Сучасні методи і засоби проектування інформаційних систем

. Сучасні методи і засоби проектування інформаційних систем

Введення

Метою даного огляду є введення особливо сучасних методів і засобів проектування інформаційних систем, заснованих на використанні CASE-технології.

Незважаючи на високі потенційні можливості CASE-технології (збільшення продуктивності праці, поліпшення якості програмних продуктів, підтримка уніфікованого та узгодженого стилю роботи) далеко не всі розробники інформаційних систем, що використовують CASE-засоби, досягають очікуваних результатів.

Існують різні причини можливих невдач, але, мабуть, основною причиною є неадекватне розуміння суті програмування інформаційних систем і застосування CASE-засобів. Необхідно розуміти, що процес проектування і розробки інформаційної системи на основі CASE-технології не може бути подібний до процесу приготування їжі по куховарській книзі. Завжди слід бути готовим до нових труднощів, пов'язаних з освоєнням нової технології, послідовно долати ці труднощі і послідовно добиватися потрібних результатів.

Тенденції розвитку сучасних інформаційних технологій приводять до постійного зростання складності інформаційних систем (ІС), створюваних у різних галузях економіки. Сучасні великі проекти ІС характеризуються, як правило, такими особливостями:

складність опису (досить велика кількість функцій, процесів, елементів даних і складні взаємозв'язки між ними), що вимагає ретельного моделювання та аналізу даних і процесів;

наявність сукупності тісно взаємодіючих компонентів (підсистем), що мають свої локальні завдання і цілі функціонування (наприклад, традиційних додатків, пов'язаних з обробкою транзакцій і рішенням регламентних завдань, та додатків аналітичної обробки (підтримки прийняття рішень), що використовують нерегламентовані запити до даних великого обсягу);

відсутність прямих аналогів, що обмежує можливість використання будь-яких типових проектних рішень і прикладних систем;

необхідність інтеграції існуючих і нових додатків;

функціонування в неоднорідному середовищі на декількох апаратних платформах;

роз'єднаність і різнорідність окремих груп розробників за рівнем кваліфікації і сформованим традиціям використання тих чи інших інструментальних засобів;

істотна тимчасова довжина проекту, обумовлена, з одного боку, обмеженими можливостями колективу розробників, і, з іншого боку, масштабами організації-замовника та різним ступенем готовності окремих її підрозділів до впровадження ІС.

Для успішної реалізації проекту об'єкт проектування (ІС) повинен бути перш за все адекватно описаний, повинні бути побудовані повні і несуперечливі функціональні та інформаційні моделі ІС. Накопичений до теперішнього часу досвід проектування ІС показує, що це логічно складна, трудомістка і тривала за часом робота, що вимагає високої кваліфікації що в ній фахівців. Проте до недавнього часу проектування ІС виконувалося в основному на інтуїтивному рівні із застосуванням неформалізованих методів, заснованих на мистецтві, практичному досвіді, експертних оцінках і дорогих експериментальних перевірках якості функціонування ІС. Крім того, в процесі створення і функціонування ІС інформаційні потреби користувачів можуть змінюватися або уточнюватися, що ще більше ускладнює розробку і супровід таких систем.

У 70-х і 80-х роках при розробці ІС досить широко застосовувалася структурна методологія, що надає в розпорядження розробників строгі формалізовані методи опису ІС та прийнятих технічних рішень. Вона заснована на наочній графічній техніці: для опису різного роду моделей ІС використовуються схеми і діаграми. Наочність і строгість коштів структурного аналізу дозволяла розробникам і майбутнім користувачам системи з самого початку неформально брати участь у її створенні, обговорювати і закріплювати розуміння основних технічних рішень. Однак, широке застосування цієї методології та проходження її рекомендацій при розробці конкретних ІС зустрічалося досить рідко, оскільки при неавтоматизованої (ручний) розробці це практично неможливо. Дійсно, вручну дуже важко розробити і графічно представити суворі формальні специфікації системи, перевірити їх на повноту і несуперечність, і тим більше змінити. Якщо все ж таки вдається створити жорстку систему проектних документів, то її переробка при появі серйозних змін практично нездійсненна. Ручна розробка зазвичай породжувала наступні проблеми:

неадекватна специфікація вимог;

нездатність виявляти помилки в проектних рішеннях;

низька якість документації, що знижує експлуатаційні якості;

затяжний цикл і незадовільні результати тестування.

З іншого боку, розробники ІС історично завжди стояли останніми в ряду тих, хто використовував комп'ютерні технології для підвищення якості, надійності і продуктивності у своїй власній роботі (феномен "шевця без чобіт").

Перераховані фактори сприяли появі програмно-технологічних засобів спеціального класу - CASE-засобів, що реалізують CASE-технологію створення і супроводу ІС. Термін CASE (Computer Aided Software Engineering) використовується в даний час в досить широкому сенсі. Первинне значення терміна CASE, обмежене питаннями автоматизації розробки лише програмного забезпечення (ПЗ), в даний час набуло нового змісту, що охоплює процес розробки складних ІС у цілому. Тепер під терміном CASE-засоби розуміються програмні засоби, що підтримують процеси створення і супроводу ІС, включаючи аналіз і формулювання вимог, проектування прикладного ПЗ (додатків) і баз даних, генерацію коду, тестування, документування, забезпечення якості, конфігураційне управління і управління проектом, а також інші процеси. CASE-засоби разом із системним ПЗ і технічними засобами утворюють повну середовище розробки ІС.

Появі CASE-технології та CASE-засобів передували дослідження в області методології програмування. Програмування набула рис системного підходу з розробкою і впровадженням мов високого рівня, методів структурного і модульного програмування, мов проектування і засобів їх підтримки, формальних і неформальних мов описів системних вимог і специфікацій і т.д. Крім того, появі CASE-технології сприяли і такі фактори, як:

підготовка аналітиків і програмістів, сприйнятливих до концепцій модульного і структурного програмування;

широке впровадження та постійне зростання продуктивності комп'ютерів, що дозволили використовувати ефективні графічні засоби і автоматизувати більшість етапів проектування;

впровадження мережевої технології, надала можливість об'єднання зусиль окремих виконавців у єдиний процес проектування шляхом використання поділюваної бази даних, яка містить необхідну інформацію про проект.

CASE-технологія являє собою методологію проектування ІС, а також набір інструментальних засобів, що дозволяють у наочній формі моделювати предметну область, аналізувати цю модель на всіх етапах розробки і супроводу ІС і розробляти додатки у відповідності з інформаційними потребами користувачів. Більшість існуючих CASE-засобів засновано на методологіях структурного (в основному) або об'єктно-орієнтованого аналізу і проектування, що використовують специфікації у вигляді діаграм або текстів для опису зовнішніх вимог, зв'язків між моделями системи, динаміки поводження системи та архітектури програмних засобів.

Відповідно до огляду передових технологій (Survey of Advanced Technology), складеним фірмою Systems Development Inc. в 1996 р. за результатами анкетування більше 1000 американських фірм, CASE-технологія в даний час потрапила в розряд найбільш стабільних інформаційних технологій (її використала половина всіх опитаних користувачів більш ніж у третині своїх проектів, з них 85% завершилися успішно). Однак, незважаючи на всі потенційні можливості CASE-засобів, існує безліч прикладів їх невдалого впровадження, в результаті яких CASE-засоби стають "поличні" ПЗ (shelfware). У зв'язку з цим необхідно відзначити наступне:

CASE-засоби не обов'язково дають негайний ефект; він може бути отриманий тільки через якийсь час;

реальні витрати на впровадження CASE-засобів звичайно набагато перевищують витрати на їх придбання;

CASE-засоби забезпечують можливості для отримання суттєвої вигоди лише після успішного завершення процесу їх впровадження.

Зважаючи різноманітної природи CASE-засобів було б помилково робити які-небудь беззаперечні твердження щодо реального задоволення тих чи інших очікувань від їх впровадження. Можна перерахувати такі фактори, що ускладнюють визначення можливого ефекту від використання CASE-засобів:

широке розмаїття якості і можливостей CASE-засобів;

відносно невеликий час використання CASE-засобів в різних організаціях і брак досвіду їх застосування;

широка різноманітність у практиці впровадження різних організацій;

відсутність детальних метрик і даних для вже виконаних і поточних проектів;

широкий діапазон предметних областей проектів;

різна ступінь інтеграції CASE-засобів в різних проектах.

Внаслідок цих складнощів доступна інформація про реальні впровадженнях вкрай обмежена і суперечлива. Вона залежить від типу засобів, характеристик проектів, рівня супроводу і досвіду користувачів. Деякі аналітики вважають, що реальна вигода від використання деяких типів CASE-засобів може бути отримана тільки після одно-або дворічного досвіду. Інші вважають, що вплив може реально проявитися у фазі експлуатації життєвого циклу ІС, коли технологічні поліпшення можуть призвести до зниження експлуатаційних витрат.

Для успішного впровадження CASE-засобів організація повинна володіти наступними якостями:

Технологія. Розуміння обмеженості існуючих можливостей і здатність прийняти нову технологію;

Культура. Готовність до впровадження нових процесів і взаємовідносин між розробниками та користувачами;

Управління. Чітке керівництво і організованість по відношенню до найбільш важливих етапів і процесів впровадження.

Якщо організація не має хоча б одним з перерахованих якостей, то впровадження CASE-засобів може закінчитися невдачею незалежно від ступеня старанності проходження різних рекомендацій щодо впровадження.

Для того, щоб прийняти зважене рішення щодо інвестицій в CASE-технологію, користувачі змушені робити оцінку окремих CASE-засобів, спираючись на неповні і суперечливі дані. Ця проблема часто ускладнюється недостатнім знанням всіх можливих "підводних каменів" використання CASE-засобів. Серед найбільш важливих проблем виділяються наступні:

достовірна оцінка віддачі від інвестицій в CASE-засоби скрутна через відсутність прийнятних метрик і даних з проектів та процесам розробки ПЗ;

впровадження CASE-засобів може являти собою досить тривалий процес і може не принести негайної віддачі. Можливо навіть короткострокове зниження продуктивності в результаті зусиль, витрачених на впровадження. Внаслідок цього керівництво організації-користувача може втратити інтерес до CASE-засобів і припинити підтримку їх впровадження;

відсутність повної відповідності між тими процесами і методами, які підтримуються CASE-засобами, і тими, які використовуються в даній організації, може призвести до додаткових труднощів;

CASE-засоби часто важко використовувати в комплексі з іншими подібними засобами. Це пояснюється як різними парадигмами, підтримуваними різними засобами, так і проблемами передачі даних і управління від одного засобу до іншого;

деякі CASE-засоби вимагають надто багато зусиль для того, щоб виправдати їх використання у невеликому проекті, при цьому, тим не менш, можна отримати вигоду з тієї дисципліни, до якої зобов'язує їх застосування;

негативне ставлення персоналу до впровадження нової CASE-технології може бути головною причиною провалу проекту.

Користувачі CASE-засобів повинні бути готові до необхідності довгострокових витрат на експлуатацію, частому появи нових версій і можливого швидкого морального старіння засобів, а також постійних витрат на навчання та підвищення кваліфікації персоналу.

Незважаючи на всі висловлені застереження і деякий песимізм, грамотний і розумний підхід до використання CASE-засобів може подолати всі перераховані труднощі. Успішне впровадження CASE-засобів повинно забезпечити такі вигоди як:

високий рівень технологічної підтримки процесів розробки і супроводу ПЗ;

позитивний вплив на деякі або всі з перерахованих факторів: продуктивність, якість продукції, дотримання стандартів, документування;

прийнятний рівень віддачі від інвестицій в CASE-засоби. 1. Основи методології проектування ІС 1.1. Життєвий цикл з ІВ

Одним з базових понять методології проектування ІС є поняття життєвого циклу її програмного забезпечення (ЖЦ ПЗ). ЖЦ ПЗ - це безперервний процес, який починається з моменту прийняття рішення про необхідність його створення і закінчується в момент його повного вилучення з експлуатації.

Основним нормативним документом, що регламентує ЖЦ ПЗ, є міжнародний стандарт ISO / IEC 12207 [5] (ISO - International Organization of Standardization - Міжнародна організація по стандартизації, IEC - International Electrotechnical Commission - Міжнародна комісія по електротехніці). Він визначає структуру ЖЦ, що містить процеси, дії і завдання, які повинні бути виконані під час створення ПЗ.

Структура ЖЦ ПЗ за стандартом ISO / IEC 12207 базується на трьох групах процесів:

основні процеси ЖЦ ПЗ (придбання, постачання, розробка, експлуатація, супровід);

допоміжні процеси, що забезпечують виконання основних процесів (документування, управління конфігурацією, забезпечення якості, верифікація, атестація, оцінка, аудит, рішення проблем);

організаційні процеси (управління проектами, створення інфраструктури проекту, визначення, оцінка та поліпшення самого ЖЦ, навчання).

Розробка включає в себе всі роботи по створенню ПЗ і його компонент відповідно до заданих вимог, включаючи оформлення проектної та експлуатаційної документації, підготовку матеріалів, необхідних для перевірки працездатності та відповідної якості програмних продуктів, матеріалів, необхідних для організації навчання персоналу і т.д. Розробка ПЗ включає в себе, як правило, аналіз, проектування і реалізацію (програмування).

Експлуатація включає в себе роботи з впровадження компонентів ПЗ в експлуатацію, в тому числі конфігурування бази даних і робочих місць користувачів, забезпечення експлуатаційної документації, проведення навчання персоналу і т.д., і безпосередньо експлуатацію, в тому числі локалізацію проблем і усунення причин їх виникнення , модифікацію ПЗ в рамках встановленого регламенту, підготовку пропозицій щодо вдосконалення, розвитку та модернізації системи.