### 2. Основы методологии проектирования ИС

Жизненный цикл ИС

Модели жизненного цикла ИС

Принципы кибернетики и использование их при проектировании ИС

Контрольные вопросы

### Жизненный цикл ИС

Одним из базовых понятий методологии проектирования ИС является понятие ее жизненного цикла (ЖЦ ИС). ЖЦ ИС - это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ИС и заканчивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации.

Основным нормативным документом, регламентирующим ЖЦ ИС, является международный стандарт ISO/IEC 12207 (ISO - International Organization of Standardization - Международная организация по стандартизации, IEC - International Electrotechnical Commission - Международная комиссия по электротехнике). Он определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены в период существования ИС.

Структура ЖЦ ИС по стандарту ISO/IEC 12207 базируется на трех группах процессов:

- основные процессы ЖЦ ИС (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение и т.п.);
- вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, документооборотом, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем);
- организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).

Разработка включает в себя все работы по созданию ИС и его компонент в соответствии с заданными требованиями. Разработка включает:

создание компонентов ИС: функциональных и обеспечивающих;

оформление проектной и эксплуатационной документации;

подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и качества программных продуктов;

подготовку обучающих материалов для персонала;

и т.д.

Разработка ИС включает в себя, как правило, анализ предметной области, проектирование и реализацию.

Эксплуатация включает в себя работы по внедрению компонентов ИС в эксплуатацию. При этом предполагается:

конфигурирование базы данных и рабочих мест пользователей,

обеспечение эксплуатационной документацией,

обеспечение обучения персонала

локализация проблем и устранение причин их возникновения,

модификация ИС в рамках установленного регламента,

подготовка предложений по совершенствованию, развитию и модернизации системы.

и т.д.

Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля за сроками и качеством выполняемых работ. Обеспечение качества проекта связано с проблемами верификации, проверки и тестирования ИС. Верификация — это процесс определения того, отвечает ли текущее состояние разработки, достигнутое на данном этапе, требованиям этого этапа. Проверка позволяет оценить соответствие параметров разработки исходным требованиям. Проверка частично совпадает с тестированием, которое связано с идентификацией различий между действительными и ожидаемыми результатами. Проверка также предполагает оценивание соответствия характеристик ИС исходным требованиям. В процессе реализации проекта важное место занимают вопросы идентификации, описания и контроля конфигурации отдельных компонентов и всей системы в целом.

Управление конфигурацией является одним из вспомогательных процессов, поддерживающим прежде всего такие основные процессы ЖЦ ИС, как разработка и сопровождение ИС. При создании проектов сложных ИС (состоящих из многих компонентов, каждый из которых может иметь разновидности или версии) возникает проблема учета связей и функций множества их компонентов, создания унифицированной структуры и обеспечения развития всей системы. Управление конфигурацией также позволяет организовать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в ИС на всех стадиях ЖЦ. Общие принципы и рекомендации конфигурационного учета, планирования и управления конфигурациями ИС отражены в стандарте ISO/IEC 12207.

Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами. Например, результатами анализа являются функциональные модели, информационные модели и соответствующие им диаграммы. ЖЦ ИС носит итерационный характер: результаты очередного этапа часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на более ранних этапах.

### Модели жизненного цикла ИС

В изначально существовавших однородных ИС каждое приложение представляло собой единое целое. Для разработки такого типа систем применялся каскадный способ. Его основной характеристикой является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на следующий происходит только после полного завершения работ на текущем (рис. 2.1). Каждый этап завершается выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков.

Рисунок. 2.1 – Каскадная схема разработки ИС

Спиральная модель (рис. 2.2) делает упор на начальные этапы ЖЦ: анализ и проектирование. На этих этапах реализуемость технических решений проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии ИС, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.

Рисунок 2.2 – Спиральная модель ЖЦ

Разработка итерациями отражает объективно существующий спиральный цикл создания системы. Неполное завершение работ на каждом этапе позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем. Недостающую работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная же задача - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым активизируя процесс уточнения и дополнения требований.

Основная проблема спирального цикла – определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.

### Принципы кибернетики и использование их при проектировании ИС.

Кибернетика – это наука об управлении. Возникла как научное направление в 1943 году. Основателем этого направления является крупный американский ученный математик Н.Винер. Значительный вклад в развитие кибернетики внесли в России академик Колмогоров М.К., в Украине академик Лебедев Н.М., академик Глушков В.М.. В настоящее время существует и развивается несколько направлений кибернетики, такие как, техническая кибернетика, экономическая кибернетика, медицинская кибернетика, социальная кибернетика и другие.

Базируется кибернетика на следующих направлениях:

1. Математика в широком понимании;

2. Вычислительная техника;

3. Информатика.

При создании ИС широко используются следующие основные принципы кибернетики:

1. Принцип обратной связи;

2. Принцип внешнего дополнения;

3. Принцип «Черный ящик»;

4. Принцип оптимальности;

5. Принцип моделирования.

1. Принцип обратной связи, заключается в том, что между объектом информатизации и управляющей подсистемой имеется постоянная информационная связь.

2. Принцип внешнего дополнения

При создании ИС необходимо рассматривать не только информацию, циркулирующую внутри системы между объектом и субъектом управления. Любая система при функционировании имеет кроме внутренних связей внешние связи, как по вертикали, так и по горизонтали. Поэтому при создании ИС следует учитывать внешние и внутренние информационные связи, включая Internet. Учет внешних информационных связей при создании автоматизированных ИС и анализе их работы, образует принцип внешнего дополнения.

3. Принцип «Черный ящик». При изучении и исследовании сложных динамических, экономических и социальных систем широко используется принцип «Черного ящика». Сущность этого принципа заключается в том, что изучаются только изменения входных и выходных показателей, исследуемых системой, и не учитывается при этом внутреннее состояние системы, т.е. рассматривается выданное задание на работу системы и результат выполнения этого задания.

4. Принцип оптимальности – это получение оптимального (наилучшего) результата при функционировании системы. (Королев С.П. – Лучшее враг хорошего). Для определения оптимального результата следует установить критерий (измеритель) оптимальности. Критерий оптимальности выбирается, исходя из целевой функции оценки, т.е. что следует проанализировать и какой получить результат. В качестве критериев могут быть прибыль, себестоимость, цена, качество продукции, время загрузки оборудования, скорость и объем памяти ЭВМ и т.д.

5. Принцип моделирования. Моделирование – это процесс замены реального объекта, процесса моделью. Различают три основные вида моделирования:

1. Физическое моделирование.

2. Математическое моделирование.

3. Комбинированное моделирование.

При физическом моделировании параметры реального объекта или процесса изменяются в модели в пространстве (размеры – высота, длина, объём) и во времени (ускоряется или замедляется процесс). Физическое моделирование широко используется в градостроительстве, создании электростанций, машиностроении, космонавтике, спорте и т.д.

При математическом моделировании функционирование реального объекта или процесса заменяется математическими моделями.

При исследовании и анализе функционирования объектов и процессов используется комбинированное моделирование, т.е. физическое и математическое моделирование одновременно.

### Контрольные вопросы

1. Что такое жизненный цикл ИС?
2. Какова структура жизненного цикла ИС?
3. Какие бывают модели жизненного цикла ИС?
4. Что изучает кибернетика?
5. Перечислить принципы кибернетики при использовании их при проектировании ИС.
6. В чем заключается принцип моделирования при проектировании ИС.
7. Охарактеризуйте процесс управления конфигурацией ИС.