Технология сквозного проектирования

Создание информационной системы любого уровня сложности проходит несколько основных этапов: постановка задачи, подготовка технического задания, разработка информационной структуры и базы данных, создание прототипа приложения, корректировка технического задания, создание готового приложения, подготовка и разработка новых версий. Для решения задач, возникающих на каждом из этих этапов, созданы специализированные инструменты, помогающие разработчикам минимизировать временные затраты и уменьшить количество ошибок. Однако при переходе от одного этапа к другому возникает проблема преемственности и интеграции специализированных средств, используемых при разработке приложения: требования аналитиков необходимо передать разработчикам базы данных, готовую базу передать для разработки пользовательского интерфейса, по получении замечаний заказчика к прототипу приложения сделать корректировку технического задания. При этом необходимо избежать тотальной переделки всей системы. В разработанных ранее системах автоматизации эти проблемы решались лишь частично.

Подходы к проектированию приложений в предлагаемых системах автоматизации проектирования и разработки приложений можно неформально разделить на два типа, условно называемых: " до и от" и " от и до".

Первый подход пропагандируется разработчиками билдеров и " легких" CASE средств и предполагает, что инструментарий CASE используется только для проектирования - (" до") создания базы данных, а разработка приложения осуществляется (" от" готовой базы) с помощью билдеров, которые обладают собственными средствами реверсинжениринга модели данных, библиотеками классов и многими другими инструментами. Основным недостатком этого подхода является разорванность технологического процесса, в результате чего модель данных, используемая билдером, значительно беднее модели, разработанной аналитиком с использованием инструментов CASE либо вручную. Дополнительную информацию аналитик вынужден передавать неформальными способами (" голосом"). Кроме того, в процессе разработки приложения зачастую оказывалось, что стандартные библиотеки классов, используемые билдером, недостаточны для разработки полнофункционального приложения и каждому программисту приходилось по-своему наращивать функциональность, что приводило к " лоскутному" интерфейсу. В результате, несмотря на наличие удобного инструментария у аналитиков и программистов, его использование не приводит ни к улучшению качества системы, ни к ускорению разработки.

Второй подход, реализованный в так называемых " тяжелых" CASE средствах, например, в Tau UML Suite, предполагает, что CASE поддерживает разработку " от" анализа " до" конструирования логической модели данных и логической модели приложения, на основе которых создается база данных и осуществляется автоматическая генерация программного кода. Tau UML Suite предоставляет пользователю прекрасный инструментарий для проектирования приложения:

 диаграммы содержания экранных форм (FCD - Form Contence Diagram), которые позволяют описать структуру и (в значительной степени) функциональность сложных экранных форм (предназначенных для работы с несколькими таблицами);

 диаграммы структурных схем (SCD - Structure Charts Diagram), которые позволяют описать алгоритмы программных модулей и методы работы с экранными формами (в рамках структурного подхода работа с экранными формами элегантно осуществляется с помощью так называемых " предопределенных модулей");

 диаграммы последовательности экранных форм (FSD - Form Sequence Diagram), которые задают общую структуру приложения. а также связывают формы и алгоритмы (методы).

Главный недостаток этого подхода состоит в том, что идеология проектирования не учитывает реальные потребности проектировщика, который должен разработать информационную систему со стандартным интерфейсом, поскольку заказчику нужна система с легкими для освоения рабочими местами. Проектировщику нужны средства построения логической модели стандартного интерфейса, а не полной модели всех элементов интерфейса. Детальное проектирование каждой экранной формы (средствами FCD или в билдере) при создании стандартного интерфейса является не только нудной, но и зачастую вредной работой, а " уникальные" рабочие места, как правило, немногочисленны, их гораздо быстрее и проще создавать на основе типового рабочего места, а не " с чистого листа". Кроме того, затраты на приобретение и освоение " тяжелого" CASE окупаются только при создании достаточно крупных систем или при " поточном" производстве, многие возможности, предоставляемые продуктами этого класса, не столь уж необходимы для создания небольшой системы разработчиками, хорошо знающими предметную область или для воспроизведения существующей системы на другой платформе.

Компания DataX/FLORIN поставила перед собой задачу разработки технологии проектирования, которая бы обеспечивала автоматический перенос данных при переходе от одного этапа разработки информационной системы к другому, позволяла бы создавать современные информационный системы со стандартизированным пользовательским интерфейсом в сжатые сроки и поддерживала бы полный жизненный цикл приложения. Такая технология была разработана и получила название " технологии сквозного проектирования". Она позволяет связать воедино все этапы построения информационной системы, начиная от постановки задания и заканчивая созданием бумажной документации. Использование этой технологии позволяет отказаться от ручной работы по кодированию базы и программных интерфейсов, дает возможность вносить изменения на любом уровне реализации и в результате дает заказчику не только готовую систему, но и средства для ее дальнейшего развития и сопровождения. Для реализации технологии сквозного проектирования было создано семейство программных продуктов GRINDERY, с помощью которых преодолен технологический разрыв между CASE-средствами и средствами программирования интерфейсов. Использование программных продуктов семейства GRINDERY позволяет производить логическое проектирование приложения одновременно с разработкой логической структуры базы данных в среде Telelogic Tau UML Suite, затем осуществлять автоматическую генерацию программного кода на любом языке программирования, поддерживаемом семейством GRINDERYTM. Задание и изменение управляющих параметров кодогенерации (атрибутов), а также управление правами доступа и версиями проекта осуществляется с использованием механизмов соответствующего CASE-инструмента. Для кодогенератора GRINDERYTM разработаны шаблоны, предназначенные для создания типового интерфейса приложения. В приложении с типовым интерфейсом для каждой предметной таблицы базы данных создается рабочее место, позволяющее выполнять основные операции с данными (INSERT, UPDATE, DELETE, QBE), содержащимися в этой таблице. Рабочее место, созданное для предметной таблицы, позволяет работать не только с главной, но и с другими (" вспомогательными" для данного рабочего места) таблицами базы данных. Конкретный вид экранных форм и функциональные возможности приложения зависят от установленных значений атрибутов. С их помощью можно задать, например, способ представления конкретного поля, заголовки форм и полей, необходимость представления записей из таблиц-потомков и таблиц-партнеров, режим доступа к таблицам-словарям. Набор атрибутов для каждой таблицы и ее полей задается один раз и используется для всех форм, в которых доступны данная таблица или ее поля. Ввод и редактирование атрибутов производятся либо из графического интерфейса GRINDERY GrabberTM, либо через графический интерфейс Telelogic Tau UML Suite TM. Разработчик в любой момент может вручную внести изменения в сгенерированный кодогенератором программный код приложения.
Таким образом, разработанная фирмой DataX/FLORIN технология сквозного программирования и созданные для ее реализации программные продукты позволяют решить задачу автоматизации проектирования приложения от этапа анализа до полной генерации кода приложения со стандартизированным пользовательским интерфейсом.

Библиографические ссылки

1. А.В.Вишнеков, Е.М.Иванова, И.Е.Сафонова, Комплексная система поддержки принятия проектных и управленческих решений в системе автоматизированного интегрированного производства высокотехнологичных изделий, материалы I всероссийской конференции «Инновации, качество, образование», М.: МИЭМ, 2003г.
2. Вишнеков А.В., Методы принятия проектных решений в CAD/CAM/CAE системах электронной техники (в двух частях), М.: МИЭМ, 2000г/

3. Деньдобренко Б.Н., Маника А.С., Автоматизация конструирования РЭА, М.: Высшая школа, 1980г.

4. Ключев А.О., Постников Н.П., Технология сквозного проектирования информационно-управляющих систем, Тезисы докладов ХХХ научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, Санкт-Питерсбургский Государственный институт точной механики и оптики, СПб: 1999г. (https://www.florin.ru/win/articles/alma_ata.html)

5. Норенков И.П., Кузьмик П., Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS – технологии, ISBN 5-7038-1962-8, 2002г.

6. Малиньяк Л. Дальнейшее расширение функциональных возможностей САПР // Элек-троника, 1991г., том 64, № 5.

7. Ган Л. Инструментальные средства автоматизации проектирования, обеспечивающие параллельную работу над проектами // Электроника, 1990, том 38, №7, с. 58-61.

8. А. Мазурин, Тенденции развития Unigraphics в 2001 году, журнала «САПР и графика», №12, 2000г (https://www.sapr.ru/Article.asp? id=671)

9.https://www.spb.sterling.ru/unigraphics/ug/cad/index.htm
10. Смирнов А. В., Юсупов Р. М. Технология параллельного проектирования: основные принципы и проблемы внедрения, Автоматизация проектирования, №2, 1997 (https://www.osp.ru/ap/1997/02/50.htm)

11. Nevins J.L., Whithey D.E. Concurrent Design of Products and Processes. - McGraw-Hill, New York, 1989г.

12. Р.П.Киршенбаум, А.Р.Нагаев, П.А.Пальянов, В.П.Фрайштетер, Д.В.Мариненков Информационные технологии при проектировании обустройства нефтяных и газовых месторождений, (ОАО " Ги-протюменнефтегаз", Тюмень, 1998г.

13. Ishi K., Goel A., Adler R.E., A Мodel of Simultaneous Engineering Design - Artificial Intelligence in Design / Ed. by J.S.Gero, N-Y: Springer, 1989, р483-501.
14. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows https://www.dmk.ru/compold.php? n=NA==

15.https://www.nastran.com
16.https://www.ansys.com
17.https://www.cad.ru/cgi-bin/forum.pl? theme=762& reply_id=4328& start_id=
18.https://www.ibm.com/ru/catia
19.https://www.solidworks.ru
20. CAD Solutions - решение инженерных задач в области машиностроения https://cadsolutions.narod.ru/Pages/CadCamCae/UGNX.htm
21. С. Марьин, Что такое Unigraphics., журнал САПР и графика, № 7, 2000г.

22. Е. Карташева, Интегрированные технологии SDRC, журнал Открытые системы №5, 1997г., стр. 72-77.

23. Math. Models made in CAD/CAM system Pro/Engineer, https://ws22.mech.unn.runnet.ru/CADCAM/ProEngineer/GAZ/J1.html
24. Системы автоматизированного проектирования: Иллюстрированный словарь., под ред. И.П. Норенкова., М.: Высшая школа, 1986.

25.https://arkty.itsoft.ru/edu/control/cada0b.htm
26. https://www.iatp.am/vahanyan/systech/v.htm

AutoCAD AutoCAD –система автоматизированного проектирования. AutoCAD является базовой системой проектирования, на основе которой построено целое семейство программных продуктов для решения предметных задач. AutoCAD предлагает самые совершенные средства двухмерного проектирования и оформления чертежей, а также удобные инструменты твердотельного моделирования. Новейшие технологии, заложенные в этой системе, обеспечивают эффективную коллективную работу над проектом с учетом стандартов предприятия и различных методов проектирования.

ArchiCAD ArchiCAD – лучшая программы для архитектурного проектирования. ArchiCAD позволяет упростить разработку проектов, уменьшить число ошибок, сократить время разработки и повысить качество проектирования, предоставляя архитекторам и их заказчикам эффективные средства общения через Internet.

3D Max 3D Studio Max предлагает самые совершенные возможности современных анимационных систем. Эта программа позволяет: создавать анимационные заставки, рекламные ролики, анимационные сцены в Internet, музыкальные клипы, анимационные фильмы; обрабатывать видеоматериалы, создавать видео монтаж, отображать движения в анимации; позволяют строить анимационные сцены и сюжеты, работать с видеоматериалом и звуковыми файлами. В разделе вы сможете найти описания плагинов и различных интересных особенностей этой программы.

Raster Arts Программы серии Raster Arts предназначены для работы со сканированными (растровыми) документами: чертежами, планами, схемами; с геодезическими и картографическими материалами.

Vectory Vectory - векторизатор нового поколения. Профессиональный векторизатор, предназначенный для перевода в векторный формат растровы изображений сканированных чертежей, карт, схем, других графических материалов.

Spotlight Pro/Spotlight Spotlight Pro / Spotlight -- профессиональный гибридный (растрово- векторный) графический редактор, предназначенный для полной обработки растровых изображений -- отсканированных чертежей, карт, схем, других графических материалов. Программа позволяет выполнить сканирование, фильтрацию растра, коррекцию линейных и нелинейных искажений, создать и отредактировать растровые и векторные объекты.

Color Processor Color Processor 2.2. Программа предназначена для повышения качества сканированных изображений и расслаивания цветных и полутоновых изображений на несколько монохромных растровых слоев. Позволяет регулировать яркость, контрастность, цветность, насыщенность, глубину цвета изображения; устранять его перекос; компенсировать линейные и нелинейные деформации при помощи калибровки; распознавать цвета с автоматической настройкой зоны чувствительности; преобразовывать цветные изображения в один или несколько монохромных растровых слоев.