Моделирование информационных систем кратко
Обновлено: 04.07.2024
Это посо бие не является завер шенным , в него планируется включать нов ый
разраб отанн ый мате риал , подборк а и оформление ко торо го осуществляетс я в
соответствии с ут ве рж де нн ой программой дис ципли ны .
Полезность математического мод елиро вания для ре шен ия практиче -
ских задач вообще не вы зы вает сомнений . Мо же т возникну ть вопрос , а для
чего необх одим о осваивать мод елиро ван ие инф ормац ионных систем ( а сей -
час эти системы невозм ожно представить без вычислит ельной техники ) авиа -
строителям , ориентир ованн ым на т ех нолог ию производ ства самолетов ? Со -
временна я технол огия становитс я все более и бо лее авт оматизи рован ной .
Современный авиаст роитель , будь он конст ру ктор или техн олог должен ис -
пользовать ко мпьютеры в своей работ е . Существует опасность неадекватной
оценк и во зможностей компьюте ра пр и реше нии инж енерных задач . Это мо -
жет при вести или к отказу от автоматизации то го или иног о фр агме нта тех -
нологи ческого процесса , ил и к неоправ данн ым расходам на средства вычис -
лительной техник и , возможности кот орых си льно завышены по ср авн ению с
необходимыми . При этом так называемый здр ав ый смысл может приво дить к
серьезным ошибк ам в оц енке . Целью дисципл ины является вооружение мо -
лодого специалиста аппара том оценки информаци онно - вычисл ительных
систем для того , чтобы он мог грамо тно вписывать средства авто ма тиз ации в
конту ры прои зводства или уп ра вл ени я . Кром е того , моделиру я те или иные
системы , студенты получают опос ред ован ный опы т оптимизац ии систем и
закрепляют навык и использова ния компьютера при реше нии профе ссио -
Модели рованием называется замещение одного объе кта другим с це -
лью получения ин формации о важнейших свойствах объект а – оригин ала с
Модель ( франц . m odele от лат . m odula s – мера , образец ) :
1 ) образец для массов ого изг отовл ения из делия ; марк а издел ия ;
2) издел ие , с кот орог о с нимается форма ( шаб лоны , лекала , плаз ы );
3) изоб ражаем ый худож ник ом челове к или предмет ;
4) у стройств о , воспроизводящее ст роение ил и действ ие каког о - либо др угого
5) любой образ объекта , процесса или явле ния , испол ьзу емый в кач естве
представителя оригина ла ( изоб ражение , схема , черте ж , карта );
6) математическ ий аппарат , описываю щий объ ект , процесс ил и явление ;
7) приспо соб ление для полу чени я отпеча тка в литейной форм е .
В дальнейшем , если это не будет оговоре но особо , под мо дел ью бу дем
Всем моделям при суще наличие некот орой структу ры ( статической
или динамическ ой , материальной или идеальной ), ко торая подобн а структу ре
объек та – ориг инала . В процессе ра боты модель высту пает в роли относи -
тельно самостоят ельного квази объекта , позвол яющего получить при ис сле -
дова нии неко торые знания о са мо м об ъекте . Если р езультаты тако го иссле -
дова ния ( мод ели рова ния ) подтвержда ются и мог ут служить основ ой для про -
гнози рова ния в исследу емых объектах , то говорят , что модель адекватна объ -
екту . Пр и этом адекватность моде ли зависит от цели мод елирования и при -
- модели , со зда ваемо й для п олу чения информац ии об об ъекте , необ ход имой
По отноше нию к модели иссле дователь является эксп еримен тато ром .
Надо иметь в виду , что любой эк спер имен т может иметь существенное зн а -
чение в конк ретной области науки и тех ники то лько при специальной обра -
ботке его р езультатов . Одни м из наибо лее важных аспектов моделир ования
систем является пробл ема цели . Любую модель строят в зависимости от це -
ли , которую ставит перед ней исследователь , поэтому одна из основ ных про -
блем при мод елиро вании – это проб лема целево го на значени я . Подо бие пр о -
цесса , протекающего в модели , реальному процес су , является не самоц елью ,
а ус ло ви е м правиль ного функци онир ования моде ли . В качестве цели должн а
быть поставлена задача изу чения какой - либо стороны функциони рован ия
Если цели мо дели рован ия ясн ы , то возникает следующая пробл ема ,
проблема построен ия мо дели . Это постро ение оказывает ся во зможным , если
имеется инфо рмация или выдвин уты гипотезы отно ситель но стру кту ры , ал -
горитмов и параметров исследуемого объе кта . Следует подчеркну ть роль ис -
следователя в процессе построен ия мо дели , этот процесс является творче -
ским , базиру ющимся на знания х , опы те , эвристике . Формальны е методы , по -
зволяющие достаточно то чно описать систему или пр оцесс являются непол -
ными ил и прос то отсутствую т . Поэто му выбо р то й или иной ан ало гии полно -
стью основы вается на имеющемся опыте исследователя , и ошибки исследо -
вателя могут пр ивести к ош иб очны м результатам моделирования .
Когда модель построена , то следую щей проблемо й можно считать пр о -
блему работы с ней , реализацию модели . Здесь основны е зад ачи – минимиза -
ция вр емени получения ко нечных результатов и обесп ечение их дос товерн о -
сти . Для правил ьно постро енной модели ха рактер ным являетс я то , что она
выявляет лишь те закономерности , ко торы е нужны ис следователю , и не рас -
сматривает свой ства системы – оригинал а , несу щественные в данный мо -
Классификац ия видов моделирования си стем прив едена на рис . 1 . 1 .
Математическое моделирование – это постр оение и и спользование матема -
тических мо де лей дл я исследования поведени я систем ( объектов ) в разли ч -
ных ус ло ви я х , для полу чения ( расчета ) тех или ин ых характеристик оригина -
ла без проведе ния измерени й или с неб ольшим их количеством . В рамках ма -
Для обсуждения этапов и технологий создания современных информационных систем начнем с определения Автоматизированной Информационной Системы.
Под Автоматизированной Информационной Системой (АИС) мы будем понимать комплекс, который состоит из:
1. Аппаратно-технических средств, включающих компьютеры, периферию, системное и программное обеспечение.
2. Программного комплекса, который осуществляет механизм управления.
3. Информационной модели, представляющей совокупность правил и алгоритмов функционирования системы, объединяющей все формы данных и документов.
4. Экплутационно-технических кадровых ресурсов, обеспечивающих функционирование информационной системы.
5. Обратной связи или взаимообратной системы, позволяющей вносить изменения и коррекцию в работу системы.
Понятие - автоматизированная, предполагает использование современных технических и программных средств, без которых современные информационные системы, учитывая объемы и скорости обработки данных, просто не смогут существовать.
Таким образом, АИС - это система, которая предназначена для сбора, передачи, обработки, хранения и выдачи информации. АИС состоит из технических, программных, информационных и кадровых ресурсов.
Информационная система может функционировать как самостоятельно, так и являться составной частью или подсистемой для более сложной архитектуры.
Современные комплексные АИС позволяют решать задачи исследовательского, управленческого характера, планирования ресурсов предприятия, контроля деятельности различных функциональных частей. Учитывая размеры и характер решаемых задач, используют новейшие сетевые технологии и называют такие системы - Корпоративными Информационными Системами или КИС.
Моделирование информационных систем
В моделировании предметной области используют следующие виды моделей: структурированные, слабоструктурированные, формальные, неструктурированные, а также модели данных.
В структурированных моделях выделяется регулярная структура предметной области. Здесь выбираются сущности одного типа с одинаковым набором свойств, между различными типами сущностей строятся бинарные и n-арные связи. Примером такого подхода в моделировании является объектно-ориентированный, который позволяет наглядно моделировать не только структуру предметной области, но и все процессы взаимодействия определенных типов (в объектном программировании все операции с представителями различных классов или типов объектов называются методами).
При использовании структурированного подхода выделяют два уровня моделей: интенсионал предметной области и экстенсионал.
Интенсиональная модель определяет типы сущностей и связей между ними вне зависимости от времени. Более реальная модель второго уровня - экстенсионал предметной области. Она определяет связи между реальными экземплярами сущностей в зависимости от времени.
Системы баз данных основаны на структурированных моделях.
Теперь поговорим о слабоструктурированных моделях. В некоторых информационных системах не требуется строгая типизация сущностей и связей, иначе говоря, регулярная структура не определена. Представление предметной области определяется одним уровнем, экстенсионалом или рассматриваются конкретные сущности и связи между ними. Такие слабоструктурированные модели используются в системах, созданных на различных языках разметки, например HTML.
Формальные модели используют для информационных систем, написанных на формальных языках. Формальное представление предметной области делится на два уровня. В данном случае интенсионал представляет набор аксиом, описывающий отношения между различными типами сущностей. Экстенсионал представлен множеством фактов. Для таких систем используют логические языки (Пролог, Лисп). Этот тип моделей используется в экспертных системах.
Неструктурированные модели описывают предметную область на естественных языках, в виде текстов. Системы, работающие с таким уровнем моделей типа тезауруса, с лингвистической поддержкой. Такие неструктурированные модели называются вербальными. Системы текстового поиска используют этот тип моделей.
Модели данных - это инструменты моделирования, созданные с помощью различных программных средств. Используя объектный подход, который используется во всех современных технологиях, модель данных можно рассматривать как систему типов данных. В системах базы данных интенсиональная модель предметной области представляется схемой базы данных. На основе этой схемы проектируется приложение для управления данными базы. Терминология модели данных используется не только для проектирования баз данных, но и в WEB-технологиях, а также языке XML.
Информационной системой (ИС) называется совокупность средств, связанных с накоплением, обработкой и использованием информации.
Примерами могут служить государственные статистические службы, библиотеки, периодические издания, компьютерные программы и т.д.
С течением времени информационные технологии менялись. В дописьменную эпоху сигналы передавались голосом и произвольными знаками. С появлением алфавитов в качестве носителей информации начали использовать всевозможные твердые поверхности, наконец, с приходом эры компьютеров, информация стала храниться и передаваться в электронном виде.
На всех этапах развития ИС существовали определенные принципы их построения, которые следовало применить к конкретной ситуации, т.е. ИС моделируют, проектируют, прежде, чем приступить к их созданию и использованию. Если это орган государственной власти, то нужно продумать должностные обязанности, размещение и принципы оплаты деятельности чиновников; если ИС представляет собой бумажный носитель информации (энциклопедия, справочник, каталог), следует подобрать варианты размещения, оформления текста и графики; если это компьютерная программа - найти для ее реализации наиболее подходящие форматы хранения данных, модули, инструменты разработки.
Рисунок 1. Модель государственного устройства Древней Спарты. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Таким образом, при создании ИС всегда имеет место предварительное моделирование.
Модель информационной системы - заблаговременное продумывание ее характеристик с учетом возможных изменений, которые могут возникнуть в ходе ее эксплуатации. Модели ИС определяют аспекты использования, задействуют набор диаграмм и документации общепринятого формата, отражают точку зрения заинтересованных в использовании ИС лиц.
От тщательности и полноты моделирования зависит стабильность и эффективность эксплуатации ИС.
Готовые работы на аналогичную тему
Классификация моделей ИС
При проектировании информационных систем используется 2 вида моделей:
В процессе работы над моделью ИС поставленные задачи решаются с помощью более частных видов моделей:
- функциональная модель описывает принципы действия обслуживаемой системы, ее строение, связи внутри нее;
- событийная модель отражает информационные процессы в системе: ее состояния и переход из одного в другое, условия таких переходов, последовательность событий;
- визуальные модели с помощью графических средств демонстрируют структуру системы, последовательность происходящих в ней процессов, отношения между используемыми внутри ИС данными.
В качестве средства моделирования и визуализации компьютерных программ применяются диаграммы UML - стандартные графические нотации, позволяющие поэтапно переходить от абстрактного описания предметной области (диаграммы вариантов использования) к автоматическому формированию компьютерного кода (диаграммы глассов).
Рисунок 2. Диаграмма вариантов использования UML. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Модели жизненного цикла информационных систем
Информационные системы склонны к устареванию. Со временем они всё менее адекватно отображают состояние объектов, для управления которыми созданы. Поэтому на этапе проектирования следует предусмотреть сроки и способы внедрения, эксплуатации, замены, утилизации ИС.
Среди моделей жизненного цикла ИС выделяют:
- каскадную;
- инкрементную;
- эволюционную.
Каскадная реализует следующие этапы деятельности ИС:
- выявление потребностей пользователя;
- формулирование требований к ИС;
- проектирование;
- изготовление;
- испытания;
- доработка;
- монтаж;
- использование.
Каскадная модель оптимальна при построении ИС в условиях, когда можно точно сформулировать требования и предоставить разработчикам возможность тщательно их реализовать. При этом, как правило, затрачиваются существенные кадровые и денежные ресурсы.
Инкрементная модель (запланированное усовершенствование продукта) подразумевает разработку последовательности систем. Первая реализует часть требований, в последующую добавляют новые и т.д., пока система не будет удовлетворять проектным условиям. Разработка новых частей системы при таком подходе может вестись параллельно с ее эксплуатацией.
Рисунок 3. Инкрементная модель жизненного цикла ИС. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В эволюционной модели, в отличие от инкрементной, систему разрабатывают с пониманием того, что все требования изначально не могут быть полностью учтены. В они устанавливаются по мере становления ИС и уточняются в каждой последующей итерации. При таком методе процессы сопровождения, эксплуатации, заказа и поставки могут быть реализованы параллельно с процессом разработки.
Принцип эволюционного проектирования впервые сформулировал Наполеон Бонапарт, который говорил: "Ввяжемся в бой, а там посмотрим".
Инкрементная и эволюционная модели позволяют создавать ИС по частям, с помощью прототипов, реализующих функции и внешние интерфейсы, которые впоследствии могут быть наполнены содержанием в зависимости от изменившейся обстановки. В ходе итераций (шагов по реализации ИС) создаются фрагменты или версии ИС, уточняются цели, требования, характеристики проекта. Эти типы моделей используются для решения задач, для которых не получается сформулировать заранее все условия. Это позволяет эффективно использовать их в моделировании небольших ИС в условиях ограниченных ресурсов, во избежание ущерба, связанного с потерей всех затрат на слишком тщательное и длительное проектирование, если в конце окажется, что были учтены не все факторы, моделирование оказалось неудачным и его придется повторять в условиях, когда ресурсы уже истрачены.
Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации , необходимой в процессе принятия решений задач из любой области.
Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
АИС – это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированную подготовку, поиск и обработку информации.
Используется в рамках интегрированных сетевых, компьютерных и коммуникативных технологий для оптимизации экономической и другой деятельности в различных сферах управления.
Техническое обеспечение (ТО) - комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.
Информационное обеспечение (ИО) – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.
Назначение ИО состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.
· Системы обработки данных
· Системы бухгалтерского учета и т.д.
Математическое и программное обеспечение (МО, ПО) - совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.
Организационное обеспечение (ОО) -совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.
Правовое обеспечение (Пр.О) - совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.
Главная цель Пр.О - укрепление законности.
Модели ИС
Наши представления о реальных системах носят приближенный, модельный характер.
Описывая в какой-либо форме реальную систему, мы создаем ее информационную модель . Существуют различные варианты модельного описания систем.
Модель "Черного ящика"
Всякая система – это нечто цельное и выделенное из окружающей среды. Система и среда взаимодействуют между собой.
Модель "черного ящика" используется в тех случаях, когда внутреннее устройство системы не представляет интереса, но важно описать ее внешние взаимодействия.
В любой инструкции по использованию бытовой техники дается описание работы с ней на уровне входов и выходов: как включить, как регулировать работу, что получим на выходе.
Такое представление может быть вполне достаточным для пользователя данной техникой.
• модель черного ящика компьютера
Разумеется, такой модели недостаточно для того, чтобы понять, как функционирует школа.
И все-таки она дает более подробное представление, чем модель "черного ящика".
Модель состава системы
Модель состава системы дает описание входящих в нее элементов и подсистем, но не рассматривает связей между ними.
Структурная модель системы
Такую модель часто называют
структурной схемой.
На структурной схеме отражается состав системы и ее внутренние связи.
Наглядным способом описания структурной модели системы являются графы .
Здесь стрелки обозначают информационные связи между элементами системы. Направление стрелок указывает на направление передачи информации.
Структурную модель удобно изображать в виде графа, который отображает элементный состав системы и структуру связей между ее элементами.
Это не карта местности. Здесь не выдержаны направления по сторонам света, не соблюден масштаб. На этой схеме отражен лишь факт существования пяти поселков и дорожной связи между ними.
Модель объекта
Она представлена в виде информации, что описывает существенные для конкретного случая параметры и переменные, связи между ними, а также входы и выходы для данных, при подаче на которые можно влиять на получаемый результат. Их нельзя увидеть или потрогать. В целом они не имеют материального воплощения, поскольку строятся на использовании одной информации. Сюда относятся данные, что характеризуют состояния объекта, существенные свойства, процессы и явления, а также связь с внешней средой. Это процесс называется описанием информационной модели. Это самый первый шаг проработки.
Полноценной информационной моделью является обычно сложная разработка , которая может иметь много структур , что в рамках статьи сведены в три основных типа:
1. Описательная . Сюда относятся модели, которые создаются на естественных языках. Они могут иметь любую произвольную структуру, которая удовлетворит составляющего их человека.
2. Формальная . Сюда относят модели, которые создаются на формальных языках (научных, профессиональных или специализированных). В качестве примеров можно привести такое: все виды таблиц, формул, граф, карт, схемы и прочих подобных структурных формаций.
3. Хроматические . Сюда относят модели, которые были созданы с применением естественного языка семантики цветовых концептов, а также их онтологических предикатов. Под последними понимают возможность распознавания значений цветовых канонов и смыслов. В качестве примера хроматических моделей можно навести те, что были построены с использованием соответствующей теоретической базы и методологии.
Основной составляющей являются данные, их структура и процедура обработки . Развивая мысль, можно дополнить, что информационная модель является схемой, в которой описана суть определённого объекта , а также все необходимые для его исследования процедуры . Для более полного описания характеристик используют переменные. Они замещают атрибут цели, которая прорабатывается. И здесь имеет значительную важность структура информационной модели.
Опыт практического применения АИС показал, что наиболее точной, соответствующей самому назначению АИС следует считать классификацию по степени сложности технической, вычислительной, аналитической и логической обработки используемой информации. При таком подходе к классификации можно наиболее тесно связать АИС и соответствующие информационные технологии.
Соответственно можно выделить следующие виды АИС :
· автоматизированные системы обработки данных (АСОД);
· автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС);
· автоматизированные информационно-справочные системы (АИСС);
· автоматизированные информационно-логические системы (АИЛС);
· автоматизированные рабочие места (АРМ);
· автоматизированные системы управления (АСУ);
· автоматизированные системы информационного обеспечения (АСИО);
· экспертные системы (ЭС) и системы поддержки принятия решений.
Методологически важно наряду с рассмотренными моделями среды ИС предложить модель создания ИС, которая имела бы те же аспекты функциональных групп компонентов (пользователи, функции, данные, коммуникации). Такой подход обеспечит сквозной процесс проектирования и сопровождения на всех стадиях эксплуатации ИС, а также возможность обоснованного выбора стандартов на разработку систем и документирование проектов.
Определение " компания " является сложной онтологической (понятийной) структурой , состоящей из определенной совокупности сущностей и взаимосвязей . Взаимодействия между ее элементами, определяемые бизнес-логикой и закрепленные в наборе бизнес-правил , и являются деятельностью компании. Информационная система "отражает" логику и правила, организуя и преобразуя информационные потоки, автоматизирует процессы работы с данными и информацией и визуализирует результаты в виде наборов отчетных форм.
Поэтому для начала следует создать бизнес-модель предприятия, являющуюся отображением предприятия и его информационно-управляющей системы.
При создании модели формируется "язык общения" руководителей предприятия, консультантов, разработчиков и будущих пользователей, позволяющий выработать единое представление о том, ЧТО и КАК должна делать система управления предприятием (корпоративная система управления).
3.1. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И МОДЕЛИ РАЗРАБОТКИ ИС
Обычно бывает трудно, а иногда и невозможно проследить за поведением реальных систем в разных условиях или изменить эти системы. Решить данную проблему помогают модели. Построив модель системы, можно многократно возвращаться к начальному её состоянию, а также наблюдать за поведением её в изменяющихся условиях.
Модель (лат. “modulus” – мера) – объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств последнего; упрощенное представление системы для её анализа и предсказания, а также получения качественных и количественных результатов, необходимых для принятия правильного управленческого решения.
При решении конкретной задачи, когда необходимо выявить определённое свойство изучаемого объекта, модель оказывается не только полезным, но и порой единственным инструментом исследования. Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.
Единая классификация видов моделей затруднительна в силу многозначности понятия “модель” в науке и технике. Её можно проводить по различным основаниям: по характеру моделей и моделируемых объектов; по сферам приложения и др.
Моделирование – представление объекта моделью для получения информации о нём путём проведения экспериментов с его моделью.
Под термином “ моделирование ” обычно понимают процесс создания точного описания системы; метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.
Моделирование облегчает изучение объекта с целью его создания, дальнейшего преобразования и развития. Оно используется для исследования существующей системы, когда реальный эксперимент проводить нецелесообразно из-за значительных финансовых и трудовых затрат, а также при необходимости проведения анализа проектируемой системы, т.е. которая ещё физически не существует в данной организации.
- структурная схема объекта;
- структурно-функциональная схема объекта;
- алгоритмы функционирования системы;
- схема расположения технических средств на объекте;
- схема связи и др.
Все модели можно разбить на два больших класса: предметные (материальные) и знаковые (информационные).
Для проектирования ИС используют информационные модели , представляющие объекты и процессы в форме рисунков, схем, чертежей, таблиц, формул, текстов и т.п.
Информационная модель – это модель объекта, процесса или явления, в которой представлены информационные аспекты моделируемого объекта, процесса или явления.
Она является основой разработки моделей ИС.
Для создания описательных текстовых информационных моделей обычно используют естественные языки .
Наряду с естественными языками (русский, английский и т.д.) разработаны и используются формальные языки : системы счисления, алгебра высказываний, языки программирования и др.
Основное отличие формальных языков от естественных состоит в наличие у формальных языков не только жёстко зафиксированного алфавита, но и строгих правил грамматики и синтаксиса.
С помощью формальных языков строят информационные модели определённого типа – формально-логические модели.
При изучении нового объекта сначала обычно строится его описательная модель, затем она формализуется, те есть выражается с использованием математических формул, геометрических объектов и т.д.
Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называют формализацией .
Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называют математическими моделями .
Модель должна учитывать как можно большее число факторов. Однако реализовать такое положение затруднительно особенно в слабоструктурируемых системах. Поэтому зачастую стремятся создавать модели достаточно простых элементов, с учётом их микро- и макросвязей. Это позволяет получать обозримые результаты. Фрагмент классификации методов моделирования представлен на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Классификация методов моделирования.
Обычно различают реальное (материальное, предметное) и мысленное (идеализированное, концептуально-методологическое) моделирование.
Концептуально-методологическое моделирование представляет собой процесс установления соответствия реальному объекту некоторой абстрактной конструкции, позволяющий получить характеристики объекта. Данная модель, как и всякая другая, описывает реальный объект лишь с некоторой степенью приближения к действительности.
- Анализ,
- Проектирование,
- Программирование,
- Тестирование,
- Внедрение.
Важнейшей формой системного анализа сложных систем является имитационное моделирование на ЭВМ, описывающее процессы функционирования систем в виде алгоритмов. Его применяют в случаях, когда необходимо учесть большое разнообразие исходных данных, изучить протекание процессов в различных условиях. Процесс имитации на любом этапе может быть приостановлен для проведения научного эксперимента на вербальном (описательном) уровне, результаты которого после оценки и обработки могут быть использованы на последующих этапах имитации.
Существует нескольких методов и принципов построения информационных систем (автоматизированных ИС), среди которых можно выделить: методы “снизу-вверх” и “сверху-вниз”, принципы “дуализма”, многокомпонентности и др.
Метод “снизу-вверх”
Опыт и методы работы отечественных программистов сформировались в крупных вычислительных центрах (ВЦ), основной целью которых было не создание тиражируемых продуктов, а выполнение задач конкретного учреждения. Современные руководители зачастую прибегают к нему, полагая, что им удобно иметь своих специалистов. Разработка программ “снизу-вверх”, осуществляемая квалифицированными программистами, позволяет автоматизировать, как правило, отдельные рабочие процессы.Такой метод весьма затратный и всё реже используется, особенно в малых и средних предприятиях.
Метод “сверху-вниз”
Развитие коммерческих и иных современных структур послужило основанием к формированию рынка различных программных средств. Наибольшее развитие получили ИС, ориентированные на автоматизацию ведения бухгалтерского аналитического учёта и технологических процессов. В результате появились ИС, разработанные сторонними, как правило, специализированными организациями и группами специалистов “сверху”, в предположении, что одна ИС сможет удовлетворять потребности многих пользователей.
Такая идея ограничила возможности разработчиков в структуре информационных множеств БД, в использовании вариантов экранных форм, алгоритмов расчёта и, следовательно, лишила возможности принципиально расширить круг решаемых задач. Заложенные “сверху” жёсткие рамки (“общие для всех”) ограничивают возможности ИС. Стало очевидным, что для успешной реализации задач полной автоматизации организации следует менять идеологию построения автоматизированных информационных систем (АИС).
Принципы “дуализма” и многокомпонентности
Развитие систем и предприятий, увеличение числа их филиалов и клиентов, повышение качества обслуживания и другое вызвали существенные изменения в разработке и функционировании АИС, в основном базирующиеся на сбалансированном сочетании двух предыдущих методов.
Новый подход ориентирован на специализированное программное обеспечение (СПО), возможность адаптации программного аппарата к практически любым условиям и различным требованиям инструктивных материалов и принятым правилам работы. Кроме того, гибкая система настроек СПО в АИС при проведении модернизации одного из компонентов позволяет не затрагивать центральную часть (ядро) АИС и другие её компоненты, что значительно повышает надёжность, продолжительность жизни ИС и обеспечивает наиболее полное выполнение требуемых функций.
Такой подход лег в основу “ принципа дуализма ”. Его реализация потребовала построения АИС нового поколения в виде программных модулей, органически связанных между собой, но в то же время способных работать автономно.
Многокомпонентная система обеспечивает соблюдение основополагающего принципа построения АИС – отсутствия дублирования ввода исходных данных.
Информация по операциям, проведённым с применением одного из компонентов системы, может использоваться любым другим её компонентом. Модульность построения АИС нового поколения и принцип одноразового ввода дают возможность гибко варьировать конфигурацией этих систем. Такая структура позволяет включить в АИС нового поколения компоненты создания хранилищ данных, разделяя системы оперативного действия и системы поддержки принятия решения.
Кроме того, одно из достоинств принципа многокомпонентности , являющегося базовым при создании АИС нового поколения, состоит в возможности поэтапного внедрения ИС. На первом этапе внедрения устанавливают или заменяют уже устаревшие компоненты ИС, нуждающихся в обновлении ПО. На втором этапе происходит развитие системы с подсоединением новых компонентов и отработкой межкомпонентных связей. Возможность применения такой методики внедрения обеспечивает её достаточно простое тиражирование и адаптацию к местным условиям.
Из сказанного можно предположить, что автоматизированная информационная система нового поколения – это многокомпонентная система с распределённой базой данных.
Процессы создания моделей носят этапный характер. Основные виды моделей, типа “каскад” (“водопад”), “водоворот” и “спираль” описаны во второй главе. Возвращение к их рассмотрению связано с особенностями использования этих моделей в процессе разработки ИС.
Каскадная модель ИС состоит из последовательно выполняемых этапов. Каждый этап полностью заканчивается до того, как начнется следующий. Этапы не перекрываются во времени: следующий этап не начинается до тех пор, пока не завершится предыдущий. Возврат к предыдущим этапам не предусмотрен или всячески ограничен. Исправление ошибок происходит лишь на стадии тестирования. Результат появляется только в конце разработки ИС. Критерием появления результата является отсутствие ошибок и точное соответствие полученной ИС первоначальной её спецификации.
Для этой модели характерна автоматизация отдельных несвязанных задач, не требующая выполнения информационной интеграции и совместимости, программного, технического и организационного сопряжения. В рамках решения отдельных задач каскадная модель по срокам разработки и надёжности оправдывала себя. Применение каскадной модели к большим и сложным проектам вследствие большой длительности процесса проектирования и изменчивости требований за это время приводит к их практической нереализуемости.
Поэтапная (итерационная) модель с промежуточным контролем
Эта модель известна как итерационная модель или “водоворот”. В ней, так же, как и в модели “водопад” используется последовательность расположения этапов создания ИС. Но каждый следующий этап имеет обратную связь с предыдущими этапами. Исправление ошибок происходит на каждом из этапов, сразу при выявлении проблемы – промежуточный контроль . Следующий этап не начинается, пока не завершится предыдущий. При первом проходе по модели сверху вниз, как только обнаружена ошибка, осуществляется возврат к предыдущим этапам (снизу вверх), вызвавшим ошибку. Этапы оказываются растянутыми во времени. Результат появляется только в конце разработки ИС, как и в модели “водопад”.
Спиральная модель
В этой модели результат появляется фактически на каждом витке спирали. Этот промежуточный результат анализируется, и выявленные недостатки ИС побуждают проведение следующего витка спирали. Таким образом последовательно конкретизируются детали проекта и в итоге выбирается и доводится до реализации обоснованный вариант. Спираль завершается тогда, когда клиент и разработчик приходят к согласию относительно полученного результата.
Модель состоит из последовательно расположенных этапов (как и “водопад”) в пределах одного витка спирали. Внутри витка спирали этапы не имеют обратной связи. Анализ результата осуществляется в конце витка и инициирует новый виток спирали. Исправление ошибок происходит при тестировании на каждом витке спирали. Ошибки, которые не могут быть исправлены и требуют более глубоких структурных изменений, инициируют новый виток спирали. Этапы могут перекрываться во времени в пределах одного витка спирали. Результат появляется в конце каждого витка спирали и подвергается подробному анализу. При переходе от витка к витку происходит накопление и повторное использование программных средств, моделей и прототипов. Процесс ориентирован на развитие и модификацию ИС в процессе её проектирования, на анализ рисков и издержек во время проектирования.
Основная особенность данного метода состоит в концентрации сложности на начальных этапах разработки ИС (анализ, проектирование). Сложность и трудоёмкость последующих этапов в пределах одного витка спирали относительно невысокие. При этом методе предлагается способ снижения затрат в целом при разработке ИС (и любого иного ПО) за счёт предотвращения потенциальных ошибок на этапах её анализа и проектирования. При этом используется подход к организации проектирования ИС “сверху-вниз”, когда сначала определяется состав функциональных подсистем, а затем постановка отдельных задач.
Процессы моделирования всё чаще осуществляются с использованием специальных компьютерных программных средств, позволяющих автоматизировать эту деятельность.
Автоматизированная система моделирования (АСМ) – компьютерная система, предназначенная для оказания помощи пользователю по представлению нужной ему задачи в виде определённой математической схемы, принятой в данной системе, решить задачу (провести моделирование по полученной схеме) и проанализировать результаты.
АСМ состоит из трёх основных компонент: функциональное наполнение, язык заданий и системное наполнение .
Функциональное наполнение является совокупностью конструктивных элементов (модулей), из которых составляется схема (модель).
Системное наполнение – это набор программ, отражающих специфику реализации АСМ и обеспечивающих собственно функционирование системы: трансляцию и исполнение заданий, поддержку базы знаний о предметной области и т.д.
Язык заданий (ЯЗ) служит для описания задач, вводимых в систему.
Средствами и инструментом автоматизированного проектирования и разработки информационных систем являются CASE-средства и системы (Глава1), ориентированные на поддержку разработки информационных систем.
Читайте также: