26799

Информационные системы. Основные понятия. Корпоративные информационные системы. Структура КИС

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Корпоративные информационные системы. взаимосвязанные функциональные подсистемы обеспечивающие решение задач организации. Функциональные подсистемы в принципе не могут существовать без компьютерной инфраструктуры.

Русский

2013-08-18

469.61 KB

63 чел.

«Теория информационных процессов  и  систем»

  1.  Информационные системы. Основные понятия. Корпоративные информационные системы. Структура КИС.

 Информационная система (ИС) – это прикладная программная система, предназначенная для сбора, хранения, поиска и обработки текстовой и/или фактографической информации. Подавляющее большинство ИС работает в интерактивном режиме, т.е. в режиме диалога с пользователем.

    В общем случае типовые программные компоненты ИС включают: диалоговый ввод-вывод, логику диалога, прикладную логику обработки данных, логику управления данными, операции с файлами и/или БД.

    Можно выделить три наиболее существенных фактора, оказавших влияние на развитие ИС в последние годы:

    1. новый подход к программированию: с конца 90-х годов ООП фактически вытеснило модульное; методы построения объектных моделей непрерывно совершенствуются. Внедрение ООТехнологий программирования существенно сокращает сроки разработки сложных ИС, упрощает их поддержку и развитие;

    2. развитие сетевых технологий: локальные ИС повсеместно вытесняются клиент-серверными и многоуровневыми ИС;

    3. развитие сети Интернет: появилась возможность работы с удаленными подразделениями, возможность обслуживания покупателей через Интернет, возможность использовать Интернет-технологии в интрасетях предприятия (так называемые интранет-технологии).

Корпоративная ИС (КИС) – это совокупность специализированного программного обеспечения и вычислительной аппаратной платформы, Fна которой оно установлено.

    На развитие КИС также влияют многие факторы:

    1. развитие методик управления предприятием (т.е. теории и практики менеджмента);

    2. постоянное наращивание мощности и производительности компьютеров;

    3. развитие сетевых технологий и систем передачи данных;

    4. интеграция компьютеров с разнообразным оборудованием и др.

Структура КИС

     В составе КИС можно выделить две относительно независимые составляющие:

    1. компьютерную инфраструктуру организации, т.е. совокупность сетевой, телекоммуникационной, программной, информационной и организационной инфраструктур. (Эта составляющая называется корпоративной сетью.)

    2. взаимосвязанные функциональные подсистемы, обеспечивающие решение задач организации.

    Первая составляющая отражает структурную сторону любой ИС. Это основа для интеграции функциональных подсистем, полностью определяющая свойства ИС. Требования к компьютерной инфраструктуре едины и стандартизованы, методы ее построения хорошо известны и проверены на практике.

    Вторая составляющая относится к прикладной области и зависит от специфики задач предприятия. Эта составляющая полностью базируется на первой и определяет прикладную функциональность ИС. Требования к функциональным подсистемам сложны и часто противоречивы, т.к. выдвигаются специалистами из различных прикладных областей. Однако в конечном счете именно эта составляющая важнее, т.к. именно для нее и строится компьютерная инфраструктура.

    Взаимосвязи между двумя составляющими ИС достаточно сложны. С одной стороны, обе составляющие в определенном смысле независимы. Например, организация сети и протоколы для обмена данными между компьютерами абсолютно не зависят от того, какие программы планируется использовать на предприятии для организации бухучета.

    С другой стороны, составляющие в определенном смысле зависят друг от друга. Функциональные подсистемы в принципе не могут существовать без компьютерной инфраструктуры. В то же время компьютерная инфраструктура сама по себе достаточно ограничена, поскольку не обладает необходимой функциональностью. Очевидно, невозможно эксплуатировать распределенную ИС при отсутствии сетевой инфраструктуры.

    Таким образом, разработку ИС целесообразно начинать с построения корпоративной сети как наиболее важной составляющей, опирающейся на апробированные промышленные технологии и реализуемой в разумные сроки в силу определенности в постановке задачи и в предлагаемых решениях.

    Корпоративная сеть создается на многие годы, капитальные затраты на ее разработку и внедрение настолько велики, что практически исключают возможность переделки существующей сети.

    В отличие от корпоративной сети функциональные подсистемы изменчивы по своей природе, т.к. в предметной области деятельности организации изменения происходят постоянно. Функциональность ИС зависит от организационно-управленческой структуры организации, распределения функций, финансовых технологий, технологии документооборота и других факторов.

    Разработку и внедрение функциональных подсистем можно выполнять постепенно. Например, сначала внедрить систему финансового учета, систему управления кадрами и т.п., а затем переходить к другим областям.

  1.  Классификация информационных систем.

 ИС можно классифицировать по разным признакам. Рассмотрим наиболее часто используемые способы классификации.

1. Классификация по масштабу

По масштабу ИС подразделяются на следующие группы: одиночные, групповые, корпоративные.

Одиночные ИС реализуются, как правило, на автономных ПК (сеть не используется). Такая ИС может содержать несколько простых приложений, связанных общим информационным фондом, и рассчитана на работу одного пользователя или группы пользователей, разделяющих одно рабочее место. Подобные приложения создают с помощью так называемых настольных (локальных) СУБД. Наиболее популярные локальные СУБД : Clarion, Clipper, FoxPro, Paradox, dBase, Microsoft Access.

Групповые ИС ориентированы на коллективное использование информации и чаще всего строятся на базе локальной вычислительной сети. При разработке таких приложений используют серверы БД ( SQL -серверы). Наиболее популярные SQL -серверы: Oracle , DB 2 , Microsoft SQL Server , InterBase , Sybase , Informix .

Корпоративные ИС ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. В основном они имеют иерархическую структуру из нескольких уровней. Для них характерна архитектура клиент-сервер со специализацией серверов или многоуровневая архитектура. При разработке таких ИС можно использовать те же серверы БД, что и при разработке групповых ИС. Однако в крупных корпоративных ИС наибольшее распространение получили серверы Oracle , DB 2 и Microsoft SQL Server .

Для групповых и корпоративных ИС существенно повышаются требования к надежности функционирования и сохранности данных. Эти свойства обеспечиваются поддержкой целостности данных, ссылок и транзакций в серверах БД.

2. Классификация по сфере применения

По сфере применения ИС подразделяются на следующие группы: системы обработки транзакций, системы принятия решений, информационно-справочные системы, офисные системы.

Транзакция – это последовательность операций над базой данных, рассматриваемых СУБД как единое целое.

Системы обработки транзакций по оперативности обработки данных делятся на пакетные ИС и оперативные ИС. В ИС организационного управления преобладает режим оперативной обработки транзакций для отражения актуального состояния предметной области в любой момент времени, а пакетная обработка занимает незначительную часть. Для таких систем характерен регулярный поток простых транзакций, выполняющих роль заказов, платежей, запросов и т.п. Важными требованиями для них являются высокая производительность обработки транзакций и гарантированная доставка информации при удаленном доступе к БД по телекоммуникациям.

Системы поддержки принятия решений представляют собой тип ИС, в которых с помощью довольно сложных запросов производится отбор и анализ данных в различных разрезах: временных, географических и по др. показателям.

Информационно-справочные системы представляют собой широкий класс систем основанных на гипертекстовых документах и мультимедиа. Наибольшее развитие такие ИС получили в сети Интернет.

Офисные ИС предназначены для перевода бумажных документов в электронную форму, для автоматизации делопроизводства и управления документооборотом.

3. Классификация по способу организации

По способу организации групповые и корпоративные ИС подразделяются на следующие классы: системы на основе архитектуры клиент-сервер, на основе многоуровневой архитектуры, на основе Интернет/интранет-технологий.

3.Архитектура информационных систем.

 1. Централизованная обработка данных

2. Файл-серверная распределенная обработка данных

3. Клиент-серверная двухуровневая распределенная обработка данных

4. Клиент-серверная трехуровневая распределенная обработка данных

5. Клиент-серверная многоуровневая распределенная обработка данных: трехуровневая клиент-серверная архитектура при наличии в сети нескольких серверов приложений и серверов БД.

4.Области применения и примеры реализации информационных систем.

 Области применения и примеры реализации ИС

Рассмотрим наиболее важные задачи, решаемые с помощью ИС.

1.   Бухгалтерский учет. Это классическая область применения информационных технологий и наиболее часто реализуемая сегодня задача. Во-первых, ошибка бухгалтера может стоить очень дорого, поэтому очевидна выгода использования возможностей автоматизации бухгалтерии. Во-вторых, бухучет легко формализуется, так что разработка систем его автоматизации не является технически сложной. Однако это весьма трудоемко, т.к. к системам бухучета предъявляются повышенные требования в отношении надежности и максимальной простоты и удобства в эксплуатации.

2.   Управление финансовыми потоками. Внедрение ИТ в управление финансовыми потоками также обусловлено критичностью этой области управления предприятия к ошибкам. Неправильно построив систему расчетов с поставщиками и потребителями, можно спровоцировать кризис наличности даже при налаженной сети закупок, сбыта и хорошем маркетинге.

3.   Управление складом, ассортиментом, закупками. Можно автоматизировать процесс анализа движения товара, тем  самым отследив и зафиксировав те 20% ассортимента, которые приносят 80% прибыли. Подобный анализ позволяет также ответить на главный вопрос: как получить максимальную прибыль при постоянной нехватке средств?

4.   Управление производственным процессом. Это очень трудоемкая задача. Основные механизмы здесь – планирование и оптимальное управление. Автоматизированное решение  задачи УПП дает возможность грамотно планировать, учитывать затраты, оперативно управлять процессом выпуска продукции и т.д.

5.   Управление маркетингом. Управление маркетингом подразумевает сбор и анализ данных о фирмах-конкурентах, их продукции и ценовой политике, а также моделирование параметров внешнего окружения для определения оптимального уровня цен, прогнозирования прибыли и планирования рекламных кампаний.

6.   Документооборот. Это очень важный процесс деятельности любого предприятия. Отлаженная система документооборота отражает реально происходящую производственную деятельность и дает возможность администрации воздействовать на нее. Поэтому автоматизация документооборота позволяет повысить эффективность управления.

7.    Оперативное управление предприятием. ИС, решающая задачи ОУП, строится на основе БД, в которой фиксируется вся информация о предприятии. ИС ОУП включает в себя массу программных решений автоматизации бизнес-процессов на предприятии. Важнейшее требование к таким ИС – гибкость, способность к адаптации и развитию.

      8. Предоставление информации о фирме. Развитие сети Интернет привело к необходимости создания корпоративных серверов для предоставления информации о предприятии. Практически каждое уважающее себя предприятие имеет свой web-сервер, который решает целый ряд задач. Среди них две основные задачи:  создание имиджа предприятия и разгрузка справочной службы компании.

5.Проект. Классификация проектов.

 Проект – это ограниченное по времени целенаправленное изменение отдельной системы с изначально четко определенными целями, достижение которых определяет завершение проекта, с установленными требованиями к срокам, результатам, риску, рамкам расходования средств и ресурсов и к организационной структуре.

    Можно выделить следующие основные отличительные признаки проекта как объекта управления:

1. изменчивость;

2. ограниченность конечной цели;

3. ограниченность продолжительности;

4. ограниченность бюджета;

5. новизна для предприятия;

6. комплексность;

7. правовое и организационное обеспечение.

    С точки зрения теории систем управления, проект как объект управления должен быть наблюдаемым и управляемым. Управляемость особенно актуальна в условиях неопределенности и изменчивости предметной области, которые характерны для проектов при разработке ИС.

    К важнейшим характеристикам проекта относятся технико-экономические показатели: объем работ, сроки выполнения, себестоимость, экономическая эффективность от реализации проекта, социальная и общественная значимость проекта.

Классификация проектов

    Проекты можно классифицировать по различным признакам. Отметим основные из них.

    Класс проекта определяется по составу и структуре проекта. Обычно различают монопроект (отдельный проект, который может быть любого типа, вида и масштаба) и мультипроект (комплексный проект, состоящий из ряда монопроектов и требующий применения многопроектного управления).

    Тип проекта определяется по основным сферам деятельности, в которых осуществляется проект. Можно выделить пять основных типов проекта: технический, организационный, экономический, социальный, смешанный.

   Разработка ИС относится к техническим проектам, имеющим следующие особенности: главная цель проекта четко определена, но отдельные цели должны уточняться по мере достижения частных результатов; срок завершения и продолжительность проекта определены заранее, но они тоже могут корректироваться.

   Масштаб проекта определяется размером бюджета и числом участников: мелкие проекты, малые проекты, средние проекты, крупные проекты. Можно рассматривать масштаб проекта в более конкретной форме – отраслевые, корпоративные, ведомственные, проекты предприятия.

  1.  Основные фазы проектирования информационных систем.

Каждый проект проходит в своем развитии определенные состояния. Совокупность ступеней развития проекта принято разделять на фазы (стадии, этапы). Можно выделить следующие фазы развития ИС:

1. формирование концепции;

2. разработка технического задания;

3. проектирование;

4. изготовление; 

5. ввод системы в эксплуатацию. 

  1.  Понятие жизненного цикла информационных систем.  Процессы ЖЦ ИС.

 Понятие жизненного цикла (ЖЦ) является одним из базовых понятий методологии проектирования ИС. ЖЦ ИС представляет собой непре-рывный процесс, начинающийся с момента принятия решения о создании ИС и заканчивающийся в момент полного ее изъятия из эксплуатации.

    Существует международный стандарт , регламентирующий ЖЦ ИС – ISO/IEC 12207 (ISO – International Organization of Standartization, IEC – International Electrotechnical Comission).

    Стандарт ISO/IEC 12207 определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ИС. В соответствии с этим стандартом структура ЖЦ основывается на трех группах процессов:

1. основные процессы ЖЦ (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);

2. вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, разрешение проблем);

3. организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).

Основные процессы жизненного цикла ИС

Среди основных процессов ЖЦ ИС наибольшее значение имеют три: разработка, эксплуатация и сопровождение.

  1.  Разработка ИС: включает в себя стратегическое планирование, анализ, проектирование и программирование. Иными словами, все работы по созданию информационного программного обеспечения (ПО) и его компонентов, т.е. оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовку материалов для тестирования программ, разработку материалов для организации обучения персонала и др.
  2.  Эксплуатация ИС: эксплуатационные работы делятся на подготовительные и основные. Подготовительные: конфигурирование БД и рабочих мест пользователей, обеспечение пользователей эксплуатационной документацией, обучение персонала. Основные: непосредственная эксплуатация, локализация проблем, модификация ПО, развитие и модернизация ИС.
  3.  Сопровождение ИС: выделение наиболее важных узлов ИС и определение для них критичности простоя, определение задач технического обслуживания (ТО), анализ имеющихся ресурсов для организации ТО (критерии: наличие гарантии на оборудование, состояние ремонтного фонда, квалификация персонала), подготовка плана организации ТО (этапы, сроки, затраты, ответственность исполнителей).

Вспомогательные процессы ЖЦ ИС

Среди вспомогательных процессов одно из главных мест занимает управление конфигурацией, позволяющее организовывать, учитывать и контролировать внесение изменений в различные компоненты ИС на всех стадиях ее ЖЦ.

Организационные процессы ЖЦ ИС

Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта, разработку методов и средств испытаний ПО, обучение персонала.

Обеспечение качества проекта связано с верификацией, проверкой и тестированием компонентов ИС. Верификация – это определение соответствия текущего состояния разработки, достигнутого на данном этапе, требованиям этапа. Проверка – это определение соответствия параметров разработки исходным требованиям. Тестирование – это определение различий между реальными и ожидавшимися результатами и оценка соответствия характеристик ИС исходным требованиям.

  1.  Структура жизненного цикла информационных систем.

Полный ЖЦ ИС включает в себя стратегическое планирование, анализ, проектирование, реализацию, внедрение и эксплуатацию. Можно разбить ЖЦ на ряд стадий. Это деление достаточно произвольно. Рассмотрим один из вариантов, предлагаемый корпорацией  Software – одной из ведущих фирм на рынке программного обеспечения средств разработки ИС.

Согласно методологии, предлагаемой Rational Software, ЖЦ ИС подразделяется на четыре стадии: начало, уточнение, конструирование, сдача в эксплуатацию. Границы каждой стадии определены некоторыми моментами времени, в которые должны быть достигнуты определенные ключевые цели.

Начальная стадия: определяется область применения системы и граничные условия, идентифицируются все внешние объекты, с которыми должна взаимодействовать ИС, и все ее функциональные возможности; производится описание наиболее существенных функциональных возможностей ИС.

Стадия уточнения: проводится анализ прикладной области, разрабатывается архитектурная основа ИС, описываются все функциональные возможности ИС. В конце стадии уточнения проводится анализ архитектурных решений и способов устранения главных элементов риска, содержащихся в проекте.

Стадия конструирования: разрабатывается законченное изделие, готовое к передаче пользователю.

Сдача в эксплуатацию: готовая ИС передается пользователю.

  1.  Модели жизненного цикла информационных систем. Краткая характеристика.

Модель ЖЦ ИС – это структура, определяющая последовательность процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении ЖЦ ИС, а также взаимосвязи между ними. К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие две основные модели ЖЦ ИС: каскадная модель(модель «водопад» – waterfall ) и спиральная модель.

 КМ предусматривает последовательную организацию работ. При этом основной особенностью является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на следующий происходит только после того, как будут полностью завершены все работы на предыдущем этапе. Каждый этап завершается выпуском полного комплекта документации.

Основные этапы разработки по КМ

Можно выделить следующий ряд этапов разработки по КМ, практически не зависящих от предметной области:

· анализ требований заказчика;

· проектирование;

· разработка;

· тестирование и опытная эксплуатация;

· сдача готового проекта.

Спиральная модель (СМ) предполагает итерационный процесс разработки ИС. При этом возрастает значение начальных этапов ЖЦ таких, как анализ и проектирование. На этих этапах проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов.

 Каждая итерация представляет собой законченный цикл разработки, приводящий к выпуску внутренней или внешней версии изделия (или подмножества конечного продукта). От итерации к итерации версия совершенствуется, чтобы в конечном итоге стать законченной системой, удовлетворяющей всем требованиям заказчика.

 

    Таким образом, каждый виток спирали соответствует созданию версии программного изделия; на нем уточняются цели и характер проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. На каждой итерации углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, в результате чего выбирается обоснованный вариант, который доводится до окончательной реализации.

  1.  Каскадная модель ЖЦ ИС. Основные этапы разработки. Основные достоинства.

Каскадная модель (КМ) характерна для классического подхода к разработке различных систем в любых прикладных областях. Для разработки ИС данная модель широко использовалась в 70-80-х годах. Каскадные методы проектирования хорошо описаны в отечественной и зарубежной литературе. Организация работ по каскадной схеме официально рекомендовалась и широко применялась в различных областях

              КМ предусматривает последовательную организацию работ. При этом основной особенностью является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на следующий происходит только после того, как будут полностью завершены все работы на предыдущем этапе. Каждый этап завершается выпуском полного комплекта документации.

Основные этапы разработки по КМ

Можно выделить следующий ряд этапов разработки по КМ, практически не зависящих от предметной области:

· анализ требований заказчика;

· проектирование;

· разработка;

· тестирование и опытная эксплуатация;

· сдача готового проекта.

На первом этапе проводится исследование проблемы, четко формулируются требования заказчика. Результат этапа – техническое задание (ТЗ), согласованное со всеми сторонами.

На втором этапе разрабатываются проектные решения в соответствии с требованиями, сформулированным в ТЗ. Результат этапа – комплект проектной документации, содержащей все необходимые данные для реализации проекта.

Третий этап – реализация проекта. Здесь разрабатывается программное обеспечение (кодирование) в соответствии с проектными решениями, полученными на предыдущем этапе. Методы, используемые для реализации, принципиального значения не имеют. Результат этапа – готовый программный продукт.

 На четвертом этапе проводится проверка полученного программного обеспечения на соответствие требованиям ТЗ. Опытная эксплуатация позволяет выявить скрытые недостатки, проявляющиеся в реальных условиях работы ИС.

Последний этап – сдача готового проекта. Главная задача этого этапа – убедить заказчика, что все его требования реализованы в полной мере.

Этапы работы в рамках КМ называют частями проектного цикла системы, т.к. этапы состоят из многих итерационных процедур уточнения требований к системе и вариантов проектных решений.

Основные достоинства каскадной модели:

1. на каждом этапе формулируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности. На заключительных этапах разрабатывается также пользовательская документация, охватывающая все предусмотренные стандартами виды обеспечения ИС: организационное, методическое, информационное, программное, аппаратное;

2. выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения и соответствующие затраты.

   КМ изначально разрабатывалась для решения различных инженерных задач и не потеряла своего значения для прикладной области до настоящего времени. Кроме того, каскадный подход хорошо зарекомендовал себя и при построении ИС определенного типа. Имеются в виду ИС, для которых в самом начале можно точно и полно сформулировать все требования и предоставить разработчикам свободу выбора способа реализации. К таким системам относятся сложные расчетные системы, системы реального времени и ряд других.

  1.  Каскадная модель ЖЦ ИС.  Недостатки каскадной модели.

Недостатки каскадной модели ограничивают ее применение при разработке ИС. Причем эти недостатки делают ее либо полностью неприемлемой, либо приводят к существенному увеличению сроков разработки и стоимости проекта.

Основные недостатки каскадной модели следующие:

1. существенная задержка получения результатов;

2. необходимость возврата на предыдущие этапы;

3. сложность распараллеливания работ по проекту;

4. информационная перенасыщенность каждого этапа;

5. сложность управления проектом ;

6. высокий уровень риска и ненадежности инвестиций.

        Задержка полученных результатов считается главным недостатком каскадной схемы. Этот недостаток проявляется в основном в том, что вследствие последовательного подхода к разработке согласование результатов производится только после завершения очередного этапа. Поэтому может оказаться, что разрабатываемая ИС не соответствует требованиям пользователей. Причем такие несоответствия могут возникать на любом этапе, т.к. искажения могут непреднамеренно вноситься и проектировщиками, и программистами в силу того, что они не всегда хорошо разбираются в тех предметных областях, для которых разрабатывается ИС.

    Кроме того, используемые при разработке ИС модели автоматизируемого объекта могут в силу различных причин устареть за время разработки. Это относится и к функциональной модели, и к информационной модели, и к проектам интерфейса пользователя, и к пользовательской документации.

 Необходимость возврата на предыдущие стадии является одним из проявлений предыдущего недостатка. Как правило, ошибки, допущенные на более ранних этапах, обнаруживаются только на последующих. Поэтому после проявления ошибки проект возвращается на предыдущий этап, перерабатывается и снова передается на следующую стадию. Как следствие, срыв графика работ и усложнение взаимоотношений между группами разработчиков, выполняющих отдельные этапы.

    Самое неприятное – это то, что недоработки могут обнаружиться не на следующем этапе, а позднее (например, на стадии опытной эксплуатации могут проявиться ошибки в описании предметной области). Это означает, что часть проекта должна быть возвращена на начальный этап.

  1.  Спиральная модель ЖЦ ИС. Итерации. Преимущества и недостатки спиральной модели. 2

Спиральная модель (СМ) предполагает итерационный процесс разработки ИС. При этом возрастает значение начальных этапов ЖЦ таких, как анализ и проектирование. На этих этапах проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов.

Итерации. Каждая итерация представляет собой законченный цикл разработки, приводящий к выпуску внутренней или внешней версии изделия (или подмножества конечного продукта). От итерации к итерации версия совершенствуется, чтобы в конечном итоге стать законченной системой, удовлетворяющей всем требованиям заказчика.

     Таким образом, каждый виток спирали соответствует созданию версии программного изделия; на нем уточняются цели и характер проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. На каждой итерации углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, в результате чего выбирается обоснованный вариант, который доводится до окончательной реализации.

    Использование СМ позволяет осуществлять переход на следующий этап выполнения проекта, не дожидаясь полного завершения работы на текущем, т.к. незаконченную работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная задача каждой итерации – как можно быстрее создать работо способный продукт, который можно показать пользователям.

Преимущества спиральной модели

   Спиральный подход к разработке ИС позволяет преодолеть большинство недостатков каскадной модели и, кроме того, обеспечивает ряд дополнительных возможностей, делая процесс разработки более гибким.

1. итерационная разработка существенно упрощает внесение изменений в проект при изменении требований заказчика;

2. при использовании СМ отдельные элементы интегрируются в единое целое постепенно, интеграция производится непрерывно, и поскольку она начинается с меньшего количества элементов, при ее проведении возникает гораздо меньше проблем (при использовании КМ разработки на интеграцию в конце проекта приходится до 40% всех затрат);

3. снижается уровень рисков. Это преимущество является следствием предыдущего, т.к. риски обнаруживаются во время интеграции. ( В начале разработки проекта уровень рисков максимален, по мере продвижения разработки он уменьшается.) При использовании СМ скорость уменьшения рисков выше, чем при КМ. Это связано с выполнением интеграции уже на первой итерации, вследствие чего уже в начале разработки выявляются многие аспекты проекта (пригодность инструментальных средств и программного обеспечения, квалификация разработчиков и др.);

4. итерационная разработка обеспечивает большую гибкость в управлении проектом, давая возможность внесения тактических изменений в разрабатываемый проект. (Например, можно сократить сроки разработки за счет уменьшения функциональности системы или использовать в качестве составных частей ИС продукцию других фирм вместо собственных разработок.);

5. упрощается повторное использование компонентов (имеется возможность применять компонентный подход к программированию). Это обусловлено тем, что проще выявить общие части проекта, когда они уже частично разработаны, чем пытаться выделить их в начале разработки. Анализ проекта после нескольких начальных итераций позволяет выявить общие, многократно используемые компоненты, которые на последующих итерациях будут совершенствоваться;

6. СМ позволяет получить более надежную и устойчивую систему, т.к. ошибки и слабые места обнаруживаются и исправляются на каждой итерации. Одновременно можно корректировать критические параметры эффективности, что при использовании КМ выполняется только перед внедрением ИС;

7. итерационный подход позволяет оптимизировать процесс разработки за счет анализа, проводимого в конце каждой итерации.

Проблемы использования спиральной модели

    Основная проблема при использовании СМ – определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый этап ЖЦ ИС. Иначе процесс разработки может превратиться в бесконечное совершенствование уже сделанного. При итерационном подходе полезно следовать принципу «лучшее – враг хорошего». Поэтому завершение итерации должно производиться строго в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена.

   Планирование работ обычно проводится на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.

  1.  Методология и технология создания ИС. Основные задачи и требования.

Методология создания ИС заключается в организации процесса построения ИС и обеспечения управления этим процессом, чтобы гарантировать выполнение требований к системе и к характеристикам процесса ее разработки.

 Основными задачами, решение которых должна обеспечивать методология создания КИС, являются следующие:

· обеспечение создания ИС, отвечающих целям и задачам предприятия и соответствующих предъявляемым к ним требованиям по автоматизации деловых процессов;

· гарантия создания ИС с заданными параметрами в заданный срок в рамках оговоренного бюджета;

· простота сопровождения, модификации и расширения системы;

· возможность использования в создаваемой ИС разработанных ранее средств информационных технологий (ПО, БД, компьютеров, телекоммуникаций).

Методологии, технологии и инструментальные средства проектирования (CASE-средства) составляют основу проекта любой ИС. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов ЖЦ ИС.

Основное содержание технологии проектирования составляют технологические инструкции, состоящие из описания последовательности технологических операций (ТО), условий, в зависимости от которых выполняются эти операции, и описания самих операций.

Технологию проектирования можно рассматривать как совокупность трех составляющих:

1. заданной последовательности выполнения ТО проектирования;

2. критериев и правил для оценки результатов выполнения ТО;

3. графических и текстовых средств для описания проектируемой ИС.

Каждая ТО должна обеспечиваться следующими материальными и информационными ресурсами:

· данными, полученными на предыдущей операции (или исходными данными), представленными в стандартном виде;

· методическими материалами, инструкциями, нормативами и стандартами;

· программными и техническими средствами;

· исполнителями .

    Результаты ТО должны представляться в стандартном виде .

Технология проектирования, разработки и сопровождения ИС должна удовлетворять следующим общим требованиям:

1. поддержка полного ЖЦ ИС;

2. обеспечение достижения целей разработки ИС с заданным качеством и в заданные сроки;

3. обеспечение возможности декомпозиции проекта на составные части, разрабатываемые отдельными группами (3 – 7 человек), с последующей интеграцией частей;

4. обеспечение минимального времени получения работоспособной ИС;

5. обеспечение возможности управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта, возможности автоматического выпуска проектной документации;

6. обеспечение независимости выполняемых проектных решений от средств реализации (СУБД, ОС, языка и системы программирования).

  1.  Методология RAD. Основные принципы.

   Раньше разработка ИС велась средствами традиционных языков программирования. По мере возрастания сложности разрабатываемых ИС потребовались новые средства, обеспечивающие значительное сокращение сроков разработки. В результате появилось целое направление в области ПО – инструментальные средства для быстрой разработки приложений (RAD). Развитие этого направления привело к появлению средств автоматизации практически всех этапов ЖЦ ИС.

Основные особенности методологии RAD

RAD – это комплекс специальных средств быстрой разработки прикладных ИС, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, отображающих отдельные информационные компоненты приложений.

Под методологией RAD обычно понимают процесс разработки ИС, основанный на небольшой команде программистов (2 – 10 человек), тщательно проработанном графике работ (рассчитанном на 2 – 6 месяцев), итерационной модели разработки (основанной на тесном взаимодействии с заказчиком).

    Основные принципы методологии RAD следующие:

1. использование спиральной модели разработки;

2. необязательное полное завершение работ на каждом этапе;

3. тесное взаимодействие с заказчиком и будущими пользователями в процессе разработки ИС;

4. применение CASE -средств и средств БРП;

5. применение средств управления конфигурацией проекта;

6. использование прототипов;

7. осуществление тестирования одновременно с разработкой;

8. небольшая группа разработчиков-профессионалов;

9. грамотное руководство, четкое планирование и контроль.

  1.  Методология RAD. Объектно-ориентированный подход. Объектно-ориентированное программирование.

Объектно-ориентированный подход

Средства RAD позволили реализовать принципиально отличную от традиционной технологию создания приложений: информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирование согласовывается с пользователем, а затем разработчик переходит к формированию законченных приложений.

Возможность использования такого подхода обусловлена применением принципов ООПроектирования. Применение ООМетодов позволяет преодолеть одну из главных проблем разработки сложных ИС – колоссальный разрыв между реальным миром (предметной областью описываемой проблемы) и имитирующей средой.

    Использование ООМ позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов-сущностей, объединяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры). Каждый объект обладает своим собственным поведением и моделирует некоторый объект реального мира.

    При объектном подходе акцент переносится на конкретные характеристики системы, являющейся предметом программного моделирования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Объект может только менять свое состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.

    При разработке приложений с помощью инструментов RAD используется множество готовых объектов, хранящихся в общедоступном хранилище. При этом имеется возможность разработки новых объектов. Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов создавать простые приложения без написания кода программы. Это большое преимущество RAD , т.к. существенно упрощается разработка интерфейса пользователя.

Объектно-ориентированное программирование

ООП на данный момент является вершиной эволюции программирования. ООП базируется на трех основных принципах: инкапсуляция, наследование, полиморфизм.В ООП основными элементами программы являются не переменные, а объекты, каждый из которых является экземпляром какого-либо класса. Параметры объекта называют его свойствами, а поцедуры и функции, которые он выполняет в ответ на какой-либо запрос, называют методами.

Инкапсуляцией называется представление свойств и методов как неотъемлемых частей любого объекта. Иначе: инкапсуляция – это объединение данных и обрабатывающих их методов (подпрограмм) внутри класса. Это означает, что в классе инкапсулируются (объединяются и помещаются внутри класса) поля, свойства и методы. При этом класс приобретает некоторую функциональность. Например, обеспечивает полный набор средств для создания программы поддержки некоторого элемента интерфейса (окна? Windows, текстового редактора и др.).

Наследование – это возможность доступа объектов, принадлежащих классу-потомку, к методам и свойствам класса-предка. Другими словами, наследование заключается в порождении новых объектов-потомков от существующих объектов-родителей, при этом потомок берет (наследует) от родителя все его поля, свойства и методы. В дальнейшем их можно использовать в неизменном виде или переопределять (модифицировать).

Полиморфизм – это возможность переопределять методы класса-предка для класса-потомка, не меняя имени метода. Т.е. полиморфизм заключается в том, что методы различных объектов могут иметь одинаковые имена, но различное содержание. Это достигается переопределением родительского метода в классе-потомке. В результате родитель и потомок ведут себя по-разному при вызове одноименных методов.

    Широкую известность ООПрограммирование получило с появлением визуальных средств проектирования, когда было обеспечено слияние (инкапсуляция) данных и процедур, описывающих поведение реальных объектов, с объектами программ, которые можно отобразить в графической пользовательской среде. Это позволило создавать программные системы, максимально похожие на реальные, и при этом добиваться наивысшего уровня абстракции.

  1.  Методология RAD. Визуальное и событийное программирование.

Визуальное программирование

    Применение принципов ООП позволило создать принципиально новые средства проектирования приложений – средства визуального программирования.

    Визуальные средства разработки оперируют со стандартными интерфейсными объектами – окнами, списками, текстами, которые легко связать с данными из БД и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой стандартные элементы управления – кнопки, переключатели, флажки, меню и т.п., с помощью которых осуществляется управление отображаемыми данными. Все эти объекты могут быть стандартным образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для дальнейшего повторного использования.

    Все средства визуальной разработки приложений, ориентированные на разработку ИС, можно условно разделить на два класса:

1. специализированные средства разработки, ориентированные исключительно на работу с определенной СУБД и не предназначенные для разработки приложений, не использующих БД. Как правило, они привязаны к вполне определенным СУБД. Например, система Power Builder фирмы Sybase (для работы с СУБД Sybase Anywhere Server ); система Visual FoxPro фирмы Microsoft ;

2. универсальные системы визуального программирования, которые могут использоваться как для разработки информационных приложений, взаимодействующих с БД, так и для разработки любых других приложений, не использующих БД. Причем приложения, разработанные с помощью универсальных систем, могут взаимодействовать практически с любыми СУБД. Это обеспечивается использованием драйверов ODBC или OLE DB и применением специализированных компонентов. Наиболее популярны универсальные системы Borland Delphi фирмы Borland и Visual Basic фирмы Microsoft .

    Каждый класс имеет свои достоинства и недостатки, поэтому в общем случае трудно отдать предпочтение одному из них.

    Визуальные инструменты RAD позволяют максимально сблизить этапы создания ИС, т.к. на каждом этапе разработчики оперируют визуальными объектами.

Событийное программирование

    Логика приложения, построенного с помощью RAD, является событийно-ориентированной, Это означает, что каждый объект, входящий в состав приложения, может генерировать события и реагировать на события, генерируемые другими объектами. Примеры событий: открытие и закрытие окон, щелчок мыши на кнопке, нажатие клавиши клавиатуры, изменение данных в БД, . . .

    Разработчик реализует логику приложения путем определения обработчика каждого события – процедуры, выполняемой объектом при наступлении соответствующего события, Например, обработчик события «нажатие кнопки» может открыть диалоговое окно. Таким образом, управление объектами осуществляется с помощью событий.

  1.  Фазы жизненного цикла в рамках методологии RAD.

По методологии RAD ЖЦ ИС состоит из четырех фаз: фазы анализа и планирования требований, фазы проектирования, фазы построения и фазы внедрения.

Фаза анализа и планирования требований: на этой фазе определяются функции разрабатываемой ИС, проводится описание информационных потребностей, ограничивается масштаб проекта, определяются временные рамки для каждой фазы и сама возможность реализации данного проекта. Результат фазы – список функций ИС с указанием приоритетов и предварительные функциональные и информационные модели ИС.

Фаза проектирования: на этой фазе необходимы CASE -средства для быстрого получения работающих прототипов приложения. Пользователи анализируют прототипы и вносят необходимые уточнения и дополнения в проектируемую ИС. Кроме того, проводится анализ и корректировка функциональной модели ИС. При необходимости для каждого элементарного процесса ИС создается частичный прототип (экран, диалог или отчет). Определяются требования разграничения доступа к данным, количество функциональных элементов ИС (что позволяет разделить ИС на ряд подсистем) и набор необходимых документов. Результаты фазы: общая информационная модель системы; функциональные модели ИС и ее подсистем; интерфейсы между подсистемами; прототипы экранов, диалогов и отчетов.

Фаза построения: на этой фазе выполняется собственно быстрая итеративная разработка приложения на основе полученных ранее моделей с использованием визуальных средств программирования. Формирование программного кода частично выполняется с помощью автоматических генераторов CASE-средств. Осуществляется тестирование ИС и постепенная интеграция ее частей. Завершается физическое проектирование ИС, т.е. определяется необходимость распределения данных, проводится анализ их использования, производится физическое проектирование БД, определяются требования к аппаратным ресурсам, завершается разработка документации проекта. Результат фазы – готовая ИС.

Фаза внедрения: сводится в основном к обучению пользователей разработанной ИС.

  1.  Ограничения методологии RAD.

Применение методологии RAD наиболее эффективно при создании сравнительно небольших ИС, разрабатываемых для вполне определенного предприятия.

При разработке типовых ИС, состоящих из типовых элементов, существенны такие показатели проекта как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки методологии RAD. Это связано с тем, что типовые ИС обычно централизованно сопровождаются и могут быть адаптированы к различным программно-аппаратным платформам, СУБД и средствам коммуникаций, а также интегрироваться с существующими разработками. Поэтому для таких проектов необходимы высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD неприменима также для построения сложных расчетных программ, ОС и программ управления сложными инженерно-техническими объектами, т.е. программ, требующих написания большого объема уникального кода.

Методология RAD не может быть использована для разработки приложений, в которых интерфейс пользователя является вторичным, т.е. отсутствует наглядное определение логики работы ИС. Примеры таких приложений: драйверы (служебные программы, обеспечивающие взаимодействие системы с конкретным устройством: драйвер мыши, драйвер клавиатуры, драйвер видеокарты, . . .), службы (системные программы, обеспечивающие функции ОС: служба доступа к папкам и файлам – служба ОС Windows ) приложения реального времени (регулятор громкости на рабочем столе).

Совершенно неприемлема методология RAD для разработки ИС, связанных с обеспечением безопасности жизнедеятельности людей, например, системы управления транспортом или АЭС. (Итеративный подход, лежащий в основе RAD, предполагает неполную работоспособность первых версий ИС и, следовательно, возможность катастроф.)

  1.  Современные средства быстрой разработки приложений. Краткая сравнительная характеристика основных сред визуального проектирования.

Быстрая разработка приложений (RAD – Rapid Application Development) основывается на визуализации процесса создания программного кода и использовании принципов ООП и ООПроектирования. Эта технология является инструментальным ПО, которое предоставляет программистам средства, ускоряющие разработку прикладной системы, сокращающие работу по модификации уже готовой программы.

Не следует сводить RAD только к визуальной генерации пользовательского интерфейса. Возможности этой технологии гораздо шире простого набора процедур, включающих помещение управляющих элементов на формы с последующей установкой их свойств.

Средства RAD основываются на компонентной архитектуре. При этом компоненты являются объектами, объединяющими данные, методы и свойства. Свойства, с одной стороны, позволяют работать с данными так же, как с экземплярами классов, а с другой стороны, скрывают за операциями чтения/записи вызовы методов, переводя операции над объектами на более высокий уровень абстракции. Компоненты могут быть визуальными и невизуальными, атомарными и контейнерными (содержащими другие компоненты), низкоуровневыми (системными) и высокоуровневыми.

Средства визуального программирования

  Визуальное проектирование пользовательского интерфейса предоставляет возможность выбора отдельных компонентов из палитры с последующим размещением их в нужном месте. Для обозначения инструментов визуального проектирования интерфейса используется широкий набор терминов: конструктор компоновки, конструктор форм, визуальный композиционный редактор, визуальный редактор, проектировщик экрана, экранный редактор, проектировщик форм, конструктор графического пользовательского интерфейса.

Процедура разработки интерфейса средствами RAD состоит из набора последовательных операций, включающих :

· размещение компонентов интерфейса в нужном месте;

· задание моментов времени их появления на экране;

· настройку связанных с ними атрибутов и событий.

 Эффективность визуального программирования определяется не столько наличием визуальных компонентов, сколько их взаимосвязью и взаимодействием с традиционными средствами.

Интегрированная среда разработки ( IDE – Integrated Development Environment ) является средством, с помощью которого выполняется проектирование, отладка, тестирование и дальнейшее распространение прикладных программ. В настоящее время существует много таких сред, основанных на разных алгоритмических языках. Лидерами в разработке IDE являются фирмы Microsoft и Borland. Каждая из них предоставляет несколько сред:

· Microsoft: Visual Basic, Visual C++, Visual J++;

· Borland: C++Builder, Delphi, JBuilder.

Visual C ++ и C ++ Builder

Системы Visual C++ и C++Builder базируются на использовании языка программирования C++ и ориентированы в основном на профессиональных разработчиков ПО.

Основным преимуществом языка C++ является широкая распространенность, доступность практически на всех платформах и высокая эффективность созданных на его основе программ. С другой стороны, использование языка C++ требует высокой профессиональной подготовки, что снижает скорость разработки приложений в несколько раз по сравнению с использованием более простых языков Object Pascal и Visual Basic.

Borland Developer Studio

     Среда Borland Delphi – это фактически Win 32, извлеченный из Borland Developer Studio.

Пакет Explorer предназначена исключительно для целей обучения программированию и предоставляется фирмой Borland всем желающим бесплатно (.turboexplorer.является полноценным средством разработкиПО. Принципиальных отличий с точки зрения процесса разработки между пакетами Delphi составляет язык программирования Delphi  имеет более простой и ясный синтаксис и в отличие от языка  C является строго типизированным языком. Это позволяет минимизировать число ошибок и повысить скорость разработки приложений.

– полноценный ООЯзык, поддерживающий все основные концепции ООП: инкапсуляцию, наследование и полиморфизм. В отличие от  C++  в обладает мощными средствами для разработки приложений, управляющих БД как на основе собственного процессора БД Oracle,  Sybase,  InterBase.

К недостаткам Delphi можно отнести малую распространенность языка Kylix, являющуюся аналогом Linux. Причем обеспечена совместимость CLX –  библиотека VCL в Kylix не поддерживается.

Visual Basic

    Система Visual Basic основана на языке программирования Visual Basic, который мало чем отличается от языка Quick Basic. Visual Basic проще, чем Pascal, и, вероятно, поэтому он получил довольно широкое распространение среди непрофессионалов и начинающих программистов. Visual Basic нельзя считать полноценным ООЯ, т.к. в нем не поддерживается принцип полиморфизма. Однако среда Visual Basic вполне пригодна для создания довольно сложных приложений.

Интерфейс среды разработки Visual Basic не имеет принципиальных отличий от Delphi, а язык программирования синтаксически близок к Pascal . Поэтому легко перейти от одной системы к другой.

Создание приложений в среде Visual Basic базируется на использовании предоставляемых средой специальных средств.

Управление БД обеспечивает процессор данных с помощью объектов для доступа к данным.

Большое преимущество Visual Basic – то, что он поддерживается фирмой Microsoft , являющейся лидером и фактически монополистом в области ПО.

Visual J ++ и JBuilder

    Системы Visual J ++ и JBuilder предназначены для разработки приложений на языке Java. Этот язык появился в начале 90-х гг. и пока не очень распространен. Основное достоинство Java – независимость от платформы. Однако достигается это за счет того, что Java – интерпретируемый язык. Поэтому скорость выполнения Java -приложений в 10-20 раз медленнее по сравнению с компилируемыми приложениями.

  1.  Интегрированная среда разработки Delphi. Краткая характеристика.

  Система визуального программирования Turbo Delphi позволяет в полной мере реализовать современные концепции программирования, включая ООПодход, визуальные средства RAD, основанные на компонентной архитектуре, использование компиляции, возможность работы с БД универсальными методами.

   Используемый в Turbo Delphi язык Delphi является ОО и обладает встроенной обработкой исключительных ситуаций. Компонентная архитектура Turbo Delphi является прямым развитием поддерживаемой объектной модели. Все компоненты являются объектными типами (классами), обладающими возможностью неограниченного наследования. Компоненты Turbo Delphi поддерживают PME-модель (Property, Method, Event – свойства, методы, события), позволяющую изменять поведение компонентов без необходимости создания новых классов. Входящий в поставку Turbo Delphi процессор данных BDE (Borland Database Engine) обеспечивает единообразную работу с локальными СУБД (Paradox, dBase, FoxPro) и серверами БД (Oracle, Sybase, MS SQL Server, InterBase и др.)

Главное окно Turbo Delphi имеет следующую структуру:

· главное меню, позволяющее получить доступ ко всем функциям среды;

· панели инструментов с кнопками для быстрого доступа к ряду главных команд;

· окно инспектора объектов;

· окно дизайнера формы;

· окно редактора кода;

· окно палитры компонентов для работы с дизайнером форм, содержащее множество компонентов, разбитых на группы (вкладки);

· окно менеджера проектов.

  1.  Основные понятия теории систем.

В настоящее время нет единства в определении понятия «система». Можно сказать, что система – это элементы и связи (отношения) между ними.

Для организационных систем и ИС удобно в определении системы учитывать цели и планы, внешние и внутренние ресурсы, исполнителей, непосредственно процесс, помехи, контроль, управление и эффект.

Под системой всегда понимается объект, свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его дискретных элементов (неаддитивность свойств). Интегративное свойство системы обеспечивает ее целостность, качественно новое образование по сравнению с составляющими ее частями.

Рассмотрим основные понятия, характеризующие строение и функционирование систем.

Элемент. Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы.

Подсистема. Это часть системы, обладающая внутренней структурой.

 Структура. Это совокупность элементов и связей между ними. Иначе: структура – это внутренняя форма, взаимодействие и связь элементов в рамках данной системы. Структура может быть представлена графически, в виде теоретико-множественных описаний, матриц, графов и других языков моделирования структур.

Связь. Понятие «связь» входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент» и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Состояние. Понятием «состояние» обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в ее развитии. Состояние определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы (например, давление, скорость, ускорение – для физических систем; производительность, себестоимость продукции, прибыль – для экономических систем).

Таким образом, состояние – это множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени.

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности переходов из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением, и выясняют его закономерности.

Внешняя среда. Под внешней средой понимается множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы.

Модель. Под моделью системы понимается описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Углубление описания – детализация модели. Создание модели системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий.

Модель функционирования (поведения) системы – это модель, предсказывающая изменение состояния системы во времени.

Входы и выходы. Это материальные или информационные потоки, входящие и выходящие из системы.

Равновесие. Под равновесием понимают способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость. Под устойчивостью понимается способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий.

Развитие. Исследованию процесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучению механизмов, лежащих в их основе, уделяют в кибернетике и теории систем большое внимание. Понятие развития помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

Цель. В Большой Советской Энциклопедии цель определяется как «заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека».

Понятие цели лежит в основе развития системы. Если перейти на язык математики, то можно сказать, что состояние системы описывается рядом переменных x1 , . . . , xn . Для достижения поставленной цели одна из переменных или группа переменных {xi}, должна поддерживаться в определенном значении xi = F(X, t) (или диапазоне значений), называемой целевой функцией.

Информация – это совокупность сведений, воспринимаемых из окружающей среды, выдаваемых в окружающую среду или сохраняемых внутри информационной системы.

Данные – это представленная в формальном виде конкретная информация об объектах предметной области, их свойствах и взаимосвязях, отражающая события и ситуации в этой области. Данные представляются в виде, позволяющем автоматизировать их сбор, хранение и дальнейшую обработку информационными системами. Организация хранения и обработки больших объемов информации привела к появлению баз данных.

  1.  Основные задачи теории систем.

В научно-техническом процессе (НТП) можно выделить два главных научно-технических направления:

· комплексная автоматизация производства, контроля и управления производством;

·открытие и использование новых видов энергии; создание и применение новых конструкционных материалов.

 Автоматизация производства – это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.

Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.

В настоящее время к числу задач, решаемых теорией систем, относятся:

· определение общей структуры системы;

· организация взаимодействия между подсистемами и элементами;

· учет влияния внешней среды;

· выбор оптимальной структуры системы;

· выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы

  1.  Модели систем.

Понятие модели трактуется неоднозначно. В основе его лежит сходство процессов, протекающих в реальной действительности и в заменяющей реальный объект модели. В философии под моделью понимается широкая категория кибернетики, заменяющая изучаемый объект его упрощенным представлением, с целью более глубокого познания оригинала. Под математической моделью понимается идеальное математическое отражение исследуемого объекта.

Можно классифицировать модели системы следующим образом:

· по характеру отображаемого моделью объекта – технические, биологические и др.;

·по используемому аппарату научного описания – математические, физические, химические и др.;

·по виду формализованного аппарата представления системы – детерминированные и стохастические;

·по сложности структуры и поведения – простые и сложные; и т.д.

Для изучения систем применяют также качественные и количественные модели (методы описания систем).

 Фундаментальные (детальные) модели количественно описывают поведение или свойства системы, начиная с такого числа основных физических допущений (первичных принципов), какое только является возможным. Такие модели предельно подробны и точны для явлений, которые они описывают.

 Феноменологические модели используются для качественного описания физических или иных процессов, когда точные соотношения неизвестны или слишком сложны для применения. Такие приближенные или осредненные модели обычно обоснованы физически и содержат входные данные, полученные из эксперимента или более фундаментальных теорий. Феноменологическая модель основывается на качественном понимании физической ситуации.

В настоящее время к числу задач, решаемых теорией систем, относятся:

· определение общей структуры системы;

· организация взаимодействия между подсистемами и элементами;

· учет влияния внешней среды;

· выбор оптимальной структуры системы;

· выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.

  1.  Общая классификация систем.

Системы можно разделять на классы по различным признакам. В зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные принципы классификации. При этом систему можно охарактеризовать одним или несколькими признаками.

Цель любой классификации – ограничить выбор подходов к отображению системы и дать рекомендации по выбору методов ее исследования.

Классификации всегда относительны.

Можно классифицировать системы следующим образом * :

· по виду отображаемого объекта – технические, биологические и др.;

· по виду научного направления – математические, физические, химические и т. п.;

·по виду формализованного аппарата представления системы – детерминированные и стохастические;

· по типу целеустремленности – открытые и закрытые;

· по сложности структуры и поведения – простые и сложные;

·по степени организованности – хорошо организованные, плохо организованные, самоорганизующиеся (диффузные) системы.

  1.  Системный подход, системные исследования и системный анализ.

Для анализа сложных объектов и процессов применяются  системный подход, системные исследования и системный анализ.

Системный подход. Системный подход к исследованиям предполагает необходимость исследования объекта с разных сторон, комплексно, в отличие от ранее принятого разделения исследований на физические, химические и другие. С помощью многоаспектных исследований можно получить более правильное представление о реальных объектах, выявить их новые свойства, лучше определить взаимоотношения объекта с внешней средой, другими объектами.

Системные исследования. При таком подходе понятия теории систем используются более конструктивно: определяется класс систем, вводится понятие структуры, а иногда и правила ее формирования и т. п. Это следующий шаг в системных направлениях. В поисках конструктивных рекомендаций появились системные направления с разными названиями: системотехника, системология и др. Для их обобщения и стал применяться термин «системные исследования». При системных исследованиях используется аппарат исследования операций.

Системный анализ. В настоящее время системный анализ является наиболее конструктивным направлением. Системный анализ – это методология исследования целенаправленных систем (Д. Киланд, В. Кинг). В работах по системному анализу всегда предлагается методология проведения исследовании, делается попытка выделить этапы исследования и предложить методику выполнения этих этапов в конкретных условиях. В этих работах всегда уделяется особое внимание определению целей системы, вопросам формализации представления целей.

 В настоящее время системный анализ развивается применительно к проблемам планирования и управления. Этот термин стал практически неотделим от терминов «целеобразование» и «программно-целевое планирование и управление». В современных работах системы анализируются как целое, рассматривается роль процессов целеобразования в развитии целого, роль человека.

Теория систем с точки зрения системного анализа проблемы включает три основных  научных направления:

· кибернетику как науку об управлении, включающую анализ информационных процессов в системах с управлением;

· исследование операций как науку, дающую количественное обоснование степени соответствия управления целевому назначению системы;

· экономические исследования (технико-экономические, военно-экономические исследования), дающие возможность анализировать процесс функционирования основных средств системы.

  1.  Методы и модели описания систем. Качественные методы описания систем.

 Методы и модели описания систем

      Методы описания систем классифицируются в порядке возрастания степени их формализованности, т.е. от качественных методов, с которыми в основном и связан был первоначально системный анализ, до количественного системного моделирования с применением компьютеров. Разделение методов накачественные и количественные носит, конечно, условный характер.

      В качественных методах основное внимание уделяется организации постановки задачи, новому этапу ее формализации, формированию вариантов, выбору подхода к оценке вариантов, использованию опыта человека, его предпочтений, которые не всегда могут быть выражены в количественных оценках.

      Количественные методы связаны с анализом вариантов, с их количественными характеристиками корректности, точности и т. п. Для постановки задачи эти методы не имеют средств, почти полностью оставляя осуществление этого этапа за человеком.

  1.  Методы и модели описания систем Количественные методы описания систем.

 Методы и модели описания систем

      Методы описания систем классифицируются в порядке возрастания степени их формализованности, т.е. от качественных методов, с которыми в основном и связан был первоначально системный анализ, до количественного системного моделирования с применением компьютеров. Разделение методов накачественные и количественные носит, конечно, условный характер.

      В качественных методах основное внимание уделяется организации постановки задачи, новому этапу ее формализации, формированию вариантов, выбору подхода к оценке вариантов, использованию опыта человека, его предпочтений, которые не всегда могут быть выражены в количественных оценках.

      Количественные методы связаны с анализом вариантов, с их количественными характеристиками корректности, точности и т. п. Для постановки задачи эти методы не имеют средств, почти полностью оставляя осуществление этого этапа за человеком.

  1.  Кибернетический подход к описанию систем.

 Кибернетический подход к описанию систем состоит в том, что всякое целенаправленное поведение рассматривается как управление. Язык управления – это использование понятий «объект», «среда», «обратная связь», «алгоритм» и т.д.

     Управление – это целенаправленная организация того или иного процесса, протекающего в системе. В общем случае процесс управления состоит из следующих четырех элементов:

получение информации о задачах управления;

получение информации о результатах управления (т. е. о поведении объекта управления );

анализ полученной информации и выработка решения;

исполнение решения (т. е. осуществление управляющих воздействий).

Процесс управления – это информационный процесс, заключающийся в сборе информации о ходе процесса, передаче ее в пункты накопления и переработки, анализе поступающей, накопленной и справочной информации, принятии решения на основе выполненного анализа, выработке соответствующего управляющего воздействия и доведении его до объекта управления. Каждая фаза процесса управления протекает во взаимодействии с окружающей средой при воздействии различного рода помех. Цели, принципы и границы управления зависят от сущности решаемой задачи.

Система управления – совокупность взаимодействующих между собой объекта управления и органа управления, деятельность которых направлена заданной цели управления. В СУ решаются четыре основные задачи управления: стабилизация, выполнение программы, слежение, оптимизация.

 Системы управления делятся на два больших класса: системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные системы управления (АСУ). В САУ управление объектом или системой осуществляется без непосредственного участия человека автоматическими устройствами. Это замкнутые системы. Основные функции САУ: автоматический контроль и измерения, автоматическая сигнализация, автоматическая защита, автоматические пуск и остановка различных двигателей и приводов, автоматическое поддержание заданных режимов работы оборудования, автоматическое регулирование. В отличие от САУ в АСУ в контур управления включен человек, на которого возлагаются функции принятия наиболее важных решений и ответственности за принятые решения. Под АСУ обычно понимают человеко-машинные системы, использующие современные экономико-математические методы, средства электронно-вычислительной техники (ЭВТ) и связи, а также новые организационные принципы для отыскания и реализации на практике наиболее эффективного управления объектом (системой).

 Этапы управления. Управление сложной системы состоит из следующих этапов:

1.   Формирование целей.

2.   Определение объекта управления.

3.   Структурный синтез модели.

4.   Идентификация параметров модели объекта.

5.   Планирование эксперимента.

6.   Синтез управления.

7.   Реализация управления или отработка в объекте оптимального решения, полученного на предыдущем этапе

8.   Адаптация.

Таким образом, синтез и декомпозиция модели – это два этапа процесса управления сложной системой.

2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42396. Гра «Слабка ланка» 98.5 KB
  Підбір списку завдань або питань різної складності з відповідями; заготовка карток, на яких вказано суму виграних балів; розставлення столів півколом перед столом ведучого й асистента; приготування аркушів, на яких записуватимуться імена учасників гри для обчислень.
42401. Философия эпохи возрождения, антропоцентризм - принцип возрожденческой философии 80.5 KB
  Это представление дало название целой эпохе эпохе Возрождения или что тоже если использовать французское выражение эпохе Ренессанса приблизительно XIVXVI вв. В эпоху Возрождения было выработано новое философское мировоззрение прежде всего благодаря творчеству целой плеяды выдающихся философов таких как Николай Кузанский Марсилио Фичино Леонардо да Винчи Микеланджело Джордано Бруно и др. Этот шаг и был сделан в эпоху Возрождения с максимальной решительностью которая вообще часто характерна для новаторов.
42402. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЭКОНОМИКЕ 14.01 MB
  Напротив каждого сектора появилось значение в рублях или значение в процентах от общей суммы товарооборота соответственно. Постройте круговую диаграмму показывающую удельный вес поступлений в рублях по каждому виду товара в общей сумме по складу.03 на сумму превышающую 2000000 руб. рублей.