Методологии и технологии проектирования АИС

Методология определяет наиболее общие принципы и подходы к проектированию АИС определенного класса.

Основные методологические принципы проектирования АИС:

- целенаправленность – проектирование АИС определенного качества, обеспечивающей автоматизированное решения требуемых задач;

- системный подход к анализу предметной области (ПрО) и проектированию АИС;

- моделирование как методологическая основа проектирования АИС;

- итерационное проектирование сложных АИС с использованием средств автоматизации проектирования (Case-систем);

- согласованность функциональности, гибкости и эффективности функционирования АИС с временем и затратами на ее создание;

- учет особенностей ПрО и требований различных категорий пользователей АИС.

В настоящее время широко используются 2 методологии проектирования АИС: структурная и объектная. В основе каждой методологии проектирования АИС находится некоторая обобщенная модель системы.

В методологии структурного проектирования АИС представляется в виде совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих элементов (блоков, подсистем) определенного вида.

В объектно-ориентированной методологии проектирования АИС представляется в виде совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих объектов определенных классов. Объекты отличаются от элементов структурной модели наличием следующих свойств: наследованием, полиморфизмом, активностью, более высокой гибкостью и разнообразием, более высоким разнообразием способов взаимодействия, высокой экономичностью порождения объектов с новыми свойствами.

Технологическим процессом проектирования (создания) АИС называется последовательность технологических операций, определяющая что, как и из чего должно быть изготовлено. Каждая технологическая операция предполагает исполнителя определенного типа и регламентируется временем выполнения и объемом используемых ресурсов (материалы, комплектующие изделия, оборудование, оснастка, трудовые и финансовые ресурсы, информация). Последовательность операций в технологическом процессе определяется формальным методом решения задачи определенного класса или формализованным методом создания объекта определенного типа. Метод, в свою очередь, разрабатывается для решения задач определенного класса в рамках определенной методологии (подхода).

Различают следующие технологии проектирования АИС:

- по степени автоматизации: ручное и автоматизированное проектирование;

- по степени использования типовых проектных решений: оригинальное (индивидуальное), прототипное и типовое;

- по степени адаптивности проектных решений: адаптация проектных решений путем переработки соответствующих компонентов, параметрическая настройка проекта, изменение модели программного обеспечения, на основе которой автоматически перегенерируются проектные решения.

Наиболее широко используются каноническая, типовая и автоматизированная технологиипроектирования и создания АИС.

Каноническая (стандартная) технология проектирования и создания АИС регламентируется ГОСТами на информационные технологии и реализуется вручную. Эта технология предполагает незначительное использование средств механизации и автоматизации проектирования.

Типовая технология проектирования АИС – параметрически настраиваемая технология проектирования АИС. Обычно реализуется путем конфигурирования ИС из готовых типовых проектных решений.

Автоматизированная (индустриальная) технология проектирования базируется на основе современных средств автоматизации проектирования (Case-системах). Вследствие того, что средства автоматизации позволяют быстро и эффективно решать задачи определенных этапов проектирования АИС, а с другой стороны, накладывают некоторые специфические ограничения на процесс проектирования и принимаемые проектные решения, поэтому техпроцесс автоматизированного проектирования может существенно отличаться от техпроцесса канонического проектирования АИС.

Широко используемыми автоматизированными технологиями проектирования являются RAD- и RUP-технологии.

RAD -технология проектирования и создания АИС – технология быстрого создания АИС (обычно по прототипу и с применением Case-средств).

Унифицированный процесс разработки (Rational Unified Process). RUP является примером «тяжелого» процесса, детально описанного и предполагающего поддержку собственно разработки исходного кода ПО большим количеством вспомогательных действий. Примерами таких действий являются разработка планов, технических заданий, многочисленных проектных моделей, проектной документации, и пр. Основная цель такого процесса – отделить успешные практики разработки и сопровождения ПО от конкретных людей, умеющих их применять. Многочисленные вспомогательные действия дают надежду сделать возможным успешное решение задач по конструированию и поддержке сложных систем с помощью имеющихся работников, не обязательно являющихся суперпрофессионалами.

RUP является довольно сложной, детально проработанной итеративной моделью жизненного цикла ПО.

RUP основан на трех ключевых идеях:

- весь ход работ направляется итоговыми целями проекта, выраженными в виде вариантов использования (use cases) – сценариев взаимодействия результирующей программной системы с пользователями или другими системами, при выполнении которых пользователи получают значимые для них результаты и услуги. Разработка начинается с выделения вариантов использования и на каждом шаге контролируется степенью приближения к их реализации;

- основным решением, принимаемым в ходе проекта, является архитектура результирующей программной системы. Архитектура устанавливает набор компонентов, из которых будет построено ПО, ответственность каждого из компонентов (т.е. решаемые им подзадачи в рамках общих задач системы), четко определяет интерфейсы, через которые они могут взаимодействовать, а также способы взаимодействия компонентов друг с другом. Архитектура является одновременно основой для получения качественного ПО и базой для планирования работ и оценок проекта в терминах времени и ресурсов, необходимых для достижения определенных результатов. Она оформляется в виде набора графических моделей на языке UML;

- основой процесса разработки являются планируемые и управляемые итерации (реализуемая в рамках итерации функциональность и набор компонентов), объем которых определяется на основе архитектуры.

RUP выделяет в жизненном цикле 4 основные фазы, в рамках каждой из которых возможно проведение нескольких итераций. Кроме того, разработка системы может пройти через несколько циклов, включающих все 4 фазы.

1. Фаза начала проекта (Inception)

2. Фаза проектирования (Elaboration)

3. Фаза построения (Construction)

4. Фаза внедрения (Transition)

Наиболее важные с точки зрения RUP артефакты проекта – это модели, описывающие различные аспекты будущей системы. Большинство моделей представляют собой наборы диаграмм UML.

Основные свойства RUP:

- итеративная разработка;

- допустимость внесения изменений;

- адаптивность;

- оценка рисков;

- построение базовой архитектуры на ранних итерациях;

- разработка базируется на требованиях пользователей, заданных прецедентами;

- постоянная обратная связь и учет пожеланий пользователей;

- ориентация на объектно-ориентированные технологии программирования;

- используется UML;

- постоянный контроль качества, раннее тестирование.

Техники, используемые в RUP согласно:

- выработка концепции проекта (project vision) в его начале для четкой постановки задач;

- управление по плану;

- снижение рисков и отслеживание их последствий, как можно более раннее начало работ по преодолению рисков;

- тщательное экономическое обоснование всех действий – делается только то, что нужно заказчику;

- как можно более раннее формирование базовой архитектуры;

- использование компонентной архитектуры;

- прототипирование, инкрементная разработка и тестирование;

- регулярные оценки текущего состояния;

- управление изменениями, постоянная отработка изменений извне проекта;

- нацеленность на создание продукта, работоспособного в реальном окружении;

- нацеленность на качество;

- адаптация процесса под нужды проекта.