Лекции по "Информационному технологии"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Тема № Основы методологии разработки автоматизированных систем.

Лекция. Введение в дисциплину. Сущность процесса проектирования

 ИС. Жизненный цикл системы

 

                                                                                   

                                                                                                      Лекция № 1

 

 

 

Цель лекции: определить значимость данной дисциплины для формирования военного специалиста службы эксплуатации объектов АСУ. Дать основные сведения о последовательности разработки видов обеспечения ИС, моделях жизненного цикла системы и содержании проектных работ.

Содержание

(Программные  вопросы лекции)

1. Условное здание  разработки ИС.

2. Понятие жизненного  цикла ИС. Процессы жизненного цикла.

3. Модели жизненного  цикла ИС.

 

Литература

1. [3] c.14-19
2. [4] c.10-17
3. [9] c.
4. [1] c.

 

 Учебно-материальное  обеспечение

1. Схема №331. Условное задание разработки ИС.

2. Схема №364. Модели  жизненного цикла ИС

 

Организационно-методические указания

Лекция читается для учебной группы методом устного изложения учебного материала, с использованием плакатов и отображением рисунков на классной доске.

 

Введение

Автоматизированная система  обработки информации и управления (ИС) представляет собой организационно-техническую систему (ОТС), обеспечивающую выработку решений на основе автоматизации информационных процессов в сферах управления, обработки и передачи данных, а также их сочетании (ИС = АСУ+АСОИ).

В любой инженерной дисциплине под проектированием понимается некий строгий подход, с помощью которого ищутся пути решения определенной проблемы, обеспечивая, таким образом, переход от требований к их исполнению.

Цель проектирования ИС (Мостоу) создание такой системы, которая:

1. Удовлетворяет данным (возможно неформальным) требованиям.

2. Удовлетворяет явным  или неявным требованиям по  эксплуатационным качествам и  ресурсопотреблению.

3. Удовлетворяет явным  и неявным критериям дизайна.

4. Имеет приемлемую  цену.

5. Удовлетворяет требованиям  к самому процессу разработки, таким, например, как его стоимость, продолжительность, затраты людского ресурса и т.д

Проектирование ИС подразумевает учет противоречивых требований. Для этого в процессе проектирования разрабатываются разнообразные модели, позволяющие понять структуру будущей системы, сбалансировать требования и наметить схему ее применения.

Таким образом, совокупность принципов  организации, методов и моделей проектирования, тестирования и анализа функционирования ИС составляют предмет предлагаемой к изучению дисциплины.

Дисциплина имеет цель дать курсантам знания и практические навыки, позволяющие проводить анализ и моделирование систем, разрабатывать основные требования по совершенствованию функционирования ИС ВВС, а также проектировать их информационно-лингвистическое и программное обеспечение.

Большой вклад в теорию проектирования ИС внесли такие ученые как Йордан, Боэм, Баркер, Де Марко, Мейер, Гейн, Сарсон, Джексон, Рамбо, Буч, Советов, Мамиконов, Зиндер, Трахтенгерц, Липаев, Фильчаков и др.

В рамках отведенного нам времени вы познакомитесь с основными достижениями в области организации процесса проектирования ИС.

Изучение дисциплины  базируется на общенаучной и специальной  подготовке курсантов, полученной ими в предыдущих семестрах при изучении таких дисциплин, как  "Математика", "Спецглавы математики", "Информатика", "Теория информации", "Теоретические основы автоматизированного управления", "Информационная технология", "Алгоритмические языки и технология программирование", "Операционные системы и системное программирование", "Организация баз данных", "Моделирование систем", "Компьютерная графика", "Методы искусственного интеллекта, базы знаний и экспертные системы", "Теория принятия решения", "Военная техника комплексов АСУ" и "Военная техника систем сопряжения с пунктами управления".

Дисциплина обеспечивает курсовое и дипломное проектирование, а также более осмысленное  и углубленное понимание материала, изученного в обеспечивающих дисциплинах.

Проектирование ИС является заключительной дисциплиной в цикле дисциплин, предписанных государственным образовательным стандартом по специальности ИС, изучив которую вы по праву можете считать себя специалистами в этой области знаний.

Важнейшей задачей преподавания дисциплины является совершенствование методической подготовки курсантов, формирование научных знаний в области новых информационных технологий, систем проектирования ИС.

Дисциплина состоит  из двух частей.

Первая часть, преподаваемая  во 2-ом семестре, касалась вопросов изучения инженерной графики.

Вторая часть (9 семестр) касается проектирования наукоемких видов обеспечения ИС и изучается на лекциях (28ч), практических (26ч) и групповых занятиях (4ч) в течение 58 часов. На самостоятельную работу курсантам отводится 39 часов.

Дисциплина включает в себя изучение пяти тем.

Первая тема посвящена изучению основ методологии построения ИС. Во второй теме обсуждаются методы и средства структурного анализа ОТС. Третья темы освещает вопросы информационно-логического и концептуального проектирования баз данных ИС. В четвертой теме будут рассмотрены формальные описания для проектирования модели вычислительного процесса ИС. Пятая тема охватывает методы проектирования программных модулей и пользовательского интерфейса.

Текущий контроль усвоения учебного материала осуществляется фронтальным методом на практических занятиях №№ 1-7. Кроме этого, на каждом лекционном и групповом занятии осуществляется индивидуальный контроль знаний курсантов в устной форме. По дисциплине предусмотрена рейтинговая система контроля.

По второй части  дисциплины предусмотрена следующая отчетность:

контрольная работа по разделу  №3 (2ч);

зачет с оценкой  в  конце семестра (6ч).

Итоговый контроль проводится в конце изучения дисциплины в  ходе зачета с оценкой. При этом учитываются результаты рейтингового контроля.

Итоговой оценкой для внесения в выписку к диплому считается оценка, полученная на зачете в конце изучения дисциплины.

 

 

1. Условное здание разработки  ИС

В ИС, как и в любой другой АС, выделяются две основные части: функциональная и обеспечивающая.

Функциональная часть представляет собой систему задач, которые объединяются в подсистемы, обеспечивающие деятельность крупных, относительно самостоятельных функциональных областей (ФО). Такими ФО, например в АСУ ФА, являются: планирование и управление боевыми действиями; планирование системы связи и РТО на боевые действия; сбор и обработка данных; управление воздушным движением и обеспечение безопасности ЛА; планирование полетов и перелетов; инженерно-авиационное обеспечение; материально-техническое обеспечение подчиненных войск и т.п.

Обеспечивающая часть  образует основу ИС и состоит из информационного, программного, математического, лингвистического, технического и организационного обеспечения.

Разработка ИС осуществляется в соответствии с выработанной технологией создания сложных систем и имеет стадии разработки:

технического  задания (ТЗ);

эскизного, технического и рабочего проектов;

стадию  опытной эксплуатации.

Особенностью  создаваемой ИС является широкое использование инструментальных средств поддержки разработки технического задания и проектных решений по ее функциональным и обеспечивающим частям.

На  рис. 1 показано условное здание разработки ИС. Основой здания является функциональная модель и стратегический план информационных ресурсов (!), разрабатываемые в результате анализа процессов функционирования деятельности органов и объектов управления. Такая функциональная модель должна содержать систему подробных описаний всех подсистем (ФО), процессов, функций, видов деятельности и задач должностных лиц, состав, содержание, циркуляцию и требования по обработке документов (потоков данных) в каждом процессе.

 

 Рис.1.

На ее основе строится концептуальная модель БД или системы  баз данных (2), которая не зависит от конкретных программных и технических средств, но полностью отражает информационные потребности на запросы всех категорий пользователей ИС. При этом, в качестве пользователей могут быть как реальные люди, так и абстрактные явления и процессы.

Результаты этих этапов целесообразно  использовать для формулирования основных требований и технических заданий на разработку всех видов обеспечения ИС, представляющих собой верхние этажи “здания”.

С учетом выбранных для автоматизации  процессов и задач предметной области, а также соответствующих  математических методов определяются и проектируются алгоритмы их решения (3).

Исходя из концептуальной модели систем баз данных и алгоритмов специального назначения, проектируются алгоритмы процессов функционирования ИС общего назначения (4) – системные алгоритмы.

Далее, осуществляется выбор  и/или проектирование технических  средств (5) ИС и общего математического и программного обеспечения (6) – операционной системы и системы управления базой данных (СУБД).

На основе выбранных средств хранения информации, ОС и СУБД последовательно проектируются логические и физические модели БД (7), которые после размещения на конкретных физических информационных носителях ЭВМ в совокупности с внемашинной базой позволяют сформировать облик информационного обеспечения ИС (8).

Разработанные компоненты являются основой для определения  средств общения пользователей  с автоматизированной системой, т.е., для проектирования лингвистического обеспечения ИС (9). И только после этого разрабатывается комплексное специальное математическое и программное обеспечение (10) и осуществляется испытание проекта ИС.

Таким образом, построение всего "здания" представляет собой  трудоемкий и многоэтапный процесс, осуществляемый в ходе так называемого жизненного цикла ИС.

 

2. Понятие жизненного  цикла ИС. Процессы жизненного цикла

Одним из основных базовых  понятий методологии проектирования ИС является понятие ее жизненного цикла (ЖЦ ИС).

Под ЖЦ ИС понимается непрерывный процесс, отражающий состояния системы с момента появления решения на ее разработку и вплоть до принятия решения о снятии ее с эксплуатации.

Кроме того, ЖЦ  ИС можно определить, как модель процесса разработки, которая задает порядок этапов, подлежащих выполнению в ходе создания и развития ИС, а также устанавливает критерии перехода от этапа к этапу. Традиционно выделяют следующие основные этапы жизненного цикла ИС:

анализ требований;

проектирование;

программирование (кодирование);

тестирование и отладка;

эксплуатация и сопровождение  проекта.

Структура ЖЦ ИС базируется на трех группах процессов, представленных на рис.2.

Рис.2.

Рассмотрим характеристики основных процессов.

Разработка охватывает все этапы создания ИС (анализ, проектирование, программирование) с учетом проектных требований; оформление проектной и эксплуатационной документации, учебной литературы, материалов для тестирования и т.д.

Эксплуатация содержит мероприятия по внедрению всех компонентов ИС, обеспечению эксплуатационной документацией, обучению персонала правилам работы и непосредственную работу на объектах ИС, обнаружению и устранению неисправностей, модификации и модернизации как ИС в целом, так и ее элементов и т.д.

Важную роль в ЖЦ играет процесс сопровождения проекта ИС и предназначен для обеспечения всех видов работ как на стадии разработки, так и на стадии эксплуатации.

Процессы приобретения и поставки присущи для разработанных и готовых к эксплуатации систем.

Вспомогательные процессы предназначены для обеспечения выполнения основных процессов.

Документирование предполагает оформление результатов всех видов работ при реализации проекта ИС.

Управление конфигурацией позволяет организовать систематический учет и контроль внесения изменений в проект на всех этапах жизненного цикла (наличие различных проектных групп,  операционных систем, систем программирования и проектирования, технических средств и т.д.) и решение возникающих проблем.