Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Объектно-ориентированных подход моделирования информационных систем).pdf

Введение

С целью повышения качества и производительности бизнес-процессов, а также предоставляемых услуг в настоящее время стремятся к полной или частичной автоматизации. Это стало возможно с ростом вычислительной мощности вычислительных систем, что позволяет строить на их основе сложные информационные системы, способные охватить широкий спектр производственных операций.

Информационные системы (ИС) на сегодняшний день занимают одно из важнейших мест в функционировании предприятий и организаций. Информационные системы позволяют вести учет и контроль многих функций предприятия. А задача проектирования и создания информационной системы актуальна.

В настоящее время объектно-ориентированный подход к моделированию информационной системы считается наиболее эффективным. Выбор из различных методов моделирования информационной системы в пользу объектно-ориентированного подхода (ООП) обусловлен, что он оперирует абстракциями реальных операций и объектов из окружающего мира. Одной из важнейших особенностей ООП является унифицированность процесса разработки информационных систем, составной частью которого является UML – унифицированный язык моделирования. Данная особенность позволяет упорядочить подход к распределению задач и обязанностей на этапе проектирования информационной системы. Это делает ООП и унифицированного моделирования эффективными инструментами при проектировании автоматизированных информационных систем. Что существенно сокращает время и средства на разработку, создание, отладку и эксплуатацию таких систем.

Объектом исследования данной курсовой работы является объектно-ориентированный подход проектированию информационных систем.

Предметом исследования данной курсовой работы является UML – унифицированный язык моделирования.

Целью курсовой работы является исследование основных принципов и особенностей ООП и унифицированного языка моделирования UML.

В курсовой работе будут рассмотрены следующие вопросы:

1. Основные понятия и концепции объектно-ориентированного подхода к моделированию ИС
2. Обзор и анализ унифицированного процесса разработки ИС
3. Основные структуры и понятия унифицированного языка моделирования UML
4. Разработка модели ИС с использованием унифицированного языка моделирования UML

В первой части курсовой работы будут рассмотрены основы объектно-ориентированного подхода, а также проведен обзор унифицированного языка моделирования, как составляющей процесса проектирования.

Во второй части работы проведено моделирование информационной системы на примере магазина продажи радиоэлектроники.

В заключении приведены основные выводы, возникшие в ходе выполнения данной работы.

1 Проектирования информационных систем с помощью унифицированного языка моделирования UML

1.1 Объектно-ориентированных подход моделирования информационных систем

Объектно-ориентированный подход моделирования информационной системы использует принцип декомпозиции системы. Структура объектной декомпозиции описывается на основе понятий объектов и связей между ними, а поведение системы в целом, представляется в виде взаимодействий между ними.

При использовании такого метода моделирования системы^[1] возможно построение бизнес-модели системы, в которой осуществляется переход от предметной модели к модели, в которой описаны объекты, реализующие бизнес-функции проектируемой информационной системы^[2].

Объект и класс являются базовыми понятиями объектно-ориентированного подхода моделирования системы. Эти понятия появились практически независимо друг от друга в различных сферах информационных и компьютерных технологий.

Согласно^[3] объект – это некоторая сущность, абстракция (проекция, модель), которая реализует (повторяет) реальную или воображаемую сущность с четко определенными границами, состоянием и поведением. Другими словами, объект – это некоторая реализуемая сущность, которая описывает предметы или функции реального мира и способна обладать некоторыми индивидуальными свойствами и методами взаимодействия с другими объектами.

Абстракция^[4] – это процесс, при котором свойства и связи влияющие на изучение системы делятся на значимые и не значимые с целью более тесного участия других деталей, представляющих интерес. При этом категория «значимое» - «незначимое» не имеет постоянный характер и зависит от проектируемой системы.

Абстракция в объектно-ориентируемом подходе моделирования – это модель сущности, которая описывает свойства сущности и ее поведение.

Примерами реальных сущностей могут быть предметы и физические объекты реального мира, например, дом, школа, транспорт, водитель. Примерами же воображаемых сущностей могут служить технология заливки фундамента и постройки дома, процесс обучения и усвоения информации и т.п.

Основной особенностью объектно-ориентированного подхода является тесная взаимосвязь функционирования моделей организации и моделей проектируемой информационной системы на всех этапах ее жизненного цикла^[5]: от постановки требований до конечной реализации. На базе таких моделей можно проследить отображение реальных структурных единиц организации в объекты и классы проектируемой информационной системы.

Большинство существующих методов объектно-ориентированного подхода включают в себе унифицированный язык моделирования и описания унифицированного процесса моделирования информационной системы.

Унифицированный процесс – это описание этапов, которые необходимо реализовать при разработке системы.

Унифицированный язык моделирования UML, содержащий стандартный набор диаграмм для представления модели предметной области используется в качестве языка моделирования объектно-ориентированного подхода.

Унифицированный язык моделирования (UML) представляет собой основу унифицированного процесса проектирования ИС, который в свою очередь является основной особенностью и преимуществом объектно-ориентированного подхода^[6]

Оба (и язык и процесс) разрабатывались совместно, поэтому начинать рассмотрение UML следует с изучения основных принципов универсального процесса.

Объектно-ориентированный подход к проектированию информационных систем позволяет построить бизнес-модель системы опираясь на предметную модель.

1.2 Унифицированный процесс разработки информационных систем

Унифицированный процесс как последовательность описания и реализации этапов жизненного цикла программного обеспечения представляет собой методологию, содержащую детальное описание этапов и работ по проектированию, разработке и внедрению информационных систем. Методология дает ответ на такие вопросы как «когда, как, , что и помощью чего проект»^[7].

Так же методология унифицированного процесса разработки информационных систем содержит описание:

• технологический процесс (вопрос «когда?») - определенной последовательности всевозможных видов работ, с помощью которых достигается решение тех или иных задач. Технологический процесс представляется в виде диаграммы, на которой показан состав работ и их последовательность для текущей стадии разработки информационной системы;
• вид деятельности (вопрос «как?») – работы, которые реализует исполнитель (рисунок 1);
• исполнитель (ответ на вопрос «кто?») – осуществляющие разработку и реализацию проекта отдельные лица или группы лиц. Исполнителя характеризует определенная обязанность (роль) и набор функций (виды работ), которые определяют его поведение. Один и тот же исполнитель может выполнять различные функции (роли) (рисунок 2);
• артефакт (вопрос «что?») – информация, создаваемая, изменяемая или используемая исполнителем или исполнителями в процессе реализации проекта. Артефактом может выступать не только то, что создается в результате работы (технические артефакты – исходные коды программ, модели системы, готовая информационная система, сопроводительная документация и пр.), но и то, что управляет этими работами (артефакты управления – техзадание, инструкции, календарный план и пр.) (рисунок 3);
• используемые инструменты и утилиты (вопрос «с помощью чего?») – программных средств и систем, которые применяются при реализации проекта.

Рисунок 1 – Пример вида деятельности

Рисунок 2 – Пример исполнителя

Рисунок 3 – Примеры артефактов

Основными принципами унифицированного процесса проектирования являются следующие^[8]:

• проектирование осуществляется итеративно, поэтапно;
• проектирование ведется на основе требований, реализация и изменение которых постоянно контролируются. Основными требованиями являются функциональные (варианты использования системы);
• модульная система построения. Система должна быть проектирован и построена таким образом, чтобы свести к минимум виляние последующих этапов на предыдущие. Это уменьшает число итераций этапов реализации проекта и повышает модульность и масштабируемость системы;
• использование визуального моделирования с целью создания полного и согласованного представления всех аспектов разрабатываемой системы. Поэтому в качестве основного средства моделирования используется язык UML;
• технологические процессы должны поддерживаться и выполняться при помощи инструментов и утилит.

Унифицированный процесс^[9] графически можно представить в виде расходящейся спиральной стратегии жизненного цикла информационной системы, разработанной Барри Боэм (рисунок 4).

Рисунок 4 – Спиральная стратегия жизненного цикла информационной системы

Каждый виток расходящейся спирали представляет итеративное увеличение функциональности проектируемой системы при постоянном наборе техпроцессов и фаз (рисунок 5)^[10]. Внутри каждой из фаз разработка также ведется по спиральной модели.

В начале каждого этапа определяется необходимое количество итераций, с необходимым приращением степени достижения поставленной задачи. При каждом этапе итерации реализуются все процессы: от формирования требований до внедрения ^[11].

В унифицированном процессе моделирования используется временное разбиение жизненного цикла на четыре фазы: начало, уточнение, конструирование и переход. Концом каждой фазы считается - достижение определенных результатов, которые в дальнейшем используются для управления предстоящими этапами, либо завершает проектирование.

Рисунок 5 – Распределение процессов при проектирование информационной системы

Технологический процесс «Управление проектами» можно представить в виде диаграммы.

Рисунок 6 – Диаграмма технологического процесса «Управление проектом»

Все типы работ в рамках разработки информационной системы нацелены на создание артефактов, главным из которых является проектируемая и создаваемая система.

Для исполнителей большую ценность представляют разработанные и реализуемые модели, т.к. эти модели используются как управляющая и направляющая информация и фиксируют результаты выполненных работ.

В унифицированном процессе модели, обычно, отображают основные технологические процессы. Каждая модель представлена в виде набора взаимосвязанных UML-диаграмм и документов. Описание каждой из моделей представлена таблице 1^[12].

Таблица 1 – Характеристика унифицированных моделей