Затонский А.В. Пособие по полному жизненному циклу информационных систем

Подождите немного. Документ загружается.

определяются отношением между этими объектами. Объекты называют

подсистемами или элементами системы. Каждый объект при самостоятельном

исследовании может рассматриваться как система. Функции объекта

определяются его внутренним устройством. Совокупность связей между

объектами называют топологией системы. Система, в отличие от совокупности

отдельных объектов, обладает некоторыми свойствами, отсутствующими у

объектов в отдельности. Такое свойство называется эмерджентностью.

Эмерджентность обычно является настолько неотъемлемым системным

свойством, что ее отсутствие позволяет говорить о том, что декомпозиция

системы на объекты выполнена неверно.

Дескриптивное определение системы играет познавательную роль для

объяснения функций, реализуемых ею. Функции системы проявляются в

процессе ее взаимодействия с внешней средой. При этом важно определить

границу между внешней средой и создаваемой системой. Это можно

осуществить на основе конструктивного определения системы. Особое

значение конструктивный подход имеет для технических, в том числе,

информационных систем.

Системный подход позволяет свести задачу высокой размерности к

связанным по определенным правилам более простым задачам. При этом

общий результат получается путем объединения по некоторым правилам

результатов решений составляющих частных задач. Если полученный результат

не приводит к заданной цели, то вносятся изменения в постановку задачи, или в

правила подбора исходных данных, или в правила объединения задач и

результатов их решений, и весь процесс повторяется. В [39] сформулирован

обобщенный двухуровневый системный алгоритм, обеспечивающий создание и

эффективное использование ИС

1. Первый уровень (описывает создание ИС в целом)

1.1. Определение цели (глобальная цель, которая путем декомпозиции

разбивается на дерево локальных целей).

1.2. Описание условий работы и элементов (идентификация, описание

путем алгебраических, дифференциальных уравнений, характеристики

наблюдаемости, управляемости, устойчивости).

1.3. Определение топологии (выделение последовательных и

параллельных соединений, обратных и прямых связей, координации и

субординации).

1.4. Решение частных задач.

1.5. Агрегирование системы

1.6. Заключение о достижении цели или корректировка пп. 1.1 – 1.5.

2. Второй уровень (решение частных задач).

2.1. Описание условий задачи.

2.2. Обоснование критерия качества

2.3. Обоснование класса допустимых систем

2.4. Синтез подсистемы

2.5. Анализ реализуемости

2.6. Отыскание реализуемой подсистемы

2.7. Анализ чувствительности, устойчивости

2.8. Заключение о приемлемости варианта или корректировка пп. 2.1 – 2.7.

Алгоритм является иерархическим. Исследования в пределах подсистемы

выполняются детально на основе подробных моделей, а в верхний уровень

поступают обобщенные (наиболее значимые) данные. За счет этого достигается

корректное упрощение описания системы и обеспечиваются адекватность и

эффективность модели системы в целом. Алгоритм несложен, но применять его

нужно строго и последовательно, иначе ситуация заходит в тупик из-за

несогласованности на связях.

Алгоритм может применяться, в том числе, при разработке ИС одним

человеком, что характерно для выполнения студенческой курсовой или

выпускной квалификационной работы (ВКР).

Информационная система как результат выпускной

квалификационной работы

Предлагается [21] следующее содержание идеальной ВКР по

направлению «Информатика и вычислительная техника».

1. Аннотация по ГОСТ 7-86-2004.

2. Введение. Предметная область.

2.1. Описание предметной области.

2.2. Примененные методы исследования и системного анализа предметной

области.

2.3. Критерий качества предметной области, на основании которого

производится поиск существующей проблемы.

2.4. Результат исследования и анализа: обнаруженная проблема, решением

которой является ВКР.

2.5. Актуальность и практическая значимость решения обнаруженной

проблемы.

2.6. Существующие средства решения проблемы, готовые средства,

системы или программные продукты. Краткая характеристика

современного состояния разрабатываемого вопроса в России и за

рубежом.

2.7. Обоснование непригодности существующих средств и необходимости

создания (или существенной корректировки, доработки, дополнения

существующей) информационной системы (ИС).

2.8. Экономическая, экологическая, социальная или другая оценка

целесообразности создания ИС для решения проблемы.

3. Информационная система.

3.1. Цели, стоящие перед создаваемой ИС.

3.2. Задачи, которые надо решить для достижения целей.

3.3. Определение требований к ИС и выбор метода определения

требований: управляемая пользователем разработка,контролируемая

пользователем разработка, независимая от пользователя разработка.

3.4. Разработка спецификации качества ИС. Можно использовать

примитивы качества:

3.4.1. Завершенность (completeness).

3.4.2. Точность (accuracy).

3.4.3. Автономность (self-containedness).

3.4.4. Устойчивость (robustness).

3.4.5. Защищенность (defensiveness).

3.4.6. Документированность (documentation).

3.4.7. Информативность (accountability).

3.4.8. Коммуникабельность (communicativeness).

3.4.9. Временнaя эффективность (time efficiency).

3.4.10. Эффективность по ресурсам (resource efficiency).

3.4.11. Эффективность по устройствам (device efficiency).

3.4.12. Понятность (understandability).

3.4.13. Структурированность (structuredness).

3.4.14. Удобочитаемость (readability).

3.4.15. Расширяемость (augmentability).

3.4.16. Модифицируемость (modifiability).

3.4.17. Модульность (modularity).

3.4.18. Независимость от устройств (device independence).

3.4.19. Другие примитивы качества.

4. Функциональное моделирование предметной области.

4.1. Выбор типа функциональной модели предметной области (SADT,

DFD, IDEF3) на каждом уровне.

4.2. Выбор средства функционального моделирования предметной

области.

4.3. Создание модели AS IS.

4.4. Анализ модели, обнаружение недостатков.

4.5. Оптимизация и реинжиниринг функциональной модели предметной

области. Применение методов математического моделирования или

теории принятия решений для оптимизации предметной области.

4.6. Создание модели TO BE (результат оптимизации).

4.7. Анализ последствий реинжиниринга.

4.8. Выбор процессов, подлежащих автоматизации.

4.9. Анализ внешних связей модели, то есть входящих и исходящих

потоков данных и событий.

5. Составление функциональной спецификации ИС.

5.1. Описание внешней информационной среды, к которой должны

применяться программы разрабатываемой ИС.

5.2. Определение функций ИС, определенных на множестве состояний

этой информационной среды (внешних функций ИС).

5.3. Описание нежелательных (исключительных) ситуаций, которые могут

возникнуть при выполнении программ ИС, и реакций на эти ситуации,

которые должны обеспечить соответствующие программы.

6. Информационное моделирование предметной области.

6.1. Выбор средства создания информационной модели.

6.2. Информационная модель предметной области (ERD).

6.3. Нормализация данных в ERD. Рациональная денормализация.

6.4. Проектирование индексов.

7. Проектирование ИС.

7.1. Выбор архитектуры программных средств (ПС) ИС.

7.1.1. Выбор и обоснование основного архитектурного подхода.

7.1.1.1. цельная программа;

7.1.1.2. комплекс автономно выполняемых программ;

7.1.1.3. слоистая (многоуровневая) программная система;

7.1.1.4. коллектив параллельно выполняемых программ.

7.1.2. Выбор серверной архитектуры: файл-сервер, SQL, терминальный

сервер и т.п.

7.1.3. Выбор клиентской архитектуры: монолитное ПС, клиент-серверное

(двухзвенное) ПС, трехзвенное ПС (клиент – сервер приложений –

сервер баз данных) и т.п.

7.1.4. Выбор архитектуры ИС с точки зрения разделения на

автоматизированные рабочие места (АРМ), на которых реализуются

функции ИС.

7.2. Выбор архитектуры технических средств ИС (средства связи и

телекоммуникации, архитектура hardware и т.п.). Расчеты пропускной

способности вычислительной сети, времени отклика и т.п.

7.3. Выбор ОС для всех частей ПС ИС.

7.4. Выбор модели жизненного цикла ПС (водопадный подход,

исследовательское программирование, прототипирование,

спиральный подход или другая модель).

7.5. Обоснование и выбор системы управления базами данных (СУБД).

7.6. Выбор программных средств для реализации частей ПС (клиентской

части, серверной части, «тонкого» или «толстого» клиента, WEB-

интерфейса и т.п.).

7.7. Выбор и обоснование выбора применяемых технологий

программирования в рамках выбранных программных средств

реализации ИС.

7.8. Разделение ПС на части (модули).

7.9. Эргономический анализ создаваемых частей ПС.

7.10. Разработка ПС или модулей. Внимание следует уделять (и отражать в

записке) следующим моментам:

7.10.1. Особенности и тонкости реализации ПС.

7.10.2. Указания по компиляции.

7.10.3. Указания по размещению файлов.

7.10.4. Выбор и использование средств создания объектов и т.п.

8. Выбор технологии реализации ИС и методов управления разработкой.

9. Разработка рекомендаций по выбору аппаратной части ИС.

10. Разработка мероприятий по обеспечению надежности ИС (резервирование,

зеркалирование, архивирование и т.п.).

11. Разработка мероприятий по защите информации при работе ИС:

11.1. Административные меры.

11.2. Программные средства.

11.3. Аппаратные средства.

12. Разработка средств связи ИС с внешними хранилищами данных или

информационными источниками (потоками).

13. Инсталляция ИС на территории заказчика. Порядок действий, описание

настроек ИС и окружения.

14. Рекомендации к внедрению ИС.

14.1. Действия по подготовке заказчика к внедрению.

14.2. Порядок внедрения конкретных АРМ ИС и компонентов ИС.

14.3. Порядок и программа обучения пользователей АРМ ИС.

14.4. Описание работы ИС параллельно с существующими ИС.

15. Разработка документации к ИС.

15.1. Определение возможности и перспективности совмещения некоторых

функций пользователя, администратора и программиста ИС.

15.2. Порядок действий пользователя при осуществлении функций ИС

(руководство пользователя).

15.3. Порядок и периодичность действий администратора при

обслуживании СУБД, проверке целостности таблиц, адекватности

индексов, сохранности данных, настройке компонентов ИС,

оптимизации окружения для улучшения работы ИС и т.п. Перечень

возможных сбоев и действий по их устранению (руководство

администратора).

15.4. Действия при модернизации ИС, например, при разработке

дополнительных экранных и печатных форм (руководство

разработчика).

15.5. Перечень возможных вопросов и проблем пользователей и ответов

(разъяснений) или действий администратора (Frequency Asked

Questions).

16. Возможности дальнейшей доработки или развития ИС.

17. Выводы, заключение (включая научную новизну, актуальность,

практическую ценность и личный вклад разработчика).

18. Список использованных источников по ГОСТ 7-1-2003.

19. Приложения. В приложения следует включать вспомогательные материалы,

чтобы они не загружали текст пояснительной записки. Это могут быть

промежуточные математические выкладки и расчеты, протоколы

испытаний, описание приборов и вычислительных средств, программные

документы, распечатки текстов программ, экранные формы разработанных

программ и др.

Приведенный перечень является существенно расширенным по

сравнению с объемом типичной ВКР. Предполагается, что в соответствии с

особенностями конкретной создаваемой ИС студент выберет из него только те

позиции, которые подходят к его задаче.

Понятие, задачи и уровни информационной технологии

В широком смысле под технологией понимают науку о законах

производства [71], включающей:

• идеологию, т.е. принципы производства;

• орудия труда, т.е. станки, машины, агрегаты;

• кадры, владеющие профессиональными навыками.

Эти составляющие называют соответственно информационной,

инструментальной и социальной. Для конкретного производства технологию

понимают в узком смысле как совокупность приемов и методов, определяющих

последовательность действий для реализации производственного процесса.

Уровень технологий связан с научно-техническим прогрессом общества и

влияет на его социальную структуру, культуру и идеологию. Для любой

технологии могут быть выделены цель, предмет и средства.

Описание любой технологии включает в себя: декомпозицию

производственного процесса на отдельные взаимосвязанные и подчиненные

составляющие (стадии, этапы, фазы, операции); реализацию определенной

последовательности выполнения операций, фаз, этапов и стадий

производственного процесса в соответствии с целью технологии;

технологическую документацию, формализующую выполнение всех

составляющих.

Производство информации направлено на целесообразное использование

информационных ресурсов и снабжение ими всех элементов организационной

структуры и реализуется путем создания информационной системы.

Информационные ресурсы являются исходным «сырьем» для системы

управления любой организационной структурой, конечным продуктом является

принятое решение. Принятие решения в большинстве случаев осуществляется в

условиях недостатка информации, поэтому степень использования

информационных ресурсов во многом определяет эффективность работы

организации.

В своем становлении любая отрасль, в том числе и информационная,

проходила стадии от кустарного ремесленного производства к производству,

основанному на высоких технологиях.

Информационные технологии обеспечивают переход от рутинных к

промышленным методам и средствам работы с информацией в различных

сферах человеческой деятельности, обеспечивая ее рациональное и

эффективное использование.

В развитии технологии выделяют два принципиально разных этапа: один

характеризуется непрерывным совершенствованием установившейся базисной

технологии и достижением верхнего предельного уровня, когда дальнейшее

улучшение является неоправданным из-за больших экономических вложений;

другой отличается отказом от существующей технологии и переходом к

принципиально иной, развивающейся по законам первого этапа.

Информационная технология – совокупность методов и способов

получения, обработки, представления информации, направленных на

изменение ее состояния, свойств, формы, содержания и осуществляемых в

интересах пользователей

[26]

Можно выделить три уровня рассмотрения информационных технологий:

• первый уровень – теоретический. Основная задача – создание комплекса

взаимосвязанных моделей информационных процессов, совместимых

параметрически и критериально;

• второй уровень – исследовательский. Основная задача – разработка

методов, позволяющих автоматизировано конструировать оптимальные

конкретные информационные технологии;

• третий уровень — прикладной, который целесообразно разделить на два

подуровня: инструментальный и предметный.

Инструментальный подуровень (аналог – оборудование, станки,

инструмент) определяет пути и средства реализации информационных

технологий, которые можно разделить на:

• методические;

• информационные;

• математические;

• алгоритмические;

• технические;

• программные.

Предметный подуровень связан со спецификой конкретной предметной

области и находит отражение в специализированных информационных

технологиях, например, организационное управление, управление

технологическими процессами, автоматизированное проектирование, обучение

и др.

Информационные технологии как система

Информационная технология базируется на информационных процессах,

разнообразие которых требует выделения базовых, характерных для любой

информационной технологии.

Базовый информационный процесс основан на использовании стандартных

моделей и инструментальных средств и может быть использован в качестве

составной части информационной технологии. К базовым процессам можно

отнести:

• извлечение информации;

• транспортирование информации;

• обработку информации;

• хранение информации;

• представление и использование информации.

Процесс извлечения информации связан с переходом от реального

представления предметной области к его описанию в формальном виде и в виде

данных, которые отражают это представление.

В процессе транспортирования осуществляют передачу информации на

расстояние для обмена и организации быстрого доступа к ней, используя при

этом различные способы преобразования.

Процесс обработки информации состоит в получении одних

«информационных объектов» из других «информационных объектов», путем

выполнения некоторых алгоритмов; он является одной из основных операций,

выполняемых над информацией и главным средством увеличения ее объема и

разнообразия.

Процесс хранения связан с необходимостью накопления и

долговременного хранения данных, обеспечением их актуальности,

целостности, безопасности, доступности.

Процесс представления и использования информации направлен на

решение задачи доступа к информации в удобной для пользователя форме.

Базовые информационные технологии строятся на основе базовых

технологических операций, но кроме этого включают ряд специфических

моделей и инструментальных средств. Этот вид технологий ориентирован на

решение определенного класса задач и используется в конкретных технологиях

в виде отдельной компоненты. Среди них можно выделить:

• мультимедиа-технологии;

• геоинформационные технологии;

• технологии защиты информации;

• CASE-технологии;

• телекоммуникационные технологии;

• технологии искусственного интеллекта.

Специфика конкретной предметной области находит отражение в

специализированных информационных технологиях, среди которых наиболее

развитыми являются:

1 ИТ организационного управления (корпоративные ИТ);

2 ИТ в промышленности и экономике;

3 ИТ в образовании;

4 ИТ автоматизированного проектирования.

Аналогом инструментальной базы (оборудование, станки, инструмент)

являются средства реализации информационных технологий, которые можно

разделить на:

• CASE;

• методические;

• информационные;

• математические;

• алгоритмические;

• технические;

• программные.

CASE-технология (Computer Aided Software Engineering – компьютерное

автоматизированное проектирование программного обеспечения) является

своеобразной «технологической оснасткой», позволяющей осуществить

автоматизированное проектирование информационных технологий.

Методические средства определяют требования при разработке,

внедрении и эксплуатации информационных технологий, обеспечивая

информационную, программную и техническую совместимость. Наиболее

важными из них являются требования по стандартизации.

Информационные средства обеспечивают эффективное представление

предметной области, к их числу относятся информационные модели, системы

классификации и кодирования информации (общероссийские, отраслевые) и др.

Математические средства включают в себя модели решения

функциональных задач и модели организации информационных процессов,

обеспечивающие эффективное принятие решения. Математические средства

переходят в алгоритмические, обеспечивающие их реализацию.

Технические и программные средства задают уровень реализации

информационных технологий, как при их создании, так и при их реализации.

Таким образом, конкретная информационная технология определяется в

результате подбора и синтеза базовых технологических операций, «отраслевых

технологий» и средств реализации.

При использовании информационных технологий в системном аспекте

необходимо соблюдать следующие принципы [66]:

1. Наличие сформулированной единой цели у информационных

технологий в рамках разрабатываемой системы. Для глобальной

информационной технологии такой целью является формирование

информационного ресурса в обществе. Для базовой информационной

технологии целью может быть накопление информации и формирование

знаний для создания концептуальной модели производства конечного продукта.

Для каждого вида информационной технологии должны быть сформулированы

свои локальные цели с подчинением их единой цели, определенной

метасистемой.

2. Согласование информационных технологий по входам и выходам с

окружающей средой. В информационных технологиях как системе должны

быть определены оптимальные точки доступа пользователей при условии их

высокой интеллектуализации, что будет способствовать широкому внедрению

информационных технологий во все сферы человеческой деятельности.

Структура информационной технологии должна органически вписываться в

организационную структуру той системы, где она применяется. Необходимо

выполнить оптимальное распределение средств информационных технологий с

адаптацией их к возможностям пользователей на всех уровнях управления

производством, научным исследованием, проектированием.

3. Типизация структур информационных технологий. Это, прежде

всего, относится к базовым информационным технологиям. Должны быть

проведены типизация систем, в которые внедряются информационные

технологии, и типизация структур базовых технологий по областям их

применения. Очевидны специфические особенности структурной реализации

технологии в производстве, научном исследовании, комплексном испытании,

проектировании, обучении. Особое внимание желательно обратить на

конкретные информационные технологии с тем, чтобы имелась возможность их

настройки на реальные параметры системы.

4. Стандартизация и взаимная увязка средств информационной

технологии. Опыт внедрения информационных технологий в различных

предметных областях показал, что только при максимальной типизации

проектных решений и стандартизации их реализаций возможен успех в

использовании новой техники.

5. Открытость информационных технологий как системы. При

разработке информационной технологии исходная цель ее создания в ряде

случаев будет неполной, поэтому создаваемая информационная технология

должна быть способна к развитию, как по вертикали, так и по горизонтали и

охватывать все уровни управления и автоматизации производства. В процессе

функционирования информационная технология за счет работы

проектировщика должна пополняться новыми решениями задач. Необходимо

предусмотреть и расширение модели предметной области, на которую

настроены информационные технологии.

При реализации любой информационной технологии можно выделить в

составе программного обеспечения типовые функциональные компоненты,

достаточные для формирования любого приложения с использованием, в

общем случае, баз данных.

PS (Presentation Services) – средства представления. Обеспечиваются

устройствами, принимающими ввод от пользователя и отображающими то, что

сообщает ему компонент логики представления PL, плюс соответствующая

программная поддержка. Может быть текстовым терминалом или X-

терминалом, а также персональным компьютером или рабочей станцией в

режиме программной эмуляции терминала или Х-терминала.

PL (Presentation Logic) – логика представления. Управляет

взаимодействием между пользователем и ЭВМ. Обрабатывает действия

пользователя по выбору альтернативы меню, по нажатию кнопки или выбору

элемента из списка.

BL (Business or Application Logic) – прикладная логика. Набор правил для

принятия решений, вычислений и операций, которые должно выполнить

приложение.

DL (Data Logic) – логика управления данными. Операции с базой данных

(SQL-операторы SELECT, UPDATE и INSERT), которые нужно выполнить для

реализации прикладной логики управления данными.

DS (Data Services) – операции с базой данных. Действия СУБД,

вызываемые для выполнения логики управления данными, такие как

манипулирование данными, определения данных, фиксация или откат

транзакций и т.п. СУБД обычно компилирует SQL-приложения.

FS (File Services) – файловые операции. Дисковые операции чтения и

записи данных для СУБД и других компонент. Обычно являются функциями

ОС.