Надежность, эргономика и качество АСОИУ

Министерство образования и науки РФ 

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего профессионального образования 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ 

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ 

 

 

 

 

П.В. Сенченко 

 

НАДЕЖНОСТЬ, 
ЭРГОНОМИКА И 

КАЧЕСТВО АСОИУ 

 
 

Учебное пособие 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск 2016 

 
 
 

Сенченко П.В. 

Надежность, эргономика и качество АСОИУ: Учебное пособие. – 

Томск: Томск. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2016. 
– 189 с. 
 
 

В учебном пособии рассматриваются вопросы надежности, эргономики и 

качества программного обеспечения автоматизированных систем обработки 
информации и управления. Изложены основные элементы теории надежности, 
рассматриваются стандарты качества. Особое внимание уделяется различным 
методам повышения надежности и качества создаваемых систем, введению 
различного рода избыточности, организационным мероприятиям, позволяющим улучшить показатели надежности и качества АСОИУ. Даются рекомендации по созданию эргономичных АСОИУ. Материал подготовлен на основе 
учебного курса, который читается автором в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники.  

Учебное пособие ориентировано на студентов направлений подготовки 

бакалавров «Программная инженерия», «Бизнес-информатика» а также студентов родственных специальностей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

© Сенченко П.В., 2016 
 
 
 

 
 

Содержание 

ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................... 6 
1. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ АСОИУ... 7 

1.1. Краткая характеристика АСОИУ ......................................... 7 
1.2. Стадии разработки системы .................................................. 8 

1.2.1. Обзор стадий разработки системы ................................ 8 
1.2.2. Стадия планирования ...................................................... 9 
1.2.3. Стадия проектирования ................................................ 14 
1.2.4. Стадия кодирования ...................................................... 18 
1.2.5. Стадия  внедрения ......................................................... 19 
1.2.6. Сопровождение системы .............................................. 19 

1.3. Определение состава группы  по созданию 
информационных систем ........................................................... 20 
1.4.  Проблемы  стандартизации  нормативов  разработки 
информационных систем ........................................................... 24 

2. СТАНДАРТЫ КАЧЕСТВА АСОИУ .................................... 29 

2.1. Общая характеристика стандартов качества АСОИУ ...... 29 
2.2. Стандартизированные показатели качества  
информационных систем ........................................................... 34 
2.3. Показатели качества баз данных ........................................ 48 
2.4. Выбор характеристик и метрик качества АСОИУ ........... 52 
2.5. Сравнение качества АСОИУ по критерию  
функциональной полноты .......................................................... 59 

3. НАДЕЖНОСТЬ АСОИУ ........................................................ 71 

3.1. Основные положения теории надежности ........................ 71 
3.2. Основные показатели надежности АСОИУ ...................... 73 
3.3. Методы повышения надежности АСОИУ ......................... 81 

3.3.1. Минимизация влияния дестабилизирующих факторов
 ................................................................................................... 81 
3.3.2. Оптимизация процесса проектирования систем ........ 83 
3.3.3. Проверка достоверности надежности АСОИУ .......... 92 

4. ЭРГОНОМИКА АСОИУ ........................................................ 96 

4.1. Общие сведения ................................................................... 96 
4.2. Оптимальные задачи эргономики ...................................... 99 
4.3. Основные эргономические проблемы АСОИУ .............. 102 
4.4. Эргономика пользовательского интерфейса АСОИУ .... 103 

4.4.1. Основные принципы проектирования ....................... 103 

4.4.2. Размещение информации на экране .......................... 106 
4.4.3. Выделение элементов интерфейса ............................. 107 
4.4.4. Непротиворечивость и стандартизация .................... 109 
4.4.5. Меню и пиктограммы (иконки) ................................. 110 
4.4.6. Формы .......................................................................... 112 
4.4.7. Тексты и диалоги ......................................................... 113 
4.4.8. Элементы управления ................................................. 114 
4.4.9. Дизайн заголовков и полей......................................... 115 
4.4.10. Форматы ввода .......................................................... 115 
4.4.11. Организация системы навигации и системы 
отображения состояний ........................................................ 116 
4.4.12. Проектирование сообщений ..................................... 116 
4.4.13. Таблицы ...................................................................... 118 

4.5. Эргономическая экспертиза .............................................. 119 

5. ДОКУМЕНТИРОВАНИЕ АСОИУ ..................................... 120 

5.1. Общие сведения о документации АСОИУ ...................... 120 
5.2. Проектная и общесистемная документация .................... 122 

5.2.1. Технические предложения ......................................... 122 
5.2.2. Техническое задание ................................................... 122 
5.2.3. Исходная спецификация на систему ......................... 124 
5.2.4. Проектная оценка надежности системы ................... 126 
5.2.5. Программа и методика испытаний АСОИУ ............. 127 

5.3. Пользовательская документация ...................................... 130 

5.3.1. Состав пользовательской документации .................. 130 
5.3.2. Общее описание системы ........................................... 130 
5.3.3. Руководство по управлению системой ...................... 131 
5.3.4. Руководство пользователя .......................................... 131 

5.4. Внутренняя документация системы ................................. 132 

5.4.1. Спецификация тестирования системы ...................... 132 
5.4.2. Отчет о тестировании системы .................................. 132 
5.4.3. Руководство программиста ........................................ 133 
5.4.4. Описание структуры и глоссарий базы данных ....... 134 

5.5. Дополнительная документация ........................................ 135 
5.6. Стандартизация  качества  служебной  информации ..... 135 

6. ТЕСТИРОВАНИЕ АСОИУ .................................................. 140 

6.1. Верификация и валидация системы ................................. 140 
6.2. Тестирование на стадии кодирования .............................. 143 

6.3. Регрессионное тестирование............................................. 145 
6.4. Тестирование «черного ящика» ........................................ 146 

6.4.1. Полный цикл тестирования разработанного 
программного продукта ........................................................ 146 
6.4.2. Стандартная процедура тестирования  «черного 
ящика» .................................................................................... 147 
6.4.3. Тестирование производительности ........................... 149 

6.5. Завершающие этапы тестирования .................................. 150 
6.6. Тестирование на этапе сопровождения ........................... 154 
6.7. Организация и проведение испытаний  на надежность . 156 

6.7.1. Цели и задачи проведения испытаний ...................... 156 
6.7.2. Технологическая схема испытания ........................... 158 
6.7.3. Планирование и оценка завершенности испытаний 160 
6.7.4. Автоматизация проведения испытаний  и процесса 
тестирования .......................................................................... 161 

6.8. Анализ и интерпретация результатов тестирования ...... 163 
6.9. Программные ошибки ....................................................... 164 

Литература ................................................................................... 171 
Приложение ................................................................................. 173 

 
 
 

Никогда не выявляйте в программе 
ошибки, если не знаете, что с ними 
делать дальше. 

Руководство по системному  
программированию Штейнбаха 

ВВЕДЕНИЕ 

 
В настоящее время при разработке автоматизированных 

информационных систем (АИС) любого класса сложности все 
больше внимания уделяется проверке качества создаваемого 
продукта. Стремление создавать системы, удовлетворяющие 
действующим стандартам, позволяет достичь требуемого уровня 
качества таких систем. При этом отдельное место занимают проблемы обеспечения эргономичности создаваемых программных 
продуктов.  

В пособии рассматриваются проблемы обеспечения каче
ства отдельных элементов и сложных информационных систем 
в целом, влияние программного обеспечения на безаварийную 
работу систем. Особое внимание при изложении материала уделяется различным методам повышения качества создаваемых 
систем, введению различного рода избыточности, организационным мероприятиям, позволяющим улучшить показатели качества автоматизированных информационных систем, описываются различные типы тестирования информационных систем. Рассматриваются основные стандарты качества автоматизированных 
систем обработки информации и управления (АСОИУ). Отдельный раздел курса посвящен эргономическим характеристикам 
АСОИУ, даются определения понятия эргономики, затрагиваются проблемы обеспечения эргономического качества систем. 

Изучение материала, представленного в пособии, предпола
гает знание студентами таких дисциплин, как «Метрология, 
стандартизация и сертификация», «Информационные технологии», «Интерфейсы АСОИУ». 

 
 
 

1. 
ПРИНЦИПЫ 
ОРГАНИЗАЦИИ 
РАЗРАБОТКИ 

АСОИУ1 

1.1. Краткая характеристика АСОИУ 

АСОИУ описывается как система, представляющая собой 

совокупность средств сбора, хранения и отображения информации, аппаратных, математических и телекоммуникационных 
средств. В большинстве своем АСОИУ относятся к классу систем 
«человек-компьютер» (человеко-машинные системы). АСОИУ 
находят применение во всех областях жизнедеятельности человека, к ним можно отнести и системы учета населения, и бухгалтерские комплексы программ и даже системы управления 
атомными электростанциями. Независимо от области применения основными функциями систем являются обработка некоторой информации и управление различными процессами.  

Сложная система рассматривается как совокупность взаимо
связанных подсистем, ориентированных на достижение единых 
целей. АСОИУ, в свою очередь, может представлять собой как 
отдельную монофункциональную систему, так и сложную многофункциональную систему (например, система персонального 
учета населения), состоящую из набора взаимосвязанных, использующих единую информационную среду подсистем. Естественно, что от области применения АСОИУ зависит основная 
функция системы, которая определяет соответственно набор 
функциональных подсистем, при этом в состав АСОИУ могут 
быть включены некие вспомогательные подсистемы (подсистемы 
пользовательского аудита, разграничения полномочий доступа и 
защиты данных и др.). Кроме этого в состав АСОИУ могут быть 
включены аппаратные средства, характерные для конкретной 
области применения. В настоящее время состав подсистем 
АСОИУ не регламентирован какими-либо стандартами и зависит от назначения и конкретной реализации системы. 

Проектирование АСОИУ подразумевает разработку раз
личных уровней моделей системы. Для функционального, ин
 

1 Данная глава написана по материалам, представленным в [1, 2]. 
 

формационного и имитационного моделировании будущих 
АСОИУ возможно использование различных методологий. 
Например, функциональная модель системы может быть реализована виде SADT-диаграмм (Structured Analysis and Design 
Technique — технология структурного анализа и моделирования). Техническими средствами реализации функциональных  
моделей являются пакеты BPwin, IDEF/Design, Visio Professional 
и др. (обзор средств проектирования и моделирования систем 
представлен в п. 1.3.2).  

1.2. Стадии разработки системы 

1.2.1. Обзор стадий разработки системы 

Процесс разработки АСОИУ состоит из следующих стадий 

(этапов): 

1) планирование; 
2) проектирование; 
3) кодирование; 
4) тестирование; 
5) документирование; 
6) внедрение; 
7) сопровождение. 
Обычно этапы жизненного цикла создания АИС описывают 

последовательно строго друг за другом — заканчивается один и 
начинается другой, однако в действительности этапы жизненного цикла в значительной степени перекрываются. При этом на 
каждом из этапов обязательно возникают ошибки, и стоимость 
их исправления будет различной на каждом этапе. 

На этапе разработки технических требований стоимость 

внесения изменений в проектную документацию относительно 
невысока. Но после написания программного кода ситуация 
резко меняется: любое изменение проектной документации влечет за собой затраты и на переработку кода, часто гораздо более 
значительную, чем может показаться при оценке количества изменений в спецификации. 

Исправление программистом ошибок, обнаруженных в ходе 

написания системы, не влечет больших затрат. Ему не нужно 

взаимодействовать с другими сотрудниками, не нужно ничего 
никому объяснять. Ему незачем вносить описание ошибок в общую базу данных, служащую для контроля их исправления, а 
тестировщикам и руководителю не нужно осуществлять этот 
контроль. Такая ошибка никого не задерживает и не мешает ничьей работе. 

В случае внесения исправлений в разрабатываемую версию 

системы ошибку исправить гораздо дешевле, чем после внедрения системы, когда каждое исправление или новую версию АИС 
приходиться высылать каждому пользователю либо осуществлять непосредственный выезд сотрудника компании к заказчику. 

Следует учесть, что чем позднее обнаруживается ошибка, 

тем дороже обходится ее исправление. Стоимость исправления 
ошибок растет экспоненциально: легче всего это делать на стадии планирования, а по мере перехода к проектированию, кодированию, тестированию и сопровождению она значительно 
увеличивается. Таким образом, чем раньше найти и исправить ошибку, тем дешевле это обойдется компанииразработчику. 

В данном разделе подробно рассмотрим стадии планирова
ния и проектирования в соответствии с действующей системой 
стандартов. Характерной особенностью предложенной интерпретации этапов разработки АСОИУ является наличие практически 
на каждом из этапов создания систем элементов тестирования, 
являющих собой мощный инструмент обеспечения требуемого 
уровня надежности и качества АСОИУ. Этим вопросам посвящен шестой раздел пособия. 

На стадии документирования разрабатывается техническая 

документация на систему (см. раздел 5). Помимо собственно 
документации на этой стадии разрабатывается также справочная 
система, от качественной реализации которой напрямую зависит 
адекватность восприятия конечным пользователем приобретаемой информационной системы.  

1.2.2. Стадия планирования 

Стадия планирования включает следующие этапы: 
 определение целей; 

 анализ требований; 
 определение функциональных характеристик продукта; 
 тестирование на этапе планирования. 

Определение целей 
Планирование начинается с формирования общего видения 

конечного программного продукта. Составляемый при этом документ не отличается детальностью. В нем может быть описан 
пользовательский интерфейс, требования к надежности программного продукта и его производительности. В этом же документе определяется предполагаемая стоимость продукта и затраты на его разработку. Он разрабатывается, прежде всего, для 
постановки перед командой разработчиков конкретной цели. 
При этом конечный результат может не соответствовать первоначальному описанию. 

Анализ требований 
Требования к программному продукту, вырабатываемые на 

данном этапе, подлежат обязательному выполнению. Они носят 
функциональный характер, а за практическую реализацию отвечают разработчики. Перечень требований может охватывать стоимость будущего продукта, его производительность, надежность, 
а также некоторые элементы пользовательского интерфейса. 
Степень подробности при описании требований зависит от конкретной специфики разработки. Спецификация (определение требований к программе) — один из важнейших этапов, на котором 
подробно описывается исходная информация; формулируются 
требования к результату; определяется поведение программы в 
особых случаях (например, при вводе неверных данных); разрабатываются диалоговые окна, обеспечивающие взаимодействие 
пользователя и программы. 

В требования к программному продукту или другие доку
менты, вырабатываемые на ранних стадиях планирования, включаются также и требования к аппаратному обеспечению. Чтобы 
не усложнять материал, в этом разделе мы не будем касаться 
таких специфических вопросов, как одновременная разработка 
аппаратного и программного обеспечения или периодическое 
повышение требований к аппаратному обеспечению в соответ