ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

Вступительная часть

Информация и информационная системы

 Информация – это сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования. Информация отображает определенные свойства объекта. Понятие информации тесно связано с понятием системы и является условием системного исследования.

Форма представления информации – сообщение, материальный носитель – сигнал. Информация перемещается по каналам связи, которые представляют собой совокупность технических средств и среды распространения для передачи данных.       

Нужно отличить понятия «информация» и «сообщения».

 Сообщение  - это форма представления информации.

Определенное количество информации, перемещаемой в тот или иной период времени по каналу связи, называется потоком информации.

Потоки информации характеризуются направлением, структурой, периодичностью, видом носителя, способом индикации, степенью взаимосвязи, объемом, плотностью, информационной емкостью отдельных сообщений, методом образования, способом и степенью использования.

Единицами измерения информации являются:

• Натуральные (число сообщений, документострок, показателей, слов, букв, символов)
• Телеграфные
• Число двоичных разрядов (биты, байты, килобайты, Мбайты) 
• В качестве критериев информации выступают ее полезность, актуальность, верность, ценность, релевантность(степень удовлетворения полученной информацией потребностей пользователя).  
• Экономическая информация – это все сведения в сфере экономики, которые необходимо фиксировать, передавать, обрабатывать и сохранять для дальнейшего использования в процессе планирования, учета, контроля и анализа.Экономическая информация отражает процессы функционирования народного хозяйства, процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ. Она содержит количественную и качественную характеристики этих процессов.В качестве носителей экономической информации в большинстве случаев выступают документы, в которых фиксируется юридическая ответственность работников на каждом этапе информационного процесса в системе. Каждая представляемая информацией сущность характеризуется рядом свойств(объект, явление, операция) рядом свойств(признаков, параметров, характеристик). Например, свойствами изделия являются его масса, габариты, мощность, производительность, цена. Свойства сущности отображаются с помощью переменных величин – реквизитов, являющихся элементарными единицами информации. 
• Реквизит – это логически неделимый элемент любой сложной информационной совокупности, отображающий определенное свойство объекта (явления, сущности). Дальнейшее деление реквизита на более мелкие составляющие – символы (символы на биты, биты на последовательность электронных импульсов) открывает его привязку к определенному свойству объекта (явления, сущности). 
• Структурная схема информационной системы наиболее полно отображает систему связи, но может быть использована для характеристики и других информационных систем (систем автоматизированного управления, систем контроля, биологических, общественных и прочих систем). Система состоит из отправителя информации, линии связи и получатели информации.
  
• Все сообщения по характеру изменения во времени можно разделить на непрерывные и дискретные. Непрерывные во времени сообщения отображаются непрерывной функцией времени. Дискретные сообщения характеризуются тем, что поступают в определённые моменты времени и описываются дискретной функцией времени. Так как сообщения носят обычно случайный характер, то непрерывные сообщения описываются случайной функцией времени, а дискретные – как последовательность случайных событий. 
• При синтезе и анализе информационных систем необходимо оперировать определёнными качественными и количественными показателями, позволяющими производить оценку систем, а также сопоставлять их с другими, подобными им системами.



 Перед информационными системами стоит две задачи:

1.     Обеспечение высокой эффективности.

2.     Надёжности.

 Под эффективностью информационной системы понимается её способность обеспечить передачу данного количества информации наиболее экономичным способом. Эффективность системы определяется максимально возможной скоростью передачи информации. Максимально возможную

скорость передачи информации называют пропускной способностью системы.

Эффективность  характеризует способность системы обеспечить передачу данного количества информации с наименьшими затратами мощности сигналов, времени и полосы частот. Это определение эффективности относятся к чисто информационным системам.

Для информационных систем весьма важной характеристикой является информационная надёжность, под которой будем понимать способность системы передавать информацию с достаточно высокой достоверностью. Достоверность количественно характеризуется степенью соответствия принятого сообщения переданному. Эту величину принято называть верностью.

Способность информационной системы противостоять вредному действию помех называют помехоустойчивостью.

На практике встречаются информационные системы, в которых информацией могут обмениваться:

• Человек – человек;
• Человек – машина;
• Машина – машина;
• Группа машин – человек;
• Группа операторов – машина.

 Информационные системы (ИС) являются обычным программным продуктом, но они имеют ряд существенных отличий от стандартных прикладных программ и систем.

Что является характерным для всех информационных систем:

• ИС предназначены для сбора, хранения и обработки информации, поэтому в основе любой из них лежит среда хранения и доступа к данным;
• ИС ориентированы на конечного пользователя, не имеющего навыков работы на компьютере, поэтому их интерфейс должен быть удобным, понятным, должен предоставлять пользователю все необходимые для работы функции, но в то же время должен ограничивать его поле деятельности.

 При разработке информационных систем приходится решать две основные задачи:

1.    Задачу разработки базы данных, предназначенной для хранения информации.

2.     Задачу разработки графического интерфейса пользователя клиентских предложений.

 Система управления базой данных (СУБД) является неотъемлемой частью любой ИС. Тип используемой СУБД обычно определяется масштабом информационной системы – малые ИС могут использовать

локальные СУБД, в корпоративных же ИС потребуется мощная клиент - серверная СУБД, поддерживающая многопользовательскую работу.

Традиционным методом организации информационной системы является двухзвенная архитектура клиент – сервер. В этом случае вся прикладная часть информационной системы размещается на рабочих станциях, а на стороне сервера осуществляется только доступ к базе данных. Чтобы разгрузить клиентскую рабочую станцию и уменьшить загрузку сети применяется трехзвенная архитектура клиент – сервер.

Первым шагом в проектировании информационных систем является получение формального описания предметной области, построение полных и непротиворечивых функциональных и информационных моделей ИС. Это сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, кроме того, следует помнить о том, что в процессе создания ИС, потребности пользователей могут измениться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение систем.

Указанные сложности способствовали появлению программно – технологических средств специального класса, так называемых CASE – средств.

Термин CASE (Computer Aided Software/System Engineering). Первоначально термин CASE ограничивался вопросами автоматизации лишь программного обеспечения, в настоящее время понятие CASE – средств охватывает и процесс создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, управление проектом, а так же другие процессы.

Очень важный класс задач решается при проектировании информационных систем. Это создание удобного и соответствующего целям ИС пользовательского интерфейса, более того, от качества интерфейса зависит эффективность использования систем.

Разработка интерфейса всегда была довольно трудоемкой задачей, но в последнее время появились средства визуальной разработки приложений.

Эти средства можно условно разделить на два класса:

1.    Специализированные средства – ориентированные исключительно на работу с определенной СУБД и не предназначенные для разработки обычных приложений, не использующих базу данных(Power Builder фирмы Sybase).

2.    Универсальные средства, которые могут использоваться, как для разработки информационных приложений, работающих с базами данных, так и без их использования(Borland Delphi фирмы Borland и Visual Basic фирмы Microsoft).

Классификация  информационных систем.

 Чаще всего информационные классифицируются по следующим признакам:

Классификация по масштабу:

1.     одиночные – реализуются на автономном компьютере (сеть не используется). Подобные приложения разрабатываются с помощью Clipper, FoxPro, Paradox, dBase и Access.

2.     групповые – ИС ориентированы на коллективное использование информации членами рабочей группы и строятся на базе локальной сети. В данном случае используются серверы баз данных или SQL – серверы.

3.     корпоративные – ИС ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. Для таких систем характерна архитектура клиент – сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура.

Применяются серверы Oracle, DB2 и SQL Server.

Классификация по сфере применения:

1.     Система обработки транкзакций.

2.     Система принятия решений.

3.     Информационно – справочная система.

4.     Офисные информационные системы. 

Классификация по способу организации:

1.    Системы на основе архитектуры файл – сервер.

2.    Системы на основе клиент – сервер.

3.    Системы на основе многоуровневой архитектуры.

4.    Системы на основе Интернет/интранет технологии.

Области применения и примеры реализации информационных систем.

         Ограничимся только перечислением и краткой характеристикой областей применения информационных систем.

1.    Бухгалтерский учет – это классическая и наиболее часто применяемая задача.

2.    Управление финансовыми потоками – это расчеты с поставщиками и потребителями.

3.    Управление складом, ассортиментом, закупками – это ИС, которая отображает процесс анализа движения товара.

1.    Управление производственным процессом – планирование и оптимальное управление производственным процессом. Автоматизированное решение подобной задачи дает возможность грамотно планировать, учитывать затраты, проводить техническую подготовку производства, оперативно реагировать на проблемы выпуска продукции или ее сбыт в соответствии с производственной программой и технологией.

2.    Управление маркетингом – подразумевает сбор и анализ данных о фирмах – конкурентах, их продукции и ценовой политике, прогнозирование прибыли и рекламных компаний.

3.    Документооборот – отображает реально происходящую на предприятии текущую производственную деятельность и дает возможность управленцам реально воздействовать на нее.

4.    Оперативное управления предприятием – эта ИС охватывает всю возможную информацию о предприятии и называется корпоративной ИС.

5.    Представление информации о фирме – эта ИС стала необходимой в связи с появлением Интернета, необходимостью наличия Web – сервера. Web – сервер решает следующие задачи:

• Создание имиджа предприятия.
• Максимально возможная разгрузка справочной службы компании путем получения необходимой информации на сайтах фирмы.

Процессы, протекающие на протяжении жизненного цикла информационной системы.

Понятие жизненного цикла является одним из базовых понятий методологии проектирования информационных систем.

Жизненный цикл информационной системы представляет собой непрерывный процесс, начинающийся с момента принятия решения о создании информационной системы и заканчивается в момент полного изъятия её из эксплуатации.

Существует международный стандарт, регламентирующий жизненный цикл ИС – ISO/IEC 12207.

International Organization of Standardization - Международная организация по стандартизации.

International Electrotechnical Commision - Международная комиссия по электротехнике.

Этот стандарт определяет структуру жизненного цикла, состоящую из трёх групп:

1.     Основные процессы жизненного цикла (приобретение, поставка,        разработка, эксплуатация, сопровождение).

2.     Вспомогательные процедуры, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит).

1.      Организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого жизненного цикла, обучение).

Структура жизненного цикла информационной системы.

 Полный жизненный цикл информационной системы включает в себя, как правило, стратегическое планирование, анализ, проектирование, реализацию, внедрение и эксплуатацию.

Ведущая фирма на рынке программного обеспечения средств разработки информационных систем Rational Software предлагает следующую методологию жизненного цикла информационной системы:

1.       Начало;

2.       Уточнение;

3.       Конструирование;

4.       Переход (передача в эксплуатацию).

Начальная стадия.

На начальной стадии идентифицируются все функциональные возможности системы и производится описание наиболее существенных из них, оценивается риск, определяются ресурсы, необходимые для разработки, составляется примерный план с указанием сроков завершения основных этапов.

Стадия уточнения.

На этой стадии производится анализ прикладной области, разрабатывается архитектурная основа информационной системы, анализируются способы устранения главных элементов риска, содержащихся в проекте.

Стадия конструирования

На стадии конструирования разрабатывается законченное изделие, готовое к передаче пользователю, по окончанию этой стадии определяется работоспособность разработанного программного обеспечения.

Стадия перехода (передача в эксплуатацию) 

         На стадии перехода производится передача разработанного программного обеспечения пользователям. В конце стадии перехода необходимо определить, достигнуты цели разработки или нет.

Модели жизненного цикла информационных систем.

 Существует два вида моделей жизненного, которые получили наибольшее распространение:

1.     Каскадная модель, иногда называемая моделью «водопад» (waterfall)

2.     Спиральная модель

Моделью жизненного цикла ИС называется некоторая структура, определяющая последовательность осуществления процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении жизненного цикла ИС.  В стандарте ISO/IEC12207 не конкретизируются в деталях методы реализации и выполнения  действий и задач, входящих процессы жизненного  цикла ИС, а лишь описываются структуры этих процессов. Модель жизненного цикла зависит от специфики ИС и условий, в которых она создается и функционирует.

Каскадная модель жизненного цикла информационной системы.

         Каскадная модель предусматривает последовательную организацию работ. При этом основной особенностью является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с этапа на этап происходит только тогда, когда завершены все работы на предыдущем. Каждый этап завершается выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков.

         В процессе применения каскадной модели на практике выработались устойчивые этапы разработки, практически не зависящие от предметной области:

1.     Анализ требований заказчика.

2.     Проектирование.

3.     Разработка.

4.     Тестирование и опытная эксплуатация.

5.     Сдача готовой продукции

Основные достоинства каскадной модели:

 1.  На каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающая критериям полноты и согласованности. На заключительном этапе разрабатывается пользовательская документация, соответствующая стандартам (т.е. все виды обеспечения ИС: организация методов, информационное, программное, аппаратное).

       2. Выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения и соответствующие затраты.

       Применение каскадной модели для проектирования ИС предпочтительно для тех ИС, в самом начале разработки которых можно достаточно точно и полно сформулировать все требования, оставляя тем не менее разработчикам свободу выбора реализации, наилучшей с технической точки зрения. К таким ИС относятся сложные расчетные системы, системы реального времени.

     Недостатки каскадной системы:

1.     Существенная задержка получения результатов.

2.     Ошибки и недоработки выясняются, как правило, на следующем этапе, поэтому для их исправления нужно возвращаться на предыдущий этап.

3.     Сложность распараллеливания работ по проекту. Необходимо постоянно согласовывать различные части проекта при параллельном выполнении несколькими проектировщиками. При последовательной разработке крайне сложно внести изменения в проект после завершения этапа и передачи проекта на следующую стадию.

4.     Информационная перенасыщенность каждого из этапов. Эта проблема возникает из-за сильной зависимости между различными группами разработчиков. В процессе выполнения проекта могут также изменяться состав разработчиков и чем сложнее проект, тем больше времени потребуется, чтобы ввести нового разработчика в курс дела.

5.     Сложность управления проектом – вызвана тем, что группы, работающие над разными этапами, зависимы друг от друга, поэтому часто требуется административное вмешательство для согласования сроков выполнения работ.

6.     Высокий уровень риска и ненадежность инвестиций. Проекты, разрабатываемые по каскадной схеме имеют повышенный уровень риска. Как говорят данные американской фирмы The Standish Group в США, более 31% проектов заканчиваются неуспехом, 53% ® допускают перерасход бюджета почти в 2 раза – 189%, и только 16,2% проектов укладываются в срок и в бюджет.

Существует еще один отрицательный момент, присущий каскадной модели, это наличие человеческого фактора. Если руководитель проекта не умеет «отстаивать» своих людей, то он, вместо того, чтобы правильно организовать работу – берется за дисциплину, а она чем строже, тем менее творческой становится атмосфера в коллективе. Это может привести и к тому, что наиболее одаренные кадры со временем покинут коллектив.

Спиральная модель жизненного цикла

Спиральная модель предполагает итерационный процесс разработки информационной системы. При этом возрастает значение начальных этапов жизненного цикла, таких как анализ и проектирование. Итерация – это повторение (англ. Iteration).

Каждая итерация представляет собой законченный цикл разработки, приводящий к выпуску внутренней или внешней версии изделия, которое совершенствуется от итерации к итерации, чтобы стать законченной системой.

Таким образом, каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии программного изделия, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. На каждой итерации углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, в результате чего выбирается обоснованный вариант, который доводится до окончательной реализации. Использование спиральной модели позволяет осуществлять переход на следующий этап выполнения проекта, не дожидаясь полного завершения работы на текущем – недоделанную работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная задача каждой итерации – как можно быстрее  создать работоспособный продукт, который можно показать пользователям системы.

Преимущества спиральной модели:

 1.     Итерационная разработка существенно упрощает внесение изменений в проект.

2.     При использовании спиральной модели отдельные элементы информационной системы интегрируются в единое целое постепенно.

3.     Уменьшение уровня рисков. Данное преимущество является следствием предыдущего, т. к. риски обнаруживаются именно  во время интеграции. Поэтому уровень рисков максимален в начале разработки проекта.

4.     Итерационная разработка обеспечивает большую гибкость в управлении проектом. Можно сократить сроки разработки за счет уменьшения функциональности системы или использовать в качестве составных частей системы продукцию сторонних фирм вместо собственных разработок. Это актуально в условиях конкурентной борьбы, когда надо противостоять продвижению изделия конкурентов

Жизненный цикл информационных систем

Единые принципы построения корпоративных информационных систем:

1.     По содержанию действий разработчиков, в данном случае – это статический аспект процесса разработки, описываемый в терминах основных потоков работ: исполнители, действия, последовательность действий.

2.     По времени, или по стадиям жизненного цикла разрабатываемой системы. В данном случае рассматривается динамическая организация процесса разработки.

Общие сведения об управлении проектами.

 Информационная система предприятия разрабатывается как некоторый проект.

Проект – это ограниченное по времени целенаправленное изменение отдельной системы с изначально четко определенными целями, достижение которых определяет завершение проекта, а также с установленными требованиями к срокам, результатам, риску, рамкам расходования средств и ресурсов и к организационной структуре.

Рассматривая планирование проектов и управление ими, необходимо четко осознавать, что речь идет об управлении неким динамическим объектом. Система управления проектом должна быть достаточно гибкой, чтобы допускать возможность модификации без глобальных изменений в рабочей программе.

Выполнение работ обеспечивается наличием необходимых ресурсов:

• материалов;
• оборудования;
• человеческих ресурсов.

 С точки зрения теории систем управления проект должен быть наблюдаемым и управляемым, т.е. выделяются некоторые характеристики, по которым можно постоянно контролировать ход выполнения проекта (свойство наблюдательности). Кроме того, необходимы механизмы своевременного воздействия на ход реализации проекта (свойство управляемости).

Важнейшие характеристики проекта:

1.     Объем работ.

2.     Сроки выполнения.

3.     Себестоимость.

4.     Экономическая эффективность, обеспечиваемая реализацией проекта.

5.     Социальная и общественная значимость проекта.

Классификация проектов.

 Класс проекта определяется по составу структуре проекта. Обычно отличают:

q       Монопроект (отдельный проект, который может быть любого типа, вида и масштаба)

q       Мультипроект (комплексный проект, состоящий из монопроектов и требующий применения многопроектного управления)

Тип проекта определяется по основным сферам деятельности, в которых осуществляется проект. Можно выделить пять основных типов проекта:

-         технический

-         организационный

-         экономический

-         социальный

-         смежный

Разработка информационных систем относится к техническим проектам, которые имеют следующие особенности:

-         главная цель проекта четко определена, но отдельные цели должны уточняться по мере достижения частных результатов;

-         срок завершения и продолжительность проекта определены заранее, желательно их точное соблюдение, однако они также могут корректироваться в зависимости… Продолжение »