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

К ключевым идеям, влияющим на проектирование, создание и развитие информационных систем (ИС) различных предметных областей, интенсивно использующих программное обеспечение (ПО), можно отнести управление знаниями, виртуальные предприятия, Интернет-технологии, объектно-ориентированные технологии, многоагентные системы, онтологический инжиниринг и другие инновационные направления информатики.

Также в условиях рыночной конкуренции история проектов ИС во многом определяется своевременной реакцией разработчиков на изменения внешней среды, а это требует применения новых концепций, принципов, методов и инструментов, обеспечивающих адаптацию проектов к этим изменяющимся условиям и требованиям.

Часто применяются системы управления знаниями, использование которых рассматривается как конкурентное преимущество для предприятий и организаций, ориентированных на улучшение изменяющихся бизнес-процессов (прикладных процессов) путем автоматизации.

Управление знаниями – направление информатики, включающее широкий спектр принципов, методов и инструментов извлечения, накопления и применения знаний (корпоративных знаний, знаний предметной области).

Управление знаниями – это стратегия предприятия (организации), цель которой выявить и обратить в свою пользу имеющуюся информацию, опыт и квалификацию сотрудников с тем, чтобы повысить качество создаваемых систем. Однако инструменты (средства), предназначенные для извлечения и представления знаний, недостаточно совершенны^[1].

Поэтому существует ряд проблем. Для их определения рассмотрим несколько направлений информатики, где эти проблемы проявляются, в том числе – объектно-ориентированный подход при проектировании ИС и системы управления знаниями (СУЗ). В этом и заключается актуальность выбранной темы.

Цель данной работы является охарактеризовать применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационных систем.

На основании данной цели были предложены к решению следующие задачи:

рассмотреть общие подходы к объектно-ориентированному проектированию информационных систем;
проанализировать процесс моделирования в предметной области.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОМУ ПОДХОДУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1. Этапы проектирования

Проектирование системы на всех этапах разработки должно быть привязано к процессу (технологическому, бизнес-процессу), особенно на этапе разработки концептуальной модели. Соотношение между различными этапами разработки и методами проектирования ИС представлено на рис. 1.

Рис. 1. Этапы и методы проектирования ИС

Модель проектирования ИС на основе объектно-ориентированного подхода представлена на рис. 2.

Рис. 2. Модель проектирования информационной системы на основе объектно-ориентированного подхода

Наиболее критичным этапом создания ИС является этап разработки концептуальной модели. До появления формализованных методов проектирования процесс разработки часто основывался на произвольных предположениях^[2].

Системный аналитик должен был изучить проблемы клиента, сформулировать задачу в понятной для специалиста (но не всегда для клиента) форме и передать полученные данные программистам. Нередко аналитик неправильно понимал клиента, а модель, составленная аналитиком, оказывалась неочевидной для программистов, вследствие чего создавалась программа, не решающая задачу клиента.

На стадии анализа предметной области определяются объекты и их классы и осуществляется объектная декомпозиция системы.

На стадии проектирования детализируется объектно-ориентированная модель системы. Разрабатываются структуры данных, методы реагирования объектов, отношения между классами и сценарии взаимодействия объектов.

На стадии программирования осуществляется разработка программного обеспечения по отдельным компонентам, тестирование и сборка. То есть происходит постепенное создание (эволюция) системы.

Модификация системы не требует полного пересмотра проекта, затрагивая лишь соответствующие классы и объекты.

Отличительной чертой модели объектно-ориентированного проектирования является отсутствие строгой последовательности в выполнении стадий, как в прямом, так и в обратном направлениях процесса проектирования по отдельным компонентам.

Основное преимущество объектно-ориентированного подхода состоит в упрощении проектирования ИС при наличии типовых проектных решений по отдельным компонентам, а также легкости модификации, поскольку модификация касается лишь отдельных компонент^[3].

Следует отметить, что объектно-ориентированный подход трудно воспринимается пользователями и руководством предприятия и прежде всего, предназначен для программистов. Пользователям понятнее функционально-ориентированный подход. Экономическая эффективность применения объектно-ориентированного подхода возрастает по мере приобретения опыта у разработчиков в большей мере, чем при функционально-ориентированном подходе. Можно сказать, что время разработки также снижается. Эти тенденции иллюстрируются (Рис. 2).

Рис. 2. Зависимость эффективности применения функционально-ориентированного и объектно-ориентированного подходов от количества выполненных проектов

Объектно-ориентированный подход предполагает оперирование «объектом», обладающим некоторыми атрибутами и способным выполнять определённые операции^[4].

При этом повышается унификация разработки и ее пригодность для повторного использования. ИС строится на основе стабильных промежуточных описаний, что упрощает внесение изменений^[5].

1.2. Анализ направлений информатики в соответствии с правилами объектно-ориентированного анализа

Проведем анализ выделенных направлений информатики в соответствии с нормами и правилами объектно-ориентированного анализа, закрепленного в стандарте IEEE 1471-20002 для понятия «знания».

Системы, интенсивно использующие программное обеспечение (или Software Intensive Systems, SIS). Например: SIS предприятия, SIS производственных процессов, SIS Вооруженных сил, SIS ВМФ, SIS бортовых средств и др.

Стандарт IEEE 1471-2000 известен как «Рекомендуемые методы описания архитектуры программных систем» (Recommended Practice for Architectural Description of Software-Intensive Systems). В нем излагается концепция отношений между архитектурой, описанием архитектуры, заинтересованными сторонами, соображениями, точками зрений (разрезами), представлениями и моделями, а также подход к работе с ними. Архитектор должен выбрать разрезы (точки зрения) из репозитория разрезов, чтобы охватить различные соображения заинтересованных сторон. Затем архитектор может подготовить модели для детализации представлений и привести каждое представление в соответствие с разрезом (точкой зрения).

Знания как понятие, категория, объект — это (авторская интерпретация): форма существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека. Концептуальный каркас (модель) понятия «знания, как объекта» может быть представлен в виде семантической сети на рисунке 3.

Рис.3. Семантическая сеть

Назначение в информационных технологиях упоминается и используется определение онтологии, сформулированное Н. Грубером: «Онтология – это спецификация концептуализации и объектно-ориентированного подхода». Центральным в этом определении является понятие «концептуализация». Суть концептуализации и объектно-ориентированного подхода раскрывается через описание системы понятий, объектов и других сущностей и отношений, связывающих их друг с другом. Основная часть формально представленного знания базируется на концептуализации и объектно-ориентированного подхода. Однако приведенное определение онтологии, связанное с понятием «концептуализации и объектно-ориентированного подхода», не единственное. В литературе встречаются и другие определения.

Проектирование и разработка программного обеспечения ИС основывается на ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207 (Rational Unified Process (RUP)). В описании технологий RUP, которые следуют данному стандарту, освещены вопросы концептуального и объектно-ориентированного проектирования программных продуктов и автоматизированных систем.

Rational Unified Process – это методология создания программного обеспечения, оформленная в виде размещаемой в Web-пространстве базы знаний, которая снабжена поисковой системой.

RUP является системой, обеспечивающей строгий подход к распределению задач и ответственности в соответствии с точкой зрения заинтересованных лиц внутри организации-разработчика.

Предназначение RUP заключается в том, чтобы гарантировать создание в срок, в рамках установленного бюджета, качественного программного обеспечения, отвечающего потребностям конечных пользователей.

RUP способствует повышению производительности коллективной разработки и предоставляет лучшее из накопленного опыта по созданию программного обеспечения посредством руководств, шаблонов и наставлений по пользованию инструментальных средств для всех критически важных работ в течение жизненного цикла создания и сопровождения ПО. Предоставляя каждому из заинтересованных лиц доступ к общей базе знаний, вне зависимости от того, разрабатывает ли он требования, проектирует, выполняет тестирование или управляет проектом, RUP гарантирует, что заинтересованных лиц используют общий язык моделирования, имеют согласованное видение того, как создавать программное обеспечение ИС. В качестве языка концептуального моделирования в общей базе знаний RUP используется Unified Modeling Language (UML).

RUP также определяет дисциплины, включающие различные наборы деятельностей, которые в разных комбинациях и с разной интенсивностью выполняются на разных фазах проекта. В документации по процессу каждая дисциплина сопровождается диаграммой, поясняющей действия, которые нужно выполнить в ходе работ в рамках данной дисциплины, артефакты, с которыми надо иметь дело, и роли вовлеченных в эти действия лиц^[6].

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

2.1. Моделирование предметной области в RUP

Задачи этой деятельности:

понять предметную область или бизнес-контекст (прикладной контекст);
убедиться, что все заинтересованные лица понимают контекст одинаково;
осознать имеющиеся проблемы;
оценить их возможные решения и последствия для бизнеса предприятия (организации).

В результате объектно-ориентированного проектирования предметной области должна появиться ее модель в виде набора диаграмм классов (объектов предметной области) и деятельностей (представляющих бизнес-операции и бизнес-процессы)^[7].

Эта модель отражает виды деятельности, в том числе:

формирование списка потребностей заинтересованных лиц;
разработка документа концепции («Видение»), который образует основу для понимания мотивов создания программного обеспечения (средства);
разработка архитектуры программного средства, включающей подсистемы, интерфейсы подсистем, наиболее общие компоненты и их интерфейсы;
составление общего словаря заинтересованных лиц;
разработка модели предметной области, позволяющей описать среду, в которой функционирует программное обеспечение;
разработка модели предметной области, позволяющей описать среду, в которой функционирует программное обеспечение;
разработка модели прецедентов использования, которая описывает требования к программному обеспечению в форме актеров и прецедентов использования^[8].

Актер (actor) представляет собой тип пользователя данного программного средства или другое средство (систему), которое взаимодействует с данным. Прецедент использования (use case) описывает, как каждый актер будет взаимодействовать с программным средством. Разработчиком названных артефактов является системный аналитик.