Информационный материал. Разработка сложных информационных систем (ИС) таких, какими являются экономические ИС, возможна на основе тщательно обдуманного методологического подхода

Разработка сложных информационных систем (ИС) таких, какими являются экономические ИС, возможна на основе тщательно обдуманного методологического подхода. В настоящее время существует ряд общих методологий разработки ИС, отражающих работу на всех этапах жизненного цикла системы, учет критических задач и контроль их решения, применение развитых инструментальных средств поддержки процессов анализа, проектирования и реализации ИС.

В основе деятельности по созданию и использованию ИС лежит понятие жизненного цикла. Условно можно выделить следующие основные этапы жизненного цикла:

– анализ – определение того, что должна делать система;

– проектирование – определение того, как система будет делать то, что она должна делать. Проектирование это, прежде всего, спецификация подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия в системе;

– разработка – создание функциональных компонентов и подсистем по отдельности, соединение подсистем в единое целое;

– тестирование – проверка функционального и параметрического соответствия системы показателям, определенным на этапе анализа;

– внедрение – установка и ввод системы в действие;

– сопровождение – обеспечение штатного процесса эксплуатации системы на предприятии заказчика.

Жизненный цикл 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 дополнительных ограничений и т.п. На каждом этапе жизненного цикла порождается определенный набор технических решений и отражающих их документов, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, принятые на предыдущем этапе.

Наибольшее распространение получили три следующие модели жизненного цикла системы:

1. Каскадная модель – предполагает переход на следующий этап после полного завершения работ предыдущего этапа.

2. Поэтапная итерационная модель – модель создания ИС, предполагает наличие циклов обратной связи между этапами. Преимущество такой модели заключается в том, что межэтапные корректировки обеспечивают большую гибкость и меньшую трудоемкость по сравнению с каскадной моделью.

3. Спиральная модель – делает упор на начальные этапы жизненного цикла: анализ, предварительное и детальное проектирование. Каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии системы, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали.

В соответствии с общей технологией и архитектурой систем выделяются следующие основные этапы процесса разработки информационной системы:

- моделирование и анализ функционирования существующей системы управления;

- построение и анализ информационной модели предметной области;

- проектирование концептуальной модели базы данных новой системы;

- проектирование функциональной структуры новой системы;

- проектирование процессов обработки данных;

- проектирование и реализация приложений.

Моделирование и анализ функционирования существующей системы

Целью этапа является построение моделей существующих процессов управления, выявление их недостатков и возможных источников усовершенствования. Содержанием работы проектировщиков является построение моделей двух типов – функциональной, представленной в виде диаграмм функциональной декомпозиции, и поведенческой, представленной в виде диаграмм потоков данных, описывающих особенности процессов обработки данных при реализации соответствующих функций управления.

Анализ является первым этапом создания ИС, на котором требования заказчика уточняются, формализуются и документируются. Фактически на этом этапе дается ответ на вопрос: “Что должна делать будущая система?”. Целью анализа является преобразование общих, расплывчатых знаний об исходной предметной области в точные определения и спецификации, а также генерация функционального описания системы. На этом этапе определяются:

– внешние условия работы системы;

– функциональная структура системы;

– распределение функций между человеком и системой, интерфейсы;

– требования к техническим, информационным и программным компонентам системы;

– условия эксплуатации.

Построение и анализ информационной модели предметной области

На данном этапе осуществляется детальное информационное моделирование существующей системы управления, описывающее информационные потребности предприятия. Результатом является информационная модель системы управления, отображающая ее единое информационное пространство.

Логическая модель, отображающая деятельность системы управления предприятия и информационное пространство, в котором эта деятельность протекает, представляет собой отражение функциональной структуры, системы взаимодействия подразделений, принятых технологий обработки управленческой информации, автоматизированных и неавтоматизированных процессов и т.д. Эта модель позволяет понять, как функционирует предприятие с позиций системного анализа, сформулировать предложения по улучшению ситуации.

Модель является реализацией начальных этапов работы и основанием для формирования технического задания на ее последующие этапы, представляет собой самостоятельный результат, имеющий большое практическое значение. Она включает в себя модель существующей неавтоматизированной технологии, принятой на предприятии. Формальный анализ этой модели позволяет выявить узкие места в управлении предприятием и сформулировать рекомендации по его улучшению (независимо от того, предполагается ли дальнейшая разработка автоматизированной системы или нет). С помощью данной модели возможно осуществлять предварительное моделирование перспективных направлений деятельности предприятия с целью выявления новых потоков данных, взаимодействующих процессов и структурных элементов.

Развитие логической модели предметной области, ее последовательное превращение в модель целевой ИС, позволит интегрировать перспективные предложения руководства и ведущих сотрудников предприятия, экспертов и системных аналитиков, сформировать видение новой, реорганизованной и автоматизированной деятельности предприятия.

Анализ предметной области является важнейшим этапом среди всех этапов жизненного цикла системы. На этом этапе, во-первых, необходимо понять, что предполагается сделать, и задокументировать выдвинутые предложения. При этом язык, на котором формулируются результаты анализа, должен быть достаточно прост и понятен заказчику.

Решение проблем, связанных с анализом предметной области, может быть существенно облегчено за счет применения современных структурных методов - методов структурного анализа. Для таких методов характерно: разбиение на уровни абстракции с ограничением числа элементов на каждом из уровней; ограниченный контекст, включающий лишь существенные на каждом уровне детали; дуальность данных и операций над ними; использование строгих формальных правил записи; последовательное приближение к конечному результату. Основными процедурами структурного анализа являются декомпозиция и иерархическое упорядочение.

Методы структурного анализа базируются на ряде общих принципов:

1. Принцип концептуальной общности заключается в следовании единой философии на всех этапах жизненного цикла.

2. Принцип полноты заключается в контроле на присутствие лишних элементов.

3. Принцип непротиворечивости заключается в обоснованности и согласованности элементов системы.

4. Принцип абстрагирования заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечение от несущественных с целью представления проблемы в более простом, общем виде.

5. Принцип логической независимости заключается в концентрации внимания на логическом описании системы, обеспечении независимости от ее физической реализации.

6. Принцип независимости данных заключается в том, что модели данных могут быть проанализированы и спроектированы независимо от процессов их логической обработки, а также от их физической структуры и распределения.

Разработка концептуальной модели базы данных новой системы

Основным содержанием работ, проводимых на этапе концептуального проектирования базы данных, является построение формализованного информационного описания будущей предметной области. Этот этап является одним из ключевых в создании ИС, так как исправление ошибок, допущенных на первых стадиях концептуального проектирования являются дорогостоящим процессом, особенно в том случае, когда к моменту обнаружения ошибки уже пройдены несколько последующих этапов проектирования и реализации системы.

Конечным результатом этапа является СУБД-независимое описание базы данных. Достижение этого результата предполагает построение концептуальной модели базы данных, являющейся подмножеством концептуальной модели предметной области. Отличие этих двух моделей состоит в том, что концептуальная модель базы данных описывает лишь те данные, которые подлежат непосредственному хранению в базе данных проектируемой системы. Очевидно, что в первую очередь такими данными являются первичные технико-экономические показатели. Как правило, в состав базы данных входят также производные показатели, используемые в качестве справочной информации другими системами, производные показатели, необходимость хранения которых прямо диктуется функциональной структурой системы.

Следует отметить, что построение нормализованной концептуальной модели предметной области гарантирует получение нормализованной концептуальной модели базы данных. Методика концептуального проектирования предполагает получение нормализованной глобальной концептуальной ER-модели предметной области как результата интеграции локальных концептуальных моделей, отображающих информационные потребности отдельных подразделений и должностных лиц.

Первоначальный вариант СУБД-ориентированной реляционной базы данных может быть получен автоматически с помощью специальных утилит на основании спроектированной концептуальной модели базы данных новой системы, представленной в виде ER-диаграммы. Результаты проектирования программных модулей приложений служат основанием для совершенствования структуры базы данных. Принятие соответствующих решений по ее совершенствованию должно фиксироваться в виде модификации ER-диаграммы базы данных.

Проектирование функциональной структуры новой системы

Анализ полученных при выполнении предыдущих этапов результатов позволяет перейти к проектированию функциональной структуры новой информационной системы. Результаты этих работ представляются в виде диаграмм функциональной декомпозиции, описывающих функциональные возможности создаваемой системы.

Проектирование процессов обработки данных новой системы

Результатом этапа является описание особенностей организации процессов обработки данных в новой информационной системе. Фиксация результатов проектирования на этом этапе осуществляется в виде диаграмм потоков данных. Основой для их построения служат, как правило, диаграммы потоков данных, полученные на этапе анализа функционирования существующей системы управления. Построение диаграмм потоков данных для новой системы предполагает принятие целого ряда проектных решений, например, таких, как определение состава и мест ввода первичных данных, владельцев данных, последовательности и способов реализации процессов обработки данных, структур первичных и выходных документов и т.д.

Проектирование и реализация приложений

Заключительными этапами проектирования являются проектирование и реализация пользовательских приложений. Функциональные возможности создаваемой системы определяются спецификацией модулей различных типов, основными из которых являются экранные формы, отчеты, меню, процедурные модули. В процессе реализации пользовательских приложений создаются программы, отвечающие всем требованиям проектных спецификаций. Использование для разработки приложений языков четвертого поколения позволяет полностью автоматизировать этот этап, существенно сократить сроки разработки системы, повысить ее качество и надежность.