Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы(Теоретические основы объектно-ориентированного подхода).pdf

Шаблоны разрабатываются опытными специалистами и являются проверенными, эффективными (иногда оптимальными) решениями. Использование шаблонов снижает затраты и повышает качество разработки программного обеспечения. 

1.2. Преимущества и недостатки объектно-ориентированного подхода

В отличие от структурного подхода объектно-ориентированный имеет ряд преимуществ:

1. описание системы в виде объектов больше соответствует содержательному смыслу предметной области. Например, при использовании структурного подхода БД должна удовлетворять требованиям нормализации, в соответствии с которыми данные по одному и тому же объекту (сущности из реального мира) могут храниться в нескольких таблицах;
2. сущности реального мира, как правило, обладают поведением, что в объектно-ориентированном проектировании отражается с помощью определения методов класса. В структурном подходе данные (атрибуты) и алгоритмы (методы) существуют отдельно друг от друга;
3. объединение атрибутов и методов в объекте (классе), а также инкапсуляция позволяют добиться большей внутренней и меньшей внешней связности между компонентами системы.

Это облегчает решение проблем:

• адаптации системы к изменению существующих или появлению новых требований;
• сопровождения системы на разных стадиях жизненного цикла;
• повторного использования компонентов;

1. объектно-ориентированный подход позволяет легче организовать параллельные вычисления, так как каждый объект обладает собственными значениями характеристик (атрибутов) и поведением, за счет чего можно добиться его автономной работы;

Case-средства, поддерживающие объектно-ориентированный подход, на основе информации об объектах позволяют достичь большей степени автоматизации кодогенерации.

Case-средства, поддерживающие структурный подход, хорошо справляются с генерацией структур БД.

Основная цель CASE technology-отделить процесс разработки программного обеспечения от процесса кодирования и последующих этапов разработки, а также максимально автоматизировать процесс разработки.

Для достижения этой цели кейс-технологии используют два принципиально разных подхода к проектированию: структурный и объектно-ориентированный.

Структурный подход предполагает декомпозицию (разделение) задачи на функции, которые необходимо автоматизировать. В свою очередь, функции также подразделяются на подфункции, задачи и процедуры. Результатом является упорядоченная иерархия функций и информации, передаваемой между функциями.

Структурный подход предполагает использование определенных общепринятых методов моделирования различных информационных систем:

САДТ

Методология (методы структурного анализа и проектирования);

DFD (диаграммы потоков данных);

ERD (диаграммы сущностей-отношений).

Структурный подход использует три основных типа моделей: функциональную, информационную и структурную.

Основным инструментом объектно-ориентированного подхода является UML-унифицированный язык моделирования, предназначенный для визуализации и документирования объектно-ориентированных систем с акцентом на разработку программного обеспечения.

Этот язык включает в себя систему различных диаграмм, которые могут быть использованы для построения представления проектируемой системы.

Возможности CASE включают инструменты для анализа, проектирования и программирования программных средств, проектирования интерфейсов, документирования и генерации структурированного кода языка программирования.

CASE-инструменты классифицируются по типу и категории.

Классификация по типам отражает функциональную направленность средств для определенных процессов жизненного цикла разработки программного обеспечения и в основном совпадает с компонентным составом крупных интегрированных case-систем, а также включает следующие типы:

• инструменты анализа - предназначены для построения и анализа модели предметной области;
• инструменты проектирования баз данных;
• инструменты разработки приложений;
• инструменты реинжиниринга процессов;
• инструменты планирования и управления проектами;
• инструмент тестирования;
• документация по инструментам.

Категоризация определяет степень интеграции выполняемых функций и включает в себя отдельные локальные инструменты, решающие небольшие автономные задачи, набор частично интегрированных инструментов, охватывающих большинство этапов жизненного цикла, и полностью интегрированные инструменты, охватывающие весь жизненный цикл информационной системы и связанные общим хранилищем.

Типичные инструменты CASE:

• инструменты управления конфигурацией;
• инструменты моделирования данных;
• инструменты анализа и проектирования;
• инструменты трансформации моделей;
• инструменты редактирования кода;
• инструменты рефакторинга кода;
• генератор кода;
• инструменты для построения UML-диаграмм.

Однако следует отметить, что эта структура должна удовлетворять требованиям нормализации. В связи с чем автоматическая кодогенерация (например, экранов или функций обработки данных) возможна лишь в редких случаях.

2. Анализ деятельности предприятия

2.1. Характеристика предприятия

Space exploration Technology Corporation (SpaceX) - американская аэрокосмическая компания со штаб-квартирой в Хоторне, штат Калифорния. Она была основана в 2002 году Илоном Маском с целью снижения стоимости космических перевозок для обеспечения колонизации Марса. SpaceX разработала несколько ракет-носителей, спутниковую группировку Starlink, грузовой космический корабль Dragon и доставила людей на Международную космическую станцию в составе экипажа Dragon Demo-2.

Достижения SpaceX включают первую финансируемую из частных источников жидкостную ракету, достигшую орбиты (Сокол-1 в 2008 году), первую частную компанию, успешно запустившую, выведшую на орбиту и восстановившую космический аппарат (Dragon в 2010 году), первую частную компанию, отправившую космический аппарат на Международную космическую станцию (Dragon в 2012 году), первый вертикальный взлет и вертикальную пропульсивную посадку на орбитальную ракету (Falcon 9 в 2015 году) и первую орбитальную ракету повторного использования (Falcon 9 в 2017 году), первую частную компанию, запустившую объект на орбиту вокруг Солнца (Falcon Heavy-duty Tesla Roadster в 2018 году), а также первая частная компания, отправившая астронавтов на орбиту и на Международную космическую станцию (миссия SpaceX Crew Dragon Demo-2 в 2020 году) SpaceX выполнила 20 грузовых космических полетов на Международную космическую станцию (МКС) в партнерстве с НАСА, а также демонстрационный полет беспилотного космического аппарата dragon 2 с человеческим рейтингом (экипаж demo-1) 2 марта 2019 года и первый полет экипажа dragon 2 30 мая 2020 года включительно.

В декабре 2015 года Falcon 9 совершил аварийную вертикальную посадку. Это было первое такое достижение ракеты для орбитального космического полета. В апреле 2016 года с запуском SpaceX CRS-8 компания SpaceX успешно вертикально посадила первую ступень на посадочную платформу океанского беспилотного космического аппарата.[18] в мае 2016 года, в другом первом, SpaceX снова приземлился на первой ступени, но на этот раз во время гораздо более энергичной миссии по переводу на геостационарную орбиту. В марте 2017 года SpaceX стала первой компанией, успешно осуществившей повторный запуск и посадку первой ступени орбитальной ракеты. В январе 2020 года, с третьим запуском проекта Starlink, SpaceX стала крупнейшим коммерческим спутниковым оператором в мире.

В сентябре 2016 года Маск представил межпланетную транспортную систему-позже переименованную в Starship-финансируемую из частных источников систему запуска для разработки технологии космических полетов для использования в межпланетных миссиях с экипажем. В 2017 году Маск представил обновленную конфигурацию системы, которая предназначена для обработки межпланетных миссий плюс станет основной ступенью орбитального аппарата после начала 2020-х годов, так как SpaceX объявила, что в конечном итоге намерена заменить существующую ракету-носитель Falcon 9 и флот космических капсул Dragon кораблем, даже на рынке доставки спутников на околоземную орбиту.

Из выше сказанного, видно, что основной деятельностью компании SpaceX является разработка передовых технологий для полета в космос. Для обеспечения постоянной и бесперебойной работы столь масштабной организации используется большое количество компьютерного оборудования и программного обеспечения. Обслуживание всей компьютерной техники производит отдельный филиал кампании – Главный Вычислительный Центр. Так как территория, которую обслуживает компания, покрывает огромную территорию нескольких штатов (Brownsville, TX; Cape Canaveral, FL; Hawthorne (Los Angeles); Irvine, CA; McGregor (Waco), Redmond (Seattle), WA), то для улучшения управляемости, филиал разделен на структурные подразделения – информационно-вычислительные центры каждого направления. Информационно-Вычислительный Центр, который расположен на головной территории зоны SpaceX, производит полное обслуживание основного центра и контроль всего комплекса вычислительных систем всех подразделений, сетей и программного обеспечения всего комплекса в целом.

В каждом вычислительном центре существуют Региональные Вычислительные Центры (РВЦ), делящие всю территорию на более мелкие участки. Они занимаются информационной безопасностью, контролем производственного процесса со стороны IT инфраструктур, поддержкой пользователей по вопросам, связанным технической работоспособностью вычислительных систем, то есть: либо мелким ремонтом на месте, либо при серьезных неисправностях- отправкой техники в отдел, занимающийся ремонтом.

В отделе РВЦ есть инженер, который занимается снабжением всех удаленных площадок (удаленные площадки (группы) требуются в связи с большой территорией обслуживания) резервом вычислительной техники, всеми необходимыми расходными материалами, а также доставкой из/в ремонт неисправной аппаратуры и ее дальнейшей передачей в отдел РПО для ремонта. Резерв техники необходим для предоставления подмены на оперативных рабочих местах (в основном связанных с производственным процессом и прочей вычислительной техникой (в соответствии с регламентом кампании) в случаях невозможности ремонта на месте или невозможности устранения неисправности на месте в установленный срок.

2.2. Обоснование необходимости проектирование ИС

Исходя из вышеописанного, необходимо разработать «АРМ инженера по снабжению», который будет реализовывать взаимодействие между инженером по снабжению и руководителями площадок (групп). Взаимодействие заключается в следующем.

На каждой площадке должен быть оперативный резерв вычислительной техники и комплектующих -значит необходимо спроектировать модуль, с помощью которого можно будет оперативно, в реальном времени отслеживать наличие резерва. Наличие должно отслеживаться по каждой площадке отдельно и по категориям техники (системные блоки, комплектующие, мониторы, различные типы принтеров, производственной техники процесса и т. д.).

Диаграмма представлена на рис 1.

Рис. 1. Диаграмма вариантов использования модуля «Резерв»

На каждой площадке для ее нормального функционирования должны быть расходные материалы, соответственно, для своевременного снабжения (для своевременного заказа пакета резерва или при наличии уже заказанного кейса для комплектации в полном объеме отправки) - необходимо спроектировать модуль для регистрации заявок по расходным материалам руководителями удаленных площадок, просмотра и закрытия (в случае удовлетворения) этих заявок инженером по снабжению. Модуль должен содержать общее количество в остатке на складе, историю выдачи расходных материалов по площадкам и по категориям.

Диаграмма представлена на рис. 2.

Рис. 2. Диаграмма вариантов использования модуля «ЗРМ»

На каждой площадке скапливается неисправная техника и комплектующие, ожидающие отправки или уже отправленные в ремонт - соответственно необходим модуль, реализующий контроль за ходом ремонта, путем регистрации руководителем площадки заявки на ремонт (с внесением всех актуальных данных о балансовой единице, нуждающейся в ремонте) и далее внесением инженером по снабжению необходимых пометок о ходе ремонта. Модуль должен хранить историю ремонтов техники. Диаграмма представлена на рис. 3.

Рис. 3. Диаграмма вариантов использования модуля «Ремонт»

Дополнительные требования к АРМу: разграничение уровней доступа в соответствии с политиками кампании (в частности только следующие лица должны иметь доступ к данным: руководитель площадки должен иметь права на регистрацию и просмотр заявок, а инженер по снабжению права на закрытие заявок, операторы на линиях должны контролировать процесс производства и в случае необходимости обслуживания участка создать заявку руководителю группы и т.п.).