ابزارهای برنامه‌نویسی

مهندسی نرم‌افزار مطالعه دقیق مهندسی برای طراحی، توسعه و نگهداری نرم‌افزار است. این علم برای پرداختن به مسائل پروژه‌های نرم‌افزاری با کیفیت پایین معرفی شد. مشکلات زمانی به وجود می‌آیند که یک نرم‌افزار از جدول زمانی و بودجه فراتر رفته و سطح کیفیتش تنزل پیدا کند. مهندسی نرم‌افزار تضمین می‌کند که اپلیکیشن به طور مداوم، به‌درستی، در زمان مناسب و با بودجه کافی ساخته شود.

مهندسی نرم‌افزار چیست؟

امروزه میلیاردها دستگاه فیزیکی در سراسر جهان وجود دارد که به اینترنت متصل می‌شوند. این دستگاه‌ها همواره در حال جمع‌‌آوری و به اشتراک‌گذاری داده‌ها هستند. به همین دلیل تمام صنایع به‌سرعت به سمت صنایع مبتنی بر فناوری حرکت می‌کنند. در حال حاضر سرمایه‌گذاری‌های زیادی روی مهندسی نرم‌افزار انجام می‌شود. دلیل این اتفاق چیزی جز افزایش اعتماد به فناوری موبایل و پیچیدگی روزافزون فناوری و صنایع در حال ظهور نیست.

به نظر می‌رسد تقاضا برای مهندس نرم‌افزار کامپیوتر ماهر و توانمند پایان ندارد. چه‌بسا که این تقاضا با تغییر چشم‌انداز اقتصادی و نیاز به راه‌حل‌های فناوری تقویت هم می‌شود.

مهندسی نرم‌افزار به انگلیسی soft engineering نام دارد و شاخه‌ای از علوم کامپیوتر است که شامل توسعه و ساخت نرم‌افزار سیستم‌های کامپیوتری و اپلیکیشن‌هاست. نرم‌افزار سیستم‌های رایانه‌ای از برنامه‌هایی تشکیل می‌شود که شامل ابزارهای محاسباتی و سیستم‌های عملیاتی است. اپلیکیشن‌ها شامل برنامه‌های کاربرمحوری از جمله مرورگرهای وب، برنامه‌های پایگاه‌داده و غیره می‌شوند.

مهندس نرم‌افزار کامپیوتر

مهندس نرم‌افزار کامپیوتر دانش گسترده‌ای در مورد زبان‌های برنامه‌نویسی، توسعه نرم‌افزار و سیستم‌عامل‌های رایانه دارد. او اصول مهندسی را در ساخت نرم‌افزار به کار می‌برد. یک مهندس نرم‌افزار کامپیوتر با استفاده از این اصول مهندسی در هر مرحله از فرایند توسعه، از تجزیه‌وتحلیل الزامات گرفته تا پردازش نرم‌افزار، می‌تواند سیستم‌های سفارشی را برای هر مشتری خاص ایجاد کند.

همان‌طور که یک مهندس عمران اطمینان حاصل می‌کند که یک پل پایه مستحکمی دارد، یک مهندس نرم‌افزار کامپیوتر هم با مطالعه دقیق نیازها شروع می‌کند و روند توسعه را به روشی سیستماتیک انجام می‌دهند.

معرفی شغل مهندس نرم‌افزار کامپیوتر 

یکی از شغل‌های بسیار محبوب در سراسر جهان از جمله ایران مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار است. با رشد بی‌نظیر تکنولوژی و کامپیوتر، مهندس نرم‌افزار کامپیوتر می‌تواند در بسیاری از صنایع و در هر زمینه‌ای ازجمله فناوری، مراقبت‌های بهداشتی، تولید خودرو، انرژی سبز، سنجش‌ازدور، هوانوردی، امور مالی، سازمان‌های دولتی و خصوصی و غیره فعالیت کند.

یک مهندس نرم‌افزار کامپیوتر برای طراحی و توسعه نرم‌افزارهای رایانه‌ای از تجزیه‌وتحلیل ریاضی و اصول علوم کامپیوتر استفاده می‌کند. انواع مختلفی از نرم‌افزارها وجود دارد که مهندس نرم‌افزار کامپیوتر می‌تواند آن را توسعه دهد؛ مانند سیستم‌عامل‌ها، بازی‌های رایانه‌ای، میان‌افزارها، برنامه‌های تجاری و سیستم‌های کنترل شبکه. تغییر در فناوری و ظهور زمینه‌های جدید تخصصی این حرفه را با سرعت بالایی توسعه داده و تکامل می‌بخشد.

در بسیاری از موارد کار مهندس نرم‌افزار کامپیوتر در ارتباط مستقیم با مشتری‌ها است. در این زمان‌ها مهندس نرم‌افزار کامپیوتر نیازهای مشتری را تجزیه تحلیل کرده، سپس نرم‌افزار کامپیوتر را طراحی و آزمایش می‌کند. در نهایت آن را به‌گونه‌ای توسعه می‌دهد که پاسخگوی نیازهای مشتری باشد.

مهندسان کامپیوتر در واقع در سیستم‌های محاسبات، ساختار نرم‌افزار و شناخت محدودیت‌های سخت‌افزار موجود تخصص دارند. این یک فرایند گاهی بسیار پیچیده می‌شود؛ از همین رو، آن‌ها برای ارتباط برقرار کردن با کامپیوتر و دادن دستورات به آن، از نمودارها، فلوچارت‌ها و الگوریتم‌ها استفاده می‌کنند. تبدیل این دستورات به زبان کامپیوتر (کدینگ و برنامه‌نویسی) معمولاً برعهده یک برنامه‌نویس کامپیوتر است.

از دیگر الزامات مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار مهارت‌های بین فردی است. مهندس نرم‌افزار کامپیوتر باید بتواند ارتباط مؤثری با کاربران برقرار کند تا بتواند به آموزش، آزمایش و رفع باگ‌های محصول نهایی بپردازد. آن‌ها معمولاً از همان مراحل اولیه برنامه‌ریزی نرم‌افزار تا مرحله آزمایش، توسعه، آموزش و پشتیبانی به فعالیت می‌پردازند.

مهندسان نرم‌افزار

مهندسان نرم‌افزار را می‌توان به دودسته تقسیم کرد:

مهندسان اپلیکیشن

این مهندسان با تجزیه‌وتحلیل نیازهای کاربر نهایی، اپلیکیشن‌ها را برای کسب‌وکارها و سازمان‌ها ایجاد یا تنظیم می‌کنند. آن‌ها این برنامه‌ها و اپلیکیشن‌ها را طراحی، ایجاد، نصب و نگهداری می‌کنند.

مهندسان سیستم‌ها

مهندسان سیستم‌ها وظیفه ایجاد، نگهداری و رشد سیستم‌های کامپیوتری سازمان‌ها و کسب‌وکارها و همچنین یک‌پارچه‌سازی آن‌ها را به عهده دارند. مهندسان سیستم نیازهای بخش‌ها را با یکدیگر هماهنگ کرده، آن‌ها را به هم لینک می‌کنند و شبکه تشکیل می‌دهند.

مزایای مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار

مهندسی نرم‌افزار یک مسیر امن برای طراحی و ساخت یک نرم‌افزار کاربردی، مفید و بی‌نقص را ایجاد می‌کند. این امر را می‌توان بزرگ‌ترین مزیت مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار دانست. کار مهندسی نرم‌افزار به همین‌جا ختم نمی‌شود. این علم روش‌ها و راه‌حل‌هایی را برای نگهداری راحت‌تر و توسعه بهتر نرم‌افزار ارائه می‌کند. علاوه بر این‌ها مزایای زیاد دیگری را می‌توانیم برای مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار برشمریم:

·         کاهش پیچیدگی‌ها
نرم‌افزارهای بزرگ همواره با دشواری و پیچیدگی‌های زیادی همراه‌اند. مهندسی نرم‌افزار با ارائه راه‌حل‌های فوق‌العاده این مشکلات را از سر راه بر می‌دارد. مهندسی نرم‌افزار ابتدا مشکلات بزرگ را به قسمت‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند. طبیعتاً حل مشکلات کوچک‌تر آسان‌تر و سریع‌تر بوده و پیچیدگی‌های کمتری دارد.

·         به‌حداقل‌رساندن هزینه نرم‌افزار
بعضی از نرم‌افزارها برای اجرا شدن به سخت‌افزارهای قوی نیاز دارند. این ممکن است هزینه را برای کاربران نهایی افزایش دهد. از طرفی الگوریتم‌های نادرستی که در نرم‌افزارها استفاده می‌شود، توسعه آن‌ها را با مشکلات سنگینی مواجه می‌کند. اما مهندسی نرم‌افزار می‌تواند با برنامه‌ریزی اصولی موارد اضافی را حذف کرده و کدها را بهینه کند. حتی ارائه راه‌حل‌های علمی برای تولید نرم‌افزار می‌تواند اشتباهات را کاهش داده و هزینه‌های مالی و زمانی را به شدت کم کند.

·         کاهش زمان
پروسه ساخت یک نرم‌افزار از شروع تا رسیدن به نتیجه نهایی بسیار وقت‌گیر است و اگر طبق برنامه پیش نرود، مدیریت زمان آن با مشکل مواجه خواهد شد. مخصوصاً ایجاد نرم‌افزارهای بزرگ که به هزاران خط کد نیاز دارند. رویکرد مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار با انجام برنامه‌ریزی دقیق و استفاده از روش‌های اصولی به میزان چشم‌گیری زمان انجام فرایند را کاهش می‌دهد.

·         انجام پروژه‌های بزرگ
انجام پروژه‌های بزرگ نیازمند زمان و صبر زیاد هستند. در این مدت مهندس نرم‌افزار کامپیوتر باید طبق برنامه پیش برود و پروژه خود را به‌خوبی مدیریت کند. مهندسی نرم‌افزار امکان بخش‌بندی فعالیت‌های مختلف را فراهم می‌کند؛ به‌عنوان‌مثال برنامه‌ریزی، جهت‌دهی به کارها، تقسیم‌کار، آزمایش و نگهداری در یک بخش مجزا قرار می‌گیرد. این کار انجام پروژه‌های بزرگ را بسیار راحت‌تر از قبل می‌کند.

·         محصول قابل‌اطمینان
 کار مهندس نرم‌افزار کامپیوتر تنها طراحی و تولید نرم‌افزار نیست. آزمایش، رفع باگ‌ها و تعمیر و نگهداری از دیگر کارهایی است که در مهندسی نرم‌افزار به‌دقت انجام می‌شود. ازاین‌رو نرم‌افزارهایی که توسط مهندسان کامپیوتر ارائه می‌شوند معمولاً قابل‌اطمینان هستند.

·         اثربخشی
مهندسی نرم‌افزار روی اثربخشی نرم‌افزار هم توجه ویژه‌ای دارد. اثربخشی بدین معناست که چقدر از نیازهای مشتری برآورده شده و نتیجه موردنظر او حاصل شده است. مهندسی نرم‌افزار از آنجا که مطابق با استانداردها پیش می‌رود، عملکردی مؤثر را به ارمغان خواهد آورد. 

اهمیت مهندسی نرم‌افزار

برای آگاهی از اهمیت مهندسی نرم‌افزار کافی است نگاهی به اطرافمان بیندازیم. دنیای امروز بدون تکنولوژی و ارتباطات هیچ معنایی ندارد. استفاده از موبایل، کامپیوتر و بسیاری از وسایل الکترونیکی در اطرافمان را مدیون مهندسی نرم‌افزار هستیم. به همین دلیل مهندسی نرم‌افزار یکی از استراتژیک‌ترین و پول‌سازترین رشته‌های دنیاست. مهندسی نرم‌افزار در صورتی می‌تواند بیشترین اثرگذاری را داشته باشد که رویکرد اقتصاد تولید محور بر جامعه حاکم باشد؛ بنابراین اگر تولید انبوه نرم‌افزارهای باکیفیت مورد هدف قرار نگیرد، آموزش برنامه‌نویسی می‌تواند پاسخگوی نیازهای مشتریان باشد.

کشورهای درحال‌توسعه برای پیشرفت و مطرح‌کردن خودشان در دنیا روی مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار سرمایه‌گذاری‌های کلانی می‌کنند. چراکه ابزارهای تولید در آن به نسبت سایر رشته‌های مهندسی بسیار ارزان‌تر است و قابلیت استفاده مجدد را دارد. از طرفی متخصص شدن در این حوزه خسارت‌ها و هزینه‌های سنگینی به بار نمی‌آورد. در این رشته فرد می‌تواند از طریق دوباره‌نویسی کدهای نادرست، اشتباهات خود را اصلاح‌کرده یا حتی کارایی محصول خود را افزایش دهد. تولید انبوه و توزیع نرم‌افزار بسیار کم‌هزینه‌تر از محصولات سخت‌افزاری است. درواقع این کار با استفاده از اینترنت و شبکه‌های کامپیوتری قابل انجام است.

چالش‌های مهندسی نرم‌افزار

مهندسی کامپیوتر گرایش نرم‌افزار هم مانند تمام رشته‌های فنی و غیر فنی دیگر سختی‌ها و چالش‌های خاص خود را دارد. به عنوان مثال مهم‌ترین چالش‌های یک مهندس نرم‌افزار کامپیوتر عبارت‌اند از:

·        هزینه خرابی نرم‌افزار در مناطقی که از نظر حیاتی اهمیت دارند، بسیار سنگین است و حتی می‌تواند جان انسان‌ها را به خطر بی اندازد. مانند فضا، هواپیما، نیروگاه‌های هسته‌ای و غیره.

•  وجود پیچیدگی‌های زیاد در اپلیکیشن‌های جدید
•  ارزان بودن نرم‌افزارها نسبت به زمان و انرژی صرف‌شده برای آن‌ها
•  افزایش تنوع در نرم‌افزارها

علاوه بر این‌ها مهندسی نرم‌افزار در ایران با مشکلات دیگری ازجمله کمبود زیرساخت‌های IT، عدم اطمینان شرکت‌ها و سازمان‌ها به نرم‌افزارهای جدید، عدم سرمایه‌گذاری روی تولید نرم‌افزار و غیره روبه‌رو است.

افراد مناسب برای مهندسی نرم‌افزار

مهندسی نرم‌افزار برای افرادی که در تفکر سمت چپ و راست مغز مهارت کافی دارند، یک انتخاب شغلی فوق‌العاده است؛ ازجمله مهارت‌های تحلیلی و مهارت‌های حل مسئله. افرادی که به طور ذاتی حل‌کننده مشکل هستند، در کار با دیگران تبحر دارند و تا رسیدن به موفقیت روی کارشان متمرکز هستند، می‌توانند در این شغل موفقیت‌های خوبی کسب کنند.

یک مهندس نرم‌افزار باید در موارد زیر هم مهارت داشته باشد:

• برنامه‌نویسی و کدینگ
• مبانی مهندسی نرم‌افزار و علوم کامپیوتر
• طراحی و معماری
• الگوریتم‌ها و ساختار داده‌ها
• تجزیه‌وتحلیل اطلاعات
•  نرم‌افزار رفع باگ
• نرم‌افزار تست

ارتباط رشته مهندسی نرم‌افزار کامپیوتر با سایر رشته‌ها

موفقیت در رشته مهندسی نرم‌افزار مستلزم این است که علاوه بر مهارت‌های نرم‌افزاری به جنبه‌های دیگر آن هم بپردازید. این رشته با سایر رشته‌ها هم‌پوشانی‌هایی دارد که عبارت‌اند از:

علوم کامپیوتر: پایه و اساس رشته نرم‌افزار مانند مهندسی برق با فیزیک ارتباط دارد.

علوم مدیریت: مهندسی نرم‌افزار یک کار پرمشغله است که علاوه بر کنترل فنی، به کنترل مدیریتی هم نیاز دارد؛ بنابراین از آن به طور گسترده در علم مدیریت هم استفاده می‌شود.

اقتصاد: در این بخش مهندسی نرم‌افزار به شما در تخمین منابع و کنترل هزینه کمک شایانی می‌کند. سیستم محاسبات باید توسعه داده شود و داده‌ها به طور منظم در بودجه مشخص نگه‌داشته شوند.

مهندسی سیستم: بیشتر نرم‌افزارها جزئی از یک سیستم بسیار بزرگ‌تری هستند؛ مانند یک نرم‌افزار در سیستم نظارت صنعتی یا نرم‌افزار پرواز در هواپیما. برای مطالعه این نوع از سیستم‌ها باید از روش‌های مهندسی نرم‌افزار استفاده شود.

تحصیل در رشته مهندسی نرم‌افزار

همان‌طور که می‌دانید رشته مهندسی کامپیوتر مخصوصاً گرایش نرم‌افزار از محبوب‌ترین و پرکاربردترین رشته‌های تحصیلی است. مهندسی نرم‌افزار، مهندسی سخت‌افزار و فناوری اطلاعات سه گرایش اصلی این رشته هستند. اکثر دانشگاه‌های ایران این رشته را ارائه می‌کنند. از مهم‌ترین و برجسته‌ترین آن‌ها می‌توان به دانشگاه صنعتی شریف، تهران، امیرکبیر، خواجه‌نصیر، علم و صنعت و دانشگاه صنعتی اصفهان اشاره کرد.

دروس مهندسی نرم‌افزار طبق سرفصل‌های وزارت علوم در تمام دانشگاه‌های ایران یکسان است. اگر مایل به تحصیل در این رشته هستید، می‌توانید دروس رشته مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار را از چارت موجود در سایت دانشگاه موردنظرتان مشاهده کنید. در دوران کارشناسی تمام مفاهیم مهندسی نرم‌افزار را فرامی‌گیرید؛ از پایه‌ای‌ترین مباحث تا کاربردی‌ترین آن‌ها.

ازجمله مهم‌ترین دروس مهندسی نرم‌افزار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

مهم‌ترین دروس مهندسی نرم‌افزار

·        مبانی کامپیوتر و برنامه‌سازی

·        ساختمان داده‌ها

·        پایگاه داده‌ها

·        ریاضی مهندسی

·        مدارهای منطقی

·        طراحی الگوریتم‌ها

·        طراحی و پیاده‌سازی زبان‌های برنامه‌سازی

·        نظریه زبان‌ها و ماشین‌ها

·        مهندسی نرم‌افزار 1 و 2

·        هوش مصنوعی

·        معماری کامپیوتر

·        شبکه‌های کامپیوتری

·        ریزپردازنده 1

تحصیل در دوره ارشد مهندسی کامپیوتر هم در ایران و هم در خارج از کشور امکان‌پذیر است. از جمله گرایش‌های ارشد کامپیوتر می‌توان نرم‌افزار، هوش مصنوعی، شبکه‌های کامپیوتری، رایانش امن، معماری کامپیوتر و بیوانفورماتیک را نام برد. بیوانفورماتیک از به‌روزترین علم‌های جهان است که اخیراً محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. دوره آموزشی علم داده تقریباً به این مباحث می‌پردازد.

از جمله دروس ارشد نرم‌افزار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

·        پردازش موازی

·        معماری نرم‌افزار

·        داده‌کاوی

·        سیستم‌های توزیع شده

·        رایانش ابری

·        سیستم‌های نرم‌افزاری اتکاپذیر

·        مدل‌های رایانش همروند

·        رایانش گرید و خوشه‌ای

·        نظریه اطلاعات و کدینگ

·        وب معنایی

·        مدیریت پایگاه دانش

·        متدولوژی ایجاد نرم‌افزار

·        نظریه محاسبات پیشرفته

·        هندسه محاسباتی

·        و...

مهندسی نرم‌افزار و آموزش برنامه‌نویسی

بسیاری از افراد آموزش مهندسی نرم‌افزار را با آموزش برنامه‌نویسی یکی می‌دانند. این یک تصور اشتباه است. برنامه‌نویسی تنها یک مهارت در مهندسی نرم‌افزار است. البته اهمیت آن را اصلاً نمی‌توان نادیده گرفت؛ چراکه در تمام شاخه‌ها و دروس مهندسی نرم‌افزار ردپایی از برنامه‌نویسی هم به چشم می‌خورد. برای اینکه تفاوت این دو مفهوم را بهتر متوجه شوید، به مثال زیر دقت کنید.

امروزه نوجوانان بسیاری قبل از ورود به دانشگاه و حتی کودکان برای یادگیری برنامه‌نویسی تلاش می‌کنند. اما نمی‌توان آن‌ها را مهندس نرم‌افزار نامید. یا بسیاری از افراد در رشته‌های دیگر به یادگیری برنامه‌نویسی می‌پردازند. از همین رو برنامه‌نویسی تنها یک رکن از ارکان مهندسی نرم‌افزار است و تنها درصورتی‌که تمام ارکان آن کامل باشد، این علم در وضعیت ایده‌آل خود قرار می‌گیرد.

بازار کار مهندسی نرم‌افزار

با توجه به رشد روزافزون استفاده از کامپیوتر در تمام صنایع و کسب‌وکارها در حال حاضر بازار کار مهندسی نرم‌افزار یکی از پررونق‌ترین و پردرآمدترین بازارهای ایران و جهان است. این بازار کار نه تنها گسترده است بلکه روز به روز بر وسعت آن افزوده هم می‌شود؛ بنابراین کسانی که نسبت به آموزش مهندسی نرم‌افزار اقدام می‌کنند، قطعاً آینده روشنی در انتظارشان است. آینده شغلی رشته مهندسی کامپیوتر نرم‌افزار تنها در صورتی روشن خواهد بود که فرد تمام مهارت‌های لازم برای کار در این رشته را فرابگیرد.

مهندسی نرم‌افزار از بهترین و محبوب‌ترین رشته‌های تحصیلی است. اگر مهارت‌های این رشته را به‌خوبی کسب کنید، آینده شغلی‌تان را می‌توانید تضمین کنید؛ بنابراین اگر به رشته مهندسی نرم‌افزار علاقه دارید، می‌توانید با شرکت در دوره‌های متنوع مرتبط با این رشته شرکت کنید. مکتب‌خونه بهترین دوره‌های آموزش مهندسی نرم‌افزار در این زمینه را برای شما عزیزان فراهم آورده است.