5. Análisis de requisitos

La fase de análisis de requisitos, dentro de la Ingeniería del software persigue como fin describir de forma exhaustiva las características de la aplicación informática que se pretende desarrollar, para ello se elabora una lista, con su explicación correspondiente, de las propiedades (y restricciones) a las que la aplicación informática debe ajustarse.

El análisis de requisitos determina las metas que debe cumplir el proyecto de software y qué se debe hacer para conseguirlas.

Esta fase es la que tiene mayor peso en el proyecto, puesto que fija tanto el punto de partida como los objetivos que se tendrán que cumplir.

En general, para la mayoría de los proyectos de software, la documentación que acompaña a los requisitos consiste en algo que está entre una lista corta y una descripción detallada.

Para los aficionados, por ejemplo, la documentación de los requisitos puede consistir sólo en una lista breve de los atributos del programa y una breve descripción de su comportamiento.

Pero, en general, cualquier proyecto profesional (realizado por un equipo profesional) en el que los programadores, los diseñadores y analistas son personas distintas, los documentos que se incluirán son:

5.1 Necesidad, propósito y características de la aplicación informática comercial

El primer paso que debe dar cualquier análisis de requisitos es justificar la necesidad de la herramienta informática que se pretende construir.

Esta cuestión es de gran importancia puesto que si después de realizar un gran esfuerzo y dedicar recursos, tanto humanos como materiales, para obtener un material informático determinado, el resultado final no supone una mejora sustancial respecto a la utilización de otras herramientas informáticas e incluso no supera el empleo de una técnica manual, se habrá estado tirando el tiempo y el dinero.

En el proceso de detonación de un explosivo se libera energía mediante una reacción química exotérmica muy rápida. Los productos de explosión de esta reacción, mayoritariamente gaseosos, se encuentran en el instante en que se completa la reacción, en unas condiciones de presión, temperatura y densidad que es necesario conocer para llevar a cabo una aplicación racional de los explosivos a cada uso en particular.

Por ejemplo: en barrenos húmedos se descarta el empleo de explosivos con nitrato amónico entre sus componentes. En casos como este la elección del explosivo se puede realizar a partir de su composición, pero en general es necesario conocer las características de la detonación. Como en el caso de que se desee obtener grandes bloques (baja fragmentación), es aconsejable el empleo de explosivos con preponderancia del volumen de gases respecto a su poder rompedor.

Pero si además de evaluar las características de un explosivo, es posible predecir la influencia que va a tener la composición del explosivo en estas características, será posible alterar la composición para conseguir el efecto deseado. Esta es, sin duda, la utilidad práctica que persigue cualquier método de cálculo de las características teóricas de los explosivos.

La herramienta informática que se va a desarrollar debe, por lo tanto, poder permitir comparar, con una cierta comodidad, el efecto que produce, en los resultados, cualquier variación en la composición de la mezcla explosiva.

El principal propósito de la informatización del método de cálculo de las principales características teóricas de los explosivos es desarrollar una herramienta fiable con la que se puedan obtener los parámetros de detonación de cualquier mezcla explosiva de una forma rápida, ágil y eficaz, puesto que permitirá reducir el tiempo necesario empleado en realizar el cálculo de forma manual, de aproximadamente media hora, a segundos, que es el tiempo que lleva introducir los datos.

De todos los métodos de cálculo que existen, se va a trabajar con el que se encuentra recogido en la norma UNE 31-002-94. Esta elección se ve respaldada tanto por la difusión que tiene la norma como por la sencillez y generalidad del método. Además se trata de un método que resuelve un problema bien definido y con una solución algorítmica conocida lo que asegura la viabilidad del diseño del programa.

La aplicación informática va a revalorizar, en cierto modo, el método de cálculo puesto que permitirá estudiar con facilidad la influencia que tiene cualquier variación de un componente (o componentes) en una familia mezclas explosivas.

5.2 Estudio de los costes de una aplicación informática

Cuando se pretende desarrollar una aplicación informática que sustituye a otra (o a un método manual), hay que sopesar las ventajas e inconvenientes que presentará la creación de una nueva herramienta informática antes de incurrir en unos costes superiores a la alternativa de continuar empleando la ya existente.

Los costes del método automático de resolución, son los que acarrea tanto la construcción como la utilización de la aplicación informática y se pueden clasificar según la siguiente división de costes interdependientes:

(véase tabla 5-1)

Tabla 5-1: Costes del método automático

Costes del método de Cálculo Automático (CA)
Costes de desarrollo: (CADesarrollo)
Costes del sistema: (CASistema)
Costes del tiempo de ejecución: (CAEjecución=f(n))
Costes de aprendizaje del manejo: (CAAprendizaje)

Fuente: Elaboración propia.

Nota: n es el número de veces que se aplica el método.

Los conceptos anteriores se pueden expresar tanto en tiempo como en dinero, si se consideran los honorarios de analistas, diseñadores, programadores y usuarios.

En lo que sigue se considera que todos los costes están expresados en unidades uniformes.

Los costes del desarrollo (CADesarrollo): incluyen los costes de análisis, diseño, codificación, comprobación y mantenimiento.

No es difícil darse cuenta que la etapa desarrollo influye notablemente en los demás conceptos: Por ejemplo los costes del sistema dependen de las decisiones tomadas en la fase de análisis, los costes de aprendizaje dependen también tanto del tipo de aplicación considerada en el análisis como de la eficiencia de las etapas de diseño y comprobación.

También cuenta, notablemente, las herramientas de programación de las que se disponga.

Si se desea minimizar en lo posible el tiempo y esfuerzo dedicado al desarrollo de una aplicación informática se debe emplear la metodología que marca la Ingeniería del software.

Con los sistemas operativos actuales, que constituyen un entorno común a todas las aplicaciones, suele ser práctica común hoy en día en las empresas profesionales del sector aprovechar la estructura de una aplicación para desarrollar otra distinta (puesto que el interfaz de usuario es siempre similar).

En efecto, es mucho más económico partir de un código robusto y ya comprobado y dedicar el esfuerzo de desarrollo sólo a las características particulares de cada aplicación que empezar desde cero.

Últimamente se ha producido un abuso de esta práctica que ha originado innumerables versiones ligeramente diferentes de la misma aplicación informática que en ocasiones lo único que ha conseguido ha sido confundir e irritar al usuario.

Desgraciadamente en la aplicación objetivo de este proyecto no se ha podido contar con estas facilidades.

Los costes del sistema: (CASistema) engloban tanto el soporte físico (hardware) como el conjunto de programas necesarios que hacen posible el funcionamiento de la aplicación (software).

Esto incluye: los costes del procesador, sus sensores y transductores (las memorias en particular) y los programas de utilidad con los que vaya ocupado, como por ejemplo el sistema operativo.

El procesador se caracteriza por el número y naturaleza del conjunto de instrucciones elementales, el tiempo de ejecución de las mismas, el tamaño de la memoria interna y de los programas de utilidad (sistema operativo) y se elige de acuerdo con criterios de organización ajenos al campo de los diseñadores de software.

El diseñador sólo puede limitar la cantidad de memoria interna necesaria si reduce el número de funciones que desarrolla la aplicación informática.

Sin embargo, es frecuentemente inútil gastar tiempo en reducir el uso de la memoria interna, ya que, además del incremento de coste de diseño del programa, se tiende a reducir tanto la comprensibilidad como la versatilidad del diseño.

Cuanto más complejo y extenso sea el programa que se necesite más caro será el sistema que consiga hacerlo funcionar.

Aunque lo normal es que no se decida la compra de un sistema informático para ejecutar, en exclusiva, un único programa, precisamente el éxito de los ordenadores personales se basa en la capacidad de poder llevar a cabo distintas tareas.

Esta es la razón que implica que el coste del sistema se reparta entre todas las aplicaciones que el usuario utilice en un sistema en particular.

Teniendo en cuenta esta aseveración, se debe intentar elegir, en la fase de análisis del proyecto, por un sistema ampliamente difundido y no por otro sui generis más limitado.

Los Costes de ejecución: (CAEjecución=f(n)) dependen tanto del proceso que automatizan como de la potencia del sistema.

La rapidez es la principal baza con la que juegan los ordenadores al competir con un método no automático.

Si se quiere reducir el tiempo de ejecución, en lo posible, hay que invertir en un sistema más potente (y caro) o intentar optimizar el algoritmo del programa.

Sin embargo, la opción de optimizar puede ocasionar problemas similares a los que puede causar un intento de reducir las necesidades de memoria del programa.

Los Costes de aprendizaje: (CAAprendizaje) junto con los costes de ejecución y sistema son los que recaen en el usuario final (y por lo tanto en el consumidor o cliente).

El fin último que persigue cualquier aplicación informática es realizar una tarea determinada con la mayor facilidad y sencillez posibles.

No es extraño, por lo tanto, que las tendencias actuales en lo que se refiere a sistemas operativos se hayan dirigido a facilitar la vida de los usuarios permitiendo el desarrollo de utilidades de fácil manejo.

En este contexto se han establecido ciertos estándares como el CUA (Common User Interface) definido por IBM y adoptado por el sistema operativo Windows que reducen la curva de aprendizaje mediante el uso de unos interfaces de usuario comunes.

Con esto se consigue que el usuario sólo gaste su tiempo en aprender cómo manejar las funciones que ofrece la aplicación informática en sí, y no en el manejo del sistema.

Cuando se maneja un programa informático, es frecuente que todos los pormenores del cálculo queden ocultos al usuario, por lo que no es necesario poseer un conocimiento exhaustivo del método de cálculo para utilizar correctamente el programa.

Como consecuencia de lo anterior se consigue disminuir el tiempo de aprendizaje.

Si no empleamos el ordenador incurriremos en los siguientes costes reflejados en la tabla 5-2:

Tabla 5-2: Costes del método manual

Costes del empleo de un método de cálculo manual (CM)
Coste de aprendizaje: (CMAprendizaje)
Coste de ejecución del método: (CMEjecución=f(n))

Fuente: Elaboración propia.

Nota: n es el número de veces que se aplica el método.

Los costes de aprendizaje del método manual incluyen el conocimiento exhaustivo tanto de las generalidades como de los detalles de todas las etapas del cálculo.

En general se puede decir que el coste de aprendizaje del método manual es superior al automático. Aunque aprender a utilizar el cálculo manual tiene la ventaja de proporcionar una visión más profunda del problema, no asegura la comprensión del método (al igual que el método automático).

Las principales ventajas que posee el método automático (bien diseñado y depurado) sobre el manual son: la mayor comodidad, la rapidez, y la ausencia de errores.

Es decir, menor coste de ejecución.

Cuando el método de cálculo se aplica gran cantidad de veces es siempre más ventajoso su automatización que la insistencia en su forma manual.

A partir de este razonamiento se puede concluir como, una vez más, con una mayor inversión (desarrollando una aplicación informática) se puede obtener un menor coste operativo (coste de ejecución).

De este modo se puede transformar un esfuerzo eminentemente repetitivo (como realizar cien veces el mismo cálculo), en uno creativo (como programar).

Hay que recordar que aunque el ordenador siempre lleve las de ganar cuando se trata de realizar tareas repetitivas, utilizar el ordenador sin justificación es una pérdida de tiempo.

La cuantificación a priori de los costes de una aplicación informática, antes de desarrollarla, es una tarea que entraña gran dificultad.

Sólo si se posee experiencia en desarrollar aplicaciones similares es posible realizar una estimación previa de lo que puede costar.

5.3 Especificaciones del sistema

La aplicación informática Explocal está pensada para poder ser utilizada por cualquier usuario de ordenadores personales.

Debido a la gran difusión que han tenido los ordenadores personales tipo IBM - PC y compatibles, se ha optado por ellos como plataforma de desarrollo de la aplicación Explocal.

La evolución de los ordenadores personales ha hecho imprescindible el uso de sistemas operativos avanzados para poder aprovechar al máximo las posibilidades de los procesadores disponibles en la actualidad.

De todos los sistemas operativos de amplia difusión para IBM - PC son sin duda el Windows y el MS-DOS, (ambos desarrollados por Microsoft) los más utilizados en la actualidad por usuarios de todo el mundo.

La aparición de la versión Windows 95 del sistema operativo Microsoft Windows no ha roto la compatibilidad con las versiones anteriores del Windows (3.0, 3.1, 3.11 para Trabajo en Grupo), ni con el sistema operativo MS-DOS.

Esta circunstancia convierte a cualquiera de las versiones de Windows 3.1 ó 3.11 en las más compatibles, a excepción del MS-DOS, puesto que también lo son con los sistemas operativos OS/2 y OS/2 Warp de IBM.

5.3.1 Características del entorno Windows. Comparación con el DOS

Se puede decir que Windows es más que un sistema operativo, es un entorno gráfico.

Microsoft Windows hace más sencilla la vida del usuario.

Las aplicaciones informáticas para Windows reducen la curva de aprendizaje mediante el empleo de interfaces de usuario familiares: Una vez que el usuario ha configurado Windows para un monitor y una impresora particulares desaparecen los persistentes problemas de compatibilidad que antes se producían con la instalación de cada nuevo paquete de software en MS-DOS.

El usuario también se beneficia de algunas características implícitas en Windows como: la transferencia de datos entre distintos programas (mediante el portapapeles), la ejecución de más de un programa a la vez, la posibilidad de establecer enlaces dinámicos entre programas en ejecución, la mezcla entre texto y gráficos y un interfaz de pulsar y soltar común.

Estas características son las que inclinan la balanza a favor de Windows en el desarrollo de una aplicación como Explocal puesto que se desea una aplicación versátil y de fácil manejo.

5.3.2 Soporte necesario mínimo y mínimo recomendado

El soporte mínimo necesario, para ejecutar una aplicación informática determinada, viene condicionado por las características que un sistema (o equipo) debe poseer para poder utilizar aplicaciones Windows.

Tanto el hardware como el software necesario para ejecutar Explocal es el que viene reflejado en la tabla 5-3.

En la tabla 5-3 también se incluyen las características del sistema que se va a emplear en la codificación de Explocal.

Tabla 5-3: Soporte necesario y plataforma de desarrollo

Soporte mínimo Soporte mínimo recomendado Soporte de desarrollo
Sistema operativo Windows 3.1 Windows 3.1 Windows 3.11 para trabajo en grupo.
Procesador Intel 80286 Intel 80386 Intel 80486
Velocidad 12 MHz 33 MHz 66 MHz
Monitor B/N Color Color
Resolución EGA VGA SVGA
RAM 1 Mb 2 Mb 8 Mb

Fuente: Elaboración propia, basada en datos de Microsoft.

5.4 Funciones a implementar

Los datos y resultados del problema constituyen una lista compleja de información e incluyen:

    1. La composición de la mezcla: Nombre de los reactivos, porcentajes, fórmulas, energías de formación.
    1. Las características de la mezcla: Nombre del explosivo, densidad de encartuchado, energía interna, fórmula para 1 kg de explosivo, balance de oxígeno.
    1. La composición de los productos de explosión.
    1. Los parámetros de la reacción a volumen constante: Calor de explosión, temperatura de explosión, moles de productos gaseosos, volumen de gases en condiciones normales, energía específica, masa molecular media de productos gaseosos.
    1. Los parámetros de detonación: Presión de detonación, velocidad de detonación, densidad de detonación, coeficiente adiabático.

La manera más versátil de presentar todos los datos anteriores es, sin duda, un procesador de textos.

En consecuencia Explocal debe poseer todas las funciones de un procesador de textos, y si queremos acceder a datos de diferentes explosivos a la vez la aplicación debe poseer un interfaz tipo MDI.

5.4.1 Funciones de un procesador de textos

Las funciones de un procesador de textos se pueden clasificar en:

    1. Escritura de texto por teclado.
    1. Posibilidad de seleccionar todo o una parte del texto.
    1. Acceso al portapapeles de Windows: Esta característica permite compartir datos con otras aplicaciones y es, sin duda, una de las ventajas más sobresalientes de Windows respecto a MS-DOS. Debe incorporar las funciones de “cortar” y “pegar”.
    1. Escritura y lectura de datos en disco: indiferentemente si se trata de disco duro o de disquete.
    1. Buscar y reemplazar un texto.
    1. Salida del texto por impresora.

5.4.2 Funciones de una aplicación MDI

Muchas aplicaciones de Windows (como el Administrador de programas, y el Administrador de archivos) implementan un interfaz especial de Windows con múltiples ventanas.

Se trata de un interfaz estándar de Windows denominado Multiple Document Interface (MDI). El estándar MDI forma parte del estándar CUA (Common User Access) definido por IBM.

Cada aplicación que cumple las especificaciones MDI posibilita la apertura de ventanas hijas para tareas específicas, tales como edición de textos, manejo de bases de datos o trabajo con una hoja de cálculo.

Las funciones genéricas que incorpora una aplicación MDI son:

    1. Creación y cierre individual de ventanas hijas.
    1. Dimensionamiento de cada una de las ventanas hijas.
    1. Organización de iconos.
    1. Organización de ventanas abiertas en mosaico o cascada.

Las funciones anteriores van a permitir que utilizando Explocal se pueda comparar de un sólo vistazo diferentes mezclas explosivas.

5.4.3 Funciones del cálculo de una mezcla explosiva

El programa debe incorporar todo el proceso de cálculo descrito en la norma UNE 31-002 [1].

Esto incluye:

    1. Introducción de datos de una mezcla explosiva.
    1. Manejo de fórmulas químicas: Cálculo de pesos moleculares.
    1. Cálculo del balance de oxígeno.
    1. Discusión del tipo de explosivo, excedentario o deficitario en oxígeno.
    1. Cálculo de la composición de los productos de detonación y de la temperatura de explosión: Si el explosivo es deficitario en oxígeno el programa debe incorporar una función que resuelva una ecuación polinómica de tercer grado y discuta la solución obtenida. En cualquier caso se necesita la resolución de la ecuación en temperatura mediante un proceso iterativo.
    1. Cálculo del número de moles gaseosos, masa molecular media de productos gaseosos y volumen de gases.
    1. Aplicación de las fórmulas empíricas de Kamlet y Jacobs [3].
    1. Detección de errores en el proceso de cálculo y discusión de los resultados obtenidos.
    1. Visualización de los resultados en pantalla.
    1. Posibilidad de cambiar las unidades de los resultados.

5.4.4 Funciones de una aplicación informática comercial

Aunque no son intrínsecamente necesarias para el funcionamiento básico del programa, existe una serie de características que proporcionan un toque de calidad a cualquier aplicación informática.

Las más importantes son:

    1. Iconos descriptivos de la aplicación y de las ventanas hijas.
    1. Programa de instalación.
    1. Acceso a la aplicación mediante el Administrador de Programas: Debe permitir iniciar la aplicación con el archivo seleccionado.
    1. Archivo de ayuda en hipertexto: con acceso mediante menú y mediante botones. (*.HLP)
    1. Archivo de inicialización que almacene las preferencias elegidas por el usuario. (*.INI)
    1. Incorporación de información sobre la versión del programa.

5.4.5 Funciones de un programa de instalación

El programa de instalación soporta la responsabilidad de ser la primera impresión que cualquier usuario se va a llevar de la aplicación comercial; y dado que muchas veces la primera impresión es la que cuenta: es de sentido común cuidar al máximo sus prestaciones y su estética.

Los usuarios finales esperan un conjunto de características de los programas de instalación. Añadir estas características puede asegurar que la utilidad de la instalación produzca una buena impresión.

Estas características pueden resumirse en:

    1. Ejecutable en Windows: El software de instalación debería ejecutarse desde Windows puesto que la aplicación informática está diseñada para este sistema operativo.
    1. Unidades de destino y origen modificables: Después de mostrar un pequeño mensaje, el programa de instalación debería solicitar al usuario confirmación tanto de la unidad de origen como de la unidad de destino y del directorio de instalación. Se debería sugerir un valor por defecto para cada uno.
    1. Opciones de instalación: A continuación se puede preguntar al usuario qué opciones se van a instalar, (no todos los usuarios querrán instalar los ejemplos, o los archivos de ayuda). En este caso, como en los demás, también se debería sugerir opciones por defecto.
    1. Control del espacio disponible: Tan pronto como el programa conozca cuántos y qué archivos se van a instalar, se debería comprobar que en la unidad de destino hay espacio suficiente antes de continuar. Si no hay espacio suficiente es mejor avisar al usuario antes de comenzar la copia, en vez de agotar el espacio del disco después de haber copiado casi todos los archivos de distribución. El programa de instalación puede sugerir al usuario que elimine algunos archivos que use con poca frecuencia o que no usa para hacer un hueco en el disco.
    1. Indicador de progreso: Cuando el programa de instalación esté preparado para empezar a copiar archivos de los discos de distribución al disco duro del usuario final, el cursor del ratón debe cambiar al cursor de espera (símbolo del reloj de arena). Durante la secuencia de copia debe aparecer en pantalla un indicador de progreso que mantenga completamente informado al usuario. (Con frecuencia se usa una barra que se expande y un texto con el porcentaje realizado de instalación.)
    1. Discos de distribución: Si la aplicación informática se distribuye en más de un disquete, se debería asegurar que no es necesario introducir un disco más de una vez en la unidad, durante la instalación.
    1. Nuevo grupo de programas: Después de que el programa de instalación haya terminado de copiar archivos en el disco del usuario final, se debería añadir un nuevo grupo de programas en el Administrador de programas de Windows. El grupo de programas debería contener un icono por cada ejecutable de la aplicación informática.

Escribir un buen programa de instalación no es una tarea fácil, ya que: crear y actualizar el indicador de progreso y usar el intercambio dinámico de datos (DDE) para ordenar al Administrador de archivos que cree un nuevo grupo presenta una elevada complicación técnica.

Aunque el desarrollo de un programa de instalación no esté entre los objetivos de este proyecto se incluye uno, de calidad más que aceptable, en el disco que se adjunta en los anexos de proyecto, que permite la instalación de todos los archivos que forman parte de la aplicación informática Explocal.

Estos archivos son:

    1. Archivo ejecutable.
    1. Ayuda en hipertexto.
    1. Ejemplos.
    1. Archivos de datos.
    1. Bibliotecas enlace dinámico.
    1. Archivo de inicialización.

5.5 Bases de datos de información externa

Se pretende organizar toda la información que necesita Explocal para su correcto funcionamiento en archivos de datos (extensión *.DAT).

Un criterio, de gran importancia, que se debe tener en cuenta para facilitar la vida del usuario es: procurar disminuir (al mínimo) el número de datos que se deben introducir para conseguir hacer funcionar correctamente el programa en cuestión.

En Explocal se debe, por lo tanto, conseguir que una vez que se ha seleccionado un compuesto determinado, el programa se encargue de buscar sus datos adicionales (como pueden ser su fórmula, nombre completo, energía de formación, etc.) y de calcular otros (como su peso molecular, y su balance de oxígeno).

Esto obliga a crear un archivo de datos (que se denominará REACTIVO.DAT) conteniendo información con datos de diversos componentes de explosivos.

En el ANEXO B de la norma UNE 31-002 [1] se puede encontrar la información necesaria para crear REACTIVO.DAT.

También se necesita incorporar información sobre los productos de detonación con datos sobre: átomo asociado al producto de detonación (símbolo y masa atómica), fórmula del producto de explosión, fórmula del producto para el cálculo del balance de oxígeno, incremento de entalpía específica en un intervalo amplio de temperaturas, temperatura de vaporización y energía de formación. Todos estos datos se almacenan en el archivo TABLPROD.DAT.

Los datos sobre los valores de las constantes de equilibrio se encuentran en el archivo CONSTANT.DAT y son los que incluye la norma UNE 31-002 [1] en su ANEXO C.

Como se puede deducir de todo lo anterior se intenta colocar todos los datos químicos y termoquímicos en archivos de texto (de fácil edición) para que se puedan modificar sin esfuerzo. Esto es interesante debido a que los datos pueden variar dependiendo de la fuente de donde se tomen.

Por último se considera un archivo con las descripciones de los errores que pueden ocurrir en la aplicación de los cálculos: ERROR.DAT.

5.6 Requisitos del mantenimiento

Se consideran las siguientes posibilidades de cambio en el código del programa:

    1. Traducción del programa a otros idiomas: La codificación debe garantizar un fácil acceso a los textos.
    1. Cambio en los datos: Sólo es necesario editar y cambiar los archivos de datos.
    1. Actualización de la aplicación a Windows 95: Se debe cambiar el interfaz de usuario, por lo que puede resultar muy útil separar en el código donde se implementa el funcionamiento del interfaz, del código donde se incluyen los cálculos.