Технологии проектирования

ИС.
2. Методы и средства проектирования ИС; классификация методов проектирования.
3. Краткая

характеристика и выбор технологии проектирования ИС
(каноническое, типовое, автоматизированное).
4. Требования, предъявляемые к технологии проектирования ИС.
5. Творческий подход в проектировании: методы генерирования идей.

является выбор и обоснование методологии и технологии разработки системы.
Это

дает возможность решить поставленную задачу с оптимальными затратами.
Использование методологии при создании ИС упорядочивает процесс разработки и позволяет решить проблемы, возникающие из-за повышенной сложности систем.

Технология проектирования характеризуется рядом компонентов, определяющих подход к созданию информационной системы.

Компоненты технологии проектирования выстраиваются в следующую парадигму проектирования:
Методология – Метод - Средства

должна быть последовательность шагов и какова их взаимосвязь при разработке

программного обеспечения

Методология определяется как «совокупность методов, применяемых в определенных науках»
Методология разработки информационных систем – это «совокупность методов, применяемых в жизненном цикле разработки программного обеспечения и объединенных одним общим философским подходом. (Г. Буч)»

На сегодняшний день существуют
два основных методологических подхода к разработке ИС, различие между которыми обусловлено критериями декомпозиции.

его основу положен принцип функциональной декомпозиции, при которой выделяют функциональные

элементы системы и устанавливают строгий порядок происходящих действий.

Второй, объектно-ориентированный подход опирается на объектную декомпозицию. В этом случае выделяются объекты, содержащие как данные, так и методы их обработки. Объекты обладают характерным для них поведением и, взаимодействуя друг с другом, обеспечивают общее поведение системы.

В последнее время также становится популярным процессный подход, который несет в себе черты как структурной, так и объектно-ориентированной методологии.
Процессный подход - описание бизнес-процессов предприятия, позволяющее руководителю знать, как работают рядовые сотрудники, а рядовым сотрудникам - как работают их коллеги и на какой конечный результат направлена вся их деятельность.

и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов ЖЦ.

Методология предлагает принципы

проектирования, определяет общие подходы (концептуальную модель) к оценке и выбору варианта системы, последовательность стадий и этапов проектирования и в конечном итоге позволяет выбрать метод проектирования.

Метод проектирования конкретизирует порядок разработки отдельных элементов, комплексов задач, подсистем и системы в целом и неразрывно связан с инструментальными средствами проектирования, которые его поддерживают.

Технологии проектирования - инструментальные средства, поддерживающие сам процесс проектирования.

своему назначению. Показатели экономической эффективности и качества информации определяют степень

этого соответствия.
Экономический эффект
Если мы автоматизируем задачи, которые раньше решались, то мы можем рассчитывать лишь на тот экономический эффект, который получается за счет сокращения затрат на обработку информации и управление. Этот эффект называется внутренним эффектом.
Внутренний эффект редко бывает большим, так как ИС дорога, а труд людей, которых можно уволить благодаря повышению производительности управленческого труда, относительно дешев.
Основным источником экономического эффекта при внедрении ИС должен быть не внутренний, а внешний эффект, который связан с повышением качества управления за счет решения новых задач, к числу которых относятся:
- детализация планирования и учета;
повышение оперативности, связанное с переходом от пакетного режима решения задач к диалоговому (запросному);
внедрение оптимизационных задач и т. п.

системы своему назначению.

Принцип стандартизации предполагает использование международных и государственных стандартов

и рекомендаций, регламентирующих состав и содержание стадий и этапов проектирования ИС.
Принцип системного подхода предполагает учет взаимосвязи отдельных элементов систем между собой и с внешней средой. Этот принцип требует использования единой идеологии в функциональной части ИС, выбора систем программирования, кодирования информации, структур баз данных, а также обеспечения совместимости технической базы. Принцип также предусматривает порядок проектирования системы «сверху вниз», «от общего к частному» или «снизу вверх», от решения отдельных задач к их объединению в систему.
Принцип интеграции отражает тенденцию создания ИС с расширенной функциональностью. В ряде случаев ее можно обеспечить на общей информационной базе. Например, кадровый учет дополняется расчетом заработной платы, оперативный складной учет интегрируется с бухгалтерским и так далее. Процесс интеграции приводит к объединению локальных информационных систем и созданию КИС.
Принцип новизны задач предусматривает идентификацию проблем, имеющихся на объекте, для которого разрабатывается ИС, и решение ранее не решавшихся задач.

информационной поддержки пользователей в рамках функциональных подсистем, а также распределить

большую работу при создании сложной системы между несколькими группам и разработчиков.
Принцип декомпозиции процесса проектирования на стадии и этапы позволяет обеспечить логическую последовательность разработки ИС с постепенной детализацией принимаемых проектных решений.
Принцип участия пользователей означает, что в проектной группе по созданию ИС должны участвовать представители заказчика, особенно на этапах анализа и прототипирования системы, а возглавлять работу по созданию ИС должно первое лицо предприятия. Очень важно, чтобы пользователи были заинтересованы в системе как в интеллектуальном, так и в материальном аспекте.
Принцип эффективности проектной деятельности предполагает, что себестоимость проектирования должна быть существенно ниже рыночной цены ИС, а время выполнения комплекса проектных работ должно соответствовать условиям договора.

всех технологиях проектирования информационной системы.
Цель моделирования — анализ и

синтез системы. Моделирование основывается на построении математических и информационных моделей функциональных задач, бизнес-процессов, баз данных, технологических процессов обработки информации и т. д. и применении машинных методов их исследования. Моделирование лежит в основе автоматизации проектирования ИС.
Принцип модульности состоит в построении ИС в виде совокупности отдельных модулей, которые могут функционировать как самостоятельно, так и совместно. Это позволяет пользователям сделать индивидуальный выбор, постепенно расширять свою ИС, а также повышает надежность системы.
Принцип адаптивности требует создания таких систем, которые легко настраиваются на новые условия производственно-хозяйственной деятельности и новые правовые нормы. Адаптивность требует хорошего документирования системы. Адаптивность расширяет число покупателей программных средств на рынке, а также соответствует условиям быстрого изменения нормативно-правовой базы.

другими системами на основе стандартов информационного обмена.
Принцип интеллектуализации состоит в

такой информационной поддержке пользователя, которая включает в себя элементы, имитирующие интеллектуальную деятельность человека (экспертные системы, нечеткая логика, нейросети, интеллектуальный интерфейс и т. д.).
Принцип дружественности сводится к следующему: система должна быть ориентирована на пользователя-непрограммиста. Конечный пользователь должен иметь возможность «видеть и действовать», а не «знать и помнить». Пользователь должен получать помощь со стороны системы, подсказки и предупреждения об ошибках.

порядок разработки отдельных элементов, комплексов задач, подсистем и системы в

целом и неразрывно связан с инструментальными средствами проектирования, которые его поддерживают.
На рис. 2 представлена классификация методов проектирования ИС

Рис.2. Классификация методов проектирования

на методы с универсальной и специальной компьютерной поддержкой.
Методы проектирования тесно

связаны со средствами проектирования.
Так, методы на основе универсальной компьютерной поддержки используют универсальные языки программирования, табличные процессоры, методоориентированные пакеты прикладных программ (математических методов, статистики и т. д.), СУБД.
Методы на основе специальной компьютерной поддержки в качестве инструментальных средств проектирования используют готовые пакеты прикладных программ определенного функционального назначения или средства моделирования предметной области, позволяющие построить модель требуемой информационной системы с последующей генерацией программного кода (CASE-средства проектирования).
По степени использования типовых проектных решений методы делятся на оригинальные (индивидуальные) и типовые.
Оригинальное (индивидуальное) проектирование предполагает новую разработку системы без использования готовых проектных решений.
Типовое проектирование базируется на типовых проектных решениях, полученных из прошлого опыта.
По характеру адаптации проектных решений различаются следующие методы проектирования:
- методы перепрограммирования предполагают необходимость разрабатывать изменяемые программные модули заново.
- методы параметризации обеспечивают настройку (конфигурирование) проектных решений путем изменения параметров в программных модулях.
- модельные методы предполагают наличие модели предметной области, в которую могут быть внесены необходимые изменения с последующей кодогенерацией программных модулей.

ранее, методологией, методами и средствами проектирования.
Среди всех перечисленных компонентов

технологии проектирования определяющим компонентом является метод проектирования. Сочетание классифицированных признаков методов проектирования позволяет выделить класс технологий проектирования.
На рис. 3. представлена классификация технологий проектирования.

Рис 3. Классификация технологий проектирования

принято разделять технологии проектирования на канонические и индустриальные.
Каноническое (классическое, традиционное)

проектирование предполагает использование инструментальных средств универсальной компьютерной поддержки и предназначено для создания индивидуальных (оригинальных) проектов с учетом особенностей объекта применения ИС.
Технологии индустриального проектирования используют специальную компьютерную поддержку процесса проектирования, оправданную при разработке сложных интегрированных информационных систем. В этом случае процесс проектирования можно назвать программостроением.
Технологии индустриального проектирования подразделяются на типовые и автоматизированные.
Привлекательность типовых технологий объясняется высоким качеством проверенных на практике типовых проектных решений и сокращением сроков и стоимостных затрат на проектирование. Обычно ряд модулей ИС носит типовой характер (бухгалтерский учет, управление снабжением, сбытом, персоналом и т. д.).
Некоторые модули, например связанные с особенностями управления технологическим процессом производства, требуют индивидуальной разработки.
По характеру адаптации проектных решений технологии типового проектирования классифицируются на параметрически-ориентированные и модельно ориентированные.
Автоматизированное проектирование сохраняет преимущества индивидуального подхода к проектированию и при этом обеспечивает сокращение сроков и стоимости проектирования.
Методы автоматизированного проектирования подразделяются на функционально и обьектно-ориентированные в зависимости от метода декомпозиции ИС, выбранного при построении ее модели.
Технологии проектирования можно классифицировать по используемой модели процесса проектирования, определяющей последовательность выполнения стадий проектирования. По этому признаку различают технологии проектирования, использующие каскадную модель, итерациональную модель, дополняющую каскадную возвратами к предыдущим стадиям, и спиральную модель, на которой основана технология быстрой разработки приложений (rapid application development).

проектирования должна обеспечивать выполнение требований заказчика к ИС в части

функциональной полноты, достоверности и оперативности при минимизации стоимостных затрат на создание и эксплуатацию системы. Эти требования отражены в концептуальной модели проектирования ИС.
2. Выбираемая технология проектирования должна позволить проектировщикам разработать проект в установленные сроки.
3. Технология проектирования должна отвечать требованиям надежности функционирования ИС.
4. Важным требованием к технологии проектирования является требование адаптивности проектных решений в процессе эксплуатации информационной системы.
5. Наконец, должна быть обеспечена экономическая эффективность проектной деятельности, т. е. затраты на разработку проекта должны окупаться за счет доходов от его реализации (лекция по экономической эффективности ИС)

Требования 1-4 сформулированы в интересах заказчика, требование 5 предусматривает интересы разработчика.

средства проектирования (CASE-средства) составляют основу проекта любой ИС. Методология реализуется

через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов ЖЦ.
Технология проектирования определяется как совокупность трех составляющих:
пошаговой процедуры, определяющей последовательность технологических операций проектирования (рис. 4);
критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций;
нотаций (графических и текстовых средств), используемых для описания проектируемой системы.

Рис.4. Представление технологической операции проектирования
Технологические инструкции, составляющие основное содержание технологии, должны состоять из описания последовательности технологических операций, условий, в зависимости от которых выполняется та или иная операция, и описаний самих операций.

полный ЖЦ ПО
технология должна обеспечивать гарантированное достижение целей разработки

ИС с заданным качеством и в установленное время
технология должна обеспечивать возможность выполнения крупных проектов в виде подсистем (т.е. возможность декомпозиции проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности с последующей интеграцией составных частей).
Опыт разработки крупных ИС показывает, что для повышения эффективности работ необходимо разбить проект на отдельные слабо связанные по данным и функциям подсистемы. Реализация подсистем должна выполняться отдельными группами специалистов. При этом необходимо обеспечить координацию ведения общего проекта и исключить дублирование результатов работ каждой проектной группы, которое может возникнуть в силу наличия общих данных и функций
технология должна обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами (3-7 человек)
Это обусловлено принципами управляемости коллектива и повышения производительности за счет минимизации числа внешних связей
технология должна обеспечивать минимальное время получения работоспособной ИС
Речь идет не о сроках готовности всей ИС, а о сроках реализации отдельных подсистем. Реализация ИС в целом в короткие сроки может потребовать привлечения большого числа разработчиков, при этом эффект может оказаться ниже, чем при реализации в более короткие сроки отдельных подсистем меньшим числом разработчиков. Практика показывает, что даже при наличии полностью завершенного проекта, внедрение идет последовательно по отдельным подсистемам;
технология должна предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и его составляющих, возможность автоматического выпуска проектной документации и синхронизацию ее версий с версиями проекта
технология должна обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации ИС (СУБД, операционных систем, языков и систем программирования)
технология должна быть поддержана комплексом согласованных CASE-средств, обеспечивающих автоматизацию процессов, выполняемых на всех стадиях ЖЦ

стандарт оформления проектной документации;
стандарт пользовательского интерфейса.

Стандарт проектирования должен устанавливать:

набор необходимых моделей (диаграмм) на каждой стадии проектирования и степень их детализации;
правила фиксации проектных решений на диаграммах, в том числе: правила именования объектов (включая соглашения по терминологии), набор атрибутов для всех объектов и правила их заполнения на каждой стадии, правила оформления диаграмм, включая требования к форме и размерам объектов, и т.д.;
требования к конфигурации рабочих мест разработчиков, включая настройки операционной системы, настройки CASE-средств, общие настройки проекта и т.д.;
механизм обеспечения совместной работы над проектом, в том числе: правила интеграции подсистем проекта, правила поддержания проекта в одинаковом для всех разработчиков состоянии (регламент обмена проектной информацией, механизм фиксации общих объектов и т.д.), правила проверки проектных решений на непротиворечивость и т. д.

состав и структуру документации на каждой стадии проектирования;
требования к

ее оформлению (включая требования к содержанию разделов, подразделов, пунктов, таблиц и т.д.),
правила подготовки, рассмотрения, согласования и утверждения документации с указанием предельных сроков для каждой стадии;
требования к настройке издательской системы, используемой в качестве встроенного средства подготовки документации;
требования к настройке CASE-средств для обеспечения подготовки документации в соответствии с установленными требованиями.

Стандарт интерфейса пользователя должен устанавливать:
правила оформления экранов (шрифты и цветовая палитра), состав и расположение окон и элементов управления;
правила использования клавиатуры и мыши;
правила оформления текстов помощи;
перечень стандартных сообщений;
правила обработки реакции пользователя.

способности генерировать идеи называются креативностью. Противоположное свойство называется конформизмом.
Методы генерирования

идей основаны на сочетании творческого компонента и формализованной поддержки (рис. 5).

Рис. 5. Сочетание творческого компонента и формализованной поддержки в методах генерирования идей

В группе желательно присутствие людей, разных по стилю работы:
«творец»

— человек, склонный к многовариантному подходу к выбору решения. Без него группа может ухватиться за первую поданную идею;
«выдумщик» — склонен к фантазии;
«реалист» — ограничивает полет фантазии с позиции возможностей группы;
«представитель народа» — не забывает о психологии будущих пользователей;
«адвокат дьявола» — бунтарь, который задает каверзные вопросы и заставляет группу отстаивать выбранный вариант;
«посредник» — сплачивает группу.
1. Мозговая атака. Это метод группового поиска решений с помощью экспертов. В простейшем случае — это совещание. В сложном — создается группа экспертов, которым накануне дается задание, а на следующий день рассматриваются предложенные ими всевозможные идеи. При этом можно лишь развивать чужие идеи, но не критиковать их. Мозговая атака позволяет получить от группы лиц большое количество идей за короткий промежуток. Наибольший успех мозговой атаки обеспечивается при соблюдении следующих условий: группа должна состоять примерно из десяти человек и социальный статус участников должен быть примерно равным.
Конференция идей является модификацией мозгового штурма. Отличие состоит в темпе проведения совещания. Выдвинутые идеи могут подвергаться доброжелательной критике в форме реплик, комментариев. Все выдвинутые идеи фиксируются в протоколе без указания их авторов.
2. Деловая игра. Основным признаком деловой игры является различие интересов игроков. Кроме того, она характеризуется наличием последовательности частных решений и стимулированием игроков. Правила не придумываются, а берутся из практики проектирования.

основан на декомпозиции причинно-следственных связей. Сначала ставится цель и определяются

задачи, которые нужно решить для ее достижения. Если в центре страницы записать проблему, которую нужно разрешить, то постепенно на листе бумаги вокруг нее возникает густая сеть задач, связанных между собой по принципу диаграммы Исикавы («рыбий скелет», рис. 7). Анализ всех задач может подсказать самые неожиданные повороты мысли, которые надлежит развить, проверить и углубить.

Рис. 7. Диаграмма достижения цели «рыбий скелет»

аналогии целесообразно изучать как черты сходства, так и черты различия

аналогичных явлений. Основной тезис в книге родоначальника кибернетики Норберта Винера: подобие процессов управления и связи в машинах, животных и обществе. В проектировании ИС этот метод находит отражение в типовом проектировании.
Метод адаптации. Метод аналогии перерастает в адаптацию. Адаптивность — важное достоинство программных средств ИС.
Метод ассоциации — использует ассоциативные связи, которые могут быть между различными идеями. Он предусматривает возможность генерирование идеи в процессе соприкосновении с информацией, чтения научно-технической литературы и т. д.
Как говорил академик И. П. Павлов: «Если в мыслях нет идеи, глаза не видят фактов».
Метод фантазии. Предполагает, что нестандартные решения не будут отброшены. Нужно, чтобы в голове проектировщика не было «внутреннего цензора». Этот метод близок к следующему методу.
Метод интуиции. Требует наличия у проектировщика большого опыта работы и экспертных оценок. Стратегия интуитивного по­иска заключается в последовательном выдвижении и проверке идей или гипотез без предварительного доказательства корректности каждой выдвигаемой идеи.
Метод классификации (систематизации). Известный метод научного познания, может привести к новым идеям. Классический пример — периодическая таблица элементов Д. И. Менделеева.
Метод кроссинга (пересечения). Предусматривается попытка найти новую идею на стыке наук, на пересечении знаний (пример — экономико-математические методы в проектировании).
Метод инверсии. Предусматривает парадоксальный подход (все наоборот). В результате может появиться новая идея. Например, проектировщик может представить себя на месте пользователя ИС. Студент может сдавать экзамен, не отвечая на вопросы преподавателя, а задавая ему вопросы «со знанием дела».