Автоматизированное проектирование эис с использованием case – технологии. Функционально-ориентированный и объектно-ориентированный подходы.

Проектирование с помощью CASE технологий, инструментальных средств, в которых широко используются графические методы.

Аббревиатура CASE (Computer-Aided Software/System Engineering) используется в довольно широком смысле. Первоначально использование CASE было ограничено вопросами автоматизации программного обеспечения, а в настоящее время охватывает весь процесс разработки сложных ЭИС.

Большинство существующих CASE систем ориентировано на автоматизацию проектирования и основано на методологиях структурного или объектно-ориентированного проектирования и программирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания системных требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.

Основой CASE-методологии является моделирование. CASE-технология - это модельный метод автоматизации проектирования системы.

CASE-технология основана на парадигме: методология – метод – нотации – средства.

Методология определяет общие подходы к оценке и выбору варианта системы, последовательность стадий и этапов проектирования, подходы к выбору методов.

Метод конкретизирует порядок проектирования отдельных компонентов (например, методы проектирования потоков данных в системе, задания описаний процессов, представления структур данных в хранилище и т.д.).

Нотации – графические средства обозначения и правила для описания структуры системы, этапов обработки информации, структуры данных и т.д. Включают графы, диаграммы, таблицы, блок-схемы, формальные и естественные языки.

Средства – инструментарий, средства автоматизации проектирования в виде программных продуктов, предназначенных для обеспечения интерактивного режима проектирования (создание и редактирование графического проекта информационной системы) и кодогенерации программ (автоматического создания кодов программ системы).

Процесс моделирования может быть реализован в рамках различных методик, отличающихся прежде всего своим подходом к тому, что представляет собой моделирующая организация. В соответствии с различными представлениями об организации методики принято делить на объектно-ориентированные и функционально-ориентированные.

Объектные рассматривают моделируемую организацию как набор взаимодействующих объектов - производственных единиц. Объект определяется как осязаемая реальность - предмет или явление, имеющие четкое определяемое поведение. Целью применения данной методики является выделение объектов, составляющих организацию, и распределение между ними ответственностей за выполняемые действия.

Функциональные методики, наиболее известной из которых является IDEF, рассматривают организацию как набор функций, преобразующий поступающий поток информации в выходной поток. Процесс преобразования информации потребляет определенные ресурсы. Основное отличие от объектной методики заключается в четком отделении функций (методов обработки данных) от самих данных.

Каждый из представленных подходов имеет свои преимущества. Объектный подход позволяет построить более устойчивую к изменениям систему, а функциональное моделирование хорошо показывает себя в тех случаях, когда организационная структура находится в процессе изменения или вообще слабо оформлена.

Функциональная методика IDEF0. Целью методики является построение функциональной схемы исследуемой системы, описывающей все необходимые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности системы. В методологии используется четыре основных понятия: функциональный блок, интерфейсная дуга, декомпозиция и глоссарий.

Функциональный блок обозначает определенную функцию в рамках рассматриваемой системы и в графическом виде обозначается прямоугольником:

Управление

Функц. блок

Вход Выход

Механизм

Интерфейсная дуга обозначает элемент системы, который обрабатывается функциональным блоком или оказывает некоторое влияние на выполнение блоком своей функции. Графически интерфейсная дуга отображается в виде однонаправленной стрелки. Началом или концом могут быть только функциональные блоки, началом может быть только входная сторона, а концом любые другие. Входящими и исходящими дугами обозначаются финансовые и материальные потоки, потоки информации и ресурсы. Управляющими дугами обозначаются объекты потоков информации, а дугами механизмов только ресурсы.

Декомпозиция предполагает разбиение сложного процесса на составные части. Уровень детализации определяется разработчиком модели. Общая модель процесса представляется в виде иерархической структуры отдельных диаграмм, что делает ее более обозримой. IDEF0 всегда начинается с представления процесса как единого функц. блока с интерфейсными дугами, выходящими за пределы рассматриваемой области. Такая диаграмма называется контекстной. В пояснительном тексте к контекстной диаграмме должно быть указано краткое описание цели построения диаграммы и определена точка зрения.

Цель определяет те области деятельности предприятия, на которые необходимо обратить внимание в первую очередь. Точка зрения определяет направленность и уровень детализации разрабатываемой модели.

Глоссарием называется набор определений, ключевых слов, повествовательных изложений, характеризующих объекты изображенные на диаграмме. Также глоссарий обеспечивает включение в диаграммы IDEF0 необходимой дополнительной информации.

Также к функциональным методикам относится методика потоков данных. Целью методики является построение модели в виде диаграммы, обеспечивающей правильное описание выходов при заданном воздействии на вход системы. Диаграммы потоков данных (DFD) являются основным средством моделирования функциональных требований к проектируемой системе.

Объектно-ориентированная методика. Отличие между функциональным и объектным подходом заключается в способе декомпозиции системы. Объектный подход используется объектную декомпозицию, при этом статическая структура описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы в терминах обмена сообщениями между объектами.

Концептуальной основой объектного подхода является объектная модель, строящаяся по принципам:

абстрагирование, инкапсуляция, модульность, иерархия, типизация, параллелизм, устойчивость.

Основными понятиями являются объект и класс. Объект – предмет или явление, имеющее четкое определенное поведение и обладающее состоянием, поведением и индивидуальностью. Класс – это множество объектов, связанных общностью структуры и поведения. Полиморфизм – способность класса принадлежать более чем одному типу. Наследование – построение новых классов на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов.

Методы объектного подхода включают язык моделирования и описание процесса моделирования. Процесс – описание шагов, которые необходимо выполнить при разработке проекта. В качестве языка используется унифицированный язык моделирования UML, который содержит стандартный набор диаграмм для моделирования. Диаграмма – графическое представление множества элементов. Чаще всего изображается в виде связного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями) и представляет собой некоторую проекцию системы.

Преимущества объектно-ор. подхода: - объектная декомпозиция дает возможность создавать модели меньшего размера путем использования общих механизмов, обеспечивающих некоторую экономию выразительных средств. Повышается уровень унификации разработки и пригодность для повторного использования, что ведет к созданию среды разработки и переходу к сборочному созданию моделей.

- объектная декомпозиция позволяет избежать создания сложных моделей, т.к. предполагает эволюционный путь развития модели на базе относительно небольших систем.

- объектная модель естественна, поскольку ориентирована на человеческое восприятие мира.

К недостаткам относятся высокие начальные затраты. Этот подход не дает немедленной отдачи. Диаграммы отражающие специфику объектного подхода менее наглядны.

Сравнение методик. В функциональных моделях (DFD-диаграммах потоков данных, SADT-диаграммах) главными структурными компонентами являются функции (операции, действия, работы), которые на диаграммах связываются между собой потоками объектов. Их достоинством является реализация структурного подхода к проектированию ИС по принципу сверху-вниз, когда каждый функц. блок может быть декомпозирован на множество подфункций, выполняя модульное проектирование ИС. Для функц. моделей хар-ны процедурная строгость декомпозиции ИС и наглядность представления. При функц. подходе модели данных разрабатываются отдельно. Для проверки корректности моделирования предметной области между функц. и объектными моделями устанавливаются взаимно однозначные связи. Главный недостаток в том, что процессы и данные существуют отдельно друг от друга – помимо функц. декомпозиции существует структура данных, находящаяся на втором плане. Кроме того, не ясны условия выполнения процессов обработки информации, которые динамически могут изменяться.

Перечисленные недостатки функц. моделей снимаются в объектно-ор. моделях, где главным структурирующим компонентом выступает класс объектов с набором функций, которые могут обращаться к атрибутам этого класса. Для классов объектов характерна иерархия обобщения, позволяющая осуществлять наследование не только атрибутов объектов от вышестоящего класса, но и функций (методов). При объектно-ор. подходе изменяется и принцип проектирования ИС. Сначала выделяются классы, а далее в зависимости от возможных состояний объектов определяются методы обработки, что обеспечивает наилучшую реализацию динамического поведения информ. системы.

Функц. модели больше подходят для более регламентированных задач, а объектно-ор. для более адаптивных процессов. Однако в рамках одной и той же ИС для различных классов задач могут требоваться различные виды моделей, описывающих одну и ту же предметную область. В таком случае должны использоваться комбинированные модели предметной области.