Классификация информационных систем по характеру использования информации

Классификация информационных систем по степени автоматизации

Основные понятия технологии проектирования

Лекция № 1

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Лекции по предмету информационных систем (ИС)

Информационная система (ИС) — это система, предназначенная для ведения информационной модели, чаще всего — какой-либо области человеческой деятельности. Эта система должна обеспечивать средства для протекания информационных процессов:

· хранение

Системы , которые осуществляют хранение и обработку информации называют информационно-вычислительными системами. В информационную систему данные поступают от источника информации. Эти данные отправляются на хранение либо претерпевают в системе некоторую обработку и затем передаются потребителю.

Между потребителем и собственно информационной системой может быть установлена обратная связь. В этом случае информационная система называется замкнутой . Канал обратной связи необходим, когда нужно учесть реакцию потребителя на полученную информацию.

Информационная система состоит:

o источника информации,

o аппаратной части ИС,

o программной части ИС,

o потребителя информации.

• Ручные информационные системы характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком. Например, о деятельности менеджера в фирме, где отсутствуют компьютеры, можно говорить, что он работает с ручной ИС.
• Автоматизированные информационные системы (АИС) — наиболее популярный класс ИС. Предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль отводится компьютеру.
• Автоматические информационные системы выполняют все операции по переработке информации без участия человека, различные роботы. Примером автоматических информационных систем являются некоторые поисковые машины Интернет, например Google, где сбор информации о сайтах осуществляется автоматически поисковым роботом и человеческий фактор не влияет на ранжирование результатов поиска.

• Информационно-поисковые системы — программная система для хранения, поиска и выдачи интересующей пользователя информации.
• Информационно-аналитические системы — класс информационных систем, предназначенных для аналитической обработки данных.
• Информационно-решающие системы — системы, осуществляющие переработку информации по определенному алгоритму.
• управляющие
• советующие
• Ситуационные центры (информационно-аналитические комплексы)

С точки зрения программно-аппаратной реализации можно выделить ряд типовых архитектур ИС:

1. Традиционные архитектурные решения основаны на использовании выделенных файл-серверов (File-server) или серверов баз данных (Client-server).

2. Корпоративные информационные системы , базируются на технологии Internet (Intranet-приложения).

3. "Хранилища данных" (DataWarehouse) - интегрированные информационные среды, включающие разнородные информационные ресурсы.

4. Архитектура интеграции информационно-вычислительных компонентов на основе объектно-ориентированного подхода, которые используются для построения глобальных распределенных информационных приложений (Service Oriented architecture SOA).

Индустрия разработки автоматизированных информационных систем управления зародилась в 1950-х - 1960-х годах и к концу века приобрела вполне законченные формы. На первом этапе основным подходом в проектировании ИС был метод "снизу-вверх", когда система создавалась как набор приложений, наиболее важных в данный момент для поддержки деятельности предприятия. Основной целью этих проектов было не создание тиражируемых продуктов, а обслуживание текущих потребностей конкретного учреждения. Такой подход отчасти сохраняется и сегодня. В рамках "лоскутной автоматизации" достаточно хорошо обеспечивается поддержка отдельных функций, но практически полностью отсутствует стратегия развития комплексной системы автоматизации, а объединение функциональных подсистем превращается в самостоятельную и достаточно сложную проблему.

Создавая свои отделы и управления автоматизации, предприятия пытались "обустроиться" своими силами. Однако периодические изменения технологий работы и должностных инструкций, сложности, связанные с разными представлениями пользователей об одних и тех же данных, приводили к непрерывным доработкам программных продуктов для удовлетворения все новых и новых пожеланий отдельных работников. Как следствие - и работа программистов, и создаваемые ИС вызывали недовольство руководителей и пользователей системы.

Следующий этап связан с осознанием того факта, что существует потребность в достаточно стандартных программных средствах автоматизации деятельности различных учреждений и предприятий. Из всего спектра проблем разработчики выделили наиболее заметные: автоматизацию ведения бухгалтерского аналитического учета и технологических процессов. Системы начали проектироваться "сверху-вниз", т.е. в предположении, что одна программа должна удовлетворять потребности многих пользователей.

Сама идея использования универсальной программы накладывает существенные ограничения на возможности разработчиков по формированию структуры базы данных, экранных форм, по выбору алгоритмов расчета. Заложенные "сверху" жесткие рамки не дают возможности гибко адаптировать систему к специфике деятельности конкретного предприятия: учесть необходимую глубину аналитического и производственно-технологического учета, включить необходимые процедуры обработки данных, обеспечить интерфейс каждого рабочего места с учетом функций и технологии работы конкретного пользователя. Решение этих задач требует серьезных доработок системы. Таким образом, материальные и временные затраты на внедрение системы и ее доводку под требования заказчика обычно значительно превышают запланированные показатели.

Согласно статистическим данным , собранным Standish Group (США), из 8380 проектов, обследованных в США в 1994 году, неудачными оказались более 30% проектов, общая стоимость которых превышала 80 миллиардов долларов. При этом оказались выполненными в срок лишь 16% от общего числа проектов, а перерасход средств составил 189% от запланированного бюджета.

В то же время , заказчики ИС стали выдвигать все больше требований, направленных на обеспечение возможности комплексного использования корпоративных данных в управлении и планировании своей деятельности.

Таким образом, возникла насущная необходимость формирования новой методологии построения информационных систем.

Методология проектирования информационных систем описывает процесс создания и сопровождения систем в виде жизненного цикла (ЖЦ) ИС, представляя его как некоторую последовательность стадий и выполняемых на них процессов. Для каждого этапа определяются состав и последовательность выполняемых работ, получаемые результаты, методы и средства, необходимые для выполнения работ, роли и ответственность участников и т.д. Такое формальное описание ЖЦ ИС позволяет спланировать и организовать процесс коллективной разработки и обеспечить управление этим процессом.

Цель создания методологии построения информационных систем заключается в регламентации процесса проектирования ИС и обеспечении управления этим процессом с тем, чтобы гарантировать выполнение требований, как к самой ИС, так и к характеристикам процесса разработки.

Основными задачами, решению которых должна способствовать методология проектирования ИС, являются следующие:

• обеспечивать создание корпоративных ИС, отвечающих целям и задачам организации, а также предъявляемым требованиям по автоматизации деловых процессов заказчика;
• гарантировать создание системы с заданным качеством в заданные сроки и в рамках установленного бюджета проекта;
• поддерживать удобную дисциплину сопровождения, модификации и наращивания системы;
• обеспечивать преемственность разработки, т.е. использование в разрабатываемой ИС существующей информационной инфраструктуры организации (задела в области информационных технологий).

Внедрение методологии должно приводить к снижению сложности процесса создания ИС за счет полного и точного описания этого процесса, а также применения современных методов и технологий создания ИС на всем жизненном цикле ИС - от замысла до реализации.

Жизненный цикл ИС можно представить как ряд событий, происходящих с системой в процессе ее создания и использования. Модель жизненного цикла отражает различные состояния системы, начиная с момента возникновения необходимости в данной ИС и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления.

В настоящее время известны и используются следующие модели жизненного цикла :

• Каскадная модель предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.

• Поэтапная модель с промежуточным контролем предусматривает разработку ИС итерациями с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки позволяют учитывать реально существующее взаимовлияние результатов разработки на различных этапах; время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.

• Спиральная модель На каждом витке спирали выполняется создание очередной версии продукта, уточняются требования проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка.

На практике наибольшее распространение получили две основные модели жизненного цикла:

• каскадная модель (характерна для периода 1970-1985 гг.);
• спиральная модель (характерна для периода после 1986.г.).

В ранних проектах достаточно простых ИС каждое приложение представляло собой единый, функционально и информационно независимый блок. Для разработки такого типа приложений эффективным оказался каскадный способ. Каждый этап завершался после полного выполнения и документального оформления всех предусмотренных работ.

Можно выделить следующие положительные стороны применения каскадного подхода:

• на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;
• выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении относительно простых ИС, когда в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования к системе. Основным недостатком этого подхода является то, что реальный процесс создания системы никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания ИС оказывается соответствующим поэтапной модели с промежуточным контролем.

Однако и эта схема не позволяет оперативно учитывать возникающие изменения и уточнения требований к системе. Согласование результатов разработки с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, а общие требования к ИС зафиксированы в виде технического задания на все время ее создания. Таким образом, пользователи зачастую получают систему, не удовлетворяющую их реальным потребностям.

Спиральная модель ЖЦ была предложена для преодоления перечисленных проблем. На этапах анализа и проектирования реализуемость технических решений и степень удовлетворения потребностей заказчика проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию работоспособного фрагмента или версии системы. Это позволяет уточнить требования, цели и характеристики проекта, определить качество разработки, спланировать работы следующего витка спирали. Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который удовлетворяет действительным требованиям заказчика и доводится до реализации.

Итеративная разработка отражает объективно существующий спиральный цикл создания сложных систем. Она позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем и решить главную задачу - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым, активизируя процесс уточнения и дополнения требований.

Методология проектирования ИС охватывает три основные области :

• проектирование объектов данных, которые будут реализованы в базе данных;
• проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;
• учет конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры (файл-сервер или клиент-сервер), параллельной обработки, распределенной обработки данных и т.п.

Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта.

Цель проекта можно определить как решение ряда взаимосвязанных задач, включающих в себя следующие пункты:

• реализация требуемой функциональности системы и уровня ее адаптивности к изменяющимся условиям функционирования;
• реализация требуемой пропускной способности системы;
• реализация требуемого времени реакции системы на запрос;
• реализация безотказной работы системы;
• реализация необходимого уровня безопасности;
• реализация простоты эксплуатации и поддержки системы.

Согласно современной методологии проектирования процесс создания ИС делится на следующие этапы (стадии) :

1. Формирование требований к системе: Задача формирования требований к ИС является одной из наиболее ответственных, трудно формализуемых и наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки. На єтой стадии осуществляется моделирование бизнес-процессов, протекающих в организации и реализующих ее цели и задачи. Для этого необходимо определить требования заказчиков к ИС и отобразить их на языке моделей в требования к разработке проекта ИС так, чтобы обеспечить соответствие целям и задачам организации. На выходе этапа получаем модель организации, описанную в терминах бизнес-процессов и бизнес-функций.

2. Проектирование: На этапе проектирования формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа требований к ИС. Построение логической и физической моделей данных является основной частью проектирования базы данных. Полученная в процессе анализа информационная модель сначала преобразуется в логическую, а затем в физическую модель данных. Параллельно с проектированием схемы базы данных выполняется проектирование процессов, чтобы получить спецификации (описания) всех модулей ИС. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: разметку меню, вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.

Конечными продуктами этапа проектирования являются:

· схема базы данных (на основании ER-модели, разработанной на этапе анализа);

· набор спецификаций модулей системы (они строятся на базе моделей функций).

· технический проект ИС (техническое задание), эскизный проект, рабочая документация.

3. Реализация: На этапе реализации осуществляется создание программного обеспечения системы, установка технических средств, разработка эксплуатационной документации.

4. Тестирование: обычно оказывается распределенным во времени. После завершения разработки отдельного модуля системы выполняют автономный тест, который преследует две основные цели:

• обнаружение отказов модуля (жестких сбоев);
• соответствие модуля спецификации (наличие всех необходимых функций, отсутствие лишних функций).

После того как автономный тест успешно пройдет, модуль включается в состав разработанной части системы и группа сгенерированных модулей проходит тесты связей, которые должны отследить их взаимное влияние.

Далее группа модулей тестируется на надежность работы, то есть проходят, во-первых, тесты имитации отказов системы, а во-вторых, тесты наработки на отказ. Первая группа тестов показывает, насколько хорошо система восстанавливается после сбоев программного обеспечения, отказов аппаратного обеспечения. Вторая группа тестов определяет степень устойчивости системы при штатной работе и позволяет оценить время безотказной работы системы. В комплект тестов устойчивости должны входить тесты, имитирующие пиковую нагрузку на систему.

Затем весь комплект модулей проходит системный тест - тест внутренней приемки продукта, показывающий уровень его качества. Сюда входят тесты функциональности и тесты надежности системы.

Последний тест информационной системы - приемо-сдаточные испытания. Такой тест предусматривает показ информационной системы заказчику и должен содержать группу тестов, моделирующих реальные бизнес-процессы, чтобы показать соответствие реализации требованиям заказчика.

Проектирование имеет целью обеспечить эффективное функционирование автоматизированной информационной системы (АИС) и взаимодействие автоматизированной информационной технологии (АИТ) со специалистами, использующими в сфере деятельности конкретного экономического объекта ПЭВМ и развитые средства коммуникации для выполнения своих профессиональных задач и принятия управленческих решений. В процессе проектирования совершенствуются как организация основной деятельности экономического объекта (производственной, хозяйственной), так и организация управленческих процедур. Массовое проектирование информационных технологий потребовало разработки единых теоретических положений, методических подходов к их созданию и функционированию.

Первоначально сформулированные академиком В.М. Глушковым научно-методические положения и практические рекомендации по проектированию автоматизированных систем в настоящее время сложились как основополагающие принципы создания АИС: системности, развития, совместимости, стандартизации и унификации, эффективности.

Принцип системности является важнейшим при создании, функционировании и развитии АИС. Он позволяет подойти к исследуемому объекту как единому целому; выявить на этой основе многообразные типы связей между структурными элементами, обеспечивающими целостность системы; установить направления производственно-хозяйственной деятельности системы и реализуемые ею конкретные функции. Системный подход предполагает проведение двухаспектного анализа, получившего название макро- и микроподходов.

При макроанализе система или ее элемент рассматриваются как часть системы более высокого порядка. Особое внимание уделяется информационным связям: устанавливается их число, выделяются и анализируются те связи, которые обусловлены целью изучения системы, а затем выбираются наиболее предпочтительные, реализующие заданную целевую функцию. При микроанализе изучается структура объекта, анализируются ее составляющие элементы с точки зрения их функциональных характеристик, проявляющихся через связи с другими элементами и внешней средой. В процессе проектирования АИС системный подход позволяет использовать математическое описание функционирования, исследование различных свойств отдельных элементов и системы в целом, моделировать изучаемые процессы для анализа работы вновь создаваемых систем.

Для АИС управления характерна многоуровневая иерархия с вертикально соподчиненными элементами (подсистемами). Преимущества иерархических структур способствовали их широкому распространению в системах управления. Практическое значение системного подхода и моделирования состоит в том, что они позволяют в доступной для анализа форме не только отразить все существенное, интересующее создателя системы, но и использовать ЭВМ для исследования поведения системы в конкретных, заданных экспериментатором условиях. Поэтому в основе создания АИС в настоящее время лежит метод моделирования на базе системного подхода, позволяющий находить оптимальный вариант структуры системы и тем самым обеспечивать наибольшую эффективность ее функционирования.

Принцип развития заключается в том, что АИС создается с учетом возможности постоянного пополнения и обновления функций системы и видов ее обеспечений. Предусматривается, что автоматизированная система должна наращивать свои вычислительные мощности, оснащаться новыми техническими и программными средствами, быть способной постоянно расширять и обновлять круг задач и информационный фонд, создаваемый в виде системы баз данных. Принцип совместимости заключается в обеспечении способности взаимодействия АИС различных видов, уровней в процессе их совместного функционирования. Реализация принципа совместимости позволяет обеспечить нормальное функционирование экономических объектов, повысить эффективность управления народным хозяйством и его звеньями.

Принцип стандартизации и унификации заключается в необходимости применения типовых, унифицированных и стандартизированных элементов функционирования АИС. Внедрение в практику создания и развития АИС этого принципа позволяет сократить временные, трудовые и стоимостные затраты на создание АИС при максимально возможном использовании накопленного опыта в формировании проектных решений и внедрении автоматизации проектировочных работ.

Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АИТ и целевым эффектом, получаемым при ее функционировании.

Как правило, кроме основополагающих принципов для эффективного осуществления управления выделяют также ряд частных принципов, детализирующих общие. Соблюдение каждого из частных принципов позволяет получить определенный экономический эффект. Один из них - принцип декомпозиции - используется при изучении особенностей, свойств элементов и системы в целом. Он основан на разделении системы на части, выделении отдельных комплексов работ, создает условия для более эффективного ее анализа и проектирования.

Принцип первого руководителя предполагает закрепление ответственности при создании системы за заказчиком - руководителем предприятия, организации, отрасли, т.е. будущим пользователем, который отвечает за ввод в действие и функционирование АИТ.

Принцип новых задач - поиск постоянного расширения возможностей системы, совершенствование процесса управления, получение дополнительных результатных показателей с целью оптимизировать управленческие решения. Это может сопровождаться постановкой и реализацией при использовании ЭВМ и других технических средств новых задач управления.

Принцип автоматизации информационных потоков и документооборота предусматривает комплексное использование технических средств на всех стадиях прохождения информации от момента ее регистрации до получения результатных показателей и формирования управленческих решений.

Принцип независимости данных предполагает, что модели данных должны быть проанализированы и спроектированы независимо от процессов их обработки, а также от их физической структуры и распределения в технической среде.

Принцип структурирования данных предусматривает необходимость структурирования и иерархической организации элементов информационной базы системы.

Принцип доступа конечного пользователя заключается в том, что пользователь должен иметь средства доступа к базе данных, которые он может использовать непосредственно (без программирования). Соблюдение приведенных принципов необходимо при выполнении работ на всех стадиях создания и функционирования АИС и АИТ, т.е. в течение всего их жизненного цикла.

Жизненный цикл (ЖЦ) - период создания и использования АИС (АИТ), охватывающий ее различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данной автоматизированной системе и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления у пользователей.

Жизненный цикл АИС и АИТ позволяет выделить четыре основные стадии: предпроектную, проектную, внедрение и функционирование. От качества проектировочных работ зависит эффективность функционирования системы. Поэтому каждая стадия проектирования разделяется на ряд этапов и предусматривает составление документации, отражающей результаты работы.

Основными работами, выполняемыми на стадиях и этапах проектирования, можно считать:

I стадия - предпроектное обследование:

1-й этап - сбор материалов для проектирования -формирование требований, изучение объекта проектирования, разработка и выбор варианта концепции системы;

2-й этап - анализ материалов и формирование документации -создание и утверждение технико-экономического обоснования и технического задания на проектирование системы на основе анализа материалов обследования, собранных на первом этапе.

II стадия - проектирование:

1-й этап - техническое проектирование, где ведется поиск наиболее рациональных проектных решений по всем аспектам разработки, создаются и описываются все компоненты системы, а результаты работы отражаются в техническом проекте,

2-й этап - рабочее проектирование, в процессе которого осуществляется разработка и доводка программ, корректировка структур баз данных, создание документации на поставку, установку технических средств и инструкций по их эксплуатации, подготовка для каждого пользователя системы обширного инструкционного материла, оформленного в виде должностных инструкций исполнителям-специалистам, реализующим свои профессиональные функции с использованием технических средств управления. Технический и рабочий проекты могут объединяться в единый документ - техно-рабочий проект.

III стадия - ввод системы в действие:

1-й этап - подготовка к внедрению - установка и ввод в эксплуатацию технических средств, загрузка баз данных и опытная эксплуатация программ, обучение персонала;

2-й этап - проведение опытных испытаний всех компонентов системы перед передачей в промышленную эксплуатацию, обучение персонала;

3-й этап (завершающая стадия создания АИС и АИТ) - сдача в промышленную эксплуатацию; оформляется актами приема-сдачи работ.

VI стадия - промышленная эксплуатация кроме повседневного функционирования включает сопровождение программных средств и всего проекта, оперативное обслуживание и администрирование баз данных.

Жизненный цикл (ЖЦ) образуется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и, как правило, носит итерационный характер; реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением ограничений и т.п. На каждом этапе ЖЦ формируется определенный набор документов и технических решений, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, полученные на предыдущем этапе. Этап завершается проверкой предложенных решений и документов на их соответствие сформулированным требованиям и начальным условиям.

К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие две основные модели ЖЦ:

Каскадная модель (70-85 г.г.);

Спиральная модель (86-90 г.г.).

В изначально существовавших однородных ИС каждое приложение представляло собой единое целое. Для разработки такого типа приложений применялся каскадный способ. Его основной характеристикой является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на следующий происходит только после того, как будет полностью завершена работа на текущем (рисунок 1). Каждый этап завершается выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков.

Рисунок 1 - Каскадная схема разработки ПО.

Положительные стороны применения каскадного подхода заключаются в следующем:

На каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;

Выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

В процессе создания ПО постоянно возникала потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания ПО принимал следующий вид.

Рисунок 2 - Реальный процесс разработки ПО по каскадной схеме

Основным недостатком каскадного подхода является существенное запаздывание с получением результатов.

Для преодоления перечисленных проблем была предложена спиральная модель, делающая упор на начальные этапы ЖЦ: анализ и проектирование. Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.

Рисунок 3 - Спиральная модель ЖЦ

При проектировании автоматизированная информационная технология рассматривается в пяти взаимосвязанных аспектах.

1. Техническом - как аппаратно-коммуникационный комплекс, имеющий конкретную конфигурацию и служащий для обработки и передачи информации.

2. Программно-математическом - как набор статистических, математических, инфологических, алгоритмических и прочих машинно-ориентированных моделей, а также реализующих их компьютерных программ.

3. Методическом - как совокупность средств реализации функций управления по отношению к экономическому объекту - предприятию, объединению, региональному хозяйству и т. д.

4. Организационном - как описание документооборота и регламента деятельности аппарата управления.

5. Пооперационном - как совокупность технологических, логических и арифметических операций, реализуемых в автоматическом режиме.

Исходя из реальных условий конкретной предметной области формулируются основные требования к АИТ. Перечислим наиболее общие из них, характерные для современных информационных технологий.

Принцип системности. Такой принцип предполагает подразделение информационных потоков на внешние и внутренние по отношению к объекту управления, учет структурно-динамических свойств протекающих в нем процессов, моделирование прямых и обратных связей с окружающей средой.

Работа в многозадачном режиме. Использование децентрализованных средств сбора и предварительной обработки данных согласно принятой декомпозиции задач и распределения управленческих функций, что достигается с помощью технологии «клиент - сервер», позволяющей системе функционировать в многозадачном режиме.

Способность к адаптации всей системы и гибкое приспособление АИТ к изменениям рыночной среды, возможность быстрого переключения на разные режимы использования аппаратных и телекоммуникационных средств.

Ориентация АИТ на реализацию единой информационно-логической модели объекта управления в сочетании с необходимыми процедурами обработки данных и вывода результатов.

Синхронизация процессов переработки и выдачи информации с процессами принятия решений на всех уровнях за счет использования диалогового и планового (в масштабе реального времени) режимов эксплуатации АИТ.

Использование безбумажного документооборота, естественно-профессионального " языка для общения специалиста с ПЭВМ, электронных подписей, машинных архивов и библиотек, удаленного доступа к массивам данных.

Возможность обработки больших объемов информации в регламентном и произвольном режимах, а также интеграции данных в соответствии с иерархией управления.

Наличие экспертной поддержки, учет неполноты информации, возможность получения прогнозных данных.

Названные свойства АИТ обеспечиваются применением современных высокоразвитых аппаратно-программных комплексов, средств связи и формулируются в процессе проектирования разработчиками системы. Такие пользователи-разработчики относятся к классу профессионалов. Для них существует множество инструментальных средств, облегчающих создание АИТ. Например, можно назвать системы Oraclе, Visual C++, Gupta SQL, Windows, CA-Visual Objects, а также CASE-технологии, позволяющие конструировать сложные компьютерные системы из отдельных стандартизированных программных модулей.

Другой класс пользователей - специалисты проблемной области, которые применяют в своей деятельности программные средства с широкими технологическими возможностями, такие как MS Word, CorelDraw, MS Excel, MS Project, MS Access.

Автоматизированные системы проектирования - быстроразвивающийся путь ведения проектировочных работ. В области автоматизации проектирования АИС и АИТ за последнее десятилетие сформировалось новое направление - CASE (Computer-Aided Software/System Engineering). Дальнейшее развитие работ в этом направлении привело к созданию ряда концептуально целостных, оснащенных высокоуровневыми средствами проектирования и реализации вариантов, доведенных по качеству и легкости тиражирования до уровня программных продуктов технологических систем, которые получили название CASE-систем или CASE-технологий.

В настоящее время не существует общепринятого определения CASE. Содержание этого понятия обычно определяется перечнем задач, решаемых с помощью CASE, а также совокупностью применяемых методов и средств. CASE-технология представляет собой совокупность методов анализа, проектирования, разработки и сопровождения АИС, поддержанной комплексом взаимосвязанных средств автоматизации. CASE - это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и программистов, позволяющий автоматизировать процесс проектирования и разработки АС, прочно вошедший в практику создания и сопровождения АИС и АИТ. Основная цель CASE-технологии состоит в том, чтобы отделить проектирование АИС и АИТ от ее кодирования и последующих этапов разработки, а также максимально автоматизировать процессы разработки и функционирования систем.

При использовании CASE-технологий изменяется технология ведения работ на всех этапах жизненного цикла автоматизированных систем и технологий, при этом наибольшие изменения касаются этапов анализа и проектирования. В большинстве современных CASE-систем применяются методологии структурного анализа и проектирования, основанные на наглядных диаграммных техниках, при этом для описания модели проектируемой АИС используются графы, диаграммы, таблицы и схемы.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Информационные технологии в юридической

Образовательное учреждение.. высшего профессионального образования.. государственный морской университет..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Введение

Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта. Основная задача любого успешного проекта заключается в том, чтобы на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации можно было обеспечить:

• требуемую функциональность системы и степень адаптации к изменяющимся условиям ее функционирования;
• требуемую пропускную способность системы;
• требуемое время реакции системы на запрос;
• безотказную работу системы в требуемом режиме, иными словами - готовность и доступность системы для обработки запросов пользователей;
• простоту эксплуатации и поддержки системы;
• необходимую безопасность.

Производительность является главным фактором, определяющим эффективность системы. Хорошее проектное решение служит основой высокопроизводительной системы.

Проектирование информационных систем охватывает три основные области:

• проектирование объектов данных, которые будут реализованы в базе данных;
• проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;
• учет конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры (файл-сервер или клиент-сервер), параллельной обработки, распределенной обработки данных и т.п.

В реальных условиях проектирование - это поиск способа, который удовлетворяет требованиям функциональности системы средствами имеющихся технологий с учетом заданных ограничений.

К любому проекту предъявляется ряд абсолютных требований, например максимальное время разработки проекта, максимальные денежные вложения в проект и т.д. Одна из сложностей проектирования состоит в том, что оно не является такой структурированной задачей, как анализ требований к проекту или реализация того или иного проектного решения.

Считается, что сложную систему невозможно описать в принципе. Это, в частности, касается систем управления предприятием. Одним из основных аргументов является изменение условий функционирования системы, например директивное изменение тех или иных потоков информации новым руководством. Еще один аргумент - объемы технического задания, которые для крупного проекта могут составлять сотни страниц, в то время как технический проект может содержать ошибки. Возникает вопрос: а может, лучше вообще не проводить обследования и не делать никакого технического проекта, а писать систему «с чистого листа» в надежде на то, что произойдет некое чудесное совпадение желания заказчика с тем, что написали программисты, а также на то, что все это будет стабильно работать?

Если разобраться, то так ли уж непредсказуемо развитие системы и действительно ли получить информацию о ней невозможно? Вероятно, представление о системе в целом и о предполагаемых (руководством) путях ее развития можно получить посредством семинаров. После этого разбить сложную систему на более простые компоненты, упростить связи между компонентами, предусмотреть независимость компонентов и описать интерфейсы между ними (чтобы изменение одного компонента автоматически не влекло за собой существенного изменения другого компонента), а также возможности расширения системы и «заглушки» для нереализуемых в той или иной версии системы функций. Исходя из подобных элементарных соображений описание того, что предполагается реализовать в информационной системе, уже не кажется столь нереальным. Можно придерживаться классических подходов к разработке информационных систем, один из которых - схема «водопада» (рис. 1) - описан ниже. Кратко будут рассмотрены и некоторые другие подходы к разработке информационных систем, где использование элементов, описанных в схеме «водопада», также допустимо. Какого подхода из описываемых ниже придерживаться (и есть ли смысл придумывать собственный подход) - в какой-то мере дело вкуса и обстоятельств.

Рис. 1. Cхема «водопада»

Жизненный цикл программного обеспечения представляет собой модель его создания и использования. Модель отражает его различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данном ПО и заканчивая моментом его полного выхода из употребления у всех пользователей. Известны следующие модели жизненного цикла:

• Каскадная модель. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.
• Поэтапная модель с промежуточным контролем. Разработка ПО ведется итерациями с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки позволяют уменьшить трудоемкость процесса разработки по сравнению с каскадной моделью; время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.
• Спиральная модель. Особое внимание уделяется начальным этапам разработки - выработке стратегии, анализу и проектированию, где реализуемость тех или иных технических решений проверяется и обосновывается посредством создания прототипов (макетирования). Каждый виток спирали предполагает создание некой версии продукта или какого-либо его компонента, при этом уточняются характеристики и цели проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали.

Ниже мы рассмотрим некоторые схемы разработки проекта.

«Водопад» - схема разработки проекта

Очень часто проектирование описывают как отдельный этап разработки проекта между анализом и разработкой. Однако в действительности четкого деления этапов разработки проекта нет - проектирование, как правило, не имеет явно выраженного начала и окончания и часто продолжается на этапах тестирования и реализации. Говоря об этапе тестирования, также следует отметить, что и этап анализа, и этап проектирования содержат элементы работы тестеров, например для получения экспериментального обоснования выбора того или иного решения, а также для оценки критериев качества получаемой системы. На этапе эксплуатации уместен разговор и о сопровождении системы.

Ниже мы рассмотрим каждый из этапов, подробнее остановившись на этапе проектирования.

Стратегия

Определение стратегии предполагает обследование системы. Основная задача обследования - оценка реального объема проекта, его целей и задач, а также получение определений сущностей и функций на высоком уровне.

На этом этапе привлекаются высококвалифицированные бизнес-аналитики, которые имеют постоянный доступ к руководству фирмы; этап предполагает тесное взаимодействие с основными пользователями системы и бизнес-экспертами. Основная задача взаимодействия - получить как можно более полную информацию о системе (полное и однозначное понимание требований заказчика) и передать данную информацию в формализованном виде системным аналитикам для последующего проведения этапа анализа. Как правило, информация о системе может быть получена в результате бесед или семинаров с руководством, экспертами и пользователями. Таким образом определяются суть данного бизнеса, перспективы его развития и требования к системе.

По завершении основной стадии обследования системы технические специалисты формируют вероятные технические подходы и приблизительно рассчитывают затраты на аппаратное обеспечение, закупаемое программное обеспечение и разработку нового программного обеспечения (что, собственно, и предполагается проектом).

Результатом этапа определения стратегии является документ, где четко сформулировано, что получит заказчик, если согласится финансировать проект; когда он получит готовый продукт (график выполнения работ); сколько это будет стоить (для крупных проектов должен быть составлен график финансирования на разных этапах работ). В документе должны быть отражены не только затраты, но и выгода, например время окупаемости проекта, ожидаемый экономический эффект (если его удается оценить).

В документе обязательно должны быть описаны:

• ограничения, риски, критические факторы, влияющие на успешность проекта, например время реакции системы на запрос является заданным ограничением, а не желательным фактором;
• совокупность условий, при которых предполагается эксплуатировать будущую систему: архитектура системы, аппаратные и программные ресурсы, предоставляемые системе, внешние условия ее функционирования, состав людей и работ, которые обеспечивают бесперебойное функционирование системы;
• сроки завершения отдельных этапов, форма сдачи работ, ресурсы, привлекаемые в процессе разработки проекта, меры по защите информации;
• описание выполняемых системой функций;
• будущие требования к системе в случае ее развития, например возможность работы пользователя с системой с помощью Интернета и т.п.;
• сущности, необходимые для выполнения функций системы;
• интерфейсы и распределение функций между человеком и системой;
• требования к программным и информационным компонентам ПО, требования к СУБД (если проект предполагается реализовывать для нескольких СУБД, то требования к каждой из них, или общие требования к абстрактной СУБД и список рекомендуемых для данного проекта СУБД, которые удовлетворяют заданным условиям);
• что не будет реализовано в рамках проекта.

Выполненная на данном этапе работа позволяет ответить на вопрос, стоит ли продолжать данный проект и какие требования заказчика могут быть удовлетворены при тех или иных условиях. Может оказаться, что проект продолжать не имеет смысла, например из-за того, что те или иные требования не могут быть удовлетворены по каким-то объективным причинам. Если принимается решение о продолжении проекта, то для проведения следующего этапа анализа уже имеются представление об объеме проекта и смета затрат.

Следует отметить, что и на этапе выбора стратегии, и на этапе анализа, и при проектировании независимо от метода, применяемого при разработке проекта, всегда следует классифицировать планируемые функции системы по степени важности. Один из возможных форматов представления такой классификации - MoSCoW - предложен в Clegg, Dai and Richard Barker, Case Method Fast-track: A RAD Approach, Adison-Wesley, 1994.

Эта аббревиатура расшифровывается так: Must have - необходимые функции; Should have - желательные функции; Could have - возможные функции; Won’t have - отсутствующие функции.

Реализация функций второй и третьей категорий ограничивается временными и финансовыми рамками: разрабатываем то, что необходимо, а также максимально возможное в порядке приоритета число функций второй и третьей категорий.

Анализ

Этап анализа предполагает подробное исследование бизнес-процессов (функций, определенных на этапе выбора стратегии) и информации, необходимой для их выполнения (сущностей, их атрибутов и связей (отношений)). На этом этапе создается информационная модель, а на следующем за ним этапе проектирования - модель данных.

Вся информация о системе, собранная на этапе определения стратегии, формализуется и уточняется на этапе анализа. Особое внимание следует уделить полноте переданной информации, анализу информации на предмет отсутствия противоречий, а также поиску неиспользуемой вообще или дублирующейся информации. Как правило, заказчик не сразу формирует требования к системе в целом, а формулирует требования к отдельным ее компонентам. Уделите внимание согласованности этих компонентов.

Аналитики собирают и фиксируют информацию в двух взаимосвязанных формах:

• функции - информация о событиях и процессах, которые происходят в бизнесе;
• сущности - информация о вещах, имеющих значение для организации и о которых что-то известно.

Двумя классическими результатами анализа являются:

• иерархия функций, которая разбивает процесс обработки на составные части (что делается и из чего это состоит);
• модель «сущность-связь» (Entry Relationship model, ER-модель), которая описывает сущности, их атрибуты и связи (отношения) между ними.

Эти результаты являются необходимыми, но не достаточными. К достаточным результатам следует отнести диаграммы потоков данных и диаграммы жизненных циклов сущностей. Довольно часто ошибки анализа возникают при попытке показать жизненный цикл сущности на диаграмме ER.

Ниже мы рассмотрим три наиболее часто применяемые методологии структурного анализа:

• диаграммы «сущность-связь» (Entity-Relationship Diagrams, ERD), которые служат для формализации информации о сущностях и их отношениях;
• диаграммы потоков данных (Data Flow Diagrams, DFD), которые служат для формализации представления функций системы;
• диаграммы переходов состояний (State Transition Diagrams, STD), которые отражают поведение системы, зависящее от времени; диаграммы жизненных циклов сущностей относятся именно к этому классу диаграмм.

ER-диаграммы

ER-диаграммы (рис. 2) используются для разработки данных и представляют собой стандартный способ определения данных и отношений между ними. Таким образом, осуществляется детализация хранилищ данных. ER-диаграмма содержит информацию о сущностях системы и способах их взаимодействия, включает идентификацию объектов, важных для предметной области (сущностей), свойств этих объектов (атрибутов) и их отношений с другими объектами (связей). Во многих случаях информационная модель очень сложна и содержит множество объектов.

Рис. 2. Пример ER-диаграммы

Сущность изображается в виде прямоугольника, вверху которого располагается имя сущности (например, TITLES). В прямоугольнике могут быть перечислены атрибуты сущности; атрибуты ER-диаграмм, набранные полужирным шрифтом1, являются ключевыми (так Title Identity - ключевой атрибут сущности TITLES, остальные атрибуты ключевыми не являются).

Отношение изображается линией между двумя сущностями (синие линии на рисунке).

Одиночная линия справа (рис. 3) означает «один», «птичья лапка» слева - «многие», а отношение читается вдоль линии, например «один ко многим». Вертикальная черта означает «обязательно», кружок - «не обязательно», например для каждого издания в TITLE обязательно должен быть указан издатель в PUBLISHERS, а один издатель в PUBLISHERS может выпускать несколько наименований изданий в TITLES. Следует отметить, что связи всегда комментируются (надпись на линии, изображающей связь).

Рис. 3. Элемент ER-диаграммы

Приведем также пример (рис. 4) изображения рефлексивного отношения «сотрудник», где один сотрудник может руководить несколькими подчиненными и так далее вниз по иерархии должностей.

Следует обратить внимание на то, что такое отношение всегда является необязательным, в противном случае это будет бесконечная иерархия.

Рис. 4. ER-диаграмма рефлексивного отношения

Атрибуты сущностей могут быть ключевыми - они выделяются полужирным шрифтом; обязательными - перед ними ставится знак «*», то есть их значение всегда известно, необязательными (optional) - перед ними ставится О, то есть значения этого атрибута в какие-то моменты могут отсутствовать или быть неопределенными.

Дуги

Если сущность имеет набор взаимоисключающих отношений с другими сущностями, то говорят, что такие отношения находятся в дуге. Например, банковский счет может быть оформлен или для юридического лица, или для физического лица. Фрагмент ER-диаграммы для такого типа отношений приведен на рис. 5.

Рис. 5. Дуга

В этом случае атрибут ВЛАДЕЛЕЦ сущности СЧЕТ имеет особое значение для данной сущности - сущность делится на типы по категориям: «для физического лица» и «для юридического лица». Полученные в результате сущности называют подтипами, а исходная сущность становится супертипом. Чтобы понять, нужен супертип или нет, надо установить, сколько одинаковых свойств имеют различные подтипы. Следует отметить, что злоупотребление подтипами и супертипами является довольно распространенной ошибкой. Изображают их так, как показано на рис. 6.

Рис. 6. Подтипы (справа) и супертип (слева)

Нормализация

Чтобы не допустить аномалий при обработке данных, используют нормализацию. Принципы нормализации для объектов информационной модели в точности такие же, как и для моделей данных.

Допустимые типы связей. При ближайшем рассмотрении связи типа «один к одному» (рис. 7) почти всегда оказывается, что A и B представляют собой в действительности разные подмножества одного и того же предмета или разные точки зрения на него, просто имеющие отличные имена и по-разному описанные связи и атрибуты.

Рис. 7. Связи «один к одному»

Связи «многие к одному» представлены на рис. 8.

Рис. 8. Связи «многие к одному»

I - достаточно сильная конструкция, предполагающая, что вхождение сущности B не может быть создано без одновременного создания по меньшей мере одного связанного с ним вхождения сущности A.

II - это наиболее часто встречающаяся форма связи. Она предполагает, что каждое и любое вхождение сущности A может существовать только в контексте одного (и только одного) вхождения сущности B. В свою очередь, вхождения B могут существовать как в связи с вхождениями A, так и без нее.

III - применяется редко. Как A, так и B могут существовать без связи между ними.

Связи «многие ко многим» представлены на рис. 9.

Рис. 9. Связи «многие ко многим»

I - такая конструкция часто имеет место в начале этапа анализа и означает связь - либо понятую не до конца и требующую дополнительного разрешения, либо отражающую простое коллективное отношение - двунаправленный список.

II - применяется редко. Такие связи всегда подлежат дальнейшей детализации.

Рассмотрим теперь рекурсивные связи (рис. 10).

Рис. 10. Рекурсивные связи

I - редко, но имеет место. Отражает связи альтернативного типа.

II - достаточно часто применяется для описания иерархий с любым числом уровней.

III - имеет место на ранних этапах. Часто отражает структуру «перечня материалов» (взаимная вложенность компонентов). Пример: каждый КОМПОНЕНТ может состоять из одного и более (других) КОМПОНЕНТОВ и каждый КОМПОНЕНТ может использоваться в одном и более (других) КОМПОНЕНТОВ.

Недопустимые типы связей. К недопустимым типам связей относятся следующие: обязательная связь «многие ко многим» (рис. 11) и ряд рекурсивных связей (рис. 12).

Рис. 11. Недопустимые связи «многие ко многим»

Обязательная связь «многие ко многим» в принципе невозможна. Такая связь означала бы, что ни одно из вхождений A не может существовать без B, и наоборот. На деле каждая подобная конструкция всегда оказывается ошибочной.

Рис. 12. Недопустимые рекурсивные связи

Диаграммы потоков данных

Логическая DFD (рис. 13) показывает внешние по отношению к системе источники и стоки (адресаты) данных, идентифицирует логические функции (процессы) и группы элементов данных, связывающие одну функцию с другой (потоки), а также идентифицирует хранилища (накопители) данных, к которым осуществляется доступ. Структуры потоков данных и определения их компонентов хранятся и анализируются в словаре данных. Каждая логическая функция (процесс) может быть детализирована с помощью DFD нижнего уровня; когда дальнейшая детализация перестает быть полезной, переходят к выражению логики функции при помощи спецификации процесса (мини-спецификации). Содержимое каждого хранилища также сохраняют в словаре данных, модель данных хранилища раскрывается с помощью ER-диаграмм.

Рис. 13. Пример DFD

В частности, в DFD не показываются процессы, которые управляют собственно потоком данных и не приводятся различия между допустимыми и недопустимыми путями. DFD содержат множество полезной информации, а кроме того:

• позволяют представить систему с точки зрения данных;
• иллюстрируют внешние механизмы подачи данных, которые потребуют наличия специальных интерфейсов;
• позволяют представить как автоматизированные, так и ручные процессы системы;
• выполняют ориентированное на данные секционирование всей системы.

Потоки данных используются для моделирования передачи информации (или даже физических компонентов) из одной части системы в другую. Потоки на диаграммах изображаются именованными стрелками, стрелки указывают направление движения информации. Иногда информация может двигаться в одном направлении, обрабатываться и возвращаться в ее источник. Такая ситуация может моделироваться либо двумя различными потоками, либо одним двунаправленным.

Процесс преобразует входной поток данных в выходной в соответствии с действием, задаваемым именем процесса. Каждый процесс должен иметь уникальный номер для ссылок на него внутри диаграммы. Этот номер может использоваться совместно с номером диаграммы для получения уникального индекса процесса во всей модели.

Хранилище данных (data storage) позволяет на ряде участков определять данные, которые будут сохраняться в памяти между процессами. Фактически хранилище представляет «срезы» потоков данных во времени. Информацию, которую оно содержит, можно использовать в любое время после ее определения, при этом данные могут выбираться в произвольном порядке. Имя хранилища должно идентифицировать его содержимое. В случае когда поток данных входит (выходит) в (из) хранилище и его структура соответствует структуре хранилища, он должен иметь то же самое имя, которое нет необходимости отражать на диаграмме.

Внешняя сущность (терминатор) представляет сущность вне контекста системы, являющуюся источником или приемником системных данных. Ее имя должно содержать существительное, например «Клиент». Предполагается, что объекты, представленные такими узлами, не должны участвовать ни в какой обработке.

Диаграммы изменения состояний STD

Жизненный цикл сущности относится к классу STD-диаграмм (рис. 14). Эта диаграмма отражает изменение состояния объекта с течением времени. Например, рассмотрим состояние товара на складе: товар может быть заказан у поставщика, поступить на склад, храниться на складе, проходить контроль качества, может быть продан, забракован, возвращен поставщику. Стрелки на диаграмме показывают допустимые изменения состояний.

Рис. 14. Пример диаграммы жизненного цикла

Существует несколько различных вариантов изображения подобных диаграмм, на рисунке приведен лишь один из них.

Некоторые принципы проверки качества и полноты информационной модели
(источник - Richard Barker, Case Method: Entity Relationship Modelling, Addison-Wesley, 1990)

Если вы хотите создать качественную модель, то придется прибегать к помощи аналитиков, хорошо владеющих CASE-технологией. Однако это не означает, что построением и контролем информационной модели должны заниматься только аналитики. Помощь коллег также может оказаться весьма полезной. Привлекайте их к проверке поставленной цели и к детальному изучению построенной модели как с точки зрения логики, так и с точки зрения учета аспектов предметной области. Большинство людей легче находят недостатки в чужой работе.

Регулярно представляйте вашу информационную модель или ее отдельные фрагменты, относительно которых у вас возникают сомнения, на одобрение пользователей. Особое внимание уделяйте исключениям из правил и ограничениям.

Качество сущностей

Основной гарантией качества сущности является ответ на вопрос, действительно ли объект является сущностью, то есть важным объектом или явлением, информация о котором должна храниться в базе данных.

Список проверочных вопросов для сущности:

• Отражает ли имя сущности суть данного объекта?
• Нет ли пересечения с другими сущностями?
• Имеются ли хотя бы два атрибута?
• Всего атрибутов не более восьми?
• Есть ли синонимы/омонимы данной сущности?
• Сущность определена полностью?
• Есть ли уникальный идентификатор?
• Имеется ли хотя бы одна связь?
• Существует ли хотя бы одна функция по созданию, поиску, корректировке, удалению, архивированию и использованию значения сущности?
• Ведется ли история изменений?
• Имеет ли место соответствие принципам нормализации данных?
• Нет ли такой же сущности в другой прикладной системе, возможно, под другим именем?
• Не имеет ли сущность слишком общий смысл?
• Достаточен ли уровень обобщения, воплощенный в ней?

Список проверочных вопросов для подтипа:

• Отсутствуют ли пересечения с другими подтипами?
• Имеет ли подтип какие-нибудь атрибуты и/или связи?
• Имеют ли они все свои собственные уникальные идентификаторы или наследуют один на всех от супертипа?
• Имеется ли исчерпывающий набор подтипов?
• Не является ли подтип примером вхождения сущности?
• Знаете ли вы какие-нибудь атрибуты, связи и условия, отличающие данный подтип от других?

Качество атрибутов

Следует выяснить, а действительно ли это атрибуты, то есть описывают ли они тем или иным образом данную сущность.

Список проверочных вопросов для атрибута:

• Является ли наименование атрибута существительным единственного числа, отражающим суть обозначаемого атрибутом свойства?
• Не включает ли в себя наименование атрибута имя сущности (этого быть не должно)?
• Имеет ли атрибут только одно значение в каждый момент времени?
• Отсутствуют ли повторяющиеся значения (или группы)?
• Описаны ли формат, длина, допустимые значения, алгоритм получения и т.п.?
• Не может ли этот атрибут быть пропущенной сущностью, которая пригодилась бы для другой прикладной системы (уже существующей или предполагаемой)?
• Не может ли он быть пропущенной связью?
• Нет ли где-нибудь ссылки на атрибут как на «особенность проекта», которая при переходе на прикладной уровень должна исчезнуть?
• Есть ли необходимость в истории изменений?
• Зависит ли его значение только от данной сущности?
• Если значение атрибута является обязательным, всегда ли оно известно?
• Есть ли необходимость в создании домена для этого и ему подобных атрибутов?
• Зависит ли его значение только от какой-то части уникального идентификатора?
• Зависит ли его значение от значений некоторых атрибутов, не включенных в уникальный идентификатор?

Качество связи

Нужно выяснить, отражают ли связи действительно важные отношения, наблюдаемые между сущностями.

Список проверочных вопросов для связи:

• Имеется ли ее описание для каждой участвующей стороны, точно ли оно отражает содержание связи и вписывается ли в принятый синтаксис?
• Участвуют ли в ней только две стороны?

Не является ли связь переносимой?

• Заданы ли степень связи и обязательность для каждой стороны?
• Допустима ли конструкция связи?

Не относится ли конструкция связи к редко используемым?

• Не является ли она избыточной?
• Не изменяется ли она с течением времени?
• Если связь обязательная, всегда ли она отражает отношение к сущности, представляющей противоположную сторону?

Для исключающей связи:

• Все ли концы связей, покрываемые исключающей дугой, имеют один и тот же тип обязательности?
• Все ли из них относятся к одной и той же сущности?
• Обычно дуги пересекают разветвляющиеся концы - что вы можете сказать о данном случае?
• Связь может покрываться только одной дугой. Так ли это?
• Все ли концы связей, покрываемые дугой, входят в уникальный идентификатор?

Функции системы

Часто аналитикам приходится описывать достаточно сложные бизнес-процессы. В этом случае прибегают к функциональной декомпозиции, которая показывает разбиение одного процесса на ряд более мелких функций до тех пор, пока каждую из них уже нельзя будет разбить без ущерба для смысла. Конечный продукт декомпозиции представляет собой иерархию функций, на самом нижнем уровне которой находятся атомарные с точки зрения смысловой нагрузки функции. Приведем простой пример (рис. 15) такой декомпозиции. Рассмотрим простейшую задачу выписки счета клиенту при отпуске товара со склада при условии, что набор товаров, которые хочет приобрести клиент, уже известен (не будем рассматривать в данном примере задачу выбора товаров).

Рис. 15. Пример декомпозиции

Очевидно, что операция выбора и расчета скидок может быть также разбита на более мелкие операции, например на расчет скидок за приверженность (клиент покупает товары в течение долгого времени) и на расчет скидок за количество покупаемого товара. Атомарные функции описываются подробно, например с помощью DFD и STD. Очевидно, что такое описание функций не исключает и дополнительное словесное описание (например, комментарии).

Следует отметить, что на этапе анализа следует уделить внимание функциям анализа и обработки возможных ошибок и отклонений от предполагаемого эталона работы системы. Следует выделить наиболее критичные для работы системы процессы и обеспечить для них особенно строгий анализ ошибок. Обработка ошибок СУБД (коды возврата), как правило, представляет собой обособленный набор функций или одну-единственную функцию.

Уточнение стратегии

На этапе анализа происходит уточнение выбранных для конечной реализации аппаратных и программных средств. Для этого могут привлекаться группы тестирования, технические специалисты. При проектировании информационной системы важно учесть и дальнейшее развитие системы, например рост объемов обрабатываемых данных, увеличение интенсивности потока запросов, изменение требований надежности информационной системы.

На этапе анализа определяются наборы моделей задач для получения сравнительных характеристик тех или иных СУБД, которые рассматривались на этапе определения стратегии для реализации информационной системы. На этапе определения стратегии может быть осуществлен выбор одной СУБД. Данных о системе на этапе анализа уже намного больше, и они более подробны. Полученные данные, а также характеристики, переданные группами тестирования, могут показать, что выбор СУБД на этапе определения стратегии был неверным и что выбранная СУБД не может удовлетворять тем или иным требованиям информационной системы. Такие же данные могут быть получены относительно выбора аппаратной платформы и операционной системы. Получение подобных результатов инициирует изменение данных, полученных на этапе определения стратегии, например пересчитывается смета затрат на проект.

Выбор средств разработки также уточняется на этапе анализа. В силу того что этап анализа дает более полное представление об информационной системе, чем оно было на этапе определения стратегии, план работ может быть скорректирован. Если выбранное на предыдущем этапе средство разработки не позволяет выполнить ту или иную часть работ в заданный срок, то принимается решение об изменении сроков (как правило, это увеличение срока разработки) или о смене средства разработки. Осуществляя выбор тех или иных средств, следует учитывать наличие высококвалифицированного персонала, который владеет выбранными средствами разработки, а также наличие администраторов выбранной СУБД. Эти рекомендации также будут уточнять данные этапа выбора стратегии (совокупность условий, при которых предполагается эксплуатировать будущую систему).

Уточняются также ограничения, риски, критические факторы. Если какие-либо требования не могут быть удовлетворены в информационной системе, реализованной с использованием СУБД и программных средств, выбранных на этапе определения стратегии, то это также инициирует уточнение и изменение получаемых данных (в конечном итоге сметы затрат и планов работ, а возможно, и изменение требований заказчика к системе, например их ослабление). Более подробно описываются те возможности, которые не будут реализованы в системе.

Проектированием информационных систем называется многоступенчатый процесс их создания и/или модернизации путём применения упорядоченной совокупности методологий и инструментария. Проектирование (в отличие от моделирования) предполагает работу с пока несуществующим объектом и направлено на создание информационной системы в области:

• обработки объектов будущей базы данных,
• написания программ (в том числе - отчётных и экранных форм), обеспечивающих выполнение запросов к данным,
• выполнения учёта функционирования конкретной среды (технологии).

Если выделять стадию проектирования информационных систем в качестве отдельного этапа, то его можно разместить между этапами анализа и разработки. Однако на практике чёткое разделение на этапы, как правило, затруднено или невозможно, поскольку проектирование, формально начинаясь с определения цели проекта, часто продолжается на стадиях тестирования и реализации.

Цель проектирования информационной системы и связанные понятия

Современные руководители государственных и частных организаций отдают себе отчёт в том, что скорость обработки информации, которая постоянно изменяется и растёт в объёме, – это вопрос выживания компании на рынке и конкурентное преимущество. В общем виде целевые установки проектов по созданию информационных систем сводятся к обеспечению условий, позволяющих эту информацию получать, обрабатывать и использовать путём создания функциональной безотказной системы с достаточным:

• уровнем адаптивности к изменяемым условиям,
• пропускной способностью,
• временем системной реакции на запрос,
• уровнем безопасности,
• степенью простоты в эксплуатации.

Информационной системой (ИС) называют совокупность информации, содержащейся в базе данных, и технологий (а также технических инструментов), обеспечивающих обработку информации. В данном случае, к технологиям относят и методы обнаружения, сбора, обработки, хранения, распространения информации, и способы, которые позволяют эти методы реализовать. Информационное управление при этом сводится к применению данных методов для контроля за процессами планирования, дизайна, эксплуатации и анализа ИС. В основе технологии проектирования лежит выбранная для конкретной задачи методология как совокупность принципов, выраженная в единой определённой концепции.

Организация проектирования ИС

Организацию проектирования ИС принято разделять на 2 типа:

1. Каноническое проектирование отражает особенности технологии оригинального (индивидуального) процесса.
2. Типовое проектирование, для которого характерно типовое проектное решение (ТПР), тиражируется и пригодно к многократному использованию.

Каноническое проектирование отличает отражение ручной технологии проектирования, осуществление на уровне исполнителей, использование инструментария универсальной компьютерной поддержки.

Применяется каноническое проектирование, главным образом, для локальных и относительно небольших ИС с минимальным использованием типовых решений. Адаптация проектных решений происходит только посредством перепрограммирования программных модулей.

Организовывается каноническое проектирование с использованием каскадной модели жизненного цикла. Это предполагает разделение процесса на следующие стадии и этапы:

1. Предпроектная стадия. Производится предпроектный анализ и составляется техническое задание. То есть, формируются требования к ИС, разрабатывается её концепция, составляется технико-экономическое обоснование и пишется ТЗ.
2. Проектная стадия предусматривает составление эскизного и технического проектов, разработку рабочей документации.
3. Послепроектная стадия даёт старт мероприятиям по внедрению ИС, обучению персонала, анализу результатов испытания. Частью этой стадии становится сопровождение ИС и устранение выявленных недостатков.

Этапы, в случае необходимости, можно укрупнять или детализировать – объединять последовательные этапы, исключать «лишние», начинать выполнение очередной стадии до завершения предыдущей.

Метод типового проектирования отличается возможностью декомпозиции проектируемой ИС с разделением на компоненты, в число которых входят программные модули, подсистемы, комплексы задач и др. Для реализации компонентов можно воспользоваться типовыми решениями, которые уже существуют на рынке, и настроить их под нужны конкретной организации. При этом типовое проектирование предполагает обязательное наличие документации, описывающей в деталях ТПР и процедуры настройки.

Декомпозиция может иметь несколько уровней, что позволяет выделить классы ТПР:

• элементные – по отдельной задаче (элементу),
• подсистемные – по отдельным подсистемам,
• объектные – отраслевые типовые проектные решения, содержащие весь набор подсистем.

Возможность реализации модульного подхода считается достоинством элементных ТПР. Однако в случае несовместимости разных элементов процесс их объединение приводит к увеличению затрат. Подсистемные ТПР, помимо реализации модульного подхода, дают возможность провести параметрическую настройку на объекты разных уровней управления. Проблемы с объединением возникают в случае привлечения продукта нескольких разных производителей ПО. Кроме того, адаптивность ТПР с позиций непрерывного реинжиниринга процессов считается недостаточной. Объектные ТПР, по сравнению с предыдущими классами, отличаются большим количеством достоинств:

• масштабируемостью, что делает возможным применение конфигураций ИС для разного числа рабочих мест,
• методологическим единством компонентов,
• совместимостью компонентов ИС,
• открытостью архитектуры – возможностью развёртывать проектные решения на платформах различного типа,
• конфигурируемостью – возможностью применения нужного подмножества компонентов ИС.

В ходе реализации типового проектирования применяются параметрически-ориентированный и модельно-ориентированный подходы.

Основные методологии проектирования ИС

Специфические особенности процесса проектирования позволяют выделять методологии, построенные на разных принципах. Среди основных современных методологий проектирования ИС называют следующие:

• SADT . Методология функционального моделирования работ, которая основана на структурном анализе и графическом представлении организации как системы функций. Тут выделяется функциональная, информационная и динамическая модели. В настоящее время методология известна как нотация (стандарт) IDEF0. Анализируемый процесс графически представляется в виде четырёхугольника, где сверху изображаются регламентирующие и управляющие воздействия, снизу – объекты управления, слева – входные данные, а справа – выходные.
• RAD . Методология быстрой разработки приложений. В RAD быстрая разработка приложений возможна за счёт применения компонентно-ориентированного конструирования. Методология применяется на проектах с ограниченным бюджетом, нечёткими требованиями к ИС, при сжатых сроках реализации. К ней прибегают, если пользовательский интерфейс можно продемонстрировать в прототипе, а проект разделить на функциональные элементы.
• RUP . В методологии RUP реализуются итерационный и наращиваемый (инкрементный) подходы. Построение системы происходит на базе архитектуры информационной системы, а планирование и проектное управление – на базе функциональных требований к ИС. Разработка общей информационной системы происходит итерациями, как комплекс отдельных небольших проектов со своими планами и задачами. Для итерационного цикла характерна периодическая обратная связь и адаптация к ядру ИС.

Существуют несколько классификаций методологий: по использованию ТПР, по применению средств автоматизации и др. Например, по степени адаптивности выделяются реконструкции (когда происходит перепрограммирование модулей), параметризации (когда изменение параметров влечёт за собой генерацию проектного решения), реструктуризации (когда изменение модели проблемной области сопровождается автоматическим генерированием проектного решения).

Этапы проектирования автоматизированных информационных систем. К проектированию АИС непосредственное отношение имеют два направления деятельности: 1) собственно проектирование АИС конкретных предприятий (отраслей) на базе готовых программных и аппаратных компонентов с помощью специальных инструментальных средств разработки; 2) проектирование упомянутых компонентов АИС и инструментальных средств, ориентированных на многократное применение при разработке многих конкретных информационных систем.

Сущность первого направления может быть выражена словами “системная интеграция”. Разработчик АИС должен быть специалистом в области системотехники, хорошо знать международные стандарты, состояние и тенденции развития информационных технологий и программных продуктов, владеть инструментальными средствами разработки приложений (CASE-средствами) и быть готовым к восприятию и анализу автоматизируемых прикладных процессов в сотрудничестве со специалистами соответствующей предметной области. Существует ряд фирм, специализирующихся на разработке проектов АИС(например, Price Waterhouse, Jet Info, Consistent Software и др.).

Второе направление в большей мере относится к области разработкиматематического и программного обеспечения для реализации функций АИС - моделей, методов, алгоритмов, программ на базе знания системотехники, методов анализа и синтеза проектных решений, технологий программирования, операционных систем и т. п. В каждом классе АИС (АСУ, САПР, ГИС и т. д.) имеются фирмы, специализирующиеся на разработке программных (а иногда и программно-аппаратных) систем. Каждая из них рекламирует свою технологию создания АИС и придерживается стратегии либо тотального поставщика, либо открытости и расширения системы приложениями и дополнениями третьих фирм.

Как, собственно, АИС, так и компоненты АИС являются сложными системами, и при их проектировании целесообразно использовать нисходящий стиль блочно-иерархического проектирования, включающего ряд уровней и этапов.

Верхний уровень проектирования АИС часто называют концептуальным проектированием. Концептуальное проектирование выполняется в процессе пред проектных исследований, формулировки технического предложения, разработки эскизного проекта.

Пред проектные исследования проводятся путем анализа (обследования) деятельности предприятия (компании, учреждения, офиса), на котором создается или модернизируется АИС. Перед обследованием формируются и в процессе его проведения уточняются цели обследования - определение возможностей и ресурсов для повышения эффективности функционирования предприятия на основе автоматизации процессов управления, проектирования, документооборота. Содержание обследования - выявление структуры предприятия, выполняемых функций, информационных потоков, опыта и имеющихся средств автоматизации. Обследование проводится системными аналитиками (системными интеграторами) совместно с представителями организации-заказчика.

На основе анализа результатов обследования разрабатывается исходная концепция АИС. Эта концепция включает предложения по изменению структуры предприятия и взаимодействия подразделений, по выбору базовых программно-аппаратных средств, причем предложения должны учитывать прогноз развития предприятия. В отношении аппаратных средств и особенно программного обеспечения (ПО) такой выбор чаще всего есть выбор фирмы - поставщика необходимых средств (или, по крайней мере, базового ПО), так как правильная совместная работа программ разных фирм достигается с большим трудом.

Результаты анализа - техническое предложение и бизнес-план создания АИС -представляются заказчику для окончательного согласования.

Как на этапе обследования, так и на последующих этапах целесообразно придерживаться определенной дисциплины фиксации и представления получаемых результатов, основанной на той или иной методике формализации спецификаций. Формализация нужна для однозначного понимания исполнителями и заказчиками требований, ограничений и принимаемых решений..

При концептуальном проектировании применяют ряд спецификаций, среди которых центральное место занимают модели преобразования, хранения и передачи информации. Модели, полученные в процессе обследования предприятия, являются моделями его функционирования. В процессе разработки АИС модели, как правило, претерпевают существенные изменения и в окончательном виде они рассматриваются уже как модели проектируемой АИС.

Различают функциональные, информационные, поведенческие и структурные модели. Функциональная модель системы описывает совокупность выполняемых системой функций. Информационная модель отражает структуры данных - их состав и взаимосвязи. Поведенческая модель описывает информационные процессы (динамику функционирования), в ней фигурируют такие категории, как состояние системы, событие, переход из одного состояния в другое, условия перехода, последовательность событий. Структурная модель характеризует морфологию системы (ее построение) - состав подсистем, их взаимосвязи.

Содержанием последующих этапов нисходящего проектирования является определение перечней приобретаемого оборудования и готовых программных продуктов, построение системной среды, детальное инфологическое проектирование баз данных и их первоначального наполнения, разработка собственного оригинального ПО, которая, в свою очередь, делится на ряд этапов нисходящего проектирования.

Особое место в ряду проектных задач занимает разработка проекта корпоративной вычислительной сети, поскольку техническое обеспечение АИС имеет сетевую структуру.

Если АИС располагается в удаленных друг от друга пунктах, в частности, расположенных в разных городах, то решается вопрос об аренде каналов связи для корпоративной сети, поскольку альтернативный вариант использования выделенного канала в большинстве случаев оказывается неприемлемым из-за высокой цены. Естественно, что при этом, прежде всего, рассматривается возможность использования услуг Internet. Именно через Internet могут взаимодействовать предприятия, работающие по технологии CALS (Computer Acquisition Life-Cycle System). Возникающие при этом проблемы связаны с обеспечением информационной безопасности и надежности доставки сообщений.

Одной из главных тенденций современной индустрии информатики является создание открытых систем. Свойство открытости означает, во-первых, переносимость (мобильность) программного обеспечения на различные аппаратные платформы, во-вторых, приспособленность системы к ее модификациям (модифицируемость или собственно открытость) и комплексированию с другими системами в целях расширения ее функциональных возможностей и/или придания системе новых качеств (интегрируемость).

I этап - предпроектный (обследование, составление отчета, технико-экономического обоснования и технического задания);

II этап - проектный (составление технического и рабочего проектов);

III этап - внедрение (подготовка к внедрению, проведение опытных испытаний и сдача в программную эксплуатацию);

IV этап - анализ функционирования (выявление проблем, внесение изменений в проектные решения и существующие АИС и АИТ).

Рис.1.

На предпроектной стадии проводится изучение и анализ объекта проектирования. В частности анализируется информационная база, все входные документы, их объем, периодичность, алгоритмы, выходные документы и все информационные связи задач. Эти данные обрабатываются, и строится информационная модель объектов в виде таблиц и графиков.

К методам изучения и анализа состояния экономического объекта и его системы управления относятся:

устный и письменный опрос;

письменное анкетирование;

наблюдение, измерение, оценка;

групповое обсуждение;

анализ задач;

анализ производственных, управленческих и информационных процессов.

В результате обследования вырабатываются рекомендации по изменению организационной структуры, рассматриваются новые должностные инструкции, целесообразность тех или иных документов, определяется состав баз данных, предложения по изменению технологии обработки, определяется конфигурация вычислительной сети, количество машин, состав экономических задач, очередность их компьютеризации, вырабатываются предложения по реализации экономических задач средствами пакетов прикладных программ.

На проектном этапе составляются технические и рабочие проекты для каждого уровня АРМ. В рабочем проекте отражаются общие положения, состав технических средств, архитектура, организационная структура в новых условиях, делается постановка задач, проектируется информационное обеспечение, информационный обмен с другими АРМами, рассчитывается экономическая эффективность, инструкции исполнителям.

Проектирование технических процессов включает проектирование паролей, программ, сценариев диалога пользователя с ПВМ, включая проектирование иерархических организованных меню и "окон”. Меню содержит перечень блоков, модулей и программы. Каждый модуль выполняет определенную функцию. Разрабатывается структура меню и сцена диалога человека с машиной. Если привлекаются готовые пакеты прикладных программ, то в них обязательно должно быть руководство пользователю к эксплуатации и комплект машинных программ на дискетах.

Постановка задачи дает исчерпывающее представление о ее сущности, логике преобразования исходной информации для получения результата.

В процессе постановки задачи раскрываются:

организационно-экономическая сущность ее (наименование, цель решения, периодичность и сроки решения, источники и способы поступления данных, потребители результатной информации и способы ее отправки, информационные связи с другими задачами);

описание исходной переменной и условно-постоянной информации (перечень, формы представления, объемные показатели, описание структурных единиц информации, способов контроля исходных данных);

описание результатной информации (перечень, формы представления, пользователи, структурные единицы информации, способы контроля);

описание алгоритма решения задачи (последовательности выполнения арифметических и логических операций).

В настоящее время почти все АИС децентрализованные, поэтому важно участие пользователя на пред проектной стадии, при постановке и внедрении задач, анализе функционирования АИТ.