Технология системного проектрования программных средств.

Технология проектирования — некоторая совокупность принципов, методов (способов), средств, применяемых на всех или некоторых этапах разработки, имеющих своей целью обеспечение максимально возможного уровня качества результатов выполняемой работы и высокой эффективности процесса получения результатов. В рамках системного проектирования информация изменяется и по содержанию и по форме., а в процессе проектирования только по форме. Информационный подход выдвигает требование устранения субъективизма, формализации информации и информационных обменов. Деятельностный подход, поскольку субъектом деятельности является человек, рассматривает: свойства, побудительные мотивы, специфические процессы, присущие только человеку (например: творчество, фантазия, воображение, идеализация), которые, по своей природе субъективны и неформальны. Рассмотрение проектирования как информационного процесса неизбежно обратило внимание на проблемы поиска путей совершенствования информационных процессов в общем виде, в том числе совершенствования технологии программирования. Предварительное рассмотрение современных (на момент разработки концепции) подходов показало применимость некоторых средств и к совершенствованию проектирования. Создание и практическое освоение модульного МТК и является целью развития системного проектирования. К настоящему времени проведены некоторые работы по апробации на практике основных принципов и методических средств системного проектирования. Реализация комплексного подхода осуществляется в направлениях: * изучения закономерностей развития техники как единого целого и разработки методов использования результатов, полученных в различных отраслях науки и техники при проведении работ в данной отрасли; * изучения закономерностей получения новых технических решений и разработки методологии целенаправленного их поиска; * исследования взаимного влияния взаимного влияния организационных и технологических структур проектирования. Планируемые результаты: * разработка теоретических основ системного проектирования технических объектов; * формулирование основных закономерностей развития технических систем, формирование теории их генезиса; * разработка подхода к созданию механизма развития разрабатывающих организаций; * создание модульного методико-технологического комплекса «системное проектирование», схем его освоения на предприятиях отрасли; * формирование специальности «системный проектировщик» и создание соответствующей учебной дисциплины для профессиональной подготовки, а также повышения квалификации; * осуществление собственно системного проектирования технических объектов для решения актуальных научно-технических проблем; * проведение экспертизы ТЗ на проектирование и проектов технических объектов; * разработка организационной среды, в рамках которой возможно достижение сформулированных целей.

Вопрос 2 Структура проекта и методологии структурного анализа Для выявления и определения целей, состава и содержания проекта, организации планирования и контроля процессов осуществления проектов необходимо определить и построить структуру проекта, на основе которой строятся различные структурные модели проекта и его окружения, используемые в процессе управления проектом на протяжении всего его жизненного цикла. Структуризация является одним из эффективных элементов современной методологии управления проектами. Преодолеть сложности начальных этапов создания системы призван структурный системный анализ, который характеризуется тем, что строится достаточно наглядная и формализованная модель системы, обладающая двумя важнейшими свойствами: • структурированностью (при помощи небольшого числа типов структурных элементов); • иерархией детализации (каждый структурный элемент может быть детально описан при помощи тех же методов, что и система в целом). Структура проекта представляет собой иерархическую декомпозицию проекта на составные части (элементы, модули), необходимые для планирования и контроля осуществления проекта. Структура проекта должна удовлетворять следующим правилам: • Каждый уровень иерархии декомпозиции проекта должен иметь законченный вид или охватывать всю сумму частей проекта, представленного на данном уровне детализации. • Сумма характеристик элементов проекта на каждом уровне иерархии структуры должны быть равны. • Нижний уровень декомпозиции проекта должен содержать элементы (модули), на основе которых могут быть ясно определены все данные, необходимые и достаточные для управления проектами (например: функциональные характеристики, объемы работ, стоимость, необходимые ресурсы, исполнители, связи с другими элементами и др.). Структурные модели проекта используются на всех фазах жизненного цикла проекта для решения разнообразных задач, связанных с управлением проектом. Они могут отличаться по принципам декомпозиции проекта на составные части. Из них наиболее распространены: • ориентация на функции осуществления проекта; • ориентация на объектно-конструктивные или функциональные части проекта; • системная смешанная ориентация. Примером смешанной ориентации можно назвать базовую структурную модель проекта Work Breakdown Structure (WBS), которая является композицией двух типов моделей – верхние уровни отражают декомпозицию проекта с ориентацией на функции или объект, а нижние уровни отражают дальнейшую детализацию декомпозиции с ориентацией на работы, осуществляемые в рамках проекта, вплоть до работ конкретного исполнителя. Структурная модель проекта и принцип структуризации широко используются для построения других информационных моделей, применяемых в управлении проектом. Отметим наиболее существенные из них: • дерево целей; • организационное дерево; • матрица распределения ответственности и распределение работ по исполнителям; • сетевая модель проекта или иерархическая система сетевых моделей; • дерево стоимостей; • структурная схема материально-технического обеспечения проекта; • дерево распределения рисков и решений по его минимизации. Существует особый класс методологий формализации коллективного процесса анализа и проектирования, доведенных до их автоматизированного использования в программных продуктах. Как показывает табл. 1, можно выделить три подхода к разработке систем: • структурный подход (ориентация на описание процессов); • объектно-ориентированный подход (основанный на представление систем в виде совокупности объектов, классы которых образуют иерархию на базе принципа наследования); • информационная инженерия (ориентация на моделирование данных, а затем – процессов). Инструментальные средства автоматизации системного проектирования Методологии Программные продукты Из данных методологий, как уже отмечалось, особое место занимают структурные методы анализа и проектирования, так как они позволяют лучше понимать рассматриваемую проблему на начальных фазах при формировании концепции и проведения системного проектирования. Рассмотрим их более подробно. Для структурных методологий характерны, кроме перечисленных общих свойств структурного системного анализа, различные способы "борьбы" со сложностью самой модели, например: • ограничение числа элементов на каждом из уровней; • ограничение контекста, включающего лишь существенные на каждом уровне детали; • использование строгих формальных правил записи. • Практически во всех методологиях структурного анализа используются три группы средств моделирования: • диаграммы, иллюстрирующие функции, которые система должна выполнять, и связи между ними (функциональное моделирование); чаще всего используются DFD (Data Flow Diagrams) – диаграммы потоков данных и диаграммы SADT (IDEF0); • диаграммы, моделирующие данные и их взаимосвязи (информационное моделирование); фактически стандартом здесь стали ERD (Entity-Relationship Diagrams) – диаграммы "сущность-связь"; • диаграммы, моделирующие поведение системы, зависящее от времени (динамическое моделирование); наиболее часто аспекты поведения системы во времени моделируются при помощи STD (State Transition Diagrams) – диаграмм перехода состояний. Различие между разновидностями структурного анализа заключается в методах и средствах функционального моделирования: методологии, использующие методы, нотацию и технологию DFD (методологии K.Gane-T.Sarson, DeMarca, и E.Yourdon,) и использующие SADT-методологию (D.Ross и др.). 1. DFD-методологии В этих методологиях вместо реальных объектов рассматриваются отношения, описывающие свойства объектов и правила их поведения. Они применимы к системам обработки информации (например для разработки прикладного ПО – CASE), а не к системам с жесткими технологическими процессами. 1.1. Методологии K. Gane – T. Sarson, и T. De Marca Отличительные признаки: • моделирование от существующей системы до разработки новой (физической и логической моделей); • стратегия построения требований для разработки новой системы состоит из: • моделирования текущих операций; • выявления причин выполнения именно этих операций; • добавления новых требований; • выбора границ автоматизации. 1.2. Методология E. Yourdon Отличительные признаки: • не рекомендуется моделировать текущую систему; • добавлена предварительная фаза разработки, названная созданием основной модели (essential model); • определена техника "событийного разбиения" (event partitioning), для конструирования DFD-схемы; • больше внимания уделяется информационному моделированию (посредством ER- диаграмм) и моделированию поведения (через STD-диаграмм); • указано место прототипирования в жизненном цикле разработки; • имеется описание семантики потоков и правила преобразования входных данных в выходные; 2. SADT-методология D. Ross. Методология SADT выделяется среди современных методологий описания систем благодаря своему широкому применению, возможностью тиражирования результатов работ по крупным проектам, общностью охвата систем и отражения таких системных характеристик, как управление, обратная связь и исполнители. Методология принята как американский стандарт вооруженных сил и имеет широкую область применения: от аэрокосмического производства до реорганизации бизнес-процессов и обучения персонала. Отличительные признаки: • широко используемая в крупных проектах; • ориентирована на "технологичность" процессов и на моделирование и создание систем вообще (в последнее время широко используется для реорганизации бизнес- процессов – Business Process Reorganization BPR); • формализованная типизация элементов схемы (вход, управление, выход, ресурс); • динамическое моделирование и преобразование SADT-диаграмм возможно в сочетании с методом цветных сетей Петри. Выбор той или иной методологии структурного анализа напрямую зависит от специфики предметной области, для которой создается модель (ориентированность на технологичность процессов и создание общих систем или на обработку потоков информации). Однако, наиболее общим и перспективным подходом к анализу и проектированию сложных систем является SADT-методология.

Потребность создания систем автоматизированной обработки информации обусловила концепцию баз данных как единого, централизованного хранилища всей информации, необходимой для решения задач управления. Концепция баз данных теоретически корректна. Однако в реальности она приводит к значительному проигрышу во времени, которое требуется на поиск и выборку из базы данных информации, необходимой для решения той или иной конкретной задачи. В настоящее время концепция баз данных предусматривает разумный компромисс между сокращением до минимума необходимого дублирования информации и эффективностью процесса выборки и обновления данных. В действительности обеспечение такого решения имеет место только тогда, когда системный анализ всего комплекса задач, подлежащих автоматизации, уже находится на этапе описания системы. В этом случае имеются в виду ее цели и функции, состав и специфика информационных потоков, информационного состава задач и даже отдельных программных модулей. Основой системного подхода являются положения общей теории систем. Он наиболее эффективен при решении сложных задач анализа и синтеза, требующих одновременного использования нескольких научных дисциплин. Еще одним важным фактором, который обусловливает необходимость системного подхода (начиная с этапа формулирования требования и постановки задач), является то, что на этот этап приходится до 80 % всех затрат на разработку ППО. При этом он имеет особое значение в обеспечении соответствия результатов разработки потребностям конечных пользователей. Появление потребности системного подхода к разработке программных средств решения задач при автоматизации систем организационно-экономического управления привело к необходимости дифференциации специалистов-разработчиков. Данный факт послужил проявлению в выделении в их составе системных аналитиков, системотехников, прикладных и системных программистов. Системный аналитик формулирует общие формальные требования к программному обеспечению системы. Обязанности специалиста-системотехника заключаются в преобразовании общих формальных требований в детальные спецификации на отдельные программы, участии в разработке логической структуры базы данных. Обязанности прикладного программиста состоят в совершенствовании спецификации в логическую структуру программных модулей, а затем в программный код. Системный программист должен обеспечивать взаимодействие программных модулей с программной средой, в рамках которой предстоит работать прикладным программам. Еще одной чертой системной разработки проектов прикладных программ является их ориентация на использование интегрированных и распределенных баз данных. В данном случае в качестве инструментальных средств разработки компонентов программного обеспечения вместе с языками программирования стали применяться языковые средства СУБД. Появляются и широко используются в сфере управления ПК и более качественные программно-инструментальные средства, которые ориентированы на специалистов управления – непрограммистов. Данный факт кардинально изменил характер технологии подготовки и решения экономических задач. С ростом производства новых микропроцессоров резко изменились приоритеты и актуальность проблем, которые присущи традиционным технологиям разработки прикладных программ. Возможность исключения из технологической цепочки программистов-профессионалов позволяет ускорить процесс разработки прикладных программных средств.