Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Проектирование информационной системы).pdf

Содержание:

Введение

Цель исследования: изучение методологических основ по теме применения объектно-ориентированного подхода при проектирования информационных систем.

Задачи исследования: ознакомление с теоретическим основами предметной области и методологическими основами для проектирования информационных систем на основе объектно-ориентированного подхода, раскрытие основных понятий и сущности конкретного - объектно-ориентированного подхода к проектированию информационных систем, ознакомление с инструментальными средствами, поддерживающими методологию UML.

Объект исследования: создаваемая информационная система.

Предмет исследования: объектно-ориентированный подход проектирования информационной системы.

Актуальность исследования: положения теории по разработке и проектированию информационных систем, по управлению жизненным циклом информационных систем и их архитектура, нормативно-техническая документация по этой теме - просто обязательны для изучения студентами, обучающимися на направлении информационных систем и технологий. Унифицированный язык моделирования (UML) является стандартным инструментом для создания «чертежей» информационных систем (ИС). С помощью UML можно визуализировать, специфицировать, конструировать и документировать элементы этих систем.

Глава 1. Проектирование информационной системы.

Важнейший ресурс современности – информация, обработка которой осуществляется с помощью информационных систем. Согласно статьи 2 Федерального закона от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации», информационная система - совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств. Разнообразие задач по обработке информации порождает разнообразие информационных систем. Они отличаются принципами построения, организацией функционирования, объемом решаемых задач.

Сферы применения информационных систем (далее – ИС) различны – это и информационные системы организационного управления, и информационные системы управления технологическими процессами, и информационные системы автоматизированного проектирования, и многие другие.

---

Совершенно понятно, что с началом появления информационных систем появилась и необходимость проектирования информационных систем. Сперва, использовался основной подход – «снизу-вверх», который заключается в том, что система создавалась как набор приложений, необходимых для осуществления деятельности предприятия. Основная цель таких проектов – обслуживание текущей деятельности конкретного предприятия. Подобная ИС хорошо и в полной мере обеспечивает поддержку отдельных функций, но не дает возможности развития комплексной системе автоматизации. Объединение функциональных подсистем является настоящей проблемой и решается очень сложно.

Следующий этап развития проектирования информационных систем появился с пониманием того, что есть потребность в стандартных программных средствах автоматизации детальности предприятий и учреждений. Все обозначенные проблемы предприятий поделились на наиболее заметные: аналитический бухгалтерский учет и технологические процессы. Проектирование системы стало осуществляться «сверху-вниз», в отличие от предыдущего этапа. Таким образом, реализовывался принцип: одна программа удовлетворяет потребности многих пользователей.

Тут же и появляются свои сложности. Универсальность такой информационной системы накладывает существенные ограничения на возможности разработчиков такой системы по структуре баз данных, экранным формам, реализуемым алгоритмам расчетов. Рамки не дают возможностей для адаптации информационной системы к специфике деятельности конкретного учреждения. Любая из задач адаптации требует серьезных доработок, отсюда вытекают значительные и временные, и материальные затраты на внедрение и доработку информационной системы под требования заказчика. Одновременно, заказчики информационных систем требуют обеспечения возможности использования корпоративных ИС для управления и планирования своей деятельности. Требований выдвигается всё больше, а возможностей их выполнить нет. Так и появилась необходимость формирования методологии построения информационных систем.

Цель методологии проектирования ИС состоит из регламентации процесса проектирования ИС и обеспечения управления этим процессом, что должно гарантировать выполнение требований и к самой информационной системе, и к процессу её разработки.

Задачи, решение которых помогает осуществить методология:

• обеспечение создания отвечающих целям и задачам предприятия корпоративных ИС;
• создание ИС, выполняющих требования заказчика по автоматизации деловых процессов предприятия;
• создание ИС в рамках имеющегося бюджета в заданные сроки и с заданным качеством;
• поддержка возможности сопровождения, модификации и наращивания ИС;
• использование в ИС существующей информационной структуры организации.

---

Преимуществом внедрения методологии проектирования ИС является снижение сложности процесса разработки ИС в связи с полным и точным описанием этого процесса, так же применение на всем жизненном цикле ИС новейших методов и технологий.

Общие принципы проектирования информационных систем.

Основные принципы, к которым относятся принципы внедрения и функционирования информационных систем удобно представить в виде таблицы (таблица 1.1).

Таблица 1.1 Принципы проектирования информационных систем

Наименование принципа	Пояснение
Идентичность	Разработка новой, совершенствование существующей или внедрение полученной (приобретённой) извне ИС являются идентичными научно-техническими проблемами, отличающимися друг от друга содержанием ряда этапов и временными параметрами.
Технологичность	Автоматизированная технология означает создание (разработку) новой технологии или модернизацию существующей (автоматизированной). При этом не должно быть простого использования автоматизированной в условиях старых традиционных технологий.
Непрерывность, поэтапность, преемственность разработки и развития	ИС постоянно развивающиеся системы. Каждое нововведение должно служить развитию основных системных принципов и улучшению достигнутых параметров.
Адаптивность	Компоненты ИС должны обладать свойствами, обеспечивающими быстрое их приспособление к изменениям внешней среды, новым средствам и т.п.
Модульный принцип построения программных и технических средств	предполагает, что указанные средства состоят из блоков (“модулей”), обеспечивающих возможность их замены или изменения с целью совершенствования ИС или её адаптации к новым условиям.
Технологическая интеграция	предполагает для всей системы применение единой технологии создания, обновления, сохранения и использования ИР. Например, однократную обработку информационных документов и их многократное, многоцелевое их использование.
Полная нормализация процессов и их мониторинг	Многоцелевое использование информации ИС требует обеспечения высокой достоверности данных в системе. Для этого на различных этапах обработки и ввода информации необходимо использовать разные формы её контроля, требования к которому можно сформировать исходя из состава решаемых задач и обрабатываемых данных. Постоянный мониторинг необходим для получения качественных и количественных характеристик функционирования ИС на основе применения встроенных или используемых в виде отдельного модуля средств статистики.
Регламентация	ИС ориентированы на функционирование в промышленном режиме, обеспечивающем массовую поточную обработку информационных документов. Эта обработка регламентируется стандартами, маршрутными и пооперационными технологиями, нормативами на ресурсные и временные показатели, развитой службой диспетчеризации.
Экономическая целесообразность	Создание ИС должно предусматривать использование проектных решений, обеспечивающих минимизацию финансовых, материальных затрат и трудовых ресурсов, а также способствующих совершенствованию обслуживания пользователей.
Типизация или максимальное использование готовых решений и средств	необходимо для сокращения стоимости, сроков разработки и внедрения ИС, а также уменьшения ошибок проектирования как системы в целом, так и отдельных её составляющих.
Стандартизация проектных решений	предполагает, что разработку, развитие ИС и их сетей следует осуществлять с ориентацией на сотрудничество и кооперацию, а также в соответствии с правилами и протоколами национальных и международных стандартов.
Принцип корпоративности	При проектировании автоматизированной системы следует предусмотреть её аппаратную, программную, лингвистическую и информационную совместимость с другими ИС. Как правило, разные организации входят в состав различных систем и сетей (республики, края, области, города, района, ведомства и т.п.), участником которых они являются или могут стать. Требования корпоративности могут входить в противоречие с требованиями или решениями, диктуемыми другими принципами, например – преемственности проектных решений.
Ориентация на первых лиц объекта автоматизации	Успешное выполнение работ по созданию ИС, её развитию и эксплуатации возможно при условии их безусловной поддержки первым лицом (директор организации) и закреплении непосредственной ответственности за их выполнение приказом по организации за руководителем на уровне не менее заместителя директора. В подразделениях организации ответственность за выполнение работ должна возлагаться на руководителей этих подразделений.

---

Подходы к проектированию информационных систем.

Разделяют два основных подхода к проектированию информационных систем -  структурный (функциональный) и объектно-ориентированный. Они отличаются методами декомпозиции и структурной организации элементов системы.

Функционально-модульный подход (структурный) к проектированию ИС основан на применении декомпозиции информационной системы на алгоритмы (функции).

Объектно-ориентированный подход к проектированию ИС использует объектную декомпозицию. Статическая структура системы описывается как объекты и связи между ними, а поведение системы - как обмен сообщений между объектами.

Глава 2. Объектно-ориентированный подход к проектированию ИС.

Подходы к проектированию ИС отличаются методами декомпозиции и структурной организации элементов системы. Рассмотрим основные отличия объектно-ориентированного подхода.

В рамках объектно-ориентированного подхода система разбивается на набор объектов, соответствующих объектам реального мира, взаимодействующих между собой путем пересылки сообщений.

Второе свойство, оно же отличие, объектно- ориентированного подхода - объединение в объекте как атрибутивных данных (характеристики, свойства), так и поведения (функции, методы).

Третье отличие подхода в структурной организации внутри модулей системы. В объектно-ориентированном подходе иерархия выстраивается с использованием двух отношений: IS A – это есть, композиции и наследования. При этом в объектно-ориентированном подходе «объект-часть» может включаться сразу в несколько «объектов-целое». Таким образом, модуль в объектно-ориентированном подходе – в виде ориентированного графа, т. е. с помощью более общей структуры.

Основные понятия объектно-ориентированного подхода

к проектированию ИС.

Основными понятиями объектно-ориентированного подхода являются объект и класс.

Объект — предмет или явление, имеющее четко определенное поведение. Обладает состоянием, поведением и индивидуальностью. Другими словами, это абстракция реальной или воображаемой сущности с четко выраженными концептуальными границами, индивидуальностью (идентичностью), состоянием и поведением.

Термин «объект» или эквивалентные ему понятия появились практически независимо в различных областях, связанных с компьютерами, в процессе разработки:

---

- архитектуры компьютеров;

- объектно-ориентированных операционных систем;

- объектно-ориентированных языков программирования;

- теории баз данных (модели «сущность-связь»);

- систем искусственного интеллекта (фреймы).

При разработке программного обеспечения термин «объект» впервые был введен Оле-Джоаном Далем, Бьорном Мюрхогом и Кристеном Ныгардом из Норвежского вычислительного центра (г. Осло). Они разработали язык Simula 67, созданный на основе языка Algol-60 и предназначенный для моделирования и описания сложных систем. Однако по-настоящему широкое внедрение этой идеи произошло при разработке языка SmallTalk в 1990 г. Аланом Кейем из Исследовательского центра фирмы Xerox (г. Пало-Альто). В SmallTalk использовались только объектно-ориентированные конструкции. [3]

Абстракция (лат. abstractio – отвлечение) – форма познания, основанная на мысленном выделении существенных свойств и связей предмета и отвлечении от других, частных его свойств и связей [4]. В объектно-ориентированном подходе абстракция – это модель сущности, описывающая ее свойства и поведение. При этом «существенное» и «частное» должны рассматриваться с точки зрения решаемой задачи. Примеры реальных сущностей: поезд, стрелочный перевод или инженер службы пути, а воображаемых – технология проведения капитального ремонта пути или оптимальная траектория движения поезда (режимы и скорость в зависимости от текущего положения поезда на участке).

Индивидуальность – это свойство сущности, с помощью которого ее можно отличить от других. Т. е., возвращаясь к нашему примеру, говоря об объекте «поезд», имеется в виду не обобщенное понятие поезд, как нечто состоящее из локомотивов и вагонов, а конкретный грузовой поезд с номером 2015, весом 4630 т, ведомый электровозом переменного тока ВЛ80B с серийным номером 028, состоящий из четырехосных полувагонов с конкретными номерами и т. д. В то же время степень абстракции с точки зрения решаемой задачи может быть и более высокой. Например, при выполнении тяговых расчетов к графику движения поездов не требуется информация о серийных номерах локомотивов и вагонов, т. е. нет потребности в отличии друг от друга электровозов ВЛ80Eс серийными номерами 029 и 026.

Структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Класс – это множество схожих объектов с одной структурой и поведением. В общем, класс – это шаблон, на основе которого генерируются (создаются) однотипные объекты. В качестве синонима понятия «объект» часто употребляют понятие «экземпляр класса». Каждый класс и соответственно объект характеризуются строго определенным набором атрибутов и методов. Текущие значения атрибутов четко определяют текущее состояние объекта. Набор методов и их алгоритмическая реализация определяют поведение объекта (класса объектов).

---