1. Понятие системы. Информационные системы
Система. Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов.
Система может быть определена как совокупность взаимосвязанных элементов, имеющая либо цель функционирования, либо законы своего развития, относительно изолированная от окружающей среды.
Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям.
Таблица 1. Примеры систем, состоящих из разных элементов и направленных на реализацию разных целей
|
Элементы системы |
Главная цель системы |
|
|
Люди, оборудование, материалы, здания и др. |
Производство товаров и услуг |
|
|
Компьютер |
Электронные и электромеханические элементы, линии связи и др. |
Обработка данных |
|
Телекоммуникационная система |
Компьютеры, модемы, кабели, сетевое программное обеспечение и др. |
Передача информации |
|
Информационная система |
Компьютеры, компьютерные сети, люди, информационное и программное обеспечение |
Производство профессиональной информации |
В информатике понятие «система» широко распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно используется применительно к набору технических средств и программ.
Системой может называться аппаратная часть компьютера.
Добавление к понятию «система» слова «информационная» отражает цель ее создания и функционирования.
Информационная система (ИС) – это система, предназначенная для ведения информационной модели, чаще всего – какой-либо области человеческой деятельности. Эта система должна обеспечивать средства для протекания информационных процессов:
Хранение
Передача
Преобразование информации.
Информационной системой называют, также, совокупность взаимосвязанных средств, которые осуществляют хранение и обработку информации, также называют информационно-вычислительными системами. В информационную систему данные поступают от источника информации. Эти данные отправляются на хранение либо претерпевают в системе некоторую обработку и затем передаются потребителю.
Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.
Между потребителем и собственно информационной системой может быть установлена обратная связь. В этом случае информационная система называется замкнутой. Канал обратной связи необходим, когда нужно учесть реакцию потребителя на полученную информацию.
2. Структура и состав информационных систем
В наиболее общем виде, информационную систему можно представить состоящей из следующих элементов:
источника информации;
аппаратной части ИС;
программной части ИС;
потребителя информации.
Структура информационной системы
Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.
Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
Структурный признак классификации. Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем (рис.). Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.
Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.
Информационное обеспечение – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.
Унифицированные системы документации создаются на государственном, отраслевом и региональном уровнях. Главная цель – это обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного производства. Разработаны стандарты, где устанавливаются требования:
К унифицированным системам документации;
К унифицированным формам документов различных уровней управления;
К составу и структуре реквизитов и показателей;
К порядку внедрения, ведения и регистрации унифицированных форм документов.
Схемы информационных потоков отражают маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения первичной информации и использования результатной информации. За счет анализа структуры подобных схем можно выработать меры по совершенствованию всей системы управления.
В качестве примера простейшей схемы потоков данных можно привести схему, где отражены все этапы прохождения служебной записки или записи в базе данных о приеме на работу сотрудника от момента ее создания до выхода приказа о его зачислении на работу.
Построение схем информационных потоков, позволяющих выявить объемы информации и провести ее детальный анализ, обеспечивает:
Исключение дублирующей и неиспользуемой информации;
Классификацию и рациональное представление информации.
При этом подробно должны рассматриваться вопросы взаимосвязи движения информации по уровням управления.
Следует выявить, какие показатели необходимы для принятия управленческих решений, а какие нет. К каждому исполнителю должна поступать только та информация, которая используется.
Методология построения баз данных базируется на теоретических основах их проектирования. Для понимания концепции методологии приведем основные ее идеи в виде двух последовательно реализуемых на практике этапов:
1-й этап – обследование всех функциональных подразделении фирмы с целью:
Понять специфику и структуру ее деятельности;
Построить схему информационных потоков;
Проанализировать существующую систему документооборота;
Определить информационные объекты и соответствующий состав реквизитов (параметров, характеристик), описывающих их свойства и назначение.
2-й этап – построение концептуальной информационно-логической модели данных для обследованной на 1-м этапе сферы деятельности. В этой модели должны быть установлены и оптимизированы все связи между объектами и их реквизитами. Информационно-логическая модель является фундаментом, на котором будет создана база данных.
Логические представления о свойствах и отношениях объектов предметной области определяют построением внешней, информационно-логической модели, которая не зависит от способов физического размещения данных. В такой модели объекты представлены типами записей, свойства - полями записей, а отношения - связями между типами и полями записей. Наглядное изображение логической модели возможно двумя способами: графическим, когда схема строится в виде ориентированного графа с вершинами типов записей и дугами связей, и табличными, когда каждому типу записи (объекту) соответствует таблица с множеством полей записи (свойств).
Разновидности информационно-логической модели
Известны три разновидности информационно-логической модели:
1) иерархическая модель данных (ИМД) основана на графическом способе и предусматривает поиск данных по одной из ветвей "дерева", в котором каждая вершина имеет только одну связь с вершиной более высокого уровня. Для осуществления поиска необходимо указать полный путь к данным, начиная с корневого элемента;
2) сетевая модель данных (СМД) также основана на графическом способе, но допускает усложнение "дерева" без ограничения количества связей, входящих в вершину. Это позволяет строить сложные поисковые структуры;
3) в реляционной модели баз данных (РМД) реализуется табличный способ. В РМД таблица называется отношением, строка – кортежем, а столбцы – атрибутами.
Для создания информационного обеспечения необходимо:
Ясное понимание целей, задач, функций всей системы управления организацией;
Выявление движения информации от момента возникновения и до ее использования на различных уровнях управления, представленной для анализа в виде схем информационных потоков;
Совершенствование системы документооборота;
Наличие и использование системы классификации и кодирования;
Владение методологией создания концептуальных информационно-логических моделей, отражающих взаимосвязь информации;
Создание массивов информации на машинных носителях, что требует наличия современного технического обеспечения.
Определение информационной системы (ИС). Задачи и функции ИС
ИС - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для сбора, хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, служат технической базой и инструментом для информационных систем.
Другими словами под ИС понимается организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы.
Задачи и функции ИС
При организационном обособлении ИС решают две группы задач :
1. группа задач информационного обеспечения :
· отбор необходимых сообщений и их обработка,
· хранение,
· поиск и выдача информации субъекту основной деятельности. (С заранее заданной полнотой, точностью и оперативностью в наиболее приемлемой для систем обработки данных форме).
2. группа задач, связанных с обработкой полученной информации в соответствии с теми или иными алгоритмами или программами с целью подготовки решения задач, стоящих перед субъектом основной деятельности (так называемых “пользовательских ” задач).
Для решения таких задач ИС должна обладать необходимой информацией о предметной области (ПО ) субъекта основной деятельности, стоящих перед ним проблемах, должна уметь использовать существующие модели решения задач средствами обработки данных или самостоятельно строить такие модели, а также обладать определенным искусственным или естественным интеллектом.
Предварительное определение. Предметная область – это множество объектов и отношений между ними, ограниченное потребностями конкретного субъекта основной деятельности.
Более подробно понятие «Предметная область» рассматривается в п.5 данной лекции.
Для решения поставленных задач ИС должна выполнять следующие основные функции :
· отбор сообщений из внутренней и внешней среды , необходимых для реализации основной деятельности;
· ввод информации в ИС ;
· хранение информации в памяти, ее актуализация и поддержание целостности ;
· обработка, поиск и выдача информации в соответствии с заданными субъектом основной деятельности требованиями. (Обработка может включать и подготовку вариантов решения пользовательских прикладных задача по соответствующим алгоритмам (программам)).
Состав и структура ИС, основные элементы, порядок функционирования
Структура ИС - это взаимосвязанная совокупность ее частей, называемых обеспечивающими подсистемами.
Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
Основные обеспечивающие подсистемы
· информационное обеспечение,
· техническое обеспечение,
· математическое обеспечение,
· программное обеспечение,
· организационное обеспечение,
· правовое обеспечение.
Основные элементы, порядок функционирования ИС.
Основными процессами преобразования информации являются следующие процессы:
сбор информации;
комплектование информации;
поиск и выдача сведений для абонентов системы;
поддержание целостности, актуальности и сохранности информации .
Этипроцессы, обеспечивающие работу ИС любого назначения, условно можно представить в виде схемы, состоящей из блоков:
· ввод информации из внешних или внутренних источников;
· обработка входной информации и представление ее в удобном виде;
· вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему;
· обратная связь - это информация, переработанная людьми данной организации для коррекции входной информации.
Поэтому для реализации функций ИС, указанных выше выделяют три самостоятельные функциональные подсистемы:
1. Организационно-технологическая подсистема сбора информации обеспечивает отбор и накопление данных в информационную систему и включает совокупность источников информации, организационно-технологические цепочки отбора информации для накопления в системе. Без правильно организованной, оперативно и эффективно действующей организационно-технологической подсистемы сбора информации невозможна эффективная организация функционирования всей ИС в целом.
ИС может обрабатывать (перерабатывать) только ту информацию, которая в нее введена. При этом качество работы ИС определяется не только ее способностью находить и перерабатывать нужную информацию в собственном массиве и выдавать ее пользователю, но и способностью отбирать релевантную информацию из внешней среды.
Такой отбор и осуществляет данная подсистема, которая накапливает данные об информационных потребностях пользователей ИС (внутренних и внешних), анализирует и упорядочивает эти данные, образуя информационный профиль ИС . Алгоритм отбора информации осуществляет преобразование входных потоков в информационный массив ИС .
2. Подсистема представления и обработки информации составляет ядро ИС и является отражением представления разработчиками и абонентами системы структуры и картины предметной области, сведения о которой должна отражать ИС.
Подсистема представления и обработки информации является одним из наиболее сложных компонентов при разработке ИС .
Эта подсистемаосуществляет преобразование входной информации и запросов, организацию их хранения и переработки с целью удовлетворения информационной потребности абонента ИС .
Реализация функций данной подсистемы предполагает наличие:
· аппарата описания информации , а именно информационно - поискового языка, систем кодирования и языка описания данных;
· организации и ведения информации (логическая и физическая организация, процедуры ведения и защиты информации и т.д.);
· аппарата обработки и переработки информации (алгоритмы, модели и т.д.).
Все три указанные составляющие определяются двумя параметрами ИС: характером обработки информации и функциями ИС .
3. Нормативно-функциональная подсистема подготовки и выдачи информации определяет пользователей, или иначе абонентов , системы.
Даннаяподсистема непосредственно реализует удовлетворение информационных потребностей как внутренних, так и внешних пользователей ИС . Для выполнения этой задачи подсистема проводит изучение и анализ информационных потребностей, определяет формы и методы их удовлетворения, оптимальный состав и структуру выходных информационных продуктов, организует сам процесс информационного обеспечения и сопровождения.
Для выполнения этих функций требуется:
· аппарат описания и анализа информационных потребностей и их выражения на языке ИС ;
· аппарат непосредственно информационного обеспечения (процедуры поиска и выдачи информации, языки манипулирования данными и т.д.).
При одинаковости выполнения функций этой подсистемойв ИС разных типов они существенно отличаются между собой. Особенно это заметно при сравнении документальных и фактографических ИС , которые будут подробно рассматриваться позже.
(внутренним носителем знаний о предметной области) является база данных (БД ). Понятие базы данных является центральным в сфере технологий автоматизированных информационных систем.
Определение 1 База данных - совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных программ.
Определение 2. (ГОСТ ): Система управления базами данных (СУБД) - совокупность программ и языковых средств, предназначенных для управления данными в базе данных, ведения базы данных и обеспечения взаимодействия ее с прикладными программами.
Информационным ядром подсистемы представления и обработки информации ИС высшего уровня является банк данных (БНД ), или автоматизированный банк данных (АБД ) – совокупность следующих компонентов:
· БД ,
· СУБД ,
· прикладные компоненты ИС (набор входных и выходных форм, типовых запросов для решения информационно-технологических задач в конкретной предметной области),
· комплекс технических средств , на которых они реализованы.
Классификация ИС
1. По назначению :
· справочные ИС ,
· системы информационного обеспечения ,
· справочно-информационные системы , имеющие самостоятельное целевое назначение.
2. По количеству пользователей и территориальному признаку
· однопользовательские (например, ИС , использующая в качестве ПО приложение Excel ),
· многопользовательские низкого уровня (например, ИС построенная наприложении Access ),
· многопользовательские высокого уровня - ИС уровня предприятия ( распределённые, очень большие, сверхбольшие) .
3. По оперативности обработки информации
· система реального времени,
· система оперативной обработки трансакций,
· система пакетной обработки .
4. По функциональному признаку и уровням управления
· производственные системы;
· системы маркетинга;
· финансовые и учетные системы;
· системы кадров (человеческих ресурсов);
5. По степени автоматизации
· ручные,
· автоматические,
· автоматизированные .
6. По характеру использования информации
· информационно-поисковые системы,
· информационно-решающие системы :
o управляющие ИС ,
o советующие ИС .
7. По сфере применения
· ИС организационного управления ,
· ИС управления технологическими процессами (ТП ),
· ИС автоматизированного проектирования (САПР ),
· Интегрированные (корпоративные) ИС ,
· Вычислительные ИС.
8. По составу перерабатываемой информации, предъявляющие жесткие требования к аппарату ее описания, организации и поиска
· документальные ИС (слабо структурируемая информация);
· фактографические ИС (жестко структурируемая информация);
· документально-фактографические ИС .
· геоинформационные системы.
9. По масштабу
· всемирные,
· международные,
· республиканские,
· региональные,
· отраслевые,
· объединений,
· предприятий и подразделений.
Этапы развития информационных систем
По мере развития и совершенствования средств вычислительной техники, языков программирования и математического обеспечения, автоматизированные системы обработки данных претерпели несколько этапов развития. На ранних этапах компьютеры выполняли вместо человека громоздкие вычисления при решении числовых задач. В этом случае не требовалось больших объемов памяти, а используемые языки программирования ориентировались на работу с числовыми данными и выполнение инженерных расчетов.
Таблица 1. Изменение подхода к использованию информационных систем
|
Период времени |
Концепция использования информации |
Вид информационных систем |
Цель использования |
|
1950 - 1960 гг. |
Бумажный поток расчетных документов |
Информационные системы обработки расчетных документов на электромеханических бухгалтерских машинах |
Повышение скорости обработки документов. Упрощение процедуры обработки счетов и расчета зарплаты |
|
1960 - 1970 гг. |
Основная помощь в подготовке отчетов |
Управленческие информационные системы для производственной информации |
Ускорение процесса подготовки отчетности |
|
1970 - 1980 гг. |
Управленческий контроль реализации (продаж) |
Системы поддержки принятия решений. Системы для высшего звена управления |
Выборка наиболее рационального решения |
|
1980 - 2000 гг. |
Информация - стратегический ресурс, обеспечивающий конкурентное преимущество |
Стратегические информационные системы. Автоматизированные офисы |
Выживание и процветание фирмы |
Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.
60-е гг. знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.
В 70-х - начале 80-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.
К концу 80-х гг. концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.
Сопоставление информационных систем с традиционными программными продуктами
Хотя информационные системы являются обычным программным продуктом, они имеют ряд существенных отличий от стандартных прикладных программ и систем.
В зависимости от предметной области информационные системы могут очень сильно различаться по своим функциям, архитектуре, реализации. Однако можно выделить ряд свойств, которые являются общими:
· информационные системы предназначены для сбора, хранения и обработки информации. Поэтому в основе любой из них лежит среда хранения и доступа к данным;
· информационные системы ориентируются на конечного пользователя, не обладающего высокой квалификацией в области применения вычислительной техники. Поэтому клиентские приложения информационной системы должны обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который предоставляет конечному пользователю все необходимые для работы функции, но в то же время не даёт ему возможность выполнять какие-либо лишние действия.
Таким образом, при разработке информационной системы приходится решать две основные задачи:
· задачу разработки БД, предназначенной для хранения информации;
· задачу разработки графического интерфейса пользователя клиентских приложений.
Основные составляющие корпоративных информационных систем
В составе корпоративных информационных систем можно выделить две относительно независимых составляющих:
· компьютерную инфраструктуру организации, представляющую собой совокупность сетевой, телекоммуникационной, программной, информационной и организационной инфраструктур. Данная составляющая обычно называется корпоративной сетью.
· взаимосвязанные функциональные подсистемы, обеспечивающие решение задач организации и достижение ее целей.
Первая составляющая отражает системно-техническую, структурную сторону любой информационной системы. По сути, это основа для интеграции функциональных подсистем, полностью определяющая свойства информационной системы, определяющие ее успешную эксплуатацию. Требования к компьютерной инфраструктуре едины и стандартизованы, а методы ее построения хорошо известны и многократно проверены на практике.
Вторая составляющая корпоративной информационной системы полностью относится к прикладной области и сильно зависит от специфики задач и целей предприятия. Данная составляющая полностью базируется на компьютерной инфраструктуре предприятия и определяет прикладную функциональность информационной системы, Требования к функциональным подсистемам сложны и зачастую противоречивы, так как выдвигаются специалистами из различных прикладных областей. Однако, в конечном счёте, именно эта составляющая более важна для функционирования организации, так как для неё, собственно, и строится компьютерная инфраструктура.
Соотношение между составляющими информационной системы
Взаимосвязи между двумя указанными составляющими информационной системы достаточно сложны. С одной стороны, эти две составляющие в определенном смысле независимы. Например, организация сети и протоколы, используемые для обмена данными между компьютерами, абсолютно не зависят от того, какие методы и программы планируется использовать на предприятии для организации бухгалтерского учета.
С другой стороны, указанные составляющие в определенном смысле все же зависят друг от друга. Функциональные подсистемы в принципе не могут существовать без компьютерной инфраструктуры. В то же время компьютерная и инфраструктура сама по себе достаточно ограничена, поскольку не обладает необходимой функциональностью. Невозможно эксплуатировать распределенную информационную систему при отсутствии сетевой инфраструктуры. Хотя, имея развитую инфраструктуру, можно предоставить сотрудникам организации ряд полезных общесистемных служб (например, электронную почту доступ в Интернет), упрощающих работу и делающих ее более эффективной (в частности, за счет использования более развитых средств связи).
Таким образом, разработку информационной системы целесообразно начинать с построения компьютерной инфраструктуры (корпоративной сети) как наиболее важной составляющей, опирающейся на апробированные промышленные технологии и гарантированно реализуемой в разумные сроки и силу высокой степени определенности как в постановке задачи, так и и предлагаемых решениях.
Бессмысленно строить корпоративную сеть как некую самодостаточную систему, не принимая во внимание прикладную функциональность. Если в процессе создания системно-технической инфраструктуры не проводить анализ и автоматизацию управленческих задач, то средства, инвестированные в разработку корпоративной сети, не дадут впоследствии реальной отдачи.
Корпоративная сеть создается на многие годы вперед, капитальные затраты на ее разработку и внедрение настолько велики, что практически исключают возможность полной или частичной переделки существующей сети. Функциональные подсистемы, в отличие от корпоративной сети, изменчивы по своей природе, так как в предметной области деятельности организации постоянно происходят более или менее существенные изменения. Функциональность информационных систем сильно зависит от организационно-управленческой структуры организации, ее функциональности, распределения функции, принятых в организации финансовых технологий и схем, существующей технологии документооборота и множества других факторов.
Разработку и внедрение функциональных подсистем можно выполнять постепенно. Например, сначала на наиболее важных и ответственных участках выполнять разработки, обеспечивающие прикладную функциональность системы (внедрять системы финансового учета, управления кадрами и т.п.), а затем распространять прикладные программные системы и па другие, первоначально менее значимые области управления предприятием.
экранных форм , отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;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 изменяющимся условиям функционирования;
- требуемой пропускной способности системы;
- требуемого времени реакции системы на запрос;
- безотказной работы системы;
- необходимого уровня безопасности;
- простоты эксплуатации и поддержки системы.
Согласно современной методологии, процесс создания ИС представляет собой процесс построения и последовательного преобразования ряда согласованных моделей на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ) ИС. На каждом этапе ЖЦ создаются специфичные для него модели - организации, требований к ИС, проекта ИС, требований к приложениям и т.д. Модели формируются рабочими группами команды проекта , сохраняются и накапливаются в репозитории проекта. Создание моделей, их контроль , преобразование и предоставление в коллективное пользование осуществляется с использованием специальных программных инструментов - CASE-средств.
Процесс создания ИС делится на ряд этапов (стадий [ 1.1 ]), ограниченных некоторыми временными рамками и заканчивающихся выпуском конкретного продукта (моделей, программных продуктов, документации и пр.).
Обычно выделяют следующие этапы создания ИС : формирование требований к системе, проектирование, реализация, тестирование, ввод в действие, эксплуатация и сопровождение [ 1.1 ] [ 1.2 ] . (Последние два этапа далее не рассматриваются, поскольку выходят за рамки тематики курса.)
Начальным этапом процесса создания ИС является моделирование бизнес-процессов, протекающих в организации и реализующих ее цели и задачи. Модель организации, описанная в терминах бизнес-процессов и бизнес-функций, позволяет сформулировать основные требования к ИС. Это фундаментальное положение методологии обеспечивает объективность в выработке требований к проектированию системы. Множество моделей описания требований к ИС затем преобразуется в систему моделей, описывающих концептуальный проект ИС. Формируются модели архитектуры ИС, требований к программному обеспечению ( ПО ) и информационному обеспечению (ИО). Затем формируется архитектура ПО и ИО, выделяются корпоративные БД и отдельные приложения, формируются модели требований к приложениям и проводится их разработка, тестирование и интеграция .
Целью начальных этапов создания ИС , выполняемых на стадии анализа деятельности организации, является формирование требований к ИС, корректно и точно отражающих цели и задачи организации-заказчика. Чтобы специфицировать процесс создания ИС, отвечающей потребностям организации, нужно выяснить и четко сформулировать, в чем заключаются эти потребности. Для этого необходимо определить требования заказчиков к ИС и отобразить их на языке моделей в требования к разработке проекта ИС так, чтобы обеспечить соответствие целям и задачам организации.
Задача формирования требований к ИС является одной из наиболее ответственных, трудно формализуемых и наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки. Современные инструментальные средства и программные продукты позволяют достаточно быстро создавать ИС по готовым требованиям. Но зачастую эти системы не удовлетворяют заказчиков, требуют многочисленных доработок, что приводит к резкому удорожанию фактической стоимости ИС. Основной причиной такого положения является неправильное, неточное или неполное определение требований к ИС на этапе анализа.
На этапе проектирования прежде всего формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа. Построение логической и физической моделей данных является основной частью проектирования базы данных . Полученная в процессе анализа информационная модель сначала преобразуется в логическую, а затем в физическую модель данных .
Параллельно с проектированием схемы базы данных выполняется проектирование процессов, чтобы получить спецификации (описания) всех модулей ИС. Оба эти процесса проектирования тесно связаны, поскольку часть бизнес-логики обычно реализуется в базе данных (ограничения, триггеры, хранимые процедуры). Главная цель проектирования процессов заключается в отображении функций, полученных на этапе анализа, в модули информационной системы. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: разметку меню , вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.
Конечными продуктами этапа проектирования являются:
- схема базы данных (на основании ER-модели, разработанной на этапе анализа);
- набор спецификаций модулей системы (они строятся на базе моделей функций).
Кроме того, на этапе проектирования осуществляется также разработка архитектуры ИС, включающая в себя выбор платформы (платформ) и операционной системы (операционных систем). В неоднородной ИС могут работать несколько компьютеров на разных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем. Кроме выбора платформы, на этапе проектирования определяются следующие характеристики архитектуры:
- будет ли это архитектура "файл-сервер" или "клиент-сервер";
- будет ли это 3-уровневая архитектура со следующими слоями: сервер, ПО промежуточного слоя (сервер приложений), клиентское ПО;
- будет ли база данных централизованной или распределенной. Если база данных будет распределенной, то какие механизмы поддержки согласованности и актуальности данных будут использоваться;
- будет ли база данных однородной, то есть, будут ли все серверы баз данных продуктами одного и того же производителя (например, все серверы только Oracle или все серверы только DB2 UDB). Если база данных не будет однородной, то какое ПО будет использовано для обмена данными между СУБД разных производителей (уже существующее или разработанное специально как часть проекта);
- будут ли для достижения должной производительности использоваться параллельные серверы баз данных (например, Oracle Parallel Server, DB2 UDB и т.п.).
Этап проектирования завершается разработкой технического проекта ИС.
На этапе реализации осуществляется создание программного обеспечения системы, установка технических средств, разработка эксплуатационной документации.
Этап тестирования обычно оказывается распределенным во времени.
Проектированием информационных систем называется многоступенчатый процесс их создания и/или модернизации путём применения упорядоченной совокупности методологий и инструментария. Проектирование (в отличие от моделирования) предполагает работу с пока несуществующим объектом и направлено на создание информационной системы в области:
- обработки объектов будущей базы данных,
- написания программ (в том числе - отчётных и экранных форм), обеспечивающих выполнение запросов к данным,
- выполнения учёта функционирования конкретной среды (технологии).
Если выделять стадию проектирования информационных систем в качестве отдельного этапа, то его можно разместить между этапами анализа и разработки. Однако на практике чёткое разделение на этапы, как правило, затруднено или невозможно, поскольку проектирование, формально начинаясь с определения цели проекта, часто продолжается на стадиях тестирования и реализации.
Цель проектирования информационной системы и связанные понятия
Современные руководители государственных и частных организаций отдают себе отчёт в том, что скорость обработки информации, которая постоянно изменяется и растёт в объёме, – это вопрос выживания компании на рынке и конкурентное преимущество. В общем виде целевые установки проектов по созданию информационных систем сводятся к обеспечению условий, позволяющих эту информацию получать, обрабатывать и использовать путём создания функциональной безотказной системы с достаточным:
- уровнем адаптивности к изменяемым условиям,
- пропускной способностью,
- временем системной реакции на запрос,
- уровнем безопасности,
- степенью простоты в эксплуатации.
Информационной системой (ИС) называют совокупность информации, содержащейся в базе данных, и технологий (а также технических инструментов), обеспечивающих обработку информации. В данном случае, к технологиям относят и методы обнаружения, сбора, обработки, хранения, распространения информации, и способы, которые позволяют эти методы реализовать. Информационное управление при этом сводится к применению данных методов для контроля за процессами планирования, дизайна, эксплуатации и анализа ИС. В основе технологии проектирования лежит выбранная для конкретной задачи методология как совокупность принципов, выраженная в единой определённой концепции.
Организация проектирования ИС
Организацию проектирования ИС принято разделять на 2 типа:
- Каноническое проектирование отражает особенности технологии оригинального (индивидуального) процесса.
- Типовое проектирование, для которого характерно типовое проектное решение (ТПР), тиражируется и пригодно к многократному использованию.
Каноническое проектирование отличает отражение ручной технологии проектирования, осуществление на уровне исполнителей, использование инструментария универсальной компьютерной поддержки.
Применяется каноническое проектирование, главным образом, для локальных и относительно небольших ИС с минимальным использованием типовых решений. Адаптация проектных решений происходит только посредством перепрограммирования программных модулей.
Организовывается каноническое проектирование с использованием каскадной модели жизненного цикла. Это предполагает разделение процесса на следующие стадии и этапы:
- Предпроектная стадия. Производится и составляется техническое задание. То есть, формируются требования к ИС, разрабатывается её концепция, составляется технико-экономическое обоснование и пишется ТЗ.
- Проектная стадия предусматривает составление эскизного и технического проектов, разработку рабочей документации.
- Послепроектная стадия даёт старт мероприятиям по внедрению ИС, обучению персонала, анализу результатов испытания. Частью этой стадии становится сопровождение ИС и устранение выявленных недостатков.
Этапы, в случае необходимости, можно укрупнять или детализировать – объединять последовательные этапы, исключать «лишние», начинать выполнение очередной стадии до завершения предыдущей.
Метод типового проектирования отличается возможностью декомпозиции проектируемой ИС с разделением на компоненты, в число которых входят программные модули, подсистемы, комплексы задач и др. Для реализации компонентов можно воспользоваться типовыми решениями, которые уже существуют на рынке, и настроить их под нужны конкретной организации. При этом типовое проектирование предполагает обязательное наличие документации, описывающей в деталях ТПР и процедуры настройки.
Декомпозиция может иметь несколько уровней, что позволяет выделить классы ТПР:
- элементные – по отдельной задаче (элементу),
- подсистемные – по отдельным подсистемам,
- объектные – отраслевые типовые проектные решения, содержащие весь набор подсистем.
Возможность реализации модульного подхода считается достоинством элементных ТПР. Однако в случае несовместимости разных элементов процесс их объединение приводит к увеличению затрат. Подсистемные ТПР, помимо реализации модульного подхода, дают возможность провести параметрическую настройку на объекты разных уровней управления. Проблемы с объединением возникают в случае привлечения продукта нескольких разных производителей ПО. Кроме того, адаптивность ТПР с позиций непрерывного реинжиниринга процессов считается недостаточной. Объектные ТПР, по сравнению с предыдущими классами, отличаются большим количеством достоинств:
- масштабируемостью, что делает возможным применение конфигураций ИС для разного числа рабочих мест,
- методологическим единством компонентов,
- совместимостью компонентов ИС,
- открытостью архитектуры – возможностью развёртывать проектные решения на платформах различного типа,
- конфигурируемостью – возможностью применения нужного подмножества компонентов ИС.
В ходе реализации типового проектирования применяются параметрически-ориентированный и модельно-ориентированный подходы.
Основные методологии проектирования ИС
Специфические особенности процесса проектирования позволяют выделять методологии, построенные на разных принципах. Среди основных современных методологий проектирования ИС называют следующие:
- SADT . Методология функционального моделирования работ, которая основана на структурном анализе и графическом представлении организации как системы функций. Тут выделяется функциональная, информационная и динамическая модели. В настоящее время методология известна как нотация (стандарт) IDEF0. Анализируемый процесс графически представляется в виде четырёхугольника, где сверху изображаются регламентирующие и управляющие воздействия, снизу – объекты управления, слева – входные данные, а справа – выходные.
- RAD . Методология быстрой разработки приложений. В RAD быстрая разработка приложений возможна за счёт применения компонентно-ориентированного конструирования. Методология применяется на проектах с ограниченным бюджетом, нечёткими требованиями к ИС, при сжатых сроках реализации. К ней прибегают, если пользовательский интерфейс можно продемонстрировать в прототипе, а проект разделить на функциональные элементы.
- RUP . В методологии RUP реализуются итерационный и наращиваемый (инкрементный) подходы. Построение системы происходит на базе архитектуры информационной системы, а планирование и проектное управление – на базе функциональных требований к ИС. Разработка общей информационной системы происходит итерациями, как комплекс отдельных небольших проектов со своими планами и задачами. Для итерационного цикла характерна периодическая обратная связь и адаптация к ядру ИС.
Существуют несколько классификаций методологий: по использованию ТПР, по применению средств автоматизации и др. Например, по степени адаптивности выделяются реконструкции (когда происходит перепрограммирование модулей), параметризации (когда изменение параметров влечёт за собой генерацию проектного решения), реструктуризации (когда изменение модели проблемной области сопровождается автоматическим генерированием проектного решения).