ما هي مراحل عملية تطوير البرمجيات؟

لن يكون من المبالغة القول إن العالم يعمل بالبرمجيات. هناك تطبيق لكل جانب من جوانب حياتنا، من الصحة إلى التعليم إلى التمويل.

إن إنشاء منتجات برمجية عالية الجودة تعمل على تشغيل عالمنا الرقمي يعد مهمة هائلة. في حين أن التكنولوجيا تتطور باستمرار، فإن مبادئ تطوير البرمجيات تظل ثابتة. بغض النظر عن التطبيق الذي تقوم بإنشائه، فإن دورة حياة تطوير البرنامج تمر عادةً بنفس الخطوات الست.

ستناقش هذه المقالة ما يحدث في مراحل عملية تطوير البرامج هذه. سنقوم أيضًا باستكشاف التحديات المشتركة واكتشاف الاتجاهات الناشئة. لذا، سواء كنت تتعلم كيفية بدء مشروع برمجي أو كنت مطورًا ذا خبرة، فهناك شيء يناسبك هنا.

ما هي مراحل تطوير البرمجيات؟

عملية تطوير البرمجيات هي أيضًا دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC). إنها عملية منظمة لإنشاء وتقديم برامج وظيفية عن طريق تقسيم التطوير إلى خطوات أصغر ومتسلسلة.

الهدف هو تقليل المخاطر وتلبية توقعات العملاء من خلال تحديد أهداف كل مرحلة وأنشطتها وتسليماتها. تشمل فوائد هذه العملية ما يلي:

• زيادة الرؤية والمساءلة
• تحسين الإنتاجية والكفاءة
• الجدول الزمني الفعال وتقدير التكلفة
• تحسين جودة المنتج.

يمكّنك إطار عمل SDLC من اتخاذ جميع الخطوات اللازمة لتلبية متطلبات المنتج. تضمن الأهداف الواضحة وتتبع التقدم أن يعرف أعضاء فريق المشروع الإنجازات التي يجب عليهم تحقيقها.

سواء كنت تقوم بتطوير نظام أو برمجة أو برنامج تطبيقي، فإن النهج المنظم يساعد في تقليل أخطاء تطوير تطبيقات الويب والهواتف المحمولة.

إذن ما هي مراحل تطوير البرمجيات؟

• تحليل المتطلبات
• تصميم
• تطوير
• اختبارات
• تعيين
• صيانة.

دعونا نناقش كل بالتفصيل.

تحليل المتطلبات

المرحلة الأولى من تطوير البرمجيات هي جمع المتطلبات وتحليلها. إنها مرحلة محورية في SDLC لأنها تحدد ما إذا كان مشروع التطوير الخاص بك سيفشل أو ينجح.

تشمل الأنشطة في هذه المرحلة جمع متطلبات الأعمال والنظام والمستخدم. توضح هذه الخطوط العريضة ما يفترض أن يفعله البرنامج وكيف يبدو.

سيقوم مديرو المشاريع بإنشاء مستند مواصفات متطلبات البرامج (SRS) كمصدر وحيد للحقيقة لمنع زحف النطاق وتأخير المشروع وإعادة العمل المكلفة.

يسلط جدول المحتويات هذا الخاص بتطبيق اللياقة البدنية الضوء على المكونات المهمة لمستندات SRS.

• المقدمة - تحدد الغرض والجمهور المستهدف والاستخدام المقصود
• وصف عام – يغطي كيفية عمل المنتج واحتياجات المستخدمين
• المتطلبات – يشرح النظام والمتطلبات غير الوظيفية والوظيفية

يضمن تحليل المتطلبات أن يكون جميع أصحاب المصلحة على نفس الصفحة ويمنح مطوري البرامج سياقًا لإنشاء حلول فعالة وتقديمها.

تصميم

تعتمد مرحلة التصميم على المرحلة السابقة. يأخذ متطلبات البرنامج ويبتكر عملية لتحقيقها.

وهنا، تتخذ فرق البرمجيات قرارات فنية لمساعدتهم في إنشاء منتجات البرامج المحددة. تتضمن هذه القرارات اختيار بنية البرمجيات، وهياكل البيانات، ولغة البرمجة، وتصميم النظام، وما إلى ذلك.

تشمل العوامل التي تؤثر على اختيار البنية، على سبيل المثال، تعقيد التطبيق ومكدس التكنولوجيا الحالي والتكلفة. تتفوق أنواع مختلفة من التطبيقات في بنية برامج محددة. على سبيل المثال، يعمل تطبيق طلب الطعام بشكل جيد على بنية خادم العميل، في حين تتطلب مواقع البث المعقدة مثل Netflix بنية الخدمات الصغيرة.

تعد مرحلة التصميم بمثابة مقدمة لمرحلة التطوير وعادةً ما تتضمن نموذجًا أوليًا. تسمح النماذج الأولية لأصحاب المصلحة بتصور المنتج والتحقق من صحة المشروع واكتشاف أخطاء التصميم قبل البدء في التطوير.

هناك ثلاث فئات من النماذج الأولية: دقة منخفضة، ودقة متوسطة، ودقة عالية. الصورة أدناه توضح الفرق بينهما.

توضح النماذج الأولية منخفضة الدقة تدفق المستخدم وميزاته على الورق. تمثل النماذج الأولية متوسطة الدقة الفكرة الأساسية لصفحة الويب أو تطوير التطبيق المخصص. إنها تبدو مثل المنتج النهائي ولكن وظائفها محدودة. تبدو النماذج الأولية عالية الدقة حقيقية وتتصرف مثل المنتج النهائي.

التطوير/التنفيذ

تعد مرحلة التطوير مرحلة حاسمة في عملية تطوير مشروع البرنامج. يتضمن الترميز الفعلي للبرنامج وتنفيذه بناءً على المتطلبات ومواصفات التصميم. بمجرد موافقة أصحاب المصلحة على النماذج الأولية، يبدأ المطورون بترميز تصميم البرنامج.

ينقسم العمل إلى وحدات صغيرة، حيث يقوم مطورو الواجهة الأمامية بإنشاء واجهات المستخدم الرسومية (GUI)، ويقوم مهندسو الواجهة الخلفية ببناء قواعد البيانات، والمنطق من جانب الخادم، وواجهات برمجة التطبيقات، ومهندسي البرامج الوسيطة الذين يربطون الاثنين.

بعد تطوير الوحدات أو المكونات الفردية، يتم دمجها لتكوين نظام برمجي كامل. يقوم المطورون بإجراء اختبار الوحدة أثناء مرحلة التطوير للتحقق من وظائف وحدات التعليمات البرمجية الفردية أو الوحدات النمطية واكتشاف الأخطاء وإصلاحها في وقت مبكر من عملية التطوير.

تؤكد المنهجيات الرشيقة على التطوير التكراري، حيث يتم تطوير البرامج بزيادات أو تكرارات صغيرة. مراحل التطوير هي الأطول في دورة حياة تطوير البرمجيات. لذلك، أنت بحاجة إلى أدوات إدارة المشروع لتتبع التقدم المحرز والتأكد من التزام الفرق بالجداول الزمنية للمشروع. المزيد عن هذا لاحقا.

اختبارات

تضمن مرحلة الاختبار أن الكود المعبأ (الواجهة الأمامية والخلفية) يفعل ما يفترض به ويلبي معايير الجودة. يمكن أن تكون عملية يدوية أو تلقائية.

اختبار البرمجيات ليس مقاسًا واحدًا يناسب الجميع. اختبارات مختلفة تقيم وظائف مختلفة.

• تقوم اختبارات الوحدة بفحص العناصر الفردية للكود.
• تتحقق الاختبارات الوظيفية من أن تطبيق البرنامج يلبي متطلبات المشروع.
• تقيس اختبارات الأداء سرعة التطبيق وموثوقيته واستجابته في ظل أعباء العمل المختلفة.
• يقوم اختبار التكامل بتقييم مدى جودة عمل مكونات التطبيق المختلفة معًا.
• تقوم اختبارات قابلية الاستخدام بتقييم تجربة المستخدم الشاملة.
• تعمل الاختبارات الشاملة على تقييم سير عمل المستخدم.
• يحدد اختبار الأمان نقاط الضعف.
• تتحقق اختبارات القبول من أن البرنامج يلبي متطلبات العمل.

عندما يجد فريق الاختبار عيوبًا في البرنامج، يقومون بنقل المعلومات إلى المبرمجين الذين يقومون بإصلاح الكود أو استبداله. تبدأ العملية مرة أخرى للتحقق من التغييرات في الكود.

ومع ذلك، لا يقتصر الأمر على فريق الاختبار فقط. وقد يشارك أصحاب المصلحة الآخرون في عملية اختبار القبول، بما في ذلك المستخدمين النهائيين وممثلي العميل.

تعتمد مدة مراحل الاختبار في المقام الأول على مدى تعقيد البرنامج ونطاق أنشطة الاختبار. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للنهج المختار، سواء كان تطوير تطبيق أصلي أو عبر الأنظمة الأساسية، تقديم متطلبات اختبار معينة قد تؤثر على مدة الاختبار الإجمالية.

تعيين

بمجرد الانتهاء من ضمان الجودة وتحقيقه، فقد حان الوقت لنشر المنتج. تتضمن مرحلة النشر توزيع البرامج وإتاحتها للعملاء.

يمكنك القيام بذلك على مراحل.

• ألفا – يجعل البرامج متاحة للموظفين الداخليين
• Beta – يجعل البرنامج متاحًا لقطاعات العملاء المستهدفة
• التوفر العام – يجعل البرمجيات متاحة لعامة الناس

تختلف بيئة الاختبار عن البيئة الحية. لذا، فإن الغرض من إصدارات البرامج المذهلة هو التحقق من ملاءمة المنتج للسوق، وإصلاح أي أخطاء تظهر في الإنتاج، ودمج تعليقات المستخدمين لتحسين المنتج.

ومع ذلك، يجب أن تعلم أن النشر المرحلي له بعض العيوب التي ستحتاج إلى الاستعداد لها. على سبيل المثال، يمكن أن يطيل عملية التطوير. وقد يؤدي ذلك أيضًا إلى إحباط المستخدم لأن بعض الميزات قد تكون غير متاحة مؤقتًا بسبب العملية المرحلية.

صيانة

لا ينتهي SDLC عندما يتم نشر المنتج. سيظل تطبيقك بحاجة إلى التحديثات لضمان الكفاءة التشغيلية. تتضمن هذه المرحلة أنشطة تهدف إلى ضمان استمرار البرنامج في العمل بشكل صحيح، وتلبية احتياجات المستخدم، والتكيف مع المتطلبات المتغيرة، وبقائه قابلاً للتطبيق طوال عمره المقصود.

تعد مرحلة الصيانة ضرورية لضمان نجاح واستدامة منتجات البرمجيات على المدى الطويل من خلال معالجة المشكلات وتنفيذ التحسينات وتوفير الدعم المستمر للمستخدمين. تساعد ممارسات الصيانة الفعالة على زيادة القيمة التي يقدمها البرنامج طوال دورة حياته.

دور المنهجية الرشيقة في عملية تطوير البرمجيات

منهجية Agile هي نهج تكراري وتدريجي لتطوير البرمجيات. فهو يعطي الأولوية للمرونة والقدرة على التكيف، فضلا عن التحسين المستمر، مما يجعل من الممكن استيعاب المتطلبات المتغيرة عندما يكون المشروع قيد التنفيذ. تركز Agile على الطريقة التعاونية للعمل على تطوير البرمجيات، مع الحفاظ على النهج الذي يركز على العملاء. تتيح الطبيعة التكرارية للمنهجية الاستجابة السريعة للتغييرات، مما يجعلها فعالة في تقديم حلول برمجية عالية الجودة تلبي احتياجات العملاء.

أكثر من المراحل المحددة بشكل صارم، تتبع مشاريع Agile سلسلة من الدورات المتكررة والسباقات السريعة. يتم تقسيم كل سباق إلى مراحل مختلفة وفقًا لـ Scrum، وهو إطار عمل Agile الأكثر استخدامًا. يتم تكرار المراحل خلال المشروع بشكل متكرر، مع التركيز على تقديم القيمة مع التكيف مع البدائل.

تكون دورات Agile أقصر، مع إصدارات أسرع وأكثر تكرارًا بدلاً من المشاريع الطويلة والمعقدة التي تمتد لأشهر، كما هو الحال في مشاريع الشلال. فهو يمنح المطورين مرونة أكبر لتقديم التحديثات الهامة بسرعة وكفاءة.

ومن المثير للاهتمام أن 59% من شركات البرمجيات التي تتبنى النهج الرشيق تشير إلى تحسن التعاون والمواءمة مع احتياجات العمل.

وتشمل المزايا الأخرى تحسين جودة البرامج (25%)، والتوافق بشكل أفضل مع احتياجات العمل (57%)، وزيادة الرؤية عبر SDLC (22%).

تلعب المنهجيات الرشيقة دورًا مهمًا في توفير إطار عمل مرن وقابل للتكيف لتقديم القيمة للعملاء بكفاءة. من خلال تبني التغيير كجزء طبيعي من عملية التطوير، تساعد Agile الفرق على البقاء سريعة الاستجابة وقادرة على التكيف. تعطي المنهجية الأولوية لرضا العملاء من خلال تقديم القيمة بشكل متزايد مع كل سباق. من أجل تعزيز الشفافية، تعمل Agile على جعل معلومات المشروع وتقدمه وقراراته مرئية لجميع أصحاب المصلحة. يعد العمل بطريقة سريعة أيضًا طريقة رائعة للتخفيف من المخاطر، حيث إن تقسيم العمل إلى مراحل يمكن التحكم فيها يجعل من الممكن معالجة المشكلات بشكل استباقي وفي الوقت المناسب.

بالإضافة إلى Agile، يمكن الاستفادة من أساليب تطوير البرمجيات عبر المنهجيات التالية:

• نموذج الشلال – SDLC خطي، حيث تعتمد كل مرحلة على المرحلة السابقة.
• نموذج على شكل حرف V – يشبه SDLC طريقة الشلال، باستثناء أنك تقوم بالاختبار في كل مرحلة.
• النهج التكراري – يعتبر SDLC دوريًا، حيث تعتمد الإصدارات الجديدة من البرنامج على المتطلبات الإضافية حتى يصبح المنتج جاهزًا للسوق.
• النموذج الحلزوني – يجمع بين النماذج الشلالية والنماذج التكرارية.
• نموذج Big Bang – ينفذ المتطلبات فور ظهورها. وهذا يميل إلى أن يكون نموذجا محفوفا بالمخاطر وغير فعال.

بالمقارنة مع أطر العمل الأخرى، يساعد النموذج الرشيق فرق التطوير على تحديد المشكلات ومعالجتها عند ظهورها. على سبيل المثال، يمكنك إضافة ميزات الأمان الإلزامية قانونًا بشكل أسرع حيث لا يتعين عليك انتظار دورة التطوير التالية.

ولا يتعين على العملاء أيضًا الانتظار لفترة طويلة للحصول على التحديثات التي يحتاجون إليها. وهذا يجعل الأساليب الرشيقة مثالية للمشاريع ذات المتطلبات المتغيرة أو المرنة.

أدوات إدارة المشاريع

سواء كنت تستعين بمصادر خارجية لخدمات تطوير تطبيقات الهاتف المحمول والويب أو كان لديك فريق داخلي، فأنت بحاجة إلى الأدوات المناسبة. فيما يلي بعض تطبيقات إدارة المشاريع للمساعدة في إدارة الفرق أثناء عملها خلال مراحل عملية تطوير البرامج.

1. جيرا

تم تصميم Jira لتطوير البرمجيات الرشيقة. إنه قابل للتخصيص بدرجة كبيرة ليناسب مواصفات المشروع المختلفة. وهو يقدم أطر عمل Scrum وKanban لمساعدة المطورين على تصور سير العمل.

تعمل لوحات كانبان على تعزيز الشفافية وتحسين سير العمل والسماح لمديري المشاريع باكتشاف الاختناقات بسهولة.

تتضمن الميزات الأخرى أدوات التخطيط السريع، وتحديد أولويات الأعمال المتراكمة، وتتبع المشكلات، والتعاون في الوقت الفعلي. يتكامل Jira مع GitHub وGitLab وAzure DevOps.

هناك أربع نقاط سعر: مجاني، قياسي، مميز، ومؤسسة. يعتمد نموذج هيكل التسعير على عدد المستخدمين. لذلك، كلما زاد عدد المستخدمين لديك، زادت التكلفة. ستحتاج أيضًا إلى دفع المزيد مقابل الميزات المتقدمة.

2. واريك

يعد Wrike أكثر تنوعًا من Jira، حيث يدعم المنهجيات الرشيقة والشلالية والهجينة. يمكنك تصور تقدم المشروع على اللوحات والتقويمات والمخططات.

تتيح لك مخططات جانت تصور المعالم على مخطط زمني تفاعلي. يمكنك إنشاء تبعيات وضبط المواعيد النهائية بشكل مجمّع.

تشمل الميزات الأخرى إدارة المهام وإدارة الموارد ومشاركة الملفات والتحكم في الإصدار. يتكامل Wrike مع Jira وGitHub.

هناك خمس خطط أسعار: مجانية، وفريقية، وتجارية، ومؤسسة، وPinnacle. يتم احتساب السعر لكل مستخدم (باستثناء خطط المؤسسات والخطط الرئيسية).

3. الاثنين

Monday Dev عبارة عن منصة لإدارة العمل مخصصة للمطورين. مثل Jira، تم تصميمه للتطوير السريع، مما يتيح لك إدارة تطوير برامج المؤسسة بنجاح بدءًا من الإستراتيجية وحتى الإطلاق.

فهو يوفر تخطيط خارطة الطريق وإدارة السباق وتتبع الأخطاء وتخطيط الإصدار في مكان واحد.

تعمل لوحات المهام على تبسيط سير العمل، مما يتيح لك التخطيط للسباقات السريعة وتعيين المهام وتتبع الأعمال المتراكمة.

تتضمن الميزات البارزة أتمتة سير العمل القابلة للتخصيص وتتبع الوقت. يتكامل Monday مع Jira وGitHub وGitLab وAzure DevOps.

4. انقر فوق لأعلى

Click Up عبارة عن نظام أساسي لإدارة المشاريع الكل في واحد. يمكنك إنشاء المستندات وإدارة المهام السريعة وتتبع التقدم في الوقت الفعلي.

تعد السبورة التفاعلية الخاصة بـ Click Up مثالية لجمع المتطلبات وتسهيل التعاون في الوقت الفعلي.

يمكن لفرق المشروع تبادل الأفكار ووضع الاستراتيجيات معًا، مما يعزز تنفيذ الأفكار بشكل أسرع.

تتضمن الميزات الأخرى طرق عرض متعددة لسير العمل (القائمة، اللوحة، الجدول الزمني)، وتتبع الوقت الأصلي، وأدوات الكتابة بالذكاء الاصطناعي. فهو يتكامل مع اختبار GitHub وGitLab وFigma وLambda.

تقدم Click Up أربعة مستويات تسعير: مجانية إلى الأبد، وغير محدودة (للشركات الصغيرة)، والأعمال التجارية، والمؤسسات.

التحديات الشائعة في مراحل عملية تطوير البرمجيات

عملية تطوير البرمجيات ليست دائمًا سلسة. تواجه فرق المشروع تحديات يمكن أن تؤثر على الجداول الزمنية والتكاليف وجودة المنتج.

فيما يلي أكثر العقبات شيوعًا التي ستواجهها في مراحل عملية تطوير البرمجيات وكيفية التغلب عليها.

تغييرات المتطلبات

أحد أكثر التحديات المحبطة في تطوير البرمجيات هو تغيير المتطلبات. ويؤدي ذلك إلى زحف النطاق، وإعادة العمل، وتجاوز التكاليف، وتأخير المشروع.

الحل المحتمل : يمكنك التعامل مع هذه المشكلات بطريقتين. أولاً، إنشاء بروتوكولات اتصال واضحة ومتسقة، بما في ذلك وثيقة المتطلبات لتكون بمثابة مصدر واحد للحقيقة. ثانياً، اعتماد أساليب سريعة حتى تتمكن من التكيف مع التغييرات.

تعاون ضعيف

التواصل بين أعضاء الفريق أمر حيوي. ويضمن أن المشروع يسير على الطريق الصحيح. وأكثر من ذلك مع العاملين عن بعد في مناطق زمنية مختلفة. تتزايد أهمية التواصل بالنسبة للفرق التي تستخدم طريقة التطوير الشلالي.

يمكن أن يكون لضعف التعاون في مراحل التخطيط آثار مدمرة.

الحل المحتمل : تجنب هذه المشكلة باستخدام الأدوات التي تسهل التعاون والتواصل في الوقت الفعلي.

أطر زمنية غير واقعية

تعد الجداول الزمنية المصممة جيدًا أمرًا بالغ الأهمية لإنجاز مشاريع تطوير البرمجيات في الوقت المناسب. يؤدي التقليل من المدة التي تستغرقها كل مرحلة إلى تفويت المواعيد النهائية، وتجاوز الميزانية، وضعف جودة المنتج.

الحل المحتمل : قم بإنشاء خطة مفصلة وحدد أولويات المهام لضمان عدم إغفال الخطوات المهمة. تخصيص الوقت الكافي لكل مرحلة، مع المرونة في التكيف مع المشكلات غير المتوقعة.

إن الجدول الزمني الواقعي لمشروع واحد ليس هو نفسه بالنسبة لمشروع آخر. ستعتمد المدة على حجم البرنامج وتعقيده. تعمل الاستعانة بمصادر خارجية لمشاريع البرمجيات على التخلص من الضغط الناتج عن تقدير الجداول الزمنية المناسبة لأن شركات التطوير لديها البيانات التاريخية والخبرة اللازمة لتقدير مشروعك وتسليمه في الوقت المحدد.

الدين الفني

عندما يعطي المبرمجون الأولوية للسرعة على الجودة، فإن ذلك يؤدي إلى رموز غير موثوقة ويصعب الحفاظ عليها. وهذا يؤدي إلى الديون الفنية. يؤثر الدين الفني على جودة الكود وأداء البرنامج.

الحل المحتمل : اتبع أفضل ممارسات ومعايير البرمجة مثل مراجعات التعليمات البرمجية والاختبارات القوية. يساعد محررو التعليمات البرمجية أيضًا في اكتشاف التناقضات وإصلاحها في التعليمات البرمجية الخاصة بك.

كل مشروع برمجي له مشاكله. ومع ذلك، فإن توقعها أمر بالغ الأهمية لإبقاء SDLC على المسار الصحيح.

الاتجاهات المستقبلية في تطوير البرمجيات

يعد ظهور التطوير السريع أحد الاتجاهات المحددة في صناعة البرمجيات. لقد أنشأت مجموعة من الممارسات التي تجمع بين تطوير البرامج (dev) وعمليات تكنولوجيا المعلومات (ops) لتقديم البرامج بشكل أسرع وأكثر تكرارًا. إحدى هذه الممارسات الجديدة هي التكامل المستمر/النشر المستمر (CI/CD).

يشير التكامل المستمر إلى البناء الآلي واختبار التعليمات البرمجية الجديدة عندما يقوم المطورون بدمج عمل التعليمات البرمجية الخاصة بهم في التعليمات البرمجية المصدر. فهو يسمح لشركة تطوير تطبيقات الهاتف المحمول بإنشاء الميزات وإصلاحها ونشرها بمجرد أن تصبح جاهزة.

يتبع النشر المستمر التكامل المستمر ويطلق تلقائيًا الرموز المختبرة في بيئة الإنتاج، حيث يتفاعل العملاء مع التحديثات.

أدت أساليب تطوير البرمجيات التقليدية إلى إنشاء صوامع بين فرق التطوير والعمليات، مما أدى إلى تأخير التسليم. DevOps هو اتجاه آخر يعزز التعاون والأتمتة والتطوير المستمر، مما يؤدي إلى تسريع SDLC ووقت التسويق.

التنقل في مراحل تطوير البرمجيات

يمر كل تطبيق بنفس مراحل عملية تطوير البرنامج. يضمن هذا النهج المنظم للشركات إنشاء وتقديم حلول برمجية عالية الجودة للعملاء.

تشمل هذه المراحل كل شيء بدءًا من الخلق وحتى التنفيذ، وكل منها تعتمد على المرحلة السابقة. بغض النظر عن منهجية التطوير الخاصة بك (المرنة، الشلالية، التكرارية، وما إلى ذلك)، يجب أن تمر تطبيقاتك بجميع الخطوات الست.

يتيح لك فهم مراحل تطوير البرامج وفوائد دورة حياة تطوير البرامج وتحدياتها تقديم أفضل النتائج لعملائك في كل مرة.