Каждая итерация, представляющая собой законченный цикл разработки, обеспечивает выпуск внутренней или внешней версии изделия (части конечного продукта), совершенствуемой от итерации к итерации и предстающей в итоге в виде законченной системы (рис. 14).
| Анализ |
| Проектирование |
| Разработка |
| Интеграция |
| Формулировка требований |
| … |
| … |
| … |
| … |
| Версия 1 |
| Версия 2 |
| Версия n |
Рис. 14. Спиральная модель жизненного цикла ИС
Каждый виток спиральной модели соответствует созданию фрагмента или версии программного продукта. На следующем витке спирали осуществляется углубление и конкретизация частей проекта с уточнением его целей и характеристик, повышением его уровня качества, детализацией планирования работы для их окончательной реализации. Главная задача каждой итерации – максимально быстро создать работоспособный продукт и продемонстрировать его заказчику и пользователям будущей ИС.
Спиральная модель позволяет переходить на следующий этап проекта, не завершив полностью работы на текущем этапе. При этом остается возможность их реализации на последующей итерации, что позволяет снизить уровни рисков, связанных со временем разработки, по сравнению с каскадной моделью.
Таблица 8
Особенности спиральной модели жизненного цикла
информационной системы
| Достоинства модели | Недостатки модели |
| 1. Существенное упрощение внесения изменений в проект при изменении требований заказчика. 2. Постепенная интеграция элементов ИС в единое целое: интеграция начинается с меньшего количества элементов и требует, соответственно, меньших затрат (в каскадной модели интеграция занимает до 40 % всех затрат в конце проекта). 3. Уменьшение уровня рисков и их обнаружение во время интеграции: уровень рисков максимален в начале разработки проекта, но по мере разработки он быстро уменьшается. 4. Интеграция происходит уже на первой итерации, при этом выявляются пригодность используемых инструментальных средств и программного обеспечения, требуемая квалификация разработчиков и др. 5. Обеспечение гибкости в управлении проектом (возможность внесения тактических изменений в разрабатываемую ИС снижает риск неудачи в условиях конкуренции). 6. Повторное использование компонентов при программировании (упрощает выявление общих частей проекта при их частичной разработке и последующим совершенствовании по сравнению с их выделением в самом начале проекта). 7. Получение более надежной ИС из-за обнаружения и исправления ошибок и слабых мест, коррекции критических параметров и эффективности по мере использования системы (при каскадной модели это можно выполнить только перед внедрением системы). 8. Совершенствование процесса разработки благодаря анализу, проводимому в конце каждой итерации и позволяющему оценивать изменения в организации разработки ИС и улучшения ее на следующей итерации. | 1. Для определения момента перехода на следующий этап необходимо введение ограничений по времени на каждый из этапов жизненного цикла (разработка ИС – не бесконечное совершенствование сделанного; завершать итерацию нужно строго по плану, даже если не вся работа закончена). 2. Планирование работ на основе статистических данных о разработке предыдущих проектов и с учетом личного опыта разработчиков ИС. |
4.6. Технологии разработки информационных систем
Методология создания ИС состоит в организации процесса построения и управления им с целью гарантированного выполнения требований, предъявляемых как к самой системе, так и к характеристикам процесса разработки ИС. Применение соответствующих критериев оптимизации и инструментальных средств обусловливает создание ИС:
• адекватных целям и задачам предприятия, требованиям заказчика по автоматизации бизнес-процессов;
• отвечающих заданным параметрам качества, надежности, безопасности, эффективности при соблюдении фиксированного бюджета финансирования и сроков реализации проекта;
• характеризующихся простотой сопровождения, модификации и расширения ИС, высокой адаптацией к изменениям в условиях работы предприятия и внешней среды;
• отвечающих требованиям открытости, переносимости, масштабируемости, возможности использования разработанных ранее и применяемых на предприятии комплексов технических средств и информационных технологий (программного обеспечения, баз данных, компьютеров, оргтехники, телекоммуникаций).
Методологии, технологии и инструментальные средства проектирования, входящие в состав CASE-средств, – основа проекта любой КИС. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, в комплексе обеспечивающие выполнение процессов жизненного цикла информационных систем. Технологии проектирования ИС базируются на технологических инструкциях, состоящих из описания последовательностей технологических операций, условий их выполнения и описаний самих операций.
Технология проектирования ИС обычно включает:
• заданную последовательность выполнения технологических операций проектирования;
• критерии и правила, используемые при оценке результатов выполнения технологических операций;
• графические и текстовые средства (нотации) для описания проектируемой системы.
Каждая технологическая операция обеспечивается:
• исходными данными или данными, которые получены на предыдущей операции, представленными в стандартном виде;
• методическими материалами, инструкциями, нормативами и стандартами;
• программными и техническими средствами;
• специалистами-исполнителями.
Результаты выполнения операции должны быть представлены в некотором стандартном виде, что позволяет адекватно их воспринимать и использовать в качестве исходных данных для выполнения последующей технологической операции.
К общим требованиям, предъявляемым к технологии проектирования, разработки и сопровождения ИС, относятся:
• поддержание полного жизненного цикла ИС;
• гарантия достижения целей разработки системы с заданным качеством и в установленные сроки;
• декомпозиция проекта на части, слабо связанные по данным или функциям, и их разработка небольшими (3–7 человек) группами исполнителей с последующей интеграцией этих частей;
• минимальное время на создание отдельных работоспособных подсистем;
• при полностью завершенном проекте последовательное внедрение разработанной ИС по отдельным подсистемам;
• быстрая реализация ИС при оптимальном числе разработчиков (привлечение множества разработчиков часто дает более низкий эффект);
• возможность управления конфигурацией проекта, автоматического ведения версий проекта и его составляющих, выпуска проектной документации и синхронизации ее версий с версиями проекта.
Контрольные вопросы
1. Назовите общие функции информационных систем.
2. Какие две основные задачи решают при создании информационных систем?
3. Назовите типовые функциональные компоненты информационной системы.
4. Что такое проект и каковы его характеристики как объекта управления?
5. По каким признакам можно классифицировать проекты?
6. Какие этапы присущи созданию информационных систем?
7. Что такое полный жизненный цикл информационной системы и какие процессы он включает?
8. В чем заключаются достоинства и недостатки каскадной и спиральной моделей жизненного цикла информационной системы?
9. Что включается в понятие технологии проектирования информационных систем?
Глава 5
Информационные процессы
5.1. Номенклатура информационных процессов
Основой понятия «информационный процесс» является термин «процесс», который означает, что что-то происходит, совершается, т. е. изменяется с течением времени. В природе нескончаемо что-нибудь происходит. Естественным изменениям, т. е. таким процессам, как старение, выветривание, эрозия, подвержены даже такие объекты, которые нам кажутся очень стабильными, неизменными, например, скалы и горы. То же самое относится и к процессу существования живого существа.
Наряду с естественными процессами человек организует искусственные процессы с целью осуществления необходимых или желательных для него изменений. Такие изменения служат удовлетворению человеческих потребностей. Хотя человек и подчиняется законам природы, все же он может ускорить, усилить или улучшить некоторые природные процессы или их свойства.
Целенаправленное изменение определенных объектов имеет для людей жизненную важность. Искусственные процессы, в которых те или иные свойства объекта действия претерпевают соответствующие изменения при участии людей и технических средств, вследствие чего достигается его желаемое состояние, называют преобразованиями.
Процесс (в широком смысле) – последовательная смена в развитии явлений, состояний и изменений.
Процесс (в узком смысле) – совокупность последовательных действий, направленных на достижение определенных результатов.
Информационный процесс – совокупность действий, производимых над информацией, для преобразования или сохранения ее формы и (или) содержания в соответствии с поставленными целями.
Качественная специфика информационной деятельности находит выражение в номенклатуре составляющих ее процессов. Как уже отмечалось, процессная структура информационной деятельности не определена однозначно, является предметом научного поиска и обсуждения. Чаще других в ряду информационных номинируются следующие процессы: создание, сбор, запись (фиксация), ввод, вывод, представление, обработка, кодирование, поиск, идентификация, отбор, хранение, актуализация, накопление, тиражирование (копирование), обмен, передача, распространение, обслуживание, защита, использование информации. Очевидна необходимость четкого терминирования понятий, установления логических (включая иерархические) связей между ними, устранения синонимии, возможных лакун и избыточности.
Информационные процессы, согласно законодательству РФ (законы «Об информации, информатизации и защите информации», «Об участии в международном информационном обмене»), – процессы создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации.
ГОСТ 7.0-99 «Информационно-библиотечная деятельность, библиография» определяет следующую номенклатуру информационных процессов: сбор, создание, хранение, накопление, поиск, вывод, копирование, передача и распространение информации.
Не претендуя на бесспорность позиции и признавая возможность ее корректировки и уточнения, к сущностным процессам информационной технологии будем относить (рис. 15):
· генерирование (возникновение, порождение) информации;
· восприятие информации;
· сбор, регистрация информации;
· передача информации;
· обработка информации;
· хранение информации;
· поиск информации.
5.2. Генерирование информации
Генерированием информации называют всю совокупность процессов, в итоге которых возникает новая информация. При этом, под новой понимается такая информация, которая отсутствует в системе и которую нельзя получить на основе имеющейся. Новая информация может генерироваться как человеком, так и техническими устройствами. Общее содержание процесса генерирования показано на рисунке 16.
| Сбор, регистрация информации |
| Передача информации |
| Обработка информации |
| Поиск информации |
| Восприятие информации |
| Отображение информации |
| Генерирование информации |
| Накопление и хранение |
| Принятие решений |
| Изменяющийся мир Изменяющийся мир |
Рис. 15. Логическая модель информационных процессов
| Генерирование информации человеком |
| Контроль информации на объективность и достоверность |
| Семантический контроль информации |
| Подготовка и ввод информации в систему |
| Синтаксический контроль информации |
| Генерирование техническим устройством |
| Подготовка и ввод информации в систему |
| Синтаксический контроль информации |
| Подготовка информации к передаче |
| Да |
| Да |
| Да |
| Да |
| Нет |
| Нет |
| Нет |
| Нет |
Рис. 16. Структура и содержание процесса генерирования информации
5.3. Восприятие информации
Восприятие информации – процесс преобразования сведений, поступающих в техническую систему или живой организм из внешнего мира, в форму, пригодную для дальнейшего использования.
Благодаря восприятию информации обеспечивается связь системы с внешней средой. Восприятие информации необходимо для любой информационной системы, коль скоро она претендует на какую-либо полезность.
Современные информационные системы, создаваемые, как правило, на базе ЭВМ, в качестве своей составной части имеют более или менее развитую систему восприятия. Система восприятия информации может представлять собой достаточно сложный комплекс программных и технических средств. Для развитых систем восприятия можно выделить несколько этапов переработки поступающей информации: предварительная обработка для приведения входных данных к стандартному виду для данной системы, выделение в поступающей информации семантически и прагматически значимых информационных единиц, распознавание объектов и ситуаций, коррекция внутренней модели мира. В зависимости от анализаторов, входящих в комплекс технических средств системы восприятия, организуется восприятие зрительной, акустической и других видов информации. Кроме того, различают статическое и динамическое восприятие. В последнем случае особо выделяют системы восприятия, функционирующие в том же темпе, в каком происходят изменения в окружающей среде. Важнейшей проблемой восприятия информации является проблема интеграции информации, поступающей из различных источников и от анализаторов разного в пределах одной ситуации. Кратко рассмотрим процесс восприятия наиболее важного вида информации – зрительной.
Можно выделить несколько уровней зрительного восприятия.
1. Получение изображения, поступающего от рецепторов. Как правило, к ЭВМ подключают специальные устройства цифрового ввода изображения, в которых яркость каждой точки изображения кодируется одним или несколькими двоичными числами.
2. Построение образной модели. На этом уровне с помощью специально разработанных алгоритмов происходит обнаружение объектов в описании сцены и разбиение изображений на значимые сегменты. Эффективность алгоритмов анализа сцен определяет скорость работы системы восприятия.
| Анализ сцены |
| Распоз- навание образов |
| Далее возможно, например, обращение к словарю системы для обнаружения в нем считанного слова и определение его семантики |
| Работа анализатора – цифровой ввод информации |
| (21,8) |
| Порядковые номера букв в русском алфавите |
| УЖ |
Рис. 17. Работа системы зрительного восприятия
текстовой информации
3. Построение образно-семантической модели. На этом уровне за счет информации, имеющейся во внутренней модели внешнего мира, и за счет знаний, хранящихся в ней, опознаются выделенные на предшествующем уровне объекты и между ними устанавливаются пространственные, временные и другие виды отношений. В технических системах на этом уровне восприятия используются методы распознания образов. Полученные знания о текущей ситуации могут использоваться в дальнейшей работе. На рисунке 17 представлена система зрительного восприятия текстовой информации.
5.4. Сбор и регистрация информации
С точки зрения информационной системы в целом, система восприятия осуществляет первичную обработку собираемой извне информации. В свою очередь, для системы восприятия первичную обработку информации производит система сбора информации. Нередко на практике встречаются информационные системы, не обладающие развитой системой восприятия информации. В последнем случае система восприятия представляет собой просто систему сбора информации.
Система сбора формации может представлять собой сложный программно-аппаратный комплекс. Современные системы сбора информации не только обеспечивают кодирование информации и ее ввод в ЭВМ, но и выполняют первичную обработку этой информации.
Сбор информации – это процесс получения информации из внешнего мира и приведение ее к виду, стандартному для данной информационной системы. Обмен информацией между воспринимающей информацию системой и окружающей средой осуществляется посредством сигналов.
Сигнал определяют как средство передачи информации в пространстве и времени. В качестве носителя сигнала могут выступать звук, свет, электрический ток, магнитное поле и т. п. Подобно живым организмам, воспринимающим сигналы из внешней среды с помощью специальных органов (обоняния, осязания, слуха, зрения), технические системы для приема сигналов из окружающего мира имеют специальные устройства.
Вне зависимости от носителя информации (сигнала) типичный процесс обработки сигнала может быть описан следующими процедурами.
Первая процедура. Сбор осуществляется либо с датчиков информации, встроенных в технологические или производственные процессы, с контрольно-измерительных приборов либо путем съема данных: графиков, чертежей, схем, номенклатур, прейскурантов, спецификаций и т. д.
Рассмотрим подробнее данную процедуру. Съем информации, или измерение, – это процесс получения количественного значения показателя, характеризующего объекты и процессы хозяйственной деятельности, и по степени автоматизации его можно подразделить на следующие виды:
• ручной съем (подсчет);
• полуавтоматический (например, с помощью весов-автоматов);
• автоматический (например, с использованием счетчиков или датчиков единичных сигналов).
К современным средствам измерения и счета относятся, например, электронные весы модели CAS LP-15, которые предназначены для использования в расфасовочных отделах продовольственных магазинов. С помощью весов можно выполнить операции: взвешивание упаковки с товаром; перемножение веса на цену, печать этикетки со стоимостью упакованного товара; передача сообщений компьютеру, который осуществляет учет движения товаров; прием от компьютера сведений об изменении номенклатуры товаров и цен; накопление данных о выполненных взвешиваниях. Такие весы могут использоваться как автономно, так и в составе системы учета движения товаров в магазине.
Счетчики применяют в тех случаях, когда производство имеет крупносерийный или массовый характер. Счетчиками оснащаются производственные автоматы, штамповочные прессы, маркировочные машины.
Другими устройствами являются измерители потоков (расходомеры), когда объектами измерения являются жидкость или газ. Примером может служить топливомер на автоматизированной АЗС, используемый для измерения отпуска количества горючего. К подобным устройствам относятся также машинка для счета банкнот, средства безналичного денежного обращения с использованием пластиковых карт и др.
Машинка для счета банкнот используется для пересчета различных купюр в пачках до 999 листов и вычисления суммы, установления числа листов, которое необходимо отсчитать, выбрасывания мятых и поврежденных купюр.
Средства организации безналичного денежного обращения на основе кредитных карт (КК) позволяют оплачивать, не пользуясь наличными деньгами, различные товары и услуги (телефонные разговоры, проезд в метрополитене и др.). В настоящее время наиболее употребительны три вида КК: с магнитными полосками; с памятью на микросхемах; содержащие микропроцессор, полупостоянную и оперативную память, схему защиты (так называемые интеллектуальные карты).
Вторая процедура. Снятая непрерывная информация подвергается операциям преобразования и кодирования. Эти операции выполняются алфавитно-цифровыми преобразователями (АЦП). При преобразовании осуществляется дискретизация непрерывной величины. Эту операцию могут выполнять и датчики. При кодировании дискретное значение непрерывной величины превращается в код. Физически код представляет собой некоторую последовательность импульсов, распределенных во времени либо в пространстве. Он включает в себя ряд элементов, каждый из которых содержит определенное количество информации.
Третья процедура. Представленные в кодированном виде значения исходной информации хранятся в накопительных устройствах H1….Hi, и через коммутатор (К) по определенному закону выводятся на следующую фазу преобразования информации. Режим функционирования коммутатора задается устройством программного управления (УПУ). При этом могут реализовываться режимы циклического опроса, случайного поиска, опроса по загрузке накопителей, а также по заданным приоритетам (см. рисунок 18).
| Технологическое оборудование |
| Д |
| Д |
| Д |
| Д |
| Д |
| Д |
| АЦП1 |
| АЦП2 |
| АЦП3 |
| АЦП4 |
| АЦП5 |
| АЦПm |
| Н1 |
| Н2 |
| Н3 |
| Н4 |
| Н5 |
| Нi |
| Коммутатор |
Рис. 18. Автоматический способ сбора информации
Эта операция также может быть осуществлена ручным, полуавтоматическим и автоматическим способами с централизованной или децентрализованной организацией работ. Полуавтоматический и автоматический способы сбора информации применяются для получения массовой информации в производственных цехах. Для централизованной организации работ характерны периодический опрос удаленных пунктов регистрации первичной информации, находящихся на рабочих местах, выполняемых автоматически, передача этой информации на центральную ЭВМ вычислительного комплекса для учета, контроля выработки продукции и выдачи нового задания. Децентрализованный метод сбора – это метод, при котором передача информации осуществляется с удаленных пунктов по мере накопления информации или по окончании некоторого периода времени, например, смены. На рисунке 18 представлена структура процесса сбора информации, осуществляемая автоматическим способом.
Важным процессом является регистрация информации, которая представляет собой нанесение количественных характеристик и признаков на какой-либо носитель. Регистрация информации может выполняться следующими способами:
• ручным – заполнение бланков первичных документов на бумажном носителе вручную;
• механическим – при вводе информации с клавиатуры в экранные формы ЭВМ или при использовании устройств регистрации информации, типа пишущих машинок, с занесением информации в первичные документы и одновременной записью ее на магнитные носители или машиночитаемые документы;
• полуавтоматическим, когда часть информации автоматически заносится с магнитных носителей или из оперативной памяти устройства (например, при использовании кассовых аппаратов, регистраторов производства или бухгалтерских фактурных машин).
В процессе регистрации информации осуществляется идентификация всех компонентов, участвующих в хозяйственных операциях, указывается количественная характеристика процесса, выявленная при съеме информации, а также выполняется привязка всей записи ко времени. Идентификация компонентов хозяйственной операции (станка, рабочего, детали и т. д.) – это определение кода конкретного компонента, который может быть числовым, алфавитным или смешанным и который может быть введен в документ вручную по классификатору, с помощью специального считывающего устройства, читающего штрих-код, нанесенный, например, на деталь или путем выборки из списка кодов и наименований компонентов. Этот код хранится в оперативной памяти регистрирующего устройства.
К этой категории относятся устройства регистрации производства, имеющие в своем составе пульты ввода информации с рабочих мест, счетчики единичных сигналов, устройства памяти на дисках, а также электронные кассовые аппараты. Например, кассовый аппарат типа IPC POS-IIS позволяет выполнять такие операции, как регистрация продаж с умножением количества на цену; прием данных с клавиатуры, с электронных весов, от считывателя штрих-кодов, от считывателя магнитных карт; корректировка регистрации с возвратом денег; расчет промежуточных итогов, подсчет сдачи; прием платы наличными деньгами или кредитными картами; пересчет платы в другую валюту; расчет налогов, скидок; ведение денежных и операционных регистров; запись итоговых показаний регистров в фискальную память со сроком хранения до 10 лет; выдача отчетов; выдача данных в канал связи и на технический носитель. В памяти аппарата могут храниться данные по 10000 товарам, один аппарат могут использовать до 99 кассиров. Первичные данные о продажах фиксируются на машинных носителях и могут быть использованы в системе управления магазином.
Для обеспечения достоверности информации при выполнении операции регистрации применяют несколько методов контроля, набор которых наиболее широко представлен при полуавтоматическом способе регистрации информации, где можно выделить следующие методы:
• визуальный контроль на экране регистратора;
• двойной ввод информации;
• контроль идентификатора по списку;
• контроль вводимой информации по формату;
• контроль идентификаторов по модулю;
• контроль по сумме сообщений;
• контрольные суммы по каждому сообщению;
• общий аппаратный контроль по модулю 2.
В контексте библиотечно-информационного подхода сбор информации определяется как процесс установления по содержательным и формальным признакам необходимых документов или данных с последующим извлечением их из информационных потоков и массивов.