Анализ методов проектирования информационных систем

Очевидно, что выбор методов проектирования информационных систем определяется целями проекта и в значительной мере влияет на весь его дальнейший ход. В данной статье выполнен сравнительный анализ методов проектирования информационных систем для выбора с целью повышения эффективности процесса создания системы.

Важнейшими из подходов являются структурный (функциональный), объектно-ориентированный, отдельно выделяются методы методологии ARIS.

Функционально-технологические методы проектирования ИС обеспечивают анализ непрерывно изменяющегося спектра организационных и управленческих функций и опережающих технологий их решения с целью синтеза системной архитектуры системы, удовлетворяющей ее функциональному назначению и заданным показателям качества.

Функционально-технологические методы характеризуются:

-целостным подходом к анализу и синтезу системной архитектуры ИС и реализуемых в этой архитектуре организационных и управленческих функций;
-учетом динамики организационных и управленческих функций, а также обеспечивающих их программно-технических решений и системных архитектур;
-учетом взаимосвязей организационных и управленческих функций, обеспечивающих их информационных технологий и системной архитектуры ИС при определяющей роли функций и технологий по отношению к структуре;
-учетом физических и информационных связей между элементами ИС;
-учетом взаимосвязей создаваемой ИС с внешней средой.

Существенным достоинством функционально-технологических методов является формирование и применение динамичных типовых конструкторских решений при создании ИС: типовых прикладных решений, типовых технологических подсистем и типовых операций по обработке информации, а также связанных с ними программно-технических решений.

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. Далее проведем сравнительный анализ методов проектирования информационных систем SADT, указывая на их положительные и отрицательные стороны.

Главным достоинством нотации IDEF0 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.

Что касается нотации стандарта IDEF1X, то, наряду со многими достоинствами, существенным недостатком его является невозможность адекватно и полно описать предметную область. Поэтому, код клиентского приложения, генерируемый в дальнейшем на основе информации о структуре БД, не позволяет построить эффективное приложение со сложной бизнес – логикой. Это вызвано тем, что данные для хранения в БД необходимо представить в таблицах, к структуре которой предъявляются требования нормализации и т.п. В настоящее время более перспективным считается проектирование информационной системы не от данных(БД), а от программного приложения.

DFD(IDEF2) 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.

Формирование и использование типовых конструкторских решений в соответствии с функционально-технологическими методами обеспечивают высокую динамику проработки технических решений для всех видов взаимодействующих процессов и взаимосвязь их по трем уровням проектирования (полииерархическая модель):

-концептуальный (общесистемных проблем), на котором осуществляется анализ и синтез системных архитектур;
-функционирующих объектов информационной системы, где формируются решения по созданию и совершенствованию информационной системы;
-элементов информационной системы – создание программно-технической инфраструктуры функционирующих объектов.

ИС, решающие аналитические и в особенности аналитико-логические задачи, зачастую оперируют неточной и неопределенной информацией. Такие задачи возникают, в частности, на валютных рынках, на фондовых биржах, при оценке риска инвестиций, при прогнозах спроса и предложений на рынках ценных бумаг и т.д. Проектирование подобных систем требует усиления функционально-технологических методов объектными методами. Поэтому важным для правильной организации проекта информационной системы является сравнительный анализ структурных и объектных методов проектирования.

Принципиальное различие между структурным и объектно-ориентированным подходом заключается в способе декомпозиции системы. Объектно-ориентированный 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

В настоящее время объектный подход стал особенно популярен и характеризуется разработчиками как универсальное средство проектирования. Однако методология применения UML на этапах анализа и проектирования описана достаточно слабо (т.е. можно найти описание диаграмм, но логика их использования регламентируется слабо), поэтому рано говорить о UML как о действительно полноценной замене всем другим подходам.

Однако структурные и объектно-ориентированные методы проектирования не позволяют достичь согласованности структур данных и алгоритмов при независимой разработке. Причин несколько.

Во-первых, отсутствие формализации на этапе начального проектирования, когда из предметной области выделяются информационные понятия и определяются их реквизиты.
Во-вторых, возможность создания множества алгоритмов для реализации одной задачи.

Для достижения согласованности структур данных необходимо при определении понятий и их реквизитов выделять атомарные реквизиты. То есть, реквизиты, которые не могут быть представлены совокупностью других реквизитов.Здесь на выручку приходит аспектный подход.

Проектирование базы данных в аспектном подходе выполняется на основе реляционной модели представления данных. Используются понятия отношения, атрибута, функциональной зависимости. Но процесс формирования схемы данных отличается от реляционного подхода, поскольку, во-первых, в нем не применяется стандартная процедура нормализации, и, во-вторых, множество атрибутов, построенное на основе реквизитов предметной области, дополняется множеством вспомогательных атрибутов.

Следует отметить, что структура данных, построенная при помощи аспектного подхода, обладает свойством сохранения функциональных зависимостей, свойством соединения без потерь и каждое ее отношение находится в третьей нормальной форме.

Для реализации алгоритмов задач при работе пользователя с информационной системой можно использовать два подхода.

В первом случае, описание задачи записывается в виде грамматики аналогично программному сценарию. Программа — интерпретатор анализирует это описание и выполняет операторы по мере определения терминальных и нетерминальных символов, указанных перед ним в правилах грамматики.

При втором подходе на основе правил грамматики создаются программные объекты (ассоциированные с переменными) и связи между ними. Связи реализуются через события. При наступлении очередного события (изменение значения переменной) посылаются сигналы на изменения объектам, которые связаны с данным правилом вывода.

Таким образом, аспектный подход может использоваться как при структурном, так и при объектно-ориентированном проектировании ИС.

Однако следует отметить, что аспекты могут снижать надежность системы, в которую они включены, и, кроме того, могут нарушить работу важных частей системы, которые нормально работали без аспектов. Кроме того аспекты добавляют необходимые сквозные свойства к системе.

Не менее важным является сравнительный анализ сильных и слабых сторон структурного, объектно-ориентированного подходов и методологии ARIS.

Методология ARIS поддерживает большое количество методов моделирования, используемых для построения этих моделей. Среди них такие известные как диаграммы Чена, Unified Modeling Language (UML), Object Modeling Technique (OMT) и т.п. Последняя версия ARIS поддерживает более 83 методов моделирования.

С помощью методов ARIS проектирование информационной системы осуществляется путем построения моделей автоматизируемого объекта, отражающие его жизнедеятельность с разных сторон. Это может быть организационная структура предприятия, дерево его целей, информационные модели, отражающие структуру информации, используемой на предприятии и т.п.

Конкретный набор методов ARIS, используемых для построения таких моделей, формируется в зависимости от целей проекта из числа тех восьмидесяти трех методов, которые поддерживает система ARIS. При этом также определяется, какие из четырех аспектов архитектуры ARIS (организационная структура, функциональная составляющая, информационная составляющая и процессная составляющая) найдут свое отображение в итоговом наборе моделей.

Однако, отсутствие четких соглашений по моделированию управляющих воздействий в рамках eEPC ARIS может привести к созданию моделей, не отвечающих на поставленные вопросы, в то время как нотация IDEF0 системы BPWin позволяет решить эту задачу. С другой стороны, описание процедуры, выполняемой одним сотрудником, может быть описано более адекватно при помощи eEPC ARIS, чем IDEF0 или IDEF3 BPWin.

ARIS предоставляет существенно больше возможностей по работе с отдельными объектами модели, но именно вследствие чрезмерного количества настроек работа по созданию модели должна регламентироваться сложной, многоаспектной документацией – т.н. «Соглашениями по моделированию».

В свою очередь, BPWin отличается простотой в использовании, и достаточной строгой регламентацией при создании диаграмм (стандарт IDEF и рекомендации по его применению, бланк IDEF для создания диаграммы, ограниченное количество обязательно заполняемых полей, ограничение количества объектов на одной диаграмме и т.д.). ARIS, безусловно, является более «тяжелым» инструментом, по сравнению с BPWin, но это в итоге оборачивается значительными трудностями и высокими затратами на его эксплуатацию.

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

Сравнительный анализ методов проектирования информационных систем для выбора с целью повышения эффективности процесса создания системы в полной мере относится к методам оригинального, типового или смешанного проектирования ИС.

В методе оригинального проектирования 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:

-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;
-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.

При типовом проектировании 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. Благодаря наглядности моделей сотрудники Заказчика понимают модели и могут участвовать в их обсуждении (добиться таких результатов при использовании нотации структурного подхода практически невозможно).

Выбор обуславливается еще и тем, что легко перейти к этапу проектирования и инструмент будет единый. Проектирование — непосредственно проработка настроек системы, т.е. реализация бизнес-процессов Заказчика в рамках внедряемой системы. Использование структурных нотаций или моделей ARIS нецелесообразно и избыточно.

На практике очень часто следует применять смешанное проектирование – когда новые модули разрабатываются по схеме оригинального проектирования, в остальном — типового проектирования.

Предложенные варианты использования подходов и методов к проектированию ИС обеспечивают снижение сложности процесса создания ИС, существенно повышают эффективность проекта и помогают избежать ненужных, избыточных действий благодаря оптимальному выбору инструментов в зависимости от типа проекта.

Примечание.Основные подходы к разработке программных продуктов с упором на разработку, представление и управление требованиями изложены в статье блога экспертов Вебурситета.

Заключение

Сравнительный анализ методов проектирования информационных систем целесообразно выполнять для выбора наилучшего с целью повышения эффективности процесса создания системы