مفهوم البرمجيات ومراحل تطويرها

مفهوم البرمجيات ومراحل تطويرها، ما هي دورة حياة تطوير المنتج البرمجي (SDLC) هذا السؤال الذي أصبح في رأس

كل واحد منكم، لذا فهي  عملية منهجية توجه إنشاء البرنامج من البداية حتى إيقاف المنتج، حيث إنها توفر إطار عمل

لفرق تطوير البرمجيات لمتابعته، مما يضمن إنشاء برامج عالية الجودة تلبي متطلبات المستخدم بكفاءة وفعالية، وتتضمن

دورة حياة تطوير البرمجيات سلسلة من المراحل، كل منها لها أهداف محددة ومخرجات، ويمكن تكييفها لتناسب منهجيات المشروع المختلفة والهياكل التنظيمية.

مفهوم البرمجيات ومراحل تطويرها

تتضمن المراحل النموذجية التخطيط والتصميم والتنفيذ والاختبار والنشر والصيانة. وخلال هذه المراحل، يتعاون فريق

التطوير لتحويل الأفكار إلى برامج وظيفية، ومعالجة التحديات وتحسين المنتج.

مرحلة الأولى – التصور والتصور

تعتبر مرحلة توليد الأفكار والتصور بمثابة مرحلة الرؤية للبرنامج.

هنا، يتم وضع الأساس من خلال تحديد المشكلة التي يتعين حلها. يتعاون فريق التطوير لتوليد أفكار مبتكرة، ومواءمتها

مع متطلبات السوق من خلال أبحاث السوق الشاملة، وتركز هذه المرحلة على العصف الذهني، وتوليد الأفكار، وتطوير المفاهيم التي تشكل غرض البرنامج واتجاهه للمراحل اللاحقة.

المرحلة الثانية – التخطيط وتحليل المتطلبات

يتضمن الانتقال من مرحلة التفكير والتخطيط وتحليل المتطلبات ترجمة المفاهيم إلى خطة منظمة. وهنا يتم تحديد

الجوانب الوظيفية وغير الوظيفية للبرنامج، حيث:

• يقوم فريق التطوير بتحديد أهداف المشروع، وتقييم المخاطر المحتملة،
• ووضع المتطلبات التفصيلية.
• تساهم مدخلات أصحاب المصلحة في تشكيل فهم شامل
• لتوقعات المستخدمين وأهداف العمل والقيود الفنية.

المرحلة 3- التصميم والنمذجة الأولية

إن التصميم والنمذجة الأولية يضفيان الحياة على المشروع بصريًا.

• يعمل فريق التطوير على صياغة مخطط شامل بعناية، مع إعطاء الأولوية لتجربة العملاء .
• تعمل الإطارات السلكية والنماذج الأولية على تصور واجهة البرنامج، وتشتمل على مبادئ تصميم تجربة المستخدم (UX).
• يعمل التصميم المعماري على إنشاء هيكل البرنامج وتخطيط النظام، مما يضمن أساسًا للتفاعلات والوظائف السلسة.
• كما تسمح النماذج الأولية بإجراء تحسينات متكررة قبل التطوير الكامل، مما يعزز رضا العملاء.

ومع ذلك، فإن التحدي يكمن في التنبؤ بتفضيلات العملاء بدقة، مما يؤدي إلى حلقات تغذية مرتدة مستمرة من أجل إجراء تعديلات مثالية في التصميم.

المرحلة الرابعة – التطوير والترميز

إن نبض المشروع، التطوير والترميز، يحول التصميم إلى كود وظيفي.

• يتحول التصميم والهندسة المعمارية إلى كود حقيقي.
• يقوم فريق التطوير باختيار لغات البرمجة ومجموعات التكنولوجيا، وتنفيذ الميزات بشكل تدريجي.
• تحافظ أفضل ممارسات الترميز والتكامل المستمر على جودة الكود، مما يعزز التعاون بين المطورين.

مقدمة إلى مفهوم البرمجيات

تركز دورات حياة تطوير البرامج الحديثة على التحسين المستمر من خلال دورات متكررة.

• يعد العمل الجماعي الفعال أمرًا مهمًا لتطوير البرمجيات الناجح.
• يعد تحديد المشكلات المحتملة ومعالجتها أمرًا ضروريًا لنجاح المشروع.

أنواع البرمجيات

البرمجيات هي مجموعة من التعليمات أو البيانات أو البرامج المستخدمة لتشغيل أجهزة الكمبيوتر وتنفيذ مهام محددة،

وهي عكس الأجهزة التي تصف الجوانب المادية لجهاز الكمبيوتر، فالبرمجيات هي مصطلح عام يستخدم للإشارة إلى التطبيقات والبرامج النصية والبرامج التي تعمل على جهاز. ويمكن اعتبارها الجزء المتغير من جهاز الكمبيوتر، في حين

أن الأجهزة هي الجزء الثابت.

الفئتان الرئيسيتان للبرمجيات هما برمجيات التطبيقات وبرمجيات النظام ، فالتطبيق هو برنامج يلبي احتياجًا معينًا

أو يؤدي مهامًا. تم تصميم برمجيات النظام لتشغيل أجهزة الكمبيوتر وتوفير منصة للتطبيقات للعمل فوقها.

تشمل الأنواع الأخرى من البرامج ما يلي:

• برمجيات البرمجة، التي توفر أدوات البرمجة التي يحتاجها مطورو البرامج.
• البرامج الوسيطة، التي تقع بين برامج النظام والتطبيقات.
• برنامج التشغيل الذي يقوم بتشغيل أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الطرفية.

كانت البرمجيات في بداياتها تُكتب لأجهزة كمبيوتر محددة وتُباع مع الأجهزة التي تعمل عليها، وفي ثمانينيات القرن

العشرين، بدأ بيع البرمجيات على أقراص مرنة، ثم على أقراص مضغوطة وأقراص DVD، واليوم، يتم شراء معظم

البرمجيات وتنزيلها مباشرة عبر الإنترنت. ويمكن العثور على البرمجيات على مواقع الويب الخاصة بالبائعين ومقدمي

خدمات التطبيقات .

دورة حياة البرمجيات

دورة حياة البرنامج، والمعروفة أيضًا بدورة حياة تطوير البرنامج (SDLC)، وهي عملية تستخدم لتخطيط التطبيقات البرمجية وإنشائها واختبارها ونشرها. وتتكون من عدة مراحل، والتي تشمل عادة:

تخطيط:

تتضمن هذه المرحلة تحديد أهداف ونطاق المشروع، وتحديد الموارد المطلوبة، ووضع جدول زمني للمشروع، فهو يضع الأساس للمشروع بأكمله.

تحليل المتطلبات:

في هذه المرحلة، يتم جمع المتطلبات المحددة للبرنامج من أصحاب المصلحة والمستخدمين، حيث يتم تحليل هذه المتطلبات وتوثيقها والتحقق من صحتها للتأكد من أنها واضحة وقابلة للتحقيق.

تصميم:

وبناءً على المتطلبات، يتم إنشاء بنية البرنامج وتصميمه. يتضمن ذلك تحديد بنية النظام الشاملة ونماذج البيانات

وواجهات المستخدم والمكونات الأخرى. يتم إعداد مواصفات التصميم التفصيلية.

التنفيذ (الترميز):

تتم كتابة الكود الفعلي للبرنامج خلال هذه المرحلة. يتبع المطورون مستندات التصميم ويستخدمون لغات وأدوات البرمجة المناسبة لبناء مكونات البرنامج.

اختبارات:

يتم اختبار البرنامج بدقة لتحديد وإصلاح أي عيوب أو مشكلات، حيث يتم إجراء أنواع مختلفة من الاختبارات، مثل اختبار الوحدة، واختبار التكامل، واختبار النظام، واختبار قبول المستخدم، للتأكد من أن البرنامج يعمل بشكل صحيح ويلبي

المتطلبات المحددة.

تعيين:

بمجرد اختبار البرنامج والموافقة عليه بشكل كامل، يتم نشره في بيئة الإنتاج، وتتضمن هذه المرحلة تثبيت البرنامج

وتكوينه وإتاحته للاستخدام من قبل المستخدمين النهائيين.

صيانة:

بعد النشر، يدخل البرنامج في مرحلة الصيانة، ويتضمن ذلك مراقبة مشكلات البرنامج وتوفير التحديثات والتصحيحات وإجراء التحسينات بناءً على تعليقات المستخدمين، كما تضمن الصيانة استمرار البرنامج في العمل بفعالية مع مرور الوقت.

تقييم:

في نقاط مختلفة، وخاصة بعد النشر، يتم تقييم البرنامج وعملية تطويره. يتم توثيق الدروس المستفادة لتحسين المشاريع المستقبلية.

تعتبر كل مرحلة من هذه المراحل ضرورية لنجاح تطوير البرامج وتقديمها، مما يضمن أنها تلبي احتياجات المستخدم

وذات جودة عالية، وقد تتعامل منهجيات مختلفة، مثل Waterfall وAgile وDevOps، مع هذه المراحل بطرق مختلفة، لكن المراحل الأساسية تظل متسقة

أهمية تطوير البرمجيات

هناك عدة أنواع من البرامج بناءً على وظائفها، وهي كما يلي:

برنامج النظام

يسمح برنامج النظام للمستخدم بتشغيل برامج الكمبيوتر أو الأجهزة ويكون مسؤولاً عن إدارة تفاعلهم مع بعضهم البعض، حيث يتم تشغيله دائمًا في الخلفية للحفاظ على الوظائف الأساسية وأجهزة الكمبيوتر، ويعمل بشكل أساسي كوسيط بين الكمبيوتر والمستخدم لتسهيل العمليات. برامج النظام هي من أربعة أنواع، وهي على النحو التالي-

نظام التشغيل – نظام التشغيل عبارة عن مجموعة من البرامج التي تساعد في تنفيذ البرامج وتقدم الخدمات العامة لتطبيقات الكمبيوتر. هناك أنواع مختلفة من أنظمة التشغيل، مثل iOS وmacOS وWindows وUnix وLinux وUbuntu وغيرها.

يمكن تعريف البرنامج بشكل أفضل على أنه مجموعة من التعليمات، يشار إليها تقنيًا بالبرامج، التي تؤدي عمليات ومهام محددة بناءً على أوامر المستخدم، حيث يتم تنظيم كل مهمة ينوي المستخدم تنفيذها بواسطة البرنامج.

وهي مصنوعة من لغة ثنائية (الآحاد والأصفار)، وهناك مجموعة متنوعة من البرامج لمهام مختلفة، ومع ذلك، إليك كل ما يجب أن تعرفه عن البرامج.

أمثلة وأنواع البرامج

هناك عدة أنواع من البرامج بناءً على وظائفها، وهي كما يلي:

برنامج النظام

يسمح برنامج النظام للمستخدم بتشغيل برامج الكمبيوتر أو الأجهزة ويكون مسؤولاً عن إدارة تفاعلهم مع بعضهم البعض. يتم تشغيله دائمًا في الخلفية للحفاظ على الوظائف الأساسية وأجهزة الكمبيوتر. يعمل بشكل أساسي كوسيط بين الكمبيوتر والمستخدم لتسهيل العمليات. برامج النظام هي من أربعة أنواع، وهي على النحو التالي-

نظام التشغيل – نظام التشغيل:

عبارة عن مجموعة من البرامج التي تساعد في تنفيذ البرامج وتقدم الخدمات العامة لتطبيقات الكمبيوتر. هناك أنواع مختلفة من أنظمة التشغيل، مثل iOS وmacOS وWindows وUnix وLinux وUbuntu وغيرها.

برامج تشغيل الأجهزة:

تتعامل برامج تشغيل الأجهزة مع عمليات الأجهزة المتصلة بالكمبيوتر. إنها بمثابة واجهة برمجية للأجهزة بحيث يمكن للتطبيقات ونظام التشغيل للكمبيوتر تشغيل وظائف الأجهزة دون معرفة المواصفات الدقيقة للأجهزة.

البرامج الثابتة:

وهي البرامج الثابتة مضمنة في ذاكرة القراءة فقط للنظام وهي نوع من البرامج الدائمة التي توفر تحكمًا منخفض المستوى لبعض أجهزة الجهاز.

الأداة المساعدة – وظائف برنامج الأداة المساعدة لتكوين وصيانة وتقديم الدعم في تحليل الكمبيوتر وتحسينه.

تحديات تطوير البرمجيات

التحدي رقم 1: متطلبات البرامج غير الواضحة

قبل أن يتمكن فريق تطوير البرمجيات من متابعة بناء المشروع، من المهم توضيح الأهداف والمتطلبات. وينبغي تحديد هذه المتطلبات بوضوح لتخصيص القوى العاملة والموارد والمواعيد النهائية المناسبة.

ويعاني العديد من مهندسي البرمجيات من صعوبة تطوير حلول عالية الجودة عندما يفتقرون إلى الفهم الشامل للمتطلبات. ويؤدي هذا النقص في الوضوح إلى إضاعة الوقت والموارد ويؤثر على النتيجة الإجمالية للمشروع.

يجب أن يركز كل منتج برمجي على حل مشاكل عمل محددة، وبالتالي فإن مواءمة متطلبات البرنامج مع النتيجة المتوقعة ستؤثر على نتائج المشروع. يمكن أن يؤدي تخطي هذا الجزء من التخطيط إلى حدوث تغييرات في المتطلبات في منتصف الطريق مما قد يؤدي إلى تعطيل الجداول الزمنية والموارد، مما يؤدي إلى تأخيرات غير صحية. المتطلبات الواضحة يمكن أن تمنع مثل هذه المشكلات.

التحدي رقم 2: نقص التواصل والتعاون

في  عملية تطوير البرمجيات، يعد التواصل غير الفعال بين أعضاء الفريق وعبر الفرق متعددة الوظائف مشكلة سائدة في تطوير البرمجيات. يمكن أن يصبح هذا مشكلة بشكل خاص إذا كان فريق تطوير البرامج لديك يعمل في منطقة زمنية مختلفة أو يتحدث لغة مختلفة.

ويمكن أن تنشأ المشكلة أيضًا إذا كان نهج فريقك لا يدعم التفاعلات والملاحظات المتكررة بين المطورين.

في دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC)، كل دور – سواء كان مطوري الواجهة الأمامية أو الخلفية، أو مصممي UI/UX، أو متخصصي ضمان الجودة (QA)، أو مديري المشاريع – له دور حيوي يلعبه في ضمان التواصل الفعال و نجاح المشروع.

وبغض النظر عن ذلك، لا تزال العديد من الفرق تعاني من صعوبة التواصل والتعاون، مما يعيق سرعة الوصول إلى السوق.

التحدي رقم 3: ضعف جودة التعليمات البرمجية والأخطاء

غالبًا ما تقلل فرق تطوير البرمجيات من أهمية ضمان الجودة لنجاح المشروع. يمكن أن يؤدي إهمال اختبار البرامج إلى إطلاق منتج رديء الجودة، مما يؤدي إلى استياء العملاء. قد تنشأ الأخطاء والأخطاء في سطور التعليمات البرمجية من المواعيد النهائية الضيقة، أو مراجعات التعليمات البرمجية غير الكافية، أو مهندسي البرمجيات عديمي الخبرة.

• وقد يؤدي التغاضي عن هذه المشكلات إلى زيادة تكاليف صيانة المنتج وتقليل تجربة المستخدم.
• ويزداد الوضع سوءًا مع نمو قاعدة التعليمات البرمجية؛ يصبح تصحيح أخطاء الماضي أمرًا معقدًا وشاقًا بشكل متزايد