Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Анализ и оценка средств реализации структурных методов анализа и проектирования экономической информационной системы.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Обработка данных современного предприятия любого размера и формы собственности немыслима без использования компьютерных технологий и информационных систем (ИС).

Информационная система – это взаимосвязанная совокупность средств, методов, персонала, ис­пользуемая для хранения, обработки и выдачи информации в инте­ресах достижения поставленной цели.

Особенности развития современных информационных технологий характеризуются все возрастающей сложностью разработки информационных систем.

Проектирование информационных систем в наши дни является весьма трудоемкой задачей, требующей времени и высокой квалификации участвующих в проектировании специалистов. Сложность разработки ИС обуславливается еще и тем, что потребности заказчика могут меняться в течение всего периода проектирования, тем, что при разработке системы возникает необходимость согласования проектных решений между различными группами специалистов и представителями заказчика. В связи с этим разработаны определенные спецификации и соглашения, стандартизирующие процессы проектирования информационных систем.

В основе проектирования ИС лежит моделирование предметной области. Для того чтобы получить адекватный предметной области проект ИС в виде системы правильно работающих программ, необходимо иметь целостное, системное представление о модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной системы. При этом под моделью предметной области понимается некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию – быть адекватной этой области.

Предварительное моделирование предметной области позволяет сократить время и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и качественный проект. Вследствие этого все современные технологии проектирования ИС основываются на использовании определенной методологии моделирования предметной области.

Основным подходом при моделировании предметной области был структур­ный подход. Сущность структурного метода заключается в декомпозиции функций, проектируемой системы. Процесс разбиения (декомпозиции) на функции происходит до тех пор, пока не получаем функцию, которая мо­жет быть легко запрограммирована с помощью выбранного алгоритмическо­го языка. Такое проектирование "сверху вниз" позволяет не упускать из виду всю систему в целом.

Структурный метод имеет более чем 50-летнюю историю создания, однако в наше время использование функционального подхода и декомпозиции при моделировании предметной области позволяет представить проектируемую систему более наглядно, в связи с чем изучение методик структурного моделирования является актуальной задачей.

Целью курсовой работы является изучение и анализ средств реализации структурных методов анализа и проектирования экономической информационной системы.

В рамках структурного подхода был разработан ряд методик, которые будут рассмотрены в курсовой работе.

Задачи курсовой работы:

- рассмотреть основные понятия проектирования информационных систем и подходы к проектированию ИС;

- изучить наиболее популярные структурные методологии проектирования ИС и их графическое представление;

- провести сравнительный анализ средств реализации структурных методов анализа и проектирования информационных систем.

Глава 1. Структурный подход к проектированию информационных систем

1.1 Основные понятия проектирования информационных систем

Ин­формационно-технологический фактор в наше время выступает в качестве ключевого в управлении предприятием любой формы собственности и отрасли экономики. Сущность этого фактора трактуется на современном этапе как создание единого информационного пространства управления предприятием и обеспечение возможности его ис­пользования для принятия решения в реальном времени. Реаль­ным выражением этого фактора являются информационные системы предприятия, сложность которых с течением времени все возрастает.

Информация, циркулирующая в любой социально-экономической системе, представляет информационную систему (информационную среду), характеризующуюся потоками, многочисленными обменами и преобразованиями, взаимосвязями. Совокупность объекта управления и системы управления образует информационную систему (ИС) (рис. 1).

Система управления

Объект управления

Входные информационные потоки

Выходные информационные потоки

Управляющие информационные потоки

Внешние информационные потоки

Рисунок 1. Информационные потоки в ИС

Информационная система представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации об объекте, снабжающую работника любой профессии информацией для реализации функции управления. Другими словами информационная система - это упорядоченная совокупность документированной информации и информационных технологий.

Особенности развития современных информационных технологий характери­зуются все возрастающей сложностью современных информационных систем, которые характеризуются следующими особенностями:

- большое количество функций, процессов, элементов данных, требующих тщательного описания и отладки;

- необходимость интеграции уже существующих и разрабатываемых сис­тем;

- разработка системы для нескольких аппаратных (и, возможно, программ­ных) платформ;

- разобщенность отдельных групп разработчиков и их разная профессио­нальная подготовка;

- отсутствие полных аналогов разрабатываемой системе и, тем самым, не­возможность использования типовых решений;

- значительная временная протяженность разработки обусловленная большим объемом кода в разрабатываемой системе, ограниченностью людских ресурсов, масштабом организации-заказчика.

Накопленный к настоящему времени опыт создания систем программного обеспечения (ПО) показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Кроме того, в процессе создания и функционирования ПО потребности пользователей постоянно изменяются или уточняются, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

В основе проектирования информационных систем лежит моделирование предметной области. Чтобы полу­чить адекватный предметной области проект ИС как систему корректно работающих программ, необходимо иметь системное и целостное представление модели, которое отражает все аспекты функ­ционирования разрабатываемой ИС.

Моделирование ИС — процесс разработки модели предметной области, а также процесс использования модели для получения количественно- качественных характеристик какого-либо процесса или явления.

Функциями моделирования ИС является: описание, объясне­ние и прогнозирование поведение реальной системы, а также улучшение бизнес-процессов.

При создании информационной системы важным решением является выбор и обосно­вание методологии разработки программ­ных систем. Подходы к проектированию ИС различаются между собой критериями декомпозиции:

1. Структурный подход. Система разбивается на подсистемы до выделе­ния функциональных элементов, между которыми устанавли­вается строгий порядок выполняемых действий.

2. Объектно-ориентированный. Выделяются объекты, содержа­тельные данные и методы их обработки. Объекты обладают ха­рактерным для них поведением и, взаимодействуя друг с другом, обеспечивают общее поведение системы.

Структурный подход при моделировании предметной области был первым и долгое время основным.

1.2 Методологии структурного подхода к проектированию информационных систем

Сущность структурного подхода к проектированию информационных систем заключается в декомпозиции (разбиении) системы на автоматизируемые функции (функциональные подсистемы), которые, в свою очередь, делятся на подфункции, подразделяемые на задачи, и т.д. Процесс разбиения функций продолжается вплоть до конкретных процедур. Автоматизируемая система при этом сохраняет целостное представ­ление, где все взаимоувязаны друг с другом составляющие компоненты.

В случае разработки системы «снизу вверх», то есть от конкретных задач к сис­теме, ее целостность теряется, могут возникать проблемы при информацион­ной состыковке отдельных компонент.

Все наиболее распространенные методологии структурного под­хода базируются на ряде общих принципов:

- разбиение общей проблемы на множество меньших независимых подзадач;

- принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные струк­туры;

- принцип строго­го методического подхода к решению проблемы.

Современные структурные методологии анализа и проектирования классифицируются по следующим признакам (таблица 1):

Таблица 1.

Классификация структурных методологий анализа и проектирования ИС

Признак классификации

Виды методологий

Краткая характеристика

по отношению к школам

- Software Engineering (SE);

- Information Engineering (IE)

IE используется только для построения информационных систем, а SE - для всех типов систем

по порядку построения модели

- процедурно-ориентированные;

- ориентированные на данные;

- информационно-ориентированные

Процедурно-ориентированный регламентирует первичность проектирования функциональных компонент по отношению к проектированию структур данных;

- при подходе, ориентированном на данные, структуры данных определяются первыми, а процедурные компоненты являются производными от данных;

- информационно-ориентированный подход позволяет работать с неиерархическими структурами данных

по типу целевых систем

- для систем реального времени (СРВ);

- для информационных систем

Основная и первоочередная функция СРВ - реагирование на внешние события во времени

В настоящее время успешно используются практически все известные методологии структурного анализа и проектирования, однако наибольшее распространение получили:

- SADT (Structured Analysis and Design Technique);

- методология структурного системного анализа Гейна-Сарсона (Gane-Sarson);

- методология структурного анализа и проектирования Йодана/Де Марко (Yourdon/De Marko);

- методология развития систем Джексона (Jackson);

- методология развития структурных систем Варнье-Орра (Warnier-Orr);

- методология анализа и проектирования систем реального времени Уорда-Меллора (Ward-Mellor) и Хатли (Hatley);

- методология информационного моделирования Мартина (Martin).

В структурном анализе и проектировании применяются различные модели, которые описывают:

1) функциональную структуру проектируемой системы;

2) последовательность выполняемых процессов;

3) передачу информации между функциональными процессами (работами);

4) отношения между данными.

Наиболее распространенными моделями первых трех групп являются:

- функциональная модель SADT (Structured Analysis and Design Technique);

- модель IDЕF3;

- DFD (Datа Flоw Diаgrams) - диаграммы потоков данных.

Модель «сущность — связь» (ЕRМ — Еntity-Relationship Model), описывающая отношения между данными, традиционно используется в структурном анализе и проектировании, однако, по существу, представляет собой подмножество объектной модели предметной области.

В качестве инструментальных средств структурного анализа и проектирования выступают следующие диаграммы:

- ВFD (Businеss Functiоn Diаgram) – диаграмма бизнес-функций (функциональные спецификации);

- DFD (Data Flоw Diаgram) – диаграмма потоков данных;

- SТD (State Transition Diagram) – диаграмма переходов состояний (матрицы перекрестных ссылок);

- ЕRD (Entity Relationship Diagram) – ER-модель данных предметной области (информационно - логические модели “сущность - связь”);

- SSD (System Structure Diagram) – диаграмма структуры программного приложения.

Диаграммы функциональных спецификаций (ВFD) позволяют представить общую структуру ИС, отражающую взаимосвязь различных задач (процедур) в процессе получения требуемых результатов. Диаграммы этого вида определяют основные объекты и их графические образы в следующих нотациях: Йодана (Yourdon), Гейна – Сарсона (Gane – Sarson), SАDT (Structured Analysis and Design Technique), SАG (Software AG).

Следующим этапом развития графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Teqnique) является методология IDEF0. Целью методики является построение функциональной схемы исследуемой системы, описывающей все необходимые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности системы. Обязательное наличие управляющих интерфейсных дуг является одним из главных отличий стандарта IDEF0 от других методологий классов DFD (Data Flow Diagram) и WFD (Work Flow Diagram).

В следующей главе курсовой работы рассмотрим наиболее популярные методологии структурного анализа и проектирования информационных систем.

Глава 2. Анализ методологий структурного проектирования

2.1 Метод функционального моделирования SADT (IDEF0)

SАDT (от англ. Struсtured Аnalysis and Design Тechnique) — методология структурного анализа и проектирования, объединяющая процесс моделирования, управления конфигурацией проекта, использование языковых средств и руководство проектом с собственным графическим языком.

Методология SADT возникла в ходе революции конца 60-х годов и была вызвана сложностями в структурном программировании. В то время, когда большинство программистов билось над созданием программных средств, специалисты, традиционно занимавшиеся созданием крупномасштабных систем, стали осознавать необходимость большей упорядоченности. Таким образом, разработчики решили формализовать процесс создания системы, разбив его на фазы: анализ, проектирование, реализация, объединение, тестирование, установка — введение системы в действие, эксплуатация.

Методология SADT, разработанная разработана Дугласом Россом в 1969-73гг., представляет собой совокупность методов, правил, процедур, предназначенных для построения функциональной модели некоторой предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, то есть производимые им действия и связи между ними.

Основные элементы данной методологии основываются на концепциях:

1) графическое представление блочного моделирования объектов предметной области. Графика блоков и дуг SАDT-диаграммы отображает в виде блока функцию, а интерфейсы входа-выхода представляются дугами, входящими в блок и выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом также описываются посредством интерфейсных дуг, которые определяют "ограничения", выражающие, когда и каким образом функции выполняются;

2) выполнение правил SАDT требует строгости и точности, в то же время не накладывая чрезмерных ограничений на действия аналитика.

Метод SАDT считается классическим методом процессного подхода к управлению. Ос­новной принцип процессного подхода заключается в структурировании деятельности организации в соответствии с ее бизнес-процессами, а не организационно-штатной структурой. В соответствии с этим принципом бизнес-модель должна выглядеть следующим образом:

1. Верхний уровень модели должен отражать контекст си­стемы — взаимодействие моделируемого единственным кон­текстным процессом предприятия с внешним миром.

2. На втором уровне модели должны быть отражены основные ви­ды деятельности (сгруппированные тематически бизнес-процессы) предприятия и их взаимосвязи. В случае большого их коли­чества некоторые из них можно вынести на третий уровень мо­дели.

Дальнейшая детализация бизнес-процессов осуществляется по­средством бизнес-функций — совокупностей операций, сгруп­пированных по определенным признакам. Описание элементарной бизнес-операции осуществляется зада­нием алгоритма ее выполнения.

В рамках технологии SADT было разработано несколько графи­ческих языков моделирования (таблица 2):

Таблица 2.

Графические нотации методологии SADT

Нотация

Назначение

IDEF0

для документирования процессов производства и отображения информации об использовании ресурсов на каждом из этапов проектиро­вания систем

IDEF1

для документирования информации о производственном окру­жении систем

IDEF2

для отображения поведения систем во времени

IDEF3

для моделирования бизнес-процессов

IDEF4

объектно-ориентированное моделирование

IDEF5

моделирование наиболее общих (онтологических) закономерно­стей системы.

Метод SАDT реализован в одном из стандартов этого семейства — IDЕF. Семейство стандартов IDEF унаследовало свое обозначение от названия программы (IDEF=Icam DEFinition), последняя редакция была выпущена в 1993 г. Национальным Институтом по Стандартам и Технологиям (NIST).

Методология IDEF0 является следующим этапом развития графического языка описания функциональных систем SADT. Исторически IDEF0 был разработан в 1981 году в качестве стандарта в рамках обширной программы автоматизации промышленных предприятий. Вместе со стандартом IDEF0 обычно используют стандарт мо­делирования процессов IDЕF3 и моделирования данных IDЕF1X.

Целью методики IDEF0 является построение функциональной схемы исследуемой системы, описывающей необходимые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности.

В основе методологии лежат следующие понятия.

1) Функциональный блок (Activity Box) - представляет собой некоторую конкретную функцию в рамках исследуемой системы и изображается прямоугольником, каждая из его сторон имеет свое определенное значение (рис. 2):

Функция

А0

Управление (Cоntrol)

Выход (Оutput)

Вход (Input)

Механизм (Mеchanism)

Рисунок 2. Функциональный блок и интерфейсные дуги

2) Интерфейсная дуга (Аrrow) - отображает элемент, который обрабатывается функциональным блоком системы или же оказывает другое влияние на функцию, представленную данным функциональным блоком. Интерфейсные дуги называют часто потоками или стрелками. С их помощью отображают различные объекты, определяющие в той или иной степени процессы, в системе: элементы реального мира (детали, сотрудники, товары) или потоки данных и информации (данные, документы, инструкции).

3) Декомпозиция (Dеcomposition) - ключевое понятием стандарта IDЕF0. Принцип декомпозиции используется при разбиении сложного процесса системы на составляющие функции. Уровень детализации процесса при этом определяется непосредственно разработчиком модели ИС. Декомпозиция позволяет постепенно и структурировано представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм.

4) Глоссарий (Glossary) подразумевает, что для каждого из элементов IDEF0 (диаграмм, интерфейсных дуг, функциональных блоков) подразумевается создание и поддержание набора соответствующих ключевых слов, определений, характеризующих объект, отображенный элементом.

Построение модели начинается с представления всей си­стемы в виде простейшего компонента (контекстной диаграммы) (рис.3).

А-0

А0

Рисунок 3. Функциональный блок и интерфейсные дуги IDEF0-модели

Затем блок детализируется на другой диаграмме (декомпозиция) с помощью блоков, соединенных интерфейсными дугами (рис. 4).

А0

А1

А2

А3

А4

А4

А41

А42

А43

Верхняя диаграмма является родительской для нижней

Рисунок 4. Структура IDEF0-модели. Декомпозиция диаграмм

Данные блоки определяют основные подфункции исходной функции. Такая декомпози­ция выявляет полный набор подфункций, из которых каждая пока­зана как блок, границы у которого определены интерфейсными дуга­ми. Любая из таких подфункций может быть декомпозирована по­добным образом в целях еще большей детализации.

Одним из важных моментов при моделировании SADT (IDEF0) является точная согласованность типов связей между функциями. Различают следующие связи (в порядке возрастания их относительной значимости), которые описаны в таблице 3:

Таблица 3.

Типы связей между функциями в методологии IDEF0

Тип связи

Характеристика

Пример изображения на диаграмме

Случайная связь

показывает, что конкретная связь между

функциями незначительна или полностью отсутствует

Логическая связь

данные и функции собираются вместе благодаря тому, что они попадают в общий класс или набор элементов, но необходимых функциональных отношений между ними не обнаруживается

Процедурная связь

функции сгруппированы вместе благодаря тому, что они выполняются в течение одной и той же части цикла или процесса

Коммуникационная связь

функции группируются благодаря тому, что они используют одни и те же входные данные и/или производят одни и те же выходные данные

Последовательная связь

выход одной функции служит входными

данными для следующей. Связь между элементами на диаграмме является более тесной, чем в рассмотренных выше случаях, поскольку моделируются причинно-следственные зависимости

Функциональная связь

все элементы функции влияют на выполнение одной и только одной функции. Диаграмма, являющаяся чисто функциональной, не содержит чужеродных элементов, относящихся к последовательному или более слабому типу связи

Пример построения диаграммы предметной области в нотации IDЕF0 показан на рисунках приложения 1.

Методология IDЕF0 может применяться для моделирования широкого круга информационных систем и определения требований и функций, а затем для разработки программного обеспечения, которое удовлетворяет данным требованиям и реализует такие функции.

В настоящее время появляются десятки новых методологий моделирования деятельности предприятия и взглядов на её архитектуру, IDEF0 сохраняет актуальность для задач усовершенствования предприятий и организаций.

2.2 Метод моделирования процессов IDЕF3

Метод моделирования IDЕF3, являющийся частью семейства стандартов IDEF, был разработан в конце 1980-х г. для закрытого проекта BВС CША. Этот метод предназначен для моделей процессов, в которых важно понять последовательность выполнения действий и взаимозависимости между ними.

Хотя IDEF3 и не достиг статуса федерального стандарта CША, он получил широкое распространение среди системных аналитиков в качестве дополнения к методу функционального моделирования IDЕF0 (модели IDEF3 могут применяться для детализации функциональных блоков IDEF0, которые не имеют диаграмм декомпозиции).

Основой модели нотации IDEF3 служит сценарий процесса, в котором выделяется последовательность действий и под процессами анализируемой системы.

Основной единицей модели IDEF3 является диаграмма. Другой ключевой компонент модели — действие или «единица работы» (Unit of Work - UОW) - отображается в виде прямоугольника.

Действия на диаграмме именуются с использованием глаголов или отглагольных существительных, каждому из действий присваивается уникальный идентификационный номер, который не используется вновь даже в том случае, если действие в процессе построения модели удаляется. В диаграммах IDЕF3 номер действия обычно предваряется номером его родителя (рис. 5).

Обработать заказ клиента

Наименование

действия

Номер действия

1.1

Рисунок 5. Изображение и нумерация действия в диаграмме IDEF3

Нотация IDEF3 использует следующие объек­ты (таблица 4).

Таблица 4.

Изображения объектов в методологии IDEF0

Наименование

Описание

Графическое представление

Модель работы

(UOW)

Объект служит для описания функций (процедур, работ), выполняемых под­разделениями/ сотрудниками предпри­ятия

Ссылочный объект

Объект, используемый для описания ссылок на другие диаграммы модели, циклические переходы, различные комментарии к функциям

Логическое

«И»

Логический оператор, определяющий связи между функциями, позволяет описать ветвление

&

Логическое «ИЛИ»

Логический оператор, определяющий связи между функциями, позволяет описать ветвление

O

Логическое исключаю­щее «ИЛИ»

Логический оператор, определяющий связи функциями в рамках процесса. Позволяет описать ветвление процесса

X

Существенные взаимоотношения между действиями изображаются с помощью связей. Возможные типы связей:

- сплошная линия, связывающая единицы работ, показывает, что работа-источник должна закончиться прежде, чем начнется работа-цель.

- пунктирная линия, для изображения связей между единицами работ и между единицами работ и объектами ссылок.

- стрелка с двумя наконечниками, для описания того, что объект используется в двух или более единицах работы.

Все соединения на диаграммах должны быть парными, из чего следует, что любое разворачивающее соединение имеет парное себе сворачивающее. Однако типы соединений не должны обязательно совпадать. Соединения могут комбинироваться при создании более сложных ветвлений.

Действия в IDEF3 могут быть декомпозированы или разложены на составляющие для более детального анализа. Метод IDEF3 позволяет декомпозировать действие несколько раз, что обеспечивает документирование альтернативных потоков процесса в одной модели.

Пример построения диаграммы предметной области в нотации IDЕF3 показан на рисунках приложения 2.

IDEF3 фиксирует поведенческие аспекты реальных и проектируемых систем, позволяет описать времен­ную последовательность происходящих событий, связанных причинно-следственными зависимостями. В отличие от языков и систем имитационного моделирования (например, SIMAN, SLAM, GPSS, WITNESS, Dynamo, Pilgrim), позволяющих реализовать математические модели процес­сов, IDEF3 ограничивается структурированным описанием объ­екта и может использоваться как подготовитель­ная стадия разработки.

Существует две разновидности описательных моделей IDEF3:

1) OSTD/OSTN (Object State Transition Description/Network) — описание (сеть) состояний и переходов;

2) PFD/PFDD (Process Flow Description/Diagram) — описание (диаграмма) потока процессов.

2.3 Моделирование потоков данных

Диаграммы потоков данных (Data Flоw Diagrams — DFD) представляют собой иерархию функциональных процессов, связанных друг с другом потоками данных. Цель данного представления — продемонстрировать, каким образом каждый процесс преобразует входные данные в выходные и выявить отношения между этими процессами.

Диаграммы потоков данных являются основным средством моделирования функциональных требований к проектируемой системе.

Для построения диаграммы DFD используются традиционно две различные нотации, соответствующие методам Йордона-ДеМарко и Гейна-Сэрсона. Эти нотации незначительно отличаются друг от друга графическим изображением символов. Рассмотрим особенности методологии DFD в нотации Гейна-Cэрсона.

При создании диаграммы потоков данных используются 4 основных понятия:

1) Потоки данных - являются абстракциями, применяемыми для моделирования передачи информации / физических компонент из одной части системы в другую.

2) Внешняя сущность - это материальный объект вне контекста информационной системы, являющийся источником/ приемником системных данных. Ее имя должно содержать существительное, к примеру, «место хранения товаров». Предполагается, что объекты, выделенные как внешние сущности, не должны участвовать ни в какой обработке.

3) Назначение процесса (работы) - продуцирование выходных потоков из входных в соответствии с действиями, задаваемыми именем процесса (имя должно содержать глагол в неопределенной форме с последующим дополнением, к примеру, «получить документы по реализации продукции»). Каждый процесс должен иметь уникальный номер для ссылок на него внутри диаграммы, который может использоваться совместно с номером диаграммы для получения в модели уникального индекса процесса (рис. 6).

а) внешняя сущность

б) процесс

Рисунок 6. Изображение основных понятий в DFD

4) Хранилище (или накопитель) данных позволяет на указанных участках модели определять данные, которые будут сохраняться между процессами в памяти. Хранилище фактически представляет собой «срезы» потоков данных во времени. Информация из хранилища может использоваться в любое время после получения, данные могут выбираться в любом порядке.

Основные элементы диаграммы DFD в нотации Гейна-Сэрсона показаны в таблице 5.

Таблица 5.

Изображения объектов в методологии DFD в нотации Гейна-Сэрсона

Наименование

Описание

Графическое представление

Функцио­нальный блок

Моделирует некоторую функцию, преобра­зующую вход в выход. Функциональные бло­ки изображаются в виде прямоугольников со скругленными углами

Внешняя сущность

Обеспечивает необходимые входы и (или) выходы для функциональных блоков

Хранилище данных

Механизм, который поддерживает хранение данных для их промежуточной обработки

Потоки данных

Описывают перемещение данных между мас­тями системы. Стрелки, потоков могут быть однонаправленными, двунаправленными, могут начинать­ся и заканчиваться на любой стороне блока

В состав DFD также входят словари данных (каталоги всех элементов данных в DFD, включая групповые и индивидуальные потоки данных, хранилища и процессы и их атрибуты) и мини спецификации (описывают DFD-процессы нижнего уровня, то есть представляют собой алгоритмы описания задач, выполняемых процессами).

Процесс построения DFD начинается с создания так называемой основной диаграммы типа «звезда», на которой представлен моделируемый процесс и все внешние сущности, с которыми он взаимодействует. В случае сложного основного процесса он сразу представляется в виде декомпозиции на ряд взаимодействующих процессов. Для всех внешних сущностей строится таблица событий, описывающая их взаимодействие с основным потоком. После декомпозиции основного процесса для каждого под процессом строится аналогичная таблица внутренних событий.

Пример построения диаграммы предметной области в нотации DFD показан на рисунках приложения 3.

2.4 Диаграммы переходов состояний (SDT)

Диаграммы переходов состояний моделируют поведение системы во времени в зависимости от происшедших событий.

SDТ (State Transition Diagrams) – диаграммы переходов состояний, предназначена для моделирования аспектов функционирования системы, зависящих от времени или реакции на события.

С помощью диаграмм перехода состояний можно моделировать последующее функционирование системы исходя из предыдущих и текущего состояний.

В SDT-диаграммах узлы соответствуют состояниям ди­намической системы, а дуги — переходу системы из одного со­стояния в другое. Узел, из которого выходит дуга, является на­чальным состоянием, узел, в который дуга входит, — следующим. Дуга помечается именем входного сигнала или события, вызы­вающего переход, а также сигналом или действием, сопровож­дающим переход.

Применяются 2 способа построения модели STD. Первый заключается в идентификации всех возможных состояний и дальнейшем исследовании всех не бессмысленных связей (то есть переходов) между ними. По второму способу строится сначала начальное состояние, затем следующее за ним и т.д.

Основными элементами данной модели служат понятия начальное (терминальное) состояние, переход, условие и действие, описывающие поведение системы во времени в контексте наступающих событий.

На рисунке 7 представлены условные обозначения в SDT-диаграммах.

Рисунок 7. Условные обозначения диаграмм переходов состояний:

а – терминальное состояние; б – промежуточное; в - переход

На рисунке 8 представлена диаграмма переходов состояний для программы, активно не взаимодействующей с окружающей сре­дой, имеющей простой интерфейс, которая производит неко­торые вычисления и выводит простой результат.

Рисунок 8. Пример SDT-диаграммы

Диаграммы переходов состояний обычно используются для описания отношения между входными и выходными управляющими потоками на управляющем процессе-предке и позволяют осуществлять декомпозицию управляющих процессов .

Глава 3. Сравнительный анализ и оценка средств реализации структурных методов анализа и проектирования информационных систем

В настоящее время известно около 90 разновидностей методологий структурного системного анализа, которые можно классифицировать по отношению к школам (для моделирования программных систем или вообще систем), по порядку построения модели (декларирующие первичность функционального или информационного моделирования), по типу целевых систем (информационные системы или системы реального времени). Несмотря на такое обилие методов, практически во всех используются 3 группы средств:

1) DFD (Dаta Flоw Diagrams) - диаграммы потоков данных или SАDT-диаграммы, иллюстрирующие функции, которые должна выполнять система;

2) ЕRD (Entity-Relationship Diagrams) - диаграммы "сущность-связь", моделирующие отношения между данными;

3) SТD (State Transition Diagrams) - диаграммы переходов состояний, моделирующие зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени).

Так как в настоящее время практически нет альтернативы методологиям ЕRD и STD, используемых для, соответственно, информационного и поведенческого моделирования, интерес представляет сравнительный анализ средств функционального моделирования, а именно, DFD и SАDT-диаграмм.

С этой точки зрения все разновидности структурного системного анализа могут быть разбиты на две группы - применяющие методы и технологию DFD (в различных нотациях) и использующие SADT-методологию.

Сравнительный анализ данных методов структурного анализа проводится по следующим параметрам.

1. Адекватность средств решаемым задачам. Модели SАDT (IDEF0) используются традиционно для моделирования организационных систем (бизнес-процессов). С другой стороны, не существует принципиальных ограничений на использовании модели DFD в качестве средства моделирования бизнес-процессов.

Практически любой класс систем успешно моделируется при помощи DFD-ориентированных методов, а SADT-диаграммы оказываются значительно менее выразительными и удобными при моделировании ПО.

2. Выразительные средства. В SАDT отсутствуют вообще выразительные средства для моделирования особенностей ИС, а DFD с самого начала создавались как средства проектирования ИС (тогда как SADT — как средство моделирования систем вообще) и имеют более богатый набор элементов, более адекватно отражающих специфику таких систем (к примеру, хранилища данных являются прообразами файлов или баз данных, внешние сущности отражают взаимодействие моделируемой системы с внешним миром).

В модели SADT жестко типизированы дуги (вход, выход, управление, механизм), однако применительно к программам смысловое различие между входами и выходами стирается. При этом анализ системы при помощи потоков данных и процессов, их преобразующих, является более прозрачным и недвусмысленным.

3. Согласованность с другими средствами структурного анализа. Так как SADT-диаграммы предназначены для моделирования систем общего класса, в них отсутствуют средства описания данных и событий, то согласование модели, к примеру, с моделями ЕRD- или SТD практически невозможно.

 В свою очередь, модели DFD-, ERD- и STD- дополняют взаимно друг друга и по сути являются согласованными представлениями различных аспектов одной и той же модели.

Интеграция DFD→STD может быть осуществлена за счет расширения классической DFD специальными средствами проектирования систем реального времени (потоками, управляющими процессами, хранилищами данных). Интеграция DFD→ЕRD осуществляется с использованием отсутствующего объекта в SADT - хранилища данных, структура которого описывается в модели ЕRD и согласуется в DFD по соответствующим потокам и другим хранилищам.

4. Интеграция с последующими этапами. Важная характеристика любой методологии - ее совместимость с последующими этапами применения результатов анализа. DFD могут быть легко преобразованы в модели проектирования (структурные карты) - это близкие модели.

5. Ограничения модели. Жесткие ограничения SADT, запрещающие использовать более 6—7 блоков на диаграмме, в ряде случаев вынуждают искусственно детализировать процесс, что затрудняет понимание модели заказчиком, резко увеличивает ее объем и, как следствие. В качестве примера можно рассмотреть модель операций по снятию денег с вклада физического лица в банке. Для моделирования этих операций целесообразно использовать единственную диаграмму DFD, так как все операции без исключения имеют одни и те же входы (сберегательная книжка и расходный ордер) и выходы (сберегательная книжка и наличные деньги), различаются лишь механизмами начисления процентов. Если попытаться структурировать данные операции в соответствии с ограничениями SADT путем группирования по какому-либо признаку (срочные, пенсионные и т.п.), то получится минимум 6 диаграмм, сложность каждой из которых не меньше сложности единственной DFD диаграммы.

Таким образом, метод SADT успешно работает только при описании хорошо специфицированных и стандартизованных бизнес-процессов. К примеру, он четко работает в зарубежных корпорациях, поэтому этот метод и принят в СШA в качестве типового.

В большинстве российских организаций бизнес-процессы начали формироваться и развиваться сравнительно недавно, они слабо типизированы, поэтому разумнее ориентироваться на модели, основанные на потоковых диаграммах.

DFD-диаграммы можно применять при проектировании любых программных систем, тогда как SADT-диаграммы лучше применять при моделировании систем - бизнес-процессов предприятий.

Рассмотрим достоинства и недостатки рассмотренных средств реализации структурных методов анализа и проектирования информационных систем в таблице 6.

Таблица 6.

Сравнительная характеристика структурных методологий

Название методики

Достоинства

Недостатки

Сфера применения

IDEF0

- полнота описания бизнес-процесса (управление, информацион­ные и материальные потоки, обратные связи);

- комплексность декомпозиции;

- возможность агрегирования и детализации потоков данных и информации (разделение и слияние дуг);

- наличие жестких требований, обеспечивающих получение моде­лей стандартного вида;

- простота документирования

- сложность восприятия (большое число дуг на диаграммах);

- большое число уровней декомпозиции;

- трудность увязки нескольких процессов, представленных в раз­личных моделях одной и той же организации

В наибольшей степени подходит для описания процес­сов верхнего уровня управления, для моделирования бизнес-процессов организации

IDEF3

- позволяет точно показать порядок действий, разветвления и параллельные процессы;

- не ограничивает аналитика чрезмерно жесткими рамками синтаксиса, что может привести к созданию неполных или противо­речивых моделей;

- содержит все необходимое для постро­ения моделей, которые в дальнейшем могут быть использованы для имитационного анализа

- отсутствие переноса и контроля стрелок на детализацию;

- отсутствие возможности расщепления и слияния модели

Диаграммы DDEF3 удобно использовать, где нет документов (например, в описании действий автомата), IDEF3 может быть использован в дополнении к диаграмме IDEF0

DFD

- возможность однозначно определить внешние сущности, анализируя потоки информации внутри и вне системы;

- возможность проектирования сверху вниз, что облегчает построение «как должно быть»;

- наличие спецификаций процессов нижнего уровня, что позволяет преодолеть незавершенность функциональной модели

- необходимость искусственного ввода управляющих процессов, поскольку управляющие воздействия (потоки) и управляющие процессы в DFD ничем не отличаются от обычных;

- отсутствие понятия времени (анализа временных промежутков)

Используется для описания документооборота и обработки информации. DFD-диаграмма легко преоб­разуется в UML-документ

С точки зрения бизнес-моделирования информационных систем каждый из представленных структурных подходов обладает своими преимуществами. Функциональное модели­рование на основе SADT хорошо показывает себя в тех случаях, когда организационная структура находится в процессе изменения или вообще слабо оформлена. Подход от выполняемых функций интуитивно лучше понимается исполнителями при получении от них информации об их текущей работе. При этом функциональная модель IDEF0 отображает производимые действия над объектом и связи между ними, IDEF3 – методика моделирования процессов служит для создания таких моделей, в которых важно понять последовательность выполнения действий и взаимозависимостей между ними. Средства построения моделей SADT целесообразно использовать на ранних этапах жизненного цикла ИС для понимания системы до ее вопло­щения. SADT позволяет сократить дорогостоящие ошибки на ранних эта­пах создания системы, улучшить контакт между пользователями и разра­ботчиками, сгладить переход от анализа к проектированию.

Моделирование на основе диаграмм DFD следует применять к системам обработки информации, а не к системам вообще, как это предполагается в SADT. Практически любой класс систем успешно моделируется при помощи DFD-ориентированных методов: в этом случае вместо реаль­ных объектов рассматриваются отношения, описывающие свойства этих объектов и правила их поведения. Примерами таких систем служат систе­мы документооборота, управления и другие системы, богатые разнооб­разными отношениями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В основе проектирования информационных систем лежит моделирование предметной области, которое позволяет сократить время и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и качественный проект.

Процесс бизнес-моделирования предметной области может быть реализован в рамках различных методик, отличающихся, прежде всего, своим подходом к тому, что представляет собой моделируемая организация. В соответствии с различными представлениями об организации методики принято делить на объектные и структурные (или функциональные).

Структурное моделирование хорошо показывает себя в тех случаях, когда организационная структура находится в процессе изменения или вообще слабо оформлена. Подход от выполняемых функций интуитивно лучше понимается исполнителями при получении от них информации об их текущей работе.

Структурное проектирование основано на детализации метода нисходящего проектирования. Процесс декомпозиции в структурном проектировании реализован в потоках данных в системе.

В настоящее время известно около 90 разновидностей методологий структурного системного анализа, которые можно классифицировать по различным признакам. Несмотря на такое обилие методов, практически во всех используются три группы средств:

1) DFD (Dаta Flоw Diagrams) - диаграммы потоков данных или SАDT-диаграммы, иллюстрирующие функции, которые должна выполнять система;

2) ЕRD (Entity-Relationship Diagrams) - диаграммы "сущность-связь", моделирующие отношения между данными;

3) SТD (State Transition Diagrams) - диаграммы переходов состояний, моделирующие зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени).

Наибольшее распространение для целей функционального моделирования получили графические модели на основе SADT - модель IDEF0, модель IDЕF3, расширяющая возможности IDEF0, DFD - диаграммы потоков данных.

С точки зрения бизнес-моделирования информационных систем каждый из представленных структурных подходов обладает своими преимуществами. Функциональная модель IDEF0 отображает производимые действия над объектом и связи между ними, IDEF3 – методика моделирования процессов служит для создания таких моделей, в которых важно понять последовательность выполнения действий и взаимозависимостей между ними. DFD следует применять к программным системам обработки информации, а не к системам вообще, как это предполагается в SADT. С помощью DFD-ориентированных методов рассматриваются отношения, описывающие свойства объектов системы и правила их поведения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. IDEF [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/IDEF

  2. SADT [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/SADT

  3. Абдикеев, Н.М. Корпоративные информационные системы управления: Учебник / Под науч. ред. д-ра техн. наук, проф. Н. М. Абдикеева, канд. физ.-мат. наук, доп. О.В. Китовой. - М: ИНФРА-М, 2011. - 464 с.

  4. Вдовин, В. М. Теория систем и системный анализ [Электронный ресурс] : Учебник для бакалавров / В. М. Вдовин, Л. Е. Суркова, В. А. Валентинов. - 3-е изд. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2013. - 644 с.

  5. Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Финансы и статистика, 2008. — 544 с.

  6. Гагарина Л. Г. Технология разработки программного обеспечения: Учеб. пос. / Л.Г.Гагарина, Е.В.Кокорева, Б.Д.Виснадул; Под ред. проф. Л.Г.Гагариной - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ Инфра-М, 2013. - 400 с.

  7. Гвоздева В. А. Основы построения автоматизированных информационных систем: Учебник / В.А. Гвоздева, И.Ю. Лаврентьева. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ Инфра-М, 2013. - 320 с.

  8. Душин, В. К. Теоретические основы информационных процессов и систем [Электронный ресурс] : Учебник / В. К. Душин. - 5-е изд. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2014

  9. Елиферов, В. Г. Бизнес-процессы: Регламентация и управление: Учебник / В.Г. Елиферов, В.В. Репин; Институт экономики и финансов "Университет". - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 319 с.

  10. Затонский А. В. Информационные технологии: разработка информационных моделей и систем: Учеб. пос. / А.В.Затонский - М.: ИЦ РИОР: НИЦ ИНФРА-М, 2014 – 344 с.

  11. Информационная система предприятия: Учеб. пособие / Л.А. Вдовенко. - М.: Вузовский учебник: ИНФРА-М, 2010. - 237 с.

  12. Исаев Г. Н. Моделирование информационных ресурсов: теория и решение задач: учебное пособие / Г.Н. Исаев. - М.: Альфа-М: ИНФРА-М, 2010. - 224 с.

  13. Калянов Г. Н. CASE-технологии. Консалтинг в автоматизации бизнес-процессов. – 3-е изд. – М.: Горячая линия-Телеком, 2002. -320 с.

  14. Кирюков С.Р. К вопросу о структурном моделировании в управлении. – Самара: СИУ, 2009. – 180 с.

  15. Макарова, Н. В. Информатика: Учебник для вузов / Н. В. Макарова, В. Б. Волков — СПб.: Питер, 2011. — 576 с.

  16. Маклаков С. Моделирование бизнес-процессов с AllFusion Process Modeler. – М.: Диалог-МИФИ, 2009. - 240 с.

  17. Назаров С. В. Архитектура и проектирование программных систем: Монография / С.В. Назаров. - М.: НИЦ Инфра-М, 2013. - 351 с.

  18. Пирогов, В. Ю. Информационные системы и базы данных: организация и проектирование: учеб. пособие / В. Ю. Пирогов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2009. — 528 с.

  19. Проектирование информационных систем: Учебное пособие / Н.З. Емельянова, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - М.: Форум: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 432 с.

  20. Проектирование информационных систем: Учебное пособие / Н.Н. Заботина. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 331 с.

  21. Сравнение и проблема выбора методов структурного системного анализа [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=75209

  22. Сравнительный анализ структурных методологий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.osp.ru/dbms/1997/05-06/13031567/

  23. Титоренко, Г.А. Информационные системы и технологии управления: Учебник /Под ред. проф. Г.А. Титоренко. — М: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. - 591 с.

  24. Черников, Б. В. Информационные технологии управления: Учебник / Б.В. Черников. - 2-e изд., перераб, и доп. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ Инфра-М, 2013. - 368 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Пример построения IDEF0-модели

Рисунок 1. Контекстная диаграмма

Рис.2 Декомпозиция контекстной диаграммы

Рис.3 Декомпозиция функционального блока

Рис.4 Декомпозиция функционального блока

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Пример построения IDEF3-диаграммы

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Пример построения DFD-диаграммы