Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ)

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Место и тенденция развития проектирования информационных систем (ИС)

В глубинных знаниях отражено понимание структуры предметной области, назначение и взаимосвязь отдельных понятий (пример глубинных знаний в фундаментальных науках - законы и теоретические основания).

Поверхностные знания обычно касаются внешних эмпирических ассоциаций с каким-либо феноменом предметной области.

Жесткие знания позволяют получить однозначные четкие рекомендации при заданных начальных условиях.

Мягкие знания допускают множественные «размытые» решения и различные варианты рекомендаций.

Рисунок 1

1.1 Понятие и классификация ИС

Методологическую основу проектирования ИС составляет системный подход, в соответствии с которым любая система представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов (элементов подсистемы), функционирующих совместно для достижения общей цели.

С позиций кибернетики процесс управления социальной и/или экономической системой как направленное воздействие на элементы этой системы для достижения цели можно представить в виде информационного процесса, связавшего внешнюю среду, объект и систему управления.

При этом внешняя среда и объект управления информируют систему управления о своем состоянии, система управления анализирует эту информацию, вырабатывает управляющее возмущение внешней среды и при необходимости модифицирует цель и структуру всей системы.

Структура социально-экономической системы (СЭС) (промышленные предприятия, торговые организации, коммерческий банк, государственные учреждения) с позиций кибернетики можно представить в виде следующего рисунка:

Рисунок 2

ИП1 - информационный поток из внешней среды в систему управления, включающий как нормативную информацию, так и сведения о конъюнктуре рынка, потенциальных потребителях продукции, поставщиках сырья и энергоресурсов.

ИП2 - информационный поток из системы управления во внешнюю среду, включающий отчетную для государственных органов, инвесторов, кредиторам, потребителям, а так же маркетинговую информацию потенциальных потребителей.

ИП3 - информационный поток из системы управления на объект управления, т.е. прямая кибернетическая связь, включающий совокупность плановой и распорядительской информации для осуществления хозяйственных процессов.

ИП4 - информационный поток из объекта в систему управления, т.е. обратная кибернетическая связь, включающий учетную информацию о состоянии объекта управления (сведения о сырье, материальных, денежных, энергетических, трудовых ресурсах, готовой продукции и выполняемых услугах).

В СЭС объект управления представляет собой комплекс материальных элементов (на промышленных предприятиях это сырье, материальное оборудование, готовая продукция, работники) и административно-хозяйственных процессов (на промышленных предприятиях это основное и вспомогательное производство, снабжение, сбыт и т.д.).

Система управления представляет собой совокупность взаимодействующих структурных подразделений СЭС (на промышленных предприятиях это дирекция, финансовый, производственный, снабженческий, сбытов и другие отделы), осуществляет следующие функции управления:

1. Планирование - функция, определенная цель функционирования СЭС на различный период времени.

2. Учет - функция, отображающая состояние объекта управления в результате выполнения административно-хозяйственных процессов.

3. Контроль - функция, с помощью которой определяется отклонение учетных данных от плановых целей и направлений.

4. Оперативное управление - функция, осуществляющая регулирование всех административно-хозяйственных процессов с целью исключения возникающих отклонений в плановых и учетных данных.

5. Анализ - функция, определяющая тенденции в работе СЭС и резервы, которые учитываются при планировании на следующий временной период.

Следовательно, ИС должна накапливать и обрабатывать поступающую учетную информацию и имеющиеся нормативы, и планы в аналитические данные, служащие основой для прогнозирования, развития СЭС, корректирования ее целей и создания планов для нового цикла деятельности.

К обработке информации в ИС предъявляются следующие требования:

1. Полнота и достаточность (и не более!) информации для реализации функционального управления.

2. Своевременность предоставления информации.

3. Обеспечение необходимой степени достоверности информации.

4. Экономичность обработки информации, т.е. затраты на обработку данных не должны превышать получаемый эффект.

5. Адаптивность к изменяющимся информационным потребностям пользователей.

В соответствии с характером обработки информации в ИС на различных уровнях управления СЭС (оперативное, тактическое и стратегическое) выделяют следующие типы ИС:

1. Система обработки данных (СОД)

2. ИС управления (ИСУ)

3. Система поддержки принятия решения (СППР)

СОД предназначены для учета и оперативного регулирования хозяйственных операций, а также подготовки стандартных документов для внешней среды.

Горизонт оперативного управления хозяйственными процессами составляет от одного до нескольких дней и реализует регистрацию и обработку событий, например, оформление и мониторинг выполнения заказов, приход и расход материальных ценностей на складе и т.д.

Эти задачи имеют итеративный, регулярный характер, выполняются непосредственными исполнителями хозяйственных процессов (рабочими, кладовщиками, администраторами и т.д.) и связаны с оформлением и пересылкой документов в соответствии с четко определенными алгоритмами.

Результаты выполнения хозяйственных операций через экранные формы вводятся в базу данных.

ИСУ ориентированы на тактический уровень управления, т.е. среднесрочное планирование, анализ и организация работ в течение нескольких недель, месяцев. Для данного класса задач характерны регламентированность формирования результативных документов и четко определенный алгоритм решения задач.

Решение подобных задач предназначено для руководителей различных служб предприятия (отделов материального технического снабжения и сбыта, цехов, участников и т.д.). Задачи решаются на основе накопленной базы оперативных данных.

СППР используются в основном на верхних уровнях управления, т.е. руководством организации, имеющего стратегическое, долгосрочное значение в течение года или нескольких лет.

К таким задачам относятся формирование стратегических целей, планирование привлечения ресурсов, источника финансирования, выбор места размещения новых производств и т.п. Иногда задачи класса СППР решаются на тактическом уровне. Например, при выборе поставщика и заключении контрактов с клиентами. Задачи СППР, как правило, имеют нерегулярный характер. Для задач СППР свойственны недостаточность и нечеткость, преобладание качественных оценок целей и ограничений, слабая формализованность алгоритмов решения.

В качестве инструментов обработки информации чаще всего используются средства составления аналитических отчетов произвольной формы, методы статистического анализа, экспертных оценок и систем имитационного моделирования.

При этом используется базы обобщенной информации, информационные хранилища, базы знаний о правилах и моделях принятия решения.

Рисунок 3. Структура функционально полной экономической ИС

Одним из основных свойств ИС является делимость на подсистемы, которая имеет ряд достоинств, как при разработке, так и при эксплуатации ИС, а именно:

1. Упрощение разработки и модернизации ИС в результате специализации групп разработчиков по подсистемам.

2. Упрощение внедрения и поставки готовых подсистем в соответствии с очередностью выполнения работ.

3. Упрощение эксплуатации ИС вследствие специализации работников предметной области.

Обычно выделяют функциональные и обеспечивающие подсистемы.

Функциональные подсистемы ИС информативно обслуживают определенные виды деятельности организации, характерные для ее структурных подразделений. Интеграция функциональных подсистем в единый комплекс достигается за счет создания и функционирования обеспечивающих подсистем (в виде единой платформы), т.е. информационной, математической, программной, технической, технологической, организационной и правовой подсистем.

1.2 Функциональные подсистемы экономической информационной системы (ЭИС)

Функциональные подсистемы ЭИС представляют собой комплекс задач с высокой степенью информационных связей между ними. При этом под задачей следует понимать некоторый процесс обработки информации по установленному алгоритму с четко определенным множеством входной и выходной информации. Например, начисление заработной платы, учет прихода/расхода материалов, оформление заказа на закупку сырья или комплектующих и т.д.

Состав функциональных подсистем во многом определяется особенностями ЭИС, например, ее отраслевой принадлежностью, формой собственности, размером, характером деятельности предприятия.

Функциональные подсистемы ЭИС, как и любые ИС, можно различать по различным принципам:

1. Предметному

2. Функциональному

3. Проблемному

4. Смешанному (предметно-функциональному)

1. Предметный принцип. С учетом предметной направленности использования ЭИС выделяют следующие подсистемы, соответствующие управлению отдельными ресурсами:

1.1 Управление производством

1.2 Управление материально-техническим снабжением

1.3 Управление сбытом готовой продукции

1.4 Управление финансами

1.5 Управление персоналом

При этом в подсистемах рассматривается решение задач на всех уровнях управления, обеспечивая интеграцию информационных потоков по вертикали.

2. Функциональный принцип. Для реализации функций управления выделяют:

2.1 Планирование

2.2 Регулирование (оперативное управление)

2.3 Учет

2.4 Анализ

Таблица 1. Перечень задач функциональных подсистем

Уровни управления	Функциональные подсистемы
	Сбыт	Производство	Снабжение	Финансы
Стратегический уровень	Новые продукция и услуги. Исследование и разработки	Производственные мощности, выбор технологий	Материальные источники. Товарный прогноз	Финансовые источники. Выбор модели уплаты налогов
Тактический уровень	Анализ и планирование объемов сбыта	Анализ и планирование производственных программ	Анализ и планирование объемов закупок	Анализ и планирование денежных потоков
Оперативный уровень	Обработка заказов клиентов. Выписка счетов и накладных	Обработка производственных накладных	Складские операции. Заказы на закупку	Ведение бухгалтерских книг

На практике чаще всего используется смешанный - предметно-функциональный подход, по которому построение функциональной структуры ЭИС - деление (декомпозиция) ее на подсистемы по характеру хозяйственной деятельности, при этом подобное деление должно соответствовать структуре объекта и системы управления, а также характеру выполняемых функций управления. Используя этот подход, можно выделить типовой набор функциональных подсистем в общей структуре ЭИС, представленной на рисунке:

Рисунок 4. Набор функциональных подсистем ЭИС

Рисунок 5. Структура и взаимосвязь функциональных подсистем ЭИС

Цель подсистемы перспективного планирования (ПР) - прогнозирование и стратегическое планирование финансово-хозяйственной деятельности предприятия на ближайшую и отдаленную перспективу. В подсистеме проводится исследование рынка сбыта продукции, развитие технологий производства и сырьевого рынка, собственных резервов, направлений реконструкций и модернизаций предприятия, территориального распределения и нового строительства экономических объектов, производства и др.

Проведение перспективных исследований предполагает решение задач долгосрочного прогноза - 10-20 лет и разработки перспективного плана (обычно 5 лет) на основе аналитических данных, подготовленных за ряд лет.

Результаты решения задач данной подсистемы используются, прежде всего, для решения задач технико-экономического планирования (ТЭП) и технической подготовки производства (ТПП).

В подсистеме ТПП автоматизируются функции проектирования, изготовления новых изделий, внедрения, оснастки, инструментов или модернизации действующего производства, а так же выполнения научно-исследовательских и конструкторских работ. Основной целью подсистемы ТПП является сокращение сроков подготовки и выпуска новой продукции, модернизация освоенной продукции, минимизация материальных, трудовых, финансовых затрат на их выпуск. К задачам данной подсистемы относятся:

· Конструирование новых видов изделий и получение их чертежей;

· Разработка технической документации по их изготовлению;

· Организация их производства.

В подсистеме ТПП используются прогнозные и плановые данные подсистемы ПР и текущие аналитические данные подсистемы бухгалтерского учета и анализа хозяйственной деятельности (БУиАХД). Результаты решения задач этой подсистемы используются в подсистемах технико-экономического планирования (ТЭП), в комплексе подсистем управления ресурсами и в подсистеме БУиАХД.

Цель подсистемы ТЭП - формирование годовых производственных программ, на основе использования экономически-математических методов, позволяющих увязать прогнозируемый объем сбыта продукции с имеющимися производственными мощностями, материальными, трудовыми, финансовыми ресурсами, а также распределение годовой производственной программы по плановым периодам. В результате подобного планирования составляется комплекс планов основного и вспомогательного производств, материально-технического снабжения, сбыта, управления качеством, использование финансовых средств и набора кадров. ТЭП осуществляется на основе данных, получаемых в подсистемах ПР, ТПП, БУиАХД., а результаты ТЭП используются в подсистемах управления ресурсами.

Подсистема управления реализацией и сбытом готовой продукции (УС) предназначена для оперативного управления сбытом продукции в соответствии с планом, определенным портфелем договоров и заказов, пропускной способностью каналов сбыта, перечнем номенклатуры товаров и производственными возможностями. Целью данной подсистемы является комплексная автоматизация задач оперативного планирования, учета, контроля, анализа и регулирования процесса реализации готовой продукции, в том числе формирование, контроль и анализ графика отгрузки готовой продукции, а также анализ и регулирование запасов готовой продукции на складе. Результаты решения задач подсистемы поступают в БУиАХД, в УОП.

Подсистема управления основным производством (УОП) решает задачи оперативного планирования, учета и регулирования выполнения производственных заданий. Целью подсистемы является обеспечение выполнения заказов при полном и эффективном использовании оборудования, материальных, трудовых и финансовых ресурсов, максимальном сокращении длительности производственного цикла и объема незавершенных производств. Решение задач подсистемы предполагает разработку календарно-плановых нормативов, составления плановых заданий на общезаводском, межцеховом и внутрицеховом уровне, оперативный учет и анализ, диспетчерское регулирование производства. Выходные данные подсистемы учитываются в подсистемах БУиАХД и УМТС и др.

Подсистема управления материально-техническим снабжением (УМТС) имеет основной целью оперативное обеспечение потребностей производства в материальных ресурсах при минимальных затратах на их приобретение, транспортировку и хранение. Автоматизации подлежат задачи оперативного планирования и учета материальных ресурсов, т.е. расчет потребностей (как по количеству, так и по времени поставки) в сырье, материалах, полуфабрикатах, комплектующих изделиях; заключении договоров и оформлении заказов на поставку необходимой продукции, формирование, контроль и анализ графика снабжения. Результаты решения задач подсистемы используются в подсистемах БУиАХД и др.

Подсистема управления качеством производства (УКП) имеет цель по автоматизации задач оперативного планирования, регулирования, учета и анализа качества продукции. Результаты решения задач подсистемы учитываются в подсистемах БУиАХД.

Подсистема управления вспомогательным производством (УВП) предназначена для автоматизации и оперативного управления инструментальным производством, ремонтным и транспортным хозяйствами и энергетическим обеспечением предприятия. Целью этой подсистемы является автоматизация трудоемких расчетов по планированию и регулированию деятельности указанных объектов. Результаты решения задач УВП используются в подсистемах БУиАХД, УКП, УК и др.

Подсистема управления кадрами (УК) предназначена для реализации функций оперативного планирования и учета личного состава, а также учета и анализа движения кадров, повышения квалификации и т.д.

Подсистема БУиАХД имеет цель по повышению оперативности и достоверности учетной информации, расширение и усиление аналитической и контрольной функций учета. В подсистеме объедены оперативный, бухгалтерский, управленческий виды учета, благодаря использованию общего плана счетов. В процессе обработки информации подсистема получает информацию из подсистем ПР и ТЭП и др., а также осуществляют информационное обеспечение подсистем ПР, ТПП, ТЭП и др.

1.3 Обеспечивающие подсистемы ЭИС

Обеспечивающие подсистемы являются общими для всей ЭИС, не зависимо от конкретных функциональных подсистем, в которых применяются те или иные виды обеспечения. Состав обеспечивающих подсистем не зависит от выбранной предметной области, т.е. от конкретной ИС. В состав обеспечивающих подсистем входят подсистемы:

1. Технического обеспечения (ТО);

2. Математического обеспечения (МО);

3. Программного обеспечения (ПО);

4. Информационного обеспечения (ИО);

5. Лингвистического обеспечения (ЛО);

6. Технологического обеспечения (ТехО);

7. Организационного обеспечения (ОО);

8. Правового обеспечения (ПрО).

ТО представляет комплекс технических средств (КТС), предназначенный для сбора, хранения, обработки и представления пользователям данных в ИС. В состав данного КТС входят компьютеры, средства подготовки данных на машинных носителях, средства сбора и регистрации данных, средства передачи данных по каналам связи, средства накопления и хранения данных и выдачи результативной информации, вспомогательное оборудование и организационная техника.

МО - совокупность математических моделей и алгоритмов для решения задач и обработки информации, а также комплекс средств и методов, позволяющих создавать экономико-математические модели. В состав МО входят:

1. Средства МО - средства моделирования типовых задач управления, методы многокритериальной оптимизации, математической статистики, теории массового обслуживания.

2. Техническая документация - описание задач, алгоритмы их решения и экономико-математические модели.

3. Методы выбора МО - методы определения типов задач, методы оценки вычислительной сложности алгоритмов и методы оценки достоверности результатов.

ПО включает совокупность компьютерных программ, описаний, инструкций по их применению. ПО делится на 2 комплекса:

· Общее ПО - операционные системы, компиляторы, интерпретаторы, программные среды для разработки прикладных программ, СУБД, сетевые программы и т.д.

· Специальное ПО - совокупность прикладных программ и контрольных примеров.

ПО:

1. Описание ПО;

2. Текст программы;

3. Описание настройки программы;

4. Техническое задание на программирование;

5. Пояснительная записка;

6. Общее описание программы;

7. Спецификация программы;

8. Руководство программиста;

9. Руководство пользователя;

10. Описание контрольного примера.

ИО - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированной системы документации и информационной базы.

В состав ИО включаются два комплекса: компоненты внемашинного ИО (классификаторы информации и документы) и внутримашинного ИО (экранные формы для ввода данных или вывода результатной информации, структура информационной базы, т.е. входных, выходных файлов и собственно базы данных). Центральным компонентом ИО является база данных.

ИО (в смысле документирования) включает описание ИО, системы классификации и кодирования, организации информационной базы, структуры массивов, входных сообщений, формы документов, технологических процессов (где берется документ, где регистрируется, как архивируется, сколько хранится, куда будет передан и т.д.).

ЛО включает совокупность научно-технических терминов и языковых средств, используемых в информационных системах, а также правил формализации естественного языка, включающих методы сжатия и раскрытия текстовой информации с целью повышения эффективности автоматизированной обработки информации и облегчающей общение человека-пользователя с информационной системой.

Языковые средства ЛО делят на 2 группы:

1. Естественные, математические, алгоритмические языки и языки моделирования (UML).

2. Языки, предназначенные для диалога с информационной системой - информационно-поисковые языки, языки СУБД, языки операционных сред и языки пакетов прикладных программ.

ТехО соответствует разделению информационной системы на подсистемы по технологическим этапам обработки информации:

· Работа с первичной и результатной информацией (технология сбора, обработки данных);

· Работы по получению входящей документации, передачи ее на исполнение, составление и размножение внутренних документов и отчетов, т.е. работы с организационно-распорядительной документацией;

· Работы по вводу в информационную систему технологической документации и чертежей, а также выдачи такой документации на плоттеры и другие технические средства;

· Работы по формированию и актуализации баз данных и баз знаний.

ОО является одной из важнейших подсистем, от которых зависит успешная реализация функций системы. В нее (подсистему) включается 4 группы компонентов.

Первую группу составляют важнейшие методические материалы, регламентирующие процесс создания и функционирования системы (различные руководящие отраслевые материалы, типовые проектные решения, рекомендации по предпроектному обследованию и т.д.).

Вторым компонентом ОО является совокупность средств, необходимых для эффективного проектирования и функционирования информационной системы. Сюда включаются общеотраслевые и отраслевые классификаторы, унифицированные системы документов, типовые структуры управления организацией и т.д.

Третьим компонентом ОО является техническая документация, полученная в процессе обследования, проектирования и внедрения системы, т.е. технико-экономическое обоснование (ТЭО), техническое задание, технические и рабочие проекты и документы, оформляющие сдачу системы в эксплуатацию.

Четвертым компонентом ОО является документы, где представлено организационно-штатная структура проекта, состав главных конструкторов системы и специалистов по функциональным подсистемам управления.

ПрО предназначена для регламентации процесса создания и эксплуатации информационной системы и включает совокупность юридических документов с констатацией регламентных отношений по формированию, хранению, обработки промежуточной и результатной информации системы.

К правовым документам (ПрО) также относят договор между разработчиком и заказчиком, а также документы (приказы), регламентирующие отношения между участниками процесса создания системы.

информационный экономический проектирование

2. Технология проектирования ИС

Под проектом ИС следует понимать проектно-конструкторскую и технологическую (эксплуатационную) документацию, в которой представлено описание проектных решений по созданию и эксплуатации ИС в конкретной программно-технической среде.

Под проектированием ИС следует понимать процесс преобразования входной информации об объекте проектирования, о методах проектирования и об опыте проектирования объектов аналогичного назначения в соответствии с ГОСТами в проект ИС.

Объектами проектирования ИС являются отдельные элементы или их комплексы функциональных и обеспечивающих частей.

В качестве субъекта проектирования ИС выступают коллективы специалистов, которые осуществляют проектную деятельность, как правило, в составе специализированной (проектной) организации, а также организация-заказчик, для которых разрабатывается ИС.

Масштабы разрабатываемых систем определяют состав и количество участников процесса проектирования. Осуществление проектирования ИС предполагает использование определенной технологии проектирования, наилучшим образом соответствующей масштабу и особенностям разрабатываемого проекта.

Технология проектирования ИС - совокупность методологии и средств проектирования ИС, а также методов и средств организации проектирования (управление процессом создания и модернизации проекта ИС).

Рисунок 6. Состав компонентов технологии проектирования (и влияние)

Основу технологии проектирования ИС составляет методология, которая определяет сущность, основные отличительные технологические особенности. Она предполагает наличие некоторой концепции, принципов проектирования, реализуемых набором методов проектирования, которые в свою очередь должны поддерживаться соответствующими средствами проектирования.

Методы проектирования ИС можно классифицировать по степени использования средств автоматизации типовых проектных решений, адаптивности к предполагаемым изменениям.

По первому основанию методы проектирования делятся на методы ручного проектирования (проектирование компонентов ИС осуществляется без использования каких-либо инструментальных средств) и компьютерного проектирования (генерация проектных решений на основе специальных инструментальных средств).

По второму основанию методы проектирования делятся на следующие: оригинальное (индивидуальное) проектирование (все с нуля), типовое проектирование (конфигурирование, комплексирование ИС из готовых проектных решений).

По третьему основанию методы проектирования классифицируются на следующие методы: реконструкции, параметризации и реструктуризации модели (изменяется модель предметной области объекта, на основе которой перегенерируются решения).

Сочетание различных признаков классификации методов обуславливает характер используемой технологии проектирования ИС, среди которых выделяются два вида:

1. Каноническая технология

2. Индустриальная технология

Индустриальная технология проектирования:

1. Автоматизированная (с использованием CASE-технологий)

2. Типовая (параметрическая или модельно-ориентированная)

Использование индустриальных технологий проектирования ИС не исключает в определенных случаях канонической.

Таблица 2. Характеристики классов технологий проектирования

Класс технологии проектирования	Степени автоматизации	Степени типизации	Степени адаптации
Каноническая	Ручное	Оригинальное	Реконструкция модели
Индивидуальная автоматическая	Комплексное проектирование	Оригинальное	Реконструкция модели
Индивидуальная типовая	Комплексное проектирование	Типовое сборочное проектирование	Параметризация и реструктуризация

2.1 Жизненный цикл (ЖЦ) ИС

Суть содержания ЖЦ ИС сводится к выполнению следующих стадий:

1. Планирование и анализ требований - исследование и анализ существующих ИС, определение требований к создаваемой ИС; оформление технико-экономического обоснования (ТЭО) и технического задания (ТЗ).

2. Проектирование - разработка состава автоматизированных функций и состава обеспечивающих подсистем; оформление технического проекта.

3. Реализация - разработка и настройки программ, создание БД, разработка эксплуатационной инструкции, оформление рабочего проекта.

4. Внедрение - комплексная отладка подсистем ИС, обучение персонала, проведение приемо-сдаточных испытаний (ПСИ).

5. Эксплуатация - сбор рекламации и статистики о функционировании ИС, исправление ошибок и недоработок, оформление требований к модернизации ИС.

Часто 2 и 3 стадии объединяются в одну - технорабочее проектирование или системный синтез. 1 стадия - системный анализ.

1. Системный анализ

К основным целям системного анализа относят:

1. Формулирование потребности в новой ИС

2. Выбор напряжения и определение экономической целесообразности проектирования ИС

Системный анализ ИС начинается с описания и анализа функционирования рассматриваемого объекта в соответствии с требованиями и целями, которые предъявляются к нему. В результате выявляются недостатки существующей системы, и ставится задача определения экономически обоснованной необходимости и автоматизации определения функций управления, т.е. разрабатывается ТЭО.

После определения этой потребности возникает проблема выбора направлений совершенствования объекта на основе выбора программно-технической платформы. Результаты оформляются в виде технического задания (ТЗ), в котором отражаются технические условия и требования к ИС, а также ограничения на ресурсы проектирования. Требования к ИС определяются в терминах функций, реализуемых системой, и предоставляемой ей информацией.

2. Системный синтез

Системный синтез предполагает:

1. Проработать функциональную архитектуру ИС.

2. Разработать системную архитектуру выбранного варианта ИС, т.е. принять основные проектные решения по всему спектру обеспечивающих подсистем.

3. Выполнить реализацию проекта, т.е. провести физическое проектирование системы.

Построение системой архитектуры основано на выделении элементов и модулей технического, информационного, программного и других обеспечивающих подсистем, определении связей по информации и управлению между выделенными элементами и разработке технологий обработки информации.

Этап физического проектирования системы включает:

1. Программирование (кодирование)

2. Создание ИО, включая наполнение БД

3. Разработку инструкций пользователя

3. Внедрение проекта

Внедрение проекта предполагает:

1. Опытно внедрение

2. Промышленное внедрение

Опытное внедрение заключается в проверке работоспособности элементов и модулей проекта и устранение выявленных ошибок.

Промышленное внедрение - организация проверки проекта на уровне функций и контроля соответствия его требованиям, сформулированных на стадии системного анализа.

4. Эксплуатация и сопровождение проекта

Связана с текущей эксплуатацией ИС и ее модернизацией.

С точки зрения реализации перечисленных процессов в технологиях проектирования ИС модели жизненного цикла претерпевали существенные изменения, а именно:

1. До конца 70-х годов использовалась каскадная модель - последовательный переход на следующий этап после завершения предыдущего.

2. В 70 - 80 годах использовалась итерационная модель - с возвратами на предыдущие этапы после выполнения очередного этапа.

3. В конце 80 - начале 90 годах начала превалировать спиральная модель - прототипная модель, предполагающая постепенное расширение прототипа ИС.

Каскадная модель. Для этой модели характерно автоматизация отдельных, не связанных задач. Она не требует выполнения информационной интеграции и совместимости программного, технического, информационного и организационного обеспечения. В рамках решения отдельных задач каскадная модель по срокам разработки и надежности оправдывала себя. Применение этой модели к большим и сложным проектам, требующим интеграции их частей и имеющих большую длительность проектирования и, следовательно, изменчивость требований за это время приводит к их практической нереализуемости.

Итерационная модель. Создание комплексных ИС проведения увязки проектных решений, получаемых при реализации отдельных задач. Подход к проектированию «сверху - вниз» обуславливает необходимость итерационных возвратов, когда проектные решения по отдельным задачам комплектуются в общие системные решения, и при этом возникает потребность в пересмотре ранее сформулированных требованиях. Как правило, вследствие большого числа итераций возникает рассогласование выполненных проектных решений и документаций. Запутанность функциональной и системной архитектур, создаваемых ИС, вызывает на стадиях внедрения и эксплуатации необходимость перепроектирования всей системы.

Спиральная модель. Используется подход к организации проектирования ИС «сверху - вниз», когда сначала определяется состав функциональных подсистем, а затем осуществляется постановка отдельных задач. Соответственно, сначала разрабатываются такие общесистемные вопросы, как организация интегрированной БД, технология сбора, передачи и накопления информации, а затем технология решения конкретной задачи. В рамках комплекса задача программирование осуществляется по направлению от головных модулей к модулям, исполняющим отдельные функции. На первый план выходят вопросы взаимодействия программных модулей между собой и БД, а на второй - реализация алгоритма. В основе спиральной модели жизненного цикла ИЭС лежит применение прототипной технологии, RAD-технологии. Согласно этой технологии ИС разрабатывается путем расширения программных прототипов, повторяя путь от детализации требований к детализации программного кода. Естественно, что такая технология сокращает число итераций и меньше возникает ошибок и несоответствий, которые необходимо исправлять на последующих операциях. Само проектирование ИС осуществляется более быстрыми темпами и упрощается созданием проектной документации.

3. Состав стадий и этапов канонического проектирования ИС

Процесс проектирования ИС в соответствии с действующим в нашей стране ГОСТом 34.601-90 «Автоматизированные системы. Стадии создания» делится на следующие 7 стадий:

Рисунок 7

3.1 Состав и содержание работ на предпроектной стадии

При изучении объекта потенциальной организации разработчики должны уточнить границы изучения объекта, определить круг пользователей будущей ИС различных уровней и выделить классы и типы элементов объекта, подлежащих обследованию и последующей автоматизации. Выделяют этап - сбор материалов, когда производится изучение предметной области, осуществляется выбор методов обследования, включая план, график его проведения, а также планируется способ формализации материалов обследования.

Необходимо обследование завершать подготовкой отчета об обследовании, который должен стать основой для проведения следующего этапа - анализ материалов обследования. В результате этого этапа производится:

1. Сопоставление всей собранной об объекте информации с теми требованиями, которые предъявляются к объекту, определение недостатков функционирования объекта обследования.

2. Выработка основных направлений совершенствования работ объекта обследования на базе внедрения проекта ИС.

3. Выбор направления проектирования (выбор инструментария и оценка эффективности выбранного инструментария).

4. Обоснование выбора решений по основным компонентам ИС и определение общесистемных, функциональных и локальных требований к будущему проекту и его частям.

Анализ материалов обследования позволяет проектировщикам выделить и составить список автоматизируемых подразделений, а также определить (сформировать) список автоматизируемых задач.

Важнейшими этапами предпроектной стадии являются составление ТЭО и формирование ТЗ. Целью разработки ТЭО являются оценка основных параметров, ограничивающих проект ИС, обоснование выбора и оценка основных проектных решений по отдельным компонентам проекта. При этом различают:

1. Организационные параметры, которые характеризуют способы организации процессов преобразования информации в ИС.

2. Информационные параметры, которые включают достоверность, периодичность сбора, форму представления, периодичность обработки информации.

3. Экономические параметры, которые включают показатели годового экономического эффекта, коэффициенты эффективности затрат и т.д.

Параметризация позволяет определить требования к создаваемой ИС, оценить существующую ИС, определить пригодность типовых решений в проектируемой ИС, выбрать проектные предварительные решения в соответствии с предъявляемыми к ИС требованиями. В состав ТЭО должно входить:

1. Характеристика исходных данных о предметной области.

2. Обоснование цели создания ИС.

3. Обоснование выбора автоматизации подразделений комплекса автоматизированных задач, выбора программно-аппаратной платформы.

4. Разработка перечня организационно-технических мероприятий по проектированию системы.

5. Расчет и обоснование эффективности реализуемого проекта.

6. Выводы о техническом уровне проекта и возможности дальнейших разработок.

На основе ТЭО составляется ТЗ согласно ГОСТ 34.602-89 «ТЗ на создание автоматизированной системы».

В состав ТЗ включаются следующие разделы:

1. «Общие требования о проекте»:

1.1 Полное наименование системы

1.2 Код системы

1.3 Код договора

1.4 Полное наименование предприятия-разработчика и предприятия-заказчика.

1.5 Перечень документов, на основании которых создается система.

1.6 Плановые сроки начала и окончания работ создания системы.

1.7 Сведенья об источниках финансирования.

1.8 Порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ по созданию системы и ее частей.

2. «Назначение, цели создания системы»:

2.1 «Назначение системы», где даются вид автоматизированной деятельности и перечень объектов автоматизации, на которых предполагается ее использовать.

2.2 «Цели создания системы», где указываются наименование и требуемые значения технических, технологических, производственно-экономических и других показателей объекта автоматизации, которые будут достигнуты в результате работы ИС.

3. «Характеристика объекта автоматизации»:

3.1 Краткие сведенья об объекте автоматизации.

3.2 Сведенья об условиях эксплуатации объекта.

3.3 Характеристика окружающей среды.

4. «Требования к системе»:

4.1 «Требование к системе в целом»:

4.1.1 требования к структуре и режимам функционирования системы;

4.1.2 требования к численности эксплуатирующего персонала;

4.1.3 требования к надежности и безопасности работы системы;

4.1.4 требования к эргономике, эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту системы;

4.1.5 требования к защите информации от несанкционированного доступа;

4.1.6 требования по сохранению информации при авариях;

4.1.7 требования к защите от внешней среды;

4.1.8 требования к патентной чистоте патентных реле;

4.1.9 требования по унификации и стандартизации.

4.2 «Требования к функциям или задачам, выполняемым системой»:

4.2.1 требования к комплексам задач и/или отдельным задачам по каждой функциональной подсистеме;

4.2.2 требования к распределению их по очередям созданной ИС;

4.2.3 требования к временному регламенту реализации каждой функции, задачи или комплекса задач;

4.2.4 требования к качеству реализации каждой функции, задачи или комплекса задач;

4.2.5 требования к форме предоставляемой выходной информации;

4.2.6 требования к характеристикам необходимой точности, времени выполнения, достоверности выдачи результата.

4.3 «Требования к видам обеспечения»:

4.3.1 требования к математическому обеспечению ИС;

4.3.2 требования к программному обеспечению ИС;

4.3.3 требования к информационному обеспечению ИС;

4.3.4 требования к техническому обеспечению ИС;

4.3.5 требования к другим видам обеспечения ИС.

5. «Состав и содержание работ по созданию системы»:

5.1 Перечень стадий и этапов работ по созданию системы в соответствии с ГОСТ 34.601-90.

5.2 Сроки выполнения стадий и этапов.

5.3 Перечень организационных исполнителей.

5.4 Перечень документов по ГОСТ 64.201-89, предъявляемых по окончанию работ.

5.5 Вид и порядок проведения экспертизы технической документации.

6. «Порядок контроля приемных работ»:

6.1 виды, состав, методы испытаний системы и ее частей;

6.2 общие требования к приемке работ по стадиям;

6.3 порядок утверждения приемных документов;

6.4 статус приемочной комиссии.

7. «Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие»:

7.1 приведение перечня необходимых мероприятий и их исполнителей, которые следует выполнить при подготовке к вводу ИС в действие;

7.2 приведение информации, поступающей в систему, к виду, пригодному для ввода в ИС;

7.3 создание условий функционирования объекта, при которых гарантируется соответствие создаваемой системы требованиям, установленных в ТЗ;

7.4 создание необходимых для функционирования системы подразделов и служб;

7.5 сроки и порядок комплектования штатов, и обучение персонала.

8. «Требования к документированию»:

В этом разделе приводят перечни подлежащих разработке комплектов и видов документов.

9. «Источники разработки»:

В данном разделе приводят документы и информационные материалы, используемые при создании ИС (ТЭО, отчеты о законченных НИР, информационные материалы на отечественные и зарубежные системы-аналоги и др.)

В состав ТЗ могут быть включены приложения, содержащие, в частности, расчеты экономической эффективности системы, научно-техническую оценку других систем и др.

3.2 Состав и содержание работ на стадии технорабочего проектирования

Работы на этой стадии выполняются на основе утвержденного ТЗ, при этом разрабатываются:

· Основные положения проектируемой системы, принципы ее функционирования и взаимодействия с другими системами.

· Определяется структура системы (ее функционал) в достаточно подробном варианте.

· Разрабатываются проектные решения по всем видам обеспечения системы.

На стадии технорабочего проектирования выполняются 2 этапа работ:

1. техническое проектирование;

2. рабочее проектирование.

На первом этапе (техническое проектирование) осуществляется логическая проработка функциональной и системной архитектуры ИС, в процессе которой могут быть разработаны несколько вариантов всех компонентов системы; приводится оценка вариантов по показателям стоимости, трудоемкости, достоверности и т.д. и выпускается технический проект системы.

Все работы первого этапа можно разбить на 2 группы.

К первой группе относится разработка общесистемных проектных решений, в том числе:

· разработка основных общесистемных положений по ИС;

· определение функциональной структуры;

· разработка проектно-сметной документации и расчет экономической эффективности системы;

· разработка плана мероприятий по внедрению ИС.

При разработке основных положений уточняются цели создания ИС и выполняемые ею функции, кроме того, устанавливается взаимосвязь проектируемой системы с другими системами, уточняется организационная структура объекта в условиях функционирования ИС.

Наиболее принципиальной в данном комплекте работ является разработка функциональной архитектуры ИС.

Ко второй группе работ, выполняемых на данном этапе, относятся разработка локальных проектных решений, к числу которых, в первую очередь, относят «постановку» задачи.

Кроме того, ко второй группе работ следует отнести:

· проектирование форм входных и выходных документов;

· система ведения документов и пакетов экранных форм;

· проектирование (обоснованное использование) классификационной информации и системы ведения классификаторов;

· разработка входных и выходных сообщений;

· проектирование состава и структуры информационной базы;

· проектирование вне машинных и внутри машинных технологических решений задач;

· разработка проектных решений по комплексу технических средств.

Основным компонентом локальных проектных решений, являющимся базой для разработки информационного, программного и технологического обеспечений, является постановка задач. Этот документ содержит 3 основные части:

1. Характеристику задачи;

2. Описание выходной информации;

3. Описание входной информации.

Рисунок 8. Структура «Постановки задачи»

Под целью автоматизированного решения задачи подразумевается получение определенного экономического эффекта или снижения стоимостных и трудовых затрат на обработку информации, улучшение качества и достоверности получаемой информации, повышение оперативности ее обработки, т.е. получение прямого или косвенного эффекта от внедрения данной задачи.

Под экономической сущностью решения задачи понимаются состав экономических показателей, рассчитываемых при ее решении, документы, в которые заносятся эти показатели, перечень исходных показателей, необходимых для получения результатных, и наименование тех первичных документов, в которых они содержатся.

Организационная сущность задачи - это описание порядка решения задачи, режима решения, состава файлов с постоянной и переменной информацией, способа получения и ввода первичной информации в ИС, формы выдачи результатной информации (на печать, на экран) или передача по каналам связи.

Описание алгоритма решения задачи включает формализованное описание входных и результатных показателей и перечень формул расчета результатных показателей в случае решения задачи прямым методом счета или описание математической модели экономико-математического метода, применяется для ее реализации и перечня последовательных шагов выполнения расчетов.

Далее указывается периодичность решения задач и регламент выдачи результатных документов, требования к организации сбора исходных данных, т.е. к способу и техническим средствам съема, регистрации, сбора и передачи данных для обработки. Большое значение имеет описание связи задачи с другими задачами функциональной подсистемы, в которую она входит, а также с задачами других подсистем или внешней средой.

Описание выходной информации включает в себя:

· Перечень выходных сообщений;

· Перечень структурных единиц информации;

· Периодичность возникновения и сроки получения информации;

· Наименование и идентификатор по каждой форме документа.

Описание входной информации состоит из:

· Перечня входных сообщений;

· Перечня структурных единиц информации;

· Описание периодичности возникновения входной информации;

· Наименование и идентификатор по каждой форме документа.

Далее для каждой задачи разрабатываются все компоненты информационного, технического, математического и лингвистического обеспечения.

Результатом работ на данном этапе является утвержденный технический проект, состав и содержание которого регламентируется стандартом ГОСТ 34.201-89.

На II этапе - рабочее проектирование - осуществляется техническая реализация выбранных и обоснованных вариантов и разрабатывается соответствующая документация. Наиболее ответственной и трудоемкой работой, выполняемой на этом этапе, является разработка ПО ИС. При этом в состав ПО входят следующие компоненты:

1. Исходные тексты программ с необходимыми комментариями;

2. Описание программ;

3. Контрольные примеры;

4. Инструкции для системного программиста, оператора и пользователя.

Большую роль для эффективного использования разрабатываемого проекта ИС играет качественная технологическая документация, разработанная на этапе рабочего проектирования. Данная часть проектирования предназначена для использования специалистами в своей деятельности на каждом автоматизированном рабочем месте (АРМ).

К числу работ, выполняемых на этом этапе, относится разработка правовых ресурсов, определяющих права и обязанности специалистов, работающих в условиях функционирования в организации компонентов ИС.

3.3 Состав и содержание работ на стадии внедрения, эксплуатации и сопровождения проекта

На стадии «внедрения проекта» проводится подготовка и постепенное освоение разрабатываемой проектной документации ИС заказчиком системы. В процессе выполнения работ на этой стадии осуществляется выявление частных или даже системных недоработок во внедряемом проекте ИС.

Внедрение может осуществляться с использованием следующих методов:

1. Последовательный метод - внедряется одна подсистема за другой и одна задача следует за другой.

2. Параллельный метод - все задачи всех подсистем внедряются одновременно.

3. Смешанный подход - подход, при котором внедряется одна или более подсистем первым методом, а после накопления опыта приступают к параллельному внедрению остальных подсистем.

Чаще всего используют смешанный метод внедрения ИС. Внедрение проекта осуществляется в 3 этапа:

I. Подготовка объекта к внедрению.

II. Опытное внедрение (эксплуатация)

III. Сдача проекта ИС в промышленную эксплуатацию.

I этап предусматривает:

1. Изменение организационной структуры объекта (предприятия, организации, службы, цеха, участка).

2. Прием кадров соответствующей квалификации с целью эффективной эксплуатации системы.

3. Строительство, при необходимости, и оборудование помещения под установку компьютерно-телекоммуникационной техники.

4. Закупка и установка КТС. В результате выполнения данного этапа составляется акт готовности объекта к внедрению ИС специальным приказом, формируется состав приемной комиссии, разрабатывается программа приемо-сдаточных испытаний (ПСИ), проводятся ПСИ, готовится и утверждается приказ о начале опытной эксплуатации.

II этап - опытная эксплуатация. На этом этапе внедряются несколько задач, комплексов задач или подсистемы ИС. При этом выполняются следующие работы:

1. Осуществляется подготовка исходных данных для внедренных задач.

2. Производственный ввод исходных данных в систему и выполнение запланированного числа реализаций внедряемых задач.

3. Анализ результатных данных на предмет наличия ошибок. Вследствие обнаружения ошибок осуществляется поиск причин и источников ошибок, внесение корректировок в программы и/или в технологию обработки информации, в работу технических средств. В исходные оперативные данные и файлы с условно постоянной информацией. После устранения ошибок подписывается акт о проведении опытной эксплуатации, которая служит сигналом для начала выполнения следующего этапа.

На III этапе - сдача ИС в промышленную эксплуатацию, используются следующие документы:

1. Договорная документация

2. Приказ о разработке ИС

3. ТЭО и ТЗ

4. Технорабочий проект

5. Приказ о начале промышленной эксплуатации

6. Программа проведения испытаний

7. Акт о завершении промышленной эксплуатации

В процессе сдачи ИС в промышленную эксплуатацию осуществляются следующие работы:

1. Проверка соответствия проекта договорной документации. Во-первых, по времени выполнения, объему проделанной работы и затратам денежных средств.

2. Проверка соответствия проектных решений по ИС требованиям ТЗ.

3. Проверка соответствия проектной документации.

4. Проверка технологических процессов обработки данных по всем задачам и подсистемам.

5. Проверка качества функционирования информационной базы, оперативности и полноты ответов на запросы

6. Выявление локальных системных ошибок и их исправление.

На стадии «эксплуатации и сопровождения» выполняются следующие этапы:

I. Эксплуатация ИС

II. Сопровождение и модернизация ИС.

На этой стадии решается вопрос: чьими силами (персоналом заказчика или разработчика) будут осуществляться эксплуатация и сопровождение. В случае выбора 2 варианта заключается договор о сопровождении проекта. В процессе выполнения этапа эксплуатации ИС осуществляются исправления в работе всех частей системы при возможности сбое, регистрация этих случаев в журналах, а также отслеживание технико-экономических характеристик работы системы и накопление статистики о качестве работы всех компонентов системы.

На этапе «сопровождения и модернизации проекта» выполняется анализ собранного статистического материала, который осуществляется созданной для этих целей комиссией. Результаты анализа позволяют:

1. Сделать заключение о необходимости модернизации всего проекта или его частей.

2. Определить объем, сроки и стоимость доработок для получения технорабочего проекта, прошедшего модернизацию.

В случае выявления указанной комиссией факта морального и/или физического старения ИС принимается решение о целесообразности прекращения эксплуатации ИС и разработке нового проекта для данного объекта.

...