Глава 3. Основы технологии создания ЭИС
Современные информационные технологии предоставляют широкий спектр способов создания ЭИС, выбор которых осуществляется на основе требований со стороны предполагаемых пользователей, которые, как правило, изменяются в процессе разработки [1, 24, 27, 29, 36, 38, 39, 40, 43, 46]. В соответствии с теорией принятия решений создание ЭИС представляет собой процесс принятия проектно-конструкторских решений, направленных на получение описания системы (проекта ЭИС), удовлетворяющего требования заказчика.
Под проектом ЭИС понимается проектно-конструкторская и технологическая документация, в которой представлено описание проектных решений по созданию и эксплуатации ЭИС в конкретной программно-технической среде.
При этом проектирование ЭИС представляет собой процесс преобразования в соответствии с ГОСТами и другими нормативно-техническими документами входной информации об объекте проектирования, о методах проектирования (с учетом опыта создания объектов аналогичного назначения) в проект ЭИС. С этой точки зрения процесс создания ЭИС сводится к последовательной формализации проектных решений на различных стадиях жизненного цикла ЭИС: планирования и анализа требований, технического и рабочего проектирования, внедрения и эксплуатации ЭИС.
Объектами проектирования ЭИС являются отдельные элементы системы или комплексы функциональных и обеспечивающих частей этих элементов. Так, функциональными элементами в соответствии с традиционной декомпозицией выступают задачи, комплексы задач и функции управления. В составе обеспечивающей части ЭИС объектами проектирования служат элементы и их комплексы информационного, программного и технического и других видов обеспечения системы.
В качестве субъекта проектирования ЭИС выступают коллективы специалистов, которые осуществляют проектную деятельность, как правило, в составе специализированной (проектной) организации, и организация-заказчик, для которой необходимо разработать ЭИС. Масштабы разрабатываемых систем определяют состав и количество участников процесса проектирования. При большом объеме и жестких сроках выполнения проектных работ в разработке системы может принимать участие несколько проектных коллективов (организаций-разработчиков). В этом случае выделяется головная организация, которая координирует деятельность всех организаций-соисполнителей.
Форма участия соисполнителей в разработке проекта системы может быть различной. Наиболее распространенной является форма, при которой каждый соисполнитель выполняет проектные работы от начала до конца для какой-либо части разрабатываемой системы. Обычно это бывает функциональная подсистема или взаимосвязанный комплекс задач управления. Реже встречается форма участия соисполнителей, при которой отдельные соисполнители выполняют работы на отдельных этапах процесса проектирования. Возможен вариант, при котором функции заказчика и разработчика совмещаются, то есть ЭИС проектируется собственными силами организации.
Осуществление проектирования ЭИС предполагает использование проектировщиками определенной технологии проектирования, соответствующей масштабу и особенностям разрабатываемого проекта.
Технология проектирования ЭИС представляет собой триаду - совокупность методологии и средств проектирования ЭИС, а также методов и средств организации проектирования (управление процессом создания и модернизации проекта ЭИС) - рис. 3.1.
Рис. 3.1. Состав компонентов технологии проектирования
В основе технологии проектирования лежит технологический процесс, который определяет действия, их последовательность, состав исполнителей, средства и ресурсы, требуемые для выполнения этих действий.
Так, технологический процесс проектирования ЭИС в целом делится на совокупность последовательно-параллельных, связанных и соподчиненных цепочек действий, каждое из которых может иметь свой предмет. Действия, которые выполняются при проектировании ЭИС, могут быть определены как неделимые технологические операции или как подпроцессы технологических операций. Все действия могут быть собственно проектировочными, которые формируют или модифицируют результаты проектирования, и оценочными действиями, которые вырабатывают по установленным критериям оценки результатов проектирования.
Таким образом, технология проектирования задается регламентированной последовательностью технологических операций выполняемых в процессе создания проекта на основе того или иного метода, в результате чего выявляется тетрада: не только что должно быть сделано для создания ЭИС, но и как, кому, и в какой последовательности это должно быть сделано.
Предметом любой выбираемой технологии проектирования должно служить отражение взаимосвязанных процессов проектирования на всех стадиях жизненного цикла ЭИС.
К основным требованиям, предъявляемым к выбираемой технологии проектирования, относятся следующие:
• созданный с помощью этой технологии проект должен отвечать требованиям заказчика;
• выбранная технология должна максимально отражать все этапы жизненного цикла;
• предлагаемая для использования технология должна обеспечивать минимальные трудовые и стоимостные затраты на проектирование и сопровождение проекта;
• при этом технология должна:
- быть основой связи между проектированием и сопровождением проекта;
- способствовать росту производительности труда проектировщика;
- обеспечивать надежность процесса проектирования и эксплуатации проекта;
- способствовать простому ведению проектной документации.
Основу технологии проектирования ЭИС составляет методология, которая определяет сущность, основные отличительные технологические особенности создания ЭИС. Методология проектирования предполагает наличие некоторой концепции, принципов проектирования, реализуемых набором методов проектирования, которые, в свою очередь, должны поддерживаться некоторыми средствами проектирования.
Организация проектирования предполагает определение методов взаимодействия проектировщиков между собой и с заказчиком в процессе создания проекта ЭИС, которые могут также поддерживаться набором специализированных средств.
Методы проектирования ЭИС можно классифицировать по степени использования средств автоматизации, типовых проектных решений, адаптивности к предполагаемым изменениям.
Так, по степени автоматизации методы проектирования разделяются на методы:
• ручного проектирования, при котором проектирование компонентов ЭИС осуществляется без использования специальных инструментальных программных средств, а программирование - на алгоритмических языках;
• компьютерного проектирования, которое производит генерацию или конфигурацию (настройку) проектных решений на основе использования специальных инструментальных программных средств.
По степени использования типовых проектных решений различают следующие методы проектирования:
• оригинального (индивидуального) проектирования, когда проектные решения разрабатываются «с нуля» в соответствии с требованиями к ЭИС;
• типового проектирования, формирующего конфигурацию ЭИС из готовых типовых проектных решений (программных модулей).
Оригинальное (индивидуальное) проектирование ЭИС характеризуется тем, что все виды проектных работ ориентированы на создание индивидуальных для каждого объекта проектов, которые в максимальной степени отражают все его особенности.
Типовое проектирование выполняется на основе опыта, полученного при разработке индивидуальных проектов. Типовые проекты как обобщение опыта для некоторых групп организационно-экономических систем или видов работ в каждом конкретном случае связаны со множеством специфических особенностей и различаются по степени охвата функций управления, выполняемым работам и разрабатываемой проектной документации.
По степени адаптивности проектных решений методы проектирования классифицируются в следующие методы:
• реконструкции, когда адаптация проектных решений выполняется путем переработки соответствующих компонентов (перепрограммирования программных модулей);
• параметризации, когда проектные решения настраиваются (перегенерируются) в соответствии с изменяемыми параметрами;
• реструктуризации модели, когда изменяется модель проблемной области, на основе которой автоматически настраиваются проектные решения.
Сочетание различных признаков классификации методов проектирования обусловливает характер используемой технологии проектирования ЭИС, среди которых выделяются два основных класса: базовая (каноническая) и индустриальная технологии (табл. 2.1). Индустриальная технология проектирования, в свою очередь, разбивается на два подкласса: автоматизированное (использование CASE-технологий) и типовое (параметрически-ориентированное или модельно-ориентированное) проектирование. Использование индустриальных технологий проектирования не исключает использования в отдельных случаях базовой технологии.
Для конкретных видов технологий проектирования свойственно применение определенных средств разработки ЭИС, которые поддерживают выполнение как отдельных проектных работ, этапов, так и их совокупностей.
Средства проектирования ЭИС можно разделить на два класса: без использования ЭВМ и с использованием ЭВМ.
Средства проектирования без использования ЭВМ применяются на всех стадиях и этапах проектирования ЭИС. Как правило, это средства организационно-методического обеспечения операций проектирования и в первую очередь различные стандарты, регламентирующие процесс проектирования систем.
|
Таблица 2.1.
Характеристики классов технологий проектирования
|
|||
|
Класс технологии проектирования |
Степень автоматизации |
Степень типизации |
Степень адаптивности |
|
Базовое (каноничес-кое) проектирование |
Ручное проекти-рование |
Оригинальное про-ектирование |
Реконструкция |
|
Индустриальное автоматизированное проектирование |
Компьютерное проектирование |
Оригинальное проектирование |
Реструктуризация модели (генерация ЭИС) |
|
Индустриальное типовое проектиро-вание |
Компьютерное проектирование |
Типовое сборочное проектирование |
Параметризация и реструктуризация модели (конфигу-рация ЭИС) |
Сюда же относятся единая система классификации и кодирования информации, унифицированная система документации, модели описания и анализа потоков информации и т.п.
Средства проектирования с использованием ЭВМ могут применяться как на отдельных, так и на всех стадиях и этапах процесса проектирования ЭИС и соответственно поддерживают разработку элементов проекта системы, разделов проекта системы, проекта системы в целом.
В множестве средств проектирования с использованием ЭВМ выделяются четыре подкласса.
К первому подклассу относятся операционные средства, которые поддерживают проектирование операций обработки информации. К данному подклассу средств относятся алгоритмические языки, библиотеки стандартных подпрограмм и классов объектов, макрогенераторы, генераторы программ типовых операций обработки данных и т.п., а также различные утилиты. В данный класс включаются также такие простейшие инструментальные средства проектирования, как средства для тестирования и отладки программ, поддержки процесса документирования проекта и т.п. Особенность последних программ заключается в том, что с их помощью повышается производительность труда проектировщиков, но не разрабатывается законченное проектное решение.
Таким образом, средства данного подкласса поддерживают отдельные операции проектирования ЭИС и могут применяться независимо друг от друга.
Ко второму подклассу относят средства, поддерживающие проектирование отдельных компонентов проекта ЭИС. К данному подклассу относятся средства общесистемного назначения:
• системы управления базами данными (СУБД);
• методо-ориентированные пакеты прикладных программ – ППП (решение задач дискретного программирования, математической статистики и т.п.);
• табличные процессоры;
• статистические ППП;
• оболочки экспертных систем;
• графические редакторы;
• текстовые редакторы;
• интегрированные ППП (интерактивная среда с встроенными диалоговыми возможностями, позволяющая интегрировать вышеперечисленные программные средства).
Для перечисленных средств проектирования характерно их использование для разработки технологических подсистем ЭИС: ввода информации, организации хранения и доступа к данным, вычислений, анализа и отображения данных, принятия решений.
К третьему подклассу относятся средства, поддерживающие проектирование разделов проектаЭИС. В этом подклассе выделяют функциональные средства проектирования.
Функциональные средства направлены на разработку автоматизированных систем, реализующих функции, комплексы задач и задачи управления. Разнообразие предметных областей порождает многообразие средств данного подкласса, ориентированных на тип организационной системы (промышленная, непромышленная сферы), уровень управления (например, предприятие, цех, отдел, участок, рабочее место), функцию управления (планирование, учет и т.п.).
К функциональным средствам проектирования систем обработки информации относятся типовые проектные решения, функциональные пакеты прикладных программ, типовые проекты.
К четвертому подклассу средств проектирования ЭИС относятся средства, поддерживающие разработку проекта на стадиях и этапах процесса проектирования. К данному классу относится подкласс средств автоматизации проектирования ЭИС (CASE-средства).
Современные CASE-средства, в свою очередь, классифицируются в основном по двум признакам:
1) по охватываемым этапам процесса разработки ЭИС;
2) по степени интегрированности: отдельные локальные средства (tools), набор неинтегрированных средств, охватывающих большинство этапов разработки ЭИС (toolkit) и полностью интегрированные средства, связанные общей базой проектных данных - репозиторием (workbench).