Ingegneria del Software: Fondamenti e Applicazioni

Definizione e Applicazione all'Ingegneria del Software

• L'ingegneria applica principi scientifici e matematici per ottenere risultati pratici, spesso in progetti infrastrutturali e di servizio.
• L'ingegneria del software si concentra sullo sviluppo e la gestione di sistemi software su larga scala, garantendo qualità, efficienza ed efficacia lungo l'intero ciclo di vita del prodotto.

Relazioni con altre Discipline

• L'ingegneria del software si basa su concetti di Informatica (programmazione, linguaggi, architettura), Matematica (calcolo, statistica, ricerca operativa), Scienze gestionali ed economia (gestione delle risorse e del personale), Ingegneria (sistemi elettronici, ingegneria dei sistemi), e Psicologia (fattori umani).

Caratteristiche dell'Ingegneria del Software

• Necessita di lavoro di gruppo per progetti complessi.
• Deve gestire software di piccola e grande scala.
• Garantisce qualità (efficacia) e rispetto di costi e tempi (efficienza).
• Si applica a tutto il ciclo di vita del software.

Tipologie di Software

• Su commessa: Realizzati su richiesta specifica del cliente.
• Pacchetto: Standardizzati e riutilizzabili su larga scala.
• Componente: Moduli software riutilizzabili in altri sistemi.
• Servizio: Distribuiti online tramite cloud.

Manutenzione del Software

• Correttiva: Riparazione di errori.
• Adattativa: Adattamento a nuovi ambienti o requisiti.
• Evolutiva: Aggiunta di nuove funzionalità.
• La manutenibilità è cruciale e garantita con progettazione modulare e metodologie di sviluppo strutturate.

Vocabolario

• Ciclo di vita del software: Fasi dal concepimento al ritiro.
• Efficienza: Minimo utilizzo di risorse per massimo rendimento.
• Efficacia: Allineamento del software agli obiettivi e alle normative.

Problemi nei Progetti Software

• Ritardi e costi superiori alle previsioni.
• Cambiamenti tecnologici non pianificati.
• Difetti nel prodotto finale.
• Obsolescenza prematura.
• Fallimento a causa di limiti tecnici o finanziari.

Obiettivi dell'Ingegneria del Software

• Soddisfare i requisiti entro vincoli di tempo e risorse, massimizzando:
  • Efficacia: Qualità e conformità.
  • Efficienza: Ottimizzazione di costi e risorse.
• L'assenza di una base matematica per la qualità si rimedia con "best practice" che raccolgono esperienza e sistematizzazione.

Origini dell'Ingegneria del Software

• Nata alla Conferenza NATO di Garmisch (1968) per affrontare la "crisi del software".

Best Practice e Stakeholder

• Best practice: Metodi che garantiscono i migliori risultati.
• Stakeholder: Persone che influenzano il ciclo di vita del software (sviluppatori, clienti, utenti finali, finanziatori).

Ciclo di Vita del Software

• Il software è in evoluzione per aggiornamenti e manutenzione, spesso più costosa dello sviluppo iniziale.

Costi del Software

• Verifica e manutenzione rappresentano i maggiori costi.
• È fondamentale pianificazione, analisi dettagliate e controllo continuo sull'efficienza ed efficacia.

Attività dell'Ingegneria del Software

Pianificazione

• Definizione obiettivi, stima tempi e costi.
• Identificazione delle risorse.
• Analisi rischi, strategie di mitigazione.

Analisi dei Requisiti

• Documentazione requisiti funzionali e non-funzionali (prestazioni, sicurezza, usabilità).
• Coinvolgimento di stakeholder.

Progettazione

• Progettazione architetturale (organizzazione del sistema).
• Progettazione dettagliata delle componenti.
• Scelta di tecnologie e strumenti.

Realizzazione

• Scrittura del codice.
• Test unitari.
• Integrazione dei moduli.

Verifica e Validazione

• Test di integrazione.
• Test di sistema.
• Test di accettazione.

Manutenzione

• Correttiva, adattativa ed evolutiva.

Processo di Sviluppo Software

• Un processo strutturato con metodologie, normative, e strategie per definire attività, ordine di esecuzione e flessibilità nelle fasi.
• Supporta modelli di ciclo di vita del software (es. Waterfall, Agile, DevOps).
• Obiettivi: organizzazione, massimizzare efficacia ed efficienza, minimizzare rischi.

Qualità e Metriche

Qualità del Software

• Metodi per garantire software privo di errori.
• Individuare e correggere problemi in anticipo.
• Migliorare i processi di sviluppo.

Modelli di Qualità

• Valutano affidabilità, usabilità, manutenibilità (prodotti).
• Misurano efficacia e capacità di miglioramento (processi).

Metriche

• Unità di misura e strumenti di valutazione della qualità.
• Indicatori come numero di bug, performance, soddisfazione utente.

Aree di Riferimento SWEBOK

• Software Requirements, Design, Construction, Testing, Maintenance, Configuration Management, Management, Process, Tools & Methods, Quality.

Cos'è il Software

• Programmi, documentazione, librerie e dati di configurazione. Può essere complesso e composto da moduli indipendenti.
• Intangibile, ma altamente flessibile e soggetto a costi di modifica.

Storia dell'Ingegneria del Software

Evoluzione storica:

• Anni '30-'40: Primi calcolatori, problemi ben definiti, codice da matematici e fisici.
• Anni '50-'60: Diffusione dei computer, linguaggi di alto livello (Fortran).
• Anni '60-'70: Crisi del software, progetti complessi falliti, nascita dell'ingegneria del software.
• Anni '80-'90: Costi del software crescono, sviluppo di metodologie di ottimizzazione.
• Oggi: Presenza del software in ogni ambito, necessità di standard, certificazioni e qualità.
• Futuro: Centrale nella società, crescita sviluppo, affidabilità è cruciale.

Competenze dell'Ingegnere del Software

• Programmazione (linguaggi, algoritmi, strutture dati, architettura).
• Traduzione requisiti in specifiche tecniche.
• Comunicazione con personale non tecnico.
• Gestione di livelli del progetto (interfaccia utente, logica, database, infrastruttura).
• Coordinazione e leadership di team.

Specialisti Software

• Analista di sistema, Analista di prestazione, Sviluppatore senior.
• Altri esperti: sicurezza informatica, data science, intelligenza artificiale, UX/UI design.

Aree dell'Ingegneria del Software

• Requisiti, progettazione, sviluppo, verifica, manutenzione, gestione delle configurazioni, gestione del progetto, processi, strumenti, metodi e qualità.

Software come Prodotto Industriale

• Invisibile e intangibile, ma fondamentale.
• Duplicazione facile, sviluppo costoso.
• Protetto dalle leggi.
• Settore in crescita (5-10% annuo).

Costi del Software

• I costi crescono al quadrato delle dimensioni del progetto.
• Software piccoli hanno costi lineari, complessi esponenziali a causa delle interdipendenze tra componenti.

Duttilità del Software

• Modificabile senza rifare tutto da zero, ma con potenziali problemi:
• Modifiche non pianificate, debito tecnico e instabilità.
• Non comprensione della complessità da parte di clienti/utenti.
• Richieste di modifiche sostanziali.

Produzione e Fabbricazione del Software

• Basso costo di produzione, ma i costi principali sono in progettazione e sviluppo, che richiedono molto lavoro umano, a differenza della produzione industriale.
• Facilità di replica per utenti su larga scala.