2. Стадии разработки информационных систем

Согласно ГОСТ 34.601-90, который достаточно полно и фундаментально определяет: систему как объект создания или развития; аналитические и при необходимости исследовательские работы, направлен­ные на разработку обоснованной концепции автоматизированной системы; виды обеспечения системы, которые, в общем, согласуются с требованиями ISO 12207 к системе и программному обеспечению. Выделяют следующие 8 стадий проектирования [13]. На каждой стадии с разной целью выполняются следующие работы [3]:

• сбор данных, для этого выполняются исследования и интервью, проводятся собрания и семинары;

• каждый этап работ документируется и по окончании работ проводится презентация для подведения итогов и принятия решений;

• выполняются оценки временных, трудовых, стоимостных и иных затрат на разработку и эксплуатацию и выгод от применения ИС;

• анализируется целесообразность ИС, так что на любом этапе разработка может быть прекращена;

• управление проектами (расписанием, бюджетом, качеством работ и их исполнением).

Стадия 1. Формирование требований к ИС. Первым этапом является обследование объекта и обоснование необходимости создания ИС. Здесь осуществляется сбор данных об объекте автоматизации и осуществляемых видах деятельности. На этой стадии достигается максимизация соответствия ИС миссии, целям, задачам бизнеса и технологии их решения [3].

При этом важно отметить следующее:

• Миссия организации (деятельность, осуществляемая предприятием для того, чтобы выполнить функцию, для которой оно было учреждено, – предоставление заказчикам продукта или услуги; механизм, с помощью которого предприятие реализует свои цели и задачи [15]), цели, задачи.

• Методы достижения целей, решения задач.

• Характеристика организации.

• При необходимости описание материальных потоков с указанием вида, количества, периодичности поступления материалов, средств транспортировки и складирования.

• Описание организационной структуры выполняют в виде схемы (обычно иерархического вида).

• Функциональная схема увязывается с организационной и обычно включает: подразделение (должность), функции, их значимость, входные и выходные данные, трудоемкость, явные и неявные правила выполнения.

Производится оценка качества функционирования объекта и осуществляемых видах деятельности, выявление проблем, решение которых возможно средствами автоматизации; оценка (технико-экономической, социальной и т.д.) целесообразности создания АС.

Вторым этапом осуществляется формирование требований пользователей к ИС, включающее подготовку исходных данных для формирования требований АС (характеристика объекта автоматизации, описание требований к системе, ограничения допустимых затрат на разработку, ввод в действие и эксплуатацию, эффект, ожидаемый от системы, условия создания и функционирования системы), формулировку и оформление требований пользователя к АС.

Третий этап – оформление отчета о выполненной работе и тактико-технического задания на разработку.

Здесь важно выполнение следующих работ:

Описание модели ИС предприятия (технические средства обработки информации; топология сети; применяемое программное обеспечение; автоматизированные функции управления; набор информационных услуг и порядок их предоставления; систему хранимых данных; географию узлов обработки данных).

Анализ существующих информационных услуг и технологий (полнота автоматизации; производительность системы; степень интеграции различных подсистем; соответствие современному уровню информационных технологий; проблемы, возможности и ограничения информационной системы).

Выделение подсистем деловой активности с указанием приоритетов. Подсистема деловой активности выделяется при помощи логической группировки бизнес-процессов, их размещений, данных, которые поддерживаются несколькими связанными приложениями. Общим принципом такого выделения является минимизация внешних и максимизация внутренних связей. Для этого могут применяться различные формальные методы, например, кластер-анализ.

Разработка новой архитектуры ИС на основе выделенных подсистем (принципы организации сети, информационные потребности, технология хранения данных и обеспечение доступа к ним, принципы обмена данными между приложениями, специализация компьютеров в сети, выбор операционной системы, методы и технологии разработки программного обеспечения).

Планирование автоматизации подсистем деловой активности с учетом их актуальности, затрат на их реализацию и имеющихся ресурсов.

Стадия 2. Разработка концепции ИС.

• изучение объекта автоматизации;

• проведение необходимых научно-исследовательских работ;

• разработка вариантов концепции ИС, удовлетворяющих требованиям пользователей;

• оформление отчета и утверждение концепции.

Проводится детальное изучение объекта автоматизации и необходимые научно-исследовательские работы (НИР), связанные с поиском путей и оценкой возможности реализации требований пользователя, оформляют и утверждают отчёты о НИР; разработка альтернативных вариантов концепции создаваемой АС и планов их реализации и их оценки.

Стадия 3. Техническое задание.

• разработка и утверждение технического задания на создание ИС.

Вырабатывается набор требований и приоритетов для приложений со стороны управления на основании оценки и описания существующей ИС, потребностей управления, новых возможностей для бизнеса, изменений в правилах ведения дел. Результатом является утвержденный список требований (техническое задание на разработку ИС) [3].

Техническое задание – это документ, определяющий цели, требования и основные исходные данные, необходимые для разработки автоматизированной системы управления.

Приоритетными являются функциональные требования: что и как должно быть автоматизировано. Кроме этого, формулируются технологические требования по всем видам обеспечения. Требования формируются с учетом стоимости реализации, времени исполнителей и других ресурсов, отведенных на реализацию проекта. Учитываются совместимость с существующей информационной системой и перспективы развития.

Стадия 4. Эскизный проект.

• разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям;

• разработка эскизной документации на ИС и ее части.

Выполнение стадии эскизного проектирования не является строго обязательной. Если основные проектные решения определены ранее или достаточно очевидны для конкретной ИС и объекта автоматизации, то эта стадия может быть исключена из общей последовательности работ.

Определяются функции АС; функции подсистем, их цели и эффекты; состав комплексов задач и отдельных задач; концепция информационной базы, её укрупнённая структура; функции системы управления базой данных; состав вычислительной системы; функции и параметры основных программных средств.

Стадия 5. Технический проект.

• разработка проектных решений по системе и ее частям;

• разработка документации на ИС и ее части;

• разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий;

• разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта.

На основании требований к системе с учетом мнений и рекомендаций пользователей вырабатываются принципиальные информационные решения в части структур хранения данных, методов и алгоритмов обработки, структуры сети, интерфейса пользователей.

Могут быть выполнены следующие виды работ:

1. Построение функциональной модели системы. Выполняется декомпозиция функций системы для получения некоторого элементарного уровня. Для каждой функции описываются входные и выходные данные, алгоритмы выполнения, взаимодействие с другими функциями, регламент выполнения функции.

2. Построение модели данных. Определяется, какие данные надо хранить для выполнения функций информационной системы. Кроме этого, должны учитываться все информационные потребности организации и перспективы развития информационной системы. После этого нужно решить вопросы о форме хранения данных на основании требований к доступу, надежности, безопасности данных.

3. Определение набора приложений. Обычно приложения определяются количеством и функциональными характеристиками рабочих мест.

4. Проектирование функций, входных и выходных данных каждого приложения. Обычно, одна и та же функция может применяться в разных приложениях. В таких случаях следует определить модульную или компонентную структуру всего проекта.

5. Проектирование интерфейса пользователя. Главная проблема здесь заключается в единообразном применении стандартных терминологии и компонентов интерфейса.

6. Проектирование структуры и логики работы программы.

Построение функциональной модели системы. Для детального описания функций необходимо указать входные и выходные данные для каждой функции и описать порядок выполнения и правила взаимодействия функций. Для наглядного изображения связи функций, данных и пользователей применяют диаграммы потоков данных (Data Flow Diagram - DFD) [6]. Диаграммы потоков данных представляют собой иерархию функциональных процессов, связанных потоками данных. Цель такого представления — продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами. Для построения DFD традиционно используются две различные системы обозначений, соответствующие методам Йордона-ДеМарко и Гейна-Сэрсона. Далее будем применять метод Гейна-Сэрсона. В соответствии с данным методом модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных, описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи потребителю.

Источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те, в свою очередь, преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям — потребителям информации. Диаграммы верхних уровней иерархии (контекстные диаграммы) определяют основные процессы или подсистемы с внешними входами и выходами. Они детализируются при помощи диаграмм нижнего уровня. Такая декомпозиция продолжается, создавая многоуровневую иерархию диаграмм, до тех пор, пока не будет достигнут уровень декомпозиции, на котором детализировать процессы далее не имеет смысла.

Основными компонентами диаграмм потоков данных являются:

• внешние сущности (например, заказчики, персонал, поставщики, клиенты, склад и т. д.);

• системы и подсистемы (например, подсистема по работе с физическими лицами в ИС банка);

• процессы (например, отдел, выполняющий обработку входных документов и выпуск отчетов, программа, аппаратно реализованное логическое устройство и т. д.);

• накопители данных (например, таблицы в оперативной памяти, файл на магнитном носителе и т.д.);

• потоки данных (например, информация, передаваемая по кабелю между двумя устройствами, пересылаемая по почте письмами, т. д.).

Таблица 1

Компоненты диаграмм потоков

Компоненты диаграмм потоков	Описание	Графическое изображение
Внешняя сущность	Представляет собой материальный объект или физическое лицо, являющиеся источником или приемником информации. Внешняя сущность находится за пределами границ анализируемой системы.
Системы и подсистемы	Модели могут быть построены для одной единой системы, либо, если задача сложная, для системы декомпозированной на ряд подсистем.	Номер подсистемы служит для ее идентификации. В поле имени вводится наименование подсистемы.
Процессы	Представляет собой преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом.	Номер процесса служит для его идентификации. В поле имени вводится наименование процесса. Информация в поле физической реализации показывает, какое подразделение организации, программа или аппаратное устройство выполняет данный процесс.
Накопители данных	Это абстрактное устройство для хранения информации, которую можно в любой момент поместить в накопитель и через некоторое время извлечь, причем способы помещения и извлечения могут быть любыми. Накопитель данных в общем случае является прообразом будущей базы данных, и описание хранящихся в нем данных должно соответствовать модели данных.	Накопитель данных идентифицируется буквой "D" и произвольным числом. Имя накопителя выбирается из соображения наибольшей информативности для проектировщика.
Поток данных	Определяет информацию, передаваемую через некоторое соединение от источника к приемнику.	Каждый поток данных имеет имя, отражающее его содержание.

Стадия 6. Рабочая документация.

• разработка рабочей документации на ИС и ее части;

• разработка и адаптация программ.

На этой стадии осуществляют разработку рабочей документации, содержащей все необходимые и достаточные сведения для обеспечения выполнения работ по вводу АИС в действие и её эксплуатации, а также для поддержания уровня эксплуатационных характеристик (качества) системы в соответствии с принятыми проектными решениями, её оформление, согласование и утверждение; проводят разработку программ и программных средств системы, выбор, адаптацию и (или) привязку приобретаемых программных средств, разработку программной документации.

Стадия 7. Ввод в действие.

• подготовка объекта автоматизации;

• подготовка персонала;

• комплектация ИС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями);

• строительно-монтажные работы;

• пусконаладочные работы;

• проведение предварительных испытаний;

• проведение опытной эксплуатации;

• проведение приемочных испытаний.

На данной стадии устанавливают следующие виды испытаний: предварительные испытания, опытная эксплуатация и приемочные испытания.

На этой стадии проверяют систему на наличие ошибок [4]. При разработке отладочных заданий решаются следующие задачи:

1. составление тестов;

2. выбор точек, зон и маршрутов контроля;

3. определение перечня контролируемых величин и порядка фиксации их значений;

4. задание порядка тестирования;

5. оценка достоверности и трудоемкости отладки.

Отлаживаемая программа должна хотя бы один раз проработать по каждой ветви алгоритма и при этом присвоить переменным ряд значений на границах диапазона, внутри него, нулевые точки, особые точки.

После отладочных работ проводят предварительные испытания для определения работоспособности системы и решения вопроса о возможности ее приемки с опытную эксплуатацию.

Опытную эксплуатацию проводят с целью определения фактических значений количественных и качественных характеристик системы и готовности персонала к работе в условиях ее функционирования, а также определения фактической эффективности и корректировки, при необходимости, документации.

Приемочные испытания проводят для определения соответствия системы техническому заданию, оценки качества опытной эксплуатации и решения вопроса о возможности приемки системы в постоянную эксплуатацию.

Стадия 8. Сопровождение ИС.

• выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами;

• послегарантийное обслуживание.

Сопровождение заключается в поддержании в рабочем состоянии программного обеспечения. На этой стадии выполняются консультации и дополнительное обучение пользователей, восстановление после сбоев, исправление ошибок и адаптация программы к изменениям в условиях эксплуатации [4].