Файл: "Анализ и оценка средств реализации структурных методов анализа и проектирования информационной системы".pdf

- объектные ТПР - типовые отраслевые проекты, которые включают полный набор функциональных и обеспечивающих подсистем ИС.

Каждое типовое решение предполагает наличие, кроме собственно функциональных элементов (программных или аппаратных), документации с детальным описанием ТПР и процедур настройки в соответствии с требованиями разрабатываемой системы.

Основным достоинством элементарных ТПР, которые используются, в первую очередь, для реализации библиотек методо-ориентированных программ, является обеспечение применения модульного подхода к проектированию и документированию ИС, а недостатки - большие затраты времени на сопряжение разнородных элементов вследствие информационной, программной и технической несовместимости, а также большие затраты времени на доработку ТПР отдельных элементов.

Моделирование данных. Одной из основных частей информационного обеспечения является информационная база.

Для её разработки выполняется моделирование данных. Цель моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой базы данных в форме одной или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую систему баз данных. Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы "сущность-связь" (ERD). С помощью ERD осуществляется детализация накопителей данных DFD – диаграммы, а также документируются информационные аспекты бизнес-системы, включая идентификацию объектов, важных для предметной области (сущностей), свойств этих объектов (атрибутов) и их связей с другими объектами (отношений).

Существуют два уровня представления модели - логический и физический.

Логический уровень - это абстрактный взгляд на данные, но данные представляются так, как выглядят и могут называться так, как они называются в реальном мире, например, "Постоянный клиент", "Отдел" или "Фамилия сотрудника". Объекты модели, представляемые на логическом уровне, называются сущностями и атрибутами. Логическая модель данных может быть построена на основе другой логической модели, например, на основе модели процессов. Отметим, что логическая модель данных является универсальной и никак не связана с конкретной реализацией СУБД.

Физическая модель данных, напротив, зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация обо всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует, физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД. Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если в логической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах - таблицах, колонках, индексах, процедурах и т.д.

Проектирование хранилищ данных. Отдельно следует остановиться на таком виде ИС, как информационные хранилища данных (ИХД). В ИХД помещают данные, которые редко меняются. Хранилища ориентированы на выполнение аналитических запросов, обеспечивающих поддержку принятия решений для руководителей и менеджеров. При проектировании ИХД данных необходимо выполнять следующие требования:

- хранилище должно иметь понятную для интеграции структуру данных;

- должны быть выделены статические данные, которые модифицируются по расписанию (ежедневно, еженедельно, ежеквартально);

- должны быть упрощены требования к запросам для исключения запросов, требующих множественных утверждений SQL в традиционных реляционных СУБД;

- должна обеспечиваться поддержка сложных запросов SQL, требующих обработки миллионов записей.

Как видно из этих требований, по своей структуре реляционные СУБД существенно отличаются от хранилищ данных. Нормализация данных в реляционных СУБД приводит к созданию множества связанных между собой таблиц. Выполнение сложных запросов неизбежно приводит к объединению многих таблиц, что значительно увеличивает время отклика. Проектирование хранилища данных подразумевает создание денормализованной структуры данных, ориентированных в первую очередь на высокую производительность при выполнении аналитических запросов. Нормализация делает модель хранилища слишком сложной, затрудняет ее понимание и снижает скорость выполнения запроса.

2 Основные понятия структурного анализа и структурного проектирования

Структурным анализом принято называть метод исследования системы, которое начинается с ее общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру с все большим числом уровней. Решение трудных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач (так называемых «черных ящиков») и организация этих задач в древовидные иерархические структуры значительно повышают понимание сложных систем.

В инженерии ПО (software engineering), Структурный анализ (Structured Analysis, SA) и одноименное с ним Структурное проектирование (Structured Design, SD) – это методы для анализа и преобразования бизнес-требований в спецификации и, в конечном счете, в компьютерные программы, конфигурации аппаратного обеспечения и связанные с ними ручные процедуры.

Структурный анализ, СА (Structured Analysis, SA) и Структурное проектирование, СП (Structured Design, SD) являются фундаментальными инструментами системного анализа и развивались из классического системного анализа 1960-70-х годов.

Структурный подход заключается в поэтапной декомпозиции системы при сохранении целостного о ней представления Основные принципы структурного подхода (первые два являются основными):

1) принцип «разделяй и властвуй» – принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

2) принцип иерархического упорядочивания – принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

3) принцип абстрагирования – заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;

4) принцип формализации – заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;

5) принцип непротиворечивости – заключается в обоснованности и согласованности элементов.

Структурный анализ – это часть серии структурных методов, представляющих набор методологий анализа, проектирования и программирования, которые были разработаны в ответ на проблемы, с которыми столкнулся мир ПО в период с 1960 по 1980 гг. В этот период большинство программ было создано на Cobol и Fortran, потом на C и BASIC.

Это было новым положительным сдвигом в направлении проектирования и программирования, но при этом не было стандартных методологий для документирования требований и самих проектов. По мере укрупнения и усложнения систем, все более затруднительным становился процесс их разработки.

Когда большинство специалистов билось над созданием программного обеспечения, немногие старались разрешить более сложную задачу создания крупномасштабных систем, включающих как людей и машины, так и программное обеспечение, аналогичных системам, применяемым в телефонной связи, промышленности, управлении и контроле за вооружением. В то время специалисты, традиционно занимавшиеся созданием крупномасштабных систем, стали осознавать необходимость большей упорядоченности. Таким образом, разработчики начали формализовать процесс создания системы, разбивая его на следующие фазы:

1) анализ – определение того, что система будет делать;

2) проектирование – определение подсистем и их взаимодействие;

3) реализация – разработка подсистем по отдельности;

4) объединение – соединение подсистем в единое целое;

5) тестирование – проверка работы системы;

6) установка – введение системы в действие;

7) функционирование – использование системы.

Эта последовательность всегда выполнялась итерационно, потому что система полностью никогда не удовлетворяла требованиям пользователей, поскольку их требования часто менялись. И, тем не менее, с этой моделью создания системы, ориентированной на управление, постоянно возникали сложности. Эксплуатационные расходы, возникавшие после сдачи системы, стали существенно превышать расходы на ее создание и продолжали расти с огромной скоростью из-за низкого качества исходно созданной системы. Некоторые считали, что рост эксплуатационных расходов обусловлен характером ошибок, допущенных в процессе создания системы. Исследования показали, что большой процент ошибок в системе возник в процессе анализа и проектирования, гораздо меньше их было допущено при реализации и тестировании, а цена (временная и денежная) обнаружения и исправления ошибок становилась выше на более поздних стадиях проекта. Например, исправление ошибки на стадии проектирования стоит в 2 раза, на стадии тестирования – в 10 раз, а на стадии эксплуатации системы – в 100 раз дороже, чем на стадии анализа. На обнаружение ошибок, допущенных на этапе анализа и проектирования, расходуется примерно в 2 раза больше времени, а на их исправление – примерно в 5 раз, чем на ошибки, допущенные на более поздних стадиях. Кроме того, ошибки анализа и проектирования обнаруживались часто самими пользователями, что вызывало их недовольство.

Традиционные подходы к созданию систем приводили к возникновению многих проблем:

1) не было единого подхода;

2) привлечение пользователя к процессу разработки не контролировалось;

3) проверка на согласованность проводилась нерегулярно или вообще отсутствовала, результаты одного этапа не согласовывались с результатами других;

4) процесс с трудом поддавался оценкам, как качественным, так и количественным.

Утверждалось, что когда создатели систем пользуются методологиями типа структурного программирования и проектирования сверху вниз, они решают либо не поставленные задачи, либо плохо поставленные, либо хорошо поставленные, но неправильно понятые задачи. Кроме того, ошибки в создании систем становились все менее доступны выявлению с помощью аппаратных средств или программного обеспечения, а наиболее катастрофические ошибки допускались на ранних этапах создания системы. Часто эти ошибки были следствием неполноты функциональных спецификаций или несогласованности между спецификациями и результатами проектирования. Проектировщики знали, что сложность систем возрастает и что определены они часто весьма слабо. Рост объема и сложности систем является жизненной реалией. Эту предпосылку нужно было принять как неизбежную. Но ошибочное определение системы не является неизбежным: оно – результат неадекватности методов создания систем.

Вскоре был выдвинут тезис: совершенствование методов анализа есть ключ к созданию систем, эффективных по стоимости, производительности и надежности. Для решения ключевых проблем традиционного создания систем широкого профиля требовались новые методы, специально предназначенные для использования на ранних стадиях процесса.

Для помощи в управлении большим и сложным ПО с конца 1960 годов появляется множество разнообразных структурных методов программирования, проектирования и анализа. Эти методы на начальных этапах создания системы позволяют гораздо лучше понять рассматриваемую проблему. А это сокращает затраты как на создание, так и на эксплуатацию системы, а кроме того, повышает ее надежность.

В 1960-70 появляются следующие концепции:

• примерно 1967 – Структурное программирование (Structured programming) – Edsger Dijkstra,

• примерно 1975 – Структурное программирование Джексона (Jackson Structured Programming) – Michael A. Jackson.

Структурное программирование приводит к Структурному проектированию, что в свою очередь приводит к Структурному системному анализу:

• примерно 1975 – появление на рынке Метода структурного анализа и проектирования SADT (Structured Analysis and Design Technique) – Douglas T. Ross;

• примерно 1975 – Структурное проектирование (Structured Design) – Larry Constantine, Ed. Yourdon и Wayne Stevens;

• примерно 1978 – Структурный анализ (Structured Analysis) – Tom De-Marco, Yourdon, Gane & Sarson, McMenamin & Palmer;

• в 1979 опубликован Структурный анализ и системная спецификация (Structured Analysis and System Specification) – Tom DeMarco.

В течение 1980х начинают появляться инструменты для автоматизации черчения диаграмм:

• 1981 – опубликована (и в 85-93 получает развитие) Методология IDEF0, основанная на SADT и инструментальных средствах создания диаграмм (разработана Дугласом Т. Россом, Douglas T. Ross).

• в 1983 впервые представлен Метод структурного системного анализа и проектирования SSADM (Structured Systems Analysis and Design Method), разработанный в UK Office of Government Commerce.

По аналогии с Computer-Aided design and Computer-Aided Manufacturing (CAD/CAM), использование этих инструментов было названо Computer-Aided Software Engineering (CASE).

Методы СА и СП (в частности, SSADM) сопровождаются нотациями (диаграммами), облегчающими взаимодействие между пользователями и разработчиками. Это были:

• структурные схемы (Structure Charts) – для структурного проектирования;

• диаграммы потоков данных (Data Flow Diagrams, DFD) – для структурного анализа;

• модели данных (Data Model Diagrams).

Эти диаграммы использовались структурными методами в различных комбинациях. Среди них встречалось множество вариаций.