Файл: «Анализ и оценка средств реализации структурных методов анализ и проектирования экономической информационной системы».pdf

Необходимость контролировать процесс создания ИС, гарантировать достижение целей разработки и соблюдение различных ограничений (бюджетных, временных и пр.) привело к широкому использованию в этой сфере методов и средств программной инженерии: структурного анализа, объектно-ориентированного моделирования, CASE-систем.

• 1. Методологии структурного подхода к проектированию информационных систем.

Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы «снизу-вверх» от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов. В качестве двух базовых принципов используются следующие:

• принцип «разделяй и властвуй» – принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;
• принцип иерархического упорядочивания – принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:

• принцип абстрагирования заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечении от несущественных;
• принцип формализации заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;
• принцип непротиворечивости заключается в обоснованности и согласованности элементов;
• принцип структурирования данных заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы.

---

В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой, и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:

• SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы;
• DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных;
• ERD (Entity-Relationship Diagrams) диаграммы «сущность-связь».

На стадии проектирования ИС модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, отражающими структуру программного обеспечения: архитектуру ПО, структурные схемы программ и диаграммы экранных форм.

Перечисленные модели в совокупности дают полное описание ИС независимо от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы.

Глава 2: Анализ методологий структурного проектирования.

Методология структурного анализа и проектирования ПО опреде­ляет руководящие указания для оценки и выбора проекта разрабатываемого ПО, шаги работы, которые должны быть выполнены, их последова­тельность, правила распределения и назначения операций и методов. Структурные методологии предлагают методику трансляции проектных спецификаций в модель реализации, в дальнейшем используемую при кодогенерации.

Структурные методы являются строгой дисциплиной систем­ного анализа и проектирования. Структурные методологии жестко регламентируют фазы анализа требований и проектирования спецификаций. Методы структурного анализа и проектирования стремятся преодолеть сложность больших сис­тем путем расчленения их на части («черные ящики») и иерархи­ческой организации этих «черных ящиков». Выгода в использо­вании «черных ящиков» заключается в том, что их пользователю не требуется знать, как они работают, необходимо знать лишь их входы и выходы, а также назначение (т.е. функции, которые они выполняет).

Таким образом, первым шагом упрощения сложной системы является ее разбиение на «черные ящики», при этом такое разби­ение должно удовлетворять следующим критериям:

• каждый «черный ящик» должен реализовывать единственную функцию системы;
• функция каждого «черного ящика» должна быть легко понимаема независимо от сложности ее реализации;
• связь между «черными ящиками» должна вводиться только при наличии связи между соответствующими функциями системы
• связи между «черными ящиками» должны быть простыми, насколько это возможно, для обеспечения независимости между ними.

---

Второй важной идеей, лежащей в основе структурных мето­дов, является идея иерархии. Для понимания сложной системы недостаточно разбиения ее на части, необходимо эти части орга­низовать определенным образом, а именно в виде иерархических структур.

Кроме того, структурные методы широко используют визу­альное моделирование, служащее для облегчения понимания сложных систем.

Структурным анализом принято называть метод исследова­ния системы, начинающий с ее общего обзора, который затем де­тализируется, приобретая иерархическую структуру со все боль­шим числом уровней. Для таких методов характерно:

• разбиение системы на уровни абстракции с ограничением числа элементов на каждом из уровней (обычно от 3 до 6—7);
• ограниченный контекст, включающий лишь существенные на каждом уровне детали;
• использование строгих формальных правил записи;
• последовательное приближение к конечному результату.

Все наиболее распространенные методы структурного подхо­да базируются на ряде общих принципов. Принципами структурного подхо­да являются:

• принцип «разделяй и властвуй» — принцип решения трудных проблем путем разбиения их на множество меньших неза­висимых задач, легких для понимания и решения;
• принцип иерархического упорядочения — принцип организа­ции составных частей системы в иерархические древовид­ные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.
• принцип абстрагирования — выделение существенных аспек­тов системы и отвлечение от несущественных;
• принцип формализации – применение строго методического подхода к решению проблемы;
• принцип упрятывания – упрятывание несущественной на конкретном этапе информации: каждая часть «знает» только необходимую ей информацию;
• принцип концептуальной общности – следование единой философии на всех этапах ЖЦ (структурный анализ – структурное проектирование – структурное программирование – структурное тестирование);
• принцип полноты – контроль за присутствием лишних элементов
• принцип непротиворечивости — обоснованность и согласованность элементов системы;
• принцип логической независимости – концентрация внимания на логическом проектировании для обеспечения независимости от физического проектирования;
• принцип независимости данных – модели должны быть проанализированы и спроектированы независимо от процессов их логической обработки, а также от их физической структуры и распределения;
• принцип структурирования данных — данные должны быть структурированы и иерархически организованы;
• принцип доступа конечного пользователя – пользователь должен иметь средства доступа к базе данных, которые он может использовать непосредственно (без программирования).

---

В структурном анализе основным методом разбиения на уровни абстракции является функциональная декомпозиция, зак­лючающаяся в декомпозиции (разбиении) системы на функцио­нальные подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на под­функции, те — на задачи и так далее до конкретных процедур. При этом система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы «снизу вверх» от отдельных задач ко всей системе цело­стность теряется, возникают проблемы при описании информа­ционного взаимодействия отдельных компонентов.

Операция – элементарное (неделимое) действие, выполняемое на одном рабочем месте.

Функция – совокупность операций, сгруппированных по определенному признаку.

Бизнес-процесс — связанная совокупность функций, в ходе выполнения которой потребляются определенные ресурсы и создается продукт (предмет, услуга, научное открытие, идея), представляющая ценность для потребителя.

Подпроцесс – это бизнес-процесс, являющийся структурным элементом некоторого бизнес-процесса и представляющий ценность для потребителя.

Бизнес-модель – структурированное графическое описание сети процессов и операций, связанных с данными, документами, организационными единицами и прочими объектами, отражающими существующую или предполагаемую деятельность предприятия.

В структурном анализе и проектировании используются раз­личные модели, описывающие:

• функции, которые система должна выполнять;
• процессы, обеспечивающие выполнение указанных функций;
• данные, необходимые при выполнении функций, и отношения между этими данными;
• организационные структуры, обеспечивающие выполнение функций;
• материальные и информационные потоки, возникающие в ходе выполнения функций.

Модель — это совокупность символов (математических, графических и т.п.), которая адекватно описывает некоторые свойства моделируемого объекта и отношения между ними.

Модель – это абстракция физической системы, рассматриваемая с определенной точки зрения и представленная на некотором языке или в графической форме.

Модель является лишь одним из многих возможных толкований системы. Это толкование должно устраивать пользователя в данной ситуации, в данный момент времени. Для модели в общем случае характерны четыре свойства:

• уменьшенный масштаб (размер) модели, точнее, ее сложность, степень которой всегда меньше, чем у оригинала. При построении модели сознательно вводятся упрощения;
• сохранение ключевых соотношений между разными частями;
• работоспособность, т.е. возможность в принципе работать, как оригинал-моделируемый объект (во всяком случае, похожим образом);
• адекватность действительным свойствам оригинала (степень достоверности).

---

Важно также подчеркнуть, что любая модель отражает точку зрения той или иной группы проектировщиков. Каждой модели присущи свои цели и задачи, и поэтому объект бизнеса, представляющий собой сложный комплексный организм, как правило, описывается некоторым набором моделей, в совокупности образующих общую модель данной бизнес-системы.

Нотации — система условных обозначений, принятая в конкретной модели.

Средства — аппаратное и программное обеспечение, реализующее выбранную методологию, в том числе построение соответствующих моделей с принятой для них нотацией.

Среди многообразия средств, предусмотренных для проведения структурного анализа, наиболее часто и эффективно применяются (слайд 6):

• DFD (Data Flow Diagrams) — диаграммы потоков данных в нотациях Гейна-Сарсона, Йордона-Де Марко и других, обеспечивающие требования анализа и функционального проектирования информационных систем;
• STD (State Transition Diagrams) — диаграммы перехода состояний, основанные на расширениях Хартли и Уорда-Меллора для проектирования систем реального времени;
• ERD (Entity-Relationship Diagrams) — диаграммы «сущность-связь» в нотациях Чена и Баркера;
• структурные карты Джексона и/или Константайна для проектирования межмодульных взаимодействий и внутренней структуры объектов;
• FDD (Functional Decomposition Diagrams) — диаграммы функциональной декомпозиции;
• SADT (Structured Analysis and Design Technique) — технология структурного анализа и проектирования;
• семейство IDEF (Integration Definition for Function Modeling):

Современные структурные методологии анализа и проектирования классифицируются по следующим признакам:

• по отношению к школам - Software Еngineering (SE) и Information Engineering (IЕ);
• по порядку построения модели - процедурно-ориентированные, ориентированные на данные и информационно-ориентированные;
• по типу целевых систем - для систем реального времени (СРВ) и для информационных систем (ИС).

SE является нисходящим поэтапным подходом к разработке ПО, начинающейся с общего взгляда на его функционирование. Затем про изводится декомпозиция на подфункции и процесс повторяется для подфункций до тех пор пока они не станут достаточно малы для их реализации кодированием. В результате получается иерархическая, структурированная, модульная программа. SE является универсальной дисциплиной разработки ПО, успешно применяющейся как при разработке систем реального времени, так и при разработке информационных систем.

IE более новая дисциплина. Она имеет более широкую область применения, чем SE: IE является дисциплиной построения систем вообще, а не только систем ПО, и включает этапы более высокого уровня (например, стратегическое планирование), однако на этапе проектирования систем ПО эти дисциплины аналогичны. С другой стороны, IE более узкая дисциплина, чем SE, т.к. IE используется только для по­строения информационных систем, а SE - для всех типов систем.

---