Équipes de génie logiciel

Dans la plupart des organisations, le logiciel est développé par une équipe d'ingénieurs logiciels, ainsi que par d'autres personnes ayant des parcours et des compétences différents. Pour être efficace, l'équipe de projet doit être organisée de manière à maximiser l'utilisation des compétences et des capacités de chaque personne et à souligner l'importance du travail d'équipe pour aborder tous les aspects des projets. Cela est particulièrement vrai pour les projets complexes. Les chefs de projet efficaces se concentrent sur la résolution de problèmes et la qualité du produit final, et peuvent ainsi organiser les équipes logicielles de diverses manières. Les facteurs clés pris en compte lors de la sélection d'un modèle d'organisation d'équipe sont les suivants :

• difficulté du problème à résoudre
• degré de modularisation du problème
• qualité, fiabilité et autres exigences non fonctionnelles requises du système à construire
• date de livraison
• limites budgétaires
• durée de vie de l'équipe (c'est-à-dire la période globale pendant laquelle les membres de l'équipe travailleront ensemble)

Lors de la création d'une solution logicielle, les membres de l'équipe d'ingénieurs logiciels peuvent assumer divers rôles, tels que :

• chef de projet (project manager), qui est responsable de s'assurer que le projet est achevé à temps et dans les limites du budget
• architecte de portefeuille d'entreprise ou de solution (enterprise or solution portfolio architect), qui prend des décisions de conception de haut niveau sur les blocs de construction de modélisation ou de conception de solution de haut niveau et leurs interconnexions pour répondre au mieux aux exigences fonctionnelles ainsi qu'aux exigences non fonctionnelles telles que la performance et l'utilisabilité
• concepteur d'expérience utilisateur (UX) (user experience (UX) designer), qui planifie la manière dont les utilisateurs interagiront avec le système logiciel ; cela implique des tâches telles que la conception de l'interface utilisateur (UI), la création de maquettes fonctionnelles et de prototypes, et la réalisation de tests utilisateurs pour s'assurer que le logiciel est convivial et répond aux besoins des utilisateurs
• développeur de logiciels (software developer), qui analyse les exigences, affine la conception, écrit et teste le code, et collabore avec l'équipe des opérations pour déployer le logiciel dans les environnements de test et de production
• testeur d'assurance qualité (quality assurance tester), qui recherche les bogues (bug) et valide que le système répond aux exigences

Il est courant qu'un membre de l'équipe assume plusieurs rôles (par exemple, un architecte de solution peut également être un développeur de logiciels), et certains rôles peuvent être occupés par plusieurs membres de l'équipe (par exemple, il y a généralement plusieurs développeurs de logiciels sur un projet). De plus, un ingénieur logiciel peut travailler directement avec d'autres personnes, notamment :

• propriétaires de produit (product owners), qui sont généralement les parrains du projet et fournissent les exigences et les orientations générales sur ce qui est attendu de la solution
• experts du domaine (ED) (subject matter experts (SMEs)), qui sont des spécialistes dans des domaines tels que les affaires, la technologie, les produits ou d'autres sujets selon les besoins
• administrateurs de bases de données (database administrators), qui se concentrent sur des domaines tels que le stockage, l'organisation et l'accès aux données associés à une solution logicielle
• spécialistes des opérations (operations specialists), qui sont des professionnels de l'IT et/ou du DevOps axés sur les opérations matérielles et logicielles informatiques

Étant donné que les projets peuvent impliquer un grand nombre de personnes travaillant dans de nombreux rôles différents, la communication et l'interaction entre les membres de l'équipe sont essentielles à la réussite d'un projet. Pour que l'équipe fonctionne sans heurts, les projets sont idéalement structurés de manière à inclure les éléments suivants :

• des délais qui accordent suffisamment de temps aux membres de l'équipe pour accomplir pleinement leurs tâches et garantir des résultats conformes aux exigences
• des normes sur la manière dont les décisions commerciales et technologiques sont prises pour éviter les désaccords liés aux affaires ou à la technologie
• des processus et des procédures qui facilitent la coordination des activités des membres de l'équipe
• des définitions claires du rôle et de l'autorité de chaque membre de l'équipe afin que chacun sache qui est responsable de chaque tâche et à qui les questions doivent être adressées

Gestion des coûts

Une partie importante du rôle d'un ingénieur logiciel est de gérer le triangle de la gestion de projet : délais, qualité et coût. L'objectif est de livrer les projets le plus rapidement possible avec la plus haute qualité et le coût le plus bas. Cela nécessite une bonne communication, une planification et une concentration, ainsi que la fixation d'attentes réalistes. De plus, comme le coût de maintenance d'une solution logicielle au fil du temps peut être significatif, diverses stratégies de gestion des coûts doivent être utilisées pour gérer efficacement les coûts. Ces stratégies incluent l'utilisation de techniques d'estimation, l'allocation des ressources et des outils de suivi des coûts. Les techniques d'estimation aident à créer des estimations précises de la portée et de l'effort du projet, ainsi que des coûts, ce qui facilite la budgétisation et l'allocation des ressources. L'allocation des ressources implique d'affecter les bonnes personnes (c'est-à-dire celles qui possèdent les compétences nécessaires) pour accomplir chaque tâche, ce qui contribue à optimiser l'efficacité et les coûts. Les outils de suivi des coûts aident à suivre les coûts du projet et à identifier les domaines d'économies potentielles.

L'évolution continue de la technologie informatique, telle que le Web, le mobile et l'informatique en nuage, a eu un impact significatif sur la manière dont le génie logiciel moderne est pratiqué. Néanmoins, il est encore courant de rencontrer des difficultés lors de la conception et du développement de logiciels de haute qualité, livrés à temps et dans les limites du budget. Les principales raisons en sont les suivantes :

• Les systèmes logiciels sont les types de systèmes les plus complexes que les humains créent.
• Le rythme de changement de la technologie informatique et logicielle est élevé. Les techniques de programmation et les processus connexes qui fonctionnent bien lorsqu'ils sont utilisés individuellement ou au sein d'une petite équipe échouent lorsqu'ils sont appliqués au sein d'une grande équipe développant un système complexe de grande envergure.
• Il n'y a pas suffisamment d'ingénieurs logiciels qualifiés, et les systèmes logiciels sont donc conçus et développés par des personnes ayant des antécédents ou une expérience insuffisants.

Génie logiciel et informatique

Où se situe le génie logiciel au sein de l'informatique ? Le génie logiciel et l'informatique traitent tous deux de la création de logiciels, et bien qu'il semble y avoir un chevauchement entre ces deux disciplines, le génie logiciel a tendance à se concentrer sur les applications logicielles, plus spécifiquement sur la conception et le développement de solutions logicielles. Cela fait du génie logiciel une branche ou un sous-domaine de l'informatique.

L'informatique se concentre sur l'étude des algorithmes et leur réalisation en termes d'ordinateurs, de systèmes informatiques et de processus de calcul connexes. Elle se concentre fortement sur les principes théoriques et mathématiques impliqués dans la création d'algorithmes et de structures de données. Bien que l'informatique inclue le génie logiciel, elle couvre également une variété d'autres disciplines. En comparaison, le génie logiciel se concentre spécifiquement sur l'application des principes d'ingénierie pour comprendre, concevoir, construire et déployer des logiciels de production. Il commence par l'élicitation et l'analyse des exigences et aboutit à la fourniture d'une solution logicielle pratique qui répond à ces exigences. L'informatique va au-delà de la simple création de solutions logicielles et inclut la conception logicielle (software design) et le développement. Bien que les ingénieurs logiciels doivent avoir une solide connaissance de l'informatique fondamentale (par exemple, les bases des algorithmes et des structures de données), ils ne sont pas censés présenter le même niveau de connaissances théoriques qu'un informaticien. Par exemple, alors qu'un informaticien devrait être capable d'établir la complexité temporelle asymptotique des algorithmes qu'il choisit, un ingénieur logiciel n'en aurait pas besoin.

Le génie logiciel s'écarte de l'orientation générale de l'informatique et est complémentaire des manières suivantes :

• Le génie logiciel a tendance à se concentrer sur l'application de la technologie pour créer des solutions, tandis que l'informatique a tendance à se concentrer beaucoup plus sur la compréhension de la technologie elle-même.
• Le génie logiciel a tendance à se concentrer sur les logiciels. L'informatique peut se concentrer sur les logiciels, le matériel et l'interaction entre les deux.
• Un ingénieur logiciel a tendance à se concentrer sur le développement de solutions qui répondent aux exigences d'une organisation ou d'un projet. Un informaticien a tendance à se concentrer sur les processus de calcul sous-jacents requis pour créer des solutions de la manière la plus optimale ou la plus efficace.

L'essence de la pratique du génie logiciel est basée sur les travaux de nombreux chercheurs tels que le mathématicien George Pólya. L'heuristique de Pólya pour la résolution généralisée de problèmes comprend les étapes suivantes :

1. Comprendre le problème.
2. Élaborer un plan.
3. Exécuter le plan.
4. Revoir et examiner la solution.

Catégories de logiciels

Il existe trois grandes catégories de logiciels. Le logiciel qui vous permet de contrôler le matériel et fournit un environnement dans lequel d'autres logiciels peuvent s'exécuter est appelé logiciel système (system software). Un exemple est un système d'exploitation (operating system), tel que Microsoft Windows, Android et MacOS, qui fonctionne sur un ordinateur portable ou un téléphone mobile et contrôle et fournit généralement l'accès aux fonctionnalités de base de l'ordinateur. Ce logiciel système comprend également le logiciel pilote, qui est le code utilisé par les périphériques matériels pour interagir avec le système d'exploitation.

Le logiciel qui vous permet d'accomplir des tâches courantes, telles que la création d'un document texte, le dessin d'une image ou la lecture de musique, est appelé logiciel d'application (application software). Les exemples incluent Microsoft Word et Paint, MacOS Pages et iOS Files. Le logiciel d'application peut inclure des catégories spécialisées de logiciels tels que les logiciels scientifiques (ou d'ingénierie), qui sont des logiciels qui vous aident à résoudre des problèmes mathématiques, scientifiques et d'ingénierie, comme la recherche des racines d'une équation. Il peut également inclure des services logiciels, qui sont des programmes logiciels qui fournissent des réponses ou des actions spécifiques basées sur une requête, comme le renvoi de cotations boursières, l'obtention des conditions météorologiques ou la recherche des emplois disponibles.

Le logiciel intégré au matériel et pouvant inclure des fonctionnalités de logiciel d'application et de logiciel système est appelé logiciel embarqué (embedded software). Les exemples incluent le logiciel d'une montre intelligente, d'un système de contrôle automobile ou d'un four à micro-ondes. L'interaction avec le logiciel embarqué est généralement limitée, et les utilisateurs ignorent souvent qu'ils interagissent avec un logiciel. Avec la popularité croissante de l'internet des objets (IoT), le développement de logiciels embarqués est en augmentation.

Les ingénieurs logiciels doivent souvent faire face à des logiciels hérités (legacy software) qui ont été écrits par le passé, s'appuient sur des technologies obsolètes et sont toujours utilisés aujourd'hui. Ce logiciel présente des défis particuliers à ceux qui le maintiennent, surtout lorsqu'ils doivent l'adapter à un nouvel environnement informatique ou à une nouvelle technologie et lorsqu'ils doivent étendre ses fonctionnalités afin qu'il soit interopérable avec de nouveaux systèmes logiciels. Le besoin de maintenance logicielle des logiciels hérités découle des changements rapides qui ont eu lieu dans le matériel. Par exemple, un smartphone courant contient un processeur plus puissant et plus de mémoire que les ordinateurs utilisés il y a seulement vingt ans. Les changements matériels s'accompagnent de changements dans les technologies logicielles, et ceux-ci sont rapidement adoptés par les utilisateurs qui sont alors réticents à utiliser les logiciels hérités dans leur forme originale. Par exemple, l'interface utilisateur graphique d'un système logiciel développé il y a vingt ans semble maintenant obsolète et conduit à une expérience utilisateur désagréable.

Il y a également eu des changements spectaculaires dans la technologie des processeurs. Il y a vingt ans, la plupart des processeurs se composaient d'un seul cœur, alors qu'il est maintenant courant qu'un processeur ait plusieurs cœurs et coprocesseurs. Cela nécessite des changements dans la façon dont le logiciel est programmé, car un logiciel capable d'utiliser plusieurs cœurs de processeur a un avantage concurrentiel par rapport à un logiciel qui n'utilise qu'un seul cœur. Pour prendre en charge ces nouvelles capacités, les principaux langages de programmation ont évolué vers le support du multithreading, ce qui rend la maintenance d'une base de code héritée encore plus difficile.

Exigences logicielles

Le logiciel est développé sur la base d'exigences, qui sont classées comme fonctionnelles et non fonctionnelles, comme le montre la Figure 9.2. Les exigences fonctionnelles énoncent ce que le logiciel doit faire en termes de fonctionnalités tangibles, telles que la fonctionnalité de connexion ou d'enregistrement qui permet aux utilisateurs d'accéder à un logiciel donné, comme leur compte Facebook. Les exigences non fonctionnelles sont des qualités mesurables d'un logiciel, telles que l'utilisabilité, la performance et d'autres aspects de qualité.

Figure 9.2 Les différents types d'exigences logicielles peuvent être organisés en hiérarchies comme exigences fonctionnelles et non fonctionnelles, basées sur des aspects liés à ce que le logiciel fait ainsi qu'aux qualités du logiciel. (source : Copyright Rice University, OpenStax, sous licence CC BY 4.0)

Comme indiqué précédemment, une exigence fonctionnelle (functional requirement) se rapporte aux services que le système fournit aux utilisateurs. Elle reflète l'attente de l'utilisateur concernant les caractéristiques inhérentes du logiciel (c'est-à-dire les fonctions qu'il doit exécuter). Les exigences fonctionnelles peuvent inclure les phénomènes généralement observés ou réalisés lors de l'utilisation d'une solution logicielle, tels que les informations saisies ou générées par le logiciel, les règles d'authentification pour l'utilisation du logiciel, ou la présence d'une alerte sonore (comme un bip) lorsqu'une action est sélectionnée. Une exigence non fonctionnelle (nonfunctional requirement) décrit une qualité ou une caractéristique souhaitée (c'est-à-dire une contrainte) et couvre des aspects du logiciel tels que la flexibilité, la maintenabilité, la performance, la portabilité, la fiabilité, l'extensibilité, la sécurité, et plus encore. Par exemple, une exigence non fonctionnelle pourrait spécifier que les réponses du logiciel doivent se produire dans un délai précis, ou qu'un système logiciel doit être capable de gérer un certain nombre de transactions à un moment donné. Un autre exemple de contrainte qu'une exigence non fonctionnelle peut exprimer est la nécessité d'utiliser un langage de programmation spécifique ou de suivre une norme particulière.

Les caractéristiques non fonctionnelles sont parfois catégorisées en termes de qualités statiques ou dynamiques. Une qualité statique (static quality) est une caractéristique non fonctionnelle qui est immuable et peut donc être associée, par exemple, au code source et à la documentation connexe, ou à des exigences légales ou spécifiques à l'environnement du projet. Une qualité dynamique (dynamic quality) est une caractéristique non fonctionnelle qui se rapporte au comportement qualitatif du logiciel lorsqu'il est utilisé, ce qui signifie qu'elle dépend également du matériel sur lequel le système s'exécute. Les deux types de qualités sont des caractéristiques mesurables plutôt que des fonctions présentes ou absentes. Des exemples de qualités statiques incluent :

• maintenabilité (maintainability), qui est une mesure de la quantité de travail requise pour corriger les bogues, améliorer les performances et maintenir le système en fonctionnement
• extensibilité (extensibility), qui est une mesure de la quantité de travail et du coût d'ajout de nouvelles fonctionnalités à un logiciel
• flexibilité (flexibility), qui est une mesure de la difficulté de mettre à jour le système pour répondre aux exigences changeantes
• portabilité (portability), qui est une mesure de la quantité de travail et du coût de la migration des solutions logicielles
• utilisabilité (usability), qui est une mesure de l'intuitivité de l'interface utilisateur

Des exemples de qualités dynamiques sont :

• performance (performance), qui est une mesure de la rapidité avec laquelle le système répond aux requêtes qu'il reçoit
• débit (throughput), qui est une mesure de la quantité d'entrée que le système peut traiter dans un laps de temps donné
• disponibilité (availability), qui est une mesure de la fréquence à laquelle le système sera prêt et actif pour les utilisateurs
• extensibilité (scalability), qui est la mesure du travail et du coût pour augmenter le débit d'un système
• sécurité (security), qui est une mesure de la confiance que les données sont protégées contre la divulgation non autorisée et que les systèmes sont protégés contre l'accès non autorisé

L'importance relative des caractéristiques précédentes dépend des exigences de la solution et de l'environnement dans lequel elles doivent être utilisées. Par exemple, dans une application bancaire en ligne, la disponibilité et l'utilisabilité sont généralement des caractéristiques clés annoncées aux clients. La sécurité serait également importante, car la solution logicielle devrait se conformer aux exigences réglementaires. Dans un système de courtage, la performance serait une exigence importante parce que le système logiciel devra afficher les prix et traiter les ordres des utilisateurs en temps réel.