Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

Тюменский государственный университет

Курсовой проект

по дисциплине

Системная интеграция и управление приложениями КИС

Тема:

Иерархическая структура структурного подхода к проектированию ИС

Тюмень 2011



Содержание

• Введение
• Глава 1. Основы структурного подхода к проектированию ИС
• 1.1 Применение структурного подхода при проектировании ИС
• 1.2 Основные принципы структурного подхода
• 1.3 Сравнительный анализ подходов к проектированию ИС
• Глава 2. Сетевые и SADT-модели
• 2.1 Метод SADT. Общие сведения и состав функциональной модели
• 2.2 Иерархия диаграмм
• 2.3 Типы связей между функциями
• Заключение
• Литература
• Приложения

Введение

Проектирование информационных систем логически сложная, трудоемкая и длительная работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Потребность контролировать процесс разработки ПО, прогнозировать и гарантировать стоимость разработки, сроки и качество результатов привела в конце 70-х гг. к необходимости перехода от кустарных к индустриальным способам создания ПО и появлению совокупности инженерных методов и средств создания ПО, объединенных общим названием "программная инженерия». К процессу становления программной инженерии относится и систематизация и стандартизация процессов создания ПО на основе структурного подхода.

Объектом работы является структурная методология проектирования ИС. Предмет курсового проекта - сетевые и SADT-модели.

На сегодняшний день существует большое количество литературы, описывающей структурный подход к проектированию ИС и методы этого подхода. Целью реферата является анализ этих источников и описание на их основе основных характеристик структурной методологии, а также ее сравнение с другими используемыми подходами. В работе также рассматривается более подробно метод структурного анализа и проектирования SADT. В настоящее время создание эффективной ИС невозможно без управления проектом.

Поэтому в работе проекте приведены основы составления сетевых моделей при создании ПО. Для достижения цели в курсовом проекте проведен анализ имеющейся литературы и выявлены наиболее важные аспекты данной проблемы. Задачи:

1) Получение представления о структурном подходе к проектированию ИС;

2) Проведение сравнительного анализа используемых подходов;

3) Описание метода функционального моделирования SADT;

Глава 1. Основы структурного подхода к проектированию ИС

1.1 Применение структурного подхода при проектировании ИС

Проблема сложности является главной проблемой, которую приходится решать при создании больших и сложных систем любой природы, в том числе и ЭИС. Ни один разработчик не в состоянии выйти за пределы человеческих возможностей и понять всю систему в целом. Единственный эффективный подход к решению этой проблемы, который выработало человечество за всю свою историю, заключается в построении сложной системы из небольшого количества крупных частей, каждая из которых, в свою очередь, строится из частей меньшего размера и т. д., до тех пор, пока самые небольшие части можно будет строить из имеющегося материала. [1]

Этот подход известен под самыми разными названиями, среди них такие, как "разделяй и властвуй" (divide et impera), иерархическая декомпозиция и др. По отношению к проектированию сложной программной системы это означает, что ее необходимо разделять (декомпозировать) на небольшие подсистемы, каждую из которых можно разрабатывать независимо от других. Это позволяет при разработке подсистемы любого уровня держать в уме информацию только о ней, а не обо всех остальных частях системы. Правильная декомпозиция является главным способом преодоления сложности разработки больших систем ПО. [8] Понятие "правильная" по отношению к декомпозиции означает следующее:

* количество связей между отдельными подсистемами должно быть минимальным;

* связность отдельных частей внутри каждой подсистемы должна быть максимальной.

Структура системы должна быть таковой, чтобы все взаимодействия между ее подсистемами укладывались в ограниченные, стандартные рамки:

* каждая подсистема должна инкапсулировать свое содержимое (скрывать его от других подсистем);

* каждая подсистема должна иметь четко определенный интерфейс с другими подсистемами.

На сегодняшний день в программной инженерии существуют два основных подхода к разработке ПО ЭИС, принципиальное различие между которыми обусловлено разными способами декомпозиции систем. Первый подход называют функционально-модульным или структурным. В его основу положен принцип функциональной декомпозиции, при которой структура системы описывается в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами. Второй, объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию. При этом структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. [10]

Принципиальное различие между структурным и объектно-ориентированным (ОО) подходом заключается в способе декомпозиции системы. ОО подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщений между объектами.

Итак, сущность структурного подхода к разработке ПО ЭИС заключается в его декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на подфункции, те -- на задачи и так далее 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 описании информационного взаимодействия отдельных компонентов.

1.2 Основные принципы структурного подхода

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

1) принцип "разделяй и властвуй" - принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

2) 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). [15] Основными из этих принципов являются следующие:

1) принцип абстрагирования - заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;

2) принцип формализации - заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;

3) принцип непротиворечивости - заключается в обоснованности и согласованности элементов;

4) 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 модели и соответствующие функциональные диаграммы; DFD диаграммы потоков данных; ERD диаграммы "сущность-связь".

Наиболее существенное различие между разновидностями структурного анализа заключается в их функциональности.

Модели SADT (IDEF0) наиболее удобны при построении функциональных моделей. Они наглядно отражают функциональную структуру объекта: производимые действия, связи между этими действиями. Таким образом, четко прослеживается логика и взаимодействие процессов организации. Главным достоинством нотации является возможность получить полную информацию о каждой работе, благодаря ее жестко регламентированной структуре. С ее помощью можно выявить все недостатки, касающиеся как самого процесса, так и то, с помощью чего он реализуется: дублирование функций, отсутствие механизмов, регламентирующих данный процесс, отсутствие контрольных переходов и т.д. [13]

DFD позволяет проанализировать информационное пространство системы и используется для описания документооборота и обработки информации. Поэтому диаграммы DFD применяют в качестве дополнения модели бизнес-процессов, выполненной в IDEF0.

IDEF3 хорошо приспособлен для сбора данных, требующихся для проведения анализа системы с точки зрения рассогласования/согласования процессов во времени.

Нельзя говорить о достоинствах и недостатках отдельных нотаций. Возможны ситуации, при которых анализ IDEF0 не обнаружил недостатков в деятельности организации с точки зрения технологического или производственного процесса, однако это не является гарантией отсутствия ошибок. Поэтому в следующем этапе анализа необходимо перейти к исследованию информационных потоков с помощью DFD и затем объединить эти пространства с помощью последней нотации - IDEF3.

1.3 Сравнительный анализ подходов к проектированию ИС

Очевидно, что выбор методов определяется целями проекта и в значительной мере влияет на весь его дальнейший ход. Рациональный выбор возможен при понимании нескольких аспектов:

1. Целей проекта;

2. Требований к информации необходимой для анализа и принятия решений в рамках конкретного проекта;

3. Возможностей подхода с учетом требований п. 2;

4. Особенностей разрабатываемой/внедряемой информационной системы.

Сравнение подходов должно дать ответы на следующие вопросы:

1. На сколько сам подход и его нотации применимы для того или иного этапа проектирования ИС.

2. Что является критерием для выбора подхода в случае, когда возможно применение более одного подхода (какой подход применить лучше). [19]

Функциональные возможности подходов можно корректно сравнивать только по отношению к определенному кругу задач. Каждый из рассматриваемых подходов имеет свои преимущества и недостатки. В зависимости от решаемых задач эти преимущества могут как усиливаться, так и наоборот, ослабевать.

Следует подчеркнуть, что модель - не самоцель, это лишь инструмент, именно понимание того, что нужно описывать и какие аспекты функционирования реальной системы при этом отражать, определяет успех проекта по моделированию бизнес-процессов.

Сравнение структурного, объектно-ориентированного подходов и методологии ARIS приведено на рис. 1.

Позиционирование подходов можно провести по отношению к решению задачи моделирования бизнес-процессов на этапе анализа и проектирования (таблица 1).



Рис.1 а) Анализ структурного подхода

Рис. 1 б) Анализ объектно-ориентированного подхода

Рис. 1 в) Анализ методологии ARIS

Таблица 1

Позиционирование подходов относительно типов проектов

Подход Тип проекта	Структурный подход	Объектно-ориентированный подход	Методология ARIS
Типовое проектирование		Ў ?
Оригинальное проектирование	Ў	?	Ў ?
Смешанное проектирование	Ў	Ў ?	Ў ?

Ў - анализ

? - проектирование

Типовое проектирование - этап анализа сводится к сбору информации и утверждении ее полноты и адекватности у заказчика для настройки системы, для этого замечательно подходят средства объектно-ориентированного подхода. Проектирование - непосредственно проработка настроек системы, т.е. реализация бизнес-процессов Заказчика в рамках внедряемой системы. Использование структурных нотаций или моделей АРИС нецелесообразно и избыточно. Примером такого проекта может служить внедрение системы «Галактика» или «1С».

Оригинальное проектирование - этап анализа имеет классический вид, необходимо качественное и полное построение бизнес-процессов организации с проведением их реинжиниринга. Для правильного и точного выявления и формализации требований хорошо подходят нотации структурного подхода и ARIS. Выбор будет обуславливаться:

1. Потребностями и целями проекта (либо это комплексное обследование и моделирование с масштабными преобразованиями, либо качественный сбор информации и небольшие изменения), аспектами анализа и требованиями к информации;

2. Предпочтениями аналитиков и наличием инструментальных средств.

Главной целью формирования моделей ИС является обеспечение перехода от моделей описания организации к системе моделей, описывающих конкретные компоненты проекта, такие как приложения, базы данных, при котором обеспечивается отображение задач организации в функции и компоненты ИС (этап проектирования ИС). Этап проектирования в обоих случаях основан на использовании языка UML и наиболее удачной методики Лармана.

Смешанное проектирование - новые модули разрабатываются по схеме оригинального проектирования, в остальном - типового проектирования.

Проведенный анализ сильных и слабых сторон структурного, объектно-ориентированного подходов и методологии ARIS является основой технологии проектирования ИС с использованием CASE - технологий.

Предложенная схема использования подходов к проектированию ИС обеспечивает снижение сложности процесса создания ИС, существенно повышает эффективность проекта и помогает избежать ненужных, избыточных действий благодаря оптимальному выбору инструментов в зависимости от типа проекта. [12, 14]



Глава 2. Сетевые и SADT-модели

2.1 Метод SADT. Общие сведения и состав функциональной модели

Метод SADT разработан Дугласом Россом в 1969 г. для моделирования искусственных систем средней сложности. Данный метод успешно использовался в военных, промышленных и коммерческих организациях США для решения широкого круга задач, таких, как долгосрочное и стратегическое планирование, автоматизированное производство и проектирование, разработка ПО для оборонных систем, управление финансами и материально-техническим снабжением и др. Метод SADT поддерживается Министерством обороны США, которое было инициатором разработки семейства стандартов IDEF. Метод SADT реализован в одном из стандартов этого семейства -- IDEFO, который был утвержден в качестве федерального стандарта США в 1993 г. [3]

Метод SADT представляет собой совокупность правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Основные элементы этого метода основываются на следующих концепциях: [18]

* графическое представление блочного моделирования. Графика блоков и дуг SADT-диаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом описывается посредством интерфейсных дуг, выражающих «ограничения», которые, в свою очередь, определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются.

Метод SADT может использоваться для моделирования самых разнообразных процессов и систем. В существующих системах метод SADT может быть использован для анализа функций, выполняемых системой, и указания механизмов, посредством которых они осуществляются.[13]

Состав функциональной модели

Результатом применения метода SADT является модель, которая состоит из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга. Диаграммы -- главные компоненты модели, все функции организации и интерфейсы на них представлены как блоки и дуги соответственно. Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как входная информация, которая подвергается обработке, показана с левой стороны блока, а результаты (выход) показаны с правой стороны. Механизм (человек или автоматизированная система), который осуществляет операцию, представляется дугой, входящей в блок снизу (рис. 4). Одной из наиболее важных особенностей метода SADT является постепенное введение все больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель. На рис. 2, где приведены четыре диаграммы и их взаимосвязи, показана структура SADT-модели. Каждый компонент модели может быть декомпозирован на другой диаграмме. Каждая диаграмма иллюстрирует «внутреннее строение» блока на родительской диаграмме. [8

]

Рис. 2. Функциональный блок и интерфейсные дуги

2.2 Иерархия диаграмм

Построение SADT-модели начинается с представления всей системы в виде простейшей компоненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг - они также представляют полный набор внешних интерфейсов системы в целом. Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом для более детального представления. [16]

Рис. 2. Структура SADT-модели. Декомпозиция диаграмм



Модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные части, которые представлены в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграммы. Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются точно теми же самыми, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы (рисунок 2).

На рисунке 3 представлены различные варианты выполнения функций и соединения дуг с блоками.

Рис. 3а) параллельное выполнение функций

Рис. 3. б) Варианты соединения дуг с блоками

Некоторые дуги присоединены к блокам диаграммы обоими концами, у других же один конец остается неприсоединенным. Неприсоединенные дуги соответствуют входам, управлениям и выходам родительского блока. Источник или получатель этих пограничных дуг может быть обнаружен только на родительской диаграмме. Неприсоединенные концы должны соответствовать дугам на исходной диаграмме. Все граничные дуги должны продолжаться на родительской диаграмме, чтобы она была полной и непротиворечивой. структурный моделирование информационный система

На SADT-диаграммах не указаны явно ни последовательность, ни время. Обратные связи, итерации, продолжающиеся процессы и перекрывающиеся (по времени) функции могут быть изображены с помощью дуг. Обратные связи могут выступать в виде комментариев, замечаний, исправлений и т.д. (рисунок 4 а).

Рис. 4. Пример обратной связи

Рис. 4 б) Пример механизма

Как было отмечено, механизмы (дуги с нижней стороны) показывают средства, с помощью которых осуществляется выполнение функций. Механизм может быть человеком, компьютером или любым другим устройством, которое помогает выполнять данную функцию (рисунок 4 б).

Каждый блок на диаграмме имеет свой номер. Блок любой диаграммы может быть далее описан диаграммой нижнего уровня, которая, в свою очередь, может быть далее детализирована с помощью необходимого числа диаграмм. Таким образом, формируется иерархия диаграмм.

Для того, чтобы указать положение любой диаграммы или блока в иерархии, используются номера диаграмм. Например, А21 является диаграммой, которая детализирует блок 1 на диаграмме А2. Аналогично, А2 детализирует блок 2 на диаграмме А0, которая является самой верхней диаграммой модели. На рисунке 5 показано типичное дерево диаграмм.

Рис. 5. Иерархия диаграмм

2.3 Типы связей между функциями

Одним из важных моментов при проектировании ИС с помощью методологии SADT является точная согласованность типов связей между функциями. Различают, по крайней мере, семь типов связывания:

* случайная;

* логическая;

* временная;

* процедурная;

* коммуникационная;

* последовательная;

* функциональная.

Ниже каждый тип связи кратко определен и проиллюстрирован с помощью типичного примера из SADT. [10]

Тип случайной связности: наименее желательный.

Случайная связность возникает, когда конкретная связь между функциями мала или полностью отсутствует. Это относится к ситуации, когда имена данных на SADT-дугах в одной диаграмме имеют малую связь друг с другом. Крайний вариант этого случая показан на рисунке 6 а.

Рис. 6 а) Случайная связность

Рис. 6 б) Процедурная связность

Тип логической связности. Логическое связывание происходит тогда, когда данные и функции собираются вместе вследствие того, что они попадают в общий класс или набор элементов, но необходимых функциональных отношений между ними не обнаруживается.

Тип временной связности. Связанные по времени элементы возникают вследствие того, что они представляют функции, связанные во времени, когда данные используются одновременно или функции включаются параллельно, а не последовательно.

Тип процедурной связности. Процедурно-связанные элементы появляются сгруппированными вместе вследствие того, что они выполняются в течение одной и той же части цикла или процесса. Пример процедурно-связанной диаграммы приведен на рисунке 6 б .

Тип коммуникационной связности. Диаграммы демонстрируют коммуникационные связи, когда блоки группируются вследствие того, что они используют одни и те же входные данные и/или производят одни и те же выходные данные (рисунок 6 в).

Рис.6 в) Коммуникационная связность

Тип последовательной связности. На диаграммах, имеющих последовательные связи, выход одной функции служит входными данными для следующей функции. Связь между элементами на диаграмме является более тесной, чем на рассмотренных выше уровнях связок, поскольку моделируются причинно-следственные зависимости (рисунок 13).

Тип функциональной связности. Диаграмма отражает полную функциональную связность, при наличии полной зависимости одной функции от другой. Диаграмма, которая является чисто функциональной, не содержит чужеродных элементов, относящихся к последовательному или более слабому типу связности. Одним из способов определения функционально-связанных диаграмм является рассмотрение двух блоков, связанных через управляющие дуги, как показано на рисунке 6 г).

Рис. 6 г) Последовательная связность

В математических терминах необходимое условие для простейшего типа функциональной связности, показанной на рисунке 6 д), имеет следующий вид (формула 1):

C = g(B) = g(f(A)) (1)

Ниже в таблице 2 представлены все типы связей, рассмотренные выше. Важно отметить, что уровни 4-6 устанавливают типы связностей, которые разработчики считают важнейшими для получения диаграмм хорошего качества. [18]

Рис. 6 д) Функциональная связность



Таблица 2

Описание типов связей



Заключение

В процессе выполнения данного реферата был проведен обзор различных источников, описывающих методологию структурного проектирования. В результате были составлены основные характеристики этого подхода. Также был проведен сравнительный анализ методологии структурного проектирования и других подходов. Результатом этого анализа стала таблица 1, в которой показано какой подход лучше применять в зависимости от типа проекта. В данном проекте были рассмотрены основные понятия SADT-моделей.

Таким образом, все задачи, поставленные в реферате можно считать выполненными.

Список использованных источников

1. ГОСТ 34.601-90. Автоматизированные системы. Стадии создания. - М.: Изд-во стандартов, 1990.

2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99 «Информационная технология. Процессы жизненного цикла программных средств»

3. ГОСТ Р 50.1.028-2001 «Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования»

4. Вендров А.М. CASE - технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. [Текст] / А.М. Вендров - М.: Финансы и статистика, 2005. - 456 c.

5. Вендров А.М. Практикум по проектированию программного обеспечения экономических информационных систем: Учеб. пособие./ [Текст] / А.М. Вендров - М.: Финансы и статистика, 2006. - 310 c.

6. Грекул, В.И. Проектирование информационных систем: учебное пособие [Текст] / В.И. Грекул, Г.Н. Денищенко, Н.Л. Коровкина. - М.: Интернет-Ун-т Информ. технологий, 2005. - 304 с.

7. Грей К.Ф., Ларсон Э.У. Управление проектами: практическое руководство. [Текст] / К.Ф. Грей, Э.У. Ларсон. М.: КНОРУС, 2005. - 528 с.

8. Калянов Г.Н. Case-технологии. Современные методы и средства проектирования ИС. [Текст] / Г.Н. Калянов - М.: СИНТЕГ, 2006. - 316 с.

9. Марка Д.А. Методология структурного анализа и проектирования. [Текст] / Д.А. Марка, К. МакГоуэн - М.: МетаТехнология, 2005. - 240 с.

10. Федотова Д.Э. CASE-технологии: Практикум [Текст] / Д.Э. Федотова, Ю.Д. Семенов, К.Н. Чижик- М.: Горячая линия-Телеком, 2005. - 157c.



Приложение 1

Подходы к проектированию ИС

Размещено на Allbest.ru

...