Создание информационной системы

Современный подход к проектированию ИС основан на понятии жизненного цикла (ЖЦ) ИС и построении комплекса взаимосвязанных моделей для его поддер­жания.

ЖЦ ИС – период времени с момента принятия решения о создания ИС до момента ее изъятия из эксплуатации. Нормативным документом ЖЦ является международный стандарт ISO/IEC 12207 (ISO – International Organization for Standardization – Международная организация по стандартизации, IEC – International Electrotechnical Commission – Международная комиссия по электротехнике). Стандарт определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ИС.

Процесс проектирования ЖЦ ИС – совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих входные данные в выходные. Процесс характеризуется задачами и методами их решения. Взаимосвязи между процессами, соотношение их с этапами ЖЦ ИС отображаются в модели ЖЦ. Модель ЖЦ ИС – структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении ЖЦ.

Среди моделей ЖЦ ИС можно выделить следующие:

· Каскадная модель (до 70-х годов). Переход на следующий этап осуществляется после того, как будет завершена работа на текущем этапе, и возвратов на пройденные этапы не предусматривается. Этап заканчивается получением результатов, которые служат в качестве исходных данных для следующего этапа и выпуском документации.

Преимущества:

Ø на каждой стадии формируется набор документации;

Ø выполняемые стадии позволяют планировать завершение и затраты.

Каскадный подход зарекомендовал себя при построении ИС, для которых в самом начале разработки можно точно и полно сформулировать все требования, с тем, чтобы предоставить разработчикам свободу реализовать их технически как можно лучше.

Недостатки:

Ø результаты вызывают изменения в решениях, выработанных на ранних стадиях;

Ø риск создания системы, не удовлетворяющей изменившимся потребностям.

На начальной стадии сформулировать все требования к будущей ИС не удается и не возможно предвидеть какие произойдут изменения, которые повлияют на требование к ИС.

· Итерационнаямодель (70-80-е годы) более реально отражает процесс создания ИС – результаты очередного этапа часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на ранних этапах. Возникает потребность в возврате к предыдущим этапами, уточнении или пересмотре ранее принятых решений, это обеспечивает большую надежность, хотя и увеличивают период разработки.

· Спиральнаямодель (80-90-е годы) создается по частям с использованием метода прототипирования. Под прототипом понимается действующий программный компонент, реализующий отдельные функции и внешние интерфейсы ИС. Создание прототипов осуществляется в несколько итераций, или витков спирали. Каждая итерация соответствует созданию версии ИС, на ней оценивается качество полученных результатов и планируются работы следующей итерации. Неполное завершение работ на каждой стадии позволяет переходить на следующий этап не дожидаясь полного завершения работы на текущей. При итеративном способе разработки недостающую работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная задача – как можно быстрее показать пользователям работоспособный продукт, активизируя процесс уточнения и дополнения требований.

Спиральная модель не исключает использования каскадного подхода на завершающих стадиях проекта, когда требования к системе оказываются полностью определенными.

Основная проблема спирального цикла – определение момента перехода на следующую стадию. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждую из стадий 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.

Подходом к разработке спиральной модели ЖЦ ИС является способ быстрой разработки приложений, или RAD (Rapid Application Development – быстрая разработка приложений):

· команды разработчиков (от 3 до 7 человек) должны представлять группу профессионалов, имеющих опыт в проектировании, программировании и тестировании ПО, способных взаимодействовать с пользователями и трансформировать их предложения в рабочие прототипы, выполняющих работы по проектированию отдельных подсистем ПО. Количество обусловлено требованием максимальной управляемости коллективом;

· короткий и тщательно проработанный производственный график (до 3 месяцев);

· повторяющийся цикл, при котором разработчики запрашивают и реализуют в продукте требования, полученные в результате взаимодействия с заказчиком.

Подход RAD не применим для построения сложных расчетных программ, для приложений, от которых зависит безопасность людей (управление самолетом или атомной электростанцией), так как первые несколько версий наверняка не будут полностью работоспособны, что в данном случае исключается.

Этапы ЖЦ ИС:

1. Анализ системы и объекта управления – обследование и изучение системы управления. Анализируется существующая система управления, применяемая технология производства, система документооборота, связи с внешними организациями и системами. Создается модель системы и объекта управления, которая предназначена для выявления и анализа недостатков существующей системы управления. Моделируется деятельность организации, формируются требования к создаваемой ИС, методам и технологиям работ, инструментальным средствам создания ИС, разрабатывается план создания ИС.

2. Проектирование ИС – разработка концепций ИС, создание организационной и функциональной структуры управления, разработка архитектуры ИС. Проектируется структура базы данных (БД), выполняется конфигурирование вычислительной сети ИС. Определяются требования к информационным технологиям, разрабатываются алгоритмы обработки данных, формализуются постановки задач, осуществляется выбор программных средств ИС.

3. Реализация ИС – обеспечивает программную и техническую реализацию проектных решений по ИС. Создание БД, проекти­рование форм документов, заполнение классификаторов и кодификаторов технико-экономической информации, создание проектной документации по ИС. Тестирование и интеграция программных компонентов. Для пользователей ИС разрабатывается экс­плуатационная документация (руководство пользователя).

4. Внедрение ИС занимает длительное время, от нескольких ме­сяцев до нескольких лет. Осуществляется первоначальная загрузка норма­тивно-справочной информации, ввод в схему документооборота новых форм документов, обучение пользователей. Внедрение ИС разбивается на опытную и промышленную стадии эксплуатации ИС, которая начинается после приемки ИС.

5. Сопровождение и развитие ИС. В процессе эксплуатации ИС осуществляется регистрация ошибок, проводится экспертиза проектных решений, формулируются требования к модификации ИС в связи с изменениями объекта и функций управления, появлением новых информацион­ных технологий.

12. Понятие CASE–средств и проблемы их применения

САSЕ-технологии (Computer Aided system Engineering (компьютерные системы инженерной поддержки) – средства компьютерной поддержки процесса разработки ИС) сформировались на рубеже 80-х гг.. Их применение затруднено высокой стоимостью и требованиями к оборудованию рабочего места разработчика. Создание крупномасштабных и сложных ИС проектирование и реализация ИС осуществляется с помощью CASЕ-технологий. CASЕ-технологии поддерживают основные этапы ЖЦ ИС и обеспечивают проверку результатов проектирования. CASЕ-технология — программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровож­дения сложных программных систем.

Основное достоинство САSЕ-технологий — поддержка коллективной работы над про­ектом за счет возможности работы в локальной сети разработчиков, экспорта/импорта любых фрагментов проекта, организационного управления проектом.

Методы и инструментальные средства проектирования являются основой проекта любой ИС.Метод проектирования представляет собой организованную совокупность процессов создания моделей, которые описывают аспекты разрабатываемой системы. Методы реализуются через технологии и методики, стандарты и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов ЖЦ ИС. CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС, разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. САSЕ-средства – специальные графические средства для изображения различного вида моделей. Проектные материалы, подготовленные в САSЕ-технологии, служат зада­нием программистам, а программирование сводится к кодированию, если не предус­мотрена автоматическая кодогенерация.

Успешное внедрение CASE-средств обеспечивает:

· высокий уровень технологической поддержки разработки и сопровождения ПО;

· положительное воздействие на процессы (производительность, качество продукции, соблюдение стандартов, документирование);

· позитивность отдачи от инвестиций в CASE-средства.

Для успешного внедрения CASE-средств организация должна обладать следующими качествами:

· понимание ограниченности возможностей и способность принять новую технологию;

· готовность к внедрению новых процессов и взаимоотношений между разработчиками и пользователями;

· руководство и организованность по отношению к этапам и процессам внедрения.

При проектировании и описании работы систем широко используются блок-схемы и диаграммы. Применение этой методологии и следование ее рекомендациям при разработке конкретных БД встречалось достаточно редко, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке это практически невозможно. Вручную очень трудно разработать и графически представить системы, проверить их на полноту и непротиворечивость, и тем более изменить. Ручная разработка порождала проблемы:

· неадекватная спецификация требований;

· неспособность обнаруживать ошибки в проектных решениях;

· низкое качество документации, снижающее эксплуатационные качества;

· затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования.

Перечисленные проблемы способствовали появлению программно-технологических средств специального класса - CASE-средств, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения БД.

Проблемы использования CASE-средств:

· CASE-средства не дают немедленный эффект, он может быть получен только спустя какое-то время (одно- или двухлетний опыт);

· реальные затраты на внедрение CASE-средств обычно намного превышают затраты на их приобретение;

· CASE-средства обеспечивают возможности для получения существенной выгоды только после успешного завершения процесса их внедрения.

Воздействие CASE-средств может реально проявиться на фазе эксплуатации БД, когда технологические улучшения могут привести к снижению эксплуатационных затрат.

При проектировании БД на основе CASE-технологии используется спиральный цикл создания системы.

Традиционные подходы позволяют получить куда более быстрый и оптимальный результат. Внедрение CASE-средств представляет собой достаточно длительный процесс и может не принести немедленной отдачи. Возможно даже краткосрочное снижение продуктивности в результате усилий, затрачиваемых на внедрение. Вследствие этого руководство организации-пользователя может утратить интерес к CASE-средствам и прекратить поддержку их внедрения. Негативное отношение персонала к внедрению новой CASE-технологии может быть главной причиной провала проекта. Пользователи CASE-средств должны быть готовы к необходимости долгосрочных затрат на эксплуатацию, частому появлению новых версий и возможному быстрому моральному старению средств, а также постоянным затратам на обучение и повышение квалификации персонала.

Абстрагирование – это процесс упрощения и игнорирования деталей, не имеющих отношения к целостному пониманию системы.

Формальная спецификация – это краткое описание свойств и поведения системы, на языке, базирующемся на математическом аппарате. Такой подход позволяет представлять систему как математическую модель, в которой абстракции компонентов системы связаны обычными логическими отношениями.

Факторы, усложняющие определение эффекта от использования CASE-средств:

· широкое разнообразие качества и возможностей CASE-средств;

· относительно небольшое время использования CASE-средств в различных организациях и недостаток опыта их применения;

· широкое разнообразие в практике внедрения различных организаций;

· отсутствие детальных метрик и данных для уже выполненных и текущих проектов;

· широкий диапазон предметных областей проектов;

· различная степень интеграции CASE-средств в различных проектах.

Проблемы использования CASE-технологии:

· отсутствие соответствия между процессами и методами, которые поддерживаются CASE-средствами, и теми, которые используются в организации;

· CASE-средства зачастую трудно использовать в комплексе с другими подобными средствами;

· CASE-средства требуют много усилий для того, чтобы оправдать их использование;

· негативное отношение персонала к внедрению новой CASE-технологии может быть главной причиной провала проекта.

Противоречие между абстрагированием и необходимостью привязки к средствам разработки и деталям реализации является основной проблемой применения формальных методов в процессе разработки приложений баз данных.

Задачи, решаемые наиболее просто в рамках рассматриваемой методологии:

· проектирование;

· моделирование для конкретной реализации СУБД;

· реинжиниринг;

· документирование.