Жизненный цикл автоматизированной информационной системы

 

АИС существуют, как правило, на протяжении длительного отрезка времени, последовательно проходя в своем развитии несколько стадий объединенных жизненным циклом (ЖЦ) системы:

1) предпроектное обследование (или анализ) организации,

2) проектирование АИС,

3) реализация АИС,

4) внедрение АИС,

5) функционирование (эксплуатация, использование)

6) сопровождение АИС,

7) модернизация проекта АИС.

Жизненный цикл – период создания и использования информационной системы, охватывающий ее различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данной информационной системе и заканчивая моментом ее полного выхода из эксплуатации.

Надо отметить, АИС является продуктом информационного производства, как автомобиль является продуктом машиностроительного производства, колбаса – продуктового производства и т.п., поэтому стадии ЖЦ АИС с 1 по 5 аналогичны этапам ЖЦ любого продукта.

ЖЦ АИС, как и автомобиля, может закончиться в результате физического износа, если в ЖЦ не проработан этап сопровождения, то есть ремонта и обслуживания, например, компьютеров и программ, находящихся в составе АИС (без сопровождения система не проработает и полгода). При наличии квалифицированного сопровождения АИС может существовать достаточно долго, но имеется угроза прекращения ЖЦ АИС из-за морального износа, устаревания АИС, если отсутствует этап модернизации АИС (без модернизации система не проработает больше 2 лет).

Физический износ АИС – невозможность удовлетворить требования организации к АИС из-за поломки, сбоя или отказа в работе компонентов системы.

Моральный износ АИС – прекращение удовлетворения требований организации и ее сотрудников к АИС, в результате применения устаревших автоматизированных информационных технологий и отсутствия поддержки новых требований пользователей.

Если в вашей организации подошли ответственно и комплексно к автоматизации, организовали соответствующим образом все стадии и этапы, то предел длительности ЖЦ АИС только время существования вашей организации, а это значит, потраченные средства на АИС не будут выброшены «на помойку» вместе с физически или морально устаревшей АИС.

Выше были перечислены все стадии ЖЦ АИС, но некоторые из них проходят параллельно, поэтому выделяют всего 5 этапов в ЖЦ АИС (рис.35):

На первом этапе «Предпроектное обследование» (рис. 33) принято выделять два основных подэтапа и один дополнительный подэтап:

1.1. проведение предпроектного обследования и сбор материалов обследования;

1.2. анализ материалов обследования и разработка на основе анализа технико-экономического обоснования (ТЭО) и технического задания (ТЗ);

1.3. выбор и разработка варианта концепции системы.

Целями этапа «предпроектное обследование» является следующее:

· сформулировать потребности в новой АИС, т.е. идентифицировать все недостатки существующей ИС;

· выбрать направление и определить экономическую целесообразность проектирования АИС.

Работы по проведению обследования начинаются с анализа первичных требований и планирования работ, которые занимают от 2 дней до 4 недель.Далее проводится само обследование деятельности предприятия (длительность обследования составляет 1-2 недели.)

Сначала создается описание и анализируется функционирование рассматриваемого предприятия или организации в соответствии с требованиями (целями), которые предъявляются к ней. Определяется оргштатная и топологическая структуры предприятия. Выявляются функциональные деятельности каждого из подразделений предприятия и функциональные взаимодействия между ними, информационные потоки внутри подразделений и между ними, внешние по отношению к предприятию объекты и внешние информационные взаимодействия. Определяется перечень целевых задач (функций) предприятия и проводится анализ распределения функций по подразделениям и сотрудникам.

Определяется перечень применяемых на предприятии средств автоматизации.

Далее осуществляется обработка результатов обследования и построение моделей деятельности предприятия следующих двух видов (отметим, что для построения каждой из требуемых моделей необходима интенсивная работа 6-7 квалифицированных системных аналитиков в течение 2-4 месяцев).

1. Строится Модель " как есть", представляющая собой " снимок" положения дел на предприятии (оргштатная структура, взаимодействия подразделений, принятые технологии, автоматизированные и неавтоматизированные бизнес-процессы и т.д.) на момент обследования и позволяющая понять, что делает и как функционирует данное предприятие с позиций системного анализа, а также на основе автоматической верификации выявить ряд ошибок и узких мест и сформулировать ряд предложений по улучшению ситуации.

2. Формируется Модель " как должно быть", интегрирующая перспективные предложения руководства и сотрудников предприятия, экспертов и системных аналитиков и позволяющая сформировать видение новых рациональных технологий работы предприятия. Она представляет собой концепцию будущей АИС.

Создание концепции будущей системы включает в себя проведение следующих работ:

- детальное изучение объекта автоматизации;

- необходимые научно-исследовательские работы (НИР), связанные с поиском путей и оценкой возможности реализации требований пользователя;

- разработка альтернативных вариантов концепции создаваемой АИС и планов их реализации;

- оценка необходимых ресурсов на их реализацию и обеспечение функционирования;

- оценка преимуществ и недостатков каждого варианта;

- сопоставление требований пользователя и характеристик предлагаемой системы и выбор оптимального варианта;

- определение порядка оценки качества и условий приемки системы;

- оценка эффектов, получаемых от системы;

- оформление отчета, содержащего описание выполненных работ;

- описание и обоснование предлагаемого варианта концепции системы.

На основании построенной концепции системы и результатов обследования предприятия в части выявления требований к будущей системе формируется системный проект(модель требований), являющийся первой фазой разработки собственно системы автоматизации (именно, фазой анализа требований к системе), на которой требования заказчика уточняются, формализуются и документируются

Фактически на этом этапе дается ответ на вопрос: " Что должна делать будущая система? ". Именно здесь лежит ключ к успеху всего проекта автоматизации. В практике создания больших программных систем известно немало примеров неудачной реализации именно из-за неполноты и нечеткости определения системных требований.

На этом этапе определяются:

§ архитектура системы, ее функции, внешние условия ее функционирования, распределение функций между аппаратной и программной частями;

§ интерфейсы и распределение функций между человеком и системой;

§ требования к программным и информационным компонентам системы, необходимые аппаратные ресурсы, требования к базе данных, физические характеристики компонент системы, их интерфейсы;

§ состав людей и работ, имеющих отношение к системе;

§ ограничения в процессе разработки (директивные сроки завершения отдельных этапов, имеющиеся ресурсы);

§ организационные процедуры, обеспечивающие защиту информации.

В рамках системного проектирования осуществляется:

- определение состава, структуры и характеристик функциональных задач в рамках деятельности структурных подразделений;

- определение состава и структуры программных средств автоматизации для технологии решения задач с учетом существующих средств в структурных подразделениях;

- определение структуры и характеристик информационного обеспечения технологии решения задач;

- разработка технических решений по построению информационного обеспечения (логических структур баз данных, структур классификаторов);

§ разработка состава автоматизируемых процедур документооборота.

Системный проект должен включать:

· полную функциональную модель требований к будущей системе;

· комментарии к функциональной модели (спецификации процессов нижнего уровня в текстовом виде);

· пакет отчетов и документов по функциональной модели, включающий характеристику объекта моделирования, перечень подсистем, требования к способам и средствам связи для информационного обмена между компонентами, требования к характеристикам взаимосвязей системы со смежными системами, требования к функциям системы;

· концептуальную модель интегрированной базы данных (пакет диаграмм);

· архитектуру системы с привязкой к концептуальной модели;

· предложения по оргштатной структуре для поддержки системы.

Таким образом, системный проект содержит функциональную, информационную и, возможно, событийную модели требований к будущей системе. Виды и последовательность работ при построении этих моделей требований аналогичны соответствующим работам по построению моделей деятельности. Дополнительно системный проект включает в себя техническое задание на создание автоматизированной системы.

Необходимо отметить следующее достоинство системного проекта. Для традиционной разработки характерно осуществление начальных этапов кустарными неформализованными способами. В результате заказчики и пользователи впервые могут увидеть систему после того, как она уже в большей степени реализована. Естественно, эта система отличается от того, что они ожидали увидеть. Поэтому далее следует еще несколько итераций ее разработки или модификации, что требует дополнительных (и значительных) затрат денег и времени. Ключ к решению этой проблемы и дает системный проект, позволяющий:

• описать, " увидеть" и скорректировать будущую систему до того, как она будет реализована физически;

• уменьшить затраты на разработку и внедрение системы;

• оценить разработку по времени и результатам;

• достичь взаимопонимания между всеми участниками работы (заказчиками, пользователями, разработчиками, программистами и т.д.);

• улучшить качество разрабатываемой системы, а именно: создать оптимальную структуру интегрированной базы данных, выполнить функциональную декомпозицию типовых модулей.

Системный проект полностью независим и отделяем от конкретных разработчиков, не требует сопровождения его создателями и может быть безболезненно передан другим лицам. Более того, если по каким-либо причинам предприятие не готово к реализации системы на основе проекта, он может быть положен " на полку" до тех пор, пока в нем не возникнет необходимость. Кроме того, его можно использовать для самостоятельной разработки или корректировки уже реализованных на его основе программных средств силами программистов отдела автоматизации предприятия.

Далее создается технико – экономическое обоснование проекта автоматизации определенных функций управления.

Целью разработки «Технико-экономического обоснования» проекта АИС являются оценка основных параметров, ограничивающих проект, обоснование выбора и оценка основных проектных решений по отдельным компонентам проекта. При этом различают организационные параметры, характеризующие способы организации процессов преобразования информации в системе, информационные и экономические параметры, характеризующие затраты на создание и эксплуатацию системы, экономию от ее эксплуатации. Основными объектами параметризации в системе являются задачи, комплексы задач, экономические показатели, процессы обработки информации. После принятия решения о проведении дальнейших работ проводится ряд организационных мероприятий, например, должны быть изданы соответствующие приказы по проведению работ; должны быть назначены ответственные по направлениям и т.д.

Без подобной поддержки со стороны руководства предприятия бессмысленно вообще затевать проект.

 

 

Рисунок 33. Последовательность работ на этапе предпроектной стадии ЖЦ АИС.

 

Далее создается техническое задание (ТЗ) на проект, в котором отражаются технические условия и требования к будущей АИС, а также ограничения на ресурсы проектирования. Если проект требует научной проработки компонентов, то разрабатывается концепция будущей АИС на основе ТЗ.

В рамках формирования ТЗ проводится разработка предложений по автоматизации на основе выявленных и согласованных требований, которые включают:

- составление перечня автоматизированных рабочих мест предприятия и способов взаимодействия между ними;

- анализ применимости существующих систем управления предприятиями (прежде всего классов MRP и ERP) для решения требуемых задач и формирование рекомендаций по выбору такой системы;

- совместное с заказчиком принятие решения о выборе конкретной системы управления предприятием или разработке собственной системы.

- разработка предложений по техническим средствам;

- разработка предложений по программным средствам;

- разработка топологии, состава и структуры локальной вычислительной сети;

- разработка предложений по этапам и срокам автоматизации.

Если было принято решение о выборе конкретной системы управления, то некоторые этапы пропускаются.

Второй этап «Проектирование» (рис.34) выполняет следующие подэтапы:

1) эскизное проектирование: уточнение требований ТЗ, оформление и утверждение эскизного проекта;

2) техническое проектирование: выбор проектных решений по всем аспектам разработки АИС, описание всех компонент АИС, оформление и утверждение технического проекта;

3) рабочее проектирование: выбор и разработка математических методов и алгоритмов программ, корректировка структуры баз данных (БД), создание документации на поставку и разработку программных продуктов, выбор комплекта технических средств АИС, создание документации на поставку и установку технических средств, разработка рабочего проекта АИС.

Целями этого этапа является следующее:

· разработать функциональную архитектуру АИС, которая отражает структуру и состав функциональных подсистем, для автоматизированной поддержки определенных функций управления организации;

· разработать системную архитектуру выбранного варианта АИС, то есть состав обеспечивающих подсистем.

Для сложных АИС большого размера, автоматизирующих крупное предприятие, холдинг, органы государственной власти и т.п., на подэтапе 1 «Эскизное проектирование» формулируются предварительные решения будущей АИС в целом и составляющих ее компонентам, в результате чего создается эскизный проект (ЭП). Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям включает:

- определение функции АИС;

- определение функции подсистем, их цели и эффекты;

- определение состава комплексов задач и отдельных задач;

- определение концепции информационной базы, ее укрупненная структура;

- определение функций системы управления базой данных;

- определение состава вычислительной системы;

- определение функции и параметры основных программных средств.

- разработка документации на эту часть проекта.

Если разрабатываемый проект является не очень сложным, предположим, автоматизируется малое предприятие, то этап работ пропускается.

На подэтапе 2. «Техническое проектирование» выполняются работы по логической разработке и выбору наилучших вариантов проектных решений, в результате чего создается технический проект (ТП). В рамках создания технического проекта проводится:

- преобразование системного проекта в технический проект (модель реализации), включающее следующие действия: уточнение логической модели (разработка подробной логики каждого процесса с использованием диаграмм потоков данных и спецификаций процессов), проектирование физической базы данных, построение иерархии функций модулей, подлежащих программированию, оценка затрат на реализацию.

Перечисленные работы должны выполняться консультантами-аналитиками совместно с проектировщиками системы - именно здесь и находится граница, разделяющая консалтинг и разработку. Тем не менее, желательно, чтобы на этапе реализации системы консультант также действовал в интересах заказчика, а именно: контролировал соответствие создаваемой программной системы системному и техническому проектам, а также участвовал в работах по ее расширению и модификации, т.к. планирование расширений должно осуществляться на основе модели требований.

- собственно работы по техническому проектированию:

- разработка общих решений по системе и ее частям,

- разработка общих решений по функционально-алгоритмической структуре системы,

- разработка общих решений по функциям персонала и организационной структуре,

- разработка общих решений по структуре технических средств,

- разработка общих решений по алгоритмам решений задач и применяемым языкам,

- разработка общих решений по организации и ведению информационной базы,

- разработка общих решений по системе классификации и кодирования информации,

- разработка общих решений по программному обеспечению;

- проводят разработку, оформление документации по всем частям проекта, в том числе документа «Постановка задачи»,

- разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АИС и/или технических требований (технических заданий) на их разработку;

- разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации.

Подэтап 3. «Рабочее проектирование» связан с физической реализацией выбранного варианта проекта и получением документации рабочего проекта (РП).

На этом подэтапе осуществляется:

- разработка и оформление рабочей документации, содержащей все необходимые и достаточные сведения для обеспечения выполнения работ по вводу АИС в действие и ее эксплуатации, а также для поддержания уровня эксплуатационных характеристик (качества) системы в соответствии с принятыми проектными решениями и согласование, и утверждение этой документации;

- разработка программ и программных средств системы, а также выбор, адаптацию и/или привязку приобретаемых программных средств,

- разработка программной документации.

- организация тендеров на поставку комплектующих АИС изделий (программных и технических средств, программно-технических комплексов, информационных изделий).

 

 

 

Рисунок 34. Последовательность работ на этапе проектирование ЖЦ АИС.

При наличии опыта проектирования и небольшой сложности проекта все три подэтапа объединяются в один, в результате выполнения которого получается единый техно-рабочий проект (ТРП). В этом случае проект последовательно, по мере выполнения подэтапов, трансформируется из эскизного в рабочий проект.

Третий этап «Реализация» (Рис. 35) - это физическое проектирование системы в следующей последовательности:

1) получение и установка технических средств;

2) кодирование, тестирование и доводка программ;

3) получение и установка программных средств;

4) создание информационного обеспечения, включая наполнение баз данных;

5) разработка инструкций по эксплуатации программного обеспечения и технических средств, а также должностных инструкций для персонала.

Эти работы практически могут осуществляться параллельно.

На четверном этапе ЖЦ АИС «Внедрение» существуют следующие подэтапы:

1) опытное внедрение:

· ввод в опытную эксплуатацию технических средств,

· ввод в опытную эксплуатацию программных средств, проведение опытной эксплуатации всех компонентов и систем в целом,

· обучение и сертифицирование персонала.

Опытное внедрение заключается в проверке работоспособности элементов и модулей проекта, устранении ошибок на уровне элементов и связей между ними.

На этом этапе проводят работы по организационной подготовке объекта автоматизации к вводу АИС в действие, в том числе:

- реализацию проектных решений по организационной структуре АИС;

- обеспечение подразделений объекта управления инструктивно-методическими материалами;

- внедрение классификаторов информации;

- обучение персонала,

- проверка его способности обеспечить функционирование АИС.

На этом же этапе осуществляется комплектация АИС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями), а также строительно-монтажные, пусконаладочные работы, проведение предварительных испытаний:

- осуществляют испытания АИС на работоспособность и соответствие техническому заданию в соответствии с подготовленными заранее программой и методикой предварительных испытаний;

- устранение неисправностей и доработку (при необходимости) программного обеспечения, внесение изменений в документацию на АИС, в том числе эксплуатационную в соответствии с протоколом испытаний.

Работы по опытному внедрению заканчиваются о формлением акта о завершении опытной эксплуатации.

2) промышленное внедрение (сдача в промышленную эксплуатацию):

· сдача в эксплуатацию,

· подписание актов приемки-сдачи работ.

Сдача в промышленную эксплуатацию заключается в организации проверки проекта на уровне функций и контроля соответствия его требованиям, сформулированным на стадии предпроектного обследования, т.е.:

- проводят испытание на соответствие техническому заданию в соответствии с подготовленными заранее программой и методикой приемочных испытаний;

- анализ результатов испытаний АИС и устранение недостатков, выявленных при испытаниях.

Заканчиваются работы о формлением акта о приемке АИС в постоянную эксплуатацию.

На последнем пятом этапе ЖЦ АИС выполняются эксплуатация, сопровождение и модернизация программных, технических средств и всего проекта.

Сопровождение АИС заключается ввыполнении работ в соответствии с гарантийными обязательствами, осуществлении работ по устранению недостатков, выявленных при эксплуатации АИС в течение установленных гарантийных сроков и в осуществлении работ по внесению необходимых изменений в документацию на АИС.

Послегарантийное обслуживание заключается:

- в осуществлении работ по анализу функционирования системы;

- в выявлении отклонений фактических эксплуатационных характеристик АИС от проектных значений;

- в установлении причин этих отклонений;

- в устранении выявленных недостатков и обеспечении стабильности эксплуатационных характеристик АИС;

- во внесении необходимых изменений в документацию на АИС.

В зависимости от специфики создаваемых АИС и условий их создания допускается выполнение отдельных этапов работ до завершения предшествующих стадий, параллельное во времени выполнение этапов работ, включение новых этапов работ.

 

 

 

Рисунок 35. Этапы жизненного цикла АИС.

 

Жизненный цикл носит обычно итерационный характер: реализованные этапы ЖЦ, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с новыми требованиями и изменениями внешних условий. На каждом этапе ЖЦ формируется набор документов и технических решений, которые являются исходными для последующих решений.

Наибольшее распространение получили три модели ЖЦ:

· 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 АИС.

Для каскадной модели ЖЦ характерна автоматизация отдельных несвязанных задач, не требующая выполнения информационной интеграции и совместимости, программного, технического и организационного сопряжения. В рамках решения отдельных задач каскадная модель по срокам разработки и надежности оправдывала себя. Применение этой модели ЖЦ к большим и сложным проектам, вследствие большой длительности процесса проектирования и изменчивости требований за это время, приводит к их практической нереализуемости.

Итерационная модель ЖЦ. Создание комплексных АИС предполагает проведение увязки проектных решений, получаемых при реализации отдельных задач. Подход к проектированию «снизу-вверх» обуславливает необходимость таких итерационных возвратов, когда проектные решения по отдельным задачам комплектуются в общие системные решения, и при этом возникает потребность в пересмотре ранее сформулированных требований. Как правило, вследствие большого числа итераций возникают рассогласования в выполненных проектных решениях и документации. Запутанность функциональной и системной архитектуры созданной АИС, трудность в использовании проектной документации вызывают на стадиях внедрения и эксплуатации сразу необходимость перепроектирования всей системы. Длительный ЖЦ разработки информационной системы заканчивается этапом внедрения, за которым начинается ЖЦ создания новой АИС.

Спиральная модель ЖЦ. Используется подход к организации проектирования АИС «сверху-вниз», когда сначала определяется состав функциональных подсистем, а затем постановка отдельных задач. Соответственно сначала разрабатываются такие общесистемные вопросы, как организация интегрированной базы данных, технология сбора, передачи и накопления информации, а затем технология решения конкретных задач. В рамках комплексов задач программирование осуществляется по направлению от головных программных модулей к исполняющим отдельные функции модулям. При этом на первый план выходят вопросы взаимодействия интерфейсов программных модулей между собой и с базой данных, а на второй план – реализация алгоритмов.

Каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания фрагмента АИС. На нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. Происходит последовательное углубление и конкретизация деталей проекта, формируется его обоснованный вариант, который доводится до реализации.

В основе спиральной модели ЖЦ лежит применение прототипной технологии или RAD-технологии (rapid application development – технология быстрой разработки приложений).

Согласно этой технологии АИС разрабатывается путем расширения программных прототипов, повторяя путь от детализации требований к детализации программного кода.

Естественно, что при прототипной технологии сокращается число итераций и меньше возникает ошибок и несоответствий, которые необходимо исправлять на последующих итерациях, а само проектирование осуществляется более быстрыми темпами, упрощается создание проектной документации. Для более точного соответствия проектной документации разработанной АИС все большее значение придается ведению общесистемного репозитария и автоматизации проектирования, в частности использованию CASE(Computers Aids System Engineering)-технологий.

При использовании спиральной модели:

· происходит накопление и повторное использование проектных решений, средств проектирования, моделей и прототипов АИС и информационных технологий;

· осуществляется ориентация на развитие и модификацию системы и технологий в процессе их проектирования;

· проводится анализ риска и издержек в процессе проектирования системы.

Интерфейс – это сопряжение частей программных и технических средств, данных, технология общения человека с компьютером, в котором все информационные, логические, физические и электрические параметры отвечают установленным стандартам.

Прототип – минимальная версия системы, используемая для генерации или разработки полной версии

Репозитарий содержит информацию об объектах проектируемой АИС и взаимосвязях между ними, все подсистемы обмениваются данными с ним.