 |
Системный проект и предложение контракта на дальнейшее проектирование ПС и БД
|
|
|
|
Рис.1.
- обобщенный анализ проведенного обследования объекта информатизации, существующей информационной системы, ее основных программных компонент и базы данных;
- оценки имеющихся и потенциально доступных ресурсов (финансовых, вычислительных средств, специалистов) для обеспечения всего жизненного цикла предполагаемого проекта комплекса программ;
- совокупность предварительных требований к характеристикам и показателям качества проекта комплекса программ;
- результаты технико-экономического обоснования целесообразности и основных направлений продолжения проектирования ПС и БД;
результаты анализа существующей инструментальной среды разработки и перспективы ее развития и совершенствования;
- цели, задачи и функции предполагаемой новой или модернизированной информационной системы, обобщенные в концепции создания ПС и БД;
- предварительный проект архитектуры комплекса программ на основе моделей и прототипов аналогичных систем, позволяющий наметить план разработки и всего жизненного цикла проекта ПС и БД;
- проекты планов гарантирования качества ПС и БД, защиты и обеспечения безопасности их функционирования;
- формализованное техническое задание, предварительный план организации работ специалистов и выполнения проекта, а также предложения по его финансированию;
- системный проект, обобщающий проведенные исследования и разработки, позволяющий заключить контракт между разработчиком и заказчиком на финансирование и продолжение проектирования и/или на весь жизненный цикл ПС и БД.
Решение этих задач может осуществляться специалистами заказчика проекта, его потенциального разработчика или специализированной, проблемно - ориентированной консалтинговой фирмы.
|
|
|
Последние предпочтительны, вследствие их независимости и объективности анализа и оценок, а также обычно более высокой квалификации в этом классе работ. Им проще найти компромиссы между взглядами и требованиями заказчиков и разработчиков с позиции выделения и обеспечения достижения генеральных целей проекта на всем его жизненном цикле. Особенно важен выбор компетентных независимых консультантов при обследовании и системном анализе объекта информатизации, которые способны участвовать в создании системного проекта вместе с потенциальными будущими разработчиками комплекса программ и базы данных.
Системное проектирование сложных ПС начинается с обследования объекта информатизации, системного анализа предметной области и выявления потребности в создании ПС с определенными функциями. Для успешного создания сложных ПС важно учитывать, что только заказчик и потенциальный пользователь системы вправе корректно формулировать требования и впоследствии судить насколько успешно проведена разработка соответствующих ПС и БД. Аналитики -консультанты совместно с потенциальными разработчиками и заказчиком или пользователями должны проводить анализ прикладной области и объекта информатизации, разрабатывать стратегию разработки и технико-экономическое обоснование реализуемости поставленных требований. В качестве средств обеспечения взаимодействия при совместной работе используются планы работ, модели системы и компонент, отчеты с обоснованиями и результатами анализа.
Разработка требований технического задания на проект ПС и БД начинается с анализа результатов обследования объекта информатизации и оценки доступных ресурсов для реализации проекта. Эта деятельность требует специальной организации специалистов наивысшей квалификации и тесной совместной работы представителей заказчика и разработчика. Они должны подготовить исходные данные и документы, в которых содержатся предварительные требования и пожелания к показателям качества, функциональным и конструктивным характеристикам программного комплекса. Далее ими должна проводиться сложная работа по предварительному упорядочению, селекции, обобщению и ранжированию приоритетов требований по уровням обязательности или желательности их реализации в проекте. Наличие обычно многих неформализованных, неструктурированных и противоречивых содержательных требований заказчика и разработчика требует их совместной обработки, согласования и корректировки. Функциональные требования заказчика к процессам обработки информации необходимо скоординировать с конструктивными требованиями и возможностями их эффективной реализации разработчиками в спецификациях требований к комплексу программ и его программным и информационным компонентам. Должна быть предусмотрена корректировка, конкретизация и развитие совокупности предварительных требований в процессе системного проектирования и в дальнейшем по мере реализации проекта при тесном взаимодействии заказчика и разработчика. Для крупномасштабных проектов ПС и БД целесообразно использовать специальный инструментарий и хранилище в процессе отработки требований, которые в дальнейшем следует учесть в системном проекте и техническом задании и применять для контроля их реализации.
|
|
|
Концепция создаваемой информационной системы на естественном языке данной предметной области, включающая предварительные требования к ПС и БД, понятия и термины предметной области, является первым исходным документом для создания комплекса программ. На основе этого описания формируется предварительное техническое задание на систему и ее основные компоненты. При использовании формализованных методов разработки программных средств текстуальное описание системы подлежит переводу на соответствующий, возможно графический, язык. Итеративный характер построения формализованного описания проекта системы для современных сложных ИС предопределен изначально не только потому, что не удается сразу получить непротиворечивое и полное описание из-за неясностей в исходном описании, но и потому, что сложную систему можно описывать только, начиная с основной части ее предметной области, которая затем постепенно расширяется и детализируется. При построении формализованного описания системы, выполняемом ее разработчиком, принципиальными являются два организационных момента:
|
|
|
- каждый шаг описания должен обязательно документироваться;
- специалисты заказчики или пользователи создаваемой системы должны активно участвовать в процессе анализа и реализации ее описания.
Одним из наиболее эффективных направлений сокращения затрат и повышения качества комплексов программ является активное использование методического, технологического, алгоритмического и программного задела из предшествующих проектов, которое может быть названо прототипированием в широком смысле слова. Математические модели и прототипы различных компонент и функций ИС обеспечивают возможность применять готовые апробированные решения, а также исследовать принципиально новые методы и процессы для реализации их в ПС и БД. Прототипирование позволяет наглядно представить заказчику - пользователю функции информационной системы, виды и динамику применения экранов, меню, отчетов и форм запросов, а также откорректировать их для развития ИС на всех этапах ЖЦ. Методами математического моделирования должны создаваться варианты, фрагменты и компоненты прототипа ПС и выделяться возможные методы реализации предполагаемых функций. При этом полезно использовать близкие по функциям аналоги, которые можно рассматривать как прототипы ПС в целом или его отдельных компонент. Для этого следует анализировать и выбирать прототипы комплексов программ, характеристики которых наиболее близки к создаваемой версии ПС и которые позволили получить в результате объекты с необходимыми характеристиками. На их основе имеется возможность прогнозировать процессы разработки и достигаемые показатели качества вновь создаваемого ПС. Этим же целям способствует предварительное распределение ресурсов, доступных для создания проекта.
|
|
|
Моделирование процессов и обработки данных при системном проектировании преследует две основные цели:
- моделирование проблемно - ориентированных бизнес - процессов и конкретных функциональных задач с целью исследования принципов, методов и характеристик обработки информации и принятия решений для последующего их использования в различных проектах ИС;
- моделирование архитектуры объектов и процессов, а также их взаимодействия, предполагаемых для применения в конкретном проекте ИС, без акцента на особенности их функциональных характеристик.
Последнее должно проходить этапы от простого установления базовых отношений между понятиями, через определение интерфейсов доступа и атрибутов, к предварительному проекту модели отношений между реальными объектами и процессами ИС. Эти модели должны служить базой при разработке схем потоков данных, описывающих процессы их обработки, а впоследствии интегрироваться с отработанными моделями бизнес - процессов для комплексного исследования функционирования прототипов - пилотных проектов ПС и БД в целом. Для этого разработана целая гамма методологий для моделирования, структурного анализа и проектирования.
Наглядными и удобными в работе являются графические представления описаний проектных решений, которые позволяют создавать прототипы ПС или БД. Они обеспечивают эффективную обратную связь между разработчиком и потенциальным пользователем с целью наглядной оценки реализации требований и корректировки функций систем и форм пользовательского интерфейса. Современные CASE-средства обеспечивают широкие возможности выбора процессов моделирования, автоматизированного анализа системных требований и выработки первичных требований к предполагаемому проекту ПС. Схемы потоков данных, потоков управления, сущность -связь и другие - составляют комплекс удобных и гибких графических методов и средств описания систем, облегчающих взаимопонимание между разработчиками и заказчиками на разных уровнях детализации функций и архитектуры ИС.
Стратегическое планирование проекта ИС должно отражать долгосрочные цели развития ИС, ПС и БД, определенного функционального назначения. Планы развития системы помогает руководителям прогнозировать возможные изменения в системе, установить приоритеты проектных задач и планировать реализацию частных процессов и функциональных задач ИС. Планы должны отражать предварительные проекты всего будущего жизненного цикла ПС и БД, обеспечения их качества, защиты и безопасности функционирования, верификации и тестирования, управления конфигурацией и сопровождения. На базе первичных планов и требований к ПС появляется возможность оценить объем, подлежащих разработке прикладных программ и баз данных, а также некоторые дополнительные характеристики возможного объекта и среды разработки. На этом этапе CASE-средства должны обеспечить наглядное представление каждого плана, оценку возможной трудоемкости и длительности разработки, необходимого числа специалистов и других ресурсов для их реализации. По этим данным руководителем разработки и заказчиком принимается решение о целесообразности продолжения проектирования и осуществляется стратегическое планирование проекта, которое формализуется в системном проекте и в техническом задании на ПС.
|
|
|
В процессе системного проектирования последовательно уточняются характеристики объекта и среды разработки, вследствие чего появляется возможность более полно и точно спланировать и обосновать весь последующий жизненный цикл ПС. Одновременно уточняются перечни частных работ и приближенные графики их выполнения. Основные технико-экономические показатели процесса разработки можно оценить с учетом конкретных требований к объекту разработки, ограничений на ресурсы, а также характеристик инструментальных средств и коллектива специалистов.
Такое постепенное повышение достоверности прогнозов приводит к целесообразности оценки распределения основных ТЭП по этапам работ и разработки укрупненного, поэтапного плана выполнения всего комплекса работ в ЖЦПС. Эти данные позволяют принимать решения по корректировке требований к ПС, по изменению среды разработки или состава коллектива специалистов. Если необходимые требования к ПС не могут быть удовлетворены при доступных ресурсах, технологиях и специалистах, то возможны решения по прекращению дальнейшей разработки. Таким образом, последовательное прогнозирование, планирование и системное управление проектом призваны обеспечить рациональное использование ресурсов в процессе создания сложных ПС гарантированного качества. Для этого необходимо учитывать в максимально доступной степени характеристики разработки прототипов комплексов программ, сосредоточенные, в частности, в моделях и стандартах жизненного цикла ПС.
На основе такого плана разрабатывается предварительный график последующих работ и всего жизненного цикла ПС и БД и выделяются ресурсы для реализации каждого этапа. Этот график в последующем уточняется и корректируется в течение ЖЦ ИС. Задача CASE-средств состоит в обеспечении удобства работы с такими графиками, их изменения, выявления критических путей и этапов работ. Руководители проектов должны иметь для управления полную и наглядную информацию о состоянии и развитии всех компонент проекта, об используемых ресурсах, об объектах или процессах, влияющих на риск нарушения планов или технико-экономических показателей.
Планирование и подготовка управления жизненным циклом ПС проводится в процессе системного проектирования с целью обеспечения дальнейшего создания комплексов программ с заданным качеством, надежностью и безопасностью функционирования, при экономном использовании ограниченных ресурсов всех видов. При разработке программ доминирующими могут быть различные критерии. В них целесообразно учитывать предполагаемые технико-экономические характеристики всего жизненного цикла данной версии ПС, включающего эксплуатацию и сопровождение. Возможная длительность эксплуатации, прогнозируемый тираж и число версий ПС отражаются, хотя и косвенно, на плане, технико-экономических показателях, качестве и технологическом процессе разработки. Чем более полно удается учесть эти факторы при системном проектировании, тем выше результаты проекта и адекватность созданного продукта его целям и функциям для применения.
Прогнозы и анализ вариантов технологических процессов проектирования ПС, их технике - экономических показателей и характеристик объекта разработки являются основой для выбора, предварительного планирования и последующего системного анализа всего процесса создания ПС. Достоверность планов и прогнозов определяется точностью сведений об объекте разработки, характеристиках технологической среды и прототипов, принятых за основу при планировании. Таким образом, производится техника - экономическое обоснованиепроекта, определяются приближенные значения трудоемкости и длительности всей разработки ПС, а также число необходимых специалистов, что позволяет оценить предварительный укрупненный план создания ПС в заданных условиях. Вследствие творческого характера большинства работ на этом этапе невозможно составить жесткий план их выполнения. Однако могут быть полезны типовой
перечень частных работ и ориентировочный график, иллюстрирующий их взаимосвязь.
Проведенные таким образом оценки проекта ПС и БД позволяют осуществить предварительный выбор основных CASE-методов и средств для проведения последующего детального и рабочего проектирования и поддержки всего ЖЦ ПС. Кроме того, подготавливается необходимая адаптация средств автоматизации, применительно к особенностям объекта и среды проектирования. Определяется структура базы данных проектирования и объемы основных массивов данных. Разрабатываются проекты руководств для специалистов, выделяемых на данный проект, и осуществляется их обучение.
В процессе системного проектирования должны определяться состав и структура технологических и эксплуатационных документов для поддержки всего ЖЦ ПС и БД. Эти документы должны обеспечивать реализацию процессов жизненного цикла ПС, планировать, управлять, объяснять, регистрировать выполнение требуемых действий, сертификацию системы и модификацию программного продукта. При системном проектировании должны быть подготовлены
требования к документации и обеспечена их реализация, которая должна быть:
- однозначной - написана в терминах, которые допускают только
единственную интерпретацию, уточненную, если необходимо, соответствующими определениями;
- полной - включать необходимые требования и/или описательные материалы, определять ответную реакцию для всего диапазона допустимых входных данных, сопровождаться необходимыми пометками;
- верифицируемой - может быть проверена на корректность или инструментальным средством;
- согласованной - без противоречий внутри нее и между компонентами, а также человеком;
- модифицируемой - структурированной и иметь такой стиль, что
изменения могут быть выполнены полно, согласованно и корректно без нарушения общей структуры ПС и БД.
Системный проект программного средства новой или модернизированной ИС завершает рассматриваемую в книге часть жизненного цикла ПС и БД. Он должен содержать достаточно полные требования к функциям и характеристикам комплекса программ, описание и графическое представление его архитектуры, базы данных и взаимодействия компонент, предполагаемую модель жизненного цикла, предварительные планы последующих этапов и работ. Кроме того, в него должны входить проекты технического задания и контракта на детальное проектирование и весь жизненный цикл ПС. Если заказчик удовлетворен результатами системного проектирования, то возможно оформление акта завершения работ и утверждение системного проекта комплекса программ новой или модернизированной информационной системы, а также контракта (договора) на детальное проектирование и весь жизненный цикл ПС и БД.
Организация и требования к специалистам при системном проектировании. Развитие программной инженерии привело к появлению новых требований к специалистам по всем этапам жизненного цикла ПС и БД. Теперь недостаточно навыков процедурного программирования небольших компонент, а необходимы глубокие знания системотехники и технологии системного проектирования сложных комплексов программ в определенной области применения. Крупномасштабное проектирование ИС различных классов, разделение труда при разработке мобильных программ и данных, организация коллективов и экономика таких разработок стали важнейшей частью подготовки специалистов.
Для создания высококачественных комплексов программ прежде всего необходима организация и тесное взаимодействие представителей заказчика и разработчика на всем жизненном цикле проекта. Взгляды заказчика, в основном, отражаются в функциональных и потребительских характеристиках ПС и БД. Устремления разработчиков направлены на способы их реализации. Эти различия исходных точек зрения на проект приводят к тому, что многие неформализованные представления тех и других имеют зоны неопределенности и взаимного непонимания. Организация четкого взаимодействия и сокращение этих зон требует проведения определенных мероприятий взаимного повышения квалификации и обучения. Представители заказчика, участвующие в системном проектировании, должны обучаться формализации автоматизируемых технологических процессов, для которых предназначены соответствующие ИС, и иметь представление о эффективных путях их реализации. С другой стороны, разработчики должны иметь в своем составе квалифицированных, проблемно - ориентированных системных архитекторов, способных переводить функциональные требования заказчика в конкретные технические требования к комплексу программ и его компонентам. Это позволит на ранних этапах исключать или сокращать дефекты, обусловленные различием видимостей целей и задач проектов.
Разделение труда специалистов в крупных проектных коллективах приводит разработчиков к необходимости их дифференциации по квалификации и областям деятельности. Выделяются разработчики программных компонент и высоко квалифицированные системотехники -интеграторы сложных проблемно - ориентированных ПС и БД. Эти две категории специалистов работают над проектом в значительной степени разными методами, на разных языках проектирования, используют различные средства автоматизации и имеют на выходе различные результаты. Вследствие этого необходим их профессиональный отбор, специфически ориентированные подготовка и методы обучения. Специалисты по системному проектированию сложных ИС и комплексированию компонент должны иметь, прежде всего, хорошую подготовку по системному анализу алгоритмов и пакетов прикладных программ, по методам оценки эффективности проектов, организации и планированию крупномасштабных разработок программ и баз данных. Им необходима высокая квалификация по архитектурному построению, комплексной отладке и испытаниям ПС и БД определенных классов и умение организовать коллектив для решения общей целевой задачи ИС.
Наиболее часто применяются две схемы организации коллектива специалистов для реализации проектов сложных ПС и БД:
- формирование для каждого проекта жесткой организационной структуры коллектива с полным составом необходимых специалистов под единым, централизованном руководством;
- выделение руководителя (главного конструктора) и небольшой группы интеграторов, по заданиям которых выполняются частные работы узкими специалистами, не входящими организационно в единый коллектив конкретного проекта.
Первая схема предпочтительна, когда фирма реализует небольшое число особенно крупных проектов - заказов и имеет возможность для каждого из них скомплектовать полноценную, организационно замкнутую, бригаду. Однако при этом возможны простои отдельных специалистов из-за ожидания заданий или результатов последовательных этапов проекта. Вторая схема для фирмы может иметь преимущества при большом числе относительно небольших проектов, близких по содержанию и функциональному назначению. В этом случае большинство специалистов одновременно участвуют в нескольких проектах по локальным заданиям интеграторов различных проектов и может использоваться более полно. Однако задачи интеграторов при этом усложняются и требуют более высокой квалификации.
Успех при проектировании сложных программных комплексов все больше зависит от слаженной работы и профессионализма коллектива специалистов на всех этапах и уровнях создания таких проектов. При системном проектировании необходима оценка требований к тематической и технологической квалификации возможного коллектива специалистов и его способности создать и реализовать разработанный системный проект.
Тематическую квалификацию специалистов в области проектирования ИС определенного функционального назначения приближенно можно характеризовать средней длительностью работы в данной проблемной области основной части коллектива, непосредственно участвующей в создании алгоритмов, программ и баз данных. Важнейшую роль при этом играет квалификация руководителей разработки и системных аналитиков и в меньшей степени непосредственных разработчиков программ и данных в конкретной прикладной области. Особенно важна не индивидуальная характеристика каждого специалиста, а прежде всего интегральный показатель бригады, реализующей некоторую, достаточно крупную функциональную задачу или весь проект. При низкой тематической квалификации допускаются наиболее грубые системные ошибки, требующие больших затрат при доработке программ или делающие проект практически не реализуемым.
Технологическая квалификация коллектива характеризуется опытом и длительностью работы с регламентированными технологиями, инструментальными комплексами автоматизации разработки и языками проектирования ПС и БД. Особое значение имеет коллективный опыт организации и выполнения сложных проектов на базе современных автоматизированных технологий и инструментальных средств. Опыт применения конкретного комплекса автоматизации и языков проектирования ПС и БД может являться существенным фактором при последующем выборе технологии для создания новых ИС.
В последующих разделах книги внимание акцентировано на структурном проектировании ПС и БД, которое на практике чока применятся наиболее широко. Однако в последнее время приобретает популярность объектно-ориентированный метод создания программ для информационных систем. Поэтому полезно кратко изложить его сущность и основные особенности. Методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования - одно из современных направлений системного анализа и проектирования ИС основано на объектно - ориентированной декомпозиции предметной области. Иерархический характер сложной ИС представляется в виде иерархии классов, а ее функционирование рассматривается как взаимодействие объектов. Особенностью жизненного цикла при объектно-ориентированном проектировании является отсутствие строгой последовательности выполнения отдельных этапов и возможность итерационного развития и наращивания компонент проекта. Такое описание наиболее удобно для ИС, интегрированных с базами данных.
При системном анализе определяются основные классы и объекты, которые объединяются в словарь предметной области. Далее определяются структуры данных, отношения между классами, сценарии взаимодействия объектов. Результатами проектирования является детальная модель ИС, спецификации объектов, классов и отношений между ними, достаточные для их выбора, конкретизации и программирования. При этом центр тяжести в ЖЦ ИС смещается от программирования к этапам системного анализа и проектирования. Объектно-ориентированные технологии характеризуются гибкой архитектурой и мобильностью классов и объектов, упрощением внесения в них изменений и возможностью удобного повторного использования готовых программных компонент.
В этой методологии наиболее широко используются методики, позволяющие применять единую систему нотаций для выполнения анализа и проектирования. Она основана на построении ряда диаграмм, отражающих логическую и физическую структуру модели ИС, ее статические и динамические особенности. Для класса строится диаграмма состояний, которая описывает поведение объектов этого класса. Спецификации классов, объектов, модулей дают возможность разработчикам определить состав и структуры данных для атрибутов классов, детализировать описание методов обработки данных и отношения между классами и объектами.
|
|
|
