Руководство по разработке информационных систем

Александр Игоревич Фисенко

Эксперт по предмету «Информационные технологии»

Задать вопрос автору статьи

Тематический план

• • Select activity Объявления

• Информация в современном мире превратилась в один из наиболее важных ресурсов, а информационные системы (ИС) стали необходимым инструментом практически во всех сферах деятельности.

  Разнообразие задач, решаемых с помощью ИС, привело к появлению множества разнотипных систем, отличающихся принципами построения и заложенными в них правилами обработки информации.

  Информационные системы можно классифицировать по целому ряду различных признаков. В основу рассматриваемой классификации положены наиболее существенные признаки, определяющие функциональные возможности и особенности построения современных систем. В зависимости от объема решаемых задач, используемых технических средств, организации функционирования, информационные системы делятся на ряд групп (классов) ( рис. 1.1).

  По типу хранимых данных ИС делятся на фактографические и документальные. Фактографические системы предназначены для хранения и обработки структурированных данных в виде чисел и текстов. Над такими данными можно выполнять различные операции. В документальных системах информация представлена в виде документов, состоящих из наименований, описаний, рефератов и текстов. Поиск по неструктурированным данным осуществляется с использованием семантических признаков. Отобранные документы предоставляются пользователю, а обработка данных в таких системах практически не производится.

  Основываясь на степени автоматизации информационных процессов в системе управления фирмой, информационные системы делятся на ручные, автоматические и автоматизированные.

  Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком.

  В автоматических ИС все операции по переработке информации выполняются без участия человека.

  Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль в выполнении рутинных операций обработки данных отводится компьютеру. Именно этот класс систем соответствует современному представлению понятия «информационная система».

  В зависимости от характера обработки данных ИС делятся на информационно-поисковые и информационно-решающие.

  Информационно-поисковые системы производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. (Например, ИС библиотечного обслуживания, резервирования и продажи билетов на транспорте, бронирования мест в гостиницах и пр.)

  Информационно-решающие системы осуществляют, кроме того, операции переработки информации по определенному алгоритму. По характеру использования выходной информации такие системы принято делить на управляющие и советующие.

  Результирующая информация управляющих ИС непосредственно трансформируется в принимаемые человеком решения. Для этих систем характерны задачи расчетного характера и обработка больших объемов данных. (Например, ИС планирования производства или заказов, бухгалтерского учета.)

  Советующие ИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и учитывается при формировании управленческих решений, а не инициирует конкретные действия. Эти системы имитируют интеллектуальные процессы обработкизнаний, а не данных. (Например, экспертные системы.)

  В зависимости от сферы применения различают следующие классы ИС.

  Информационные системы организационного управления — предназначены для автоматизации функций управленческого персонала как промышленных предприятий, так и непромышленных объектов (гостиниц, банков, магазинов и пр.).

  Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учет, управление сбытом, снабжением и другие экономические и организационные задачи.

  ИС управления технологическими процессами (ТП) — служат для автоматизации функций производственного персонала по контролю и управлению производственными операциями. В таких системах обычно предусматривается наличие развитых средств измерения параметров технологических процессов (температуры, давления, химического состава и т.п.), процедур контроля допустимости значений параметров и регулирования технологических процессов.

  ИС автоматизированного проектирования (САПР) — предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

  Интегрированные (корпоративные) ИС – используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от планирования деятельности до сбыта продукции. Они включают в себя ряд модулей (подсистем), работающих в едином информационном пространстве и выполняющих функции поддержки соответствующих направлений деятельности. Типовые задачи, решаемые модулями корпоративной системы, приведены в таблице 1.1.

  Таблица 1.1. Функциональное назначение модулей корпоративной ИС.
  Подсистема маркетинга	Производственные подсистемы	Финансовые и учетные подсистемы	Подсистема кадров (человеческих ресурсов)	Прочие подсистемы (например, ИС руководства)
  Исследование рынка и прогнозирование продаж	Планирование объемов работ и разработка календарных планов	Управление портфелем заказов	Анализ и прогнозирование потребности в трудовых ресурсах	Контроль за деятельностью фирмы
  Управление продажами	Оперативный контроль и управление производством	Управление кредитной политикой	Ведение архивов записей о персонале	Выявление оперативных проблем
  Рекомендации по производству новой продукции	Анализ работыоборудования	Разработка финансового плана	Анализ и планирование подготовки кадров	Анализ управленческих и стратегических ситуаций
  Анализ и установление цены	Участие в формировании заказов поставщикам	Финансовый анализ и прогнозирование		Обеспечение процесса выработки стратегических решений
  Учет заказов	Управление запасами	Контроль бюджета, бухгалтерский учет и расчет зарплаты

  Анализ современного состояния рынка ИС показывает устойчивую тенденцию роста спроса на информационные системы организационного управления. Причем спрос продолжает расти именно на интегрированные системы управления. Автоматизация отдельной функции, например, бухгалтерского учета или сбыта готовой продукции, считается уже пройденным этапом для многих предприятий.

  Существует классификация ИС в зависимости от уровня управления, на котором система используется.

  Информационная система операционного уровня — поддерживает исполнителей, обрабатывая данные о сделках и событиях (счета, накладные, зарплата, кредиты, поток сырья и материалов). Информационная система операционного уровня является связующим звеном между фирмой и внешней средой.

  Задачи, цели, источники информации и алгоритмы обработки на оперативном уровне заранее определены и в высокой степени структурированы.

  Информационные системы специалистов — поддерживают работу с данными и знаниями, повышают продуктивность и производительность работы инженеров и проектировщиков. Задача подобных информационных систем – интеграция новых сведений в организацию и помощь в обработке бумажных документов.

  Информационные системы уровня менеджмента — используются работниками среднего управленческого звена для мониторинга, контроля, принятия решений и администрирования. Основные функции этих информационных систем:

  • сравнение текущих показателей с прошлыми;
  • составление периодических отчетов за определенное время, а не выдача отчетов по текущим событиям, как на оперативном уровне;
  • обеспечение доступа к архивной информации и т.д.

  Стратегическая информационная система — компьютерная информационная система, обеспечивающая поддержку принятия решений по реализации стратегических перспективных целей развития организации.

  Информационные системы стратегического уровня помогают высшему звену управленцев решать неструктурированные задачи, осуществлять долгосрочное планирование. Основная задача — сравнение происходящих во внешнем окружении изменений с существующим потенциалом фирмы. Они призваны создать общую среду компьютерной телекоммуникационной поддержки решений в неожиданно возникающих ситуациях. Используя самые совершенные программы, эти системы способны в любой момент предоставить информацию из многих источников. Некоторые стратегические системы обладают ограниченными аналитическими возможностями.

  С точки зрения программно-аппаратной реализации можно выделить ряд типовых архитектур ИС.

  Традиционные архитектурные решения основаны на использовании выделенных файл-серверов или серверов баз данных. Существуют также варианты архитектур корпоративных информационных систем, базирующихся на технологии Internet (Intranet-приложения). Следующая разновидность архитектуры информационной системы основывается на концепции «хранилища данных» (DataWarehouse) — интегрированной информационной среды, включающей разнородные информационные ресурсы. И, наконец, для построения глобальных распределенных информационных приложений используется архитектура интеграции информационно-вычислительных компонентов на основе объектно-ориентированного подхода.

  Индустрия разработки автоматизированных информационных систем управления зародилась в 1950-х — 1960-х годах и к концу века приобрела вполне законченные формы.

  На первом этапе основным подходом в проектировании ИС был метод «снизу-вверх», когда система создавалась как набор приложений, наиболее важных в данный момент для поддержки деятельности предприятия. Основной целью этих проектов было не создание тиражируемых продуктов, а обслуживание текущих потребностей конкретного учреждения. Такой подход отчасти сохраняется и сегодня. В рамках «лоскутной автоматизации» достаточно хорошо обеспечивается поддержка отдельных функций, но практически полностью отсутствует стратегия развития комплексной системы автоматизации, а объединение функциональных подсистем превращается в самостоятельную и достаточно сложную проблему.

  Создавая свои отделы и управления автоматизации, предприятия пытались «обустроиться» своими силами. Однако периодические изменения технологий работы и должностных инструкций, сложности, связанные с разными представлениями пользователей об одних и тех же данных, приводили к непрерывным доработкам программных продуктов для удовлетворения все новых и новых пожеланий отдельных работников. Как следствие — и работа программистов, и создаваемые ИС вызывали недовольство руководителей и пользователей системы.

  Следующий этап связан с осознанием того факта, что существует потребность в достаточно стандартных программных средствах автоматизации деятельности различных учреждений и предприятий. Из всего спектра проблем разработчики выделили наиболее заметные: автоматизацию ведения бухгалтерского аналитического учета и технологических процессов. Системы начали проектироваться «сверху-вниз», т.е. в предположении, что одна программа должна удовлетворять потребности многих пользователей.

  Сама идея использования универсальной программы накладывает существенные ограничения на возможности разработчиков по формированию структуры базы данных, экранных форм, по выбору алгоритмов расчета. Заложенные «сверху» жесткие рамки не дают возможности гибко адаптировать систему к специфике деятельности конкретного предприятия: учесть необходимую глубину аналитического и производственно-технологического учета, включить необходимые процедуры обработки данных, обеспечить интерфейс каждого рабочего места с учетом функций и технологии работы конкретного пользователя. Решение этих задач требует серьезных доработок системы. Таким образом, материальные и временные затраты на внедрение системы и ее доводку под требования заказчика обычно значительно превышают запланированные показатели.

  Согласно статистическим данным, собранным Standish Group (США), из 8380 проектов, обследованных в США в 1994 году, неудачными оказались более 30% проектов, общая стоимость которых превышала 80 миллиардов долларов. При этом оказались выполненными в срок лишь 16% от общего числа проектов, а перерасход средств составил 189% от запланированного бюджета.

  В то же время, заказчики ИС стали выдвигать все больше требований, направленных на обеспечение возможности комплексного использования корпоративных данных в управлении и планировании своей деятельности.

  Таким образом, возникла насущная необходимость формирования новой методологии построения информационных систем.

  Цель такой методологии заключается в регламентации процесса проектирования ИС и обеспечении управления этим процессом с тем, чтобы гарантировать выполнение требований как к самой ИС, так и к характеристикам процесса разработки. Основными задачами, решению которых должна способствовать методология проектирования корпоративных ИС, являются следующие:

  • обеспечивать создание корпоративных ИС, отвечающих целям и задачам организации, а также предъявляемым требованиям по автоматизации деловых процессов заказчика;
  • гарантировать создание системы с заданным качеством в заданные сроки и в рамках установленного бюджета проекта;
  • поддерживать удобную дисциплину сопровождения, модификации и наращивания системы;
  • обеспечивать преемственность разработки, т.е. использование в разрабатываемой ИС существующей информационной инфраструктуры организации (задела в области информационных технологий).

  Внедрение методологии должно приводить к снижению сложности процесса создания ИС за счет полного и точного описания этого процесса, а также применения современных методов и технологий создания ИС на всем жизненном цикле ИС — от замысла до реализации.

  Проектирование ИС охватывает три основные области:

  • проектирование объектов данных, которые будут реализованы в базе данных;
  • проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;
  • учет конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемойархитектуры (файл-сервер или клиент-сервер), параллельной обработки, распределенной обработки данных и т.п.

  Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта. В общем виде цель проекта можно определить как решение ряда взаимосвязанных задач, включающих в себя обеспечение на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации:

  • требуемой функциональности системы и уровня ее адаптивности к изменяющимся условиям функционирования;
  • требуемой пропускной способности системы;
  • требуемого времени реакции системы на запрос;
  • безотказной работы системы;
  • необходимого уровня безопасности;
  • простоты эксплуатации и поддержки системы.

  Согласно современной методологии, процесс создания ИС представляет собой процесс построения и последовательного преобразования ряда согласованных моделей на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ) ИС. На каждом этапе ЖЦ создаются специфичные для него модели — организации, требований к ИС, проекта ИС, требований к приложениям и т.д. Модели формируются рабочими группами команды проекта, сохраняются и накапливаются в репозитории проекта. Создание моделей, ихконтроль, преобразование и предоставление в коллективное пользование осуществляется с использованием специальных программных инструментов — CASE-средств.

  Процесс создания ИС делится на ряд этапов (стадий [ 1.1 ] ), ограниченных некоторыми временными рамками и заканчивающихся выпуском конкретного продукта (моделей, программных продуктов, документации и пр.).

  Обычно выделяют следующие этапы создания ИС: формирование требований к системе, проектирование, реализация, тестирование, ввод в действие, эксплуатация и сопровождение [ 1.1 ] [ 1.2 ] . (Последние два этапа далее не рассматриваются, поскольку выходят за рамки тематики курса.)

  Начальным этапом процесса создания ИС является моделирование бизнес-процессов, протекающих в организации и реализующих ее цели и задачи. Модель организации, описанная в терминах бизнес-процессов и бизнес-функций, позволяет сформулировать основные требования к ИС. Это фундаментальное положение методологии обеспечивает объективность в выработке требований к проектированию системы. Множество моделей описания требований к ИС затем преобразуется в систему моделей, описывающих концептуальный проект ИС. Формируются модели архитектуры ИС, требований к программному обеспечению (ПО) и информационному обеспечению (ИО). Затем формируется архитектура ПО и ИО, выделяются корпоративные БД и отдельные приложения, формируются модели требований к приложениям и проводится их разработка, тестирование и интеграция.

  Целью начальных этапов создания ИС, выполняемых на стадии анализа деятельности организации, является формирование требований к ИС, корректно и точно отражающих цели и задачи организации-заказчика. Чтобы специфицировать процесс создания ИС, отвечающей потребностям организации, нужно выяснить и четко сформулировать, в чем заключаются эти потребности. Для этого необходимо определить требования заказчиков к ИС и отобразить их на языке моделей в требования к разработке проекта ИС так, чтобы обеспечить соответствие целям и задачам организации.

  Задача формирования требований к ИС является одной из наиболее ответственных, трудно формализуемых и наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки. Современные инструментальные средства и программные продукты позволяют достаточно быстро создавать ИС по готовым требованиям. Но зачастую эти системы не удовлетворяют заказчиков, требуют многочисленных доработок, что приводит к резкому удорожанию фактической стоимости ИС. Основной причиной такого положения является неправильное, неточное или неполное определение требований к ИС на этапе анализа.

  На этапе проектирования прежде всего формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа. Построение логической и физической моделей данных является основной частью проектирования базы данных. Полученная в процессе анализа информационная модель сначала преобразуется в логическую, а затем в физическую модель данных.

  Параллельно с проектированием схемы базы данных выполняется проектирование процессов, чтобы получить спецификации (описания) всех модулей ИС. Оба эти процесса проектирования тесно связаны, поскольку часть бизнес-логики обычно реализуется в базе данных (ограничения, триггеры, хранимые процедуры). Главная цель проектирования процессов заключается в отображении функций, полученных на этапе анализа, в модули информационной системы. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: разметку меню, вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.

  Конечными продуктами этапа проектирования являются:

  • схема базы данных (на основании ER-модели, разработанной на этапе анализа);
  • набор спецификаций модулей системы (они строятся на базе моделей функций).

  Кроме того, на этапе проектирования осуществляется также разработка архитектуры ИС, включающая в себя выбор платформы (платформ) и операционной системы (операционных систем). В неоднородной ИС могут работать несколько компьютеров на разных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем. Кроме выбора платформы, на этапе проектирования определяются следующие характеристики архитектуры:

  • будет ли это архитектура «файл-сервер» или «клиент-сервер»;
  • будет ли это 3-уровневая архитектура со следующими слоями: сервер, ПО промежуточного слоя (сервер приложений), клиентское ПО;
  • будет ли база данных централизованной или распределенной. Если база данных будет распределенной, то какие механизмы поддержки согласованности и актуальности данных будут использоваться;
  • будет ли база данных однородной, то есть, будут ли все серверы баз данных продуктами одного и того же производителя (например, все серверы только Oracle или все серверы только DB2 UDB). Если база данных не будет однородной, то какое ПО будет использовано для обмена данными между СУБД разных производителей (уже существующее или разработанное специально как часть проекта);
  • будут ли для достижения должной производительности использоваться параллельные серверы баз данных (например, Oracle Parallel Server, DB2 UDB и т.п.).

  Этап проектирования завершается разработкой технического проекта ИС.

  На этапе реализации осуществляется создание программного обеспечения системы, установка технических средств, разработка эксплуатационной документации.

  Этап тестирования обычно оказывается распределенным во времени.

  После завершения разработки отдельного модуля системы выполняют автономный тест, который преследует две основные цели:

  • обнаружение отказов модуля (жестких сбоев);
  • соответствие модуля спецификации (наличие всех необходимых функций, отсутствие лишних функций).

  После того как автономный тест успешно пройден, модуль включается в состав разработанной части системы и группасгенерированных модулей проходит тесты связей, которые должны отследить их взаимное влияние.

  Далее группа модулей тестируется на надежность работы, то есть проходят, во-первых, тесты имитации отказов системы, а во-вторых, тесты наработки на отказ. Первая группа тестов показывает, насколько хорошо система восстанавливается после сбоев программного обеспечения, отказов аппаратного обеспечения. Вторая группа тестов определяет степень устойчивости системыпри штатной работе и позволяет оценить время безотказной работы системы. В комплект тестов устойчивости должны входить тесты, имитирующие пиковую нагрузку на систему.

  Затем весь комплект модулей проходит системный тест — тест внутренней приемки продукта, показывающий уровень его качества. Сюда входят тесты функциональности и тесты надежности системы.

  Последний тест информационной системы — приемо-сдаточные испытания. Такой тест предусматривает показ информационной системы заказчику и должен содержать группу тестов, моделирующих реальные бизнес-процессы, чтобы показать соответствие реализации требованиям заказчика.

  Необходимость контролировать процесс создания ИС, гарантировать достижение целей разработки и соблюдение различных ограничений (бюджетных, временных и пр.) привело к широкому использованию в этой сфере методов и средств программной инженерии: структурного анализа, объектно-ориентированного моделирования, CASE-систем.

• Методология проектирования информационных систем описывает процесс создания и сопровождения систем в виде жизненного цикла (ЖЦ) ИС, представляя его как некоторую последовательность стадий и выполняемых на них процессов. Для каждого этапа определяются состав и последовательность выполняемых работ, получаемые результаты, методы и средства, необходимые для выполнения работ, роли и ответственность участников и т.д. Такое формальное описание ЖЦ ИС позволяет спланировать и организовать процесс коллективной разработки и обеспечить управление этим процессом.

  Жизненный цикл ИС можно представить как ряд событий, происходящих с системой в процессе ее создания и использования.

  Модель жизненного цикла отражает различные состояния системы, начиная с момента возникновения необходимости в данной ИС и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления. Модель жизненного цикла — структура, содержащая процессы, действия и задачи, которые осуществляются в ходе разработки, функционирования и сопровождения программного продукта в течение всей жизни системы, от определения требований до завершения ее использования.

  В настоящее время известны и используются следующие модели жизненного цикла:

  • Каскадная модель ( рис. 2.1) предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.
  • Поэтапная модель с промежуточным контролем ( рис. 2.2). Разработка ИС ведется итерациями с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки позволяют учитывать реально существующее взаимовлияние результатов разработки на различных этапах; время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.
  • Спиральная модель ( рис. 2.3). На каждом витке спирали выполняется создание очередной версии продукта, уточняются требования проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка.Особое внимание уделяется начальным этапам разработки — анализу и проектированию, где реализуемость тех или иных технических решений проверяется и обосновывается посредством создания прототипов (макетирования).

  На практике наибольшее распространение получили две основные модели жизненного цикла:

  • каскадная модель (характерна для периода 1970-1985 гг.);
  • спиральная модель (характерна для периода после 1986.г.).

  В ранних проектах достаточно простых ИС каждое приложение представляло собой единый, функционально и информационно независимый блок. Для разработки такого типа приложений эффективным оказался каскадный способ. Каждый этап завершался после полного выполнения и документального оформления всех предусмотренных работ.

  Можно выделить следующие положительные стороны применения каскадного подхода:

  • на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;
  • выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

  Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении относительно простых ИС, когда в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования к системе. Основным недостатком этого подхода является то, что реальный процесс создания системы никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания ИС оказывается соответствующим поэтапной модели с промежуточным контролем.

  Однако и эта схема не позволяет оперативно учитывать возникающие изменения и уточнения требований к системе. Согласование результатов разработки с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, а общие требования к ИС зафиксированы в виде технического задания на все время ее создания. Таким образом, пользователи зачастую получают систему, не удовлетворяющую их реальным потребностям.

  Спиральная модель ЖЦ была предложена для преодоления перечисленных проблем. На этапах анализа и проектирования реализуемость технических решений и степень удовлетворения потребностей заказчика проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию работоспособного фрагмента или версии системы. Это позволяет уточнить требования, цели и характеристики проекта, определить качество разработки, спланировать работы следующего витка спирали. Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который удовлетворяет действительным требованиям заказчика и доводится до реализации.

  Итеративная разработка отражает объективно существующий спиральный цикл создания сложных систем. Она позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем и решить главную задачу — как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым активизируя процесс уточнения и дополнения требований.

  Основная проблема спирального цикла — определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения вводятся временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла, и переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. Планирование производится на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.

  Несмотря на настойчивые рекомендации компаний — вендоров и экспертов в области проектирования и разработки ИС, многие компании продолжают использовать каскадную модель вместо какого-либо варианта итерационной модели. Основные причины, покоторым каскадная модель сохраняет свою популярность, следующие [ 2.1 ] :

  1. Привычка — многие ИТ-специалисты получали образование в то время, когда изучалась только каскадная модель, поэтому она используется ими и в наши дни.
  2. Иллюзия снижения рисков участников проекта (заказчика и исполнителя). Каскадная модель предполагает разработку законченных продуктов на каждом этапе: технического задания, технического проекта, программного продукта и пользовательской документации. Разработанная документация позволяет не только определить требования к продукту следующего этапа, но и определить обязанности сторон, объем работ и сроки, при этом окончательная оценка сроков и стоимости проекта производится на начальных этапах, после завершения обследования. Очевидно, что если требования к информационной системе меняются в ходе реализации проекта, а качество документов оказывается невысоким (требования неполны и/или противоречивы), то в действительности использование каскадной модели создает лишь иллюзию определенности и на деле увеличивает риски, уменьшая лишь ответственность участников проекта. При формальном подходеменеджер проекта реализует только те требования, которые содержатся в спецификации, опирается на документ, а не на реальные потребности бизнеса. Есть два основных типа контрактов на разработку ПО. Первый тип предполагает выполнение определенного объема работ за определенную сумму в определенные сроки (fixed price). Второй тип предполагает повременную оплату работы (time work). Выбор того или иного типа контракта зависит от степени определенности задачи.Каскадная модель с определенными этапами и их результатами лучше приспособлена для заключения контракта с оплатой по результатам работы, а именно этот тип контрактов позволяет получить полную оценку стоимости проекта до его завершения. Более вероятно заключение контракта с повременной оплатой на небольшую систему, с относительно небольшим весом в структуре затрат предприятия. Разработка и внедрение интегрированной информационной системы требует существенных финансовых затрат, поэтому используются контракты с фиксированной ценой, и, следовательно, каскадная модель разработки и внедрения. Спиральная модель чаще применяется при разработке информационной системы силами собственного отдела ИТ предприятия.
  3. Проблемы внедрения при использовании итерационной модели. В некоторых областях спиральная модель не может применяться, поскольку невозможно использование/тестирование продукта, обладающего неполной функциональностью (например, военные разработки, атомная энергетика и т.д.). Поэтапное итерационное внедрение информационной системы для бизнеса возможно, но сопряжено с организационными сложностями (перенос данных, интеграция систем, изменение бизнес-процессов, учетной политики, обучение пользователей). Трудозатраты при поэтапном итерационном внедрении оказываются значительно выше, а управление проектом требует настоящего искусства. Предвидя указанные сложности, заказчики выбирают каскадную модель, чтобы «внедрять систему один раз».

  Каждая из стадий создания системы предусматривает выполнение определенного объема работ, которые представляются в видепроцессов ЖЦ. Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих входные данные в выходные. Описание каждого процесса включает в себя перечень решаемых задач, исходных данных и результатов.

  Существует целый ряд стандартов, регламентирующих ЖЦ ПО, а в некоторых случаях и процессы разработки.

  Значительный вклад в теорию проектирования и разработки информационных систем внесла компания IBM, предложив еще в середине 1970-х годов методологию BSP (Business System Planning — методология организационного планирования). Метод структурирования информации с использованием матриц пересечения бизнес-процессов, функциональных подразделений, функций систем обработки данных (информационных систем), информационных объектов, документов и баз данных, предложенный в BSP, используется сегодня не только в ИТ-проектах, но и проектах по реинжинирингу бизнес-процессов, изменению организационной структуры. Важнейшие шаги процесса BSP, их последовательность (получить поддержку высшего руководства, определить процессы предприятия, определить классы данных, провести интервью, обработать и организовать данные интервью) можно встретить практически во всех формальных методиках, а также в проектах, реализуемых на практике.

  Среди наиболее известных стандартов можно выделить следующие:

  • ГОСТ 34.601-90 — распространяется на автоматизированные системы и устанавливает стадии и этапы их создания. Кроме того, в стандарте содержится описание содержания работ на каждом этапе. Стадии и этапы работы, закрепленные в стандарте, в большей степени соответствуют каскадной модели жизненного цикла [ 2.2 ] .
  • ISO/IEC 12207:1995 — стандарт на процессы и организацию жизненного цикла. Распространяется на все виды заказного ПО. Стандарт не содержит описания фаз, стадий и этапов [ 2.3 ] .
  • Custom Development Method (методика Oracle) по разработке прикладных информационных систем — технологический материал, детализированный до уровня заготовок проектных документов, рассчитанных на использование в проектах с применением Oracle. Применяется CDM для классической модели ЖЦ (предусмотрены все работы/задачи и этапы), а также для технологий «быстрой разработки» (Fast Track) или «облегченного подхода», рекомендуемых в случае малых проектов.
  • Rational Unified Process (RUP) предлагает итеративную модель разработки, включающую четыре фазы: начало, исследование, построение и внедрение. Каждая фаза может быть разбита на этапы (итерации), в результате которых выпускается версия для внутреннего или внешнего использования. Прохождение через четыре основные фазы называется циклом разработки, каждый цикл завершается генерацией версии системы. Если после этого работа над проектом не прекращается, то полученный продукт продолжает развиваться и снова минует те же фазы. Суть работы в рамках RUP — это создание и сопровождение моделей на базе UML [ 2.4 ] .
  • Microsoft Solution Framework (MSF) сходна с RUP, так же включает четыре фазы: анализ, проектирование, разработка, стабилизация, является итерационной, предполагает использование объектно-ориентированного моделирования. MSF в сравнении с RUP в большей степени ориентирована на разработку бизнес-приложений.
  • Extreme Programming (XP). Экстремальное программирование (самая новая среди рассматриваемых методологий) сформировалось в 1996 году. В основе методологии командная работа, эффективная коммуникация между заказчиком и исполнителем в течение всего проекта по разработке ИС, а разработка ведется с использованием последовательно дорабатываемых прототипов.

  В соответствии с базовым международным стандартом ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО делятся на три группы:

  1. Основные процессы:

  • приобретение;
  • поставка;
  • разработка;
  • эксплуатация;
  • сопровождение.

  1. Вспомогательные процессы:

  • документирование;
  • управление конфигурацией;
  • обеспечение качества;
  • разрешение проблем;
  • аудит;
  • аттестация;
  • совместная оценка;
  • верификация.

  1. Организационные процессы:

  • создание инфраструктуры;
  • управление;
  • обучение;
  • усовершенствование.

  В таблице 2.1 приведены ориентировочные описания основных процессов ЖЦ. Вспомогательные процессы предназначены для поддержки выполнения основных процессов, обеспечения качества проекта, организации верификации, проверки и тестированияПО. Организационные процессы определяют действия и задачи, выполняемые как заказчиком, так и разработчиком проекта для управления своими процессами.

  Для поддержки практического применения стандарта ISO/IEC 12207 разработан ряд технологических документов: Руководство для ISO/IEC 12207 (ISO/IEC TR 15271:1998 Information technology — Guide for ISO/IEC 12207) и Руководство по применению ISO/IEC12207 к управлению проектами (ISO/IEC TR 16326:1999 Software engineering — Guide for the application of ISO/IEC 12207 to project management).

  Таблица 2.1. Содержание основных процессов ЖЦ ПО ИС (ISO/IEC 12207)

  Процесс (исполнитель процесса)	Действия	Вход	Результат
  Приобретение (заказчик)	Инициирование Подготовка заявочных предложений Подготовка договора Контроль деятельности поставщика Приемка ИС Решение о начале работ по внедрению ИС	Результаты обследования деятельности заказчика Результаты анализа рынка ИС/ тендера План поставки/ разработки Комплексный тест ИС	Технико-экономическое обоснование внедрения ИС Техническое задание на ИС Договор на поставку/ разработку Акты приемки этапов работы Акт приемно-сдаточных испытаний
  Поставка (разработчик ИС)	Инициирование Ответ на заявочные предложения Подготовка договора Планирование исполнения Поставка ИС	Техническое задание на ИС Решение руководства об участии в разработке Результаты тендера Техническое задание на ИС План управления проектом Разработанная ИС и документация	Решение об участии в разработке Коммерческие предложения/ конкурсная заявка Договор на поставку/ разработку План управления проектом Реализация/ корректировка Акт приемно-сдаточных испытаний
  Разработка (разработчик ИС)	Подготовка Анализ требований к ИС Проектирование архитектуры ИС Разработка требований к ПО Проектирование архитектуры ПО Детальное проектирование ПО Кодирование и тестирование ПО Интеграция ПО и квалификационное тестирование ПО Интеграция ИС и квалификационное тестирование ИС	Техническое задание на ИС Техническое задание на ИС, модель ЖЦ Подсистемы ИС Спецификации требования к компонентам ПО Архитектура ПО Материалы детального проектирования ПО План интеграции ПО, тесты Архитектура ИС, ПО, документация на ИС, тесты	Используемая модель ЖЦ, стандарты разработки План работ Состав подсистем, компоненты оборудования Спецификации требования к компонентам ПО Состав компонентов ПО, интерфейсы с БД, план интеграции ПО Проект БД, спецификации интерфейсов между компонентами ПО, требования к тестам Тексты модулей ПО, акты автономного тестирования Оценка соответствия комплекса ПО требованиям ТЗ Оценка соответствия ПО, БД, технического комплекса и комплекта документации требованиям ТЗ

  Позднее был разработан и в 2002 г. опубликован стандарт на процессы жизненного цикла систем (ISO/IEC 15288 System life cycleprocesses). К разработке стандарта были привлечены специалисты различных областей: системной инженерии, программирования, управления качеством, человеческими ресурсами, безопасностью и пр. Был учтен практический опыт создания систем в правительственных, коммерческих, военных и академических организациях. Стандарт применим для широкого класса систем, но его основное предназначение — поддержка создания компьютеризированных систем.

  Согласно стандарту ISO/IEC серии 15288 [ 2.5 ] в структуру ЖЦ следует включать следующие группы процессов:

  1. Договорные процессы:

  • приобретение (внутренние решения или решения внешнего поставщика);
  • поставка (внутренние решения или решения внешнего поставщика).

  1. Процессы предприятия:

  • управление окружающей средой предприятия;
  • инвестиционное управление;
  • управление ЖЦ ИС;
  • управление ресурсами;
  • управление качеством.

  1. Проектные процессы:

  • планирование проекта;
  • оценка проекта;
  • контроль проекта;
  • управление рисками;
  • управление конфигурацией;
  • управление информационными потоками;
  • принятие решений.

  1. Технические процессы:

  • определение требований;
  • анализ требований;
  • разработка архитектуры;
  • внедрение;
  • интеграция;
  • верификация;
  • переход;
  • аттестация;
  • эксплуатация;
  • сопровождение;
  • утилизация.

  1. Специальные процессы:

  • определение и установка взаимосвязей исходя из задач и целей.

  Стадии создания системы, предусмотренные в стандарте ISO/IEC 15288, несколько отличаются от рассмотренных выше. Перечень стадий и основные результаты, которые должны быть достигнуты к моменту их завершения, приведены в таблице 2.2.

  Таблица 2.2. Стадии создания систем (ISO/IEC 15288)
  № п/п	Стадия	Описание
  1	Формирование концепции	Анализ потребностей, выбор концепции и проектных решений
  2	Разработка	Проектирование системы
  3	Реализация	Изготовление системы
  4	Эксплуатация	Ввод в эксплуатацию и использование системы
  5	Поддержка	Обеспечение функционирования системы
  6	Снятие с эксплуатации	Прекращение использования, демонтаж, архивирование системы

• Каноническое проектирование ИС

  Организация канонического проектирования ИС ориентирована на использование главным образом каскадной модели жизненного цикла ИС. Стадии и этапы работы описаны в стандарте ГОСТ 34.601-90.

  В зависимости от сложности объекта автоматизации и набора задач, требующих решения при создании конкретной ИС, стадии и этапы работ могут иметь различную трудоемкость. Допускается объединять последовательные этапы и даже исключать некоторые из них на любой стадии проекта. Допускается также начинать выполнение работ следующей стадии до окончания предыдущей.

  Стадии и этапы создания ИС, выполняемые организациями-участниками, прописываются в договорах и технических заданиях на выполнение работ:

  Стадия 1. Формирование требований к ИС.

  На начальной стадии проектирования выделяют следующие этапы работ:

  • обследование объекта и обоснование необходимости создания ИС;
  • формирование требований пользователей к ИС;
  • оформление отчета о выполненной работе и тактико- технического задания на разработку.

  Стадия 2. Разработка концепции ИС.

  • изучение объекта автоматизации;
  • проведение необходимых научно-исследовательских работ;
  • разработка вариантов концепции ИС, удовлетворяющих требованиям пользователей;
  • оформление отчета и утверждение концепции.

  Стадия 3. Техническое задание.

  • разработка и утверждение технического задания на создание ИС.

  Стадия 4. Эскизный проект.

  • разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям;
  • разработка эскизной документации на ИС и ее части.

  Стадия 5. Технический проект.

  • разработка проектных решений по системе и ее частям;
  • разработка документации на ИС и ее части;
  • разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий;
  • разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта.

  Стадия 6. Рабочая документация.

  • разработка рабочей документации на ИС и ее части;
  • разработка и адаптация программ.

  Стадия 7. Ввод в действие.

  • подготовка объекта автоматизации;
  • подготовка персонала;
  • комплектация ИС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями);
  • строительно-монтажные работы;
  • пусконаладочные работы;
  • проведение предварительных испытаний ;
  • проведение опытной эксплуатации ;
  • проведение приемочных испытаний.

  Стадия 8. Сопровождение ИС.

  • выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами;
  • послегарантийное обслуживание.

  Oбследование — это изучение и диагностический анализ организационной структуры предприятия, его деятельности и существующей системы обработки информации. Материалы, полученные в результате обследования, используются для:

  • обоснования разработки и поэтапного внедрения систем;
  • составления технического задания на разработку систем;
  • разработки технического и рабочего проектов систем.

  На этапе обследования целесообразно выделить две составляющие: определение стратегии внедрения ИС и детальный анализдеятельности организации.

  Основная задача первого этапа обследования — оценка реального объема проекта, его целей и задач на основе выявленных функций и информационных элементов автоматизируемого объекта высокого уровня [ 3.1 ] . Эти задачи могут быть реализованы или заказчиком ИС самостоятельно, или с привлечением консалтинговых организаций. Этап предполагает тесное взаимодействие с основными потенциальными пользователями системы и бизнес-экспертами. Основная задача взаимодействия — получить полное и однозначное понимание требований заказчика. Как правило, нужная информация может быть получена в результате интервью, бесед или семинаров с руководством, экспертами и пользователями.

  По завершении этой стадии обследования появляется возможность определить вероятные технические подходы к созданию системы и оценить затраты на ее реализацию (затраты на аппаратное обеспечение, закупаемое программное обеспечение и разработку нового программного обеспечения ).

  Результатом этапа определения стратегии является документ ( технико-экономическое обоснование проекта ), где четко сформулировано, что получит заказчик, если согласится финансировать проект, когда он получит готовый продукт (графиквыполнения работ) и сколько это будет стоить (для крупных проектов должен быть составлен график финансирования на разных этапах работ). В документе желательно отразить не только затраты, но и выгоду проекта, например время окупаемости проекта, ожидаемый экономический эффект (если его удается оценить).

  Ориентировочное содержание этого документа:

  • ограничения, риски, критические факторы, которые могут повлиять на успешность проекта;
  • совокупность условий, при которых предполагается эксплуатировать будущую систему: архитектура системы, аппаратные и программные ресурсы, условия функционирования, обслуживающий персонал и пользователи системы;
  • сроки завершения отдельных этапов, форма приемки/сдачи работ, привлекаемые ресурсы, меры по защите информации;
  • описание выполняемых системой функций;
  • возможности развития системы;
  • информационные объекты системы;
  • интерфейсы и распределение функций между человеком и системой;
  • требования к программным и информационным компонентам ПО, требования к СУБД;
  • что не будет реализовано в рамках проекта.

  На этапе детального анализа деятельности организации изучаются задачи, обеспечивающие реализацию функций управления, организационная структура, штаты и содержание работ по управлению предприятием, а также характер подчиненности вышестоящим органам управления. На этом этапе должны быть выявлены:

  • инструктивно-методические и директивные материалы, на основании которых определяются состав подсистем и перечень задач;
  • возможности применения новых методов решения задач.

  Аналитики собирают и фиксируют информацию в двух взаимосвязанных формах:

  • функции — информация о событиях и процессах, которые происходят в бизнесе;
  • сущности — информация о вещах, имеющих значение для организации и о которых что-то известно.

  При изучении каждой функциональной задачи управления определяются:

  • наименование задачи; сроки и периодичность ее решения;
  • степень формализуемости задачи;
  • источники информации, необходимые для решения задачи;
  • показатели и их количественные характеристики;
  • порядок корректировки информации;
  • действующие алгоритмы расчета показателей и возможные методы контроля;
  • действующие средства сбора, передачи и обработки информации;
  • действующие средства связи;
  • принятая точность решения задачи;
  • трудоемкость решения задачи;
  • действующие формы представления исходных данных и результатов их обработки в виде документов;
  • потребители результатной информации по задаче.

  Одной из наиболее трудоемких, хотя и хорошо формализуемых задач этого этапа является описание документооборота организации. При обследовании документооборота составляется схема маршрута движения документов, которая должна отразить:

  • количество документов;
  • место формирования показателей документа;
  • взаимосвязь документов при их формировании;
  • маршрут и длительность движения документа;
  • место использования и хранения данного документа;
  • внутренние и внешние информационные связи;
  • объем документа в знаках.

  По результатам обследования устанавливается перечень задач управления, решение которых целесообразно автоматизировать, и очередность их разработки.

  На этапе обследования следует классифицировать планируемые функции системы по степени важности. Один из возможных форматов представления такой классификации — MuSCoW [ 3.2 ] .

  Эта аббревиатура расшифровывается так: Must have — необходимые функции; Should have — желательные функции; Could have — возможные функции; Won’t have — отсутствующие функции.

  Функции первой категории обеспечивают критичные для успешной работы системы возможности.

  Реализация функций второй и третьей категорий ограничивается временными и финансовыми рамками: разрабатывается то, что необходимо, а также максимально возможное в порядке приоритета число функций второй и третьей категорий.

  Последняя категория функций особенно важна, поскольку необходимо четко представлять границы проекта и набор функций, которые будут отсутствовать в системе.

  Модели деятельности организации создаются в двух видах:

  • модель «как есть» («as-is»)- отражает существующие в организации бизнес-процессы;
  • модель «как должно быть» («to-be») — отражает необходимые изменения бизнес-процессов с учетом внедрения ИС.

  На этапе анализа необходимо привлекать к работе группы тестирования для решения следующих задач:

  • получения сравнительных характеристик предполагаемых к использованию аппаратных платформ, операционных систем, СУБД, иного окружения;
  • разработки плана работ по обеспечению надежности информационной системы и ее тестирования.

  Привлечение тестировщиков на ранних этапах разработки является целесообразным для любых проектов. Если проектное решение оказалось неудачным и это обнаружено слишком поздно (на этапе разработки или, что еще хуже, на этапе внедрения в эксплуатацию), то исправление ошибки проектирования обходится очень дорого. Чем раньше группы тестирования выявляют ошибки в информационной системе, тем ниже стоимость сопровождения системы. Время на тестирование системы и на исправление обнаруженных ошибок следует предусматривать не только на этапе разработки, но и на этапе проектирования.

  Для автоматизации тестирования следует использовать системы отслеживания ошибок (bug tracking). Это позволяет иметь единое хранилище ошибок, отслеживать их повторное появление, контролировать скорость и эффективность исправления ошибок, видеть наиболее нестабильные компоненты системы, а также поддерживать связь между группой разработчиков и группой тестирования (уведомления об изменениях по e-mail и т.п.). Чем больше проект, тем сильнее потребность в bug tracking.

  Результаты обследования представляют объективную основу для формирования технического задания на информационную систему.

  Техническое задание — это документ, определяющий цели, требования и основные исходные данные, необходимые для разработки автоматизированной системы управления.

  При разработке технического задания необходимо решить следующие задачи:

  • установить общую цель создания ИС, определить состав подсистем и функциональных задач;
  • разработать и обосновать требования, предъявляемые к подсистемам;
  • разработать и обосновать требования, предъявляемые к информационной базе, математическому и программному обеспечению, комплексу технических средств (включая средства связи и передачи данных);
  • установить общие требования к проектируемой системе;
  • определить перечень задач создания системы и исполнителей;
  • определить этапы создания системы и сроки их выполнения;
  • провести предварительный расчет затрат на создание системы и определить уровень экономической эффективности ее внедрения.

  Типовые требования к составу и содержанию технического задания приведены в таблице 3.1.

  Таблица 3.1. Состав и содержание технического задания (ГОСТ 34.602- 89)
  № пп	Раздел	Содержание
  1	Общие сведения	полное наименование системы и ее условное обозначение шифр темы или шифр (номер) договора; наименование предприятий разработчика и заказчика системы, их реквизиты перечень документов, на основании которых создается ИС плановые сроки начала и окончания работ сведения об источниках и порядке финансирования работ порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ по созданию системы, ее частей и отдельных средств
  2	Назначение и цели создания (развития) системы	вид автоматизируемой деятельности перечень объектов, на которых предполагается использование системы наименования и требуемые значения технических, технологических, производственно-экономических и др. показателей объекта, которые должны быть достигнуты при внедрении ИС
  3	Характеристика объектов автоматизации	краткие сведения об объекте автоматизации сведения об условиях эксплуатации и характеристиках окружающей среды
  4	Требования к системе	Требования к системе в целом: требования к структуре и функционированию системы (перечень подсистем, уровни иерархии, степень централизации, способы информационного обмена, режимы функционирования, взаимодействие со смежными системами, перспективы развития системы) требования к персоналу (численность пользователей, квалификация, режим работы, порядок подготовки) показатели назначения (степень приспособляемости системы к изменениям процессов управления и значений параметров) требования к надежности, безопасности, эргономике, транспортабельности, эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту, защите и сохранности информации, защите от внешних воздействий, к патентной чистоте, по стандартизации и унификации Требования к функциям (по подсистемам) : перечень подлежащих автоматизации задач временной регламент реализации каждой функции требования к качеству реализации каждой функции, к форме представления выходной информации, характеристики точности, достоверности выдачи результатов перечень и критерии отказов Требования к видам обеспечения: математическому (состав и область применения мат. моделей и методов, типовых и разрабатываемых алгоритмов) информационному (состав, структура и организация данных, обмен данными между компонентами системы, информационная совместимость со смежными системами, используемые классификаторы, СУБД, контроль данных и ведение информационных массивов, процедуры придания юридической силы выходным документам) лингвистическому (языки программирования, языки взаимодействия пользователей с системой, системы кодирования, языки ввода- вывода) программному (независимость программных средств от платформы, качество программных средств и способы его контроля, использование фондов алгоритмов и программ) техническому метрологическому организационному (структура и функции эксплуатирующих подразделений, защита от ошибочных действий персонала) методическому (состав нормативно-технической документации)
  5	Состав и содержание работ по созданию системы	перечень стадий и этапов работ сроки исполнения состав организаций — исполнителей работ вид и порядок экспертизы технической документации программа обеспечения надежности программа метрологического обеспечения
  6	Порядок контроля и приемки системы	виды, состав, объем и методы испытаний системы общие требования к приемке работ по стадиям статус приемной комиссии
  7	Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие	преобразование входной информации к машиночитаемому виду изменения в объекте автоматизации сроки и порядок комплектования и обучения персонала
  8	Требования к документированию	перечень подлежащих разработке документов перечень документов на машинных носителях
  9	Источники разработки	документы и информационные материалы, на основании которых разрабатывается ТЗ и система

  Эскизный проект предусматривает разработку предварительных проектных решений по системе и ее частям.

  Выполнение стадии эскизного проектирования не является строго обязательной. Если основные проектные решения определены ранее или достаточно очевидны для конкретной ИС и объекта автоматизации, то эта стадия может быть исключена из общей последовательности работ.

  Содержание эскизного проекта задается в ТЗ на систему. Как правило, на этапе эскизного проектирования определяются:

  • функции ИС;
  • функции подсистем, их цели и ожидаемый эффект от внедрения;
  • состав комплексов задач и отдельных задач;
  • концепция информационной базы и ее укрупненная структура;
  • функции системы управления базой данных;
  • состав вычислительной системы и других технических средств;
  • функции и параметры основных программных средств.

  По результатам проделанной работы оформляется, согласовывается и утверждается документация в объеме, необходимом для описания полной совокупности принятых проектных решений и достаточном для дальнейшего выполнения работ по созданию системы.

  На основе технического задания (и эскизного проекта ) разрабатывается технический проект ИС. Технический проект системы — это техническая документация, содержащая общесистемные проектные решения, алгоритмы решения задач, а также оценку экономической эффективности автоматизированной системы управления и перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению.

  На этом этапе осуществляется комплекс научно-исследовательских и экспериментальных работ для выбора основных проектных решений и расчет экономической эффективности системы.

  Состав и содержание технического проекта приведены в таблице 3.2.

  Таблица 3.2. Содержание технического проекта
  № пп	Раздел	Содержание
  1	Пояснительная записка	основания для разработки системы перечень организаций разработчиков краткая характеристика объекта с указанием основных технико-экономических показателей его функционирования и связей с другими объектами краткие сведения об основных проектных решениях по функциональной и обеспечивающим частям системы
  2	Функциональная и организационная структура системы	обоснование выделяемых подсистем, их перечень и назначение перечень задач, решаемых в каждой подсистеме, с краткой характеристикой их содержания схема информационных связей между подсистемами и между задачами в рамках каждой подсистемы
  3	Постановка задач и алгоритмы решения	организационно-экономическая сущность задачи (наименование, цель решения, краткое содержание, метод, периодичность и время решения задачи, способы сбора и передачи данных, связь задачи с другими задачами, характер использования результатов решения, в которых они используются) экономико-математическая модель задачи (структурная и развернутая форма представления) входная оперативная информация ( характеристика показателей, диапазон изменения, формы представления) нормативно-справочная информация ( НСИ) (содержание и формы представления) информация, хранимая для связи с другими задачами информация, накапливаемая для последующих решений данной задачи информация по внесению изменений ( система внесения изменений и перечень информации, подвергающейся изменениям) алгоритм решения задачи ( последовательность этапов расчета, схема, расчетные формулы) контрольный пример (набор заполненных данными форм входных документов, условные документы с накапливаемой и хранимой информацией, формы выходных документов, заполненные по результатам решения экономико-технической задачи и в соответствии с разработанным алгоритмом расчета)
  4	Организация информационной базы	источники поступления информации и способы ее передачи совокупность показателей, используемых в системе состав документов, сроки и периодичность их поступления основные проектные решения по организации фонда НСИ состав НСИ, включая перечень реквизитов, их определение, диапазон изменения и перечень документов НСИ перечень массивов НСИ, их объем, порядок и частота корректировки информации структура фонда НСИ с описанием связи между его элементами; требования к технологии создания и ведения фонда методы хранения, поиска, внесения изменений и контроля определение объемов и потоков информации НСИ контрольный пример по внесению изменений в НСИ предложения по унификации документации
  5	Альбом форм документов
  6	Система математического обеспечения	обоснование структуры математического обеспечения обоснование выбора системы программирования перечень стандартных программ
  7	Принцип построения комплекса технических средств	описание и обоснование схемы технологического процесса обработки данных обоснование и выбор структуры комплекса технических средств и его функциональных групп обоснование требований к разработке нестандартного оборудования комплекс мероприятий по обеспечению надежности функционирования технических средств
  8	Расчет экономической эффективности системы	сводная смета затрат, связанных с эксплуатацией систем расчет годовой экономической эффективности, источниками которой являются оптимизация производственной структуры хозяйства (объединения), снижение себестоимости продукции за счет рационального использования производственных ресурсов и уменьшения потерь, улучшения принимаемых управленческих решений
  9	Мероприятия по подготовке объекта к внедрению системы	перечень организационных мероприятий по совершенствованию бизнес-процессов перечень работ по внедрению системы, которые необходимо выполнить на стадии рабочего проектирования, с указанием сроков и ответственных лиц
  10	Ведомость документов

  В завершение стадии технического проектирования производится разработка документации на поставку серийно выпускаемых изделий для комплектования ИС, а также определяются технические требования и составляются ТЗ на разработку изделий, не изготовляемых серийно.

  На стадии » рабочая документация » осуществляется создание программного продукта и разработка всей сопровождающей документации. Документация должна содержать все необходимые и достаточные сведения для обеспечения выполнения работпо вводу ИС в действие и ее эксплуатации, а также для поддержания уровня эксплуатационных характеристик (качества) системы. Разработанная документация должна быть соответствующим образом оформлена, согласована и утверждена.

  Для ИС, которые являются разновидностью автоматизированных систем, устанавливают следующие основные виды испытаний: предварительные, опытная эксплуатация и приемочные. При необходимости допускается дополнительно проведение других видов испытаний системы и ее частей.

  В зависимости от взаимосвязей частей ИС и объекта автоматизации испытания могут быть автономные или комплексные. Автономные испытания охватывают части системы. Их проводят по мере готовности частей системы к сдаче в опытную эксплуатацию. Комплексные испытания проводят для групп взаимосвязанных частей или для системы в целом.

  Для планирования проведения всех видов испытаний разрабатывается документ «Программа и методика испытаний«. Разработчик документа устанавливается в договоре или ТЗ. В качестве приложения в документ могут включаться тесты или контрольные примеры.

  Предварительные испытания проводят для определения работоспособности системы и решения вопроса о возможности ее приемки в опытную эксплуатацию. Предварительные испытания следует выполнять после проведения разработчиком отладки и тестирования поставляемых программных и технических средств системы и представления им соответствующих документов об их готовности к испытаниям, а также после ознакомления персонала ИС с эксплуатационной документацией.

• Процессные потоковые модели

  Разработка требований к проектируемой ИС строится на основе статического и динамичного описания компании. Статическое описание компании, рассмотренное в лекции 4, проводится на уровне функциональных моделей и включает описание бизнес-потенциала, функционала и соответствующих матриц ответственности.

  Дальнейшее развитие (детализация) бизнес-модели происходит на этапе динамичного описания компании на уровне процессных потоковых моделей.

  Процессные потоковые модели — это модели, описывающие процесс последовательного во времени преобразования материальных и информационных потоков компании в ходе реализации какой-либо бизнес-функции или функции менеджмента. На верхнем уровне описывается логика взаимодействия участников процесса, на нижнем — технология работы отдельных специалистов на своих рабочих местах. Процессные потоковые модели отвечают на вопросы кто—что—как—кому (см. лекцию 4рис. 4.3).

  Современное состояние экономики характеризуется переходом от традиционной функциональной модели деятельности компании, построенной на принципах разделения труда, узкой специализации и жестких иерархических структурах, к модели процессной, основанной на интеграции работ вокруг бизнес-процессов.

  Главными недостатками функционального подхода являются:

  • разбиение технологий выполнения работы на отдельные фрагменты, иногда между собой несвязанные, которые выполняются различными структурными подразделениями;
  • отсутствие целостного описания технологий выполнения работы;
  • сложность увязывания простейших задач в технологию, производящую реальный товар или услугу;
  • отсутствие ответственности за конечный результат;
  • высокие затраты на согласование, налаживание взаимодействия, контроль и т. д.;
  • отсутствие ориентации на клиента.

  Процессный подход предполагает смещение акцентов от управления отдельными структурными элементами на управление сквозными бизнес-процессами, связывающими деятельность всех структурных элементов. Каждый деловой процесс проходит через ряд подразделений, т. е. в его выполнении участвуют специалисты различных отделов компании. Чаще всего приходится сталкиваться с ситуацией, когда собственно процессами никто не управляет, а управляют лишь подразделениями. Более того, структура компаний строится без учета возможностей оптимизации деловых процессов, обеспечивающих необходимые функции.Процессный подход позволяет устранить фрагментарность в работе, организационные и информационные разрывы, дублирование, нерациональное использование финансовых, материальных и кадровых ресурсов.

  Процессный подход к организации деятельности предприятия предполагает:

  • широкое делегирование полномочий и ответственности исполнителям;
  • сокращение уровней принятия решений;
  • сочетание принципа целевого управления с групповой организацией труда;
  • повышенное внимание к вопросам обеспечения качества;
  • автоматизация технологий выполнения бизнес-процессов.

  Согласно стандарту «Основные Положения и Словарь — ИСО/ОПМС 9000:2000″ (п. 2.4) понятие » Процессный подход » определяется как:

  «Любая деятельность, или комплекс деятельности, в которой используются ресурсы для преобразования входов в выходы, может рассматриваться как процесс. Чтобы результативно функционировать, организации должны определять и управлять многочисленными взаимосвязанными и взаимодействующими процессами. Часто выход одного процесса образует непосредственно вход следующего. Систематическая идентификация и менеджмент применяемых организацией процессов, и особенно взаимодействия таких процессов, могут считаться » процессным подходом «.

  Основной принцип процессного подхода определяет структурирование бизнес–системы в соответствии с деятельностью и бизнес-процессами предприятия, а не в соответствии с его организационно-штатной структурой. Именно бизнес-процессы, обеспечивающие значимый для потребителя результат, представляют ценность и для специалистов, проектирующих ИС. Процессная модель компании должна строиться с учетом следующих положений:

  1. Верхний уровень модели должен отражать только контекст диаграммы – взаимодействие моделируемого единственным контекстным процессом предприятия с внешним миром.
  2. На втором уровне должны быть отражены тематически сгруппированные бизнес-процессы предприятия и их взаимосвязи.
  3. Каждая из деятельностей должна быть детализирована на бизнес-процессы.
  4. Детализация бизнес-процессов осуществляется посредством бизнес –функций.
  5. Описание элементарной бизнес–операции осуществляется с помощью миниспецификации.

  Процессный подход требует комплексного изучения различных сторон жизни организации — правовых основ и правил деятельности, организационной структуры, функций и показателей результатов их исполнения, интерфейсов, ресурсного обеспечения, организационной культуры. В результате анализа создается модель деятельности «как есть». Обработка этой модели с помощью различных аналитических методов позволяет проверить, насколько деловые процессы рациональны, а также определить, является ли та или иная операция ориентированной на общественно значимый конечный результат или излишней бюрократической процедурой.

  В ходе анализа деловых процессов детально исследуются сферы ответственности подразделений ведомства, его руководителей и сотрудников. Это позволяет установить адреса владельцев деловых процессов, в результате чего процессы перестают быть бесхозными, создаются условия для разработки и внедрения систем стимулирования и ответственности за конечные результаты, определяются моменты и процедуры передачи ответственности. Анализ и оценка деловых процессов позволяют подойти к обоснованию стандартов их выполнения, допустимых рисков и диапазонов свободы принятия решений исполнителями, предельных нормативов затрат ресурсов на единицу эффекта.

  Однако чисто «процессная компания» является скорее иллюстрацией правильной организации работ. В действительности всебизнес-процессы компании протекают в рамках организационной структуры предприятия, описывающей функциональные компетентности и отношения.

  Управление всей текущей деятельностью компании ведется по двум направлениям — управление функциональными областями, которые поддерживают множество унифицированных бизнес-процессов, разделенных на операции, и управление интегрированными бизнес-процессами, задачей которого является маршрутизация и координация унифицированных процессов для выполнения как оперативных заказов потребителей, так и глобальных проектов самой организации .

  Фактически основной задачей организационного проектирования является выбор оптимального соотношения между эффективностью использования ресурсов и эффективностью процессов. Жесткая специализация подразделений экономит ресурсы организации, но снижает качество реализации процессов. Создание «процессных» команд, включающих собственных специалистов по всем ключевым операциям, обходится достаточно дорого, но при этом значительно сокращается время и повышается точность выполнения процесса. Иногда организации могут позволить себе выбрать этот путь, особенно в тех случаях, когда создается высокая ценность процесса, за которую потребитель согласен платить. Но, как правило, ищется какой-токомпромисс на основе процессно-матричных структур. Когда компания начинает ориентироваться на процессы, исключительно важной становится роль владельцев интегрированных межфункциональных процессов, касающихся многих функциональных областей. Кроме того, новая парадигма деятельности предприятия вызывает появление большого числа процессов управления, распределенных по всему предприятию, а не сосредоточенных в специализированных организационных единицах: это системы качества, бюджетирования, маркетинга и т.п. Поэтому постановка бюджетирования как организационной, а не только финансовой задачи предполагает делегирование полномочий, т.е. власти (с которой нелегко расстаются). На более низкие уровни делегируется ответственность за принятие финансовых решений: о заключении сделки-договора, об оплате, о закупке, о скидках и отпуске в кредит и т.п. Это позволяет упростить связи между подразделениями и снизить количество уровней вертикального прохождения документов, т.е. является необходимым условием реализации классической схемы реинжиниринга. Таким образом, процессная ориентация ведет к перестройке организационной структуры, делает организационную структуру компании более «плоской», что иллюстрирует тесную связь между «вертикальным» описанием организации (как структуры распределения ответственности, полномочий и взаимоотношений) и ее «горизонтальным» описанием, как системы процессов.

  Основные элементы процессного подхода

  В рамках процессного подхода любое предприятие рассматривается как бизнес-система – система, которая представляет собой связанное множество бизнес-процессов, конечными целями которых является выпуск продукции или услуг.

  Под бизнес-процессом понимают совокупность различных видов деятельности, которые создают результат, имеющий ценность для потребителя. Бизнес-процесс – это цепочка работ (функций), результатом которой является какой-либо продукт или услуга.

  Каждый бизнес-процесс имеет свои границы (подробнее см. лекции 6, 7) и роли.

  В процессном подходе используются следующие ключевые роли:

  Владелец процесса – человек, отвечающий за ход и результаты процесса в целом. Он должен знать бизнес-процесс, следить за его выполнением и совершенствовать его эффективность. Владельцу бизнес-процесса необходимо обладать коммуникативностью, энтузиазмом, способностью влиять на людей и производить изменения.

  Лидер команды — работник, обладающий знаниями о бизнес-процессе и имеющий позитивные личные качества.

  Коммуникатор – работник, обучающий команду различным методам работы, подготавливающий совместно с лидером совещания и анализирующий их результат.

  Координатор процесса – работник, отвечающий за согласованную работу всех частей бизнеса и обеспечивающий связь с другими бизнес-процессами. Координатор должен обладать административными способностями и пониманием стратегических целей предприятия.

  Участники команды – специалисты различных уровней иерархии. Участники команды получают поддержку и методическое обеспечение от консультанта и коммуникатора, вместе с лидером проводят моделирование, анализ и оценку бизнес-процесса.

  Одним из основных элементов процессного подхода является команда. Существует несколько типов процессных команд:

  Ситуационная команда – обычно работает на постоянной основе и выполняет периодически повторяющуюся работу.

  Виртуальная команда – создается для разработки нового продукта или услуги.

  Ситуационный менеджер – высококвалифицированный специалист, способный самостоятельно выполнить до 90% объемаработ.

  Важной задачей процессного подхода является формирование процессных команд. Подготовка и формирование команды включает:

  • учебные курсы;
  • практический тренинг по освоению методов, методик и др.;
  • психологическое тестирование;
  • тестирование рабочих навыков.

  Достижение определенной совокупности целей за счет выполнения бизнес-процессов называется деревом целей. Дерево целейимеет, как правило, иерархический вид. Каждая цель имеет свой вес и критерий (количественный или качественный) достижимости.

  Бизнес-процессы реализуют бизнес-функции предприятия. Под бизнес-функцией понимают вид деятельности предприятия.Множество бизнес-функций представляет иерархическую декомпозицию функциональной деятельности и называется деревом функций .

  Бизнес-функции связаны с показателями деятельности предприятия, образующими дерево показателей . На основании показателей строится система показателей оценки эффективности выполнения процессов. Владельцы процессов контролируют свои бизнес-процессы с помощью данной системы показателей. Наиболее общими показателями оценки эффективности бизнес-процессов являются:

  • количество производимой продукции заданного качества за определенный интервал времени;
  • количество потребляемой продукции;
  • длительность выполнения типовых операций и др.

  Выделение и классификация процессов

  При процессном описании должны решаться, как минимум, две задачи:

  1. Идентификация всей системы «функциональных областей» и процессов компании и их взаимосвязей.
  2. Выделение «ключевых» интегрированных процессов и их описание на потоковом уровне.

  Каждая деятельность компании реализуется как процесс, который имеет своего потребителя: внешнего — клиента или внутреннего — сотрудников или подразделения компании, реализующих другие процессы. На стадии системного описания процессов и выявляется значимость каждого процесса — в том числе происходит очищение от малопонятной деятельности. На этом этапе выбираются ключевые процессы для потокового описания, которое необходимо, например, для создания информационной системы предприятия.

  Наиболее распространены следующие четыре вида бизнес-процессов:

  1. Процессы, создающие наибольшую добавленную стоимость (экономическую стоимость, которая определяется издержками компании, относимыми на продукцию).
  2. Процессы, создающие наибольшую ценность для клиентов (маркетинговую стоимость за счет дифференциации продукции).
  3. Процессы с наиболее интенсивным межзвенным взаимодействием, создающие транзакционные издержки.
  4. Процессы, определенные стандартами ИСО 9000, как обязательные к описанию при постановке системы менеджмента качества.

  Важнейшим шагом при структуризации любой компании является выделение и классификация бизнес-процессов. Целесообразно основываться на следующих классах процессов:

  • основные;
  • процессы управления ;
  • процессы обеспечения ;
  • сопутствующие;
  • вспомогательные;
  • процессы развития.

  Рассмотрим модель деятельности компании (рис. 5.2), при описании которой используют процессы управления, основные бизнес-процессы и процессы обеспечения.

  Основные бизнес-процессы — это процессы, ориентированные на производство товаров и услуг, представляющие ценность для клиента и обеспечивающие получение дохода.

  Основные процессы образуют «жизненный цикл» продукции компании. Критериями эффективности таких процессов являются обычно качество, точность и своевременность выполнения каждого заказа. Многие потребители рассматривают увеличение качества как нечто более важное, чем уменьшение цены. Искусный продавец может получить заказ на выполнение работ в условиях конкуренции с другими фирмами, однако только качество товара или услуги определяет в большей степени, повторит ли потребитель свой заказ у этого продавца еще раз. Таких процессов, при развитой деятельности компании, может быть много. Все они описываются по производственно-коммерческим цепочкам: «первичное взаимодействие с клиентом и определение его потребностей  реализация запроса (заявки, заказа, контракта и т.п.)  послепродажное сопровождение и мониторингудовлетворения потребностей». Процесс «реализации (запроса клиента)» может быть декомпозирован на следующие подпроцессы— процессы более низкого уровня:

  • разработка (проектирование) продукции;
  • закупка (товаров, материалов, комплектующих изделий);
  • транспортировка (закупленного);
  • разгрузка, приемка на склад и хранение (закупленного);
  • производство (со своим технологическим циклом и внутренней логистикой);
  • приемка на склад и хранение (готовой продукции);
  • отгрузка (консервация и упаковка, погрузка, доставка);
  • пуско-наладка;
  • оказание услуг (предусмотренных контрактом на поставку или имеющих самостоятельное значение) и т.п.

  Эти этапы цепочки также достаточно стандартны (например, в стандарте ИСО редакции 1994 г. приведены многие из этих процессов в качестве обязательных и подлежащих сертификации). Проверить, какие бизнес-цепочки существуют на предприятии, можно с помощью проекции каждого из выделенных «бизнесов, продукции и услуг» на вышеуказанный (стандартный) библиотечный классификатор жизненного или уже производственного цикла.

  Для оценки этапов работы с любым документом можно использовать также анализ «жизненного цикла документа», который может выглядеть следующим образом:

  • предоставляет исходные данные;
  • подготавливает, разрабатывает;
  • заполняет;
  • корректирует;
  • оформляет;
  • подписывает;
  • контролирует соответствие установленным требованиям;
  • визирует;
  • согласует;
  • утверждает;
  • акцентирует (принимает к сведению, использует);
  • хранит;
  • снимает копию.

• Моделирование данных

  Одной из основных частей информационного обеспечения является информационная база. Как было определено выше (см. лекцию 9), информационная база (ИБ) представляет собой совокупность данных, организованную определенным способом и хранимую в памяти вычислительной системы в виде файлов, с помощью которых удовлетворяются информационные потребности управленческих процессов и решаемых задач. Разработка БД выполняется с помощью моделирования данных. Цель моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой базы данных в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую систему баз данных. Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы «сущность-связь» (ERD). С помощью ERDосуществляется детализация накопителей данных DFD – диаграммы, а также документируются информационные аспекты бизнес-системы, включая идентификацию объектов, важных для предметной области ( сущностей ), свойств этих объектов ( атрибутов ) и их связей с другими объектами (отношений).

  Базовые понятия ERD

  Сущность (Entity) — множество экземпляров реальных или абстрактных объектов (людей, событий, состояний, идей, предметов и др.), обладающих общими атрибутами или характеристиками. Любой объект системы может быть представлен только однойсущностью, которая должна быть уникально идентифицирована. При этом имя сущности должно отражать тип или класс объекта, а не его конкретный экземпляр (например, АЭРОПОРТ, а не ВНУКОВО).

  Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна обладать некоторыми свойствами:

  • иметь уникальное имя; к одному и тому же имени должна всегда применяться одна и та же интерпретация; одна и та же интерпретация не может применяться к различным именам, если только они не являются псевдонимами;
  • иметь один или несколько атрибутов, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь ;
  • иметь один или несколько атрибутов, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности.

  Каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели.

  Связь (Relationship) — поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области.Связь — это ассоциация между сущностями, при которой каждый экземпляр одной сущности ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, и наоборот.

  Атрибут (Attribute) — любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности .Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных с множеством реальных или абстрактных объектов (людей, мест, событий, состояний, идей, предметов и т.д.). Экземпляр атрибута — это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значениематрибута. На диаграмме «сущность-связь» атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями. Таким образом, экземплярсущности должен обладать единственным определенным значением для ассоциированного атрибута.

  Метод IDEFI

  Наиболее распространенными методами для построения ERD-диаграмм являются метод Баркера и метод IDEFI.

  Метод Баркера основан на нотации, предложенной автором, и используется в case-средстве Oracle Designer.

  Метод IDEFI основан на подходе Чена и позволяет построить модель данных, эквивалентную реляционной модели в третьей нормальной форме. На основе совершенствования метода IDEFI создана его новая версия — метод IDEFIX, разработанный с учетом таких требований, как простота для изучения и возможность автоматизации. IDEFIX-диаграммы используются в ряде распространенных CASE-средств (в частности, ERwin, Design/IDEF).

  В методе IDEFIX сущность является независимой от идентификаторов или просто независимой, если каждый экземпляр сущностиможет быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями. Сущность называется зависимой от идентификаторов или просто зависимой, если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности (рис. 10.1, 10.2).

  Каждой сущности присваиваются уникальные имя и номер, разделяемые косой чертой «/» и помещаемые над блоком.

  Связь может дополнительно определяться с помощью указания степени или мощности (количества экземпляров сущности-потомка, которое может порождать каждый экземпляр сущности-родителя). В IDEFIX могут быть выражены следующие мощности связей:

  • каждый экземпляр сущности-родителя может иметь ноль, один или более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
  • каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
  • каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
  • каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности-потомка.

  Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то связь называется идентифицирующей, в противном случае — неидентифицирующей.

  Связь изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком, с точкой на конце линии у сущности-потомка (рис. 10.3). Мощность связей может принимать следующие значения: N — ноль, один или более, Z — ноль или один, Р — один или более. По умолчанию мощность связей принимается равной N.

  Идентифицирующая связь между сущностью-родителем и сущностью-потомком изображается сплошной линией. Сущность-потомок в идентифицирующей связи является зависимой от идентификатора сущностью. Сущность-родитель в идентифицирующей связиможет быть как независимой, так и зависимой от идентификатора сущностью (это определяется ее связями с другими сущностями).

  Пунктирная линия изображает неидентифицирующую связь (рис. 10.4). Сущность-потомок в неидентифицирующей связи будет независимой от идентификатора, если она не является также сущностью-потомком в какой-либо идентифицирующей связи.

  Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока сущности. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой (рис. 10.4 ).

  Сущности могут иметь также внешние ключи (Foreign Key), которые могут использоваться в качестве части или целого первичного ключа или неключевого атрибута. Для обозначения внешнего ключа внутрь блока сущности помещают имена атрибутов, после которых следуют буквы FK в скобках (рис. 10.4).

  Отображение модели данных в инструментальном средстве ERwin

  ERwin имеет два уровня представления модели — логический и физический.

  Логический уровень — это абстрактный взгляд на данные, когда данные представляются так, как выглядят в реальном мире, и могут называться так, как они называются в реальном мире, например «Постоянный клиент», «Отдел» или «Фамилия сотрудника». Объекты модели, представляемые на логическом уровне, называются сущностями и атрибутами.Логическая модель данных может быть построена на основе другой логической модели, например на основе модели процессов.Логическая модель данных является универсальной и никак не связана с конкретной реализацией СУБД.

  Физическая модель данных, напротив, зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация обо всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД. Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если влогической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах — таблицах, колонках, индексах, процедурах и т.д.

  Документирование модели

  Многие СУБД имеют ограничение на именование объектов (например, ограничение на длину имени таблицы или запрет использования специальных символов — пробела и т. п.). Зачастую разработчики ИС имеют дело с нелокализованными версиями СУБД. Это означает, что объекты БД могут называться короткими словами, только латинскими символами и без использования специальных символов (т. е. нельзя назвать таблицу, используя предложение — ее можно назвать только одним словом). Кроме того, проектировщики БД нередко злоупотребляют «техническими» наименованиями, в результате таблица и колонки получают наименования типа RTD_324 или CUST_A12 и т.д. Полученную в результате структуру могут понять только специалисты (а чаще всего — только авторы модели), ее невозможно обсуждать с экспертами предметной области. Разделение модели на логическую и физическую позволяет решить эту проблему. На физическом уровне объекты БД могут называться так, как того требуют ограничения СУБД. На логическом уровне можно этим объектам дать синонимы — имена более понятные неспециалистам, в том числе на кириллице и с использованием специальных символов. Например, таблице CUST_A12 может соответствовать сущностьПостоянный клиент. Такое соответствие позволяет лучше документировать модель и дает возможность обсуждать структуру данных с экспертами предметной области.

  Масштабирование

  Создание модели данных, как правило, начинается с разработки логической модели. После описания логической моделипроектировщик может выбрать необходимую СУБД, и ERwin автоматически создаст соответствующую физическую модель. На основе физической модели ERwin может сгенерировать системный каталог СУБД или соответствующий SQL-скрипт. Этот процесс называется прямым проектированием (Forward Engineering). Тем самым достигается масштабируемость — создав одну логическую модель данных, можно сгенерировать физические модели под любую поддерживаемую ERwin СУБД. С другой стороны, ERwin способен по содержимому системного каталога или SQL-скрипту воссоздать физическую и логическую модель данных (Reverse Engineering). На основе полученной логической модели данных можно сгенерировать физическую модель для другой СУБД и затем создать ее системный каталог. Следовательно, ERwin позволяет решить задачу по переносу структуры данных с одного сервера на другой. Например, можно перенести структуру данных с Oracle на Informix (или наоборот) или перенести структуру dbf-файлов в реляционную СУБД, тем самым облегчив переход от файл-серверной к клиент-серверной ИС. Однако, формальный перенос структуры «плоских» таблиц на реляционную СУБД обычно неэффективен. Для того чтобы извлечь выгоды от перехода на клиент-серверную технологию, структуру данных следует модифицировать.

  Для переключения между логической и физической моделью данных служит список выбора в центральной части панели инструментов ERwin (рис. 10.5).

  Если при переключении физической модели еще не существует, она будет создана автоматически.

  Интерфейс ERwin. Уровни отображения модели

  Интерфейс выполнен в стиле Windows-приложений, достаточно прост и интуитивно понятен. Рассмотрим кратко основные функции ERwin по отображению модели.

  Каждому уровню отображения модели соответствует своя палитра инструментов. На логическом уровне палитра инструментов имеет следующие кнопки:

  • кнопку указателя (режим мыши) — в этом режиме можно установить фокус на каком-либо объекте модели;
  • кнопку внесения сущности ;
  • кнопку категории (категория, или категориальная связь, — специальный тип связи между сущностями, которая будет рассмотрена ниже);
  • кнопку внесения текстового блока;
  • кнопку перенесения атрибутов внутри сущностей и между ними;
  • кнопки создания связей: идентифицирующую, «многие-ко-многим» и неидентифицирующую.

  На физическом уровне палитра инструментов имеет:

  • вместо кнопки категорий — кнопку внесения представлений (view);
  • вместо кнопки связи «многие-ко-многим» — кнопку связей представлений.

  Для создания моделей данных в ERwin можно использовать две нотации: IDEFIX и IE (Information Engineering). В дальнейшем будет рассматриваться нотация IDEFIX.

  ERwin имеет несколько уровней отображения диаграммы: уровень сущностей, уровень атрибутов, уровень определений, уровеньпервичных ключей и уровень иконок. Переключиться между первыми тремя уровнями можно с использованием кнопок панели инструментов. Переключиться на другие уровни отображения можно при помощи контекстного меню, которое появляется, если «кликнуть» по любому месту диаграммы, не занятому объектами модели. В контекстном меню следует выбрать пункт Display Level (рис. 10.6) и затем — необходимый уровень отображения.

  Создание логической модели данных

  Уровни логической модели

  Различают три уровня логической модели, отличающихся по глубине представления информации о данных:

  • диаграмма сущность—связь (Entity Relationship Diagram, ERD);
  • модель данных, основанная на ключах (Key Based model, KB);
  • полная атрибутивная модель (Fully Attributed model, FA).

  Диаграмма сущность-связь представляет собой модель данных верхнего уровня. Она включает сущности и взаимосвязи, отражающие основные бизнес-правила предметной области. Такая диаграмма не слишком детализирована, в нее включаются основные сущности и связи между ними, которые удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к ИС. Диаграмма сущность-связь может включать связи «многие-ко-многим» и не включать описание ключей. Как правило, ERD используется для презентаций и обсуждения структуры данных с экспертами предметной области.

  Модель данных, основанная на ключах, — более подробное представление данных. Она включает описание всех сущностей ипервичных ключей и предназначена для представления структуры данных и ключей, которые соответствуют предметной области.

  Полная атрибутивная модель — наиболее детальное представление структуры данных: представляет данные в третьей нормальной форме и включает все сущности, атрибуты и связи .

  Сущности и атрибуты

  Основные компоненты диаграммы ERwin — это сущности, атрибуты и связи. Каждая сущность является множеством подобных индивидуальных объектов, называемых экземплярами. Каждый экземпляр индивидуален и должен отличаться от всех остальных экземпляров. Атрибут выражает определенное свойство объекта. С точки зрения БД (физическая модель) сущности соответствует таблица, экземпляру сущности — строка в таблице, а атрибуту — колонка таблицы.

  Построение модели данных предполагает определение сущностей и атрибутов, т. е. необходимо определить, какая информация будет храниться в конкретной сущности или атрибуте. Сущность можно определить как объект, событие или концепцию, информация о которых должна сохраняться. сущности должны иметь наименование с четким смысловым значением, именоваться существительным в единственном числе, не носить «технических» наименований и быть достаточно важными для того, чтобы их моделировать. Именование сущности в единственном числе облегчает в дальнейшем чтение модели. Фактически имя сущности дается по имени ее экземпляра. Примером может быть сущности Заказчик (но не Заказчики!) с атрибутамиНомер заказчика, Фамилия заказчика и Адрес заказчика. На уровне физической модели ей может соответствовать таблица Customer с колонками Customer_number, Customer_name и Customer_address. Каждая сущность должна быть полностью определена с помощью текстового описания. Для внесения дополнительных комментариев и определений к сущностислужат свойства, определенные пользователем (UDP). Использование (UDP) аналогично их использованию в BPwin.

  Как было указано выше, каждый атрибут хранит информацию об определенном свойстве сущности, а каждый экземплярсущности должен быть уникальным. Атрибут или группа атрибутов, которые идентифицируют сущность, называется первичным ключом .

  Очень важно дать атрибуту правильное имя. Атрибуты должны именоваться в единственном числе и иметь четкое смысловое значение. Соблюдение этого правила позволяет частично решить проблему нормализации данных уже на этапе определенияатрибутов. Например, создание в сущности Сотрудник атрибута Телефоны сотрудника противоречит требованиям нормализации, поскольку атрибут должен быть атомарным, т. е. не содержать множественных значений. Согласно синтаксису IDEFIX имя атрибута должно быть уникально в рамках модели (а не только в рамках сущности!). По умолчанию при попытке внесения уже существующего имени атрибута ERwin переименовывает его.

  Каждый атрибут должен быть определен, при этом следует избегать циклических определений, например, когда термин 1 определяется через термин 2, термин 2 — через термин 3, а термин 3 в свою очередь — через термин 1. Часто приходится создавать производные атрибуты, т. е. атрибуты, значение которых можно вычислить из других атрибутов. Примером производного атрибута может служить Возраст сотрудника, который может быть вычислен из атрибута Дата рождения сотрудника. Такой атрибут может привести к конфликтам; действительно, если вовремя не обновить значение атрибутаВозраст сотрудника, он может противоречить значению атрибута Дата рождения сотрудника. Производные атрибуты — ошибка нормализации, однако их вводят для повышения производительности системы, чтобы не проводить вычисления, которые на практике могут быть сложными.

  Связи

  Связь является логическим соотношением между сущностями. Каждая связь должна именоваться глаголом или глагольной фразой. Имя связи выражает некоторое ограничение или бизнес-правило и облегчает чтение диаграммы. По умолчанию имя связина диаграмме не показывается. На логическом уровне можно установить идентифицирующую связь «один-ко-многим», связь«многие-ко-многим» и неидентифицирующую связь «один-ко-многим».

  В IDEFIX различают зависимые и независимые сущности. Тип сущности определяется ее связью с другими сущностями. Идентифицирующая связь устанавливается между независимой (родительский конец связи ) и зависимой (дочерний конец связи )сущностями. Когда рисуется идентифицирующая связь, ERwin автоматически преобразует дочернюю сущность в зависимую. Зависимая сущность изображается прямоугольником со скругленными углами. Экземпляр зависимой сущности определяется только через отношение к родительской сущности. При установлении идентифицирующей связи атрибуты первичного ключародительской сущности автоматически переносятся в состав первичного ключа дочерней сущности. Эта операция дополненияатрибутов дочерней сущности при создании связи называется миграцией атрибутов. В дочерней сущности новые атрибутыпомечаются как внешний ключ — FK.

  При установлении неидентифицирующей связи дочерняя сущность остается независимой, а атрибуты первичного ключародительской сущности мигрируют в состав неключевых компонентов родительской сущности. Неидентифицирующая связьслужит для связывания независимых сущностей.

  Идентифицирующая связь показывается на диаграмме сплошной линией с жирной точкой на дочернем конце связи, неидентифицирующая – пунктирной (см. рис. 10.6).

  Мощность связей (Cardinality) — служит для обозначения отношения числа экземпляров родительской сущности к числу экземпляров дочерней.

  Различают четыре типа сущности:

  • общий случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0, 1 или много экземпляров дочернейсущности ; не помечается каким-либо символом;
  • символом Р помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 1 или много экземпляров дочерней сущности (исключено нулевое значение);
  • символом Z помечается случай, когда одному экземпляру родительской сущности соответствуют 0 или 1 экземпляр дочернейсущности (исключены множественные значения);
  • цифрой помечается случай точного соответствия, когда одному экземпляру родительской сущности соответствует заранее заданное число экземпляров дочерней сущности.

  Имя связи (Verb Phrase) — фраза, характеризующая отношение между родительской и дочерней сущностями . Для связи «один-ко-многим», идентифицирующей или неидентифицирующей, достаточно указать имя, характеризующее отношение от родительской к дочерней сущности (Parent-to-Child). Для связи многие-ко-многим следует указывать имена как Parent-to-Child, так и Child-to-Parent.

  Типы сущностей и иерархия наследования

  Как было указано выше, связи определяют, является ли сущность независимой или зависимой. Различают несколько типов зависимых сущностей.

  Характеристическая — зависимая дочерняя сущность, которая связана только с одной родительской и по смыслу хранит информацию о характеристиках родительской сущности.

  Ассоциативная — сущность, связанная с несколькими родительскими сущностями. Такая сущность содержит информацию освязях сущностей.

  Именующая — частный случай ассоциативной сущности, не имеющей собственных атрибутов (только атрибуты  родительских сущностей, мигрировавших в качестве внешнего ключа).

  Категориальная — дочерняя сущность в иерархии наследования.

  Иерархия наследования (или иерархия категорий) представляет собой особый тип объединения сущностей, которые разделяют общие характеристики. Например, в организации работают служащие, занятые полный рабочий день (постоянные служащие), и совместители. Из их общих свойств можно сформировать обобщенную сущность (родовой предок) Сотрудник (рис. 10.8), чтобы представить информацию, общую для всех типов служащих. Специфическая для каждого типа информация может быть расположена в категориальных сущностях (потомках) Постоянный сотрудник и Совместитель.

  Обычно иерархию наследования создают, когда несколько сущностей имеют общие по смыслу атрибуты, либо когда сущностиимеют общие по смыслу связи (например, если бы Постоянный сотрудник и Совместитель имели сходную по смыслу связь«работает в» с сущностью Организация ), либо когда это диктуется бизнес-правилами.

  Для каждой категории можно указать дискриминатор — атрибут родового предка, который показывает, как отличить одну категориальную сущность от другой ( атрибут Тип на рис. 10.8).

  Иерархии категорий делятся на два типа — полные и неполные. В полной категории одному экземпляру родового предка (сущность Cjn, рис. 10.9) обязательно соответствует экземпляр в каком-либо потомке, т. е. в примере сотрудник обязательно является либо совместителем, либо консультантом, либо постоянным сотрудником.

  Если категория еще не выстроена полностью и в родовом предке могут существовать экземпляры, которые не имеют соответствующих экземпляров в потомках, то такая категория будет неполной. На рис. 10.8 показана неполная категория — сотрудник может быть не только постоянным или совместителем, но и консультантом, однако сущность Консультант еще не внесена в иерархию наследования.

  Ключи

  Как было сказано выше, каждый экземпляр сущности должен быть уникален и должен отличаться от других атрибутов.

  Первичный ключ (primary key) — это атрибут или группа атрибутов, однозначно идентифицирующая экземпляр сущности .атрибуты первичного ключа на диаграмме не требуют специального обозначения — это те атрибуты, которые находятся в спискеатрибутов выше горизонтальной линии (см., например, рис. 10.9).

  В одной сущности могут оказаться несколько атрибутов или наборов атрибутов, претендующих на роль первичного ключа. Такие претенденты называются потенциальными ключами (candidate key).

  Ключи могут быть сложными, т. е. содержащими несколько атрибутов. Сложные первичные ключи не требуют специального обозначения — это список атрибутов, расположенных выше горизонтальной линии.

  Рассмотрим кандидатов на роль первичного ключа сущности Сотрудник (рис. 10.10).

  Здесь можно выделить следующие потенциальные ключи:

  1. Табельный номер ;
  2. Номер паспорта ;
  3. Фамилия + Имя + Отчество.

  Для того чтобы стать первичным, потенциальный ключ должен удовлетворять ряду требований:

  Уникальность. Два экземпляра не должны иметь одинаковых значений возможного ключа. потенциальный ключ № 3 ( Фамилия + Имя + Отчество ) является плохим кандидатом, поскольку в организации могут работать полные тезки.

  Компактность. Сложный возможный ключ не должен содержать ни одного атрибута, удаление которого не приводило бы к утрате уникальности. Для обеспечения уникальности ключа № 3 дополним его атрибутами Дата рождения и Цвет волос. Если бизнес-правила говорят, что сочетания атрибутов Фамилия + Имя + Отчество + Дата рождения достаточно для однозначной идентификации сотрудника, то Цвет волос оказывается лишним, т. е. ключ Фамилия + Имя + Отчество + Дата рождения + Цвет волос не является компактным.

  При выборе первичного ключа предпочтение должно отдаваться более простым ключам, т. е. ключам, содержащим меньшее количество атрибутов. В приведенном примере ключи № 1 и 2 предпочтительней ключа № 3.

  Атрибуты ключа не должны содержать нулевых значений. Значение атрибутов ключа не должно меняться в течение всего времени существования экземпляра сущности. Сотрудница организации может выйти замуж и сменить как фамилию, так и паспорт. Поэтому ключи № 2 и 3 не подходят на роль первичного ключа.

  Каждая сущность должна иметь по крайней мере один потенциальный ключ. Многие сущности имеют только один потенциальный ключ. Такой ключ становится первичным. Некоторые сущности могут иметь более одного возможного ключа. Тогда один из них становится первичным, а остальные — альтернативными ключами.

  Альтернативный ключ (Alternate Key) — это потенциальный ключ, не ставший первичным.

  Нормализация данных

  Нормализация данных — процесс проверки и реорганизации сущностей и атрибутов с целью удовлетворения требований к реляционной модели данных. Нормализация позволяет быть уверенным, что каждый атрибут определен для своей сущности, а также значительно сократить объем памяти для хранения информации и устранить аномалии в организации хранения данных. В результате проведения нормализации должна быть создана структура данных, при которой информация о каждом факте хранится только в одном месте. Процесс нормализации сводится к последовательному приведению структуры данных к нормальным формам — формализованным требованиям к организации данных. Известны шесть нормальных форм.

  На практике обычно ограничиваются приведением данных к третьей нормальной форме. Для углубленного изучения нормализации рекомендуется книга К. Дж. Дейта «Введение в системы баз данных» (Киев; М.: Диалектика, 1998).

  ERwin не содержит полного алгоритма нормализации и не может проводить нормализацию автоматически, однако его возможности облегчают создание нормализованной модели данных. Запрет на присвоение неуникальных имен атрибутов в рамках модели (при соответствующей установке опции Unique Name) облегчает соблюдение правила «один факт — в одном месте». Имена ролей атрибутов внешних ключей и унификация атрибутов также облегчают построение нормализованной модели.

  Домены

  Домен можно определить как совокупность значений, из которых берутся значения атрибутов . Каждый атрибут может быть определен только на одном домене, но на каждом домене может быть определено множество атрибутов. В понятие доменавходит не только тип данных, но и область значений данных. Например, можно определить домен «Возраст» как положительное целое число и определить атрибут Возраст сотрудника как принадлежащий этому домену.

  В ERwin домен может быть определен только один раз и использоваться как в логической, так и в физической модели.

  Домены позволяют облегчить работу с данными как разработчикам на этапе проектирования, так и администраторам БД на этапе эксплуатации системы. На логическом уровне домены можно описать без конкретных физических свойств. На физическом уровне они автоматически получают специфические свойства, которые можно изменить вручную. Так, домен «Возраст» может иметь на логическом уровне тип Number, на физическом уровне колонкам домена будет присвоен тип INTEGER.

  Каждый домен может быть описан, снабжен комментарием или свойством, определенным пользователем (UDP).

  Создание физической модели данных

  Физическая модель содержит всю информацию, необходимую для реализации конкретной БД. Различают два уровня физической модели:

  • трансформационную модель;
  • модель СУБД.

  Трансформационная модель содержит информацию для реализации отдельного проекта, который может быть частью общей ИС и описывать подмножество предметной области. Данная модель позволяет проектировщикам и администраторам БД лучше представить, какие объекты БД хранятся в словаре данных, и проверить, насколько физическая модель удовлетворяет требованиям к ИС.

  Модель СУБД автоматически генерируется из трансформационной модели и является точным отображением системного каталога СУБД.

  Физический уровень представления модели зависит от выбранного сервера. ERwin поддерживает более 20 реляционных и нереляционных БД.

  По умолчанию ERwin генерирует имена таблиц и индексов по шаблону на основе имен соответствующих сущностей и ключейлогической модели, которые в дальнейшем могут быть откорректированы вручную. Имена таблиц и колонок будут сгенерированы по умолчанию на основе имен сущностей и атрибутов логической модели.

  Правила валидации и значения по умолчанию

  ERwin поддерживает правила валидации для колонок, а также значение, присваиваемое колонкам по умолчанию.

  Правило валидации задает список допустимых значений для конкретной колонки и/или правила проверки допустимых значений. В список допустимых значений можно вносить новые значения. ERwin позволяет сгенерировать правила валидации соответственно синтаксису выбранной СУБД с учетом границ диапазона или списка значений.

  Значение по умолчанию – значение, которое нужно ввести в колонку, если никакое другое значение не задано явным образом во время ввода данных. С каждой колонкой или доменом можно связать значение по умолчанию. Список значений можно редактировать.

  После создания правила валидации и значения по умолчанию их можно присвоить одной или нескольким колонкам или доменами.

  Индексы

  В БД данные обычно хранятся в том порядке, в котором их ввели в таблицу. Многие реляционные СУБД имеют страничную организацию, при которой таблица может храниться фрагментарно в разных областях диска, причем строки таблицы располагаются на страницах неупорядоченно. Такой способ позволяет быстро вводить новые данные, но затрудняет поиск данных.

  Чтобы решить проблему поиска, СУБД используют объекты, называемые индексами. Индекс содержит отсортированную по колонке или нескольким колонкам информацию и указывает на строки, в которых хранится конкретное значение колонки. Поскольку значения в индексе хранятся в определенном порядке, при поиске просматривать нужно значительно меньший объем данных, что существенно уменьшает время выполнения запроса. Индекс рекомендуется создавать для тех колонок, по которым часто производится поиск.

  При генерации схемы физической БД ERwin автоматически создает индекс на основе первичного ключа каждой таблицы, а также на основе всех альтернативных ключей и внешних ключей, поскольку эти колонки наиболее часто используются для поиска данных. Можно отказаться от генерации индексов по умолчанию и создать собственные индексы. Для увеличения эффективности поиска администратор БД должен анализировать часто выполняемые запросы и на основе анализа создавать собственные индексы.

  Триггеры и хранимые процедуры

  Триггеры и хранимые процедуры – это именованные блоки кода SQL, которые заранее откомпилированы и хранятся на сервере для того, чтобы быстро производить обработку запросов, валидацию данных и другие часто выполняемые функции. Хранение и выполнение кода на сервере позволяет создавать код только один раз, а не в каждом приложении, работающем с БД. Это экономит время при написании и сопровождении программ. При этом гарантируется, что целостность данных и бизнес-правила поддерживаются независимо от того, какое именно клиентское приложение обращается к данным.Триггеры и хранимые процедуры не требуется пересылать по сети из клиентского приложения, что значительно снижает сетевой трафик.

  Хранимой процедурой называется именованный набор предварительно откомпилированных команд SQL, который может вызываться из клиентского приложения или из другой хранимой процедуры .

  Триггером называется процедура, которая выполняется автоматически как реакция на событие. Таким событием может быть вставка, изменение или удаление строки в существующей таблице. Триггер сообщает СУБД, какие действия нужно выполнить при выполнении команд SQL INSERT, UPDATE или DELETE для обеспечения дополнительной функциональности, выполняемой на сервере.

  Триггер ссылочной целостности – это особый вид триггера, используемый для поддержания целостности между двумя таблицами, которые связаны между собой. Если строка в одной таблице вставляется, изменяется или удаляется, то триггерссылочной целостности сообщает СУБД, что нужно делать с теми строками в других таблицах, у которых значение внешнего ключа совпадает со значением первичного ключа вставленной строки (измененной или удаленной строки).

  Для генерации триггеров ERwin использует механизм шаблонов – специальных скриптов, использующих макрокоманды. При генерации кода триггера вместо макрокоманд подставляются имена таблиц, колонок, переменные и другие фрагменты кода, соответствующие синтаксису выбранной СУБД. Шаблоны триггеров ссылочной целостности, генерируемые ERwin по умолчанию, можно изменять.

  Для создания и редактирования хранимых процедур ERwin располагает специальными редакторами, аналогичными редакторам, используемым для создания триггеров. В отличие от триггера хранимая процедура не выполняется в ответ на какое-то событие, а вызывается из другой программы, которая передает на сервер имя процедуры. Хранимая процедура более гибкая, чем триггер, поскольку может вызывать другие хранимые процедуры. Ей можно передавать параметры, и она может возвращать параметры, значения и сообщения.

  Проектирование хранилищ данных

  В хранилища данных помещают данные, которые редко меняются. Хранилища ориентированы на выполнение аналитических запросов, обеспечивающих поддержку принятия решений для руководителей и менеджеров. При проектировании хранилищ данных необходимо выполнять следующие требования:

  • хранилище должно иметь понятную для пользователей структуру данных;
  • должны быть выделены статические данные, которые модифицируются по расписанию (ежедневно, еженедельно, ежеквартально);
  • должны быть упрощены требования к запросам для исключения запросов, требующих множественных утверждений SQL в традиционных реляционных СУБД;
  • должна обеспечиваться поддержка сложных запросов SQL, требующих обработки миллионов записей.

  Как видно из этих требований, по своей структуре реляционные СУБД существенно отличаются от хранилищ данных.Нормализация данных в реляционных СУБД приводит к созданию множества связанных между собой таблиц. Выполнение сложных запросов неизбежно приводит к объединению многих таблиц, что значительно увеличивает время отклика. Проектирование хранилища данных подразумевает создание денормализованной структуры данных, ориентированных в первую очередь на высокуюпроизводительность при выполнении аналитических запросов. Нормализация делает модель хранилища слишком сложной, затрудняет ее понимание и снижает скорость выполнения запроса. Для эффективного проектирования хранилищ данных ERwin использует размерную модель – методологию проектирования, предназначенную специально для разработки хранилищ данных. Размерное моделирование сходно с моделированием связей и сущностей для реляционной модели, но имеет другую цель. Реляционная модель акцентируется на целостности и эффективности ввода данных. Размерная модель ориентирована в первуюочередь на выполнение сложных запросов

  В размерном моделировании принят стандарт модели, называемый схемой «звезда«, которая обеспечивает высокую скорость выполнения запроса посредством денормализации и разделения данных. Невозможно создать универсальную структуру данных, обеспечивающую высокую скорость обработки любого запроса, поэтому схема «звезда» строится для обеспечения наивысшей производительности при выполнении самого важного запроса (или группы запросов).

  Схема «звезда» обычно содержит одну большую таблицу, называемую таблицей факта, помещенную в центре. Ее окружают меньшие таблицы, называемые таблицами размерности, которые связаны с таблицей факта радиальными связями.

  Для создания БД со схемой «звезда» необходимо проанализировать бизнес-правила предметной области для выяснения центрального запроса. Данные, обеспечивающие выполнение этого запроса, должны быть помещены в центральную таблицу. При проектировании хранилища важно определить источник данных, метод, которым данные извлекаются, преобразуются и фильтруются, прежде чем они импортируются в хранилище. Знания об источнике данных позволяют поддерживать регулярное обновление и проверку качества данных.

  Вычисление размера БД

  ERwin позволяет рассчитать приблизительный размер БД в целом, а также таблиц, индексов и других объектов через определенный период времени после начала эксплуатации ИС. Расчет строится на основе следующих параметров: начальное количество строк; максимальное количество строк; прирост количества строк в месяц. Результаты расчетов сводятся в отчет.

  Прямое и обратное проектирование

  Прямым проектированием называется процесс генерации физической схемы БД из логической модели. При генерации физической схемы ERwin включает триггеры ссылочной целостности, хранимые процедуры, индексы, ограничения и другие возможности, доступные при определении таблиц в выбранной СУБД.

  Обратным проектированием называется процесс генерации логической модели из физической БД. Обратное проектированиепозволяет конвертировать БД из одной СУБД в другую. После создания логической модели БД путем обратного проектированияможно переключиться на другой сервер и произвести прямое проектирование.

  Кроме режима прямого и обратного проектирования программа обеспечивает синхронизацию между логической моделью и системным каталогом СУБД на протяжении всего жизненного цикла создания ИС.

  Генерация кода клиентской части с помощью ERwin

  Расширенные атрибуты

  ERwin поддерживает не только проектирование сервера БД, но и автоматическую генерацию клиентского приложения в средах разработки MS Visual Basic и Power Builder. Технология генерации состоит в том, что на этапе разработки физической модели данных каждой колонке присваиваются расширенные атрибуты, содержащие информацию о свойствах объектов клиентского приложения (в том числе и визуальных), которые будут отображать информацию, хранящуюся в соответствующей колонке. Эта информация записывается в файле модели. На основе информации, содержащейся в расширенных атрибутах, генерируются экранные формы. Полученный код может быть откомпилирован и выполнен без дополнительного ручного кодирования.

  Каждой колонке в модели ERwin можно задать предварительно описанные и именованные свойства:

  • правила валидации (проверка значений);
  • начальные значения, устанавливаемые по умолчанию;
  • стиль визуального объекта (например, радиокнопка, поле ввода и др.);
  • формат изображения.

  Для описания каждого свойства ERwin содержит соответствующие редакторы.

  Генерация кода в Visual Basic

  ERwin поддерживает генерацию кода в Visual Basic версий 4.0 и 5.0. В качестве источника информации при генерации форм служит модель ERwin. С помощью ERwin можно одновременно описывать как клиентскую часть (объекты, отображающие данные на экране), так и сервер БД (процедуры и триггеры ), тем самым оптимально распределяя функциональность ИС между клиентской и серверной частью. Компонент ERwin Form Wizard автоматически проектирует формы с дочерними объектами – кнопками, списками, полями, радиокнопками и т. д., используя расширенные атрибуты. Совместное использование ERwin и Visual Basic позволяет сократить жизненный цикл разработки ИС путем употребления для каждой задачи наиболее эффективного инструмента. Visual Basic может быть использован для проектирования визуального интерфейса, а ERwin – для разработки физической и логической модели данных с последующей генерацией системного каталога сервера. Если БД уже существует, то с помощью ERwin можно провести обратное проектирование, полученную модель дополнить расширенными атрибутами и сгенерировать клиентское приложение.

  Создание отчетов

  Для генерации отчетов в ERwin имеется простой и эффективный инструмент – Report Browser. По умолчанию Report Browser содержит предварительно определенные отчеты, позволяющие наглядно представить информацию об основных объектах модели данных – как логической, так и физической. С помощью специального редактора существующие отчеты можно изменить или создать собственный отчет. Каждый отчет может быть настроен индивидуально, данные в нем могут быть отсортированы и отфильтрованы. Browser Report позволяет сохранять результаты выполнения отчетов, печатать и экспортировать их в распространенные форматы.

  Генерация словарей

  Для управления большими проектами ERwin имеет специальный инструмент – ERwin Dictionary, который обеспечивает коллективную работу над диаграммами и позволяет сохранять и документировать различные версии моделей данных. ERwin Dictionary представляет собой специальную БД, которая позволяет решить проблемы документирования и хранения моделей, однако не полностью отвечает требованиям многопользовательской работы.