Жизненный цикл информационной системы

Необходимость проектирования ИС может обусловливаться разработкой и внедрением информационных технологий в организации (построение новой информационной системы) либо при модернизации существующих информационных процессов, либо при реорганизации деятельности предприятия (проведении бизнес-реинжиниринга). Потребности проектирования ИС указывают: во-первых, для достижения каких целей необходимо разработать систему; во-вторых, определяется, к какому моменту времени целесообразно осуществить разработку; в-третьих, какие затраты необходимо осуществить для проектирова­ния системы.

Проектирование ИС является трудоемким, длительным и динамическим процессом. Технологии проектирования, применяемые в современных условиях, предполагают поэтапную разработку системы. Этапы по общности целей могут объединяться в стадии. Совокупность стадий и этапов, которые проходит ИС в своем развитии от момента принятия решения о создании системы до момента прекращения функционирования системы, называется жизненным циклом ИС.

Содержание жизненного цикла разработки ИС сводится к выполнению следующих стадий:

1) планирование и анализ требований (предпроектная стадия) — системный анализ. Проводится исследование и анализ существующей информационной системы, определяются требования к создаваемой ИС, формируются технико-экономическое обоснование (ТЭО) и техническое задание (ТЗ) на разработку ИС;

2) проектирование (техническое и логическое проектирование). В соответствии с требованиями формируются состав автоматизируемых функций (функциональная архитектура) и состав обеспечивающих подсистем (системная архитектура), проводится оформление технического проекта ИС;

3) реализация (рабочее и физическое проектирование, кодирование). Разработка и настройка программ, формирование и наполнение баз данных, формулировка рабочих инструкций для персонала, оформление рабочего проекта;

4) внедрение (опытная эксплуатация). Комплексная отладка подсистем ИС, обучение персонала, поэтапное внедрение ИС в эксплуатацию по подразделениям организации, оформление акта о приемо-сдаточных испытаниях ИС;

5) эксплуатация ИС (сопровождение, модернизация). Сбор рекламаций и статистики о функционировании ИС, исправление недоработок и ошибок, оформление требований к модернизации ИС и ее выполнение (повторение стадий 2-5).

С точки зрения реализации перечисленных аспектов в технологиях проектирования ИС модели жизненного цикла, определяющие порядок выполнения стадий и этапов, претерпевали существенные изменения. Среди известных моделей жизненного цикла можно выделить следующие:

♦ каскадная модель (до 70-х годов) — последовательный переход на следующий этап после завершения предыдущего;

♦ итерационная модель (70-80-е годы) — с итерационными возвратами на предыдущие этапы после выполнения очередного этапа;

♦ спиральная модель (80-90-е годы) — прототипная модель, предполагающая постепенное расширение прототипа ИС.

В каскадной модели переход на следующий, иерархически нижний этап происходит только после полного завершения работ на текущем этапе.

Достоинство каскадной модели заключается в планировании времени осуществления всех этапов проекта, упорядочении хода конструирования.

Недостатки каскадной модели:

♦ реальные проекты часто требуют отклонения от стандартной последовательности шагов (недостаточно гибкая модель);

♦ цикл основан на точной формулировке исходных требований к ПО (реально в начале проекта требования заказчика определены лишь частично);

♦ результаты проекта доступны заказчику только в конце работы.

Итерационная модель. Построение комплексных ИС подразумевает согласование проектных решений, получаемых при реализации отдельных задач. Подход к проектированию «снизу вверх» предполагает необходимость таких итерационных возвратов, когда проектам решения по отдельным задачам объединяются в общие системные решения, и при этом возникает потребность в пересмотре ранее сформулированных требований. Вследствие большого числа итераций возникают рассогласования и несоответствия в выполненных проектных решениях и документации.

Спиральная модель — классический пример применения эволюционной стратегии конструирования.

Как показано на рис. 1, спиральная модель определяет четыре действия, представляемые четырьмя квадрантами спирали:

♦ планирование — определение целей, вариантов и ограничений;

♦ анализ риска - анализ вариантов и распознавание (выбор) риска;

♦ конструирование — разработка продукта следующего уровня;

♦ оценивание — оценка заказчиком текущих результатов конструирования.

Рис. 1. Спиральная модель.

1 – начальный сбор требований

2 – та же работа, но на основе рекомендаций заказчика

3 – анализ риска на основе начальных требований

4 – анализ риска на основе реакции заказчика

5 – переход к комплексной системе

6 – начальный макет системы

7 – следующий уровень макета

8 – сконструированная система

9 – оценивание заказчиком

Интегрирующий аспект спиральной модели очевиден при учете радиального измерения спирали. С каждой итерацией по спирали (продвижением от центра к периферии) строятся все более полные версии ПО.

Спиральная модель жизненного цикла ИС реально отображает разработку программного обеспечения; позволяет явно учитывать риск на каждом витке эволюции разработки; включает шаг системного подхода в итерационную структуру разработки; использует моделирование для уменьшения риска и совершенствования программного изделия.

Недостатками спиральной модели являются:

♦ новизна (отсутствует достаточная статистика эффективности модели);

♦ повышенные требования к заказчику;

♦ трудности контроля и управления временем разработки.

В основе спиральной модели жизненного цикла лежит применение прототипной технологии или RAD-технологии (rapid application development — технологии быстрой разработки приложений). Основная идея этой технологии заключается в том, что ИС разрабатывается путем расширения программных прототипов, повторяя путь от детализации требований к детализации программного кода. При прототипной технологии сокращается число итераций, возникает меньше ошибок и несоответствий, которые необходимо исправлять на последующих итерациях, а само проектирование ИС осуществляется более быстрыми темпами, упрощается создание проектной документации. Для более точного соответствия проектной документации разработанной ИС все большее значение придается ведению общесистемного репозитария и использованию CASE-технологий.

RAD-технология обеспечивает экстремально короткий цикл разработки ИС. При полностью определенных требованиях и ограниченной проектной области RAD-технология позволяет создать полностью функциональную систему за очень короткое время (60-90 дней). Выделяют следующие этапы разработки ИС с использованием RAD-технологии:

1) бизнес-моделирование. Моделируется информационный поток между бизнес-функциями. Определяются ответы на вопросы:

Какая информация руководит бизнес-процессом? Какая информация генерируется? Кто генерирует ее? Где информация применяется? Кто обрабатывает информацию?

2) моделирование данных. Информационный поток отображаете в набор объектов данных, которые требуются для поддержки деятельности организации. Определяются характеристики (свойства, атрибуты) каждого объекта, отношения между объектами;

3) моделирование обработки. Определяются преобразования объектов данных, обеспечивающие реализацию бизнес-функций. Создаются описания обработки для добавления, модификации, удаления или нахождения (исправления) объектов данных;

4) генерация приложения. Предполагается использование методов ориентированных на языки программирования 4-го поколения. Вместо создания ПО с помощью языков программирования 3-го поколения, RAD-процесс работает с повторно используемым программными компонентами или создает повторно используемые компоненты. Для обеспечения конструирования используются утилиты автоматизации (CASE-средства);

5) тестирование и объединение. Поскольку применяются повторно используемые компоненты, многие программные элементы уже протестированы, что сокращает время тестирования (хотя все новые элементы должны быть протестированы).

Применение RAD имеет и свои недостатки, и ограничения:

♦ большие проекты в RAD требуют существенных людских ресурсов (необходимо создать достаточное количество групп);

♦ RAD применима только для приложений, которые можно разделять на отдельные модули и в которых производительность не является критической величиной;

♦ RAD неприменима в условиях высоких технических рисков.

CASE-технология — программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем.

Основное преимущество CASE-технологии — возможность коллективной работы над проектом за счет поддержки работы разработчиков в локальной сети, экспорта-импорта любых фрагментов проекта, организационного управления проектом.

Общие положения по созданию автоматизированных информационных систем

Создание автоматизированных информационных систем регламентируется комплексом стандартов и руководящих документов. Можно выделить следующие стадии и этапы создания АИС (табл. 1).

Таблица 1. Стадии и этапы создания АИС