Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (общая характеристика).pdf

Введение

Проектирование информационных систем (ИС) представляет сложный многоступенчатый вид деятельности, без научной организации которого немыслимо создание и использование современных сложных ИС, в том числе в образовании, предпринимательстве, менеджменте и других областях жизнедеятельности общества. Наряду с получением необходимых для этого теоретических знаний проектировщику ИС требуется обрести устойчивые практические навыки этого вида деятельности.

Создание крупных программных систем ставит перед разработчиками много проблем, часть из которых не может быть эффективно решена классическими средствами структурного подхода. Окружающий мир состоит из объектов, поэтому вполне логичным выглядит стремление перенести подобный метод представления информации о предметной области в программирование.

Проектирование экономических информационных систем (ЭИС) - логически сложная, трудоемкая и длительная работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов.

В начале 70-х гг. в США был отмечен кризис программирования (software crisis). Это выражалось в том, что большие проекты стали выполнятся с отставанием от графика или с превышением сметы расходов, разработанный продукт не обладал требуемыми функциональными возможностями, производительность его была низка, качество получаемого программного обеспечения не устраивало потребителей.

Аналитические исследования и обзоры, выполняемые в течение ряда последних лет ведущими зарубежными аналитиками, показывали не слишком обнадеживающие результаты. Так, например, в 1995г. компания StandishGroup проанализировала работу 364 американских корпораций и итоги выполнения более 23 тыс. проектов, связанных с разработкой ПО, и сделали следующие выводы:

Только 16% проектов завершились в срок, 52,7% завершились с опозданием, расходы превысили запланированный бюджет.

В числе причин неудач фигурируют: нечеткая и неполная формулировка требований к ПО, недостаточное вовлечение пользователей в работу над проектом, неудовлетворительное планирование и т.п.

На этом фоне, выгодно отличается объектно-ориентированный подход к проектированию ПО. Он устраняет эти и другие недостатки, он обладает богатым набором изобразительных средств.

Объектом данного исследования является объектно-ориентированный подход в проектировании информационных систем.

Предмет исследования – особенности и элементы объектно-ориентированного подхода как способа проектирования информационных систем.

Целью данной работы является анализ основ проектирования информационных систем на основе объектно-ориентированного подхода.

В ходе выполнения работы были решены следующие задачи:

- рассмотрение сущности и преимуществ объектно-ориентированного подхода;

- анализ предметной области;

- применение объектно-ориентированного подхода при проектировании ИС.

Методологическую основу исследования составили такие методы как анализ, синтез, сравнение, обобщение, выделение, интерпретация и другие методы научного познания.

Структура работы. Данная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.

Глава 1. Общая характеристика объектно-ориентированного подхода и его сравнение с другими подходами

1.1 Сравнительный анализ объектно-ориентированного подхода и подхода, основанного на использовании тегов

С появлением систем диспетчерского управления на базе промышленных контроллеров (ПК) и человеко-машинного интерфейса (Human-machine interface, HMI) создание скриптов, доступ к данным процессов, аварийная сигнализация и анализ данных осуществлялись на основе концепции тегов. В этих системах используется «плоский» список тегов со встроенными иерархией, взаимосвязями или взаимозависимостями.

Глобальные изменения баз данных теговых систем обычно выполняются извне по отношению к приложению, зачастую с применением текстового файла или таких инструментов, как Microsoft Excel. После внесения изменений их импортируют в базу данных приложения. Повторное использование результатов разработок, как правило, осуществляется путем динамических операций или отношений клиент-сервер. При этом система создает общую графику, содержащую скрипты для переключения тегов во время исполнения приложения. Вследствие плоской структуры приложения пользователю затем приходится изменять каждый тег в системе и анализировать результаты воздействия изменений на остальную часть приложения.

Обслуживание приложений, основанных на тегах, как правило, включает в себя выполнение операций анализа и обновления отдельных тегов, то есть является очень трудоемким. Поэтому системные изменения занимают много времени и зачастую требуют привлечения внешнего персонала, что ограничивает возможности усовершенствования теговых систем.

Истоки концепции объектно-ориентированной архитектуры лежат в сфере информационных технологий (ИТ). Изначально ее целью было создание инструментов, освобождающих разработчика от выполнения рутинных, однообразных задач программирования и позволяющих максимально использовать ранее созданный код с помощью стандартных программных объектов.

Естественно, эти инструменты не вполне подходят для применения в производственной среде. Во-первых, системные интеграторы и инженеры на производстве обычно не являются программистами. Во-вторых, между ИТ- системами и приложениями производственной автоматизации имеются принципиальные архитектурные различия. Например, в ИТ-приложениях доступ к базам данных обычно осуществляется через недетерминированные интерфейсы на основе форм, с помощью которых реализуются такие задачи, как дистанционное банковское обслуживание, бизнес-отчетность, управление кадрами, финансовая отчетность или отображение статической информации. В отличие от них системы диспетчерского управления, оперативного управления производством и интеллектуальные системы предприятия обеспечивают получение текущих данных о производственных процессах, выполняют сложные вычисления для определения потоков и производственных показателей, выводят информацию на операторские дисплеи, формируют отчеты, а также сохраняют эти данные в регистраторах хронологии процессов или производственных базах данных.

Эти две области применения достаточно сильно различаются, поэтому для промышленности требуются специально разработанные объектно-ориентированные приложения.

В таблице 1 представлено сравнение объектно-ориентированных систем и систем, основанных на тегах.

Таблица 1 - Сравнение объектно-ориентированных систем и систем, основанных на тегах

Как видно из таблицы, объектно-ориентированная архитектура обладает рядом следующих преимуществ:

- создание приложений оптимизируется за счет использования шаблонов объектов для автоматической генерации исполняемых компонентов;

- упрощается внесение изменений в проект за счет распространения изменений шаблона объекта на все компоненты;

- текущая модификация и модернизация систем упрощается и удешевляется благодаря автоматизированному распространению изменений [2].

1.2 Архитектура разработки информационных систем и ее виды

С момента появления программного обеспечения человеко-машинного интерфейса и систем диспетчерского управления на базе ПК пользователи создавали графические элементы операторских дисплеев и связывали их с тегами, представляющими адреса в программируемых логических контроллерах (ПЛК) или в системе управления. Перечисленные ниже шаги описывают типичный процесс развития традиционных приложений на основе тегов:

- для разработки используется отдельный компьютер;

- для приложения создаются графические элементы и экраны операторских дисплеев

- определения тегов импортируются из ПЛК или настраиваются вручную;

- для каждого тега определяются скрипты аварийных сигналов и обнаружения событий;

- тегам и связанным с ними входам и выходам присваиваются ссылки на графические элементы;

- создаются графические скрипты или ссылки для анимации;

- для активизации новых функциональных возможностей при модернизации системы требуется закрывать приложения и вносить изменения во множество скриптов и ссылок на базу данных тегов (после этого приложение приходится переустанавливать на каждой операторской рабочей станции).

Инструмент IDE (интегрированная среда разработки) в корне изменил методы разработки приложений, связанных с управляющими приложениями, приложениями человеко-машинного интерфейса и систем диспетчерского управления на базе ПК.

При использовании интегрированной среды разработки создается единая модель предприятия, в которой многократно используются шаблоны объектов. Таким образом, разработчик изолируется от сложной вычислительной среды и может полностью сосредоточиться на моделировании производственных объектов. Эго позволяет ему уделить основное внимание различным физическим ресурсам и производственным процессам, образующим систему диспетчерского управления всего предприятия.

После создания модели предприятия уже несложно реализовать функции контроля и управления. Скромные вложения в создание шаблонов объектов дают большой выигрыш в производительности разработок. Создание управляющего приложения включает в себя следующие шаги:

- обследование объекта для понимания структуры производственных операций или процесса;

- создание списка сходных компонентов оборудования или физических ресурсов (при этом также проводится разграничение областей деятельности);

- для каждого стандартного ресурса на объекте конфигурируются шаблоны объектов, включая графические элементы (это ключевой шаг, позволяющий зафиксировать проверенные решения и стандарты для использования во всех будущих прикладных проектах);

- при необходимости создания сложных элементов оборудования шаблоны объектов устройств или компонентов можно включать в состав друг друга;

- шаблоны объектов устройств имеют атрибуты, соответствующие реальным входам и выходам в ПЛК или в системе управления (эти атрибуты в дальнейшем связываются с входами и выходами с помощью объектов интеграции устройств);

- затем можно собрать приложение, просто перетаскивая объекты мышью;

- после этого прикладные объекты включаются в группы безопасности;

- теперь модель предприятия, можно развернуть на компьютерах, предназначенных для работы приложения;

- после завершения разработки приложения обслуживание системы уже не составляет труда (изменения, вносимые в шаблоны объектов, могут распространяться на дочерние компоненты, функционирующие в развернутых приложениях) [3].

1.3 Объектно-ориентированный подход при построении автоматизированной системы

Стандарт имеет долгую историю, которая началась, когда Международная Электротехническая Комиссия получила рабочее предложение стандартизировать некоторые аспекты применения программных модулей, называемых «функциональные блоки», в промышленно-ориентированной распределенной измерительной и управляющей среде. Документ был условно разделен на четыре части. В проект были положены такие стандарты, как IEC-61131 и IECA61158.

Функциональные блоки призваны инкапсулировать в себе реализацию тех или иных функций и предоставлять интерфейсы для взаимодействия с другими блоками.