Вопрос №16. Принципы построения информационных систем

Какой бы подход для создания ИС ни был выбран, разработ­ка ИС осуществляется на основе следующих основных принци­пов, выполнение которых является обязательным.

1 . Принцип системности - требует рассматривать анализируемое предприятие как единое целое, выявлять типы связей меж­ду структурными элементами или бизнес-процессами, устанавливать направления информационных потоков, а также функции отдельных структурных подразделений. В результате все состав­ные части объекта будут объединены и согласованы по целям функционирования, по входным и результирующим документам и защите информации.

2. Принцип развития - заключается в том, что ИС должна со­здаваться с учетом постоянного изменения информационных по­требностей пользователей. Данный принцип требует разработки средств, с помощью которых ИС может адаптироваться или мо­дернизироваться в соответствии с новыми требованиями. В насто­ящее время главное требование в том, что разработчики должны организовать постоянное сопровождение ИС в процессе эксплу­атации.

3. Принцип совместимости - построение открытой ИС, ори­ентированной на максимальное использование стандартов про­граммного, технического и иного обеспечения. Согласно теории систем существуют два типа систем: открытые и закрытые. За­крытая система имеет жесткие, фиксированные границы, ее дей­ствия независимы от окружающей систему среды. Открытая сис­тема характеризуется взаимодействием с внешней средой. Прин­цип совместимости требует, чтобы предприятие рассматривалось в качестве открытой системы, так как оно зависит от поставщи­ков, конкурентов, налоговой и таможенной политики правитель­ства и т.д., с учетом внешней информации в его деятельности.

4. Принцип непосредственного участия работников предприятия (фирмы) в процессе обследования и разработки ИС. Непрерывный контроль со стороны заказчика позволяет избежать неправильных постановок задач и ускорить процесс внедрения системы.

5. Принцип безопасности - обеспечение безопасности всех ин­формационных процессов.

6. Принцип эффективности -достижение рационального со­отношения между затратами на создание ИС и результатами, по­лучаемыми в процессе ее эксплуатации.

Вопрос №17. Жизненный цикл эис.

Потребность в создании ЭИС может обусловливаться либо необходимостью автоматизации или модернизации существующих информационных процессов, либо необходимостью коренной реорганизации в деятельности предприятия (проведения бизнес - реинжиниринга). Потребности создания ЭИС указывают, во-первых, для достижения каких именно целей необходимо разработать систему; во - вторых, к какому моменту времени целесообразно осуществить разработку; в-третьих, какие затраты необходимо осуществить для проектирования системы.

Проектирование ЭИС ─ трудоемкий, длительный и динамический процесс. Технологии проектирования, применяемые в настоящее время, предполагают поэтапную разработку системы. Этапы по общности целей могут объединяться в стадии. Совокупность стадий и этапов, которые проходит ЭИС в своем развитии от момента принятия решения о создании системы до момента прекращения функционирования системы, называется жизненным циклом ЭИС.

Суть содержания жизненного цикла разработки ЭИС в различных подходах одинакова и сводится к выполнению следующих стадий:

1. Планирование и анализ требований (предпроектная стадия) ─ системный анализ. Исследование и анализ существующей информационной системы, определение требований к создаваемой ЭИС, оформление технико-экономического обоснования (ТЭО) и технического задания (ТЗ) на разработку ЭИС.

2. Проектирование (техническое проектирование, логическое проектирование). Разработка в соответствии со сформулированными требованиями состава автоматизируемых функций (функциональная архитектура) и состава обеспечивающих подсистем (системная архитектура), оформление технического проекта ЭИС.

3. Реализация (рабочее проектирование, физическое проектирование, программирование). Разработка и настройка программ, наполнение баз данных, создание рабочих инструкций для персонала, оформление рабочего проекта.

4. Внедрение (тестирование, опытная эксплуатация). Комплексная отладка подсистем ЭИС, обучение персонала, поэтапное внедрение ЭИС в эксплуатацию по подразделениям экономического объекта, оформление акта о приемо-сдаточных испытаниях ЭИС.

5. Эксплуатация ЭИС (сопровождение, модернизация). Сбор рекламаций и статистики о функционировании ЭИС, исправление ошибок и недоработок, оформление требований к модернизации ЭИС и ее выполнение (повторение стадий 2-5).

Часто второй и третий этапы объединяют в одну стадию, называемую техн -рабочим проектированием или системным синтезом. На рис. 2.2. представлена обобщенная блок -схема жизненного цикла ЭИС. Рассмотрим основное содержание стадий и этапов на представленной схеме.

Системный анализ. К основным целям процесса относится следующее:

- сформулировать потребность в новой ЭИС (идентифицировать все недостатки существующей ЭИС);

- выбрать направление и определить экономическую целесообразность проектирования ЭИС.

Системный анализ ЭИС начинается с описания и анализа функционирования рассматриваемого экономического объекта (системы) в соответствии с требованиями (целями), которые предъявляются к нему (блок 1). В результате этого этапа выявляются основные недостатки существующей ЭИС, на основании которых формулируется потребность в совершенствовании системы управления этим объектом, и ставится задача определения экономически обоснованной необходимости автоматизации определенных функций управления (блок 2), то есть создается технико-экономическое обоснование проекта. После определения этой потребности возникает проблема выбора направлений совершенствования объекта на основе выбора программно-технических средств (блок 3).

Рис . 2.2. Обобщенная технологическая схема жизненного цикла ЭИС

Результаты оформляются в виде технического задания на проект, в котором отражаются технические условия и требования к ЭИС, а также ограничения на ресурсы проектирования. Требования к ЭИС определяются в терминах функций, реализуемых системой, и предоставляемой ею информации.

Системный синтез. Этот процесс предполагает:

- разработать функциональную архитектуру ЭИС, которая отражает структуру выполняемых функций;

- разработать системную архитектуру выбранного варианта ЭИС, то есть состав обеспечивающих подсистем;

- выполнить реализацию проекта.

Этап по составлению функциональной архитектуры (ФА), представляющей собой совокупность функциональных подсистем и связей между ними (блок 4), является наиболее ответственным с точки зрения качества всей последующей разработки.

Построение системной архитектуры (СА) на основе ФА (блок 5) предполагает выделение элементов и модулей информационного, технического, программного обеспечения и других обеспечивающих подсистем, определение связей по информации и управлению между выделенными элементами и разработку технологии обработки информации.

Этап конструирования (физического проектирования системы) включает разработку инструкций пользователям и программ, создания информационного обеспечения, включая наполнение баз данных (блок 6).

Внедрение разработанного проекта (блоки 7-10). Процесс предполагает выполнение следующих этапов: опытное внедрение и промышленное внедрение.

Этап опытного внедрения (блок 7) заключается в проверке работоспособности элементов и модулей проекта, устранение ошибок на уровне элементов и связей между ними.

Этап сдачи в промышленную эксплуатацию (блок 9) заключается в организации проверки проекта на уровне функций и контроля соответствия его требованиям, сформулированных на стадии системного анализа.

Эксплуатация и сопровождение проекта. На этой стадии (блоки 11 и 12) выполняются этапы: эксплуатация проекта системы и модернизация проекта ЭИС.

Рассмотренная схема жизненного цикла ЭИС условно включает в свой состав только основные процессы, реальный набор которых и их разбиение на этапы и технологические операции в значительной степени зависит от выбираемой технологии проектирования, о чем более подробно будет сказано в последующих разделах данной работы.

Важной чертой жизненного цикла ЭИС является его повторяемость"системный анализ ─ разработка ─ сопровождение ─ системный анализ". Это соответствует представлению об ЭИС как о развивающейся, динамической системе. При первом выполнении стадии "Разработка" создается проект ЭИС, а при повторном выполнении осуществляется модификация проекта для поддержания его в актуальном состоянии.

Другой характерной чертой жизненного цикла является наличие нескольких циклов внутри схемы:

- первый цикл, включающий блоки 1-12 ─ это цикл первичного проектирования ЭИС;

- второй цикл (блоки: 7-8, 6-7) ─ цикл, который возникает после опытного внедрения, в результате которого выясняются частные ошибки в элементах проекта, исправляемые, начиная с 6-ого блока;

- третий цикл (блоки: 9-10, 4-9) возникает после сдачи в промышленную эксплуатацию, когда выявляют ошибки в функциональной архитектуре системы, связанные с несоответствием проекта требованиям заказчика по составу функциональных подсистем, составу задач и связями между ними;

- четвертый цикл (блоки: 12, 5-12) возникает в том случае, когда требуется модификация системной архитектуры в связи с необходимостью адаптации проекта к новым условиям функционирования системы;

- пятый цикл (блоки : 12, 1-12 ) возникает, если проект системы совершенно не соответствует требованиям, предъявляемым к организационно-экономической системе в виду того, что осуществляется моральное его старение и требуется полное перепроектирование системы.

Чтобы исключить пятый цикл и максимально уменьшить необходимость выполнения третьего и четвертого циклов, необходимо выполнять проектирование ЭИС на всех этапах первого основного цикла разработки ЭИС в соответствии с требованиями в следующих аспектах:

- разработка ЭИС должна быть выполнена в строгом соответствии с сформулированными требованиями к создаваемой системе;

- требования к ЭИС должны адекватно соответствовать целям и задачам эффективного функционирования экономического объекта;

- созданная ЭИС должна соответствовать сформулированным требованиям на момент окончания внедрения, а не на момент начала разработки;

- внедренная ЭИС должна развиваться и адаптироваться в соответствии с постоянно изменяющимися требованиями к ЭИС.

С точки зрения реализации перечисленных аспектов в технологиях проектирования ИС модели жизненного цикла, определяющие порядок выполнения стадий и этапов, претерпевали существенные изменения. Среди известных моделей жизненного цикла можно выделить следующие:

 каскадная модель (до 70-х годов) ─ последовательный переход на следующий этап после завершения предыдущего;

 итерационная модель (70-80-е годы) ─ с итерационными возвратами на предыдущие этапы после выполнения очередного этапа;

 спиральная модель (80-90-е годы) ─ прототипная модель, предполагающая постепенное расширение прототипа ИС.

В каскадной модели переход на следующий, иерархически нижний этап происходит только после полного завершения работ на текущем этапе (рис. 10).

Достоинство каскадной модели заключается в планировании времени осуществления всех этапов проекта, упорядочении хода конструирования.

Недостатки каскадной модели:

 реальные проекты часто требуют отклонения от стандартной последовательности шагов (недостаточно гибкая модель);

 цикл основан на точной формулировке исходных требований к ПО (реально в начале проекта требования заказчика определены лишь частично);

 результаты проекта доступны заказчику только в конце работы.

Рисунок 10. Классический жизненный цикл ИС

Итерационная модель. Построение комплексных ИС подразумевает согласование проектных решений, получаемых при реализации отдельных задач. Подход к проектированию "снизу вверх" предполагает необходимость таких итерационных возвратов, когда проектные решения по отдельным задачам объединяются в общие системные решения, и при этом возникает потребность в пересмотре ранее сформулированных требований. Вследствие большого числа итераций возникают рассогласования и несоответствия в выполненных проектных решениях и документации.

Спиральная модель ─ классический пример применения эволюционной стратегии конструирования.

Рисунок 11. Спиральная модель

Где, 1. начальный сбор требований и планирование проекта; 2. та же работа, но на основе рекомендаций заказчика; 3. анализ риска на основе начальных требований; 4. анализ риска на основе реакции заказчика; 5. переход к комплексной системе; 6. начальный макет системы; 7. следующий уровень макета; 8. сконструированная система; 9. оценивание заказчиком.

Как показано на рис. 11, спиральная модель определяет четыре действия, представляемые четырьмя квадрантами спирали:

 планирование ─ определение целей, вариантов и ограничений;

 анализ риска ─ анализ вариантов и распознавание (выбор) риска;

 конструирование ─ разработка продукта следующего уровня;

 оценивание ─ оценка заказчиком текущих результатов конструирования.

Интегрирующий аспект спиральной модели очевиден при учете радиального измерения спирали. С каждой итерацией по спирали (продвижением от центра к периферии) строятся все более полные версии ПО.

Спиральная модель жизненного цикла ИС реально отображает разработку программного обеспечения; позволяет явно учитывать риск на каждом витке эволюции разработки; включает шаг системного подхода в итерационную структуру разработки; использует моделирование для уменьшения риска и совершенствования программного изделия.

Недостатками спиральной модели являются:

 новизна (отсутствует достаточная статистика эффективности модели);

 повышенные требования к заказчику;

 трудности контроля и управления временем разработки.

В основе спиральной модели жизненного цикла лежит применение прототипной технологии или RAD-технологии (rapid application development ─ технологии быстрой разработки приложений). Основная идея этой технологии заключается в том, что ИС разрабатывается путем расширения программных прототипов, повторяя путь от детализации требований к детализации программного кода. При прототипной технологии сокращается число итераций, возникает меньше ошибок и несоответствий, которые необходимо исправлять на последующих итерациях, а само проектирование ИС осуществляется более быстрыми темпами, упрощается создание проектной документации. Для более точного соответствия проектной документации разработанной ИС все большее значение придается ведению общесистемного репозитария и использованию CASE-технологий.

RAD-технология обеспечивает экстремально короткий цикл разработки ИС. При полностью определенных требованиях и ограниченной проектной области RAD-технология позволяет создать полностью функциональную систему за очень короткое время (60-90 дней). Выделяют следующие этапы разработки ИС с использованием RAD-технологии:

1. бизнес-моделирование. Моделируется информационный поток между бизнес-функциями. Определяются ответы на вопросы: Какая информация руководит бизнес-процессом? Какая информация генерируется? Кто генерирует ее? Где информация применяется? Кто обрабатывает информацию?

2. моделирование данных. Информационный поток отображается в набор объектов данных, которые требуются для поддержки деятельности организации. Определяются характеристики (свойства, атрибуты) каждого объекта, отношения между объектами;

3. моделирование обработки. Определяются преобразования объектов данных, обеспечивающие реализацию бизнес-функций. Создаются описания обработки для добавления, модификации, удаления или нахождения (исправления) объектов данных;

4. генерация приложения. Предполагается использование методов, ориентированных на языки программирования 4-го поколения. Вместо создания ПО с помощью языков программирования 3-го поколения, RAD-процесс работает с повторно используемыми программными компонентами или создает повторно используемые компоненты. Для обеспечения конструирования используются утилиты автоматизации (CASE-средства);

5. тестирование и объединение. Поскольку применяются повторно используемые компоненты, многие программные элементы уже протестированы, что сокращает время тестирования (хотя все новые элементы должны быть протестированы).

Применение RAD имеет и свои недостатки, и ограничения:

 большие проекты в RAD требуют существенных людских ресурсов (необходимо создать достаточное количество групп);

 RAD применима только для приложений, которые можно разделять на отдельные модули и в которых производительность не является критической величиной;

 RAD неприменима в условиях высоких технических рисков.

Справочно: История развития ЭИС.

В 50-е годы на ЭВМ в основном решались отдельные экономические задачи, связанные с необходимостью переработки больших информационных массивов, например, такие, как начисление заработной платы, составление статистических отчетов и т.д., или задачи, выполняющие оптимизационные расчеты, например, решение транспортной задачи.

В 60-е годы возникает идея комплексной автоматизации управления предприятиями и интеграции информационного обеспечения на основе баз данных. Реальностью автоматизированные системы управления стали в 70-е годы на базе ЭВМ 3-го поколения, которые позволили создавать вычислительные системы с распределенной терминальной сетью. Однако недостаточное быстродействие и надежность вычислительных машин, отсутствие гибких средств реализации информационных потребностей пользователей не смогли превратить ЭИС в инструмент коренного повышения эффективности управления предприятиями.

80-годы отмечены внедрением персональных ЭВМ в практику работы управленческих работников, созданием широкого набора автоматизированных рабочих мест (АРМов) на базе языков 4-го поколения (4GL), позволяющих с помощью генераторов запросов, отчетов, экранных форм, диалога быстро разрабатывать удобные для пользователей приложения. Однако рассредоточение ЭИС в виде АРМов, локальная («островная») автоматизация не способствовали интеграции управленческих функций и, как следствие, существенному повышению эффективности управления предприятием.

Для 90-х годов характерно развитие телекоммуникационных средств, которое привело к созданию гибких локальных и глобальных вычислительных сетей, предопределивших возможность разработки и внедрения корпоративных ЭИС (КЭИС). КЭИС объединяют возможности систем комплексной автоматизации управления 70-х годов и локальной автоматизации 80 - годов. Наличие гибких средств связывания управленческих работников в процессе хозяйственной деятельности, возможность коллективной работы, как непосредственных исполнителей хозяйственных операций, так и менеджеров, принимающих управленческие решения, позволяют во многом пересмотреть принципы управления предприятиями или проводить кардинальный реинжиниринг бизнес-процессов.

Усложнение архитектуры современных информационных систем предопределяют разработку и использование эффективных технологий проектирования, обеспечивающих ускорение создания, внедрения и развития проектов ЭИС, повышение их функциональной и адаптивной надежности.