17. Технология проектирования с использованием ппп.

Системное программное обеспечение (System Software) - совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.

Пакеты прикладных программ (ППП) служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.

Установка программных продуктов на компьютер выполняется квалифицированными пользователями, а непосредственную их эксплуатацию осуществляют, как правило, конечные пользователи - потребители информации, во многих случаях деятельность которых весьма далека от компьютерной области. Данный класс программных продуктов может быть весьма специфичным для отдельных предметных областей.

Пакет прикладных программ (application program package) - комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.

Инструментарий технологии программирования обеспечивает процесс разработки программ и включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользователями технологии программирования являются системные и прикладные программисты.

Инструментарий технологии программирования - совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов.

Современные информационные технологии предоставляют широкий набор способов реализации АСОИУ, выбор которых осуществляется на основе требований со стороны предполагаемых пользователей, которые, как правило, изменяются в процессе разработки. Для теории принятия решений процесс проектирования системы – это процесс принятия проектно-конструкторских решений, направленных на получение версии системы, удовлетворяющей требования заказчика.

Под проектом будем понимать проектно-конструкторскую и технологическую документацию, в которой представлено описание проектных решений по созданию и эксплуатации системы в конкретной программно-технической среде.

Под проектированием системы понимается процесс преобразования входной информации об объекте проектирования, о методах проектирования и об опыте проектирования объектов аналогичного назначения в соответствии с ГОСТом в проект АСОИУ. С этой точки зрения проектирование АСОИУ сводится к последовательной формализации проектных решений на различных стадиях жизненного цикла системы: предпроектного анализа требований, технического и рабочего проектирования, внедрения и эксплуатации АСОИУ.

Осуществление проектирования системы предполагает использование проектировщиками определенной технологии проектирования, соответствующей масштабу и особенностям разрабатываемого проекта.

Технология проектирования системы – это совокупность методологии и средств проектирования системы, а также методов и средств организации проектирования (управление процессом создания и модернизации проекта системы).

В основе технологии проектирования лежит технологический процесс, который определяет действия, их последовательность, состав исполнителей, средства и ресурсы, требуемые для выполнения этих действий. Технологический процесс проектирования системы в целом делится на совокупность последовательно-параллельных, связанных и соподчиненных цепочек действий, каждое из которых может иметь свой предмет.

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

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

Планирование и анализ требований (предпроектная стадия) – системный анализ. Исследование и анализ существующей системы, определение требований к создаваемой системе, оформление технико-экономического обоснования и технического задания на разработку системы.

Проектирование (техническое проектирование, логическое проектирование). Разработка в соответствии со сформулированными требованиями состава автоматизируемых функций и состава обеспечивающих подсистем, оформление технического проекта системы.

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

Внедрение (тестирование, опытная эксплуатация). Комплексная отладка подсистем, обучение персонала, поэтапное внедрение системы в эксплуатацию, оформление акта о приемо-сдаточных испытаниях системы.

Эксплуатация системы (сопровождение, модернизация). Сбор рекламаций и статистики о функционировании системы, исправление ошибок и недоработок, оформление требований к модернизации системы и ее выполнение.

Консалтинг - это деятельность специалиста или целой фирмы, занимающихся стратегическим планированием проекта, анализом и формализацией требований к информационной системе, созданием системного проекта, иногда - проектированием приложений. Но все это до этапа собственно программирования или настройки каких-то уже имеющихся комплексных систем управления предприятием, выбор которых и осуществляется на основе системного проекта. И уж ни в коей мере сюда не входит системная интеграция. Консалтинг предваряет и регламентирует названные этапы.

Дальнейшим развитием ТПР является автоматизация процесса проектированияАСУ. Использование систем автоматизированного проектирования (САПР) АСУ преследует цели дальнейшего снижения затрат на разработку АСУ и сокращения сроков проектирования и в конечном итоге — переход к индустриальным методам разработки. Однако при этом следует иметь в виду, что речь идет не о полной автоматизации проектирования АСУ, а о разумном сочетании человеко-машинных методов. САПР освобождают человека от рутинных процессов, оставляя за ним творческие аспекты проектирования.

По степени охвата функций управления выделяются следующие основные направления автоматизированного проектирования АСУ: элементное, подсистемное,объектное, модельное.

Элементное проектирование заключается в разделении системы (подсистемы) на множество элементов и их дальнейшей типизации и стандартизации. Автоматизация проектированияосуществляется в двух направлениях: разработка самих элементов и разработка процедур их компоновки для конкретной АСУ. Наиболее характерным примером элементного проектирования является использование типовых проектных решений. Дальнейшим развитием элементного проектирования является модульное проектирование, основанное на понятии модуля и модульном анализе систем. Под модулем, в отличие от элемента, понимается универсальный по входу, выходу и функциональному назначению блок. Другим важным аспектом модульности является наличие стандартных связей.

Модульное проектирование используется на уровне алгоритмов, программ, технических средств. Наиболее известным примером является проектирование технических средств из наборов стандартных модулей (микросхем, плат, устройств). Аналогичным образом осуществляется проектирование алгоритмов и программ.

При использовании ТПР трудоемкость разработки АСУ сокращается примерно на 30% по сравнению с трудоемкостью при индивидуальном проектировании. Недостатками элементного метода проектированияявляются отсутствие специальных программных средств интеграции системы из модулей, автоматизации заданий параметров программ, системного диспетчера АСУ. Трудности внедрения модулей объясняются недостаточной технологичностью элементного метода.

Подсистемное проектирование характеризуется более высокой степенью интеграции типовых элементов АСУ и осуществляется на уровне функциональных подсистем. Каждая из выделенных подсистем реализуется в виде пакета прикладных программ (ППП). Каждый ППП имеет систему генерации, позволяющую настраивать его на параметры конкретного предприятия.

При разделении на подсистемы в основу положено объединение по идентичности используемых экономико-математических моделей, а не по области использования.

Примером подсистемного метода проектирования является комплекс ИСУП информационная система управления производством) наиболее широко используемая в машиностроении.

ИСУП построена в виде пакета прикладных программ, реализующих модели технико-экономического планирования, материально-технического снабжения, оперативно-календарного планирования, управления запасами, регулирования производства, адаптации и самоорганизации. Информационное обеспечение системы базируется на использовании интегрированной базы данных.

Кроме системы ИСУП, можно отметить программный комплекс ПМОУ (планирование мощности и оперативное управление), пакет математического программирования (ПМП) для решения многовариантных задач методами линейного программирования и др.

Для максимального использования преимуществ ППП разработчики должны стремиться к применению в составеавтоматизированных систем управления

 тех функций и моделей, которые реализованы в конкретном ППП. Однако в большинстве случаев это не удается, так как требуется значительное изменение функций управления на автоматизируемом предприятии. При этом возможно частичное использование возможностей ППП и включение в состав его индивидуально разработанных задач. Следует отметить, что в ППП предусмотрена возможность внесения изменений (наличие так называемых точек пользователя).

Обобщая опыт разработки АСУ на основе ППП, можно выделить основные задачи, решаемые при проектировании:

·        анализ функций и возможностей, представляемых ППП, и определение пригодности его использования для решения поставленных задач;

·        анализ предметной области, определение содержания баз данных, необходимых для функционирования ППП;

·        создание баз данных в соответствии с требованиями ППП;

·        постановка функциональных задач АСУ с учетом ограничений и возможностей ППП;

·        выбор и обоснование параметров для генерации ППП, выбор точек пользователя для стыковки стандартных программ с индивидуально разрабатываемыми;

·        генерация рабочих программ с учетом параметров решаемых задач;

·        отладка программ, проверка их работоспособности на контрольных примерах;

·        формирование программы приемо-сдаточных испытаний и их реализация;

·        составление документации и организация работ по сопровождению ППП.

  Недостатками подсистемного проектирования являются отсутствие системы глобального параметрического описания объекта управления и незначительная гибкость экономико-математических моделей, реализованных в соответствующих пакетах.

Объектное проектирование заключается в создании типовой АСУ определенного класса для некоторого обобщенного объекта (предприятия) определенной группы. Типовая АСУ характеризуется единством форм реализации всех видов обеспечения; единой формой документооборота как для непосредственного использования в производственной деятельности, так и в процессе функционирования АСУ; модульной структурой АСУ и возможностью ее модификации на этом уровне

Наиболее ярким примером объектного проектирования является АСУП «Сигма», рассмотренная в статье «Типовые проектные решения как фактор повышения эффективности АСУ». Проектные решения, заложенные в систему, в первую очередь направлены на удобство и простоту внедрения. Это способствовало широкому внедрению системы более чем на 100 предприятиях страны. Опыт эксплуатации системы показал ее несомненное влияние на эффективность производства за счет рационализации структуры управления предприятием.

Разновидностью объектного метода является групповое проектирование, используемое для групп объектов, обладающих аналогичными характеристиками, что позволяет обойтись без блоков настройки системы, т.е. без внесения изменений.

Основной объем работ при внедрении типовых АСУ связан с их привязкой к конкретному предприятию и в случае необходимости с разработкой индивидуальных проектных решений. Опыт использования показал, что в случае недостаточного внимания к их внедрению стоимость затрат приближается к стоимости разработки индивидуального проекта. Этим объясняется малая распространенность типовых АСУ Львовского телевизионного завода, Кунцевского машиностроительного завода (Московская обл.) разработанных еще во времена СССР.

Модельное проектирование характеризуется следующими основными признаками: наличием общей информации модели, системным подходом, разнообразием критериев управления, широким диапазоном параметров настройки, наличием свойств адаптации и самоорганизации.

Примером реализации такого подхода, правда не в полном объеме, являлась система МАРС, созданная в СССР в Центральном научно-исследовательском институте техники управления и организации (г. Минск). Она отвечала всем требованиям модельного проектирования, за исключением системности и переменности критериев управления.

Система МАРС представляла собой набор подсистем, использующих человеко-машинные процедуры проектирования, и обеспечивала создание и ведение обобщенной модели системы управления предприятием (МАРС — Модель); анализ объекта управления, построение информационной базы и настройку модели на параметры конкретного пользователя (МАРС — Параметр); проектирование баз данных, организация системы их ведения (МАРС — Проба); создание средств отладки системы автоматизации проектирования, а также первоначального запуска и отладки, разрабатываемых на ее основе АСУ (МАРС — Отладка); создание системы совершенствования, управления, развития и модернизации программного обеспечения (МАРС — Тренд).

Система МАРС обеспечивала также автоматическое управление вычислительным процессом, автоматическое формирование документации.

При наличии мощного набора средств автоматизации проектирования и создания АСУ обобщенная модель предприятия, заложенная в основу системы МАРС, не является единым комплексом оптимизационных задач, что снижает эффективность систем, спроектированных на ее основе.

Развитием модельного метода проектирования являлась система автоматизированного синтеза (САС) АСУ (НПО «ЛенЭлектронМаш»), предназначенная для создания комплекса алгоритмических и программных средств, который позволяет осуществить синтез АСУ для промышленных предприятий с дискретным характером производства. В основу положена совокупность экономико-математических моделей, на основе которой выбирается требуемое множество задач с учетом выбранного критерия.

Основными элементами САС АСУ являются:

·        банк задач системы в виде набора моделей, необходимых для управления промышленным предприятием;

·        общая математическая модель системы управления (ОММУ) предприятием в виде комплекса взаимосвязанных алгоритмов и способов их привязки к параметрам конкретного предприятия;

·        средства оптимизации структуры системы управления на основе совокупности критериев эффективности самой системы управления и алгоритмов управления, положенных в ее основу;

·        программный комплекс определения статистических оценок алгоритмов на основе метода ускоренных оценок с последующей экстраполяцией на информационную базу;

·        средства выбора состава и конфигурации комплекса технических средств.

 

Разновидностью модельного метода является тезаурусное проектирование, основанное на применении ключевых понятий структурной лингвистики для комплексного анализа понятий, используемых в процессе реализации определенных функций управления. При разработке АСУ методом тезаурусного проектирования в памяти ЭВМ создается модель на основе информационного улучшения показателей качества функционирования. Так, например, виды деятельности, связанные с поиском, обработкой, преобразованием информации, составляют более 40-50% временных затрат разработчика и сравнительно легко поддаются автоматизации.