Тема: Архитектура АИС. Автоматизация информационных потоков.

Цели:

- обучающая: рассмотреть архитектуру АИС, выявить необходимость автоматизации информационных потоков;

- развивающая: расширить представление об АИС;

- воспитывающая: расширять кругозор.

Получение новых знаний (беседа)

I. Организационный момент.

II. Проверка домашнего задания: устный опрос

III. Изучение нового учебного материала.

1. Архитектура АИС.

2. Информационные потоки и необходимость их автоматизации.

IV. Домашнее задание: Конспект. Чтение текста. Работа с конспектом лекции.

V. Рефлексия.

Архитектура АИС.

Термин " архитектура" применительно к вычислительным системам появился задолго до создания первых АИС, тем не менее он является одним из основополагающих и в сфере информационных технологий. Существуют различные подходы к определению архитектуры АИС, различные точки зрения и различная степень детализации рассмотрения; приведем некоторые из них.

Архитектура – это организационная структура автоматизированной системы. Известно и другое определение: архитектура – это концептуальное описание структуры системы включающее описание элементов системы, их взаимодействия и внешних свойств. Выделяют два уровня архитектуры АИС:

- Бизнес архитектуру (бизнес-уровень);

- Уровень информационных технологий (технический уровень).

Бизнес-архитектура обычно первична по отношению к техническому уровню; может существовать и реализуема вне зависимости от существования АИС. Бизнес-архитектура является предметной областью для анализа и проведения автоматизации. На бизнес уровне определяется набор задач, требований, характеристик, осуществляемых с помощью АИС. Соответствие указанному уровню технического уровня является основой эффективности функционирования АИС.

С другой стороны, новые возможности, предоставляемые использованием информационных технологий, стимулируют развитие и корректировку бизнес архитектуры, в связи с чем она является неотъемлемой частью архитектуры АИС и всего решения.

Уровень информационных технологий или технический уровень представляет собой интегрированный комплекс технических средств, используемых в АИС для реализации задач предприятия и включает в себя как логические, так и технические (программные и аппаратные) компоненты. Компонентами этого уровня, в свою очередь, являются следующие подуровни:

- архитектура программных систем;

- информационная архитектура;

- технологическая (инфраструктурная) архитектура.

Информационная архитектура представляет собой логическую организацию данных, с которыми работает АИС, т. е. практически структуры баз данных и баз знаний, а также принципы их взаимодействия.

Под архитектурой программных систем понимают совокупность следующих технических решений:

- общий архитектурный стиль и общую организацию программной части АИС;

- деление программного комплекса на функциональные подсистемы и модули;

- свойства модулей, методы их взаимодействия и объединения, используемые интерфейсы.

Архитектура программной системы охватывает не только структурные и поведенческие аспекты, но и правила ее использования и интеграции с другими системами, функциональность, производительность, гибкость, надежность, экономичность. технологические ограничения.

Технологическая архитектура описывает инфраструктуру, используемую для передачи данных. Нa этом уровне решаются вопросы сетевой структуры, применяемых каналов связи и т. д.

По мере развития программных систем все большее значение приобретает их комплексная интеграция для построения единого информационного пространства предприятия. Обеспечение такой интеграции является важнейшим элементом архитектуры, в противном случае АИС окажется неэффективной.

В современных стандартах четко определены процессы создания архитектуры, способной к удовлетворению не только сформулированных, но и потенциальных потребностей пользователей. К числу самых известных и авторитетных разработчиков стандартов в области АИС относятся следующие международные организации:

- SEI (Software Engineering Institute);

- WWW (консорциум World Wide Web);

- OMG (Object Management Group);

- Организация разработчиков Java - JCP (Java Community Process);

- IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и т. д.

Информационные потоки и необходимость их автоматизации [V1]

Потоки информации, циркулирующие в окружающем нас мире, огромны. Во времени они имеют тенденцию к увеличению. В этих потоках имеются документы, содержащие самую разнообразную информацию. Документы сопровождают нас на каждом шагу. Ежедневно в мире создаются миллиарды больших и малых документов и их копий. Нa производство и воспроизведение документов расходуется огромное количество леса, а на их проверку и хранение требуется большое количество времени. Современное общество не может существовать без документооборота.

Документооборот – последовательность прохождения документов с момента их составления или получения до момента их обработки и использования.

Основные принципы документооборота:

- рациональное и своевременное составление документов;

- последовательность охвата документами всех видов хозяйственной деятельности организации;

- взаимосвязь документов;

- рациональная обработка документов;

- сокращение путей прохождения документов;

- систематизированное изучение и совершенствование документооборота.

До обработки документа это могут быть первичные тексты, данные экономической информации, данные автоматических датчиков, листки изменений карточек нормативов и пр. Документы могут быть обработаны вручную или с помощью технических средств (ТС). После обработки вторичные документы в надлежащем виде (форме) должны быть переданы с помощью ТС потребителям.

В любом предприятии возникает проблема такой организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Для эффективного руководства организацией и оптимального выполнения работ современным руководителями специалистам постоянно требуется иметь в распоряжении обширную и достоверную информацию. Этого можно достичь, в настоящее время, только с помощью средств и методов автоматизации информационных потоков.

Информационный поток – информация, рассматриваемая в процессе ее движения в пространстве и времени в определенном направлении.

Правильный выбор или разработка программных продуктов для автоматизации информационных потоков в рамках информационных систем - первейшая задача современных организаций. Для проведения совещаний нужно иметь автоматизированные офисы, а для выполнения технологических процессов – АИС (в том числе АСУ), функционирующие в рамках определенных предметных областей, организаций, производств и т. д. Введение новых безбумажных технологий, использующих ЭВМ и новые организационные формы их применения, повышает требования к защите информации при оперативности информационного обмена. Так в многоуровневых системах организационного управления, таких как банки, налоговые службы и т. п. информационное обеспечение представляет собой сеть банков данных, в которых эти требования обеспечиваются.

Рассмотрим, как идут потоки информации в АСУ.

Поток информации – это группа данных, рассматриваемых в процессе ее движения в пространстве и времени в одном направлении. У этих данных есть общий источник и общий приемник. Поток, состоящий из смысловых структурных элементов, называют сообщением.

Предполагается, что при управлении количеством и качеством информации происходит ее возникновение, прием, передача и переработка. Действие информации заключается в снятии неопределенности ситуации. В АСУ одной из задач является передача управленческому персоналу минимума информации, необходимой для определения состояния производства и принятия решения. Базы данных (массивы информации в системе должны быть оптимально организованы на основе использования единой системы классификации и кодирования технико-экономической информации, унифицированных систем документации. Информационное обеспечение (ИО) АСУ должно предоставить всем функциональным подсистемам необходимую информацию в требуемом объеме, в требуемые сроки и в удобной для использования форме. В процессе управления и создания ИО должны быть осуществлены:

- сбор информации о состоянии внешней среды и объекта управления, т. е. создание информации, называемой первичной, текущей, входной;

- подготовка и сборка информации в соответствии с некоторой моделью управления, т. е. создание промежуточной информации;

- выработка управляющих воздействий, т.е. создание оперативной и управляющей информации.

При сборе информации исходными документами являются те, которые служат источниками информации для других документов. Производные документы (показатели) формируются на основании других документов. Первичные документы непосредственно отражают входную информацию. Конечные документы – выходные документы, а также непосредственно влияющие на объект управления.

Прежде всего собирается информация о состоянии внешней среды и объекта управления. Она называется первичной. Информация, получаемая в результате обработки первичной информации (сортировки, группировки, выделения, вычислений и т.д.), называется промежуточной или вторичной информацией.

Информация, полученная для выработки управляющих воздействий, называется управляющей (оперативной), требующей немедленной реакции системы управления.

Формированием документа (показателя) называется процесс перехода от исходных документов (показателей) к производным. Не всегда выполняют преобразование исходных показателей, иногда часть показателей документа просто переносят в другой документ.

В АСУ на нижних уровнях действует детальная информация о состоянии объекта управления. По мере движения информации от нижних уровней управления к высшим она должна быть избавлена от лишних подробностей, бесполезной детализации. Этот процесс называется интеграцией или сжатием информации, а сама информация – осведомительной.

Распорядительная информация (идущая от верхних уровней к нижним) на средних уровнях " размножается", так как средние уровни генерируют дополнительную информацию.

Тема: понятие жизненного цикла АИС. [V2]

Цели:

- обучающая: познакомиться с понятием ЖЦ АИС;

- развивающая: расширить представление о проектировании АИС;

- воспитывающая: воспитывать культуру в разработке АИС.

Получение новых знаний (лекция)

I. Организационный момент.

II. Проверка домашнего задания.

a. Определение цели использования ИС на разных этапах развития;

b. На какие характеристики оказывает влияние АИС?

c. Определить функции человека и ИС.

d. Классификация АС.

III. Изучение нового учебного материала.

IV. Домашнее задание. Конспект. Чтение текста. Работа с конспектом лекций.

V. Рефлексия.

Разработка и проектирование АИС начинается с создания концептуальной модели использования системы. Прежде всего должна быть определена целесообразность создания системы, ее конкретные функции и подлежащие автоматизации задачи. Должна быть выполнена оценка не только целей, но и возможностей создания системы. Далее проводится анализ требований к АИС, детальное проектирование, взаимосвязь этапов, программирование и тестирование, минимизация потерь при переходе от одного уровня представления информации к другому, интеграция в существующую систему, внедрение и поддержка.

Существует три класса методологий проектирования АИС:

1) концептуальное моделирование предметной области;

2) выявление требований и спецификация информационной системы через ее макетирование;

3) системная архитектура программных средств, поддерживаемая инструментальными средствами CASE-технологии (CASE – Computer Aided Software Engineering – технология создания и сопровождения ПО различных систем).

Современные методологии проектирования систем должны обеспечивать описание объектов автоматизации, описание функциональных возможностей АИС, спецификацию проекта, гарантирующую достижение заданных характеристик системы, детальный план создания системы с оценкой сроков разработки, описание реализации конкретной системы.

Спецификация – точное, полное, ясно сформулированное описание требований для данной задачи.

В основе создания и использования АИС лежит понятие жизненного цикла (ЖЦ ).

Жизненный цикл является моделью создания и использования АИС.

Жизненный цикл (ЖЦ) – одно из базовых понятий методологии проектирования ИС. Это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ИС и заканчивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации. Продолжительность ЖЦ современных АИС составляет около 10 лет, что значительно превышает сроки морального и физического старения технических и системных программных средств, используемых при реализации АИС. Поэтому в течении ЖЦ системы проводится ее модернизация, после чего все функции системы должны выполняться с не меньшей эффективностью.

Добиться этого на протяжении всего ЖЦ АИС – довольно сложная по ряду объективных и субъективных причин задача, в результате подавляющее большинство проектов АИС внедряется с нарушениями качества, сроков или сметы; почти треть проектов прекращают свое существование незавершенными. В 1996г 84% проектов АИС не были завершены в установленные сроки, в 1998т это число сократилось до 78%, после 2000г оно не опускалось ниже 50%. Главной причиной такого положения является то, что уровень технологии анализа и проектирования систем, методов и средств управления проектами не соответствует сложности создаваемых систем, которая постоянно возрастает в связи с усложнением и быстрыми изменениями бизнеса.

Процесс проектирования АИС регламентирован следующей документацией (стандартами, методологиями, моделями):

• ГОСТ 34.601 90 стандарт на стадии и этапы создания АИС, соответствующие каскадной модели ЖЦ ПО. Производится описание содержания работ на каждом этапе;

• ISO/IEC 12207: 1995 стандарт на процессы и организацию ЖЦ; распространяется на все виды заказного программного обеспечения; не содержит описание фаз, стадий и этапов:

• Custom Development Method (методология Oracle) – технологический материал по разработке прикладных АИС. детализированный до уровня заготовок проектных документов в расчете на использование Oracle.

• Rational Unified Process (методология RUP) – технологический материал по реализации итеративной модели разработки, включающей 4 фазы.

• Microsoft Solution framework (методология MSP) технологический материал по реализации итеративной модели разработки.

• Extreme Programming (EP) экстремальное программирование (сформировалось лишь. 1996г).основой методологии является работа в команде, эффективные коммуникации между заказчиком и исполнителем в течении всего проекта; разработка АИС ведется с использованием последовательно дорабатываемых прототипов.

Основным нормативным документом, регламентирующим ЖЦ, является международный стандарт ISO/IEC (ISO – International Organization of Standardization – Международная организация по стандартизации, IЕС - International Electrotechnical Commission - Международная комиссия по электротехнике). Он определяет структуру ЖЦ. содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ИС.

Для АИС условно выделяют следующие основные этапы их жизненного цикла:

1) Анализ – определение того, что должна делать система;

2) Проектирование – определение того, как система будет функционировать: прежде всего спецификация подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия в системе;

3) Разработку – создание функциональных компонентов и отдельных подсистем, соединение подсистем в единое целое.

4) Тестирование – проверку функционального и параметрического соответствия системы показателям, определенным на этапе анализа;

5) внедрение – установку и ввод системы в действие;

6) сопровождение – обеспечение штатного процесса эксплуатации системы на предприятии заказчика.

Этапы разработки, тестирования и внедрения АИС обозначаются единым термином – реализация. ЖЦ образуется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и как правило, носит итерационный характер: реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением дополнительных ограничений и т. п.

На каждом этапе жизненного цикла порождается определенный набор технических решений и отражающих их документов, при этом для каждою этапа исходными являются документы и решения, принятые на предыдущем этапе.

Структура ЖЦ по стандарту ISO/IEC базируется на трех группах процессов:

1) основные процессы ЖЦ (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);

2) вспомогательные процессы (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, аттестация, аудит, решение проблем);

3) организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, улучшение самого ЖЦ, обучение).

Управление конфигурацией позволяет организовать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в ПО на всех стадиях ЖЦ.

Обеспечение качества проекта – верификация, тестирование ПO. Верификация – это процесс определения того, отвечает ли текущее состояние разработки требованиям данного этапа. Для этого проводится тестирование.

Управление проектом – планирование и организация работ, создание коллективов разработчиков, контроль за сроками и качеством выполняемых работ. Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта, определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний ПО. обучение персонала и т.п.

Тема: модели ЖЦ АИС [V3]

Цели:

- обучающая: познакомиться с моделями ЖЦ АИС;

- развивающая: уметь различать модели ЖЦ;

- развивающая: расширять знании о создании АИС.

Получение новых знаний (лекция)

I. Организационный момент.

II. Проверка домашнего задания.

III. Изучение нового учебного материала:

IV. Домашнее задание: Конспект. Чтение текста. Работа с конспектом лекции.

V. Рефлексия.

Модели ЖЦ.

Модель ЖЦ – структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении ЖЦ.

Существующие модели жизненного цикла определяют порядок исполнения этапов в процессе создания системы, а также критерии перехода от этапа к этапу. Наибольшее распространение получили три следующие модели.

Каскадная модель предполагает переход на следующий этап после полного завершения paботы предыдущего этапа. Эта модель используется при построении АИС, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. Это дает разработчикам свободу реализовать их как можно лучше с технической точки зрения. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и другие. Однако, этот подход имеет ряд недостатков, вызванных прежде всего тем, что реальный процесс создания системы никогда полностью не укладывается в жесткую схему. Например, в процессе создания программного обеспечения возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений.

Каскадный способ – разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на следующий происходит только после того, как будет полностью завершена работа на текущем (рис.1.2.1).

Положительные стороны применения каскадного подхода:

• На каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающие критериям полноты и согласованности;

• Выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

Рисунок 1.2.1. Схема каскадного подхода

Однако реально в процессе создания ИС постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам, уточнении или пересмотре ранее принятых решений. Реальный процесс создания ИС принимает следующий вид (рис. 1.2.2):

Рисунок 1.2.2. Реальный процесс создания ИС на базе каскадной модели

Одно из использовавшихся в западной литературе названий такой схемы организации работ: " водопадная модель" (waterfall model).

Модели (как функциональные, так и информационные) автоматизируемого объекта могут устареть одновременно с их утверждением. Другой недостаток – такое проектирование ИС ведет к примитивной автоматизации (по сути - " механизации") существующих производственных действий работников.

Поэтапная итерационная модель. Эта модель создания АИС предполагает наличие циклов обратной связи между этапами. Преимущество такой модели заключается в том, что межэтапные корректировки обеспечивают большую гибкость и меньшую трудоемкость по сравнению с каскадной моделью.

Недостатки:

• время жизни каждого из этапов может растянуться на весь период создания системы

В Спиральной модели ЖЦ (рис. 1.2.3). делается упор на начальные этапы ЖЦ: анализ и проектирование. Реализуемость технических решений проверяется путем создания прототипов.

Рисунок 1.2.3. Спиральная модель ЖЦ

Каждому витку спирали соответствует создание нового фрагмента или версии ИС, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали. Один виток спирали при этом представляет собой законченный проектный цикл по типу каскадной схемы. Такой подход назывался также " Продолжающимся проектированием". Позднее в проектный цикл дополнительно стали включать стадии разработки и опробования прототипа системы. Это называлось: " быстрое прототипирование" rapid prototyping approach или " fast-track".

Однако применение таких методов наряду с быстрым эффектом дает снижение управляемости проектом в целом и стыкуемости различных фрагментов ИС. Основная проблема спирального цикла – определение момента перехода наследующий этап. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.