6. Анализ и синтез информационных систем. Формализация результатов изучения систем. Выделение функций систем.

В от­личие от анализа, когда исследуется заданная информационная система в процессе синтеза необходимо создать новую систему путем определения ее оптимальных свойств и соответствующих показателей. При этом можно говорить о двух основных задачах синтеза: создание новой системы на основе последних достиже­ний науки и техники; совершенствование существующей системы на основе результатов, полученных в процессе ее эксплуатации. Задача синтеза информационной системы заключается в раз­работке ее структуры и выявлении параметров системы исходя из заданных требований к значениям показателей эффективности ее функционирования. Главным элементом синтеза является структурный синтез си­стемы, который позволяет определить оптимальный состав эле­ментов и связей между ними. В информационных системах важным моментом является син­тез системы передачи и обработки информации. При этом можно выделить следующие виды синтеза: синтез структуры подсистемы передачи и обработки данных; синтез структуры подсистемы хра­нения данных. В теории систем управления синтез — многошаговый итера­тивный процесс, включающий в себя последовательное решение следующих основных задач:

• формирование замысла и цели создания системы;

• формирование вариантов облика новой системы;

• приведение описания варианта облика системы во взаимное соответствие;

• оценка эффективности вариантов и принятия решения о вы­боре облика новой системы;

• разработка требований к системе управления;

• разработка программ реализации требований к системе управления;

• реализация разработанных требований к системе управле­ния.

Создание новой системы требует формирования замысла и разработки вариантов прототипов новой системы. Замысел воз­никает на основании полученного проектного задания, выделе­ния недостатков существующей системы, появления практической потребности или новых научных достижений. Варианты прото­типов новой системы формируются на основе анализа общей цели создания системы, изучения потребностей заказчиков. При этом учитывают состояние и перспективы развития аналогичных отечественных и зарубежных систем. При разработке информационных систем особую важность приобретает концептуальное моделирование предметной области. Цель такого моделирования — выявление объектов предметной области и установление связей между ними. Каждый формируемый вариант облика системы включает в себя следующие виды описаний: структурное — описание связей, назначения элементов си­стемы и их пространственное размещение; функциональное — решаемые системой функции, задачи, порядок функционирования системы; информационное — описание входной и выходной инфор­мации, потоков информации, циркулирующих в системе, спосо­бов представления и передачи данных; параметрическое — перечень количественных показателей (параметров), характеризующих отдельные свойства системы, ко­торые необходимо обеспечить в процессе ее создания. Требования к показателям в виде различных ограничений фор­мируются в процессе оценки эффективности каждого исследуе­мого варианта облика новой системы и уточняются в ходе ее раз­работки. В результате синтеза системы разработчик получает несколько вариантов облика новой системы. Для приведения полученных описаний во взаимное соответствие выполняют следующие дей­ствия: а) сопоставление всех видов описаний (структурного, функ­ционального, информационного, параметрического); б) устранение противоречий между описаниями; в) объединение описаний, получение итогового облика си­стемы. Сопоставление описаний выполняется структурно и функци­онально. Сначала решается вопрос о совместимости информаци­онного описания. Функциональное описание может быть недо­статочным для охвата блоков или процессов структурного описа­ния, тогда его нужно расширить. Все выделенные в ходе синтеза системы структуры должны быть описаны функционально. Затем уточняется, в какой мере информационное описание дополнено функционально и структурно. В результате сопоставления трех видов описаний — структур­ного, информационного и функционального — выделяются основ­ные параметры системы, значения которых используют для оцен­ки эффективности ее работы. При этом возможно получение двух результатов: требуемые значения параметров недостижимы; тре­буемые значения параметров достижимы порознь. В первом слу­чае необходимо внести изменения в структуру системы и пере­смотр ее функций, а во втором — провести синтез системы заново. Устранение противоречий сводится к внесению изменений в структурное описание на основании функциональных свойств системы. Для этого следует выявить и устранить основные про­тиворечия, препятствующие достижению положительного резуль­тата при эксплуатации системы. Признаком наличия таких про­тиворечий является функциональная недостаточность системы. Для выявления причины противоречия выполняют анализ структурных и информационных свойств системы. Для устране­ния противоречия требуется внести изменения в структуру систе­мы, новые элементы или подсистемы. Объединение описаний отражается в получении итогового ре­зультата, в котором отражены структурные, функциональные, ин­формационные свойства и параметры системы в полном объеме. В результате проведенного синтеза разрабатывается програм­ма реализации требований к системе. Такая программа должна отражать следующие основные особенности процесса создания системы: перечень целей и задач исполнителям, ответственным за создание системы; график обеспечения исполнителей ресур­сами (информационными, материальными). Реализация разработанных требований к системе управления выполняется в соответствии с созданной программой в указанные сроки. В общем виде в теории систем принято выделять следую­щие виды деятельности, направленные на реализацию вырабо­танной программы: моделирование, проектирование, конструи­рование, изготовление и испытание системы, а также оценка пу­тей модернизации. Моделирование системы предусматривает отработку принци­пов работы и алгоритмов обработки данных, основанных на но­вых идеях и информационных технологиях. Различают частичное и полное моделирование. Частичное моделирование применяет­ся, когда требуется проверить правильность выбора алгоритма функционирования отдельных подсистем. Результаты частичного моделирования используются для повторного моделирования си­стемы и дополнительной проработки облика системы на основа­нии новых данных. Полное моделирование применяется при раз­работке новых систем. Проектирование системы — процесс, охватывающий весь цикл функционирования будущей системы. При этом выбирают­ся средства и методы, необходимые для ее создания и обеспече­ния функционирования. Конструирование системы — определение пространственно­го расположения отдельных подсистем и правил взаимодействия между ними, что находит отражение в концепции интерфейса си­стемы. Изготовление системы — процесс разработки и развертыва­ния прикладного программного обеспечения, базы данных ин­формационной системы. Испытание системы — проверка правильности функциони­рования системы. Для оценки правильности работы выполняется отладка программного обеспечения системы путем выполнения контрольных заданий, запросов, результат которых заранее изве­стен. Затем система передается в эксплуатацию заказчику. Оценка путей модернизации — оценка эффективности рабо­ты информационной системы в результате опытной эксплуатации. Область информационных технологий характеризуется значитель­ной динамикой. При этом программное и аппаратное обеспече­ния подвергаются быстрому моральному износу. Для продления времени «жизни» следует своевременно вносить в систему изме­нения. ^ Обзор стандартов проектирования информационных си­стем. Разработка реальных информационных систем осущест­вляется на основе стандартов. Данные стандарты определяют фазы проектирования систем с учетом их жизненного цикла. В общем случае под жизненным циклом системы следует понимать про­цесс ее зарождения, ввода в эксплуатацию и демонтаж. В настоящее время находят применение следующие стандарты. ГОСТ 34.601 — 90 распространяется на автоматизированные системы и устанавливает стадии и этапы их создания. Содержит описание содержания работ на каждом этапе. ISO/IEC 12207:1995 — стандарт на процессы и организацию жизненного цикла. Он дополнен руководствами ISO/IEC TR 15271:1998 Information technology — Guide for ISO/IEC 12207 и ISO/IEC TR 16326:1999 Software engineering — Guide for the application of ISO/IEC 12207 to project management. Стандарт Custom Development Method — методика Oracle (CDM) содержит рекомендации по разработке прикладных ин­формационных систем; описывает требования и методику, по­зволяющую получить готовые решения, ориентированные на ис­пользование СУБД Oracle. Стандарт Rational Unified Process (RUP) предлагает итератив­ную модель разработки систем, включающую в себя четыре фазы: начало, исследование, построение и внедрение. Каждый этап мо­жет быть разбит на отдельные этапы — итерации. Стандарт Microsoft Solution Framework (MSF), как и RUP, так­же включает в себя четыре фазы: анализ, проектирование, раз­работка, стабилизация. Он поддерживает технологию итераций и предполагает использование объектно-ориентированной техно­логии. Стандарт ХР (Extreme Programming) предусматривает интен­сивное взаимодействие между заказчиком системы и коллективом разработчиков в течение всего периода разработки информаци­онной системы. Разработка системы разбивается на этапы. Каж­дый этап заканчивается созданием функционально законченного прототипа, который затем дорабатывается на следующем этапе. Стандарт ISO/IEC 15288 System life cycle processes определяет методику разработки информационных систем в различных пред­метных областях, основное внимание уделяется жизненному ци­клу систем, в составе которых используется ЭВМ. Основным компонентом информационной системы является программное обеспечение, реализующее требуемые функции. Стандарт ISO/IEC 12207 все процессы жизненного цикла подраз­деляет на три группы: основные, вспомогательные и организаци­онные (табл. 1.2). Стандарт ISO/IEC 15288 в структуре жизненного цикла про­граммного обеспечения и информационной системы выделяет следующие процессы: договорные, проектные, технические, про­цессы предприятия, специальные (табл. 1.3). Стандарт ISO/IEC 15288 различает этапы жизненного цикла и этапы создания системы. В качестве этапов определены: формирование концепции системы — предусматривает про­ведение анализа потребностей пользователей, выбор общей кон­цепции системы и проектных решений; разработка системы — процесс ее проектирования; реализация — изготовление системы; эксплуатация — передача системы потребителю; поддержка — взаимодействие с потребителем системы, обе­спечение ее бесперебойной работы (функционирования); снятие с эксплуатации — демонтаж системы.