككل أيضًا. 

كما أنها تضيف التحليلات، وأنظمة تتبع الأخطاء، وأنظمة إدارة العمل. يمكن استخدام هذه المقاييس أو مؤشرات الأداء الرئيسية لتحسين أجزاء الدورة التي لا تعمل بكفاءة.

أهم الأسئلة الشائعة

1- ما هي المراحل الخمس الأصلية لدورة حياة تطوير النظام؟

تتكون دورة حياة تطوير الأنظمة بالأساس من خمس مراحل بدلاً من سبع، وهي التخطيط، والإنشاء، والتطوير، والاختبار، والنشر. لاحظ أنه تم استبعاد المراحل الرئيسية للتحليل والصيانة.

2- ما هي دورة حياة تطوير نظم المعلومات الإدارية؟

في السياق الأكبر لنظم المعلومات الإدارية، تساعد دورة حياة تطوير البرمجيات المديرين على تصميم أنظمة المعلومات، وتطويرها، واختبارها، ونشرها لتحقيق الأهداف المستهدفة.

3- أين تُستخدام دورة حياة تطوير البرمجيات؟

تُستخدم دورة حياة تطوير النظم عادةً في تطوير مشاريع تكنولوجيا المعلومات.

يستخدم مطورو البرمجيات هذا النظام لتحديد مراحل التطوير المختلفة، والتأكد من إكمال المراحل في الوقت المحدد وبالترتيب الصحيح، وتسليم المشروع بأسرع ما يمكن مع ضمان خلوّه من الأخطاء قدر الإمكان.

يمكن أيضًا استخدام دورة تطوير البرمجيات على يد محللي الأنظمة أثناء قيامهم بتطوير نظام معلومات جديد وتطبيقه لاحقًا.

4- ما هو أفضل نموذج دورة تطوير النظم؟

يعتمد الأمر إلى حد كبير على أهداف فريقك ومتطلبات الموارد، إذ تستخدم أغلب فرق تطوير تكنولوجيا المعلومات النموذج الرشيق الخاصة في تطوير برمجياتهم، لكن قد يفضل البعض الآخر النماذج التكرارية أو الحلزونية.

وتُعتبر النماذج الثلاثة شائعة لأنها تسمح بالتكرار الشامل واختبار الأخطاء قبل دمج المنتج مع كود مصدر أكبر أو تسليمه إلى السوق. في حين يعتبر نموذج ديڤ أوبس أيضًا شائع الاستخدام. 

5- ماذا تطور دورة حياة تطوير البرامج؟

يمكن استخدام هذا النظام في تطوير أو هندسة البرامج والأنظمة، وحتى أنظمة المعلومات، وتطوير الأجهزة أو مجموعة من البرامج والأجهزة في نفس الوقت.

يهدف نظام تطوير البرمجيات، مثل العديد من العمليات التجارية  إلى تحليل وتحسين عملية إنشاء البرامج وإنشاء عرض قابل للتطوير في مشروع ما، بدءًا من الترميز اليومي إلى إدارة تواريخ الإنتاج.