Информационные технологии. Ответы

№1 Системный подход к разработке ИС. Системный алгоритм создания ИС.

ИС – программно-аппаратный комплекс для обработки (в том  числе автом-кой) информации пользователя, выработки решения, формирования документов и т.д.

Информационные  системы (ИС) обеспечивают часть обработки информации, следовательно, глобальная цель ИС должна состоять в обеспечении ее возможно большего вклада в цели организации через использование информационных технологий (ИТ). Проблемой при создании ИС является сложность достижения адекватности ИС сложной исходной системе.

Одним из универсальных  методов исследования и создания сложных систем является системный подход. Система – упорядоченная совокупность объектов и связей между ними, во взаимодействии которых появляются свойства, отсутствующие в отдельных объектах. Системный подход позволяет свести задачу высокой размерности к связанным по определенным правилам более простым задачам. При этом общий результат получается путем объединения по некоторым правилам результатов решений составляющих частных задач. Если полученный результат не приводит к заданной цели, то вносятся изменения в постановку задачи, или в правила подбора исходных данных, или в правила объединения задач и результатов их решений, и весь процесс повторяется. В сформулирован обобщенный двухуровневый системный алгоритм, обеспечивающий создание и эффективное использование ИС

1. Первый уровень (описывает создание ИС в целом)

1.1. Определение цели (глобальная цель, которая путем декомпозиции разбивается на дерево локальных целей).

1.2. Описание условий работы и элементов (идентификация, описание путем алгебраических, дифференциальных уравнений, характеристики наблюдаемости, управляемости, устойчивости).

1.3. Определение топологии (выделение последовательных и параллельных соединений, обратных и прямых связей, координации и субординации).

1.4. Решение частных задач.

1.5. Агрегирование системы

1.6. Заключение о достижении цели или корректировка пп. 1.1 – 1.5.

2. Второй уровень (решение частных задач).

2.1. Описание условий задачи.

2.2. Обоснование критерия качества

2.3. Обоснование класса допустимых систем

2.4. Синтез подсистемы

2.5. Анализ реализуемости

2.6. Отыскание реализуемой подсистемы

2.7. Анализ чувствительности, устойчивости

2.8. Заключение о приемлемости варианта или корректировка пп. 2.1 – 2.7.

Алгоритм является иерархическим. Исследования в пределах подсистемы выполняются детально на основе подробных моделей, а в  верхний уровень поступают обобщенные (наиболее значимые) данные. За счет этого  достигается корректное упрощение  описания системы и обеспечиваются адекватность и эффективность модели системы в целом. Алгоритм несложен, но применять его нужно строго и последовательно, иначе ситуация заходит в тупик из-за несогласованности на связях. 

№2 Возможности описания жизненного цикла ИС.

Современные информационные технологии предоставляют широкий  набор способов реализации ИС. Выбор  конкретного способа определяется требованиями со стороны предполагаемых пользователей, которые, как правило, изменяются в процессе разработки. Разработка ИС носит творческий характер (на каждом шаге приходится делать какой-либо выбор, принимать какое-либо решение), а не сводится к выполнению какой-либо последовательности регламентированных действий. Тем самым эта разработка ближе к процессу проектирования каких-либо сложных устройств, но никак не к их массовому производству. Этот творческий характер разработки ИС сохраняется до самого ее конца.

Под жизненным  циклом ИС понимают весь период его  разработки и эксплуатации (использования), начиная от момента возникновения замысла ИС и кончая прекращением всех видов его использования. Жизненный цикл охватывает довольно сложный процесс создания и использования ИС. Этот процесс может быть организован по-разному для разных классов ПС и в зависимости от особенностей коллектива разработчиков.

В настоящее  время можно выделить несколько  основных подходов к организации  процесса создания и использования  ИС.

1. Водопадный (каскадный) подход. При таком подходе разработка ИС состоит из цепочки этапов. На каждом этапе создаются документы, используемые на последующем этапе. В исходном документе фиксируются требования к ИС. В конце этой цепочки создаются программы, включаемые в ИС.
2. Итерационный (спиральный) подход. ИС создается в несколько «витков спирали» (итераций) методом прототипирования. На каждом витке в ИС добавляются новые возможности, тем самым, все более полно охватывается предметная область.
3. Исследовательское программирование. Этот подход предполагает быструю (насколько это возможно) реализацию рабочих версий программ ИС, выполняющих лишь в первом приближении требуемые функции. После экспериментального применения реализованных программ производится их модификация с целью сделать их более полезными для пользователей. Процесс повторяется до тех пор, пока ИС не будет достаточно приемлема для пользователей. Исследовательское программирование исходит из взгляда на программирование как на искусство. В настоящее время этот подход применяется для разработки таких ИС, для которых пользователи не могут точно сформулировать требования или для разработки ИС методами экстремального программирования.
4. Прототипирование. Этот подход моделирует начальную фазу исследовательского программирования вплоть до создания рабочих версий программ, предназначенных для проведения экспериментов с целью установить требования к ИС. В дальнейшем должна последовать разработка ИС по установленным требованиям в рамках какого-либо другого подхода (например, водопадного).
5. Формальные преобразования. Этот подход включает разработку формальных спецификаций ИС и превращение их в программы путем корректных преобразований. На этом подходе базируется компьютерная технология (CASE-технология) разработки ИС.
6. Сборочное программирование. Этот подход предполагает, что ИС конструируется, главным образом, из компонент, которые уже существуют. Должно быть некоторое хранилище (библиотека) таких компонент, каждая из которых может многократно использоваться в разных ИС. Такие компоненты называются повторно используемыми (reusable). Процесс разработки ИС при данном подходе состоит скорее из сборки программ из компонент, чем из их программирования.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

№3 Водопадный подход ЖЦИС

Этапы и стадии водопадного подхода:

1. Стадия разработки ИС

1.1. Этап внешнего описания ИС. Этот документ содержит: анализ и определение требований к ИС со стороны пользователей (заказчика), описание поведения ИС с точки зрения внешнего по отношению к ней наблюдателя, требования относительно ее качества, процессы спецификации этих требований, технико-экономическое обоснование. Внешнее описание завершается созданием технического задания на разработку ИС или одного из этапов реализации ИС.

1.2. Этап конструирования ИС. Охватывает процессы: разработку архитектуры ИС, состава автоматизируемых функций, обеспечивающих подсистем, разработку структур программ ПС и их детальную спецификацию. Завершается созданием технического проекта ИС.

1.3. Этап кодирования (реализации) ИС. Включает процессы создания текстов программ на языках программирования, их отладку с тестированием ИС, наполнение баз данных, создание рабочих инструкций для пользователей. Завершается созданием рабочего проекта ИС. Создается документация для пользователей, администраторов и установщиков ИС.

1.4. Этап аттестации ИС. Производится оценка качества ИС. Если эта оценка оказывается приемлемой для практического использования ИС, то разработка ИС считается законченной. Это обычно оформляется в виде некоторого документа (акта), фиксирующего решение комиссии, проводящей аттестацию ИС. Аттестация проводится в форме тестирования или опытной эксплуатации бета-версии.

2. Стадия производства программных изделий. Программное изделие (ПИ) экземпляр или копия разработанной ИС. Производство ПИ это совокупность работ по обеспечению изготовления требуемого количества ПИ в установленные сроки. Стадия производства ПИ в жизненном цикле ИС является, по существу, не существенной, так как представляет рутинную работу, которая может быть выполнена автоматически и без ошибок.

3. Стадия эксплуатации ИС. Охватывает процессы хранения, внедрения и сопровождения ИС, а также транспортировки и применения ПИ по своему назначению. Она состоит из двух параллельно проходящих фаз: фазы применения ИС и фазы сопровождения ИС.

3.1. Внедрение ИС – комплексная отладка, адаптация под требования конкретных пользователей, обучение персонала, поэтапное внедрение ИС в эксплуатацию, разработка и обеспечение процедур повышения надежности ИС. Завершается оформлением акта о приемо-сдаточных испытаниях ИС.

3.2. Применение ИС – использование ПС для решения практических задач на компьютере путем выполнения ее программ.

3.3. Сопровождение ИС - процесс сбора информации о качестве ИС в эксплуатации, рекламаций, устранения обнаруженных в ней ошибок и недоработок, ее доработка и модификация, а также извещения пользователей о внесенных в нее изменениях

4. Стадия вывода ИС из эксплуатации. 

№4 Модель фазы – функция ЖЦИС

Модель должна служить основой организации взаимоотношений между разработчиками, и, таким образом, одной из ее целей является поддержка функций менеджера. Это приводит к необходимости наложения на модель контрольных точек, задающих организационно-временные рамки проекта, и организационно-технических, так называемых производственных функций, которые выполняются при развитии проекта.

Наиболее последовательно такое дополнение классической схемы реализовано в модели Гантера (фазы – функции), где выполнение функции на одном этапе может продолжаться на следующем. Перекрытие смежных фаз позволяет, при наличии достаточных ресурсов, уменьшить общее время создания проекта. В результате оценки возможен итеративный возврат к любой из предыдущих фаз.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

№5 Спиральные подходы  ЖЦИС

Постепенное наращивание  возможностей системы по мере развития проекта часто изображают в виде спирали, раскручивающейся от центра. В соответствии с этой простой (грубой) моделью развитие проекта описывается как постепенный охват все более расширяющейся области плоскости по мере перехода проекта от этапа к этапу и от итерации к итерации. Данная модель делает акцент на том, что развитие приводит к постепенному расширению сферы применения конструируемой системы.  

Модель расширения охвата прикладной области проекта 

Спираль, раскручивающаяся от центра, послужила основой для  многочисленных вариаций на тему отражения  в модели жизненного цикла итеративного развития проекта. В модели Боэма  рекомендуется применять итеративное наращивание и использование прототипирования в качестве базовых методов развития программных проектов. Эти методы успешно противостоят многим рискам при реализации программных проектов. Риски, итеративное наращивание и прототипирование — основа спиральной модели Боэма, один из вариантов которой:

Модель раскручивающейся спирали по Боэму 

Спираль Боэма  раскручивается на плоскости, разделенной  на четыре квадранта, каждый из которых отвечает за определенный круг проектных работ. Витки спирали обозначают развитие проектной деятельности от центра (начало проекта) к периферии. Некоторые из витков приводят к построению программного продукта, который предъявляется в качестве текущего результата проекта. Тем самым выделяется проектная итерация и ее релиз в качестве текущего рабочего программного продукта. 

№6 Модель RUP ЖЦИС

Модель жизненного цикла Rational Unified Processing (RUP) претендует на роль универсальной основы любых программных разработок по единой ("рациональной") схеме.

Методология RUP основана на следующих основных принципах  современной программной инженерии:

• Итеративная разработка
• Управление требованиями
• Компонентная архитектура
• Визуальное моделирование
• Управление изменениями
• Постоянный контроль качества.