* написание команд -1/6,
* отладка компонент и отдельных подсистем - 1/4,
* системная (комплексная) отладка всех компонент - 1/4.
Это разбиение отличается от общепринятого по нескольким важным показателям:
1) доля, отведенная проектированию, больше обычного. Но даже в этом случае времени едва хватает на написание подробных и надежных спецификаций и вовсе недостает на разработку и внедрение существенно новых методов;
2) половина времени отводится на отладку написанной программы, что гораздо более обычного;
3) часть, которую легко оценить, т. е. собственно написание команд, занимает только одну шестую графика.
Знакомясь с проектами, планируемыми по общепринятой методике, я обнаружил, что по графику только в некоторых из них половина времени отводилась на отладку, но в действительности так получалось в большинстве проектов. Многие проекты до этапа комплексной отладки еще как-то укладывались в график2).
Проект оказывается в особенно бедственном положении, если отводится недостаточно времени на комплексную отладку. Так как задержка приходится на конец графика, то никто и не ожидает никаких неприятностей почти до самой даты окончания работ. Плохие новости обрушиваются на заказчиков и руководителей внезапно и чаще всего слишком поздно.
Кроме того, задержка в этот период влечет особенно суровые финансовые и психологические последствия. Штаты проекта полностью укомплектованы и затраты уже достигли предела. И что еще серьезнее, разрабатываемые программы должны обеспечивать другие виды деятельности, например, поставку вычислительных машин, ввод в действие новой системы, работу новых устройств и т. д., а так как почти всегда именно поставка программного обеспечения является последним этапом разработки, то эта задержка обходится очень дорого и вызванные ею дополнительные расходы на практике могут значительно превышать все остальные. Поэтому так важно в первоначальном графике проекта отводить достаточно времени на комплексную отладку.
Объективность оценки
Отметим, что настойчивость руководителя может определить график выполнения задания, но не в состоянии определить срок его действительного завершения. Омлет, обещанный через две минуты, может быть подан в срок, но если за две минуты он еще не готов, у заказчика два выбора - подождать или съесть его сырым. Заказчики программного обеспечения находятся перед таким же выбором.
Но у повара есть другой выход - он может прибавить огня. И зачастую омлет тогда уже ничто не может спасти - он подгорел с одной стороны и остался сырым с другой.
Я не считаю, что руководители программистских проектов обладают меньшей смелостью и настойчивостью, чем шеф-повар, или же чем руководители других технических проектов, но составление фиктивных графиков, соответствующих установкам начальства, в нашей области распространено гораздо больше, чем где-либо еще в технике. Дело в том, что энергичная и убедительная защита своих оценок, которые выводятся не на основе количественных методов, подтверждаются малым количеством данных и основываются преимущественно на интуиции руководителя,-это вещь очень трудная и сопряженная со многими неудобствами.
По-видимому, нужно систематизировать и публиковать данные о производительности, о частоте ошибок, правила выведения оценок и т. д. Профессионалы только выиграют от возможности совместного использования таких данных.
До тех пор, пока методы оценки не станут более надежными, руководителям придется проявлять твердость характера и защищать собственные оценки, следуя своей интуиции.
Нарастающие катастрофы с графиком
Что нужно предпринять, когда важный программистский проект не укладывается в график? Естественно, добавить рабочей силы. Как видно на рисунках (2.1- 2.4), иногда это помогает, а иногда - нет.
Давайте рассмотрим пример3). Допустим, что трудоемкость задачи оценена в 12 человеко-месяцев и троим сотрудникам отвели на нее 4 месяца, причем установили количественные вехи А, В, С и D, которых в соответствии с графиком нужно достичь в конце каждого месяца (рис. 2.5).
Допустим теперь, что первая отмотка достигнута только через два месяца (рис. 2.6). Перед какими альтернативами оказался руководитель?
1. Допустим, что задачу нужно сделать вовремя. Допустим также, что неверно оценено только время выполнения первой части (см. рис. 2.6). Тогда остается 9 человеко-месяцев усилий и два месяца времени, т. е. задача требует 4,5 человека. Добавим двоих людей к трем первоначальным.
2. Допустим, что .задачу нужно сделать вовремя. Допустим также, что время выполнения было занижено, а реальное положение дел представлено на рис. 2.7. Тогда остается 18 человеко-месяцев работы и два месяца времени, т. е. понадобится 9 человек. Добавим шестерых к трем первоначальным работникам.
3. Составление нового графика. Мне нравится девиз П. Фагга, опытного инженера, специалиста по вычислительной технике: "Не исправляйте понемногу". Другими словами, делайте новый график достаточно свободным, чтобы работу можно было сделать тщательно и основательно без последующего перепланирования.
4. Ослабление задания. На практике это происходит довольно часто, когда рабочий коллектив вдруг обнаруживает отставание от графика. Если вторичная стоимость задержки очень высока, это является единственно приемлемым. У руководителя есть голько две возможности: или тщательно и формально сократить задание, составив новый график, или же просто наблюдать, как поспешное проектирование и незавершенная отладка мало-помалу сокращают объем задачи.
В двух первых случаях настаивать на том, чтобы задача бело всяких изменений была закончена за четыре месяца, по меньшей мере ошибочно. Рассмотрим, например, какие помехи возникают в первом случае (рис. 2.8).
Для того, чтобы ввести в курс дела двух новых людей, пусть даже вполне компетентных и опытных, нужен один старый работник. Если. ему на это потребуется месяц, то 3 человеко-месяца будут отданы работе, никак не учитывающейся первоначальными планами. Кроме того, задачу, ранее поделенную на три части, теперь придется поделить на пять частей, следовательно, часть уже проделанной работы пропадет, а комплексная отладка значительно удлинится. Значит, к концу третьего месяца останется больше 7 человеко-месяцев работы, 5 обученных людей и месяц времени. Как видно из рис. 2.8, сроки выполнения задания не сократились, несмотря па появление новых людей (см. рис. 2.6).
Чтобы выйти из положения, даже рассматривая только время на обучение и не учитывая перераспределения задачи и дополнительной отладки, потребовалось бы в конце второго месяца добавить не двоих, а четверых людей. Чтобы покрыть затраты на перераспределение и комплексную отладку, нужен еще один человек. Теперь, однако, рабочий коллектив состоит не из троих, а, по крайней мере, из семерых людей, и принципы организации работы, распределения заданий и прочее уже отличаются от прежних не только количественно, но и качественно.
Заметим, что к концу третьего месяца дела обстоят очень плохо. Отметка "I марта" все еще не достигнута, несмотря на усилия руководителя. Очень велик соблазн повторить весь цикл и привлечь дополнительных работников. Но это безумный путь.
В данном примере предполагалось, что только первая веха была установлена неправильно. Если же 1-го марта Припять более осторожное допущение, что весь график (см. рис. 2.7) слишком оптимистичен, то нужно к первоначальному коллективу добавить еще шесть человек. Предоставляем читателю в качестве упражнения вычислить, во что выльется обучение, перераспределение заданий, комплексная отладка. Но нет никаких сомнений в том, что полученный продукт будет хужо, а его осуществление потребует больше времени, чем в случае, когда исходная группа также состояла из 3 человек, но график был бы другим.
Крайне упрощая, мы сформулируем закон Брукса:
"Если программистский проект не укладывается в сроки, то добавление рабочей силы только задержит его окончание".
Таким образом, мы развеиваем миф о человеко-месяце. Число месяцев, отводимых на проект, зависит от ограничений на его линейность. Максимальное число людей зависит от числа независимых подзадач. Исходя из г"тпх двух величрга, можно построить график, рассчитанный на меньшее число людей и большее количество месяцев. (Единственная опасность заключается в том, что конечный продукт устареет.) Нельзя, однако, составить работоспособный график, используя больше людей и меньше месяцев. В большинстве программистских проектов дела шли скверно скорее всего из-за нехватки календарного времени, нежели по всем другим причинам, вместе взятым.
III. ХИРУРГИЧЕСКАЯ БРИГАДА
"Эти исследования обнаружили большие различия в пределах индивидуальной производительности - иногда даже на целый порядок".
(Сакмен, Эриксони Грант)
На конференциях по программированию непрерывно раздаются голоса молодых руководителей, утверждающих, что они предпочитают иметь дело с небольшой боевой группой первоклассных специалистов, нежели вести проект, в котором заняты сотни программистов среднего уровня. Так хотелось бы и всем нам.
Однако эта наивная формулировка альтернативы уводит от ответа на тяжелый вопрос - как построить большую систему в разумный срок? Рассмотрим каждую сторону этого вопроса более подробно.
В чем проблема?
Руководители программистских проектов давно уже поняли, как значительны различия в производительности хороших и плохих программистов. Тем не менее результаты точных измерений этой величины просто поражают. В одной из своих работ Сакмен, Эриксон и Грант измеряли производительность группы опытных программистов. Даже внутри этой группы отношение максимальной и минимальной производительности в среднем составило 10:1, а для времени работы программы и затрат памяти - 5:1. Короче говоря, производительность труда программиста, получающего 20 тыс. долларов в год, может быть в 10 раз больше, чем у того, кто зарабатывает 10 тыс. долларов. Обратное также может быть справедливо. Статистические данные утверждают, что нет никакой зависимости между опытом и производительностью. (Сомневаюсь, впрочем, чтобы это было верно всегда.)
Выше я уже доказал, что увеличение числа людей, занятых в проекте, повышает его стоимость, ибо основные затраты приходятся на обеспечение связи и на устранение последствий плохой организации этой связи (комплексная отладка). Это и приводит к Стремлению руководителей максимально ограничить число людей, работающих над системой.
Действительно, опыт создания почти всех больших систем программирования показал, что политика грубой силы дорого обходится, работа оказывается медленной и малоэффективной и приводит к системам, в которых отсутствует концептуальное единство:
OS/360, Exes-8, Scope-6600, Multics, TSS, SAGE - этот список можно существенно расширить.
Напрашивается вывод: если в проекте занято 200 человек и среди них - 25 руководителей, т. е. наиболее компетентных и опытных программистов, то следует уволить 175 исполнителей и заставить руководителей вернуться к программированию.
Давайте, однако, проверим это решение. С одной стороны, оно все же не соответствует идеальному представлению о небольшой боевой группе, которая, по общему мнению, не должна превышать 10 человек. Она слишком велика, так что потребует по меньшей мере двух уровней руководства, или около пяти руководителей. А это вызовет дополнительные потребности в финансах, сотрудниках, рабочих местах, секретарях и операторах ЭВМ.
С другой стороны, первоначальная группа в 200 человек не настолько велика, чтобы можно было сделать действительно большую систему методом грубой силы. Рассмотрим, например, операционную систему OS/360. В пиковые периоды над ней работало около 1000 человек - программисты, составители технической документации, операторы, лаборанты, секретари, руководители, вспомогательные службы и т. д. За период с 1963 по 1966 гг. около 5000 человеко-лет понадобилось на проектирование, реализацию этой системы и создание документации на нее. Нашей группе из 200 человек понадобилось бы 25 лет, чтобы довести систему до ее нынешнего состояния, да и то при условии, что люди и месяцы действительно взаимозаменяемы.
Вот тут-то и обнаруживается слабая сторона концепции маленькой энергичной группы: это слишком медленно для действительно больших систем. Посмотрим, что получилось бы, если бы создание операционной системы OS/360 поручили такой группе. Допустим, в ней 10 человек. Пусть благодаря энергии и опыту их производительность в программировании и создании документации в 7 раз выше, чем у средних программистов. Допустим, что OS/360 создавалась только средними программистами (но это, впрочем, очень далеко от истины). И допустим, наконец, что еще один коэффициент повышения производительности, равный 7, появился из-за уменьшения затрат на обеспечение взаимосвязи в меньшем коллективе. Допустим, также, что состав группы не менялся все это время. Тогда 5000/(10>Предложение Миллза
Харлан Миллз выдвинул оригинальное и творческое решение этой проблемы2'3). Он предлагает, чтобы над каждой частью большой задачи работала отдельная группа, и считает, что группа должна быть организована по принципу хирургической бригады, где операцию делает один, а остальные ему ассистируют.
По некотором размышлении видно, что идея, если удастся ее осуществить, будет вполне соответствовать нашим желаниям. Две - три головы заняты проектированием и разработкой, для реализации же их идей имеется необходимое множество рук. Но сможет ли работать такая бригада? Кто будет в ней анестезиологом, медицинской сестрой, и как распределить работу? Позвольте мне, свободно обращаясь с метафорами, предложить возможный вариант такой огранизации.
Хирург. Миллз называет его главным программистом. Он сам, лично, определяет функциональные си'-'-цификации и показатели производительности, разрабатывает программу, пишет, отлаживает ее и готовит документацию. Он пользуется структурированным языком программирования типа PL/I и имеет диалоговый доступ к вычислительной системе, которая не только пропускает его тесты, но и хранит различные версии его программы, позволяет легко модифицировать файлы и обеспечивает редактирование текстов для его документации. Он должен обладать замечательным талантом, десятилетним опытом работы н значительными системными и прикладными навыками.