Разработка формализованных описаний структурно-объектной технологии проектирования и сопровождения элементов информационной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАЗРАБОТКА ФОРМАЛИЗОВАННЫХ ОПИСАНИЙ СТРУКТУРНО-ОБЪЕКТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

В.М. Левыкин, М.В. Евланов, А. Альбахлул

Аннотация

программный обеспечение информационный система

Рассмотрены вопросы, связанные с разработкой формализованных описаний элементов структурно-объектной технологии проектирования видов обеспечений информационных систем. Разработанные и описанные в статье модели и подходы могут быть использованы для создания структурно-объектной технологии создания программного обеспечения информационных систем, которая объединяет в себе преимущества структурных технологий анализа предметной области и объектных технологий проектирования программного обеспечения системы.

1. Введение

В настоящее время очень актуальна проблема активного использования эксплуатируемых проектных решений во вновь разрабатываемых информационных системах (ИС). К таким проектным решениям следует отнести, во-первых, информацию, накопленную в эксплуатировавшихся ранее ИС; во-вторых - элементы программного обеспечения, которые созданы с использованием морально устаревших языков программирования, но активно продолжают использоваться как элементы современных ИС; в-третьих - сложившиеся на объекте автоматизации структуры комплексов технических средств (локальных компьютерных сетей), серьезная реструктуризация которых в процессе создания корпоративных компьютерных сетей требует больших временных, финансовых и людских ресурсов. Данная проблема обусловлено целым рядом экономических, социальных и технических причин, среди которых можно выделить:

- экономическую целесообразность организации повторной эксплуатации проектных решений;

- проверенную на практике эффективность функционирования проектных решений;

- сохранение методов работы коллектива сотрудников объекта автоматизации при переходе на новые информационные технологии.

2. Анализ последних достижений в данном направлении

Одним из способов решения данной проблемы является создание специальных «надстроек» - интеллектуальных систем, основной задачей которых является интеграция разнородных проектных решений в единую структуру вида обеспечения ИС или же ИС в целом. Данные «надстройки» в настоящее время лишь частично реализованы в виде специальных Java-апплетов, которые позволяют управлять выполнением прикладных программных продуктов, написанных на самых различных языках программирования [1]. Однако теоретические концепции подходов к решению данной проблемы, а также практические методы реализации данных концепций находятся на начальной стадии разработки. Поэтому возникает необходимость в разработке формализованных описаний и информационных технологий реализации подобных элементов интеграции разнородных проектных решений в единую ИС.

В настоящее время большинство технологий проектирования и сопровождения ИС и отдельных элементов ИС базируются на двух основных подходах - структурном и объектно-ориентированном. При этом чрезвычайно мало таких технологий, которые используют в чистом виде только структурный или же только объектно-ориентированный подходы. Даже при разработке и сопровождении программного обеспечения (ПО) ИС в настоящее время выделяются целый ряд методик, которые предполагают структуризацию объектных представлений элементов ПО. К таким методикам следует отнести, например, методику MVC (model-View-Controller, модель-представление-контролер) или же методику BCE (Boundary-Control-Entity, граница-управление-сущность) [2].

3. Выделение нерешенных ранее элементов проблемы, которым посвящена данная статья

В настоящее время вопрос о взаимовлиянии структурной и объектно-ориентированной составляющих технологии проектирования отдельных элементов ИС решен только для технологий проектирования элементов отдельных видов обеспечений ИС. Между тем, вопросы взаимовлияния структурной и объектно-ориентированной составляющих технологии проектирования видов обеспечений ИС в целом еще далеки от практического решения. Имеются отдельные попытки ее решения, например, разработка группой OMG стандарта Model-Driven-Architecture. Данный стандарт обладает не только реальной кроссплатформенностью, но и позволит отображать структурные модели бизнес-процессов предприятия в объектно-ориентированные модели ПО ИС для различных платформ middleware. Однако для подобного решения необходима технология, сочетающая в себе преимущества структурных и объектно-ориентированных технологий проектирования видов обеспечений ИС.

4. Постановка задачи исследования

В качестве основной задачи данного исследования следует, прежде всего, указать задачу определения и формализованного описания понятия «структурно-объектная технология» и детализацию данных определений применительно к различным видам обеспечений ИС (в частности, к ПО ИС).

5. Изложение материалов исследования

Рассмотрим взаимосвязь технологий проектирования отдельных элементов ИС, взяв за основу результаты моделирования данных элементов. В качестве таких элементов укажем бизнес-процессы, которые происходят на предприятии и планируются для автоматизации, организационную структуру предприятия, базу данных ИС, ПО ИС и комплекс технических средств ИС. Тогда взаимосвязь моделей данных элементов, а следовательно, и технологий их построения, можно представить, по аналогии с моделью OSI, многоуровневой структурой, показанной на рис. 1.

Предложенная структура определяет переходы от одних моделей к другим по мере снижения участия будущих пользователей ИС в разработке моделей (чем выше уровень представленных на рис. 1 моделей, тем больше степень участия будущих пользователей ИС в их разработке). Однако такое представление не отражает однозначное взаимодействие структурных и объектных моделей ИС и ее элементов. Поэтому трансформируем данную структуру к виду, упорядоченному по частоте изменений моделируемой предметной области (рис. 2).

Рис. 1 Схема взаимосвязей результатов технологий проектирования отдельных элементов ИС

Рис. 2 Схема иерархии элементов ИС, упорядоченных по частоте изменения их структуры и содержания

Использование такого подхода позволяет увязать увеличение доли объектно-ориентированного подхода в моделировании и проектировании элементов ИС с частотой изменений их структуры и содержания.

Разница изменений отдельных элементов ИС обусловлена, прежде всего, наличием или отсутствием в них операций по обработке информации. При этом, как показывает практика разработки и сопровождения современных ИС, основная доля изменений элементов ИС связана с изменением операций над данными либо по индивидуальным требованиям пользователей системы, либо в случае изменения отдельных бизнес-операций или же всего бизнес-процесса в целом. При этом доля структурных изменений сравнительно мала и проявляется, как правило, лишь на этапах разработки и внедрения ИС.

Подобное различие определяет концептуальную формулировку понятия «структурно-объектная технология проектирования ИС». Такой технологией является технология, которая позволяла бы поддерживать возможность быстрого автоматизированного изменения объектных представлений ИС и ее отдельных элементов, вызванных изменениями структуры ИС и ее отдельных элементов. При этом такая технология представляет ИС в виде двух основных уровней: структурного и объектного представлений. Объектные представления отражают уровень локальных описаний эементов ИС конечными пользователями. Структурное представление системы отражает процесс объединения локальных предсставлений в совокупность единых целостных моделей ИС.

Формализованно данное определение можно описать, используя определения модели и алгебры, данные В. Глушковым в работе [3]. Пусть A - некоторое непустое множество; - система n-отношений на множестве A (конечная или бесконечная). Каждому n-отношению на множестве A можно сопоставить n-местную логическую функцию (предикат) так, что тогда и только тогда, когда выполняется n-отношение ( - логические значения истины и лжи соответственно; ).

Моделью называется система, состоящая из множества A и определенной на данном множестве совокупности предикатов [4]. Множество A называется основным множеством данной модели; предикаты, принадлежащие , - ее основными или главными предикатами. Последовательность называется типом модели , а совокупность - ее сигнатурой. Моделями, например, являются множества с определенными на них предикатами, соответствующими отношениям эквивалентности и частичного порядка [3].

Рассмотрим модель , где каждый n-местный предикат, входящий в , соответствует функциональному отношению на множестве A (вообще говоря, частично определенному). С каждым таким отношением связана некоторая частично определенная (n-1)-местная функция . Если отношение функционально, то для набора элементов существует не более одного элемента такого, что , причем [1].

Частично определенная функция называется n-арной частичной операцией на множестве A. Система , состоящая из основного множества A и определенной на нем совокупности частичных операций , называется частичной универсальной алгеброй типа с сигнатурой операций . Если каждая из операций, принадлежащих сигнатуре , всюду определена на множестве A, говорят просто об универсальной алгебре .

Тогда уровень объектно-ориентированных представлений структурно-объектной технологии проектирования ИС можно рассматривать как совокупность алгебр, отражающих объектные представления пользователей ИС. В этом случае ПО ИС можно определить следующим образом

, (1)

где - совокупность объектных моделей ИС; - алгебра, описывающая объектно-ориентированные модели. Она имеет следующий вид

, (2)

где - совокупность атрибутов моделируемых классов и объектов; - совокупность процедур моделируемых классов и объектов.

Уровень структурных представлений структурно-объектной технологии можно рассматривать как совокупность моделей, отражающих структурные представления ИС в целом и отдельных ее элементов. В этом случае модель ПО ИС можно описать следующим образом

, (3)

где - совокупность структурных моделей ИС; - модель, описывающая структурные модели и имеющая следующий вид

, (4)

где - совокупность атрибутов моделируемых работ или сущностей; - совокупность предикатов, определяющих связи между отдельными элементами моделируемых работ или сущностей.

Такой подход позволяет рассматривать формализованное описание структурно-объектной методологии как совокупность множеств и отображений между ними, которые имеют следующий вид

, (5)

где - обозначение структурно-объектной технологии проектирования ИС; - множество представлений ИС на структурном уровне, определяющих общесистемные проектные решения; - множество представлений ИС на объектном уровне, определяющих проектные решения отдельных элементов ИС или же проектные решения, предназначенные для отдельных пользователей ИС; - отображение, переводящее элементы множества в элементы множества для согласования отдельных проектных решений; - отображение, переводящее элементы множества в элементы множества для определения единых требований и ограничений на проектные решения ИС; - компоненты ИС, которые практически не меняются и построение которых определяется преимущественно структурными технологиями («ядро» ИС); - компоненты ИС, которые сравнительно часто меняются и построение которых определеяется преимущественно объектными технологиями («интерфейсы» ИС с пользователями и другими ИС).

Тогда проектирование ИС с использованием структурно-объектной технологии можно рассматривать как выполнение следующих обобщенных этапов работ:

- создание локальных моделей элементов ИС и заполнение репозиториев элементами множеств ;

- выполнение отображения и формирование репозиториев общесистемных моделей ;

- формирование, корректировка и анализ общесистемных моделей ;

- выполнение отображения и корректировка алгебр .

Выполнение данных этапов в течение нескольких циклов работ позволит уточнить как индивидуальные требования пользователей ИС, так и общесистемные закономерности, выявленные в ход проектирования ИС.

6. Выводы и перспективы дальнейших исследований

В данной статье рассматриваются математические модели структурно-объектной технологии проектирования ИС. В отличие от существующих технологий, данная технология предполагает осуществлять взаимоувязку общесистемных проектных решений и локальными проектными решениями еще в самом начале автоматизации бизнес-процессов предприятия, что позволит сэкономить значительные объемы материальных и временных ресурсов.

В качестве перспектив дальнейших исследований необходимо указать два основных направления:

- разработка детализированных математических моделей технологических процессов проектирования ИС и алгоритмов их применения для проектирования отдельных видов обеспечений ИС;

- разработка унифицированного алфавита описания ИС и ее элементов в ходе предпроектного анализа, проектирования, внедрения и сопровождения системы на предприятии.

Литература

1. Амриш К.Е., Ахмед Х.З. Разработка корпоративных Java-приложений с использованием J2EE и UML. М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. 272 с.

2. Мацяшек Л.А. Анализ требований и проектирование систем. Разработка информационных систем с использованием UML. М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. 432 с.

3. Глушков В.М., Цейтлин Г.Е., Ющенко Е.Л. Алгебра. Языки. Программирование. К.: Наукова думка, 1989. 376 с.

4. Мальцев А.И. Алгебраические системы. М.: Наука, 1970. 391 с.

Размещено на Allbest.ru