Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Понятие и классификация).pdf

Основным направление развития мира в ближайшие десятилетия является формирование развитой инфраструктуры информационного государства. Информация сегодня представляет собой важнейший ресурс развития общества, что обуславливает ряд проблем, связанных с ее организацией и управлением в рамках всех областей знаний, а также во всех сферах человеческой деятельности. Рост роли информации и имеющихся знаний в жизни всего общества проявляются в качественных и в количественных аспектах. Так, например, информированность является важным звеном в развитии человеческого сознания, способствуя его профессиональной ориентации. На сегодняшний день критерии профессиональных требований практически в любой сфере общественного производства, в том числе и в органах государственного управления наряду с профессиональной компетентностью включают умение работать с большими информационными объемами, применяя возможности информационных технологий. Уровень владения технологиями сегодня является показателем профессиональной пригодности специалиста [12].

В современных условиях широкое развитие получил рынок автоматизированных информационных систем (АИС). Сегодня существуют системы, предназначенные для решения задач как предприятия в целом (управление запасами, финансовыми ресурсами, процессами планирования, снабжения, производства и сбыта, ремонта оборудования и технического обслуживания, управления персоналом и т. п.), так и уровня отдельных производственных и непроизводственных подразделений, цехов и участков [8].

АИС являются центральным элементом большинства успешных компаний по всему миру. Данное направление уже прошло несколько этапов в своем развитии, представляя сегодня целые программные и вычислительные комплексы, способствующие решению большинства вопросов, возникающих в процессе трудовой деятельности компании.

Данная тема является актуальной по причине того, что в настоящее время практически не осталось предприятий и организаций, где бы не было автоматизации. С развитием информатики и вычислительной техники люди смогли переложить рутинную однообразную работу на компьютеры, освобождая тем самым время для более сложных действий, требующих человеческого участия.

Объект исследования – автоматизированные информационные системы.

Предмет исследования – объектно-ориентированный подход к созданию АИС, а также язык унифицированного моделирования UML.

Цель работы – раскрыть понятие АИС, рассмотреть существующие подходы создания, уделив отдельное внимание объектно-ориентированному подходу.

Для достижения поставленной цели предстоит решить следующие задачи:

проанализировать литературу по данной теме;
описать основные понятия и термины исследования;
выделить наиболее популярные подходы создания АИС;
описать объектно-ориентированный подход;
рассмотреть язык UML, выделив его ключевые моменты.

Рассматриваемая тема не является новинкой с научной стороны – наиболее полно данный вопрос рассматривался в следующих литературных источниках, которые стали опорными при написании работы: Г.Г. Куликов – «Автоматизированные системы в экономике» и Э.М. Мончарж – «Разработка промышленных информационных систем с использованием моделей».

1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

1.1. Понятие и классификация

Информационные системы служат для эффективной организации деятельности различных направлений производства. Любая информационная технология направлена на целесообразное использование ресурсов и реализуется в рамках конкретной системы. Для определения классификации и структуры информационных систем важно знать следующие термины:

система – совокупность относительно самостоятельных элементов взаимосвязанных и взаимодействующих, объединенных выполнением некоторой общей функции, не сводимой к функциям ее отдельных компонентов;
информационная система – совокупность информации, хранящейся в базах данных, отвечающих за ее обработку, информационных технологий и технических средств;
системный подход – частный метод познания, один из способов обобщения фактов, позволяющий сосредоточить внимание на выявлении интегративных качеств, которые возникают в результате объединения некоторых элементов в единое целое.

Основные компоненты ИС приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Компоненты информационной системы

Продуктом любой ИС является информация. В качестве информационных ресурсов выступает не только информационные потоки данных, но и их свойства:

неисчерпаемость;
массовость;
универсальность;
качество;
избыточность;
ценность.

Все ИС делятся на две категории:

материальные – представляют собой совокупность материальных объектов, в состав которых входят эргатические («человек-машина»), технические и смешанные системы;
абстрактные – являются продуктом человеческого мышления, представляются в виде знаний, гипотез, теорий.

Важно отметить, что системы могут относиться к классу материальных даже в том случае, когда продукт труда этих систем нематериален. Например, сюда относят системы обработки данных, представляющие собой комплекс взаимосвязанных средств и методов преобразования данных, важных для конечного пользователя [3].

1.2. Принципы создания

Принципы создания ИС были сформулированы В.М. Глушковым. К ним относятся:

принцип системности – важнейший принцип в процессе создания, функционирования и развития системы. Он формирует подход к исследуемому объекту (предприятию) как к единому целому, позволяя на этой основе выявить многообразие связей различных типов между его структурными элементами, для обеспечения целостности системы, а также формирования направления хозяйственно-производственной деятельности организации. Практическое значение данного принципа заключается в том, что он позволяет в доступной для анализа форме не только выявить интересующее создателей системы все существенное в деятельности организаций, но и использовать компьютерное моделирование для исследования поведения проектируемой системы в конкретных, заданных экспериментаторами условиях;
принцип развития основан на идее того, что всякая ИС создается с учетом ее дальнейшего обновления и пополнения списка функций. Предполагается развитие производственных и управленческих процессов, усложнений и перестройки организационных структур отдельных экономических объектов, что может привести к необходимости масштабирования информационных систем и расширению информационного фонда. Информационный принцип направлен на всестороннее изучение информационных процессов, сопровождающих управленческие процессы в рамках организации. На основе анализа этих процессов создаются автоматизированные рабочие места (АРМ), системы хранения, обработки и передачи данных. Именно на информационном подходе к анализу управленческих процессов и проектированию информационных потоков в виде электронного документооборота основывается широко применяемый в настоящее время объектно-ориентированный метод моделирования информационных процессов и автоматизации проектировочных работ;
принцип совместимости заключается в обеспечении способности взаимодействия информационных систем различных видов, назначений, уровней в процессе функционирования экономических объектов. Данный принцип говорит о том, что в процессе проектирования должно обеспечиваться системное единство методических подходов в решении проблем технической, информационной и программной совместимости вновь создаваемых и вводимых в эксплуатацию информационных систем управления;
принцип стандартизации и унификации регламентирует необходимость использования типовых, стандартизированных и унифицированных элементов функционирования ИС. Прежде всего это относится к составляющим технического, информационного, программного и прочих обеспечивающих подсистем информационной технологии. Внедрение данного принципа позволяет сократить трудовые, временные, а также стоимостные затраты на создание ИС;
принцип декомпозиции применяется при изучении особенностей свойств отдельных элементов и системы в целом, а также при создании ИС на новой информационно-технологической базе. В основе данного принципа лежит идея разделения системы на отдельные компоненты с выделением комплексов работ, что создает условия для более эффективного анализа существующего состояния управленческой деятельности, изучения особенностей решения функциональных задач для последующего моделирования конкретных аспектов управленческой деятельности и перехода на автоматизацию этой деятельности;
принцип эффективности предполагает достижение рационального соотношения между целевым эффектом и затратами на создание системы.

Как правило, кроме описанных принципов выделяют еще и ряд частных принципов, применение которых направлено на совершенствование методики организации и проектирования информационных технологий [14].

1.3. Структура АИС

Основные части любой АИС приведены на рисунке 2. К ним относятся:

аппарат управления;
автоматизированная информационная технология (АИТ);
комплекс обеспечивающих подсистем;
комплекс функциональных подсистем.

Рисунок 2 – Структура АИС

Аппарат управления строго соответствует организационной структуре компании.

АИТ представляет собой совокупность средств и методов реализации процессов сбора, хранения, обработки и передачи информации на основе современного вычислительного комплекса и программного обеспечения. Основная задача АИТ – обеспечить информационное взаимодействие между объектом управления и аппаратом управления, а также между ИС и внешней средой. В состав АИТ входят следующие процедуры:

сбор и регистрация данных;
накопление и хранение данных;
подготовка информационных массивов;
передача информации от источников возникновения к месту обработки;
обработка данных;
формирование выходной информации;
передача выходных данных потребителям для принятия управленческих решений.

Обеспечивающая часть АИС представляется в виде комплекса взаимосвязанных средств определенного вида, в состав которых входят:

информационное обеспечение – состоит из систем кодирования и классификации информации, систем нормативно-справочной документации, оперативной документации, системы ведения, организации, хранения и редактирования нормативной документации, а также массивов данных на различных технических носителях;
лингвистическое обеспечение – реализуется в виде совокупности языковых средств, применяемых в конкретной АИС, а также правил формализации естественного языка при общении персонала с вычислительными средствами с целью повышения эффективности машинной обработки информации. Лингвистическое обеспечение служит для облегчения общения человека с компьютером;
техническое обеспечение - включает в себя полный комплекс технических средств, которые отвечают за функционирование АИС. К ним относятся технические средства сбора, регистрации, обработки, передачи, размножения и отображения информации, а также оргтехнику и т.п. Главным элементом всех технических средств является компьютер;
программное обеспечение - набор программ, при помощи которых реализовано функционирование комплекса технических средств;
математическое обеспечение – представляет собой совокупность математических моделей, методов и алгоритмов, предназначенных для решения задач управления и обработки информации. Математическое обеспечение делится на средства математического обеспечения, техническую документацию, персонал и методы выбора математического обеспечения АИС;
организационное обеспечение АИС – реализовано в виде совокупности средств и методов, регламентирующих деятельность персонала в условиях функционирования конкретной АИС;
правовое обеспечение - перечень правовых норм, регламентирующих отношения при создании и внедрении АИС и определяющих правовой статус результатов ее функционирования;
эргономическое обеспечение - совокупность средств и методов, применяемых на различных этапах разработки и функционирования АИС, целью которых является создание оптимальных условий для безошибочной и высокоэффективной деятельности специалиста в АИС, а также для ее быстрейшего освоения.

Функциональные подсистемы включают в себя комплекс задач, характеризующихся определенным экономическим содержанием, достижением конкретной цели, которую должна обеспечить функция управления [8].

1.4. Парадигмы проектирования

На сегодняшний день выделяют две основные парадигмы проектирования АИС:

структурная;
объектно-ориентированная.

В основе структурной парадигмы лежит каскадная модель жизненного цикла информационной системы, разработанная в 70-80-х гг. прошлого столетия. Данная модель предполагает последовательное выполнение ряда этапов, начиная с выработки требований и заканчивая сопровождением, разделяя границы между этапами, на которых набор документов, созданный на предыдущей стадии, является исходными данными для следующей. Таким образом, каждый вид деятельности выполняется на какой-то одной определенной фазе жизненного цикла (см. рисунок 3) [2].

Рисунок 3 – Каскадная модель жизненного цикла ИС

Наиболее популярными методологиями структурного анализа являются SADDT и SSADM.

Сравнительно позже появились и стали невероятно популярны объектно-ориентированные языки. По мере нарастания их популярности была разработана методология помощи программисту в разработке приложений с использованием объектно-ориентированных языков. Эта методология стала известна как объектно-ориентированный анализ и проектирование (оbject-oriented analysis and design, OOAD) [5].

В данной главе дано понятие ИС, приведена их классификация, описаны основные принципы создания, рассмотрена типовая структура АИС, а также выделены две основные парадигмы проектирования.

2. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД

2.1. Основные понятия

Объектно-ориентированный подход (ООП) к проектированию сложных ИС был предложен авторами языка программирования SIMULA-67. Именно они впервые стали применять специальные модели – классы, которые описывают сразу все множество объектов со схожими свойствами и обладают определенной внутренней структурой и поведением. На основе такого описания может быть выбран любой объект для моделирования какого-либо конкретного устройства.