مقدمة في هندسة البرمجيات

إليك مقدمة في هندسة البرمجيات (Software Engineering) هي فرع أساسي من علم الحاسوب (Computer Science)، والذي يهتم بتصميم، وتطوير، واختبار، وتعديل، البرامج والتطبيقات بمختلف أنواعها وأحجامها، ويقوم مهندس البرمجيات (Software Engineer) بتطبيق مبادئ هندسة البرمجيات، ومعرفته حول حل المشكلات في صناعة البرمجيات باستخدام لغات البرمجة المختلفة لبناء حلول مناسبة للعملاء والمستخدمين.

مقدمة في هندسة البرمجيات

بداية ما هي هندسة البرمجيات What is Software engineering

البرنامج هو مجموعة من الوحدات التي تحتوي على أكواد تقوم بتنفيذ مهام معينة، والهندسة بشكل عام في عملية

تصميم وبناء شئ ما يقوم بخدمة غرض معين أو مشكلة محددة وإيجاد أفضل حل بأقل تكلفة لهذا الغرض أو لهذه المشكلة.

• تتضمن عمليات تطوير البرمجيات البرمجيات مجموعة من الأساليب، والأدوات، والمنهجيات التي تساهم وتساعد في تصميم حلول مناسبة بأقل تكلفة تقوم على خدمة العملاء والمستخدمين، مثل: تحليل المتطلبات (Requirements Analysis)، التصميم (Design)، الاختبار (Testing)، والتعديل (Maintenance).

• يعتبر مجال هندسة البرمجيات من المجالات سريعة التطور بشكل كبير، فبين ليلة وضحاها تجد العديد من الأدوات والتقنيات الجديدة التي يتم تطويرها باستمرار لتحسين عملية تطوير البرمجيات (Software Development Process).
• باتباع مبادئ هندسة البرمجيات، واستخدام الأدوات والمنهجيات الموجودة والمستخدمة في معظم البرامج والتطبيقات، يمكن لمطورو البرمجيات بناء برامج ذات جودة عالية، وموثوقة (آمنة الاستخدام)، وقابلة للتطوير المستمر لتلبية احتياجات المستخدم المتغيرة بشكل مستمر.
• في الغالب تستخدم أساليب ومنهجيات هندسة البرمجيات في بناء البرامج الكبيرة نوعا ما، والتي تحتوي على نظام كامل بداخلها، بغض النظر عن البرامج الصغيرة والتي يمكن تطويرها بدون هذه الأساليب والمنهجيات.
• تهتم هندسة البرمجيات ببناء برامج وأنظمة متناسقة إلى حد كبير، وصحيحة الاستخدام ويمكن استخدامها بأمان، وعلى قدر ميزانية العملاء، وتسليم المنتج النهائي في الوقت المحدد، واستيفاء هذا المنتج أو البرنامج للمتطلبات التي قدمها العملاء في بداية العملية.

مبادئ هندسة البرمجيات Software Engineering Principles

نهج الوحدات (Modularity):

يقوم هذا المبدأ على تقسيم البرنامج إلى مجموعة من الوحدات الصغيرة، والتي يمكن تطويرها واختبارها كل على حدة.

التجريد (Abstraction):

إخفاء التفاصيل المتعلقة بتنفيذ بعض المهام داخل البرنامج، مثل: كود المصدر (Source Code)، وإظهار فقط الوظائف الضرورية التي تساعد المستخدم.

التغليف (Encapsulation):

حفظ بيانات ووظائف بعض الكائنات (Objects) داخل البرنامج في وحدة واحدة، وحماية الحالة الداخلية للكائن من التغيير والتعديل.

إعادة الاستخدام (Reusability):

بناء وحدات (Modules) يمكن استخدامها في مشاريع مختلفة، لتوفير الوقت والجهد اللازم لكتابة هذه الأكواد مرة أخرى.

الصيانة (Maintenance):

تعديل وتطوير البرنامج بشكل مستمر يساهم في رضا المستخدم بشكل كبير، وهذا يتضمن حل المشكلات، وإضافة مميزات جديدة، ومعالجة الثغرات الأمنية لحماية المستخدم من التعرض للاختراق.

الاختبار (Testing): 

من خلال التأكد من سلامة البرنامج من حيث عمل الوظائف بشكل سليم، وعدم وجود مشاكل.

أنماط التصميم (Design Patterns):

حل المشاكل المتكررة في تصميم البرامج بتوفير مجموعة من الأنماط والمنهجيات لحل هذه المشكلات.

خصائص هندسة البرمجيات Software Engineering Attributes

هندسة البرمجيات هي نظام منهجي منضبط لبناء وتصميم وتطوير أنظمة البرامج بمختلف أحجامها.

الكفاءة (Efficiency):

تقاس الكفاءة بتحديد الاحتياجات والمتطلبات من الموارد لكل منتج، بشكل يساهم في رفع كفاءة البرنامج.

المصداقية (Reliability):

هنا نتأكد بأن المنتج النهائي لمتطلبات العميل سيتم تسليمه في الوقت المحدد، وأن المنتج النهائي يقوم بالوظائف الأساسية بشكل عملي وإخراج نواتج صحيحة عند العمل في بيئة مشابهة لبيئة العمل.

إعادة الاستخدام (Reusability):

حيث تتأكد هذه الخاصة أن الوحدات (Modules) يمكن استخدامها في عدة مشاريع ومنتجات أخرى.

قابلية الصيانة (Maintainability):

وهي قابلية البرنامج للتعديل المستمر، والتطوير، وإصلاح المشكلات المستمرة، وإضافة مميزات أخرى.

الفرق بين البرنامج والمنتج Difference between Program and Product

هناك بعض الفروق الجوهرية بين البرنامج والمنتج، لذا دعونا نتعرف ماهية هذه الفروق:

البرنامج Program

ويعرف بأنه، مجموعة من التعليمات التي تعطى للحاسوب لتنفيذها وتحقيق نتيجة معينة، مثل تنفيذ بعض المهام المتكررة، تعديل بعض البيانات، و هو مرحلة من مراحل تطوير البرمجيات، ولا يتضمن المرحلة بأكملها، فهناك التصميم والاختبار والتعديل والعديد من المراحل الأخرى المتبعة في مناهج هندسة البرمجيات.

المنتج Product

هو البرنامج الذي يبنى من أجل الأعمال التجارية، ويصمم بشكل جيد ويحتوي على جهة ترخيص تساهم في حفظ حقوق هذا البرنامج للجهة المطورة، كذلك يمر المنتج بجميع مراحل تطوير البرمجيات، مثل جمع المتطلبات، والتطوير، والتصميم، وكتابة الكود، والاختبار.

مميزات هندسة البرمجيات Advantages of Software Engineering

تحسين الجودة:

باتباع منهجيات وأساليب هندسة البرمجيات، يمكن بناء منتجات بمشاكل أقل وكفاءة أكبر بكثير وهذا يساهم في رضا

العملاء عن المنتجات بشكل كبير، ويزيد الطلب على هذا المنتج.

تحسين الإنتاجية:

استخدام الأدوات والمنهجيات الحديثة والتي تتطور بشكل مستمر في مجال سريع التطور، تسهل عملية التطوير حيث

تساعد المطورين في زيادة الانتاجية من خلال تقسيم المهام على فترات زمنية، وتسليم المنتج في الوقت المحدد.

تقليل التكلفة:

ويعد تحديد المشاكل المحتملة في مرحلة التطوير يساهم في تقليل تكلفة بناء المنتج، والتي تزداد بزيادة المشاكل

وزيادة  المميزات التي يمكن إضافتها في البرنامج، حيث يتطلب هذا العمل المزيد من المطورين برواتب مرتفعة.

زيادة رضا العميل:

 مشاركة العميل في مرحلة التطوير طبقا لقوانين Agile يساعد في بناء منتجات تحقق رغبة العميل وتحقق احتياجاته.

تعاون الفرق:

كما أن، منهجيات هندسة البرمجيات تساعد في التعاون بين الفرق المختلفة في مجال تطوير البرمجيات، كذلك يتعاون المصمم مع المطور، حيث يتعاون مسؤول العمليات مع المطور، ويشرف المدير على كل فريق، مما يساعد على تحسين جودة المنتجات.

قابلية التطوير:

عند بناء منتجات يضع المطورون في الحسبان زيادة أعداد المستخدمين في المستقبل، لذا يتم بناء المنتج بشكل قابل للزيادة في أعداد المستخدمين ومعاملاتهم، مثل: أنظمة البنوك.

زيادة الأمان:

توجد مرحلة كاملة من مراحل تطوير البرمجيات تسمى اختبار الأمان (Security Testing) وتساهم هذه المرحلة في

حماية بيانات المستخدم داخل البرنامج، ومنع الهجمات الأمنية المختلفة.

عيوب هندسة البرمجيات Disadvantages of Software Engineering

إرتفاع التكاليف الأولية:

استخدام نظام منهجي منضبط في بناء منتجات البرمجيات قد تكون مكلفة بعض الشئ، وتتطلب استثمار كبير نوعا ما في الأدوات المستخدمة.

محدودية المرونة:

 وهكذا، تتبع هندسة البرمجيات منهجيات وأساليب محددة قد تؤثر في مرونة التغييرات والتطورات المستمرة.

البيروقراطية:

في مجال هندسة البرمجيات تنشأ بيئة بيروقراطية بحتة، مع العديد من العمليات والأعمال الورقية، ولهذا تؤثر هذه البيئة على عملية التطوير بشكل كبير.

التعقيد:

مع زيادة الأدوات والمنهجيات المختلفة، فإنه من الصعب التنقل بين هذه الأدوات والمنهجيات المختلفة.

محدودية الإبداع:

ويعد، التركيز بشكل كبير على العملية والهيكل الواضح يحد من الإبداع الذي يمكن للمطورين استخدامه في بناء أشياء مذهلة.

ارتفاع منحنى التعلم:

 للعمل في هندسة البرمجيات يجب على المطور التعلم والتدرب بشكل مستمر والذي يتطلب الكثير من الوقت والجهد، حيث يصبح ذلك صعبا بعض الشيء للمطورين الجدد.

الاعتماد الكبير على الأدوات:

تعتمد هندسة البرمجيات بشكل كبير على الأدوات، فإن كانت هذه الأدوات غير منسجمة مع المنتج، فهذا بعض  المشاكل، وبناء على ما سبق،  يمكن القول أن مجال هندسة البرمجيات من المجالات المهمة في الوقت الحالي، ويزداد الطلب لا سيما في هذا المجال بشكل كبير، ولكن في المقابل يحتاج هذا المجال إلى بعض الوقت والجهد اللازمان للعمل بشكل جيد وتطوير منتجات نافعة للمستخدم.