Методические указания и задание на контрольную работу по дисциплине Технологии разработки программных комплексов и CASE-средства
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра Интеллектуальные системы в управлении и автоматизации
В. Н. Максименко, В.В.Добролюбов, А.А.Андрюков
Методические указания и задание на контрольную работу
по дисциплине
Технологии разработки программных комплексов и CASE-средства
для направления:
09.04.01 - Информатика и вычислительная техника
Москва 2016
2
Методические указания и задание на контрольную работу
по дисциплине
Технологии разработки программных комплексов и CASE-средства
Составители: В.В.Добролюбов, к.т.н., доцент А.А.Андрюков, к.т.н., доцент В. Н. Максименко, к.т.н., доцент
Издание утверждено на заседании кафедры ИСУиА. Протокол № 2 от 20.06.2016 г.
3
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
В методических указаниях содержится краткое содержание пяти разделов теоретической части дисциплины, излагаемой на лекциях. Эти сведения предназначены для использования при самостоятельном изучении материала и выполнении контрольной работы.
1. Инженерное проектирование
Предметной областью данной дисциплины являются средства автоматизации инженерного проектирования объектов информационной природы, таких как программное обеспечение информационных систем и сами информационные системы.
Термин «проект» в настоящее время имеет очень широкий смысл. В большинстве случаев проектом называется процесс решения любой четко сформулированной проблемы достижения определенных целей (имеющих количественную оценку) в определенный срок и при ограниченных ресурсах, допускающий планирование и управление.
Согласно документу ISO 9000:20001 проект — это уникальный процесс, со-
стоящий из совокупности скоординированной и управляемой деятельности с началь-
ной и конечной датами, предпринятый для достижения цели, соответствующей кон-
кретным требованиям и ограничениям.
Вданной дисциплине речь идет о проектах, целью которых является создание новых систем, объектов, изделий и технологий, то есть об инженерном проектировании, составляющем стержень технического прогресса.
Инженерное проектирование — информационный процесс, включающий в себя комплекс работ исследовательского, аналитического, расчетного, конструкторского и экспериментального характера. Этот процесс заключается в преобразовании исходного краткого описания объекта (технического задания) в окончательное описание, позволяющее создать данный объект.
Винформационном плане любой проект — это, прежде всего, процесс принятия решений.
1 ISO 9000:2001 «Системы менеджмента качества. Основные принципы и словарь». В России действует как стандарт ГОСТ Р ИСО 9000–2001.
4
Объект проектирования. Объектом проектирования называют то, что подлежит проектированию. Сложность проектирования заключается в том, что инженер должен создать образ, описание того, что пока реально не существует, а есть лишь продукт его умственной деятельности. Созданное в процессе проектирования описание объекта должно быть таким, чтобы оно позволило воплотить этот объект в реальность.
Вданной дисциплине в качестве объектов проектирования рассматриваются информационные системы (ИС), предназначенные для автоматизации информационных процессов, имеющих место в ходе функционирования организационных систем. Отметим, что среди подобных процессов наибольшую актуальность имеют процессы и технологии управления. Именно для автоматизации управления проектируется и создается большинство ИС.
Результатом проектирования является то, что также называется проект — комплекс проектной документации, отражающий все принятые проектные решения, содержащий чертежи, схемы, расчетно-пояснительные записки, сметы.
По сути дела, конечная цель любой инженерной деятельности — это некая документация. Когда разработка проекта завершена, проектная документация поступает на производство. Производством занимаются совершенно другие люди с иными навыками. Если проектная документация написана грамотно, производственники могут приступать к созданию продукта и при необходимости производить его бесконечно без всякого участия проектировщиков.
Особенностью проектов ИС является то, что в ходе проектирования создается, как правило, не только описание такой существенной части проектируемой системы,
как программное обеспечение (ПО), но и само это ПО.
Впроцессе проектно-конструкторской деятельности инженеры стремятся создать технические объекты, наиболее полно отвечающие потребностям общества, дающие наибольший экономический эффект. При этом приходится учитывать массу разнообразных ограничивающих факторов и множество критериев качества как самого процесса проектирования, так и проектируемых объектов.
Помимо прочих, всегда имеют место ограничения, связанные с ресурсами (их также называют техническими факторами), и человеческие факторы. Часть из них не поддаются формализации и не имеют численного выражения.
Под факторами, связанными с ресурсами, понимают время, денежные средства
ипроизводственные возможности. Под производственными возможностями подразу-
5
мевают наличие сырья, материалов, деталей, технологический уровень, производственные площади, производительность труда, экологическую ситуацию и т. п.
Технические факторы обычно являются конкретными и выражаются количественно, например: габариты и форма, вес, мощность, инерция, быстродействие, прочность, надежность и т. п.
К человеческим факторам относятся: этика, эстетика, мнения различных лиц, сопротивление переменам, боязнь нового, предубеждения, личные привязанности, вкусы и т. п.
При проектировании всегда стремятся к получению высоких показателей качества проектируемых объектов. Показатели качества — это комплекс критериев, используемых для оценки принимаемых решений на различных этапах создания технических объектов.
Некоторые из таких показателей:
показатели надежности, определяющие свойство объекта проектирования сохранять свою работоспособность во времени;
показатели стандартизации и унификации, характеризующие степень использования в техническом средстве стандартизованных изделий и уровень унификации его составных частей;
патентно-правовые показатели, отражающие степень защиты конструкторских решений, а также патентную чистоту изделия;
экономические показатели, характеризующие эффективность затрат на разработку, изготовление и эксплуатацию технического объекта.
Требования к проектированию регламентированы следующими документами:
законодательством Российской Федерации и другими правовыми и нормативными актами по вопросам проектирования и капитального строительства, безопасности труда и экологии;
стандартами на материалы, детали, оборудование, строительную, конструкторскую, технологическую и программную документацию;
различными нормами и инструкциями;
каталогами изделий и типовых проектов, разрешенных для применения.
Ясно, что проектировщику современных систем приходится иметь дело не просто со сложными требованиями, а комплексами требований, в основе которых лежат процессы разной природы. Поэтому некоторые виды проектов подлежат государственной экспертизе, осуществляемой специализированными (уполномоченными) организациями в соответствии с действующим законодательством.
6
Научно-техническая революция привела к тому, что в области инженерного проектирования сложилась противоречивая ситуация.
Содной стороны, объекты проектирования становятся более сложными, принимают форму комплексов, систем, а их число постоянно возрастает. Непрерывно растет объем научно-технической информации, которую требуется использовать для их создания. Рост сложности проектируемых объектов ведет к увеличению стоимости и сроков проектирования.
Сдругой стороны, в условиях жесткой конкуренции производителей уменьшается время морального старения технических объектов. Совместное влияние этих факторов приводит к тому, что объем необходимых проектных работ возрастает примерно
в10 раз каждые 10 лет.
Инженерное проектирование — один из наиболее сложных видов творческой, интеллектуальной деятельности человека, этой деятельностью заняты миллионы специалистов во всем мире, но их число не безгранично. Выход из сложившегося противоречия лежит в повышении эффективности и производительности труда инженеровпроектировщиков. Стремление к сокращению сроков при одновременном снижении стоимости и повышении качества проектирования приводит к необходимости автоматизации проектирования, в основе которой лежат достижения конкретных предметных областей науки и техники, вычислительной математики, компьютерной техники и информационных технологий.
Для проектирования объектов материальной природы используются системы автоматизированного проектирования (САПР)2, а для проектирования объектов информационной природы — CASE-системы.
Итак, в данной дисциплине будет идти речь об автоматизации в инженерном проектировании объектов информационной природы. Такие объекты информационной природы, как автоматизированные информационные системы, автоматизированные системы управления, САПР и т.п., стали актуальными для проектирования начиная со второй половины ХХ века.
Главными объектами автоматизации в подобных системах являются информационные процессы, входящие в состав бизнес-процессов. Главными техническими средствами, позволяющими реально автоматизировать информационные процессы,
2 Под названием «системы автоматизированного проектирования (САПР)» часто имеют в виду то, что в зарубежной литературе обозначают как CAD/CAM/CAE — системы автоматизации проектирования/подготовки производства/изготовления.
7
являются компьютеры. Поэтому значительный объем работ проектировщиков таких систем приходится на создание программного обеспечения.
2. Структура процесса проектирования автоматизированной системы по ГОСТ 34.601-90
ГОСТ 34.601-90 предусматривает для автоматизированных систем (АС) следующие стадии и этапы проектирования (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Стадии |
Этапы |
|
|
|
|
|
1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС |
|
1. Формирование |
1.2. Формирование требований пользователя к АС |
|
|
||
требований к АС |
1.3. Оформление отчѐта о выполненной работе и заявки на разработку |
|
|
||
|
АС |
|
|
|
|
|
2.1. Изучение объекта |
|
|
2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ |
|
2. Разработка |
|
|
концепции АС |
2.3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции |
|
|
АС, удовлетворяющей пользователя |
|
|
2.4. Оформление отчѐта о выполненной работе |
|
|
|
|
3. Техническое |
3.1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС |
|
задание |
||
|
||
|
|
|
|
4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и еѐ |
|
4. Эскизный проект |
частям |
|
|
||
|
4.2. Разработка документации на АС и еѐ части |
|
|
|
|
|
5.1. Разработка проектных решений по системе и еѐ частям |
|
|
5.2. Разработка документации на АС и еѐ части |
|
5. Технический |
5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для |
|
|
||
проект |
комплектования АС и (или) технических требований (технических |
|
заданий) на их разработку |
||
|
||
|
5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта |
|
|
объекта автоматизации |
|
|
|
|
6. Рабочая |
6.1. Разработка рабочей документации на систему и еѐ части |
|
документация |
6.2. Разработка или адаптация программ |
|
|
|
|
|
7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие |
|
7. Ввод в действие |
7.2. Подготовка персонала |
|
|
||
|
7.3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и |
8
|
техническими средствами, программно-техническими комплекса- |
|
ми, информационными изделиями) |
|
7.4. Строительно-монтажные работы |
|
7.5. Пусконаладочные работы |
|
7.6. Проведение предварительных испытаний |
|
7.7. Проведение опытной эксплуатации |
|
7.8. Проведение приѐмочных испытаний |
|
|
|
8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательства- |
8. Сопровождение АС |
ми |
|
|
|
8.2. Послегарантийное обслуживание |
|
|
Отметим, что ГОСТ 34.601-90 ориентирует проектировщиков на использование принципов системного подхода. В данном случае они выражаются через так называемый нисходящий стиль «блочно-иерархического» проектирования, где на каждой очередной стадии детализируются блоки (описания подсистем) предыдущего уровня. Разумеется, как и в других подобных случаях, реальный процесс проектирования имеет итерационный характер.
В зависимости от специфики создаваемых систем и условий их создания ГОСТ 34.601-90 допускает выполнять отдельные этапы работ до завершения предшествующих стадий, выполнять этапы параллельно во времени, объединять отдельные этапы, включать этапы работ, непредусмотренные стандартом. Это те решения, которые принимаются в ходе управления проектом.
Стадии 1-5 называют концептуальным проектированием, стадию 6 — рабо-
чим или физическим проектированием. Стадию 5 иногда завершают созданием прототипа АС — набора программ, эмулирующих работу системы и позволяющих будущим пользователям заблаговременно внести коррективы в проект.
Отметим, что все содержание табл. 2.1 дает представление о том, что собой представляет «системная инженерия», и лишь этап 6.2 в чистом виде представляет «программную инженерию»3. При этом пункт 6.2 сформулирован как «Разработка или адаптация программ». Это означает, что для реализации проектируемой системы вполне может подойти уже готовое ПО, которое достаточно будет лишь адаптировать к конкретным требованиям, выявленным на предыдущих этапах проектирования.
3 См. раздел 5.
9
CASE-средства могут эффективно применяться на большинстве стадий процесса проектирования, хотя можно увидеть, что некоторые этапы работ не поддаются автоматизации.
Возможна реализация несколько разновидностей CASE-методологий, зависящих от масштаба проекта и начальных условий, в которых ведется разработка.
Примеры начальных условий:
разрабатывается совершенно новая система;
на предприятии уже существует некоторая ИС, которая может быть использована в качестве начального прототипа или должна быть интегрирована с разрабатываемой;
разрабатывается типовая система, которая не является законченным продуктом, а представляет собой комплекс компонент, адаптируемых к конкретным условиям;
важнейшим требованием выступает быстрота разработки приложений;
важнейшими признаются такие показатели проекта, как управляемость, надежность и качество.
3.Структура процесса проектирования информационной системы по
ISO/IEC 15288
Стандарт на процессы жизненного цикла систем ISO/IEC 152884 «Системная инженерия — процессы жизненного цикла систем (Standard for Systems Engineering —
System life cycle processes)» разрабатывался с 1996 г., впервые опубликован в 2002 г.,
действующая версия опубликована в 2008 г., то есть позднее ГОСТ 34.601-90.
При разработке стандарта был учтен практический опыт создания систем в пра-
вительственных, коммерческих, военных и академических организациях. Стандарт
ISO/IEC 15288 применим для широкого класса систем, но его основное предназначе-
ние — поддержка создания компьютеризированных систем. Применение этого стан-
дарта обязательно для контрактов с государственными ведомствами развитых стран.
4 ISO/IEC 15288:2008 «Systems and software engineering — System life cycle processes» (Системотехни-
ка. Процессы жизненного цикла системы).
|
|
10 |
|
|
Таблица 3.1 |
|
|
|
|
Стадии создания систем (ISO/IEC 15288) |
|
|
|
|
№ п/п |
Стадия |
Описание результата |
|
|
|
1 |
Формирование концепции |
Анализ потребностей, выбор концепции и проектных решений |
|
|
|
2 |
Разработка |
Проектирование системы |
|
|
|
3 |
Реализация |
Изготовление системы |
|
|
|
4 |
Эксплуатация |
Ввод в эксплуатацию и использование системы |
|
|
|
5 |
Поддержка |
Обеспечение функционирования системы |
|
|
|
6 |
Снятие с эксплуатации |
Прекращение использования, демонтаж, архивирование системы |
|
|
|
Рис. 3.1
Стадии создания системы, предусмотренные в стандарте ISO/IEC 15288, не-
сколько отличаются от предусмотренных ГОСТ 34.601-90, но не принципиально. Пе-
речень стадий и основные результаты, которые должны быть достигнуты к моменту их завершения, приведены в табл. 3.1.
