Проектирование информационных систем

образовательная программа дисциплины

(рабочая учебная программа дисциплины)

Направление подготовки: 230100 «Информатика и вычисли-

Тельная техника»

Профили подготовки: 230101 «Вычислительные машины,

Комплексы, системы и сети»

Квалификация (степень): бакалавр

Форма обучения: очная

Составитель программы

Куликова Л.Л., доцент кафедры вычислительной техники, канд.эк. наук, доцент, Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет

Иркутск 2013 г.

1.Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине

Вид деятельности выпускника

Дисциплина охватывает круг вопросов относящихся к виду деятельности выпускника: _____________________________________________________________

(Перечисляются виды деятельности выпускника, к которым относятся компетенции, отражённые в Учебном плане. Соответствие компетенций видам деятельности смотреть в ФГОС. Если в стандарте компетенции не расписаны по видам деятельности, то выбираются наиболее подходящие виды, но не все.)

Задачи профессиональной деятельности выпускника

В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

…….

…….

(Указываются задачи в соответствии с видами деятельности из пункта 1.1.Задачи приводятся из ФГОС, но не все, а те которые выполняются в результате освоения дисциплины.)

Перечень компетенций, установленных ФГОС

- Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося следующие компетенции:

…….

…….

(Перечисляются компетенции, в соответствии с Учебным планом.Наименование компетенций должно полностью совпасть с ФГОС.)

Перечень умений и знаний, установленных ФГОС

После освоения программы настоящей дисциплины студент должен:

· знать:

· ……..

· уметь:

· ……..

владеть

1. ……….

1. (Перечисляются знания, умения и навыки, отражённые в ФГОС (таблица 2).Если дисциплина вариативной части, то формулируются самостоятельно.)

Цели и задачи освоения программы дисциплины

…….

1. (Чётко формулируются цель и задачи)

1.

3. Место дисциплины в структуре ООП

Для изучения дисциплины необходимо освоение содержания дисциплин:

……..

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в:

…….

3.

3.

3.

3.

3. Основная структура дисциплины

Вид учебной работы	Трудоемкость в часах
Всего	Семестр
№
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия, в том числе:
Лекции
лабораторные работы
практические/семинарские занятия
Самостоятельная работа (в том числе курсовое проектирование)
Вид промежуточной аттестации (итогового контроля по дисциплине), в том числе курсовое проектирование

 

3. (Приводится таблица трудоёмкости строго по Учебному плану. В таблице, в строке «Вид промежуточной аттестации» указывается – зачёт, КП или КР, а так же экзамен, с указанием количества часов, отведённых на подготовку.)

3. Содержание дисциплины

5.1. Перечень основных разделов и тем дисциплины

(Интерактивное обучение -15 минут)

( Интерактивное обучение -15 минут)(Интерактивное обучение -15 минут)(Интерактивное обучение -15 минут)(Интерактивное обучение -15 минут)

(Интерактивное обучение -15 минут) (Интерактивное обучение -15 минут) (Интерактивное обучение -15 минут) я(Интерактивное обучение -15 минут) (Интерактивное обучение -15 минут) (Интерактивное обучение -15 минут). (Интерактивное обучение -15 минут)(Интерактивное обучение -15 минут). (Интерактивное обучение -20 минут)Элементный, подсистемный и объектный методы типового проектирования.

(Интерактивное обучение -20 минут)л(Интерактивное обучение -20 минут) Раздел 1

Тема 1.1.

(Обозначаются разделы и темы, в которых должны отразиться способы достижения освоения заданных компетенций.)

5.2 Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплиныЛекция 1. Введение. Понятие о процессе проектирования

Цели и задачи курса.

Литература о проектировании начинает появляться в 50-60-е годы 19в. В то время считалось, что проектирование - это то, чем занимаются архитекторы, инженеры, художники - прикладники и т.д., когда создают чертежи для своих клиентов или для производства.

Теперь понятие проектирование значительно расширилось. Оно распространилось не только на все функции менеджмента, такие как финансы, маркетинг, и др., но и на область культуры и искусства, проникло в шоу-бизнес, телевидение, в общественные и политические организации. Мы часто слышим от театральных и телевизионных деятелей такие выражения, как "Недавно я завершил свой новый проект", "Для участия в проекте "Последний герой" производится набор молодых людей". Даже новые раскручиваемые певцы стали называться "проектами".

Но что же представляет собой процесс проектирования? Какие общие черты ему свойственны?

Вот некоторые определения, взятые из книги Дж.К.Джонса "Инженерное и художественное конструирование. Современные методы проектного анализа":

· "отыскание существенных компонентов какой- либо физической структуры"

· "целенаправленная деятельность по решению задачи"

· "принятие решений в условиях неопределенности с тяжелыми последствиями в случае ошибки"

· моделирование предполагаемых действий до их осуществления, повторяемое до тех пор, пока не появится уверенность в конечном результате"

· "приведение изделия в соответствие с обстановкой при максимальном учете всех требований"

· "осуществление очень сложного акта интуиции"

· "оптимальное удовлетворение суммы истинных потребностей при определенном комплексе условий"

· Вдохновенный прыжок от фактов настоящего к возможностям будущего"

· "творческая деятельность, которая вызывает к жизни нечто новое и полезное, чего раньше не существовало".

В зависимости от обстоятельств характер процесса проектирования может меняться в очень широких пределах, и методы, разрабатываемые теоретиками проектирования, отличаются друг от друга не меньше, чем определения процесса проектирования.

Явный разнобой в определениях и методах позволяет понять самую существенную черту процесса проектирования. Ею является разнообразие, причем разнообразие столь широкое, что оно выходит за пределы опыта и знаний любого отдельно взятого разработчика, любой конкретной проектной специальности и любого отдельно взятого теоретика - проектировщика.

Общим является состав этапов, начинающийся с пожеланий заказчика (формулирование цели) и заканчивающийся готовым результатом:

Заказ - анализ – проектирование – внедрение - эксплуатация (производство, сбыт)

С уверенностью можно утверждать, что общество станет иным, чем оно было до появления данного спроектированного и изготовленного объекта. Если проект оказался удачным, то его влияние совпадет с надеждами заказчика. Если же неудачным, то его влияние будет расходиться с прогнозами заказчика, но оно все же будет происходить.

Таким образом, можно заключить, что цель проектирования - положить начало изменениям в окружающей человека искусственной среде.

Что такое проектирование: искусство, наука или ремесло? Ни то, ни другое, ни третье. Это сложный вид деятельности, в котором успех зависит от правильного сочетания всех этих трех составляющих.

Проектировщики вынуждены считать реальным то, что существует лишь в воображаемом будущем, и искать пути претворения в жизнь предвидимых объектов. Но прежде, чем предсказать будущее, разработчик должен хорошо знать настоящее, а именно ту область, для которой он создает свои проекты. Для разработчиков информационных систем - это тот вид деятельности, в котором будет функционировать ИС. Поэтому разработчик ИС должен хорошо знать данную предметную область (бизнес - процессы), уметь выделить их, описать, проанализировать с точки зрения эффективности их исполнения. Все это требует от разработчиков аналитического склада ума, что является в большей степени качеством ученого.

Когда же разработчик переходит от настоящего к будущему, он должен стать творцом, подключить свои творческие качества, а это присуще процессу искусства.

Самая интересная и сложная часть разработки - формулировка задачи.

Когда задача полностью сформулирована, заданы все требования и ограничения, она должна быть оптимизирована. Здесь могут быть использованы экономико- математические методы.

Таким образом, перечислим отличительные черты проектирования.

1) Целенаправленность. Процесс проектирования является целенаправленной деятельностью, формулировка цели (требований и ограничений)- отправная точка процесса проектирования.

2) Наличие идеальной модели в голове. Проектировщик должен хорошо представлять потребности будущего пользователя, предугадывать его возможные запросы.

3) Итеративность. Процесс проектирования состоит из отдельных этапов. Каждый последующий этап может выявить недоработки и неточности, сделанные на предыдущих этапах. В этом случае приходится возвращаться назад и повторять процесс (выполнять новую итерацию).

4) Сочетание: искусство+ наука+ ремесло+ интуиция. Процесс проектирования требует от проектировщика проявления разносторонних качеств, является творчеством.

5) Требование оптимальности. Конечный результат должен быть достигнут с минимальными затратами.

Вот как описывает отличительные черты проектирования информационных систем Фредерик П. Брукс в своей книге «Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы»:

«Почему заниматься программированием интересно? Какими радостями вознаграждаются те, кто им занимается? Во-первых, это просто радость, получаемая при создании чего-либо своими руками. Как ребенок радуется, делая куличики из песка, так и взрослый получает удовольствие, создавая какие-либо вещи, особенно если сам их и придумал. Я думаю, что этот восторг - отражение восторга Господа, творящего мир, восторга, проявляющегося в индивидуальности и новизне каждого листочка и каждой снежинки. Во-вторых, это удовольствие создавать вещи, которые могут быть полезны другим людям. Глубоко в душе мы испытываем потребность в том, чтобы другие использовали результаты нашего труда и считали их полезными. В этом отношении программная система по своей сути - то же, что и изготовленная ребенком подставка для карандашей "папе в подарок". В-третьих, это очарование создания сложных головоломных объектов, состоящих из взаимодействующих движущихся частей и наблюдения за их работой, круг за кругом демонстрирующей результаты изначально заложенных принципов. Компьютер с работающей на нем программой обладает доведенным до высшего предела очарованием игорного или музыкального автомата. В-четвертых, это радость, получаемая от неизменного узнавания нового, проистекающего из неповторимой природы задачи. В том или ином отношении задача всегда ставится по-новому, и тот, кто ее решает, получает новые знания - либо практические, либо теоретические, либо те и другие вместе. Наконец, наслаждение доставляет работа со столь податливым материалом. Программист, подобно поэту, работает почти непосредственно с чистой мыслью. Он строит свои замки в воздухе и из воздуха, творя силой воображения. Трудно найти другой материал, используемый в творчестве, который столь же гибок, прост для шлифовки или переработки и доступен для воплощения грандиозных замыслов. Однако программная конструкция, в отличие от поэтических творений, реальна, в том смысле, что она движется и работает, производя видимые результаты, которые отделимы от самой конструкции. Она печатает результаты, рисует картинки, производит звуки, приводит в движение рычаги. В наше время клавиатуры вводится верное заклинание, и экран монитора оживает, показывая то, чего никогда не было и не могло быть. Таким образом, программирование доставляет удовольствие, поскольку отвечает глубокой внутренней потребности в творчестве и удовлетворяет чувственные потребности, которые есть у всех нас.»

Проектирование ИС: современный подход

В конце 90-х годов прошлого века знания и опыт, которые были накоплены в индустрии программного обеспечения за предшествующие 30-35 лет, оформилось в то, что принято называть дисциплиной программной инженерии – Software Engineering. В какой-то мере, такое формирование дисциплины на основе широко распространенного практического опыта напоминает те процессы, которые происходили в управлении проектами. Возникали и развивались профессиональные ассоциации, специализированные институты, комитеты по стандартизации и другие образования, которые, в конце концов, пришли к общему мнению о необходимости сведения профессиональных знаний по соответствующим областям и стандартизации соответствующих программ обучения.

В 1995 году группа комиссии ISO/IEC JTC (ISO – International Organization for Standardization; IEC – International Electrotechnical Commission; JTC 1 – Joint Technical Committee 1, Information technology) “Software Engineering” выпустила первую версию международного стандарта ISO/IEC 12207 “Software Lifecycle Processes”. Этот стандарт стал первым опытом создания единого общего взгляда на программную инженерию. Соответствующий национальный стандарт России – ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99 [ГОСТ 12207, 1999] содержит полный аутентичный перевод текста международного стандарта ISO/IEC 12207-95 (1995 года).

К 2004 году сформулировали описание того, что сегодня мы и называем основами программной инженерии – Software Engineering: Guide to the Software Engineering Body of Knowledge (SWEBOK), Руководство к своду знаний по программной инженерии, относящихся к вопросам создания программного обеспечения.

SWEBOK описывает 10 областей знаний:

· Software requirements – программные требования

· Software design – дизайн (архитектура)

· Software construction – конструирование программного обеспечения

· Software testing - тестирование

· Software maintenance – эксплуатация (поддержка) программного обеспечения

· Software configuration management – конфигурационное управление

· Software engineering management – управление в программной инженерии

· Software engineering process – процессы программной инженерии

· Software engineering tools and methods – инструменты и методы

· Software quality – качество программного обеспечения

В дополнение к ним, SWEBOK также включает обзор смежных дисциплин, связь с которыми представлена как фундаментальная, важная и обоснованная для программной инженерии:

· Computer engineering

· Computer science

· Management

· Mathematics

· Project management

· Quality management

· Systems engineering.

Цель изучения дисциплины заключается: в выработке компетенций формулировать и решать задачи проектирования профессионально-ориентированных информационных систем с использованием различных методов и решений.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

1. Дать представление о процессе проектирования

1. Познакомить с принципами проектирования систем управления, организации и экономики

1. Ознакомить с отечественными стандартами проектирования информационных экономических систем

1. Ознакомить с международными стандартами проектирования

1. Привить навыки использования современных CASE- средств

Основные понятия: система, информационная система (ИС)

Понятие "система" широко распространено во всех сферах человеческой жизни и имеет множество толкований. Оно используется в математике ("система уравнений"), астрономии ("солнечная система"), философии ("система знаний"), медицине ("нервная система"), экономике ("система управления") и т.д. Системой может называться аппаратная часть компьютера. Системой может также считаться множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами.

Термин система используют в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать представление, показав его, изобразив графически или описав математическим выражением (формулой, уравнением и т. п.).

Существует несколько десятков определения этого понятия. Их анализ показывает, что определение понятия система изменялось не только по форме, но и по содержанию. Рассмотрим основные и принципиальные изменения, которые происходили с определением системы по мере развития теории систем и использования этого понятия на практике.

В первых определениях в той или иной форме говорилось что система – это элементы (части, компоненты) а_i, и связи (отношения) r _j между ними.

Так, Людвиг фон Берталанфи, официально признанный основателем теории систем, определял систему как "комплекс взаимодействующих компонентов" или как "совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой".

В Большой Советской Энциклопедии система определяется прямым переводом с греческого: "со-став, т. е. составленное, соединенное из частей.

Затем в определениях системы появляется понятие цель

Символически эту группу определений представим следующим образом:

S = < A, R, Z >,

где Z – цель, совокупность или структура целей.

В некоторых определениях уточняются условия целеобразования – среда SR, интервал времени ΔТ, т.е. - период, в рамках которого будет существовать система, и ее цели, например, в следующем определении: "Система – это конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из cpеды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интервала":

S = <A,R, Z,SR, Δ T>.

Далее, в определение системы начинают включать, наряду с элементами, связями и целями, наблюдателя N, т.е. лицо, представляющее объект или процесс в виде системы при их исследовании или принятии решения:

S = <A,R, Z,N >.

На необходимость учета взаимодействия между изучаемой системой и исследователем указывал еще У.Р.Эшби. Но первое определение, в которое в явном виде включен наблюдатель, дал Ю.И.Черняк: "Система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания".

S = <A,Q,R,Z,N>.

Таким образом, учитывая все вышеизложенное, дадим следующее определение понятию системы.

1.1. Система – совокупность (множество) отдельных объектов с неизбежными связями между ними, имеющих общую цель функционирования, и наблюдаемая субъектом(ами), не меняющего(их) точку зрения в процессе наблюдения.

Таким образом, для того, чтобы дать точное описание какой-либо системе, необходимо указать следующие параметры:

· Цель (полезный результат) системы

· Состав или структуру системы (подсистемы, компоненты, элементы)

· Связи между элементами, проявляющиеся в виде процессов

· Наблюдатель, чья точка зрения отражается при описании системы

Прежде всего, выясним, какова цель разработки информационной системы.

Информационная система не существует сама по себе, она функционирует в рамках какого-либо материального объекта (предприятия, организации, фирмы, подразделения и т.п.), который будем рассматривать как надсистему информационной системы. Поэтому цель информационной системы вытекает из целей надсистемы.

Цель ИС должна быть сформулирована заказчиком, она всегда связана с повышением эффективности функционирования того объекта, для которого создается данная ИС, повышения эффективности решения существующих управленческих задач и возможности внедрения принципиально новых управленческих технологий.

В связи с этим, необходимо дать еще одно определение.

Бизнес-модель - это описание предприятия, как сложной системы, с заданной точностью (или с точки зрения одного и того же наблюдателя- рабочего, менеджера среднего уровня, генерального директора и т.д.). В рамках бизнес-модели отображаются все объекты, процессы, правила выполнения операций, существующая стратегия развития, а также критерии оценки эффективности функционирования системы. Форма представления бизнес-модели и уровень её детализации определяются целями моделирования и принятой точкой зрения.

Целью любой информационной системы является повышение эффективности функционирования того объекта (надсистемы), для которого информационная система создается или приобретается. Пути достижения этой цели:

· автоматизация части бизнес-функций, выполняемых объектом, для которого информационная система создается или приобретается

· повышение эффективности принимаемых решений за счет использования информационной базы, отвечающей требованиям полноты, актуальности, достоверности

· внедрение принципиально новых управленческих решений.

Цель информационной системы конкретизируется заказчиком.

Далее, чтобы дать определение системы, необходимо выяснить состав системы, то есть ее подсистемы, компоненты, элементы.

Структура ИС (разбиение на подсистемы) рассматривается, как правило, исходя из двух точек зрения: функциональной и обеспечивающей. Функциональные подсистемы ИС информационно обслуживают определенные виды деятельности экономической системы (предприятия), характерные для его структурных подразделений и (или) функций управления.

Обеспечивающие подсистемы являются общими для всей ИС независимо от конкретных функциональных подсистем, в которых применяются те или иные виды обеспечения. Состав обеспечивающих подсистем не зависит от выбранной предметной области и имеет.

С позиций обеспечивающих подсистем можно дать следующее определение информационной системы.

Информационная система (ИС) – это многоуровневый комплекс объектов, связанных между собой (рис.1.1), и имеющих целью автоматизировать максимально возможное количество бизнес-функций; при этом указанные объекты можно сгруппировать в следующие классы (обеспечивающие подсистемы):

Информационное обеспечение, в свою очередь состоящее из таких элементов, как:

· Информационная модель, включающая в себя всю совокупность данных, которые наполняют ИС, их структура, связи и т.д.

Рис. 1.1.Состав обеспечивающих подсистем ИС

· Информационные технологии, то есть последовательность этапов сбора, обработки, передачи и хранения данных, включаемых в информационную модель, со всеми характеристиками этих этапов;

· Кадровые ресурсы, отвечающие за формирование и развитие информационной модели.

Программное обеспечение, конфигурация которого соответствует требованиям информационной модели. Программный комплекс является основным движителем и, одновременно, механизмом управления ИС. Составляющие ПО:

· Системное ПО (Операционная система)

· Базовое ПО (сервер БД и язык приложений)

· Собственно программный комплекс

· Кадровые ресурсы, отвечающие за конфигурирование ПК и его соответствие утвержденной информационной модели.

Техническое обеспечение, соответствующее требованиям по эксплуатации ПК (компьютеры на рабочих местах, периферия, каналы телекоммуникаций, сетевое оборудование)

· Эксплуатационно-технические кадровые ресурсы, включая персонал по обслуживанию аппаратно-технической базы.

· · Правила использования ПК и пользовательские

· инструкции,регламент обучения и сертификации пользователей.

Организационное обеспечение, представляющее собой структуру и функции подразделений, участвующих в работе системы

· Регламент развития информационной модели и правила внесения в неё изменений.

· Регламент внесения изменений в конфигурацию ПК и состав его функциональных модулей.

Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

В состав правового обеспечения входят

· лицензии, авторские права, сертификаты и договоры на использование покупного ПО и баз данных,

· законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти.

Функциональная часть представляет собой совокупность формализованных функциональных задач, обеспечивающих реализацию определенных функций управления.

Типовые функциональные подсистемы:

· Бух.учет;

· Управление персоналом;

· Сбыт и реализация продукции;

· Материальное снабжение (логистика);

· Маркетинг.

· Техническая подготовка производства;

· оперативное управление;

 

Построение ИС – это серьезное изменение структуры предприятия, и обойтись без перепроектирования отдельных бизнес-процессов нереально (хотя бы в силу того, что ИС сама по себе подразумевает внедрение новых правил архивирования и обработки информации).

Проект внедрения ИС никогда не должен носить чисто программистский оттенок, так как основной его целью является оптимизация управленческой инфраструктуры. Поэтому, проектным управлением должны заниматься не специалисты по конфигурированию ПК, а профессиональные системные аналитики.