| Обозначение | Наименование | Характеристика |
| PS | Presentation Services (средства представления) | Ввод от пользователя с отображением ему сообщения от компонента логики представления PL на базе соответствующей программной поддержки |
| PL | Presentation Logic (логика представления) | Управление диалогом «компьютер–пользователь» (выбор меню, элемента из списка и др.) |
| BL | Business or Application Logic (прикладная логика) | Набор правил для принятия решений, вычислений и операций, которые должно выполнить приложение |
| DL | Data Logic (логика управления данными) | Операции с базой данных (SQL-операторы), выполняемые для реализации прикладной логики управления данными |
| DS | Data Services (операции с базой данных) | Действия СУБД, компилирующие SQL-приложения и вызываемые для выполнения логики управления данными (манипулирование данными, их определение, фиксация или откат транзакций) |
| FS | File Services (файловые операции) | Дисковые операции чтения и записи данных для СУБД |
4.4. Разработка информационных систем на базе методов управления проектом
Разработка корпоративной информационной системы ведется обычно для вполне определенного предприятия с его конкретными структурой и предметной деятельностью. Любая организация – это совокупность взаимодействующих элементов (подразделений), каждый из которых может иметь свою, достаточно сложную структуру. Взаимосвязи между подразделениями тоже достаточно сложны, однако могут быть выделены:
• функциональные связи (каждое подразделение выполняет определенные виды работ в рамках единого бизнес-процесса);
• информационные связи (все подразделения осуществляют обмен информацией – документами, факсами, письменными и устными распоряжениями и т. п.);
• внешние связи (ряд подразделений взаимодействует с внешними системами), причем эти связи могут быть информационными или функциональными.
Общность структур разных предприятий позволяет сформулировать некоторые единые принципы построения КИС. Процесс разработки такой информационной системы можно классифицировать:
• по содержанию действий одной или нескольких групп разработчиков с исследованием статики процесса разработки КИС, описываемой в терминах основных потоков работ, исполнителей, действий и их последовательностей;
• по времени или стадиям жизненного цикла разрабатываемой системы с исследованием динамики и организации процесса разработки КИС, описываемой в терминах циклов, стадий, итераций и этапов.
Обычно КИС предприятия разрабатывается как некоторый проект. Многие особенности управления проектами и фазы разработки проекта (фазы жизненного цикла) являются общими и не зависят от предметной области и характера проекта.
В целом проект – это ограниченное по времени целенаправленное изменение отдельной системы с четко заданными (конкретизированными) целями, достижение которых определяет окончание проекта в соответствии с установленными сроками, результатами, уровнями риска, расходами средств и ресурсов, организационной структурой и др.
Любой проект как объект управления характеризуется:
• изменчивостью – целенаправленным переводом системы из текущего в некоторое желаемое состояние, определяемое конечными целями проекта;
• ограниченностью конечных целей, сроков, бюджета, требуемых ресурсов, степенью новизны реализуемого проекта;
• комплексностью – наличием большого числа факторов, прямо или косвенно влияющих на прогресс и результаты проекта;
• правовым и организационным обеспечением – созданием специфической организационной структуры на время реализации проекта.
Система управления проектом должна быть гибкой, допускать возможность модификации без существенных изменений рабочей программы. С позиции системного, информационного или кибернетического подходов проект можно интерпретировать как «черный ящик», входом которого являются технические требования и условия финансирования, а выходом – достижение требуемого результата (рис. 12). Выполнение работ обеспечивается наличием необходимых ресурсов – материальных, технологических, технических, человеческих, информационных, интеллектуальных, временных.
| Возмущающие воздействия |
| Технические требования |
| Условия финансирования |
| Ресурсы |
| Результаты |
| Проект |
| Управление |
Рис. 12. Информационная модель проекта
Эффективность работ достигается за счет управления процессом реализации проекта при оптимальном распределении ресурсов, координации выполняемых последовательностей работ и компенсации внутренних и внешних возмущающих воздействий благодаря управленческой деятельности (управляющим командам).
Как объект управления проект должен отвечать свойствам наблюдаемости (постоянный контроль хода выполнения проекта) и управляемости (иметь механизмы своевременного воздействия на ход реализации проекта). Свойство управляемости особенно актуально в условиях неопределенности и сильной динамики изменчивости предметной области, которые присущи проектам разработки КИС и связаны с обоснованием целесообразности и реализуемости проекта, анализом хода его исполнения, сравнением фактических результатов и достигнутых технико-экономических показателей с запланированными.
Проекты подразделяются по сфере приложения, составу, предметной области, масштабам, длительности, составу участников, степени сложности, значимости результатов и др.
По составу и структуре обычно выделяют:
• монопроекты – отдельные проекты различного типа, вида и масштаба;
• мультипроекты – комплексные проекты, требующие разностороннего функционального управления.
По основным сферам деятельности выделяются: технические, организационные, экономические, социальные и смешанные типы проектов. В более конкретной форме выделяют: отраслевые, корпоративные, ведомственные проекты, проекты одного предприятия и т. п.
По масштабу проекта, размеру его бюджета и количеству участников выделяют: мелкие, малые, средние и крупные проекты.
Разработку ИС относят обычно к техническим проектам, которые характеризуются следующими особенностями:
• главная цель проекта ИС четко определена, но локальные цели уточняются по мере достижения частных результатов;
• срок завершения и продолжительность проекта заранее определены, поэтому их желательно соблюдать или корректировать в зависимости от полученных промежуточных результатов и общего прогресса проекта.
Независимо от сложности и объема выполняемых работ каждый проект в своем развитии проходит определенные состояния: от начального состояния, когда проекта «еще нет», до конечного состояния, когда проекта «уже нет». Совокупность ступеней развития от возникновения идеи до полного завершения проекта подразделяется на фазы, стадии или этапы.
Этапы и жизненный цикл проектирования ИС
Этапами развития информационной системы являются: формирование концепции, разработка технического предложения (задания) на ИС, проектирование ИС, изготовление ИС, ввод системы в эксплуатацию. Иногда второй и частично третий этапы называют этапами системного проектирования, последние два, а иногда и три, включая проектирование, – этапами реализации ИС
Главным содержанием работ по созданию ИС являются:
1) на этапе формирования концепции ИС:
• формирование идеи, постановка целей;
• формирование команды исполнителей проекта;
• изучение мотивации и требований заказчика и третьих лиц;
• сбор исходных данных и анализ существующего состояния объекта автоматизации;
• определение основных требований и ограничений на комплекс требуемых (материальных, финансовых, человеческих и др.) ресурсов;
• проведение сравнительной оценки альтернатив;
• формулирование рекомендаций и предложений, их экспертиза и утверждение;
2) на этапе разработки технического предложения (задания):
• разработка основного содержания и базовой структуры проекта;
• разработка и утверждение технического задания;
• планирование и декомпозиция базовой структурной модели проекта;
• составление сметы и бюджета проекта, определение потребности в ресурсах;
• разработка календарных планов и укрупненных графиков работ;
• переговоры с заказчиком о заключении контракта и его подписание;
• ввод в действие средств коммуникации между участниками проекта и контроль за ходом работ;
3) на этапе проектирования ИС:
• определение структуры подсистем и их взаимосвязей;
• отбор наиболее эффективных способов исполнения проекта и использования ресурсов;
• выполнение базовых проектных работ;
• разработка частных технических заданий;
• выполнение концептуального проектирования;
• составление технических спецификаций и инструкций;
• представление проектной разработки, экспертиза и утверждение.
4) на этапе разработки ИС:
• координация и оперативный контроль работ по проекту;
• изготовление подсистем;
• интеграция подсистем в единую систему и их тестирование;
• доработка программного обеспечения;
• подготовка к внедрению системы;
• контроль и регулирование основных показателей проекта;
5) на этапе ввода системы в эксплуатацию:
• проведение комплексных испытаний, опытной эксплуатации ИС в реальных условиях, переговоров о результатах выполнения проекта и возможных новых контрактах;
• подготовка кадров для эксплуатации создаваемой системы;
• подготовка рабочей документации, сдача системы заказчику и ввод ее в эксплуатацию;
• сопровождение, поддержка, сервисное обслуживание;
• оценка результатов проекта и подготовка итоговых документов;
• разрешение конфликтных ситуаций, возникших в процессе реализации;
• накопление данных, анализ опыта, определение направлений развития для последующих проектов.
Мировой опыт разработки проектов свидетельствует о следующем.
1. Начальные фазы проекта сильно влияют на конечный результат, так как на них принимаются основные решения, определяющие качество КИС. На 30 % качество будущих систем обусловлено этапом разработки концепции и технического предложения, на 20 % – фазой проектирования, на 20 % – фазой изготовления, на 30 % – фазой сдачи объекта и завершения проекта ИС.
2. На обнаружение ошибок, допущенных на этапе системного проектирования, расходуется вдвое больше времени, чем на последующих этапах, а их исправление обходится в пять раз дороже. Поэтому на начальных этапах проекта разработку КИС следует вести особенно тщательно.
3. Наиболее частыми ошибками, допускаемыми на начальных этапах проекта КИС, являются:
• неполное определение интересов заказчика;
• концентрация на маловажных, второстепенных интересах;
• неверная постановка исходной задачи;
• неполное или недостаточное понимание специфики и деталей объекта управления;
• некорректность функциональных спецификаций (системных требований);
• ошибки в определении требуемых ресурсов и сроков;
• редкая проверка на согласованность этапов и отсутствие контроля со стороны заказчика.
В методологии проектирования информационных систем под жизненным циклом ИС понимается непрерывный процесс, начиная с момента принятия решения о создании информационной системы и заканчивая моментом ее полного изъятия из эксплуатации. Полный жизненный цикл ИС обычно включает в себя: стратегическое планирование, анализ, проектирование, реализацию, внедрение и эксплуатацию.
Жизненный цикл ИС регламентируется международным стандартом ИСО 12207, определяющим структуру жизненного цикла, процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ИС. Так, например, структура жизненного цикла ИС базируется:
• на основных процессах жизненного цикла ИС – приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение;
• вспомогательных процессах, обеспечивающих реализацию основных процессов, – документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, разрешение проблем;
• организационных процессах – управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого жизненного цикла, обучение.
Среди основных процессов жизненного цикла ИС наибольшую практическую ценность имеют разработка, эксплуатация и сопровождение. Каждый из перечисленных процессов характеризуется вполне определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и искомыми результатами.
Разработка ИС, как правило, включает в себя фазы стратегического планирования, анализа, проектирования и реализации, или программирования, при этом предусматривается:
• выполнение комплекса работ по созданию информационного и программного обеспечения и их компонентов в соответствии с заданными требованиями;
• оформление проектной и эксплуатационной документации;
• подготовка материалов для тестирования разработанных программных продуктов;
• разработка материалов для организации обучения персонала.
Эксплуатация ИС включает в себя комплекс основных и подготовительных работ. К основным эксплуатационным работам относятся: непосредственно эксплуатация; локализация проблем и устранение причин их возникновения; модификация программного обеспечения; подготовка предложений по совершенствованию, развитию и модернизации системы, к подготовительным – конфигурирование базы данных и рабочих мест пользователей; обеспечение пользователей эксплуатационной документацией; обучение персонала.
Сопровождение ИС связано с организацией службы технической поддержки и обслуживания, играющей важную роль в работе любой КИС, поскольку квалифицированное техническое обслуживание – необходимое условие решения поставленных задач; ошибки обслуживающего персонала обусловливают финансовые потери, часто сопоставимые со стоимостью самой КИС.
Предварительные действия, связанные с организацией технического обслуживания КИС, предусматривают:
• выделение критических и наиболее ответственных узлов системы по критериям минимизации простоев и ресурсов для обслуживания ИС;
• определение перечня задач и функций технического обслуживания, а также уровней ответственности с декомпозицией их на внутренние (решение обслуживающим подразделением) и внешние (решение специализированными сервисными организациями);
• анализ имеющихся внутренних и внешних ресурсов технического обслуживания ИС с учетом перечня описанных задач, функций и компетенций по критериям: наличие гарантии на оборудование, состояние ремонтного фонда, квалификация персонала;
• подготовку плана организации технического обслуживания с определением этапов исполняемых действий, сроков, объемов, затрат, степени ответственности и личностных способностей и компетенции исполнителей по администрированию и быстрому восстановлению работоспособности системы при ее сбоях и отказах.
Управление конфигурацией – один из вспомогательных процессов, поддерживающий основные процессы жизненного цикла ИС, прежде всего процессы ее разработки и сопровождения. При разработке проектов сложных КИС (вариантов реализации или версий одной реализации) возникает проблема учета их связей и функций, создания единой структуры и ее развития. Управление конфигурацией позволяет системно организовывать, учитывать и контролировать внесение изменений в различные компоненты КИС на всех стадиях ее жизненного цикла.
Техническое и организационное обеспечение управления проектом включает:
• выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта;
• определение методов описания промежуточных состояний разработки;
• выбор или разработку методов и средств испытаний созданного программного обеспечения;
• обучение персонала.
Обеспечение качества проекта связано с верификацией, проверкой и тестированием компонентов ИС. Верификация – это процесс определения соответствия текущего состояния разработки ИС, достигнутого на данном этапе, требованиям этого этапа. Проверка – это процесс определения соответствия параметров разработки ИС исходным требованиям. Проверка частично совпадает с тестированием, осуществляемым для выявления различий между реальными и ожидаемыми результатами и оценки соответствия характеристик ИС исходным требованиям.
Известен корпоративный стандарт, предложенный фирмой Rational Software, которая является одной из ведущих фирм на мировом рынке программного обеспечения и средств разработки ИС. Согласно этому стандарту жизненный цикл информационной системы включает четыре стадии: 1) начало; 2) уточнение; 3) конструирование; 4) переход (передача в эксплуатацию). Границы каждой стадии определяются некоторыми критическими моментами времени, в которые необходимо принимать те или иные решения, стремясь к достижению ключевых целей проекта.
На начальной стадии устанавливаются область и границы применения системы, идентифицируются все внешние объекты, с которыми взаимодействует разрабатываемая система, уточняется характер этого взаимодействия на высоком уровне, а также все функциональные возможности системы с описанием наиболее существенных из них. Здесь же рекомендуется оценить:
• критерии успеха разработки;
• уровень риска и объем ресурсов, необходимых для выполнения разработки;
• качество календарного плана с указанием сроков завершения основных этапов.
На стадии уточнения осуществляются:
• анализ прикладной области;
• разработка архитектуры ИС с учетом специфики и назначения разрабатываемой системы в целом, взаимосвязей между ее составляющими и функциональных возможностей системы;
• анализ архитектурных решений и способов устранения главных элементов риска, содержащихся в проекте.
На стадии конструирования разрабатывается законченное изделие, готовое к передаче пользователю, а по ее окончании оценивается работоспособность разработанного программного обеспечения.
На стадии перехода производится передача разработанного программного обеспечения пользователям и его корректировка при обнаружении ошибок и недоработок. В конце этой стадии определяется степень достижения целей разработки.
4.5. Модели жизненного цикла информационной системы
Моделью жизненного цикла ИС называют некоторую структуру, определяющую последовательность процессов, действий и задач, которые реализуются на протяжении ее жизненного цикла, а также взаимосвязи между этими процессами, действиями и задачами.
Стандарт ИСО 12207 пригоден для любых моделей жизненного цикла, методологий и технологий разработки ИС без конкретизации методов их реализации, действий и задач каждого из этапов жизненного цикла, но с описанием структуры этих процессов. Так как модель жизненного цикла ИС зависит от ее специфики и условий создания и функционирования, то всегда необходима привязка ИС к определенной предметной области.
Сегодня в практике создания ИС применяются следующие модели жизненного цикла: 1) каскадная модель, иногда также называемая моделью «водопад» (waterfall); 2) спиральная модель.
Каскадная модель разработки ИС
В каскадной модели предусматривается последовательная организация работ с разбиением их на этапы и переходом с одного этапа на следующий лишь по окончании работ на предыдущем этапе. Каждый этап сопровождается выпуском полного комплекта документации, достаточной для продолжения разработки ИС даже другой командой проектировщиков.
В этой модели можно выделить следующие этапы разработки, практически не зависящие от предметной области (рис. 13, а, б; табл. 7):
• анализ требований заказчика;
• проектирование и разработка ИС;
• тестирование и опытная эксплуатация ИС;
• сдача готового программного продукта.
| а) |
| Анализ |
| Проектирование |
| Разработка |
| Тестирование |
| Сдача |
| Анализ |
| Проектирование |
| Разработка |
| Тестирование |
| Сдача |
| б) |
Рис. 13. Каскадная модель разработки ИС:
а – теоретическая; б – практическая
На первом этапе анализируется проблема, которую необходимо решить, четко формулируются все требования заказчика. Результат, получаемый на данном этапе, – техническое задание (задание на разработку), согласованное со всеми заинтересованными сторонами.
На втором этапе разрабатываются проектные решения, которые должны удовлетворять всем требованиям, сформулированным в техническом задании на ИС. Результат данного этапа – комплект проектной документации, содержащей все необходимые данные для реализации проекта.
Третий этап – реализация проекта ИС, разработка программного обеспечения любым из возможных способов в соответствии с проектными решениями, полученными на предыдущем этапе. Результат выполнения данного этапа – готовый к практическому применению программный продукт.
На четвертом этапе проводятся тестирование и проверка полученного программного обеспечения на предмет его соответствия требованиям технического задания. Опытная эксплуатация ПО позволяет выявить его скрытые недостатки, проявляющиеся в слабом учете специфики условий работы будущей ИС.
Таблица 7
Особенности каскадной модели
жизненного цикла ИС
| достоинства модели | Недостатки модели |
| 1. На каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности. 2. На заключительных этапах жизненного цикла разрабатывается документация, охватывающая все предусмотренные стандартами виды обеспечения ИС – организационное, методическое, информационное, программное, аппаратное. 3. Выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения и оценивать затраты. 4. Модель хорошо подходит для построения ИС (сложные расчетные системы, системы реального времени), для которых с самого начала разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования и предоставить разработчикам свободу выбора реализации, наилучшей с технической точки зрения. | 1. Существенная задержка в получении результатов. 2. Ошибки и недоработки на любом из этапов выявляются, как правило, на последующих этапах работ, что приводит к необходимости возврата на предыдущие стадии. 3. Сложность распараллеливания работ по проекту. 4. Чрезмерная информационная насыщенность каждого из этапов. 5. Сложность управления проектом. 6. Высокий уровень риска и ненадежность инвестиций. |
На пятом этапе осуществляются сдача готового проекта заказчику и подтверждение того, что все требования технического задания соблюдены полностью.
В каскадной модели обычно необходимы итерационные процедуры для уточнения требований к системе, выбора вариантов проектных решений, их изменений и дополнений при дальнейшемразвитии ИС и ее компонентов. Главный недостаток каскадной модели заключается в том, что недоработки предыдущего уровня могут обнаруживаться не сразу на последующем уровне, а позже, например, на стадии опытной эксплуатации. Так как работа над ИС может быть возвращена с любого этапа на любой предыдущий этап, то в реальности каскадная схема разработки ИС имеет более сложный вид (рис. 13, б).
Причины подобной ситуации состоят в следующем:
• экспертами описания предметной области ИС обычно выступают будущие пользователи системы, которые, как правило, не умеют четко сформулировать свои желания и потребности по отношению к ИС; заказчики и разработчики ИС часто неадекватно понимают друг друга (исполнители обычно не являются специалистами в предметной области, решаемой задаче, а заказчики далеки от программирования);
• отсутствие параллелизма при каскадной модели негативно отражается на исполнении проекта и загрузке специалистов (во время анализа предметной области проектировщики, специалисты по тестированию и администрированию слабо загружены работой); кроме того, сложно вносить изменения в проект по завершению этапа и передаче проекта на следующую стадию, а при нахождении разработчиками более эффективного решения его нельзя реализовать, пока не выполнено более раннее решение, поэтому доработка проекта ИС часто исключается или существенно затрудняется;
• внесение изменений в одну из частей проекта при каскадной модели обусловливает оповещение всех разработчиков, использовавших ее ранее (в сложной ИС при множестве взаимосвязанных подсистем разработчикам важно синхронизировать внутреннюю документацию, своевременно знакомиться с изменениями, оценивая их влияние на уже полученные результаты, проводя повторное тестирование, внося изменения в готовые части проекта, отражая их во внутренней документации и рассылая исправления всем группам разработчиков);
• изменение состава разработчиков требует помимо изучения нового материала анализа старой информации: чем сложнее проект, тем больше времени необходимо для ознакомления новичков с сутью дела;
• обнаружение ошибок на каком-либо из этапов обусловливает возврат к предыдущим этапам выполнения проекта и вызывает дополнительные сложности в управлении проектом (лица, допустившие просчеты и ошибки, вынуждены прерывать текущую работу над новым проектом, заниматься их исправлением, срывая сроки выполнения как исправляемого, так и нового проектов).
Упростить взаимодействие между группами разработчиков и снизить информационную перенасыщенность документации можно, уменьшив число связей между частями проекта, однако не каждую информационную систему можно декомпозировать на ряд слабо связанных подсистем.
Возврат проекта ИС на предыдущую стадию обычно сопряжен с поиском виновных, усложнением отношений между коллективами разработчиков, оценкой руководителей не по их высокой квалификации и опыту, а по умению отстаивать и защищать своих подчиненных, обеспечивать им более удобные и комфортные условия для работы. В итоге появляется опасность снижения квалификации и творческого потенциала всей команды, их замены организационным руководством, проработкой и формальным исполнением должностных инструкций. Руководитель, не умеющий организовать работу, начинает бороться за дисциплину. Возникает несовместимость дисциплины и творчества: чем строже дисциплина, тем ниже уровень творческой атмосферы в коллективе и тем выше готовность наиболее одаренных сотрудников покинуть коллектив.
Чем сложнее проект ИС, тем более запутаны взаимосвязи между его частями и тем дольше каждый из этапов разработки. Реальная оценка итогов возможна лишь на этапе тестирования, по завершении всех предыдущих этапов (анализа, проектирования и разработки ИС), требующих много времени и средств. Возврат на предыдущие стадии проекта ИС обусловлен не только ошибками, но и изменениями в предметной области или требованиях заказчика, а также априорной вероятностью того, что разработка проекта «зациклится» еще до сдачи проекта в эксплуатацию. При этом расходы на проект резко возрастают, а сроки сдачи готового продукта отсрочиваются во времени. Разработка сложных проектов ИС с использованием каскадной модели характеризуется повышенным уровнем риска, что подтверждено практикой: в США более 31 % проектов ИС (IТ-проектов) заканчивается провалом, 53 % – почти двойным перерасходом бюджета (в среднем на 189%) и лишь 16,2 % проектов реализуется в заданные сроки и укладывается в бюджетные объемы финансирования.
Спиральная модель разработки ИС
В основу спиральной модели, в отличие от каскадной, заложен итерационный процесс разработки информационной системы. При этом возрастает значимость начальных этапов жизненного цикла – анализа и проектирования, на которых осуществляются проверка и обоснованность оригинальности, жизнеспособности и реализуемости выбранных решений, а также создание прототипов ИС.