Лекции по предмету проектирование асоиу
 Скачать 0.94 Mb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева Тольяттинский филиал Заочное отделение ЛЕКЦИИ по предмету «ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСОИУ» Тольятти 2010 СОДЕРЖАНИЕ 1 Понятие системы и ее признаки. Системный подход к разработке программных систем 4 2 Система как объект проектирования АСОИУ. Основные отличия проектирования АСОИУ от проектирования других систем 6 3 Основные понятия теории проектирования АСОИУ. Состав и структура АСОИУ 7 4 Структурный системный анализ – основа методологии проектирования АСОИУ. Анализ и синтез в проектировании систем. Понятие декомпозиции систем 9 5 Средства структурного анализа: диаграммы потоков данных, диаграммы «сущность-связь», диаграммы переходов состояний 10 6 Основные, вспомогательные и организационные процессы (международный стандарт ISO/IEC 12207). Содержание основных процессов ЖЦ ПО ИС 12 7 Дополнительные группы процессов ЖЦ ПО ИС (международный стандарт ISO/IEC 15288) 16 8 Каноническое проектирование ИС. Стадии и этапы проектирования. Модель «AS-IS». Модель «TO-BE» 18 9 Состав и содержание ТЗ 22 10 Понятие технического проекта. Состав технического проекта 26 11 Типовое проектирование ИС. Типовые проектные решения (ТПР). Параметрически-ориентированное проектирование. Модельно- ориентированное проектирование 29 12 Классификация структурных методологий и их краткая характеристика. Технические структурные карты Константайна и Джексона 32 13 Методология SADT 37 14 Методология структурного системного анализа Гейна-Сарсона 42 15 Методологии развития систем Джексона, развитие СРВ Уорда-Меллора, информационного моделирования Мартина 44 16 Спиральная модель этапов проектирования АСОИУ 47 17 Методология функционального моделирования IDEF0 49 2 18 Методология потоков данных DFD 55 19 Методология IDEF3 61 20 Методология разработки информационной базы – IDEF1Х 64 21 Методология UML: диаграммы вариантов использования, классов, последовательности 67 21.1 Диаграммы вариантов использования 67 21.2 Диаграммы классов 72 21.3 Диаграммы последовательности 76 22 Методология UML: диаграммы состояний, кооперации, деятельности и компонентов 80 22.1 Диаграммы состояний 80 22.2 Диаграммы кооперации 83 22.3 Диаграммы деятельности 85 22.4 Диаграммы компонентов 88 23 Эскизный проект. Рабочий проект 91 24 Принципы построения функциональной структуры АСОИУ 93 25 Обеспечивающие подсистемы ИС 95 26 Проектирование информационного обеспечения АСОИУ: принципы проектирования документооборота; система документации; требования к унифицированной системе документооборота; проектирование систем входных и выходных документов 99 27 Внемашинное информационное обеспечение: основные понятия классификации информации, система классификации и кодирования информации; понятия и основные требования к системе кодирования информации; состав и содержание операций проектирования классификаторов 103 28 Внутримашинное информационное обеспечение 108 29 Ввод в эксплуатацию. Подготовка объекта к вводу АСОИУ. Предварительные испытания. Опытная эксплуатация. Приемочные испытания. Сопровождение АСОИУ 112 Полезные ссылки 116 3 1 ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ И ЕЕ ПРИЗНАКИ. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ Методологическую основу проектирования ИС составляет системный подход, в соответствии с которым любая система представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов (элементов), функционирующих совместно для достижения общей цели. Для системы характерно изменение состояний объектов, которое с течением времени происходит в результате взаимодействия объектов в различных процессах и с внешней средой. В результате такого поведения системы важно соблюдение следующих принципов: • эмерджентности, т. е. целостности системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных объектов рассматривается с позиции функциони- рования всей системы; • гомеостазиса, то есть обеспечения устойчивого функционирования системы и достижения общей цели; • адаптивности к изменениям внешней среды и управляемости посредством воздействия на элементы системы; • обучаемости путем изменения структуры системы в соответствии с измене- нием целей системы. Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Процесс управления системой как направленное воздействие на элементы системы для достижения цели можно представить в виде информационного процесса, связывающего внешнюю среду, объект и систему управления. При этом внешняя среда и объект управления информируют систему управления о своем состоянии, система управления анализирует эту информацию, вырабатывает управляющее воздействие на объект управления, отвечает на возмущения внешней среды и при необходимости модифицирует цель и структуру всей системы. 4 В информационной системе объект управления представляет собой подсистему элементов производственной деятельности и хозяйственных процессов. Система управления – это совокупность взаимодействующих структур- ных подразделений информационной системы, осуществляющих следующие функции управления: • планирование – функция, определяющая цель функционирования информа- ционной системы на различные периоды времени; • учет – функция, отображающая состояние объекта управления в результате выполнения хозяйственных процессов; • контроль – функция, с помощью которой определяется отклонение учетных данных от плановых целей и нормативов; • оперативное управление – функция, осуществляюшая регулирование всех хозяйственных процессов с целью исключения возникающих отклонений в плановых и учетных данных; • анализ – функция, определяющая тенденции в работе информационной системы и резервы, которые учитываются при планировании на следующий временной период. 5 2 СИСТЕМА КАК ОБЪЕКТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСОИУ. ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСОИУ ОТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДРУГИХ СИСТЕМ 6 3 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСОИУ. СОСТАВ И СТРУКТУРА АСОИУ Под проектом ИС понимается проектно-конструкторская и технологичес- кая документация, в которой представлено описание проектных решений по созданию и эксплуатации ИС в конкретной программно-технической среде. Объектами проектирования ИС являются отдельные элементы или их комплексы функциональных и обеспечивающих частей. Так, функциональными элементами в соответствии с традиционной декомпозицией выступают задачи, комплексы задач и функции управления. В составе обеспечивающей части ИС объектами проектирования служат элементы и их комплексы информационного, программного и технического обеспечения системы. В качестве субъекта проектирования ИС выступают коллективы специалистов, которые осуществляют проектную деятельность, как правило, в составе специализированной организации, и организация-заказчик, для которой необходимо разработать ИС. Под проектированием ИС понимается процесс преобразования входной информации об объекте проектирования, о методах проектирования и об опыте проектирования объектов аналогичного назначения в проект ИС. С этой точки зрения проектирование ИС сводится к последовательной формализации проектных решений на различных стадиях жизненного цикла ИС: планирова- ния и анализа требований, технического и рабочего проектирования, внедрения и эксплуатации ИС. Осуществление проектирования ИС предполагает использование определенной технологии проектирования, соответствующей масштабу и особенностям разрабатываемого проекта. Технология проектирования ИС – это совокупность методологии и средств проектирования ИС, а также методов и средств организации проектирования. Технология проектирования задается регламентированной последователь- ностью технологических операций, выполняемых в процессе создания проекта 7 на основе того или иного метода, в результате чего стало бы ясно, не только что должно быть сделано для создания проекта, но и как, кому и в какой последовательности это должно быть сделано. 8 4 СТРУКТУРНЫЙ СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ – ОСНОВА МЕТОДОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСОИУ. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ В ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ. ПОНЯТИЕ ДЕКОМПОЗИЦИИ СИСТЕМ 9 5 СРЕДСТВА СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА: ДИАГРАММЫ ПОТОКОВ ДАННЫХ, ДИАГРАММЫ «СУЩНОСТЬ-СВЯЗЬ», ДИАГРАММЫ ПЕРЕХОДОВ СОСТОЯНИЙ Для целей моделирования систем вообще, и структурного анализа в частности, используются три группы средств, иллюстрирующих: • функции, которые система должна выполнять; • отношения между данными; • зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени). Среди всего многообразия средств решения данных задач в методологиях структурного анализа наиболее часто и эффективно применяемыми являются следующие: • DFD – диаграммы потоков данных совместно со словарями данных и спецификациями процессов или миниспецификациями; • ERD – диаграммы «сущность-связь»; • STD – диаграммы переходов состояний. DFD показывает внешние по отношению к системе источники и адресаты данных, идентифицирует логические функции и группы элементов данных, связывающие одну функцию с другой, а также идентифицирует хранилища данных, к которым осуществляется доступ. Структуры потоков данных и определения их компонент хранятся и анализируются в словаре данных. Каждая логическая функция может быть детализирована с помощью DFD нижнего уровня; когда дальнейшая детализация перестает быть полезной, переходят к выражению логики функции при помощи спецификации процесса (миниспецификации). Содержимое каждого хранилища также сохраняют в словаре данных, модель данных хранилища раскрывается с помощью ERD. В случае наличия реального времени DFD дополняется средствами описания зависящего от времени поведения системы, раскрывающимися с помощью STD. Диаграммы потоков данных (DFD) являются основным средством моделирования функциональных требований проектируемой системы. С их помощью эти требования разбиваются на функциональные компоненты и 10 представляются в виде сети, связанной потоками данных. Главная цель таких средств – продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами. Диаграммы «сущность-связь» (ERD) предназначены для разработки моделей данных и обеспечивают стандартный способ определения данных и отношений между ними. Фактически с помощью ERD осуществляется детализация хранилищ данных проектируемой системы, а также документиру- ются сущности системы и способы их взаимодействия, включая идентифика- цию объектов, важных для предметной области, свойств этих объектов и их отношений с другими объектами. С помощью диаграмм переходов состояний (STD) можно моделировать последующее функционирование системы на основе ее предыдущего и текущего функционирования. Моделируемая система в любой заданный момент времени находится точно в одном из конечного множества состояний. С течением времени она может изменить свое состояние, при этом переходы между состояниями должны быть точно определены. Перечисленные средства дают полное описание системы независимо от того, является ли она существующей или разрабатываемой с нуля. Таким образом строится логическая функциональная спецификация – подробное описание того, что должна делать система, освобожденное насколько это возможно от рассмотрения путей реализации. Это дает проектировщику четкое представление о конечных результатах, которые следует достигать. 11 6 ОСНОВНЫЕ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ (МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO/IEC 12207). СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ЖЦ ПО ИС Жизненный цикл ИС можно представить как ряд событий, происходящих с системой в процессе ее создания и использования. Стандарт ISO/IEC 12207:1995 – стандарт на процессы и организацию жизненного цикла. Распространяется на все виды заказного ПО. В соответствии с базовым международным стандартом ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО делятся на три группы: 1. Основные процессы: • приобретение; • поставка; • разработка; • эксплуатация; • сопровождение. 2. Вспомогательные процессы: • документирование; • управление конфигурацией; • обеспечение качества; • разрешение проблем; • аудит; • аттестация; • совместная оценка; • верификация. 3. Организационные процессы: • создание инфраструктуры; • управление; • обучение; • усовершенствование. 12 Вспомогательные процессы предназначены для поддержки выполнения основных процессов, обеспечения качества проекта, организации верификации, проверки и тестирования ПО. Организационные процессы определяют действия и задачи, выполняемые как заказчиком, так и разработчиком проекта для управления своими процессами. Характеристики основных процессов: 1. Приобретение (исполнитель – заказчик). Включает действия: • инициирование; • подготовка заявочных предложений; • подготовка договора; • контроль деятельности поставщика; • приемка ИС. На вход получает: • решение о начале работ по внедрению ИС; • результаты иследования деятельности заказчика; • результаты анализа рынка ИС/тендера; • план поставки/разработки • комплексный тест ИС. Результатом является: • технико-экономическое обоснование внедрения ИС; • техническое задание на ИС; • договор на поставку/разработку; • акты приемки этапов работы; • акт приемно-сдаточных испытаний. 2. Поставка (исполнитель – разработчик ИС). Включает действия: • инициирование; • ответ на заявочные предложения; • подготовка договора; • планирование исполнения; • поставка ИС. На вход получает: 13 • техническое задание на ИС; • решение руководства об участии в разработке; • результаты тендера; • техническое задание на ИС; • план управления проектом; • разработанная ИС и документация. Результатом является: • решение об участии в разработке; • коммерческие предложения/ конкурсная заявка; • договор на поставку/разработку; • план управления проектом; • реализация/корректировка; • акт приемно-сдаточных испытаний. 3. Разработка (разработчик ИС). Включает действия: • подготовка; • анализ требований к ИС; • проектирование архитектуры ИС; • разработка требований к ПО; • проектирование архитектуры ПО; • детальное проектирование ПО; • кодирование и тестирование ПО; • интеграция ПО и квалификационное тестирование ПО; • интеграция ИС и квалификационное тестирование ИС. На вход получает: • техническое задание на ИС; • модель ЖЦ; • подсистемы ИС; • спецификации требования к компонентам ПО; • архитектура ПО; • материалы детального проектирования ПО; • план интеграции ПО, тесты; 14 • архитектура ИС, ПО, документация на ИС, тесты. Результатом является: • используемая модель ЖЦ, стандарты разработки; • план работ; • состав подсистем, компоненты оборудования; • спецификации требования к компонентам ПО; • состав компонентов ПО, интерфейсы с БД, план интеграции ПО; • проект БД, спецификации интерфейсов между компонентами ПО, требования к тестам; • тексты модулей ПО, акты автономного тестирования; • оценка соответствия комплекса ПО требованиям ТЗ; • оценка соответствия ПО, БД, технического комплекса и комплекта документации требованиям ТЗ. 15 7 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ГРУППЫ ПРОЦЕССОВ ЖЦ ПО ИС (МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO/IEC 15288) В 2002 г. был разработан и опубликован стандарт на процессы жизненного цикла систем (ISO/IEC 15288). К разработке стандарта были привлечены специалисты различных областей: системной инженерии, программирования, управления качеством, человеческими ресурсами, безопасностью и пр. Был учтен практический опыт создания систем в правительственных, коммерческих, военных и академических организациях. Стандарт применим для широкого класса систем, но его основное предназначение – поддержка создания компьютеризированных систем. Согласно этому стандарту в структуру ЖЦ следует включать следующие группы процессов: 1. Договорные процессы – внутренние решения или решения внешнего поставщика: • приобретение; • поставка. 2. Процессы предприятия: • управление окружающей средой предприятия; • инвестиционное управление; • управление ЖЦ ИС; • управление ресурсами; • управление качеством. 3. Проектные процессы: • планирование проекта; • оценка проекта; • контроль проекта; • управление рисками; • управление конфигурацией; • управление информационными потоками; • принятие решений. 16 4. Технические процессы: • определение требований; • анализ требований; • разработка архитектуры; • внедрение; • интеграция; • верификация; • переход; • аттестация; • эксплуатация; • сопровождение; • утилизация. 5. Специальные процессы: • определение и установка взаимосвязей исходя из задач и целей. Стадии создания систем: 1. Формирование концепции – анализ потребностей, выбор концепции и проектных решений. 2. Разработка – проектирование системы 3. Реализация – изготовление системы. 4. Эксплуатация – ввод в эксплуатацию и использование системы. 5. Поддержка – обеспечение функционирования системы. 6. Снятие с эксплуатации – прекращение использования, демонтаж, архивирование системы. 17 8 КАНОНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИС. СТАДИИ И |