Разработка информационной системы с использованием объектно-ориентированных технологий

Учебно-методическое пособие

 

 

Москва

Издательство МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА

2020

 

Оглавление

Оглавление. 2

Предисловие. 4

1. Теоретическая часть. 6

2. Примеры возможных тем курсового проекта, макет оформления задания, этапы 11

2.1. Примеры возможных тем курсового проекта. 11

2.2. Макет оформления задания на курсовой проект. 13

2.3. Этапы выполнения курсового проекта. 17

3. Требования к содержанию расчетно-пояснительной записки. 17

4. Требования к защите. 19

5. Контрольные вопросы.. 20

6. Сокращения. 21

7. Литература. 21

Приложение 1. Иллюстративные (Учебные) примеры.. 25

П1.1. Фрагменты этапа Подготовка. 25

Описание предметной области. 26

Предметная область информационной системы сети торговых точек. 26

Глоссарий предметной области сети торговых точек. 29

Видение. 30

Предметная область информационной системы склада. 33

Глоссарий предметной области информационной системы склада. 39

П1.2. Фрагменты этапа Анализ (часть 1) 41

Концептуальная модель предметной области информационной системы сети торговых точек. 41

Требования к информационной системе сети торговых точек. 42

Пример. Функциональные требования. 45

Пример. Технические требования. 47

Концептуальная модель предметной области информационной системы склада. 48

Требования к информационной системе склада. 50

Требования к системе информационной системе Книжный Internet-магазин. 51

Концептуальная модель предметной области книжного Internet-магазина. 53

П1.3. Фрагменты этапа Анализ (часть 2) 56

Диаграммы вариантов использования информационной системы сети торговых точек. 57

Диаграммы вариантов использования для книжного Internet-магазина. 68

О кратком описании вариантов использования. 70

О полном описании вариантов использования. 73

Проектирование пользовательского интерфейса. 83

П1.4. Фрагменты этапа Проектирование. 88

Диаграммы анализа. 89

Диаграммы последовательности. 93

Диаграммы классов этапа проектирования. 97

Проектирование базы данных. 101

П1.5. Фрагменты этапа Создание. 107

Выбор архитектуры программного обеспечения. 107

Используемые инструменты и технологии веб-приложения. 110

Оформление этапа Создание в расчетно-пояснительной записке. 110

 

 

 

Предисловие

Учебно-методическое пособие содержит необходимые пояснения и рекомендации к выполнению курсового проекта,  который посвящен разработке информационных систем, применяемых в организациях для поддержки их хозяйственной или других видов деятельности, в рамках дисциплины «Управление данными», входящей в базовую часть блока Б1 образовательной программы бакалавриата по направлению 09.03.02 «Информационные системы и технологии».   

Цель пособия состоит в получении студентами первичных навыков практической разработки информационных систем.

Главной задачей настоящего учебного пособия является помощь в формировании у студентов практических навыков выполнения всех основных этапов разработки информационной системы с ограниченной функциональностью, не только закрепляющих и существенно расширяющих ранее полученные знания и умения по элементам этапов объектно-ориентированного анализа и проектирования, реализации и тестирования, но и развивающих необходимые разработчику навыки самостоятельного выбора и использования зарекомендовавших себя технологий реализации систем с трехуровневой архитектурой.

Издание включает теоретическую часть с вынесенными в приложение иллюстративными примерами, примеры возможных тем курсового проекта, этапы выполнения курсового проекта, макет оформления задания на курсовой проект, требования к содержанию расчетно-пояснительной записки, перечень типовых вопросов для защиты курсового проекта, вопросы для контроля.

Для успешной защиты курсового проекта необходимо: сделать сообщение о проделанной работе, используя в сообщении все пять листов графической части; продемонстрировать возможности реализованной и оттестированной информационной системы; ответить на вопросы.

После выполнения курсового проекта студенты смогут:

· выполнять предпроектное обследование организации;

· разрабатывать концептуальную модель организации;

· формировать требования к разрабатываемой информационной системе;

· выполнять и документировать на языке UML основные этапы объектно-ориентированного анализа и проектирования информационной системы;

· создавать близкий по качеству к профессиональному интерфейс пользователя;

· выполнять  этап реализации информационной системы с трехзвенной клиент-серверной архитектурой, предполагающей разработку и реализацию уровня представления, прикладного уровня обработки и анализа данных и уровня базы данных.

Введение

В настоящее время информационные системы применяются  практически во всех организациях независимо от направления их деятельности и количества сотрудников. При этом не только постоянно расширяются области применения информационных систем, но и активно обновляются технологии и средства, используемые профессиональными разработчиками при создании информационных систем новых поколений.

Поэтому в рамках учебного процесса будущим разработчикам информационных систем необходимо получить такой объем знаний и первичных практических навыков, который бы позволял им в сжатые сроки самостоятельно или небольшим коллективом создавать информационные системы, имеющие практическую ценность, с привлекательными для потенциальных заказчиков функциональностью и архитектурой, с приемлемыми по трудозатратам возможностями по внедрению и сопровождению.

Совокупность перечисленных факторов делает актуальным выполнение в рамках дисциплины «Управление данными» курсового проекта, результатом которого будет действующая информационная система, реализующая совокупность функций, обладающих практической ценностью.

Теоретическая часть

В этой части изложена упрощенная версия последовательного процесса разработки информационной системы с использованием объектно-ориентированных технологий. Руководствуясь предложенной версией, студенты смогут успешно выполнить курсовой проект и получить  первичные навыки практической разработки достаточно большой группы  информационных систем, применяемых в организациях для поддержки их хозяйственной или других видов деятельности.

Весь процесс разработки информационной системы с использованием объектно-ориентированных технологий предлагается разбить на четыре этапа:

•   Подготовка.

•   Анализ.

•   Проектирование.

•   Создание.

Ниже приведено пошаговое описание приведенных этапов.

Этап Подготовка предназначен для проведения подготовительных работ, связанных с созданием информационной системы. Основная его цель – формирование у разработчика целостного понимания предметной области. Данный этап включает в себя следующие шаги:

· Общее описание предметной области. Результатом этого шага является представление разработчика о предметной области, выраженное в виде текстового документа. Этот документ оформляется в свободной форме, но должен отвечать двум простым правилам:

o быть простым для понимания,

o описывать только ту часть предметной области, которая относится к создаваемой информационной системе.

· Глоссарий предметной области. На данном шаге необходимо описать основные термины и понятия, которые встречаются в описании предметной области. Следует особенное внимание уделять тем терминам и понятиям, которые важны с точки зрения создаваемой информационной системы.

· Общее видение. На данном шаге создается одноименный документ, в котором описывается видение проблемы и предложения по ее решению. Документ может содержать в себе краткий перечень функций будущей информационной системы, краткое их описание и пояснение предназначения.

Этап Анализ – это один из самых важных этапов в процессе создания информационной системы. Основной целью этапа анализа является разработка  функциональности информационной системы, а также выполнение объектной декомпозиции автоматизируемой предметной области. Данный этап включает в себя следующие шаги:

·   Концептуальная модель. Эта модель отражает понятия (сущности, классы) предметной области и взаимосвязь между ними. Она является первой и очень важной ступенью в процессе разработки информационной системы, которая непосредственно связана с объектно-ориентированными технологиями разработки. Хорошо продуманная концептуальная модель значительно облегчает работу и понимание на всех следующих этапах разработки информационной системы.

· Требования к системе. На этом шаге специфицируются требования к информационной системе. Требования – это небольшие законченные предложения, описывающие условие или возможность, которым должна соответствовать система.

· Диаграммы вариантов использования. На данном шаге создаются диаграммы вариантов использования системы. Основное предназначение диаграмм вариантов использования – показать, какие функциональные возможности будет иметь разрабатываемая система. В процессе создания диаграмм вариантов использования происходит идентификация таких понятий как: актеры системы и варианты использования (сценарии, прецеденты).

· Краткое описание вариантов использования. На данном шаге создаются краткие спецификации вариантов использования, находящихся на диаграммах. Краткое описание вариантов использования предназначено для того, чтобы поверхностно описать, что будет происходить в данном варианте использования, сконцентрировать внимание на спорных  местах варианта использования, которые можно указать в кратком описании.

· Полное описание вариантов использования. На этом шаге на основании краткого описания вариантов использования создаются полные спецификации вариантов использования, т.е. описываются все взаимодействия актеров с системой в процессе выполнения варианта использования и реакция системы на эти взаимодействия.

· Проектирование пользовательского интерфейса. На данном шаге создаются шаблоны пользовательского интерфейса, а также описываются возможные переходы между страницами или окнами проектируемой системы. Шаблоны пользовательского интерфейса создаются на основе анализа полностью специфицированных вариантов использования системы.

Этап Проектирование. На этом этапе выполняются  работы, конечным результатом которых являются диаграммы взаимодействия, описывающие динамические аспекты работы системы  и диаграммы классов, описывающие статические аспекты создаваемой системы. Данный этап включает в себя следующие шаги:

· Диаграммы анализа. Для упрощения процесса перехода от неточных формулировок вариантов использования к точным и детальным диаграммам последовательности рекомендуется построить диаграммы анализа, т.е. выполнить предварительное проектирование. На диаграмме анализа изображают:

· объекты, участвующие в варианте использования,

· способы взаимодействия этих объектов.

Диаграммы анализа облегчают выявление объектов, которые необходимы для выполнения варианта использования. Диаграммы анализа служат связующим звеном между анализом, отвечающим на вопрос «что?», и проектированием, отвечающим на вопрос «как?». Диаграмма анализа наглядно иллюстрирует сложность процесса разработки  информационной системы. Дело в том, что разработчики начинают с уровня требований, на котором размышляют только о том, что нужно пользователям от системы, не задумываясь о деталях реализации, а затем меняют угол зрения, сосредотачиваясь исключительно на проектировании. Таким образом, цель построения диаграмм анализа (т.е. предварительного проектирования) состоит в выявлении объектов.  

· Диаграммы последовательности. По завершении разработки диаграмм анализа (т.е по завершении предварительного проектирования) приступают к детальному проектированию. При выполнении детального проектирования разработчики занимаются распределением функций программы между выявленными объектами.  Диаграммы последовательности являются основной частью детального проектирования и включают следующие четыре основных элемента:

1. Текст последовательности действий в варианте использования, который записывается сверху вниз по левой стороне.

2. Объекты, перенесенные прямо с диаграмм анализа.

3. Сообщения, изображаемые стрелками.

4. Методы (операции), выполняемые объектами.

К этому моменту разработчиками должны быть выполнены две задачи:

o тексты вариантов использования должны быть полными, правильными, детализированными, недвусмысленными;

o следует выявить большую часть необходимых объектов.         

При формировании взаимодействия разработчикам предстоит решить три основные задачи:

1. Распределить поведение между выявленными при построении диаграмм анализа граничными, сущностными и управляющими объектами. 

2. Детально показать взаимодействие между объектами, участвующими в каждом варианте использования.

3. Закончить распределение операций по классам.

· Диаграмма классов этапа проектирования. На данном шаге создается диаграмма классов этапа проектирования, которая дополняет и расширяет концептуальную модель. На диаграмме классов этапа проектирования для каждого отображаемого на диаграмме класса, во-первых, идентифицируются и специфицируются атрибуты (данные), во-вторых, при необходимости разрабатываются диаграммы деятельности, в-третьих, из диаграмм последовательности выявляются и специфицируются операции (методы) и их параметры.

·   Проектирование базы данных. На данном шаге на основе диаграммы классов этапа проектирования и требований к хранению объектов разрабатывается структура базы данных. При проектировании структуры базы данных необходимо учитывать и применять положения теории реляционных баз данных, касающиеся, в частности, нормализации структур. В результате работ, выполненных на данном шаге, должна появится структура базы данных и спецификация таблиц, полей таблиц и отношений между таблицами.

Этап Создание. На этом этапе должен быть создан работающий прототип информационной системы. Этап Создание состоит из двух шагов: Реализация и Тестирование. Шаг Реализация включает создание базы данных в СУБД (системе управления базами данных) и разработку программы системы в одной из сред программирования.  

· Создание базы данных. На данном шаге разработчик, основываясь на диаграммах классов должен создать базу данных, таблицы, ограничения, триггеры, реализующие хранение и целостность данных.

· Создание программы системы. На данном шаге разработчик, основываясь на диаграммах вариантов использования, шаблонах пользовательского интерфейса, диаграммах взаимодействия и диаграммах классов должен написать код программы, реализующий информационную систему.

· Тестирование. Тестирование информационной системы – процесс ее исследования с целью получения информации о качестве продукта. Существующие на сегодняшний день методы тестирования не позволяют однозначно и полностью выявить все дефекты и установить корректность функционирования анализируемой системы, поэтому все существующие методы тестирования действуют в рамках формального процесса проверки программного обеспечения информационной системы [7].

Существенной частью данного пособия являются Приложение 1 «Иллюстративные (учебные) примеры», содержащие полезный при выполнении курсового проекта учебный материал, который при его включении в основные разделы пособия загромождал бы текст.

В Приложении 1 приведены примеры фрагментов некоторых из описанных выше этапов и соответствующих шагов этапов разработки информационных систем, существенно облегчающие студентам использование не только объектно-ориентированного анализа и проектирования, но и применяемых разработчиками информационных систем доступных профессиональных библиотек, например фреймворков,  для создания информационных систем в рамках курсового проекта на тему «Информационная система организации».

2. Примеры возможных тем курсового проекта, макет оформления задания, этапы

 

Примеры возможных тем курсового проекта

1 Информационная система автосалона

2 Информационная система школы «Электронный дневник»

3 Информационная система пункта гарантийного обслуживания бытовой техники

4 Информационная система магазина продажи бытовой техники

5 Информационная система сети ресторанов

6 Информационная система учета штрафов ГИБДД

7 Информационная система сети кинотеатров

8 Информационная система туристической фирмы

9 Информационная система музыкальных событий города

10 Информационная система театра

11 Информационная система городской библиотеки

12 Информационная система оператора сотовой связи

13 Информационная система больницы

14 Информационная система сети аптек

15 Информационная система сети продуктовых магазинов

16 Информационная система сети магазинов одежды

17 Информационная система поликлиники

18 Информационная система военно-исторического архива

19 Информационная система союза малых городов России

20 Информационная система музыкального магазина

21 Информационная система страховой компании

22 Информационная система компьютерных курсов

23 Информационная система курсов робототехники

24 Информационная система кафедры

25 Информационная система международного турнира по бальным танцам

26 Информационная система ломбарда

27 Информационная система «Студенческий форум»

28 Информационная система музея

29 Информационная система детской школы искусств

30 Информационная система парка городского транспорта

31 Информационная система почтового отделения

32 Информационная система продуктовой базы

33 Информационная система строительной фирмы

34 Информационная система автосервиса

35 Информационная система спортивных соревнований

36 Информационная система банковских вкладов физических лиц

37 Информационная система книжного магазина

38 Информационная система продажи железнодорожных билетов

39 Информационная система автовокзала

40 Информационная система «Московский метрополитен»

41 Информационная система заповедника

42 Информационная система детской спортивной школы

43 Информационная система гостиницы

44 Информационная система спортивного магазина

45 Информационная система магазина для художника

46 Информационная система магазина ткани

47 Информационная система магазина по продаже компьютерных игр

48 Информационная система магазина по продаже художественных произведений

49 Информационная система клуба по автомобильному спорту

50 Информационная система Центра реабилитации слепых и слабовидящих детей

51 Информационная система речного вокзала

52 Информационная система продаж авиабилетов

53 Информационная система авиакомпании

54 Информационная система хлебозавода

55 Информационная система фитнес центра

56 Информационная система кондитерской фабрики

57 Информационная система медиа-издательства

58 Информационная система научной конференции

59 Информационная система общества филателистов

60 Информационная система зоомагазина

2.2. Макет оформления задания на курсовой проект

 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

(национальный исследовательский университет)»

                                                  (МГТУ им. Н.Э. Баумана)  

                                                              УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой ИУ3

______________ В.В. Девятков

«___» ____________ 20 ___ г.

 

ЗАДАНИЕ