Pemodelan Perangkat Lunak (system engineering model)

Pemodelan dalam suatu rekayasa perangkat lunak merupakan suatu hal yang dilakukan di tahapan awal. Di dalam suatu rekayasa dalam perangkat lunak sebenarnya masih memungkinkan tanpa melakukan suatu pemodelan. Namun hal itu tidak dapat lagi dilakukan dalam suatu industri perangkat lunak. Pemodelan delam perangkat lunak merupakan suatu yang harus dikerjakan di bagian awal dari rekayasa, dan pemodelan ini akan mempengaruhi perkerjaan-pekerjaan dalam rekayasa perangkat lunak tersebut.

Di dalam suatu industri dikenal berbagai macam proses, demikian juga halnya dengan industri perangkat lunak. Perbedaan proses yang digunakan akan menguraikan aktivitas-aktivitas proses dalam cara-cara yang berlainan. Perusahaan yang berbeda menggunakan proses yang berbeda untuk menghasilkan produk yang sama. Tipe produk yang berbeda mungkin dihasilkan oleh sebuah perusahaan dengan menggunakan proses yang berbeda. Namun beberapa proses lebih cocok dari lainnya untuk beberapa tipe aplikasi. Jika proses yang salah digunakan akan mengurangi kualitas kegunaan produk yang dikembangkan.

Pada rekayasa perangkat lunak, banyak model yang telah dikembangkan untuk membantu proses pengembangan perangkat lunak. Model-model ini pada umumnya mengacu pada model proses pengembangan sistem yang disebut System Development Life Cycle (SDLC) seperti terlihat pada gambar dibawah ini,

Setiap model yang dikembangkan mempunyai karakteristik sendiri. Namun secara umum ada persamaannya, yaitu :

1. Kebutuhan terhadap definisi masalah yang jelas. Input utama dari setiap model pengembangan perangkat lunak adalah pendefinisian masalah yang jelas. Semakin jelas akan semakin baik karena akan memudahkan dalam penyelesaian masalah. Oleh karena itu pemahaman masalah merupakan bagian penting dari model pengembangan perangkat lunak.
2. Tahapan-tahapan pengembangan yang teratur. Meskipun model-model pengembangan perangkat lunak memiliki pola yang berbeda-beda, biasanya model-model tersebut mengikuti pola umum analysis – design – coding – testing – maintenance.
3. Stakeholder berperan sangat penting dalam keseluruhan tahapan pengembangan. Stakeholder dalam rekayasa perangkat lunak dapat berupa pengguna, pemilik, pengembang, pemrogram dan orang-orang yang terlibat dalam rekayasa perangkat lunak tersebut.
4. Dokumentasi merupakan bagian penting dari pengembangan perangkat lunak. Masing-masing tahapan dalam model biasanya menghasilkan sejumlah tulisan, diagram, gambar atau bentuk-bentuk lain yang harus didokumentasi dan merupakan bagian tak terpisahkan dari perangkat lunak yang dihasilkan.
5. Keluaran dari proses pengembangan perangkat lunak harus bernilai ekonomis. Nilai dari sebuah perangkat lunak sebenarnya agak susah dirupiah- kan. Namun efek dari penggunaan perangkat lunak yang telah dikembangkan haruslah memberi nilai tambah bagi organisasi. Hal ini dapat Setiap model yang dikembangkan mempunyai karakteristik sendiri-sendiri.

Model proses perangkat lunak masih menjadi object penelitian, tapi sekarang ada banyak model umum atau paradigma yang berbeda dari pengembangan perangkat lunak, antara lain:
A. Waterfall Model
Sebuah pendekatan pengembangan perangkat lunak sistematik dan sekuensial. Disebut juga “Classic Life Cycle”. Disebut waterfall (berarti air terjun) karena memang diagram tahapan prosesnya mirip dengan air terjun yang bertingkat, berikut diagram tahapannya :

Aktivitas Waterfall Model

• Requirements analysis and definition : mengumpulkan kebutuhan secara lengkap kemudian dianalisis dan didefinisikan kebutuhan yang hasrus dipenuhi oleh program yang akan dibangun.
• System and software design : desain dikerjakan setelah kebutuhan selesai dikumpulkan secara lengkap.
• Implementation and unit testing : desain program diterjemahkan ke dalam kode-kode dengan menggunakan bahasa pemrograman yang sudah ditentukan. Program yang dibangun langsung diuji.
• Integration and system testing : penyatuan unit-unit program kemudian diuji secara keseluruhan (system testing)
• Operation and maintenance : mengoperasikan program dilingkungannya dan melakukan pemeliharaan, seperti penyesuaian atau perubahan karena adaptasi dengan situasi sebenarnya.

Keunggulan dari waterfall:

1. Software yang dikembangkan dengan metode ini biasanya menghasilkan kualitas yang baik.
2. Dokumen pengembangan sistem sangat terorganisir, karena setiap fase harus terselesaikan dengan lengkap sebelum melangkah ke fase berikutnya.

Kekurangan dari waterfall:

1. Perubahan sulit dilakukan karena sifatnya yang kaku.
2. Karena sifat kakunya, model ini cocok ketika kebutuhan dikumpulkan secara lengkap sehingga perubahan bisa ditekan sekecil mungkin. Tapi pada kenyataannya jarang sekali konsumen/pengguna yang bisa memberikan kebutuhan secara lengkap, perubahan kebutuhan adalah sesuatu yang wajar terjadi.
3. Waterfall pada umumnya digunakan untuk rekayasa sistem yang besar dimana proyek dikerjakan di beberapa tempat berbeda, dan dibagi menjadi beberapa bagian sub-proyek.

B. Evolutionary Software Process Models
Bersifat iteratif/ mengandung perulangan. Hasil proses berupa produk yang makin lama makin lengkap sampai versi terlengkap dihasilkan sebagai produk akhir dari proses. Dua model dalam evolutionary software process model adalah:

1. Incremental Model
Incremental Model merupakan gabungan antara model linear sekuensial dan prototyping. Setiap linear sekuen menghasilkan produk yang deliveriables. Increment pertama merupakan produk inti yang mengandung persyaratan/kebutuhan dasar. Penambahan dilakukan pada increment-incremet berikutnya.

Keterangan:

1. Kombinasikan elemet-element dari waterfall dengan sifat iterasi/perulangan.
2. Element-element dalam waterfall dikerjakan dengan hasil berupa produk dengan spesifikasi tertentu, kemudian proses dimulai dari fase pertama hingga akhir dan menghasilkan produk dengan spesifikasi yang lebih lengkap dari yang sebelumnya. Demikian seterusnya hingga semua spesifikasi memenuhi kebutuhan yang ditetapkan oleh pengguna.
3. Produk hasil increment pertama biasanya produk inti (core product), yaitu produk yang memenuhi kebutuhan dasar. Produk tersebut digunakan oleh pengguna atau menjalani review/pengecekan detil. Hasil review tersebut menjadi bekal untuk pembangunan pada increment berikutnya. Hal ini terus dikerjakan sampai produk yang komplit dihasilkan.
4. Model ini cocok jika jumlah anggota tim pengembang/pembangun PL tidak cukup.
5. Mampu mengakomodasi perubahan secara fleksibel.
6. Produk yang dihasilkan pada increment pertama bukanlah prototype, tapi produk yang sudah bisa berfungsi dengan spesifikasi dasar.

Keunggulan dari Incremental Model :

1. Personil bekerja optimal
2. Pihak konsumen dapat langsung menggunakan dahulu bagian-bagian yang telah selesai dibangun. Contohnya pemasukan data karyawan
3. Mengurangi trauma karena perubahan sistem.  Klien dibiasakan perlahan-lahan menggunakan produknya bagian per bagian
4. Memaksimalkan pengembalian modal investasi konsumen

Kekurangan dari Incremental Model :

1. Cocok untuk proyek berukuran kecil (tidak lebih dari 200.000 baris coding)
2. Mungkin terjadi kesulitan untuk memetakan kebutuhan pengguna ke dalam rencana spesifikasi masing-masing hasil increment
3. Dapat menjadi build and Fix Model, karena kemampuannya untuk selalu mendapat perubahan selama proses rekayasa berlangsung.

2. Spiral Model

Proses digambarkan sebagai spiral. Setiap loop mewakili satu fase dari software process. Loop paling dalam berfokus pada kelayakan dari sistem, loop selanjutnya tentang definisi dari kebutuhan, loop berikutnya berkaitan dengan desain sistem dan seterusnya. Setiap Loop dibagi menjadi beberapa sektor :

1. Objective settings (menentukan tujuan): menentukan tujuan dari fase yang ditentukan. Batasan-batasan pada proses dan produk sudah diketahui. Perencanaan sudah disiapkan. Resiko dari proyek sudah diketahui. Alternatif strategi sudah disiapkan berdasarkan resiko-resiko yang diketahui, dan sudah direncanakan.
2. Risk assessment and reduction (Penanganan dan pengurangan resiko): setiap resiko dianalisis secara detil pada sektor ini. Langkahlangkah penanganan dilakukan, misalnya membuat prototype untuk mengetahui ketidakcocokan kebutuhan.
3. Development and Validation (Pembangunan dan pengujian): Setelah evaluasi resiko, maka model pengembangan sistem dipilih. Misalnya jika resiko user interface dominan, maka membuat prototype User Interface. Jika bagian keamanan yang bermasalah, maka menggunakan model formal dengan perhitungan matematis, dan jika masalahnya adalah integrasi sistem model waterfall lebih cocok.
4. Planning: Proyek dievaluasi atau ditinjau-ulang dan diputuskan untuk terus ke fase loop selanjutnya atau tidak. Jika melanjutkan ke fase berikutnya rencana untuk loop selanjutnya.

Pembagian sektor tidak bisa saja dikembangkan seperti pada pembagian sektor berikut pada model variasi spiral di bawah ini:

• Customer communication: membangun komunikasi yang baik dengan pengguna/customer.
• Planning: mendefinisikan sesumber, batas waktu, informasi-informasi lain seputar proyek
• Risk analysis: identifikasi resiko managemen dan teknis
• Engineering: pembangunan contoh-contoh aplikasi, misalnya prototype
• Construction and release : pembangunan, test, install dan support.
• Customer evaluation: mendapatkan feedback dari pengguna berdasarkan evaluasi PL

Pada model spiral, resiko sangat dipertimbangkan. Resiko adalah sesuatu yang mungkin mengakibatkan kesalahan. Model spiral merupakan pendekatan yang realistik untuk PL berskala besar. Pengguna dan pembangun bisa memahami dengan baik software yang dibangun karena setiap kemajuan yang dicapai selama proses dapat diamati dengan baik. Namun demikian, waktu yang cukup panjang mungkin bukan pilihan bagi pengguna, karena waktu yang lama sama dengan biaya yang lebih besar.

C. Transformasi Formal

Metode ini berbasiskan pada transformasi spesifikasi secara matematik melalui representasi yang berbeda untuk suatu program yang dapat dieksekusi. Trasformasi menyatakan spesifikasi program Menggunakan pendekatan ‘Cleanroom’ untuk pengembangan PL.

Metode ini mempunyai keterbatasan dalam pemakaiannya. Keunggulannya adalah mengurangi jumlah kesalahan pada sistem sehingga penggunaan utamanya adalah pada sistem yang kritis. Hal ini menjadi efektif dari segi biaya.

Pemakaian model pengembangan formal memerlukan tingkat kerahasian sebelum digunakan.
Permasalahan dalam model pengembangan metode formal:
۞ Memerlukan keahlian khusus dan pelatihan untuk mengaplikasikannya
۞ Sulit menentukan beberapa aspek dari suatu sistem seperti user interface
D. Model Rapid Aplication Development (RAD)
Rapid Aplication Development (RAD) adalah sebuah model proses perkembangan software sekuensial linier yang menekankan siklus perkembangan yang sangat pendek. Model RAD ini merupakan sebuah adaptasi “kecepatan tinggi” dari model sekuensial linier di mana perkembangan cepat dicapai dengan menggunakan pendekatan kontruksi berbasis komponen. Jika kebutuhan dipahami dengan baik, proses RAD memungkinkan tim pengembangan menciptakan “sistem fungsional yang utuh” dalam periode waktu yang sangat pendek (kira-kira 60 sampai 90 hari). Karena dipakai terutama pada aplikasi sistem konstruksi, pendekatan RAD melingkupi fase – fase sebagai berikut :
1. Bussiness modeling
Aliran informasi di antara fungsi – fungsi bisnis dimodelkan dengan suatu cara untuk menjawab pertanyaan – pertanyaan berikut : informasi apa yang mengendalikan proses bisnis? Informasi apa yang di munculkan? Siapa yang memunculkanya? Ke mana informasi itu pergi? Siapa yang memprosesnya?
2. Data modeling
Aliran informasi yang didefinisikan sebagai bagian dari fase bussiness modelling disaring ke dalam serangkaian objek data yang dibutuhkan untuk menopang bisnis tersebut. Karakteristik (disebut atribut) masing–masing objek diidentifikasi dan hubungan antara objek – objek tersebut didefinisikan.
3. Prosess modeling
Aliran informasi yang didefinisikan di dalam fase data modeling ditransformasikan untuk mencapai aliran informasi yang perlu bagi implementasi sebuah fungsi bisnis. Gambaran pemrosesan diciptakan untuk menambah, memodifikasi, menghapus, atau mendapatkan kembali sebuah objek data.
4. Aplication generation
RAD mengasumsikan pemakaian teknik generasi ke empat. Selain menciptakan perangkat lunak dengan menggunakan bahasa pemrograman generasi ketiga yang konvensional, RAD lebih banyak memproses kerja untuk memkai lagi komponen program yang ada ( pada saat memungkinkan) atau menciptakan komponen yang bisa dipakai lagi (bila perlu). Pada sem

ua kasus, alat – alat bantu otomatis dipakai untuk memfasilitasi konstruksi perangkat lunak.
5. Testing and turnover
Karena proses RAD menekankan pada pemakaian kembali, banyak komponen program telah diuji. Hal ini mengurangi keseluruhan waktu pengujian. Tetapi komponen baru harus di uji dan semua interface harus dilatih secara penuh.

Keunggulan model RAD adalah :

1. Setiap fungsi mayor dapat dimodulkan dalam waktu tertentu kurang dari 3 bulan dan dapat dibicarakan oleh tim RAD yang terpisah dan kemudian diintegrasikan sehingga waktunya lebih efisien
2. RAD mengikuti tahap pengembangan sistem seperti umumnya, tetapi mempunyai kemampuan untuk menggunakan kembali komponen yang ada sehingga pengembang tidak perlu membuat dari awal lagi dan waktu yang lebih singkat

Kekurangan model RAD adalah :

1. Bagi proyek yang besar tetapi berskala, RAD memerlukan sumber daya manusia yang memadai untuk menciptakan jumlah tim RAD yang baik.
2. RAD menuntut pengembangan dan pelanggan memiliki komitmen di dalam aktivitas rapid-fire yang diperlukan untuk melengkapi sebuah sistem, di dalam kerangka waktu yang sangat diperpendek. Jika komitmen tersebut tidak ada, proyek RAD akan gagal.

E. Prototyping Model

Kadang-kadang klien hanya memberikan beberapa kebutuhan umum software tanpa detil input, proses atau detil output. Di lain waktu mungkin dimana tim pembangun (developer) tidak yakin terhadap efisiensi dari algoritma yang digunakan, tingkat adaptasi terhadap sistem operasi atau rancangan form user interface. Ketika situasi seperti ini terjadi model prototyping sangat membantu proses pembangunan software.

Proses pada model prototyping yang digambarkan pada gambar model prototyping, bisa dijelaskan sebagai berikut:

• Pengumpulan kebutuhan: developer dan klien bertemu dan menentukan tujuan umum, kebutuhan yang diketahui dan gambaran bagian-bagian yang akan dibutuhkan berikutnya. Detil kebutuhan mungkin tidak dibicarakan disini, pada awal pengumpulan kebutuhan.
• Perancangan : perancangan dilakukan cepat dan rancangan mewakili semua aspek software yang diketahui, dan rancangan ini menjadi dasar pembuatan prototype.
• Evaluasi prototype: klien mengevaluasi prototype yang dibuat dan digunakan untuk memperjelas kebutuhan software.

Perulangan ketiga proses ini terus berlangsung hingga semua kebutuhan terpenuhi. Prototype-prototype dibuat untuk memuaskan kebutuhan klien dan untuk memahami kebutuhan klien lebih baik. Prototype yang dibuat dapat dimanfaatkan kembali untuk membangun software lebih cepat, namun tidak semua prototype bisa dimanfaatkan. Sekalipun prototype memudahkan komunikasi antar developer dan klien, membuat klien mendapat gambaran awal dari prototype , membantu mendapatkan kebutuhan detil lebih baik namun demikian prototype juga menimbulkan masalah:

• Dalam membuat prototype banyak hal yang diabaikan seperti efisiensi, kualitas, kemudahan dipelihara/dikembangkan, dan kecocokan dengan lingkungan yang sebenarnya. Jika klien merasa cocok dengan prototype yang disajikan dan berkeras terhadap produk tersebut, maka developer harus kerja keras untuk mewujudkan produk tersebut menjadi lebih baik, sesuai kualitas yang seharusnya.
• Developer biasanya melakukan kompromi dalam beberapa hal karena harus membuat prototype dalam waktu singkat. Mungkin sistem operasi yang tidak sesuai, bahasa pemrograman yang berbeda, atau algoritma yang lebih sederhana. Agar model ini bisa berjalan dengan baik, perlu disepakati bersama oleh klien dan developer bahwa prototype yang dibangun merupakan alat untuk mendefinisikan kebutuhan software.

F. Component-based Development Model

Component-based development sangat berkaitan dengan teknologi berorientasi objek. Pada pemrograman berorientasi objek, banyak class yang dibangun dan menjadi komponen dalam suatu software. Class-class tersebut bersifat reusable artinya bisa digunakan kembali. Model ini bersifat iteratif atau berulang-ulang prosesnya.

Secara umum proses yang terjadi dalam model ini adalah:

1. Identifikasi class-class yang akan digunakan kembali dengan menguji class tersebut dengan data yang akan dimanipulasi dengan aplikasi/software dan algoritma yang baru
2. Class yang dibuat pada proyek sebelumnya disimpan dalam class library, sehingga bisa langsung diambil dari library yang sudah ada. Jika ternyata ada kebutuhan class baru, maka class baru dibuat dengan metode berorientasi objek.
3. Bangun software dengan class-class yang sudah ditentukan atau class baru yang dibuat, integrasikan.

Penggunaan kembali komponen software yang sudah ada menguntungkan dari segi:
►Siklus waktu pengembangan software, karena mampu mengurangi waktu 70%
►Biaya produksi berkurang sampai 84% arena pembangunan komponen berkurang

Pembangunan software dengan menggunakan komponen yang sudah tersedia dapat menggunakan komponen COTS (Commercial off-the-shelf) – yang bisa didapatkan dengan membeli atau komponen yang sudah dibangun sebelumnya secara internal. Component-Based Software Engineering (CBSE) adalah proses yang menekankan perancangan dan pembangunan software dengan menggunakan komponen software yang sudah ada. CBSE terdiri dari dua bagian yang terjadi secara paralel yaitu software engineering (component-based development) dan domain engineering seperti yang digambarkan pada gambar dibawah ini,

1. Domain engineering menciptakan model domain bagi aplikasi yang akan digunakan untuk menganalisis kebutuhan pengguna. Identifikasi, pembangunan, pengelompokan dan pengalokasikan komponen-komponen software supaya bisa digunakan pada sistem yang ada dan yang akan datang.
2. Software engineering (component-based development) melakukan analisis terhadap domain model yang sudah ditetapkan kemudian menentukan spesifikasi dan merancang berdasarkan model struktur dan spesifikasi sistem, kemudian melakukan pembangunan software dengan menggunakan komponen-komponen yang sudah ditetapkan berdasarkan analisis dan rancangan yang dihasilkan sebelumnya hingga akhirnya menghasilkan software.

G. Extreme Programming (XP) Model
Model proses ini diciptakan dan dikembangkan oleh Kent Beck. Model ini adalah model proses yang terbaru dalam dunia rekayasa perangkat lunak dan mencoba menjawab kesulitan dalam pengembangan software yang rumit dan sulit dalam implementasi. Menurut Kent Beck XP adalah : “A lightweight, efficient, low-risk, flexible,predictable, scientific and fun way to develop software”. Suatu model yang menekankan pada:

► keterlibatan user secara langsung

► pengujian

► pay-as-you-go design

Sebagai contoh :

Adapun empat nilai penting dari XP :

1. Communication/Komunikasi : komunikasi antara developer dan klien sering menjadi masalah. Karena itu komunikasi dalam XP dibangun dengan melakukan pemrograman berpasangan (pair programming). Developer didampingi oleh pihak klien dalam melakukan coding dan unit testing sehingga klien bisa terlibat langsung dalam pemrograman sambil berkomunikasi dengan developer. Selain itu perkiraan beban tugas jugadiperhitungkan.
2. Simplicity/ sederhana: Menekankan pada kesederhanaan dalam pengkodean: “What is the simplest thing that could possibly work?” Lebih baik melakukan hal yang sederhana dan mengembangkannya besok jika diperlukan. Komunikasi yang lebih banyak mempermudah, dan rancangan yang sederhana mengurangi penjelasan.
3. Feedback / Masukan/Tanggapan: Setiap feedback ditanggapi dengan melakukan tes, unit test atau system integration dan jangan menunda karena biaya akan membengkak (uang, tenaga, waktu).
4. Courage / Berani: Banyak ide baru dan berani mencobanya, berani mengerjakan kembali dan setiap kali kesalahan ditemukan, langsung diperbaiki.