Проектування інформаційних систем. CASE – технології. Етапи створення інформаційних систем.

Автоматизована інформаційна система, як правило, створюється для певного підприємства чи організації. Проте, є багато спільних рис в структурі різних підприємств, а також в типах зв'язків (функціональних, інформаційних, зовнішніх) між елементами цієї структури. Це дозволяє сформулювати єдині принципи і шляхи побудови інформаційних систем для підприємства чи організацій.

Можна виділити такі етапи створення і функціонування (життєвого циклу)ІС:

Схема етапів розробки ІС

На першому етапі проводиться обстеження об'єкта, вивчаються форми вхідних та вихідних документів, методики розрахунків необхідних показників. Проводяться також науково-дослідні роботи щодо оцінки реалізації вимог замовника: здійснюється підбір необхідних засобів моделювання процесів, які комп'ютеризуються, пошук відповідних програмних засобів, оцінка альтернативних проектів

В процесі розробки інформаційного забезпечення визначається:

o склад інформації (перелік інформаційних одиниць, необхідних для розв'язання комплексу задач);

o структуру інформації та закономірності її перетворення, тобто правила формування показників і документів;

o характеристики руху інформації (обсяг та інтенсивність потоків, маршрути руху, часові характеристики);

o характеристики якості інформації (систему кількісних оцінок значущості, повноти, своєчасності, вірогідності інформації);

o способи перетворення інформації;

o уніфіковану систему первинної документації;

o масиви інформації, що використовуються для розв'язання задач управління;

o методичні й інструктивні матеріали для ведення документів.

На цьому ж етапі розробник погоджує із замовником вимоги до ІС, її функції, необхідні витрати на розробку, терміни виконання. Завершується перший етап складанням звіту про проведені роботи, на основі якого в подальшому буде розроблено технічний проект.

На другому етапі формується технічне завдання, яке є підставою для розробки інформаційної системи і приймання її в експлуатацію. Воно визначає основні вимоги до самої системи та процесу її розробки і розробляється для системи в цілому. Додатково можуть розроблятись технічні завдання на окремі частини ІС.

На третьому етапі розробляється концепція інформаційної бази, створюється інфологічна і датологічна моделі, формуються вимоги до структури інформаційних масивів, технічних засобів. Вказуються характеристики програмного забезпечення, систем класифікації та кодування. Результатом даного етапу є комплект проектної документації (технічний проект). В ньому вказується постановка задачі, алгоритм її розв'язання, описується інформаційне, організаційне, технічне та програмне забезпечення, тощо. Після затвердження технічного проекту розробляється робочий проект (внутрішній).

Одночасно з розробкою проекту створюються класифікатори техніко-економічної інформації на основі погодженої системи класифікації і кодування техніко-економічної інформації.

На четвертому етапі здійснюється розробка програмного забезпечення у відповідності з проектною документацією. Результатом цього етапу є готовий програмний продукт.

На п'ятому етапі проводиться перевірка програмного забезпечення на предмет відповідності вимогам, вказаним в технічному завданні. Дослідна експлуатація (тестування) дозволяє виявити недоліки, які можуть появитись при експлуатації системи. На цьому ж етапі проводиться підготовка персоналу до роботи в інформаційній системі. Навчання персоналу здійснюється або силами розробника, або за допомогою спеціальних курсів. Підготовлюється робоча документація, проходять приймальні випробування, і система здається в експлуатацію замовнику.

Шостий етап організовується на підставі гарантійних зобов'язань розробника. У цей період здійснюється сервісне обслуговування системи, усуваються недоліки, які можуть бути виявлені при експлуатації, і завершуються роботи по даному проекту.

Всі етапи розробки і впровадження ІС повинні бути обумовлені у відповідних угодах між замовником і розробником, а також у технічному завданні.

 

CASE-технології та CASE-засоби проектування

Зазначені вище фактори сприяли появі програмно-технологічних засобів спеціального класу - CASE-засобів, що реалізують CASE-технологію створення і супроводу ІС. Термін CASE використовується в даний час у досить широкому сенсі. Первісне значення терміну CASE, обмежене питаннями автоматизації розробки тільки програмного забезпечення (ПЗ), сьогодні набуло нового сенсу, що охоплює процес розробки складних ІС у цілому. Тепер під терміном CASE-засобу розуміють програмні засоби, що підтримують процеси створення і супроводу ІС, включаючи аналіз і формулювання вимог, проектування прикладного ПЗ (додатків) і баз даних, генерацію коду, тестування, документування, забезпечення якості, конфігураційне керування і керування проектом, а також інші процеси. CASE-засоби разом із системним ПЗ і технічними засобами утворюють повне середовище розробки ІС.

Появі CASE-технології і CASE-засобів передували дослідження в області методології програмування. Програмування набуло рис системного підходу з розробкою і впровадженням мов високого рівня, методів структурного і модульного програмування, мов проектування і засобів їхньої підтримки, формальних і неформальних мов описів системних вимог і специфікацій і т.д. Крім того, появі CASE-технології сприяли і такі фактори, як:

o підготовка аналітиків і програмістів за концепцією модульного і структурного програмування;

o широке впровадження і постійний ріст продуктивності комп'ютерів, що дозволило використовувати ефективні графічні засоби й автоматизувати більшість етапів проектування;

o впровадження мережевої технології, що надала можливість об'єднання зусиль окремих виконавців у єдиний процес проектування шляхом використання розподіленої бази даних, яка містить необхідну інформацію про проект.

CASE-технологія являє собою методологію проектування ІС, а також набір інструментальних засобів, що дозволяють у наочній формі моделювати предметну область, аналізувати цю модель на всіх етапах розробки і супроводу ІС і розробляти додатки відповідно до інформаційних потреб користувачів. Більшість існуючих CASE-засобів засновано на методологіях структурного (в-основному) або об'єктно-орієнтованого аналізу і проектування, що використовують специфікації у вигляді діаграм або текстів для опису зовнішніх вимог, зв'язків між моделями системи, динаміки поводження системи та архітектури програмних засобів.

Засіб XTG Data Modeller. XTG Data Modeller (XTGDM) є CASE-засобом для структурного моделювання даних та розробки баз даних.

Він здатний як моделювати прості структури даних так і складні інформаційні системи. Це представляється важливим, якщо досягнуто моменту, коли модель даних є настільки складною, що простих засобів - ручки і паперу є недостатньо. Система XTGDM забезпечує моделювання структури даних інформаційної системи, надаючи наступні компоненти і функції:

o візуальне моделювання даних з використанням зручного для користувача інтерфейсу;

o зворотне управління через ODBC чи з SQL-скриптів;

o визначені користувачем типи даних (UDD);

o генерацію SQL-скриптів;

o визначені користувачем HTML-звіти;

o підтримка багатовимірного моделювання;

o перехід між логічним і фізичним виглядом;

o визначення правил атрибутів у логічних об'єктах (entity);

o завдання значень по замовчуванню і за визначенням;

o цілісність даних (первинний і зовнішній ключі);

o визначення індексів;

o визначення користувачем логічних об'єктів, атрибутів та зв'язків;

o роздрук

o ODBC зв'язок з будь-яким джерелом даних;

o дослідження баз даних;

o довільні текстові об'єкти на робочій області;

o завдання потужності;

o експорт в PNG, BMP, EMF;

o визначення підмоделей (SUBMODELS);

o XER COMPARE - порівняння моделей;

Підтримуються наступні платформи баз даних: InterBase/Firebird; MySQL; Centura SQLBase; Microsoft SQL Server; Microsoft Access; Oracle; PostgreSQL; DB2; Informix; Mimer.

Резюме

Можна виділити наступні етапи створення і функціонування (життєвого циклу) ІС: розробка концепції; розробка технічного завдання; проектування; реалізація; впровадження в експлуатацію; супровід.

Одним з ключових понять проектування інформаційних систем є життєвий цикл проекту - PLCM. В загальному випадку, життєвий цикл визначається моделлю (каскадна, еволюційна, спіральна) й описується у формі методології (методу).

Для успішної реалізації проекту об'єкт проектування повинен бути насамперед адекватно описаний, побудовані повні і несуперечливі функціональні та інформаційні моделі ІС. Методологія RAD отримала в наш час широке застосування у сфері створення автоматизованих інформаційних систем. Основні принципи RAD полягають у використанні спіральної моделі розробки; відсутності вимоги щодо повного завершення робіт на кожному етапі життєвого циклу; застосуванні CASE-засобів і засобів швидкої розробки додатків; паралельності процесів розробки (розвитку) та тестування проекту.

Появі CASE-технології і CASE-засобів передували дослідження в області методології програмування. Програмування набуло рис системного підходу з розробкою і впровадженням мов високого рівня, методів структурного і модульного програмування, мов проектування і засобів їхньої підтримки, формальних і неформальних мов описів системних вимог і специфікацій і т.д.

Навчальне проектування

Важливе місце в системі завдань для активізації самостійної роботи студентів у економічній освіті посідає метод навчального проектування.

Як уже зазначалося, у сучасних ринкових умовах потрібні особливі підходи до організації навчання студентів. Майбутні фахівці повинні оволодіти фундаментальними теоретичними знаннями й конкретними практичними вміннями розв’язувати складні виробничі завдання (коли цілі багатоаспектні, а час на їхню реалізацію обмежений). Серед найрізноманітніших шляхів, які ведуть до вирішення означеної проблеми, — використання так званої педагогіки завдань, яка набула значного поширення в школах Японії, Західної Європи, та навчальне технологічне проектування як спроба перетворити навчання у своєрідний технологічний процес із гарантованими наслідками, який забезпечує підвищення ефективності освітнього процесу.
Спільним і головним для проектно-технологічного підходу в будь-якій галузі є визначення цілей діяльності та організація робіт групи людей у такий спосіб, щоб цілі було реалізовано після завершення процесу (циклу) діяльності, який складається з ланцюжка логічно впорядкованих кроків-етапів (модулів) та здійснюється в певному середовищі, фактори якого сприяють досягненню гарантованого (наперед заданого) результату. До цих етапів можна віднести такі: планування й конструювання, підготовка й деталізація, реалізація, аналіз і модифікація. Серед факторів середовища насамперед зазначимо:

1) внутрішні, які контролюються самою організацією, що здійснює діяльність, — організаційні умови (приміщення, обладнання, режим праці, час, бюджет та ін.) і так званий людський фактор (рівень кваліфікації працівників, ясність і розуміння цілей організації, норми групової взаємодії, корпоративна культура та ін.);

2) зовнішні, неконтрольовані фактори середовища, серед яких споживачі, конкуренти, географічні, політичні, соціально-економічні та всі інші умови, характерні для конкретної ситуації, у якій відбувається діяльність.

Використання проектно-технологічного підходу в навчальному процесі вимагає врахування цілої низки принципів, зокрема таких:

1. Орієнтація на позитивні якісні зміни існуючих процесів діяльності. Саме ця мета є ключовою для розроблення проекту на основі вимог замовника або власної ініціативи. Процес цілеутворення в даному аспекті є центральною проблемою, вирішенню якої можуть слугувати результати науково-дослідних робіт, попередні експериментальні дослідження, наукове прогнозування, аналіз передових досягнень і тенденцій, які є підставою для розроблення проекту.

2. Моделювання структури та змісту діяльності. Попереднє проектування процесів, операцій дає змогу звести до мінімуму ризиковані експерименти. При цьому розроблення моделі має передбачати таку послідовність робіт:

— розроблення, погодження й затвердження проектного завдання;

— розроблення проектно-технічної документації;

— апробація, схвалення та затвердження розробки після випробувань;

— підготовка до реалізації.

Матеріалізованим виявом цілеспрямованої діяльності є комплект необхідної та достатньої документації, що описує етапи досягнення поставлених цілей.

3. Системності, змістовної та структурної цілісності. Принцип означає, що можливе заміщення модулів (складових проекту) і їхньої паралельної реалізації. У даному разі ми можемо говорити про таку організаційну системність процесу діяльності, яка передбачає логічну взаємообумовленість структури та змісту, підпорядкованість цілей, рівнів і процесів діяльності.

4. Гармонійної взаємодії всіх елементів проектного комплексу, складових прийнятої ієрархії по горизонталі та по вертикалі. Дотримання цього принципу є необхідною умовою успішної реалізації етапу планування та конструювання й вирішальним фактором стабільності та ефективного розвитку.

5. Керованості й поетапності реалізації процесу. Цей принцип вимагає точного планування явних цілей за їхньою пріоритетністю, передбачення умов та обмежень їхньої реалізації, контроль процесу й результатів за рахунок точного планування й вимірюваності цілей, розроблення системи проміжних (часткових) цілей і завдань за етапами діяльності. Останнє дає змогу контролювати результати, які є складовими елементами комплексної мети. Виявлення неявних цілей, використання додаткових «інструментальних» цілей сприяє ефективності діяльності.

6. Наукової обґрунтованості, зростаючої посильності на кожному наступному етапі розвиваючої діяльності. Цей принцип вимагає під час моделювання навчальної діяльності спиратись на існуючі наукові знання, у яких сконцентровано перевірений практикою колективний досвід попередніх поколінь. Це підтверджується даними психології та дидактики, які свідчать про можливості значного розширення пізнавальних здібностей студентів у процесі навчання. Щоб забезпечити оволодіння новими науковими знаннями, необхідно ретельно відібрати їх зі змісту науки для навчального процесу. Це відповідає логіці навчального предмета й підводить до розуміння й засвоєння нових наукових понять. При цьому сприйняття нового являє собою процес, у якому кожне нове явище чи предмет розглядаються з різних сторін, у різноманітних зв’язках з іншими, як схожими, так і різко відмінними об’єктами. Принцип науковості тісно пов’язаний з вимогами доступності та зростаючої посильної складності процесу навчання. Це вимагає доцільного розумового та фізичного напруження суб’єктів діяльності, що за умови накладання кожного нового знання на існуючий конкретний досвід забезпечує постійний розвиток учасників пізнавального процесу.
7. Постійного зворотного зв’язку, співвіднесення мети й результатів. Традиційне управління проектами тривалий час базувалося на класичній моделі «вхід ® процес ® вихід» зі зворотним зв’язком для контролю виходу. За використання проектно-технологічного підходу в навчальному процесі зворотний зв’язок здійснюється через моніторинг процесу й результатів навчання через проведення анкетувань, письмових опитувань, індивідуальних бесід, аналізу оцінок та виконаних робіт. Результати навчання можуть бути отримані в таких аспектах: відмітки учнів, морально-психологічний клімат у групі на заняттях, рівень сформованості вмінь, характерний для спеціалістів даної кваліфікації. Вирішальний вплив на результати діяльності справляє не лише пряме керівництво процесом, а й безліч різноманітних факторів середовища (правила, умови, люди тощо), на які слід зважати. Для зменшення негативного непередбачуваного впливу вказаних факторів використовуються «позитивні прямі зв’язки».

8. Свідомості та творчої активності учасників. Цей комплексний підхід вимагає створення умов для позитивного емоційного фону діяльності, колективного характеру праці, урахування індивідуальних особливостей учасників. Оптимальне співвідношення керування та свідомої творчої праці в процесі діяльності забезпечує узгоджене розуміння цілей, ролей, намірів та загальне підвищення ефективності діяльності. Складність і протиріччя даного принципу полягає в тому, як поєднувати активність, самостійність, ініціативність учасників навчального процесу та керування ним. Вирішення цієї проблеми має конкретний характер та здійснюється через особливості культури колективної взаємодії, етичні погляди та звички, сформовані в процесі спільної діяльності.

Метод проектів, на думку дослідника А. Брейнака (Brejnaka), полягає у виконанні студентами завдань, які потребують опрацювання великого обсягу матеріалу з предмета, передбачають самостійне формулювання теми, визначення проблеми й пошуки її розв’язань під дискретним керівництвом викладача. При цьому викладач надає великий вибір тем проектів і способів їхньої реалізації.

Проект може передбачати теоретичне розв’язання проблеми, а також практичне виконання певного завдання. У кожному випадку умовою виконання роботи одного студента або групи є письмовий звіт, у якому міститься опис технології виконання моделі чи завдання, обґрунтування вибору розв’язання проблеми та його реалізації, додаткові пояснення, посилання на інформаційні джерела.

Після виконання проектів студентами потрібно організувати їхню презентацію. Роботи подаються на обговорення всієї навчальної групи, у якій аналізується й оцінюється значимість кожного проекту.

Отже, сутність проектно-технологічного підходу до професійної підготовки майбутніх фахівців полягає в тому, що в процесі його реалізації студенти навчаються відповідно до описаних вище принципів проектно-технологічного підходу і, у свою чергу, створюють навчальні проекти з економічних дисциплін за таким алгоритмом:

Підготовка:
— Пояснення студентам суті методу.

— Вибір відповідних фрагментів навчального матеріалу, які мають бути опрацьовані методом проектів.

— Визначення тем майбутніх проектів та умов їхньої реалізації.

На цьому етапі викладач допомагає ознайомитись із завданнями, які стосуються певної частини навчального матеріалу. Інформація для роботи подається тільки в обсязі, потрібному для стимулювання учнівського інтересу до поглибленого вивчення теми й формулювання проблеми. Пропонується також перелік бібліографічних джерел до теми. Студенти ставлять запитання, які стосуються змісту їхнього проекту, утворюють робочі групи й формулюють проблему для розв’язання. Викладач складає перелік тем, пояснює вимоги й умови виконання проектів.

Якщо робота є міждисциплінарною і потребує консультацій з іншими спеціалістами, викладачу потрібно узгодити можливості та терміни таких консультацій.

Студенти підбирають додаткову інформацію за темами своїх досліджень для забезпечення умов виконання проекту, складають план дій та узгоджують його з викладачем. За необхідності виконання практичної роботи планується отримання необхідних матеріалів та засобів.

Етап розроблення проектів

— Аналіз проблеми, яку потрібно розв’язати методом проектування.

— Розроблення концепції проекту відповідно до потреб навчальної програми предмета і конкретної практичної діяльності. Визначення навчальних елементів і параметрів мети.

— Визначення стандартів діяльності, обґрунтування показників. Розрахунок часу, необхідного на виконання роботи.

Етап виготовлення

— Розроблення проектного комплексу.

— Консультації для встановлення відповідності способів виконання та змісту проектів.