Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методы и средства проектирования информационных систем и технологий. Курс лекций

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 81 2 3 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Митина О.А.

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ

Курс лекций

Альтаир–МГАВТ

Москва

2016

УДК 681.3

Митина О.А. Методы и средства проектирования информационных систем

и технологий. Курс лекций. — М.: Альтаир–МГАВТ, 2016. — 75 с.

Курс лекций предназначен студентам технических специальностей очного и заоч-

ного отделений Московской государственной академии водного транспорта. Изучение

дисциплины предполагает освоение теоретического материала и приобретение практи-

ческих навыков в изучении основных моделей, методов и инструментальных средств,

используемых при проектировании информационных систем.

В учебном пособии приведены примеры практического использования материала.

Пособие будет полезно всем, занимающимся в области современных научных и

практических методов проектирования и сопровождения информационных систем раз-

личного масштаба для разных предметных областей.

Рецензенты: доцент кафедры ИКТ МГАВТ, к.т.н. Уткин Ю.Г.; зав. кафедрой

ИКТ, к.т.н. доцент Иванов М.И.

Издается по решению учебно-методического совета МГАВТ.

Рассмотрено и рекомендовано к использованию в учебном процессе на заседа-

нии кафедры информатики и компьютерных технологий (протокол № 3 от 15.12.2014г.)

Ответственность за оформление и содержание представленных к изданию

материалов несут автор и кафедра.

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика процесса проектирования ИС .............................................................. 4

Классификация информационных систем по типу хранимых данных ................................ 4

Методы проектирования информационных систем .............................................................. 5

Области применения и реализации информационных систем ............................................. 6

Компоненты проектирования ................................................................................................... 8

Методологии моделирования предметной области ................................................................... 9

Объектная структура ............................................................................................................... 12

Функциональная структура .................................................................................................... 12

Структура управления ............................................................................................................ 13

Организационная структура ................................................................................................... 14

Объектно–ориентированная методика .................................................................................. 15

Сравнение существующих методик ...................................................................................... 16

Этапы разработки информационных систем ........................................................................... 18

Разработка и анализ бизнес–модели ...................................................................................... 18

Основные понятия электронного документооборота .......................................................... 19

Преимущества электронного документооборота ................................................................. 20

Модели информационного пространства предприятия ...................................................... 21

Эволюция модели .................................................................................................................... 23

Моделирование информационных систем ............................................................................... 26

Методы структурного моделирования .................................................................................. 29

Методы объектно–ориентированного моделирования ........................................................ 30

Модели жизненного цикла информационных систем ............................................................. 31

Каскадная модель .................................................................................................................... 32

Итерационная модель ............................................................................................................. 36

Спиральная модель ................................................................................................................. 36

Функциональное моделирование. Информационно-логическая модель .............................. 38

Основные понятия ER–модели .............................................................................................. 40

Функциональное моделирование с использованием стандарта IDEF0 ............................. 43

Концепции унифицированного процесса проектирования ИС .............................................. 50

Жизненный цикл в унифицированном процессе ................................................................. 55

Продукт унифицированного процесса .................................................................................. 56

Проектирование. Модель проектирования (логическая модель) ........................................... 57

Подходы к разработке модели проектирования ................................................................... 59

Определение операций класса проектирования ................................................................... 60

Шаблоны проектирования ...................................................................................................... 61

Шаблон MVC (Model–View–Controller) ............................................................................ 62

Шаблон Expert ...................................................................................................................... 62

Шаблон Controller ................................................................................................................ 63

Шаблон Polymorphism ......................................................................................................... 63

Определение атрибутов класса проектирования .................................................................. 63

Примеры лабораторных работ ................................................................................................... 64

Список литературы ..................................................................................................................... 74

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИС

Классификация информационных систем по типу хранимых данных

Информационная система (ИС) — совокупность информационных, экономико-

математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств и специалистов, предназначенная для сбора, хранения, обработки и выдачи информации и принятия управленческих решений. Разнообразие проблем, ре-

шаемых с помощью ИС, привело к появлению разнотипных систем, различающихся

принципами построения и заложенными в них правилами обработки информации. ИС

можно классифицировать по различным признакам. В основу нижеприведенной клас-

сификации положен ряд существенных признаков, определяющих функциональные

возможности и особенности построения современных систем; также принимались во

внимание объем решаемых задач, используемых технических средств, организации функ-

ционирования и т. д. (рис. 1.).

Рис. 1. Классификация информационных систем

По типу хранимых данных ИС делятся на фактографические документальные.

Фактографические системы предназначены для хранения и обработки структурирован-

ных данных в виде чисел и текстов. Над такими данными можно выполнять различные

операции.

В документальных системах информация представлена в виде документов, со-

стоящих из наименований, описаний, рефератов и текстов. Поиск по неструктуриро-

ванным данным осуществляется с использованием семантических признаков. Отобран-

ные документы предоставляются пользователю, а обработка данных в таких системах

практически не производится.

Методы проектирования информационных систем

Индустрия разработки автоматизированных информационных систем управ-

ления зародилась в 1950-х–1960-х годах и к концу века приобрела вполне законченные формы. На первом этапе основным подходом в проектировании ИС был метод

«снизу-вверх», когда система создавалась как набор приложений, наиболее важных в данный момент для поддержки деятельности предприятия. Основной

целью этих проектов было не создание тиражируемых продуктов, а обслуживание

текущих потребностей конкретного учреждения. Такой подход отчасти сохраняется и

сегодня. В рамках «лоскутной автоматизации» достаточно хорошо обеспечивается

поддержка отдельных функций, но практически полностью отсутствует стратегия

развития комплексной системы автоматизации, а объединение функциональных под-

систем превращается в самостоятельную и достаточно сложную проблему.

Создавая свои отделы и управления автоматизации, предприятия пытались

«обустроиться» своими силами. Однако периодические изменения технологий рабо-

ты и должностных инструкций, сложности, связанные с разными представлениями

пользователей об одних и тех же данных, приводили к непрерывным доработкам

программных продуктов для удовлетворения все новых и новых пожеланий отдель-

ных работников. Как следствие — и работа программистов, и создаваемые ИС вызывали недовольство руководителей и пользователей системы.

Следующий этап связан с осознанием того факта, что существует потребность

в достаточно стандартных программных средствах автоматизации деятельности раз-

личных учреждений и предприятий. Из всего спектра проблем разработчики выдели-

ли наиболее заметные: автоматизацию ведения бухгалтерского аналитического учета

и технологических процессов. Системы начали проектироваться «сверху-вниз», т.е.

в предположении, что одна программа должна удовлетворять потребности многих пользователей.

Сама идея использования универсальной программы накладывает существен-

ные ограничения на возможности разработчиков по формированию структуры базы

данных, экранных форм, по выбору алгоритмов расчета. Заложенные «сверху» жест-

кие рамки не дают возможности гибко адаптировать систему к специфике деятельно-

сти конкретного предприятия: учесть необходимую глубину аналитического и про-

изводственно–технологического учета, включить необходимые процедуры обработки

данных, обеспечить интерфейс каждого рабочего места с учетом функций и техноло-

гии работы конкретного пользователя. Решение этих задач требует серьезных дора-

боток системы. Таким образом, материальные и временные затраты на внедрение си-

стемы и ее доводку под требования заказчика обычно значительно превышают за-

планированные показатели.

Согласно статистическим данным, собранным Standish Group (США), из 8380

проектов, обследованных в США в 1994 году, неудачными оказались более 30% про-

ектов, общая стоимость которых превышала 80 миллиардов долларов. При этом ока-

зались выполненными в срок лишь 16% от общего числа проектов, а перерасход

средств составил 189% от запланированного бюджета.

В то же время, заказчики ИС стали выдвигать все больше требований, направ-

ленных на обеспечение возможности комплексного использования корпоративных

данных в управлении и планировании своей деятельности.

Таким образом, возникла насущная необходимость формирования новой ме-

тодологии построения информационных систем.

Области применения и реализации информационных систем

Бухгалтерский учёт — классическая и наиболее часто реализуемая на сего-

дняшний день область применения информационных технологий.

Управление финансовыми потоками — внедрение информационных технологий обусловлено критичностью этой области управления предприятия к ошибкам. Неправильно построив систему расчётов с поставщиками и потребителями, можно спровоцировать кризис наличности даже при налаженной сети закупки, сбыта и хорошем маркетинге. И наоборот, точно просчитанные и жёстко контролируемые условия финансовых расчётов могут существенно увеличить оборотные средства фирмы.

Управление складом, ассортиментом, закупками — заморозить оборотные средства в чрезмерном складском запасе — самый простой способ сделать любое предприятие неэффективным. Можно просмотреть перспективный товар, вовремя не вложить в него деньги.

Управление производственным процессом. Автоматизированное решение подобной задачи даёт возможность правильно планировать, учитывать затраты, проводить техническую подготовку производства, оперативно управлять процессом выпуска продукции в соответствии с производственной программой.

Управление маркетингом. Подразумевается сбор и анализ данных о фирмах конкурентах, их продукции и ценовой политике, а также моделирование параметров внешнего окружения для определения оптимального уровня цен, прогнозирования прибыли и планирования рекламных кампаний

Документооборот. Хорошо отлаженная система учётного документооборота от-

ражает реально происходящую на предприятии текущую производственную деятель-

ность и даёт управленцам возможность воздействовать на неё.

Оперативное управление предприятием. Информационная система, решающая задачи оперативного управления предприятием, строится на основе базы данных, в которой фиксируется вся возможная информация о предприятии. Такая информацион-

ная система является инструментом для управления бизнесом и обычно называется

корпоративной информационной системой.

Предоставление информации о фирме. Активное развитие Интернета привело

к необходимости создания корпоративных серверов для предоставления различного

рода информации о предприятии. Практически каждое уважающее себя предприятие сейчас имеет свой веб–сервер. Кроме того, использование веб–технологий открывает

широкие перспективы для электронной коммерции и обслуживания покупателей через

Интернет.

Информационная система создается для управления, поэтому этот процесс

должен рассматриваться с двух точек зрения: точки зрения топ менеджеров компа-

нии и точки зрения IT–специалистов.

С точки зрения руководства компании информационная система может представлять собой ERP — систему, то есть систему управления ресурсами предприятия или CRM–систему — систему управления взаимоотношениями с клиентами.

С точки зрения IT–специалистов — это система, функционирующая на базе

некоторой информационной технологии, в понятие которой входят все устройства,

носители, методы хранения и принципы обмена информацией. Кроме того, ИС — это действующая информационная модель определенных процессов реального мира.

При этом мы будем учитывать, что информационная система с точки зрения

существующих стандартов является открытой системой, то есть системой, реализу-

ющей достаточно открытые спецификации или стандарты для интерфейсов, служб и

форматов и облегчающей прикладному программному средству:

- перенос его с минимальными изменениями в широком диапазоне систем, ис-

пользующих продукты от разных производителей;

- взаимодействие с другими приложениями, расположенными на локальных

или удаленных системах;

- взаимодействие с людьми в стиле, облегчающем переносимость пользовате-

ля (ISO/IES 14252:1995).

Компоненты проектирования

Проектирование любой информационной системы сопровождается созданием

профиля ИС, под которым мы будем понимать совокупность гармонизированных ба-

зовых стандартов и нормативных документов разного уровня.

В реальных условиях проектирование — это поиск способа создания си-

стемы, который удовлетворяет требованиям функциональности системы средствами имеющихся технологий с учетом заданных ограничений.

Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта. В общем виде цель проекта можно определить, как решение ряда

взаимосвязанных задач, включающих в себя обеспечение на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации:

 требуемой функциональности системы и уровня ее адаптивности к изменя- ющимся условиям функционирования;

 требуемой пропускной способности системы;

 требуемого времени реакции системы на запрос;

 безотказной работы системы;

 необходимого уровня безопасности;

 простоты эксплуатации и поддержки системы.

Таким образом, цель проектирования — обеспечение эффективного функционирования ИС, а также взаимодействия пользователей и разработчиков ИС.

Именно качественное проектирование обеспечивает создание такой системы, которая

способна функционировать при постоянном совершенствовании ее технических,

программных, информационных составляющих и расширять спектр реализуемых

управленческих функций. В процессе проектирования совершенствуется как органи-

зация основной деятельности предприятия, так и организация управленческих про-

цедур.

Основу проекта любой ИС составляют следующие компоненты:

 методология проектирования;

 технологии проектирования;

 стандарты и методики проектирования;

 инструментальные средства проектирования (CASE–средства).

При этом взаимосвязь этих компонентов следующая: методология реализуется

через конкретные технологии, каждая технология поддерживается соответствующи-

ми стандартами и методиками, а инструментальные средства обеспечивают выпол-

нение процессов проектирования, описанных в методиках и стандартах.

Прежде, чем начинать работу по созданию ИС необходимо выбрать методоло-

гию проектирования, средства проектирования, определиться с организацией проек-

тирования и типом модели жизненного цикла будущей ИС.

Технология проектирования ИС — совокупность методологии и средств проектирования ИС, а также методов и средств организации проектирования.

В основе технологии проектирования лежит технологический процесс, кото-

рый определяет: действия, их последовательность, состав исполнителей, средства и

ресурсы, требуемые для выполнения этих действий.

Технологический процесс проектирования ИС делиться на совокупность па-

раллельно — последовательных, связанных и соподчиненных цепочек действий,

каждое из которых может иметь свой предмет. Действия, выполняемые при проекти-

ровании ИС, могут быть определены как неделимые технологические операции или

как подпроцессы технологических операций.

МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

В основе проектирования ИС лежит моделирование предметной области. Для

того чтобы получить адекватный предметной области проект ИС в виде системы пра-

вильно работающих программ, необходимо иметь целостное, системное представление

модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной

системы. При этом под

моделью

предметной области понимается некоторая система,

имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и

отвечающая основному требованию — быть адекватной этой области.

Предварительное моделирование предметной области позволяет сократить вре-

мя и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и каче-

ственный проект. Без проведения моделирования предметной области велика вероят-

ность допущения большого количества ошибок в решении стратегических вопросов,

приводящих к экономическим потерям и высоким затратам на последующее перепро-

ектирование системы. Вследствие этого все современные технологии проектирования ИС основываются на использовании методологии моделирования предметной области.

К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:



формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной

области;



понятность для заказчиков и разработчиков на основе применения графических

средств отображения модели;



реализуемость, подразумевающая наличие средств физической реализации мо-

дели предметной области в ИС;



обеспечение оценки эффективности реализации модели предметной области на

основе определенных методов и вычисляемых показателей.

Для реализации перечисленных требований, как правило, строится

делей

, которая отражает структурный и оценочный аспекты функционирования пред-

метной области.

Структурный аспект



объектной структуры, отражающей состав взаимодействующих в процессах

предполагает построение:

материальных и информационных объектов предметной области;



функциональной структуры, отражающей взаимосвязь функций (действий) по

преобразованию объектов в процессах;



структуры управления, отражающей события и бизнес-правила, которые воз-

действуют на выполнение процессов;



организационной структуры, отражающей взаимодействие организационных

единиц предприятия и персонала в процессах;



технической структуры, описывающей топологию расположения и способы

коммуникации комплекса технических средств.

Для отображения

структурного аспекта

моделей предметных областей в ос-

система мо-

новном используются

графические методы

, которые должны гарантировать представ-

ление информации о компонентах системы. Главное требование к графическим мето-

дам документирования — простота. Графические методы должны обеспечивать воз-

можность структурной декомпозиции спецификаций системы с максимальной степе-

нью детализации и согласований описаний на смежных уровнях декомпозиции.

С моделированием непосредственно связана проблема

выбора языка

представ-

ления проектных решений, позволяющего как можно больше привлекать будущих

пользователей системы к ее разработке. Язык моделирования — это нотация, в основ-

ном графическая, которая используется для описания проектов. Нотация представляет

собой совокупность графических объектов, используемых в модели. Нотация является

синтаксисом языка моделирования. Язык моделирования, с одной стороны, должен де-

1 / 81 2 3 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]