Глава 3 Операционная бригада

Глава 3 Операционная бригада

Эти исследования выявили большие индивидуальные различия в производительности между лучшими и худшими работниками, часто на порядок величин.

САКМАН, ЭРИКСОН И ГРАНТ[1]

На встречах компьютерных специалистов можно постоянно слышать утверждения молодых менеджеров программных проектов, что им предпочтительней небольшие деятельные команды первоклассных специалистов, чем проекты, в которых участвуют сотни программистов, что подразумевает их средний уровень. И всем нам тоже.

Такое наивное представление альтернатив уходит от решения сложной задачи — как создавать большие системы в разумные сроки? Рассмотрим этот вопрос более подробно со всех сторон.

Проблема

Менеджеры программных проектов давно поняли, что хорошие и плохие программисты очень сильно различаются между собой по производительности. Однако реально измеренные величины поразительны. В одном из исследований Сакман (Sackman), Эриксон (Erikson) и Грант (Grant) измеряли производительность труда в группе опытных программистов. Внутри одной лишь этой группы соотношение между лучшими и худшими результатами составило примерно 10:1 по производительности труда и 5:1 по скорости работы программ и требуемой для них памяти! Короче, программист, зарабатывающий 20 тысяч долларов в год, может быть в десять раз продуктивнее программиста, зарабатывающего 10 тысяч долларов. Правда, возможно и обратное. Полученные данные не выявили какой-либо корреляции между стажем работы и производительностью. (Я не уверен, что это всегда справедливо.)

Выше я доказал, что само число разработчиков, действия которых нужно согласовывать, оказывает влияние на стоимость проекта, поскольку значительная часть издержек вызвана необходимостью общения и устранения отрицательных последствий разобщенности (системная отладка). Это также наводит на мысль, что желательно разрабатывать системы возможно меньшим числом людей. Действительно, опыт разработки больших программных систем, как правило, показывает, что подход с позиций грубой силы влечет удорожание, замедленность, неэффективность, а создаваемые в результате системы не являются концептуально целостными. Список, иллюстрирующий это, бесконечен: OS/360, Exec 8, Scop 6600, Multics, TSS, SAGE и другие.

Вывод прост: если над проектом работают 200 человек, включая менеджеров, являющихся наиболее знающими и опытными программистами, увольте 175 бойцов, и пусть менеджеры снова займутся программированием.

Давайте рассмотрим это решение. С одной стороны, ему не удается приблизиться к идеалу небольшой активной команды, в которой, по общему признанию, должно быть не более 10 человек. Поэтому размер бригады предполагает наличие как минимум двух уровней управления, или около пяти менеджеров. Потребуются дополнительны финансовые расходы, сотрудники, место для работы, секретари и операторы машин.

С другой стороны, исходная команда из 200 человек имела численность, недостаточную для создания действительно крупных систем методом грубой силы. Рассмотрим, к примеру, OS/360. Одно время в ее создании было занято больше 1000 человек — программистов, составителей документации, операторов, клерков, секретарей, менеджеров, вспомогательных групп и т.д. С 1963 по 1966 год на ее проектирование, реализацию и написание документации было затрачено, вероятно, около 5000 человеко-лет. Если бы строго соблюдалась пропорция между количеством занятых и продолжительностью работ, нашей предполагаемой команде из двухсот человек потребовалось бы 25 лет, чтобы довести продукт до сегодняшнего уровня!

В этом и состоит изъян идеи маленькой активной команды: для создания по-настоящему крупных систем ей потребуется слишком много времени. Посмотрим, как разработка OS/360 осуществлялась бы маленькой активной командой, допустим, из 10 человек. Положим, что они в семь раз более продуктивны средних программистов (что далеко от истины). Допустим, что уменьшение объема общения благодаря малочисленности команды позволило еще в семь раз повысить производительность. Допустим, что на протяжении всего проекта работает одна и та же команда. Таким образом, 5000/(10*7*7)=10, т.е. работу в 5000 человеко-лет они выполнят за 10 лет. Будет ли продукт представлять интерес через 10 лет после начала разработки или устареет благодаря стремительному развитию программных технологий?

Дилемма представляется жестокой. Для эффективности и концептуальной целостности предпочтительнее, чтобы проектирование и создание системы осуществили несколько светлых голов. Однако для больших систем желательно поставить под ружье значительный контингент, чтобы продукт мог увидеть свет вовремя. Как можно примирить эти два желания?

Предложение Миллза

Предложение Харлана Миллза дает свежее и творческое решение[2,3]. Миллз предложил, чтобы на каждом участке работы была команда разработчиков, организованная наподобие бригады хирургов, а не мясников. Имеется в виду, что не каждый участник группы будет врезаться в задачу, но резать будет один, а остальные оказывать ему всевозможную поддержку, повышая его производительность и плодотворность.

При некотором размышлении ясно, что эта идея приведет к желаемому, если ее удастся осуществить. Лишь несколько голов занято проектированием и разработкой, и в то же время много работников находится на подхвате. Будет ли такая организация работать? Кто играет роль анестезиологов и операционных сестер в группе программистов, а как осуществляется разделение труда? Чтобы нарисовать картину работы такой команды с включением всех мыслимых видов поддержки, я позволю себе вольное обращение к метафорам.

Хирург. Миллз называет его главным программистом. Он лично определяет технические условия на функциональность и эксплуатационные характеристики программы, проектирует ее, пишет код, отлаживает его и составляет документацию. Он пишет на языке структурного программирования, таком как PL/I, и имеет прямой доступ к компьютерной системе, на которой не только производится отладка, но и сохраняются различные версии его программ с возможностью легкой модификации файлов, а также осуществляет редактирование документации. Он должен обладать большим талантом, стажем работы свыше десяти лет и существенными знаниями в системных и прикладных областях, будто прикладная математика, обработка деловых данных или что-либо иное.

Второй пилот. Это второе «я» хирурга, может выполнять любую его работу, но менее опытен. Его главная задача — участвовать в проектировании, где он должен думать, обсуждать и оценивать. Хирург испытывает на нем свои идеи, но не связан его предложениями. Часто второй пилот представляет свою бригаду при обсуждении с другими группами функций и интерфейса. Он хорошо знает весь код программы. Он исследует возможности альтернативных стратегий программирования. Он, очевидно, подстраховывает на случай какой-либо беды с хирургом. Он может даже заниматься написанием кода, но не несет ответственности за какую-либо его часть.

Администратор. Хирург — начальник, и ему принадлежит последнее слово в отношении персонала, прибавок к жалованью, помещений и т.п., но на эти дела он должен тратить как можно меньше времени. Поэтому ему необходим профессиональный администратор, заботой которого будут деньги, люди, помещения, машины, и который будет контактировать с административным механизмом организации в целом. Бейкер считает, что на полный рабочий день администратор должен привлекаться лишь в случае, когда отношения с заказчиком определяют существенные юридические, контрактные, отчетные или финансовые требования к проекту. В остальных случаях один администратор может обслуживать две команды.

Редактор. Обязанность разработки документации лежит на хирурге. Чтобы она была максимально понятна, он должен писать ее сам. Это относится к описаниям, предназначенных как для внешнего, так и для внутреннего использования. Задача редактора — взять созданный хирургом черновик или запись под диктовку, критически переработать, снабдить ссылками и библиографией, проработать несколько версий и обеспечить публикацию.

Два секретаря. Администратору и редактору нужны секретари. Секретарь администратора обрабатывает переписку, связанную с проектом, а также документы, не относящиеся к продукту.

Делопроизводитель. Он отвечает за регистрацию всех технических данных бригады в библиотеке программного продукта. Он имеет секретарскую подготовку и несет ответственность за все файлы, предназначенные как для машины, так и для чтения.

Все данные для ввода в компьютер поступают делопроизводителю, который регистрирует их или вводит при необходимости с клавиатуры. Листинги вывода также поступают к нему для регистрации и хранения. Результаты самых свежих прогонов всех моделей заносятся в журнал результатов, а предыдущие хранятся в хронологическом порядке в архиве.

Жизненно важным для концепции Миллза является превращение программирования «из личного искусства в общественную деятельность» путем предоставления результатов всех прогонов всем членам команды и определения всех программ и данных, как общей собственности команды, а не чьей-то личной.

Особые обязанности, возлагаемые на делопроизводителя, освобождают активных программистов от рутинных работ, систематизируют и обеспечивают надлежащее выполнение тех рутинных операций, которыми часто пренебрегают, и приближают главное, для чего работает команда — ее программный продукт. Ясно, что предложенная концепция предполагает прогон пакетных заданий. Если используются интерактивные терминалы, в особенности без возможности печати, функции делопроизводителя не сокращаются, но претерпевают изменения. В этом случае он ведет учет всех изменений, вносимых в общий экземпляр программы из личных копий, осуществляет прогон всех пакетных заданий и со своего терминала осуществляет контроль целостности и работоспособности увеличивающегося в размерах продукта.

Инструментальщик. Благодаря возможности в любое время редактировать файлы и тексты и пользоваться службой интерактивной отладки команде редко требуется своя вычислительная машина и группа обслуживающего персонала. Но доступ к этим службам должен осуществляться с безусловной быстротой и надежностью. Только хирург может решать, удовлетворяет ли его работа имеющихся служб. Ему необходим инструментальщик, ответственный за обеспечение доступа к основным службам, а также за создание, поддержку и обновление специальных инструментов — в основном, интерактивных служб, которые требуются его команде. У каждой команды должен быть свой инструментальщик, независимо от качества и надежности имеющихся централизованных служб, и его дело обеспечить всем необходимым или желательным инструментом своего хирурга, а не другие команды. Инструментальщик обычно пишет специализированные утилиты,

каталогизированные процедуры, макробиблиотеки.

Отладчик. Хирургу потребуется набор подходящих контрольных примеров для отладки написанных им фрагментов кода, а затем и всей программы. Отладчик является, таким образом, как противником, разрабатывающим контрольные примеры для системного тестирования, исходя из функциональных спецификаций, так и помощником, готовящим данные для ежедневной отладки. Он также обычно планирует последовательность тестирования и создание среды для тестирования компонентов.

Языковед. Вскоре после появления Algol обнаружилось, что в большинстве вычислительных центров есть один-два человека, поражающих своим владением тонкостями языка программирования. Эти эксперты оказываются очень полезными, и с ними часто советуются. Здесь требуется иной талант, чем у хирурга, который является преимущественно системным проектировщиком и мыслит представлениями. Языковед может найти эффективные способы использования языка для решения сложных, неясных и хитроумных задач. Иногда ему требуется провести небольшое исследование (два-три дня) для нахождения удачной технологии. Один языковед может работать с двумя или тремя хирургами.

Вот таким образом 10 человек могут выполнять хорошо дифференцированные и специализированные роли в команде программистов, организованной по образцу операционной бригады.

Как это работает

Созданная нами бригада может достичь желаемой цели несколькими способами. Над задачей трудятся десять человек, семь из которых профессионалы, но система является продуктом одного ума, по крайней мере двух, действующих uno animo (как одно целое).

Обратите особое внимание на различие между группой из двух программистов с обычной организацией и группой типа «хирург — второй пилот». Во-первых, в обычной бригаде работники делят задачу между собой, и каждый из них отвечает за замысел и воплощение некоторой части. В операционной бригаде и хирург, и второй пилот находятся в ведении всего проекта и всего программного кода. Это сберигает затраты на распределение памяти, доступ к дискам и т.п., а также обеспечивает концептуальную целостность продукта.

Во-вторых, в обычной бригаде партнеры равны, и неизбежные разногласия должны разрешаться путем переговоров или компромиссов. Поскольку задача и ресурсы разделены, разногласия относятся к общей стратегии и интерфейсам, но к ним примешивается и противоположность интересов, например, чью память использовать для буфера. В хирургической бригаде различий интересов нет, а разногласия единолично решаются хирургом. Эти два различия — отсутствие разбиения задачи и отношение подчиненности — позволяют хирургической бригаде действовать uno animo.

Кроме того, решающее влияние на эффективность оказывает специализация функций остальных членов бригады, так как в результате осуществима значительно более простая схема контактов между сотрудниками, которая показана на рисунке 3.1.

В статье Бейкера [3] сообщается об одной проверке такой концепции бригады, проведенной в ограниченном масштабе. Как и предсказывалось, результаты оказались великолепными.

Масштабирование

До сих пор все было хорошо. Проблема, однако, состоит в том, как создавать продукты, на которые сейчас уходит не 20 или 30, а 5000 человеко-лет. Бригада из 10 человек может быть эффективна вне зависимости от своей организации, если задача целиком находится в ее компетенции. Но как использовать идею операционной бригады в задачах, для выполнения которых привлекаются сотни людей?

Успех при масштабировании обусловливается коренным улучшением концептуального единства каждого участка, ведь количество проектировщиков уменьшилось в семь раз. Поэтому можно привлечь к работе над задачей 200 человек, и необходимость координации умственных усилий потребуется всего для 20 из них — хирургов.

Рис. 3.1 Схема контактов между сотрудниками в бригаде из 10 человек

Однако задача координации требует использования особых методов, обсуждаемых в последующих главах. Пока достаточно сказать, что вся система в целом должна обладать концептуальным единством, и необходим системный архитектор, чтобы проектировать ее целиком, в нисходящем направлении. Для того чтобы этой работой можно было управлять, необходимо провести строгое разграничение архитектуры и воплощения, и системный архитектор должен добросовестно посвятить себя разработке архитектуры. Опыт показывает, что такое распределение ролей и такие методы осуществимы и оказываются весьма результативными.