10.1. Проектирование автоматизированных систем обработки информации

Целью создания автоматизированных информационных систем обработки информации (АСОИ) является автоматизация всего комплекса технологических процессов организации (т. е. в данном случае не предполагается автоматизация только рабочих мест, частных задач или документооборота). При этом тенденции развития современных информационных технологий, внедряемых в АСОИ, приводят к постоянному возрастанию сложности таких систем, создаваемых в различных областях экономики. Современные крупные проекты ИС имеют, как правило, следующие особенности:

• сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

• наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транз-акций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки – поддержки принятия решений, использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема);

• отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

• необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;

• функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;

• разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

• существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Внедряемые информационные технологии должны обеспечивать следующие требования к проектируемой системе :

• возможность доступа как к техническим, так и к информационным ресурсам;

• возможность настройки системы на организационно-штатную структуру объекта автоматизации;

• возможность настройки рабочих мест под решаемые задачи;

• идентификацию и аутентификацию пользователей и разграничение доступа персонала к задачам и информации;

• защиту от несанкционированных действий персонала;

• регистрацию попыток несанкционированного доступа.

Важнейшим этапом, определяющим жизненный цикл системы, является ее проектирование.

Жизненный цикл (ЖЦ) системы (System Life-Cycle) – период времени, в пределах которого состояние системы меняется от появления замысла и начала ее разработки до окончания эксплуатации. Обычно ЖЦ разбивается на отдельные стадии. Стадии жизненного цикла системы могут повторяться определенным образом в связи с постепенным уточнением требований к системе и/или с необходимостью ее адаптации к тем изменениям, которые возникают в предметной области системы.

Проектирование – процесс создания описания необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта на основе его первичного описания.

Создание комплексной информационной системы включает несколько этапов и начинается с разработки технического задания.

Техническое задание (ТЗ) на автоматизированную систему – утвержденный в установленном порядке документ, определяющий цели, требования и основные исходные данные, необходимые для разработки автоматизированной системы, и содержащий предварительную оценку экономической эффективности на период жизненного цикла системы.

После составления ТЗ начинается предпроектное обследование. Методика проведения обследования ориентирована на опрос участников технологического процесса учреждений, имеющих сложившуюся структуру и определенное число сотрудников. В ходе обследования проводятся сбор данных, анализ полученной информации и разработка описаний бизнес-процессов, методик назначения задач и алгоритмов их решения, осуществляется унификация задач.

Этап проектирования системы автоматизации состоит из создания модели данных и проекта программных компонентов.

Исходной информацией для модели данных служат материалы, полученные на этапе обследования: описания задач, данные справочников, классификаторов и форм заполнения документов. При проектировании возможно деление модели данных на подмодели. Такое структурирование уже на уровне предметной области позволяет формировать набор слабо связанных подсистем.

Выбор программной архитектуры системы осуществляется на основе новейших решений в разработке информационных систем с учетом особенностей объекта автоматизации и требований заказчика (ТЗ).

При разработке программных компонентов системы используются определенный стандарт и язык реализации системы.

Программные комплексы обычно имеют модульную структуру и обеспечивают включение, исключение и модификацию отдельных компонентов, а также наращивание программных средств для расширения перечня обрабатываемой системой информации и автоматизируемых функций в период всего жизненного цикла ПО.

Жизненный цикл ПО – период разработки и эксплуатации ПО, в котором обычно выделяют этапы:

• возникновение и исследование идеи;

• анализ требований и проектирование;

• программирование;

• тестирование и отладка;

• ввод программы в действие;

• эксплуатация и сопровождение;

• завершение эксплуатации.

В качестве передовых технологий проектирования применяются CASE-средства [7, 43].

Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, охватывающее ранее вопросы автоматизации разработки программного обеспечения, в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом. Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют полную среду разработки ИС.

Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, охватывающих весь жизненный цикл ПО.

Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются анализ и проектирование, в процессе которых CASE-средства обеспечивают качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации. Графические средства моделирования предметной области позволяют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями. Методы визуального представления информации дают возможности построения структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, использования многообразной цветовой палитры, сквозной проверки синтаксических правил.

CASE-средства позволяют получить описание работы создаваемой системы раньше, чем ее построили. Потом с их помощью можно анализировать работу системы и оптимизировать подготавливаемые решения. Для этого специально предусмотрены инструментарий функционально-стоимостного моделирования, имитационного моделирования работы системы, а также специальные средства поддержки экспертных оценок.

CASE-средства располагают как относительно дешевыми системами для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и дорогостоящими системами для неоднородных вычислительных платформ и операционных сред. Так, современный рынок программных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств.

Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность процессов жизненного цикла ПО и обладающее следующими основными компонентами:

• мощными графическими средствами для описания и документирования ИС, обеспечивающими удобный интерфейс с разработчиком и развивающими его творческие возможности, создание и редактирование иерархически связанных диаграмм, образующих модели ИС;

• средствами конфигурационного управления, осуществляющими интеграцию отдельных компонент CASE-средств, обеспечивая управляемость процесса разработки ИС;

• специальным образом организованным хранилищем проектных метаданных (репозитория); репозиторий является основой CASE-средства, он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;

• средствами разработки приложений, включая языки 4GL и генераторы кодов;

• средствами документирования;

• средствами тестирования;

• средствами управления проектом;

• средствами реинжиниринга.

Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы ЖЦ.

Основные типы:

• средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа моделей предметной области;

• средства анализа и проектирования (Middle CASE), поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций (выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных);

• средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД.;

• средства разработки приложений;

• средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций.

• Вспомогательные типы:

• средства планирования и управления проектом (SE Companion, Microsoft Project и др.);

• средства конфигурационного управления (PVCS (Intersolv));

• средства тестирования (Quality Works (Segue Software));

• средства документирования (SoDA (Rational Software)).

Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools), набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС (toolkit), и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием. Помимо этого CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам:

• применяемым методологиям и моделям систем и баз данных;

• степени интегрированности с СУБД;

• доступным платформам.

Однако, несмотря на все потенциальные возможности CASE-средств, существует множество примеров их неудачного внедрения, в результате которых CASE-средства становятся не востребованными. Это связано со следующими факторами:

• CASE-средства не обязательно дают немедленный эффект; он может быть получен только спустя какое-то время;

• реальные затраты на внедрение CASE-средств обычно намного превышают затраты на их приобретение;

• CASE-средства обеспечивают возможности для получения существенной выгоды только после успешного завершения процесса их внедрения.

Также существуют причины, усложняющие определение возможного эффекта от использования CASE-средств:

• широкое разнообразие качества и возможностей CASE-средств;

• относительно небольшое время использования CASE-средств в различных организациях и недостаток опыта их применения;

• широкое разнообразие в практике внедрения различных организаций;

• отсутствие детальных метрик и данных для уже выполненных и текущих проектов;

• широкий диапазон предметных областей проектов;

• различная степень интеграции CASE-средств в различных проектах.

Вследствие этих сложностей доступная информация о реальных внедрениях крайне ограничена и противоречива. Она зависит от типа средств, характеристик проектов, уровня сопровождения и опыта пользователей. Существуют противоречивые мнения, которые полагают, что, с одной стороны, реальная выгода от использования некоторых типов CASE-средств может быть получена только после одно- или двухлетнего опыта, с другой стороны, воздействие может реально проявиться в фазе эксплуатации жизненного цикла ИС, когда технологические улучшения могут привести к снижению эксплуатационных затрат.

Для успешного внедрения CASE–средств организация должна обладать следующими качествами:

• пониманием ограниченности существующих возможностей и способностью принять новую технологию;

• готовностью к внедрению новых процессов и взаимоотношений (культурой) между разработчиками и пользователями;

• четким руководством и организованностью по отношению к наиболее важным этапам и процессам внедрения.

Если организация не обладает хотя бы одним из перечисленных качеств, то внедрение CASE-средств может закончиться неудачей, независимо от степени тщательности следования различным рекомендациям по внедрению.

Использование CASE-средств предполагает необходимость долгосрочных затрат на эксплуатацию, частое появление новых версий и возможное быстрое моральное старение средств, а также постоянные затраты на обучение и повышение квалификации персонала.

Для того, чтобы принять взвешенное решение относительно инвестиций в CASE-технологию, необходимо провести оценку отдельных CASE-средств. Но неполные и противоречивые данные создают ряд важных проблем:

• достоверная оценка отдачи от инвестиций в CASE-средства затруднительна ввиду отсутствия приемлемых метрик и данных по проектам и процессам разработки ПО;

• внедрение CASE-средств может представлять собой достаточно длительный процесс и не принести немедленной отдачи. Возможно даже краткосрочное снижение продуктивности, вследствие чего руководство организации-пользователя может утратить интерес к CASE-средствам и прекратить поддержку их внедрения;

• отсутствие полного соответствия между теми процессами и методами, которые поддерживаются CASE-средствами, и теми, которые используются в данной организации, может привести к дополнительным трудностям;

• CASE-средства зачастую трудно использовать в комплексе с другими подобными средствами. Это объясняется как различными парадигмами, поддерживаемыми различными средствами, так и проблемами передачи данных и управления от одного средства к другому;

• некоторые CASE-средства требуют слишком много усилий для того, чтобы оправдать их использование в небольшом проекте, при этом тем не менее можно извлечь выгоду из той дисциплины, к которой обязывает их применение;

• негативное отношение персонала к внедрению новой CASE-технологии может быть главной причиной провала проекта.

Грамотный и разумный подход к использованию CASE-средств позволяет преодолеть все перечисленные трудности. Успешное внедрение CASE-средств приносит следующие выгоды:

• высокий уровень технологической поддержки процессов разработки и сопровождения ПО;

• положительное воздействие на некоторые или все из перечисленных факторов: производительность, качество продукции, соблюдение стандартов, документирование;

• приемлемый уровень отдачи от инвестиций в CASE-средства.

Разработка и реализация проекта АСОИ могут выполняться как в полном объеме, так и фрагментарно. Можно осуществлять автоматизацию по этапам, так как обработанная на этапе обследования информация является базой для выполнения последующих этапов. Возможно функциональное наращивание системы, ее развитие и тиражирование, а также внедрение программно-технических комплексов в учреждениях и на предприятиях в различных областях деятельности.