Теоретические основы проектирования информационных систем

Методы типового проектирования ИС предполагают создание системы из готовых покупных типовых проектных решений.

ТПР - это проектное решение представленное в виде проектной документации, включая программные модули, и пригодное к многократному использованию.

В качестве проектного решения может выступать:

· реализация отдельных компонентов ИС (программных модулей, функциональных задач, автоматизированных рабочих мест, локальных баз данных, локальных вычислительных сетей);

· реализация взаимосвязанных комплексов компонентов (функциональных и обеспечивающих подсистем, ИС в целом).

В процессе типового проектирования ИС должна разбивается на множество составляющих компонентов (подсистем, комплексов задач, программных модулей и т.д.), для которых подбираются и закупаются имеющиеся на рынке типовые проектные решения. Далее закупленные типовые элементы, как правило, включающие программные продукты, настраиваются на особенности конкретного предприятия или дорабатываются в соответствии с требованиями проблемной области.

Различают элементный, подсистемный и объектный методы типового проектирования.

При элементном методе в качестве типового элемента системы используется типовое решение по задаче или по отдельному виду обеспечения задачи (информационному, программному, техническому, математическому, организационному).

Цель применения ТПР - комплектация ИС из множества ТПР по отдельным разрозненным задачам. Если данного множества недостаточно для проектирования системы, то необходимые модули дорабатываются вручную.

Недостатки:

· большие затраты времени на увязку разнородных элементов вследствие несовместимости различных ТПР (сопоставимы с затратами времени на ручное проектирование);

· плохая адаптивность (настраиваемость) элементов к особенностям предприятия.

При подсистемном методе в качестве основных элементов выступают отдельные подсистемы. Типовые проектные решения для функциональных подсистем реализуются в виде пакетов прикладных программ (ППП).

Примеры функциональных ППП: «1С: Предприятие» (автоматизация бухгалтерского учета, расчета заработной платы, складского учета), «Project Expert» (бизнес-планирование), ИНЭК (финансовый анализ) и др.

Достоинства:

параметрическая настройка программных компонентов на различные объекты управления;

сокращение затрат на проектирование и программирование взаимосвязанных компонентов;

хорошее документирование отображаемых процессов обработки информации.

Недостаток:

проблемы взаимосвязи ППП разных функциональных подсистем при построении единой, корпоративной ИС (в случае использования ППП нескольких производителей программного обеспечения, как правило, возникает информационная, программная и техническая несовместимость)

При объектном методе используется типовой проект для объектов управления определенной отрасли, который включает полный набор функциональных и обеспечивающих подсистем ИС. Примеры: ППП «Галактика», «Парус», «БОСС».

Достоинства:

открытость архитектуры, позволяющей устанавливать проекты на разных программно-технических платформах;

масштабируемость, т.е. возможность включения в ИС переменного числа рабочих мест;

конфигурируемость, т.е. возможность выбирать подмножество компонентов, и параметрически настраивать их на особенности объекта управления.

методологическое единство и информационная, программная и техническая совместимость компонентов.

Недостаток:

сложность привязки типового проекта к конкретному объекту управления.

Обычным способом решения проблемы адаптации объектных ППП является изменение организационно-экономической структуры объекта в соответствии с требованиями типового проекта либо существенная доработка типового проекта с помощью специальных инструментальных средств типовой системы.

Процесс типового проектирования ИС включает:

1. Определение критериев оценки ППП.

2. Оценка множества ППП-претендентов по сформулированным критериям.

3. Выбор и закупка ППП с наивысшей оценкой.

4. Настройка параметров и доработка закупленного ППП.

Основные группы критериев, характеризующие ППП:

назначение и возможности пакета;

отличительные признаки и свойства пакета;

требования к техническим и программным средствам;

документация пакета;

факторы финансового порядка;

особенности установки пакета;

особенности эксплуатации пакета;

помощь поставщика по внедрению и поддержанию пакета;

оценка качества пакета и опыт его использования;

перспективы развития пакета.

Оценка рынка функциональных ППП осуществляется на основе выделенных групп критериев и может производиться следующей методике:

· для каждого критерия на основе оценок нескольких экспертов по 10-балльной шкале устанавливаются весовые коэффициенты значимости.

· по каждому ППП осуществляется экспертная оценка по отдельным критериям по 10-балльной шкале. Далее оценки автоматически умножаются на весовые коэффициенты.

· полученные оценки суммируются по группам критериев и в целом по ППП.

ТЕМА 9. МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

1. Структурная модель предметной области

В основе проектирования ИС лежит моделирование предметной области.

Модель предметной области - это некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию - быть адекватной этой области.

К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:

· формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной области;

· понятность для заказчиков и разработчиков на основе применения графических средств отображения модели;

· реализуемость, т.е. наличие средств физической реализации модели предметной области в ИС;

· обеспечение оценки эффективности реализации модели предметной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей.

Для реализации перечисленных требований, как правило, строится система моделей, которая отражает структурный и оценочный аспекты функционирования предметной области.

Структурный аспект предполагает построение:

ь объектной структуры, отражающей состав взаимодействующих в процессах материальных и информационных объектов предметной области;

ь функциональной структуры, отражающей взаимосвязь функций (действий) по преобразованию объектов в процессах;

ь структуры управления, отражающей события и бизнес-правила, которые воздействуют на выполнение процессов;

ь организационной структуры, отражающей взаимодействие организационных единиц предприятия и персонала в процессах;

ь технической структуры, описывающей топологию расположения и способы коммуникации комплекса технических средств.

Язык моделирования - это нотация, в основном графическая, которая используется для описания проектов.

Нотация представляет собой совокупность графических объектов, используемых в модели.

Нотация является синтаксисом языка моделирования.

Главный критерий адекватности структурной модели предметной области - это функциональная полнота разрабатываемой ИС.

Оценочные аспекты моделирования предметной области связаны с разрабатываемыми показателями эффективности автоматизируемых процессов, к которым относятся:

· время решения задач;

· стоимостные затраты на обработку данных;

· надежность процессов;

· косвенные показатели эффективности (объемы производства, производительность труда, оборачиваемость капитала, рентабельность и т.д.)

В основе различных методологий моделирования предметной области ИС лежат принципы последовательной детализации. Обычно модели строятся на трех уровнях:

ь внешний уровень (определение требований): модель отвечает на вопрос, что должна делать система, то есть определяется состав основных компонентов системы: объектов, функций, событий, организационных единиц, технических средств.

ь концептуальный уровень (спецификация требований): модель отвечает на вопрос, как должна функционировать система, т.е. определяется характер взаимодействия компонентов системы.

ь внутренний уровень (реализация требований): модель отвечает на вопрос: с помощью каких программно-технических средств реализуются требования к системе

Рассмотрим особенности построения моделей предметной области на трех уровнях детализации.

Объектная структура

Объект -- это сущность, которая используется при выполнении некоторой функции или операции (преобразования, обработки, формирования и т.д.). Объекты могут иметь динамическую или статическую природу: динамические объекты используются в одном цикле воспроизводства, например заказы на продукцию, счета на оплату, платежи; статические объекты используются во многих циклах воспроизводства, например, оборудование, персонал, запасы материалов.

На внешнем уровне детализации модели выделяются основные виды материальных объектов (например, сырье и материалы, полуфабрикаты, готовые изделия, услуги) и основные виды информационных объектов или документов (например, заказы, накладные, счета и т.д.).

На концептуальном уровне построения модели предметной области уточняется состав классов объектов, определяются их атрибуты и взаимосвязи. Таким образом строится обобщенное представление структуры предметной области.

На внутреннем уровне модель отображается в виде файлов базы данных, входных и выходных документов ЭИС. Причем динамические объекты представляются единицами переменной информации или документами, а статические объекты - единицами условно-постоянной информации в виде списков, номенклатур, ценников, справочников, классификаторов.

Функциональная структура

Функция (операция) представляет собой некоторый преобразователь входных объектов в выходные. Последовательность взаимосвязанных по входам и выходам функций составляет бизнес-процесс. Функция бизнес-процесса может порождать объекты любой природы (материальные, денежные, информационные). Причем бизнес-процессы и информационные процессы, как правило, неразрывны, то есть функции материального процесса не могут осуществляться без информационной поддержки. Например, отгрузка готовой продукции осуществляется на основе документа «Заказ», который, в свою очередь, порождает документ «Накладная», сопровождающий партию отгруженного товара.

Функция может быть представлена одним действием или некоторой совокупностью действий. В последнем случае каждой функции может соответствовать некоторый процесс, в котором могут существовать свои подпроцессы, и т.д., пока каждая из подфункций не будет представлять некоторую недекомпозируемую последовательность действий.

На внешнем уровне моделирования определяется список основных бизнес-функций или видов бизнес-процессов. Обычно таких функций насчитывается 15-20.

На концептуальном уровне выделенные функции декомпозируются и строятся иерархии взаимосвязанных функций.

На внутреннем уровне отображается структура информационного процесса, т.е. определяются иерархические структуры программных модулей, реализующих автоматизируемые функции.

Структура управления

В совокупности функций бизнес-процесса возможны альтернативные или циклические последовательности в зависимости от различных условий протекания процесса. Эти условия связаны с происходящими событиями и с образованием определенных состояний объектов (например, заказ принят, отвергнут, отправлен на корректировку). События вызывают выполнение функций, которые, в свою очередь, изменяют состояния объектов и формируют новые события, и т.д., пока не будет завершен некоторый бизнес-процесс.

Каждое событие описывается с двух точек зрения:

ь информационной: событие отражается в виде некоторого сообщения, фиксирующего факт выполнения некоторой функции изменения или появления нового состояния.

ь процедурной: событие вызывает выполнение новой функции, и поэтому для каждого состояния объекта должны быть заданы описания этих вызовов.

На внешнем уровне определяются список внешних событий, вызываемых взаимодействием предприятия с внешней средой (платежи налогов, процентов по кредитам, поставки по контрактам и т.д.), и список целевых установок, которым должны соответствовать бизнес-процессы (регламент выполнения процессов, поддержка уровня материальных запасов, уровень качества продукции и т.д.).

На концептуальном уровне устанавливаются бизнес-правила, определяющие условия вызова функций при возникновении событий и достижении состояний объектов.

На внутреннем уровне выполняется формализация бизнес-правил в виде вызовов программных модулей.

Организационная структура

Организационная структура представляет собой совокупность организационных единиц.

Организационная единица - это подразделение, представляющее собой объединение людей (персонала) для выполнения совокупности общих функций или бизнес-процессов.

На внешнем уровне строится структурная модель предприятия в виде иерархии подчинения организационных единиц или списков взаимодействующих подразделений.

На концептуальном уровне для каждого подразделения задается организационно-штатная структура должностей (ролей персонала).

На внутреннем уровне определяются требования к правам доступа персонала к автоматизируемым функциям информационной системы.

Техническая структура

Топология определяет территориальное размещение технических средств по структурным подразделениям предприятия, а коммуникация -- технический способ реализации взаимодействия структурных подразделений.

На внешнем уровне модели определяются типы технических средств обработки данных и их размещение по структурным подразделениям.

На концептуальном уровне определяется способы коммуникаций между техническими комплексами структурных подразделений: физическое перемещение документов, машинных носителей, обмен информацией по каналам связи и т.д.

На внутреннем уровне строится модель архитектуры вычислительной сети.

Структурный анализ - это метод исследования системы, которое начинается с ее общего обзора, а затем детализируется, приобретая иерархическую структуру с все большим числом уровней.

Структурный анализ основан на двух базовых принципах: решение трудных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач и организация этих задач в древовидные иерархические структуры.

Ключевые понятия структурного анализа.

Операция - элементарное (неделимое) действие, выполняемое на одном рабочем месте.

Функция - совокупность операций, сгруппированных по определенному признаку.

Бизнес-процесс -- связанная совокупность функций, в ходе выполнения которой потребляются определенные ресурсы и создается продукт (предмет, услуга, научное открытие, идея), представляющая ценность для потребителя.

Подпроцесс - это бизнес-процесс, являющийся структурным элементом некоторого бизнес-процесса и представляющий ценность для потребителя.

Бизнес-модель - структурированное графическое описание сети процессов и операций, связанных с данными, документами, организационными единицами и прочими объектами, отражающими существующую или предполагаемую деятельность предприятия.

Процесс моделирования может быть реализован в рамках различных методик, отличающихся своим подходом к тому, что представляет собой моделируемая организация. Все методики принято делить на объектные и функциональные (структурные).

Объектные методики рассматривают моделируемую организацию как набор взаимодействующих объектов - производственных единиц. Объект определяется как осязаемая реальность - предмет или явление, имеющие четко определяемое поведение. Целью применения данной методики является выделение объектов, составляющих организацию, и распределение между ними ответственностей за выполняемые действия.

Достоинства: объектный подход позволяет построить более устойчивую к изменениям систему, лучше соответствует существующим структурам организации.

Функциональные методики рассматривают организацию как набор функций, преобразующий поступающий поток информации в выходной поток. Процесс преобразования информации потребляет определенные ресурсы. Основное отличие от объектной методики заключается в четком отделении функций (методов обработки данных) от самих данных.

Достоинства: Функциональное моделирование хорошо показывает себя в тех случаях, когда организационная структура находится в процессе изменения или вообще слабо оформлена. Подход от выполняемых функций интуитивно лучше понимается исполнителями при получении от них информации об их текущей работе.

2. Функциональные методики моделирования предметной области

Целью методики является построение модели рассматриваемой системы в виде диаграммы потоков данных (Data Flow Diagram -- DFD), обеспечивающей правильное описание выходов (отклика системы в виде данных) при заданном воздействии на вход системы (подаче сигналов через внешние интерфейсы). Диаграммы потоков данных являются основным средством моделирования функциональных требований к проектируемой системе.

Основные понятия: