Возникновение и этапы становления информационных технологий 16 страница

3 TotalCAD Минимально допустимая Основные функции: являет

конфигурация: процессор — ся упрощенной версией486/66, память — 8 Мб, ОС — TurboCAD, отсутствуют трехDOS, видео — VGA. мерное моделирование, штриОптимальная конфигурация: ховка области, смешениепроцессор — Р90, память — 16 сетки. Интерфейс — удобный,Мб, ОС — Windows 95, видео широкие возможности. Докукарта 3D ментация — электронная вер________________________________________сия_______________________

4 DesignCAD LT Минимально допустимая Основные функции: двух и

конфигурация: процессор — трехмерное моделирование,386, память — 8 Мб, ОС — сканирование чертежей, трасDOS, видео — VGA. сировка в векторный формат,Оптимальная конфигурация: экспорт в формате VRML. Инпроцессор — Р90, память — 16 терфейс — широкие возможМб, ОС — Windows 95, видео ности, недостаточно удобен._________________карта 3D___________________[Документация полная________

Наиболее перспективным в области автоматизированного проектирования является использование открытых сред, основнойособенностью которых является автоматизация процесса проектирования: выбор структуры объекта проектирования; необходимыерасчеты, включая геометрические и т.д. Примером реализации такого подхода является СПРУТтехнология, реализованная в виде

¶

Рис. 6.8. Возможности проблемной ориентации DiaCAD

графической оболочки со сменной проблемной ориентациейDiaCAD [25]. На рис. 6.8 представлены возможности проблемнойориентации DiaCAD, а на рис. 6.9 возможные варианты реализации конструкторских систем проектирования.

Однако DiaCAD является только составной частью СПРУТтехнологии (рис. 6.10) и используется в тех случаях, когда удаетсяформализовать процесс проектирования в данной предметной среде. Там, где это невозможно, используются средства интерактивно

Рис. 6.9. Возможные варианты реализации конструкторских систем

проектирования '

Рис. 6.10. СПРУТтехнология

го черчения, так же как в известных средствах графического редактирования.

Возможности DiaCAD определяются перечнем решаемых задач:

• оперативная разработка чертежей с соблюдением требованийГОСТов;

• создание и использование иерархических графических базданных;

• интерактивная параметризация чертежа и его типовых фрагментов;

• интеллектуальное редактирование (редактирование чертежапутем изменения значений размеров);

• получение параметризированных программ без программирования.

Функционально DiaCAD можно разделить на две части: средаадминистратора графической базы данных и среда конструктора.

Среда администратора графической базы данных предназначена для работы с иерархическими графическими базами данных ипозволяет решать следующие задачи:

• создание базы данных с произвольной иерархической структурой;

• оперативный просмотр чертежа;

• копирование данных из одного чертежа в другой;

• вывод чертежа на графопостроитель или печатающее устройство.

¶Среда конструктора позволяет создавать и редактировать чертежи и геометрические модели.

Принципиальной отличительной особенностью DiaCAD является возможность создания на ее основе с использованием единойинтегрированной среды СПРУТ собственной САПР.

Контрольные вопросы

1. Какие информационные технологии используются в корпоративном управлении?

2. Какие экономикоматематические модели используются в корпоративномуправлении?

3. В чем идея виртуального бизнеса?

4. На каких принципах основана архитектура «клиент—сервер»?

5. На каких принципах основана архитектура Интранета?

6. Какие открытые стандарты используются в архитектуре Интранета?

7. Определите классы задач, решаемых с помощью корпоративных информационных систем.

8. Какие существуют типы корпоративных информационных систем?

9. Сформулируйте основные направления информатизации банковской деятельности.

10. Какие программные системы используются в информатизации финансовойдеятельности?

11. Назовите принципы информатизации управления технологическими процессами.

12. Что представляет собой модульная архитектура контроллеров?

13. Определите основополагающие аспекты информатизации образования.

14. Определите факторы, влияющие на эффективность использования информационных ресурсов в образовательном процессе.

15. Сформулируйте отрицательные последствия использования информационных технологий в образовании.

16. Назовите дидактические требования при использовании компьютерных технологий в образовании.

17. Каковы отрицательные и положительные качества использования информационных технологий в образовании?

18. Каковы основные направления использования информационных технологийв образовании?

19. Перечислите типы компьютерных обучающих программ, используемых вучебном процессе.

20. Сформулируйте основные направлениях создания САПРпродуктов.

21. Каковы основные особенности AutoCAD 2000?

22. Укажите основные требования, предъявляемые к САПР в области проектирования радиоэлектронной аппаратуры.

23. Что понимают под открытой средой в САПРтехнологиях?

24. В каких случаях используется система DiaCAD?

Глава 7

Информационная технологияпостроения систем

Практическое использование информационных технологий тесно связано с вопросами маркетинга и менеджмента информационных ресурсов, технологий и услуг, методологией проектированияинформационных систем, управления качеством и стандартизацииинформационных технологий. В настоящее время в целом сформировалась идеология и практика применения информационных технологий. Однако необходима организация информационных процессов и технологий, как системы, для построения которой целесообразно применить системный подход.

Наиболее полно системный подход проявился при проектировании информационных систем. Предложена методология проектирования информационных систем, как коллективного процесса.Проанализированы основные этапы и задачи внедрения и сопровождения информационных технологий на основе объектноориентированной технологии, как основы создания открытых, гибких, многофункциональных систем для различных предметных областей.Значительное внимание уделено вопросам формирования моделипредметной области использования различных средств для автоматизации процесса проектирования, анализу качества проектирования.

7.1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Классическое проектирование ИС берет свое начало в 70х годах прошлого столетия. Одно из первых направлений получилоназвание «каскадной» схемы проектирования. Она широко использовалась при проектировании АСУ и включала следующиестадии проекта: запуск, обследование, концепция техническогозадания, эскизный проект, технический проект, рабочий проект,ввод в действие (внедрение). Основной особенностью данной методики является последовательная организация работ при разбиении структуры ИС на заранее определенный ряд подсистем: орга

¶низационное, методическое, информационное, программное иаппаратное обеспечения. В западной литературе такая схема организации работ получила название «водопадной модели» (waterfallmodel) и включала дополнительно итерационные процедуры уточнения требований к системе и рассмотрения вариантов проектныхрешений. Основными недостатками «каскадной» схемы проектирования являются запаздывание получения конечных результатови низкая эффективность.

В процессе совершенствования появилась схема непрерывнойразработки ИС (рис. 7.1), использовавшаяся при реализации больших проектов фирмы IBM в 1970—1980 гг. Характерной особенностью данной методики стал непрерывный спиральный процесс разработки ИС с планируемыми точками передачи в эксплуатациюновых версий и новых функциональных подсистем.

Развитие схемы непрерывной разработки связано с совершенствованием циклических форм проектирования. Примером такогоподхода является ускоренный метод проектирования, получившийназвание «Быстрое прототипирование». В проектный цикл дополнительно были включены стадии разработки макетапрототипа иего опробование. Недостатками схемы непрерывной разработкиявляется жесткость используемых моделей проектирования и закрытость создаваемых ИС.

Следствием недостатков классических методов проектированияявился переход к системному проектированию.

Системный подход оперирует рядом категориальных понятий.Его фундаментальным понятием является понятие системы, даваякоторое необходимо преследовать определенную цель. Если целью является познание уже существующей системы, то вполнепригодным оказывается дескриптивное определение системы, которое заключается в следующем: система — это совокупность объектов, свойства которой определяются отношением между этимиобъектами [48]. Объекты называют подсистемами или элементамисистемы. Каждый объект при самостоятельном исследовании может рассматриваться как система. Функции объекта определяютсяего внутренним устройством. Таким образом, дескриптивное определение системы играет познавательную роль для объяснения

Рис. 7.1. Схема непрерывной разработки190

функций, реализуемых ею. Функции системы проявляются в процессе ее взаимодействия с внешней средой. При этом важно определить границу между внешней средой и создаваемой системой.Это можно осуществить на основе конструктивного определениясистемы. Особое значение конструктивный подход имеет длятехнических систем.

Любая техническая система создается с заранее известной целью. Цель такой системы обычно является субъективной, поскольку она предлагается разработчиком, но эта цель должна исходить из объективных потребностей общества. Таким образом,можно считать, что цель формируется в процессе взаимодействиямежду явлениями окружающей нас действительности. При этомвозникает ситуация, которая заставляет строить новую систему.Ситуация может стать проблемной, если она не разрешаетсяимеющимися средствами. Могут создаваться новые недостающиесредства, и в этом смысле ярким примером является информационная технология.

В обществе уже давно сформировались идеология и практикаприменения различных средств сбора, передачи, хранения, обработки и представления информации. Однако их разрозненное применение или использование их ограниченной совокупности не позволялодо сих пор получить значительный системный эффект. Необходимподход к информационным технологиям как к системе. Такой подход является обоснованным ввиду того, что информационная технология обладает единой целью, а именно — необходимостью формирования информационного ресурса в обществе, имеет сопрягаемыевзаимодействующие средства ее реализации, характеризуется тенденцией развития в связи с интенсивным обновлением средств вычислительной техники и техники связи. Анализ информационныхтехнологий как системы следует выполнять на основе дескриптивного определения, разработка информационных технологий должнабазироваться на конструктивном подходе. Такой подход предполагает необходимость возникновения проблемной ситуации для разработки системы. Можно считать, что возникающая проблема порождает будущую систему. Прежде всего разработчик должен определить границы системы, полагая, что цель ее функционирования известна. Необходимо в состав системы включить те элементы, которые своим функционированием обеспечивают реализацию заданнойцели, а следовательно, конструктивное определение системы состоит в следующем: система — это конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, которые выделяются изокружающей среды в соответствии с поставленной целью в рамках

¶определенного временнбго интервала ее реализации [48]. Все то, чтоне вошло в состав системы, относят к окружающей среде. Очевидно,что окружающая среда включает в себя другие системы, которыереализуют свои цели функционирования. Входы и выходы системысвязаны с внешней средой. На модельном уровне выделяют модельсистемы, модель внешней среды на входе системы, модель внешнейсреды на выходе системы и модели связей между системой и внешней средой на входе и выходе. Внешней средой для информационной технологии могут выступать производство, научное исследование, проектирование, обучение и т. д. Связи между информационной технологией и внешней средой носят чисто информационныйхарактер. В процессе взаимодействия с внешней средой реализуютсяосновные функции информационной технологии. Функции какпроявление свойств системы во времени тесно связаны с ее структурой. Дескриптивный подход реализуется путем изучения функциилибо структуры системы. В соответствии с этим в теории систем получили применение функциональный и структурный подходы.

Учитывая, что структура отображает связи между элементамисистемы с учетом их взаимодействия в пространстве и во времени,можно утверждать, что структурный подход есть развитие дескриптивного подхода. Он служит для изучения (познания) какойто существующей системы. Функциональный подход отображает функции системы, реализуемые в соответствии с поставленной перед нейцелью. Поэтому функциональный подход есть развитие конструктивного. Функции системы должны быть заданы при ее построениии должны реализовываться при функционировании системы.

Структура системы описывается на концептуальном, логическоми физическом уровнях. Концептуальный уровень позволяет качественно определить основные подсистемы, элементы и связи междуними. На логическом уровне могут быть сформированы модели,описывающие структуру отдельных подсистем и взаимодействия между ними. Физический уровень означает реализацию структуры наизвестных программноаппаратных средствах. Так как техническаясистема создается искусственно, то цель ее функционирования заранее субъективно известна. Можно считать, что этой цели соответствуют определенный перечень функций и некоторая оптимальнаяструктура системы. Такая структура получила название формальной.Под ней понимают совокупность функциональных элементов и отношений между ними, необходимых и достаточных для достижениясистемой заданной цели. Формальная структура есть некоторая идеальная структура, не имеющая физического наполнения. Эта структура реализуется различными средствами, поэтому ей может соот

ветствовать ряд реальных наполнений. Внешняя среда, взаимодействуя с информационной технологией как с системой, может выступать как метасистема, ставя перед ней определенные задачи и формулируя цели. Внедрение информационных технологий в жизнь общества за конечный временной интервал будет иметь эффект, еслибудут типизированы системы, в которые внедряются информационные технологии, и определены типовые структуры последних. В зависимости от системы, в которую внедряются информационныетехнологии, возможно различное пространственное распределениепользователей и средств информационной технологии. Разным может быть и комплекс решаемых задач. Характер и временной интервал реализации целей информационной технологии также зависятот того, в какой области она используется: в промышленности, научных исследованиях, проектировании, обучении и т.д. Весьма важным является согласование структуры информационной технологиис организационной структурой той системы, в которой она используется. Отсутствие типовых структур организационного управленияпредприятием, производственными процессами значительно затрудняет возможности использования информационных технологий.Возникает задача создания широкого набора конкретных информационных технологий, настроенных на параметры реальных систем.Таким образом, для инженерасистемотехника информационнаятехнология становится массовым объектом разработки.

При использовании информационных технологий в системномаспекте необходимо соблюдать следующие принципы:

1. Наличие сформулированной единой цели у информационныхтехнологий в рамках разрабатываемой системы.

Для глобальной информационной технологии такой целью является формирование информационного ресурса в обществе. Длябазовой информационной технологии целью может быть накопление информации и формирование знаний для создания концептуальной модели производства конечного продукта. Для каждоговида информационной технологии должны быть сформулированысвои локальные цели с подчинением их единой цели, определенной метасистемой.

2. Согласование информационных технологий по входам и выходам с окружающей средой.

В информационных технологиях как системе должны быть определены оптимальные точки доступа пользователей при условии ихвысокой интеллектуализации, что будет способствовать широкомувнедрению информационных технологий во все сферы человеческойдеятельности. Структура информационной технологии должна орга

¶нически вписываться в организационную структуру той системы,где она применяется. Необходимо выполнить оптимальное распределение средств информационных технологий с адаптацией их квозможностям пользователей на всех уровнях управления производством, научным исследованием, проектированием.

3. Типизация структур информационных технологий.

Это прежде всего относится к базовым информационным технологиям. Должны быть проведены типизация систем, в которыевнедряются информационные технологии, и типизация структурбазовых технологий по областям их применения. Очевидны специфические особенности структурной реализации технологии в производстве, научном исследовании, комплексном испытании, проектировании, обучении. Особое внимание желательно обратить наконкретные информационные технологии с тем, чтобы имеласьвозможность их настройки на реальные параметры системы.

4. Стандартизация и взаимная увязка средств информационнойтехнологии.

Опыт внедрения информационных технологий в различныхпредметных областях показал, что только при максимальной типизации проектных решений и стандартизации их реализаций возможен успех в использовании новой техники.

5. Открытость информационных технологий как системы.При разработке информационной технологии исходная цель ее

создания в ряде случаев будет неполной, поэтому создаваемая информационная технология должна быть способна к развитию какпо вертикали, так и по горизонтали и охватывать все уровни управления и автоматизации производства. В процессе функционирования информационная технология за счет работы проектировщикадолжна пополняться новыми решениями задач. Необходимо предусмотреть и расширение модели предметной области, на которуюнастроены информационные технологии.

7.2. СТАДИИ РАЗРАБОТКИИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Отличительная черта проектирования информационных систем (ИС) — коллективное проектирование. В связи с этим важноезначение приобретает методология, основной целью которой является уменьшение цикличности и увеличение линейности проектирования.194

Проектирование можно рассматривать как процесс, которыйдает начало изменениям в искусственной среде. Такое определениеакцентирует внимание на последствиях внедрения. Проектировщик должен предвидеть конечный результат осуществления своегопроекта и определять меры, необходимые для достижения этого результата. Важной чертой современного проектирования являетсяусиление аспекта, отражающего изменения, которые должны произойти в среде использования результатов проектирования (производстве, экономике, управлении, образовании и т.п.). Основныепринципы и закономерности проектирования определяются системотехникой.

Системотехника — направление в кибернетике, изучающее вопросы планирования, проектирования, конструирования и поведения сложных информационных систем, основу которых составляют универсальные средства преобразования информации — электронные вычислительные машины (ЭВМ).

Проектирование можно представить как цикл, каждая итерациякоторого отличается большей детализацией и меньшей общностью(рис. 7.2.)

Основными свойствами процесса проектирования являются дивергенция, трансформация, конвергенция.

Дивергенция — расширение границ проектной ситуации с цельюобеспечения более обширного пространства поиска решения.

Трансформация — стадия создания принципов и концепций(исследование структуры проблемы).

Конвергенция охватывает традиционное проектирование (программирование, отладка, проработка деталей).

Учитывая сложность проектирования ИС следует заостритьвнимание на трудностях этого процесса:

• предположение о конечном результате проектирования приходится делать еще до того, как исследованы средства его достижения;

• часто случается, что в ходе исследования событий в обратномпорядке (от конечного результата) обнаруживаются непредвиденные трудности или открываются новые, более благоприятные возможности;

Рис 7.2 Процесс проектирования

¶• самая интересная и самая сложная часть разработки — этокак раз поиск решения путем изменения формулировки задачи.

Основными особенностями исходных данных для проектирования ИС являются следующие:

• большое число действий, подлежащих реализации (многофункциональность);

• значительный объем и сложность ограничений на взаимосвязи проектируемой системы с окружением и трудности их формального описания,

• распределенный и асинхронный режим обработки данных;

• многообразие используемых информационных объектов и ихсвойств;

• нечеткость требований, их субъективный характер;

• неполнота требований, их расширение в процессе проектирования, необходимость учета развития системы.

Перечисленные особенности исходных данных обосновывают необходимость развития такого направления в проектировании информационных систем как функциональные спецификации (ФС).

Функциональные спецификации — это часть исходных данныхдля проектирования информационноуправляющей системы,определяющая, что должна сделать система и как она должнабыть взаимосвязана с окружением. Разработка ФС тесно связана с обоснованием включения тех или иных действий в функциональные требования, но не заменяет его. Для математически определенного действия достаточно включить его наименование с указанием типов исходных данных. Однако при проектировании ИС именно выявление сущности выполняемого действия составляет один из важнейших элементов проектирования.

Процесс проектирования ИС требует больших временных, трудовых и материальных затрат, а ошибки при реализации проектаприводят к значительным экономическим потерям. Поэтому важнаоценка риска проекта, при этом рассматривают характеристикитрех составляющих:

• заказчика;

• исполнителя;

• проекта.

Характеристики заказчика, влияющие на оценку риска проекта:

• стабильность организационной структуры;

• удовлетворенность заказчика организационной структурой;

• уровень формализации процессов обработки данных в существующей технологии;

• существующий уровень автоматизации процессов сбора и обработки данных;

• уровень подготовки кадров в области автоматизированнойтехнологии обработки данных.

Характеристики исполнителя, влияющие на оценку риска проекта:

• опыт разработки прикладного программного обеспечения(ПО);

• опыт работы с системным ПО;

• опыт работы с техническими средствами;

• предполагаемая смена технической и программной среды;

• наличие в группе специалистов в данной предметной области.Общие показатели проекта, влияющие на оценку его риска:

• уровень охвата автоматизацией процессов обработки данных;

• наличие территориально разнесенных подразделений;

• объем обрабатываемых данных;

• наличие прототипов;

• требования к времени ответа;

• требования к достоверности данных;

• требования к надежности;

• требования к обслуживающему персоналу;

• характер обработки данных (сбор, поиск, представление, оптимизация).

Проектирование информационных систем будем рассматриватьв следующих трех аспектах:

• стадии разработки;

• модели представления;

• уровни детализации.

Стадии разработки определяют в наиболее общей форме состав действий по проектированию ИС, их последовательность итребования к составу и содержанию проектной документации.Стадии разработки регламентируются ГОСТами и отраслевымистандартами.

¶Модели представления определяют совокупность понятий (видов элементов и отношений между ними), привлекаемых для описания проектных решений в рамках конкретной предметной области на определенной стадии разработки, выбранной методики проектирования.

Уровни детализации определяют иерархическую декомпозициюкомпонентов проектируемой системы. Они могут регламентироваться в рамках определенной методики проектирования.

Модель представления — это синтаксически и семантически определенная средствами ядра совокупность конфигураций, позволяющая описывать, анализировать и документировать заданные аспекты проектируемой системы на заданных стадиях разработки сразличными уровнями детализации ее элементов.

Предлагается ввести пять основных моделей представления дляпроектирования информационных систем:

• функциональная модель;

• модель данных;

• модель пользовательского интерфейса;

• структура программных модулей;

• логика.

Первые две модели представления в качестве основных используют следующие виды элементов:

• действие;

• данное;

• систему;

• объект;

• атрибут.

Функциональная модель ориентирована на описание систем,способных выполнять действия над данными.

Модель данных ориентирована на описание структуры информационных объектов, их функциональных взаимосвязей, необходимых для поддержания заданных действий.

Указанные две модели взаимно дополняют друг друга, разрабатываются совместно и не требуют привлечения понятий языковпрограммирования высокого уровня.

Модель пользовательского интерфейса ориентирована на описание взаимодействий пользователей с проектируемой системой,состава форм представления и команд управления заданиями.

Структура программных модулей ориентирована на описаниестатической структуры программой системы и опирается на понятия языков программирования высокого уровня.

Логика ориентирована на описание потока управления (последовательности выполнения) операторов программной системы идействий пользователей.

Для представления структуры ИС может быть использована информационнологическая модель, основу описания которой представляет граф, отражающий типизированные связи между типизированными компонентами. Каждый компонент представляется парой: <имя типаХимя компонента>

Каждая связь представляется совокупностью элементов:

<имя типа>

<имя исходного компонента>

<имя вида отношения>

<имя типа>

<имя связанного компонента>

Метаобъекты — это базовые компоненты для конструированиямодели предметной области.

Виды элементов — это экземпляры конкретного метаобъекта.

Модель представления конкретной предметной области естьописание совокупности видов элементов и их взаимосвязей.

Элемент — это экземпляр вида элемента.

Конкретные проектные данные представляются в виде совокупности элементов и их разнообразных взаимосвязей.

Используется три вида цепочек связей:

метаобъект.<имя метаобъекта> — описание структуры метаобъектов;

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: