Методы построения информационных систем

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИС) должен быть, прежде всего, адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем. (См. приложение D)

Для различных классов систем используются разные методы разработки, определяемые типом создаваемой системы и средствами реализации. Спецификации этих систем, в большинстве случаев, состоят из двух основных компонентов – функционального и информационного. Современные методы создания ИС разного назначения базируются в основном, на трех подходах: объектно-ориентированная технология, основанная на знаниях (интеллектуальная) технология и CASE-технология.

В области создания систем САПР доминируют структурные подходы, так как  они максимально приспособлены для взаимодействия с пользователями, не являющимися специалистами в области ИТ. Адекватными инструментальными средствами, поддерживающими структурный подход к созданию ИС, являются CASE -системы автоматизации проектирования.

Методология создания информационных систем заключается в организации процесса построения информационной системы и обеспечении управления этим процессом для того, чтобы гарантировать выполнение требований как к самой системе, так и к характеристикам процесса разработки.

Основными задачами, решение которых должна обеспечивать методология создания корпоративных информационных систем (с помощью соответствующего набора инструментальных средств), являются следующие:

• обеспечение создания информационных систем, отвечающих целям и задачам предприятия и соответствующих предъявляемым к ним требованиям по автоматизации деловых процессов;
• гарантия создания системы с заданными параметрами в течение заданного времени в рамках оговоренного заранее бюджета;
• простота сопровождения, модификации и расширения системы с целью обеспечения ее соответствия изменяющимся условиям работы предприятия;
• обеспечение создания корпоративных информационных систем, отвечающих требованиям открытости, переносимости и масштабируемости;
• возможность использования в создаваемой системе разработанных ранее и применяемых на предприятии средств информационных технологий (программного обеспечения, баз данных, средств вычислительной техники, телекоммуникаций).

Методологии, технологии и инструментальные средства проектирования (CASE-средства) составляют основу проекта любой информационной системы. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов жизненного цикла информационных систем.

Основное содержание технологии проектирования составляют технологические инструкции, состоящие из описания последовательности технологических операций, условий, в зависимости от которых выполняется  та или иная операция, и описаний самих операций.

Технология проектирования может  быть представлена как совокупность трех составляющих:

• заданной последовательности выполнения технологических операций проектирования;
• критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций;
• графических и текстовых средств, используемых для описания проектируемой системы.

Каждая технологическая операция должна обеспечиваться следующими материальными  и информационными ресурсами:

• данными, полученными на предыдущей операции (или исходными данными), представленными в стандартном виде;
• методическими материалами, инструкциями, нормативами и стандартами;
• программными и техническими средствами;
• исполнителями.

Результаты выполнения операций должны предоставляться в некотором  стандартном виде, обеспечивающем их адекватное восприятие при выполнении следующей технологической операции (на которой они будут использоваться в качестве исходых данных).

Можно сформулировать следующий ряд  общих требований, которым должна удовлетворять технология проектирования, разработки и сопровождения информационных систем:

• поддерживать полный жизненный цикл информационной системы;
• обеспечивать гарантированное достижение целей разработки системы с заданным качеством и в установленное время;
• обеспечивать возможность разделения крупных проектов на яд подсистем – декомпозицию проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности, с последующей интеграцией составных частей.
• технология должна обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами. Это обусловлено принципами управляемости коллектива и повышения производительности за счет минимизации числа внешних связей;
• обеспечивать минимальное время получения работоспособной системы;
• предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и его составляющих, возможность автоматического выпуска проектной документации и синхронизацию ее версий с версиями проекта;
• обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации системы – системы управления базами данных, операционной системы, языка и системы программирования.

Методология  RAD – Rapid Application Development

На начальном этапе существования  компьютерных информационных систем их разработка велась на традиционных языках программирования. Однако по мере возрастания сложности разрабатываемых систем и увеличения запросов пользователей (чему в значительной степени способствовал прогресс в области вычислительной техники, а также появление удобного графического интерфейса пользователя в системном программном обеспечении) потребовались новые средства, обеспечивающие значительное сокращение сроков разработки. Это послужило предпосылкой к созданию целого направления в области программного обеспечения – инструментальных средств для быстрой разработки приложений. Развитие этого направления привело к появлению на  рынке программного обеспечения средств автоматизации практически всех этапов жизненного цикла информационных систем.

Основные  особенности методологии RAD

Методология разработки информационных систем, основанная на использовании  средств быстрой разработки приложений, получила широкое распространение  и приобрела название методологии  быстрой разработки приложений –  RAD (Rapid Application Development). Данная методология охватывает все этапы жизненного цикла и информационных систем.

RAD – это комплекс специальных инструментальных средств быстрой разработки прикладных информационных систем, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, функционально отражающих отдельные информационные компоненты приложений.

Под методологией быстрой разработки приложении обычно понимается процесс  разработки информационных систем, основанный на трех основных элементах:

• небольшой команде программистов
• тщательно проработанный производственный график работ, рассчитанный на сравнительно короткий срок разработки
• интереционная модель разработки, основанная на тесном взаимодействии заказчиков – по мере выполнения проекта разработчики уточняют и реализируют в продукте требования, выдвигаемые заказчиком.

Основные принципы методологии  RAD можно свести к следующему:

• используется итерационная (спиральная) модель разработки;
• полное завершение работ на каждом  из этапов жизненного цикла не обязательно;
• в процессе разработки информационной системы необходимо тесное взаимодействие с заказчиком и будущими пользователями;
• необходимо применение CASE-средств и средств быстрой разработки приложений;
• необходимо применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;
• необходимо использование прототипов, позволяющее полнее выяснить и реализовать потребности конечного пользователя;
• тестирование и развитие проекта осуществляется одновременно с разработкой;
• разработка ведется немногочисленной и хорошо управляемой командой профессионалов;
• необходимы грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль  выполнения работ.

Объектно-ориентированный  подход

Средства RAD дали возможность реализовывать совершенно иную про сравнению с традиционной технологию создания приложений: информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирование согласовывается с пользователем, а затем разработчик может переходить непосредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы.

Возможность использования подобного  подхода в значительной степени  является результатом применения принципов  объектно-ориентированного проектирования. Применение объектно-ориентированных методов позволяет преодолеть одну из главных трудностей, возникающих при разработке сложных систем – колоссальный разрыв между реальным миром (предметной областью описываемой проблемы) и имитирующей средой.

Использование объектно-ориентированных методов позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов – сущностей, объединяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры). 

В объектном подходе акцент переносится  на конкретные характеристики физической или абстрактной системы, являющейся предметом программного моделирования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Таким образом, свойства, характеризующие объект и его поведение, остаются неизменными. Объект может только менять состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.

Широкую известность объектно-ориентированное  программирование получило с появлением визуальных средств проектирования, когда было обеспечено слияние данных с процедурами, описывающими поведение реальных объектов, в объекты программ, которые могут быть отображены определенным образом в графической пользовательской среде. Это позволило приступить к созданию программных систем, максимально похожих на реальные, и добиваться наивысшего уровня абстракции. В свою очередь объектно-ориентированное программирование позволяет создавать более надежные коды, т.к. у объектов программ существует точно определенный и жестко контралируемый интерфейс.

При разработке приложений с помощью  инструментов RAD используется множество готовых объектов, сохраняемых в общедоступном хранилище. Однако обеспечивается и возможность разработки новых объектов. При этом новые объекты могут разрабатываться как на основе существующих, так и с «нуля».

Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов формировать простые приложения без написания кода программы. Это является большим преимуществом RAD, так как в значительной степени сокращает рутинную работу по разработке интерфейсоф пользователя (при использовании обычных средств разработка интерфейсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу, отнимающую много времени). Высокая скорость разработки интерфейсной части приложений позволяет быстро создавать прототипы и упрощает взаимодействие с конечными пользователями.

Таким образом, инструменты RAD позволяют разработчикам сконцентрировать усилия на сущности реальных деловых процессов предприятия, для которого создается информационная система. В итоге это приводит к повышению качества разрабатываемой системы.

Визуальное  программирование

Применение принципов объектно-ориентированного программирования позволило создать  принципиально новые средства проектирования приложений, называемые средствами визуального программирования. Визуальные инструменты RAD позволяют создавать сложные графические интерфейсы пользователя вообще без написания кода программы. При этом разработчик может на любом этапе наблюдать то, что закладывается в основу принимаемых решений.

Визуальные средства разработки оперируют  в первую очередь со стандартными интерфейсными объектами – окнами, списками, текстами, которые легко  можно связать с данным из базы данных и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой стандартные элементы управления – кнопки, переключатели, флажки, меню и т.п., с помощью которых осуществляется управление отображаемыми данными. Все эти объекты могут быть стандартным образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для дальнейшего повторного использования.

В настоящее время существует довольно много различных визуальных средств  разработки приложений. Но все они  могут быть разделены на две группы – универсальные и специализированные.

Среди универсальных систем визуального программирования сейчас наиболее распространены такие как Borland Delphi и Visual Basic. Универсальными их называют потому, что они не ориентированы на разработку только приложений баз данных – с их помощью могут быть разработаны приложения почти любого типа, в том числе и информационные приложения. Причем программы, разрабатываемые с помощю универсальных систем, могут взаимодействовать практически с любыми системами управления базами данных. Это обеспечивается как использованием драйверов ODBC или OLE DB, так и применением специализированных средств (компонентов).

Специализированные средства разработки ориентированы только на создание приложений баз данных. Причем, как правило, они привязаны к вполне определенным системам управления базами данных. В  качестве примера таких систем можно привести Power Builder фирмы Sybase (естественно предназначенный для работы с СУБД Sybase Anywhere Server) и Visual FoxPro фирмы Microsoft.

Поскольку задачи создания прототипов и разработки пользовательского  интерфейса, по существу, слились, программист получил непрерывную обратную связь с конечными пользователями, которые могут не только наблюдать за созданием приложения, но и активно учувствовать в нем, корректировать результаты и свои требования. Это также способствует сокращению сроков разработки и является важным психологическим аспектом, который привлекает к RAD все большее число пользователей.