Методологические основы проектирования информационных систем

Литература к введению

Дополнительная

Основная

Место дисциплины в учебном процессе

Дисциплина относится к циклу специальных дисциплин.

Дисциплина основана на дисциплинах "Вычислительные системы, сети и телекоммуникации", "Теория экономических инфор­ма­цион­ных систем", "Базы данных", "Информационные системы", "Разработка и стандартизация программных средств и информационных технологий".

Знания, полученные при изучении дисциплины, будут применены при изучении дисциплин специализации, при выполнении курсового и дипломного проектов.

Рекомендуемая литература

1. Грекул, В. И. Проектирование информационных систем / В. И. Грекул, Н. Г. Денищенко, Н. Л. Коровкина. – Интернет‑университет информационных технологий – ИНТУИТ.ру, 2008. – 304 с. (https://www.intuit.ru).

2. Смирнова, Г. Н. Проектирование экономических информационных систем / Г. Н. Смирнова, А. А. Сорокин, Ю. Ф. Тельнов. – М.: Финансы и статистика, 2001. – 512 с.

3. Вендров, А. М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 2006. – 544 с.

4. Вендров А. М. Практикум по проектированию программного обеспечения экономических информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 2006. – 192 с.

5. Гвоздева, Т. В. Проектирование информационных систем / Т. В. Гвоздева, Б. А. Баллод. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 508 с.

6. Маклаков, С. В. Создание информационных систем с AllFusion Modeling Suite. – М.: ДИАЛОГ‑МИФИ, 2007. – 400 с.

7. Маклаков, С. В. Моделирование бизнес-процессов с AllFusion Process Modeler (BPwin 4.1). – М.: ДИАЛОГ‑МИФИ, 2003. – 240 с.

8. Маглинец, Ю. А. Анализ требований к автоматизированным информационным системам – Интернет‑университет информационных технологий – ИНТУИТ.ру, 2008. – 200 с. (https://www.intuit.ru).

9. Мацяшек, Л. А. Анализ и проектирование информационных систем с помощью UML 2.0. М.: Вильямс, 2008. – 816 с.

10. Фаулер, М. UML. Основы. – СПб.: Символ‑Плюс, 2005. – 192 с.

11. Буч, Г. Язык UML. Руководство пользователя / Г. Буч, Д. Рамбо, А. Дже­кобсон. – М.: ДМК, 2006. – 496 с.

1. Грекул, В. И. Проектирование информационных систем / В. И. Грекул, Н. Г. Денищенко, Н. Л. Коровкина. – Интернет‑университет информационных технологий – ИНТУИТ.ру, 2008. – 304 с.

1.1. Основные понятия технологии проектирования информационных систем [1]

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. Такой подход называют "лоск'утной автоматизацией". 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 достаточно сложную проблему.

Каждое предприятие создавало собственные подразделения, занимавшиеся автоматизацией. 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.

Предприятия осознали потребность в достаточно стандартных программных средствах автоматизации деятельности различных учреждений и предприятий. Из всего спектра проблем разработчики выделили наиболее заметные: автоматизацию ведения бухгалтерского учета и технологических процессов. Системы начали проектироваться " сверху-вниз ", т. е. в предположении, что одна система должна удовлетворять потребности многих пользователей.

Использование универсальной системы 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. Адаптация системы требует серьезных доработок системы. Таким образом, материальные и временные затраты на внедрение системы и ее доводку под требования заказчика обычно значительно превышают запланированные показатели.

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.

Цель такой методологии 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 корпоративных 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.

Проектирование ИС охватывает три основные области:

· проектирование базы 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. В общем виде цель проекта можно определить как решение ряда взаимосвязанных задач, обеспечивающих ряд показателей системы:

· требуемой функциональности системы и уровня ее адаптивности к изменяющимся условиям функционирования;

· требуемой пропускной способности системы;

· требуемого времени реакции системы на запрос;

· требуемых показателей надежности системы;

· необходимого уровня безопасности;

· требований к условиям эксплуатации и поддержки системы.

Согласно современной методологии, процесс создания ИС представляет собой процесс построения и последовательного преобразования ряда согласованных моделей на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ) ИС. На каждом этапе ЖЦ создаются специфичные для него модели – модели организации, требований к ИС, проекта ИС, требований к приложениям и т.д. Модели формируются рабочими группами команды проекта, сохраняются и накапливаются в репозитарии проекта. Создание моделей, их контроль, преобразование и предоставление в коллективное пользование осуществляется с использованием специальных программных инструментов – CASE-средств (Computer Aided Software/System Engineering).

Процесс создания ИС делится на ряд этапов (стадий [2]), ограниченных некоторыми временными рамками и заканчивающихся выпуском конкретного продукта (моделей, программных продуктов, документации и пр.).

Обычно выделяют следующие укрупненные этапы создания ИС:

· формирование требований к системе;

· проектирование;

· реализация;

· тестирование;

· ввод в действие;

· эксплуатация и сопровождение.

Последние два этапа не рассматриваются в нашем курсе.

Начальным этапом процесса создания ИС является моделирование бизнес-процессов. Модель организации, описанная в терминах бизнес‑процессов и бизнес‑функций, позволяет сформулировать основные требования к ИС. Это обеспечивает объективность в выработке требований к проектированию системы. Множество моделей описания требований к ИС затем преобразуется в систему моделей, описывающих концептуальный проект ИС. Формируются модели архитектуры ИС, требований к программному обеспечению (ПО) и информационному обеспечению (ИО). Затем формируется архитектура ПО и ИО, выделяются корпоративные БД и отдельные приложения, формируются модели требований к приложениям и проводится разработка приложений и баз данных, тестирование и интеграция.

Целью начальных этапов создания ИС, выполняемых на стадии анализа деятельности организации, является формирование требований к ИС, корректно и точно отражающих цели и задачи организации-заказчика. Задача формирования требований к ИС является одной из наиболее ответственных, трудно формализуемых и наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки. Современные инструментальные средства и программные продукты позволяют достаточно быстро создавать ИС по готовым требованиям. Но зачастую эти системы не удовлетворяют заказчиков, требуют многочисленных доработок, что приводит к резкому удорожанию фактической стоимости ИС. Основной причиной такого положения является неправильное, неточное или неполное определение требований к ИС на этапе анализа.

На этапе проектирования, прежде всего, формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа. 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. Оба эти процесса проектирования тесно связаны, поскольку часть бизнес-логики обычно реализуется в базе данных (ограничения, триггеры, хранимые процедуры). Главная цель проектирования процессов заключается в отображении функций, полученных на этапе анализа, в модули информационной системы. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: программные интерфейсы, меню, вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.

Конечными продуктами этапа проектирования являются:

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

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

Кроме того, на этапе проектирования осуществляется также разработка архитектуры ИС, включающая в себя выбор платформы (платформ) и операционной системы (операционных систем). В неоднородной ИС могут работать несколько компьютеров на разных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем. Кроме выбора платформы, на этапе проектирования определяются следующие характеристики архитектуры:

· будет ли это архитектура "файл-сервер" или "клиент-сервер";

· будет ли это 3-уровневая архитектура со следующими слоями: сервер, ПО промежуточного слоя (сервер приложений), клиентское ПО;

· будет ли база данных централизованной или распределенной. Если база данных будет распределенной, то какие механизмы поддержки согласованности и актуальности данных будут использоваться;

· будет ли база данных однородной, то есть, будут ли все серверы баз данных продуктами одного и того же производителя. Если база данных не будет однородной, то какое ПО будет использовано для обмена данными между СУБД разных производителей (уже существующее или разработанное специально как часть проекта);.

· будут ли для достижения должной производительности использоваться параллельные серверы баз данных.

Этап проектирования завершается разработкой технического проекта ИС.

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

Этап тестирования 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.

Необходимость контролировать процесс создания ИС, гарантировать достижение целей разработки и соблюдение различных ограничений (бюджетных, временных и пр.) привело к широкому использованию в этой сфере методов и средств программной инженерии: структурного анализа, объектно-ориентированного моделирования, CASE-систем, методов управления программными проектами [3].