Каноническое проектирование ИС

ЛЕКЦИЯ 3. ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ ИС

Модификация бетонов

Полимерцементный бетон - это цементный бетон с полимерной добавкой, составляющей 10-20% от вяжущего. Правильнее цемент-нополимерный бетон, но название укоренилось с начала применения таких бетонов (растворов). От обычных цементных бетонов он отли­чается повышенными свойствами за счет затвердевшего полимера, который, равномерно распределяясь в цементном камне, как бы ар­мирует его.

Бетонополимеры - это затвердевшие бетоны, пропитанные поли­мером. Бетоны имеют микротрещины, каверны, пустоты, которые понижают его прочностные характеристики, снижают водостойкость и т.п. В плотном бетоне объем пор может составлять 8-20%. Для про­питки используют жидкие мономеры (метилметакрилат или стирол),

Бетоны с полимерным заполнителем (фибробетон). В бетон вводят полимерные волокна, например, из полипропилена длиной до 100 мм. Полипропилен не смачивается и обладает водоотталкиваю­щими свойствами и поэтому в бетоне отсутствует физико-химическая связь. Сцепление волокон с бетоном носит механический характер. Бетон с полимерными волокнами характеризуется повышенной прочностью на изгиб и растяжение по сравнению с неармированными бетонами: обладает малой деформативностью, повышенной трещиностойкостью, ударной прочностью, удовлетворительной огнестой­костью. Применяется для чеканочных композиций, в дорожных по­крытиях, сваях и др.

Бетоны с полимерными покрытиями. Бетонные и железобетон­ные конструкции проницаемы для жидкостей и газов, находящихся под давлением, нестойки против многих химически агрессивных сред, обладают высоким водопоглощением, плохими диэлектрическими свойствами, имеют шероховатую поверхность. Для устранения этих недостатков на поверхности бетона устраивают защитные по­крытия.

Бетоны в пенопластовой опалубке. Для возведения стен мало­этажных домов применяют пустотелые блоки из пенополистирола, служащие опалубкой, в которую устанавливают арматуру и уклады­вают бетон. Таким образом получают слоистые монолитные желе­зобетонные стены с теплоизоляцией. Поверхность стен затирают мас­тиками.

 

 

Каноническое проектирование ИС. Стадии и этапы процесса канонического проектирования ИС. Цели и задачи предпроектной стадии создания ИС. Модели деятельности организации ("как есть" и "как должно быть"). Состав работ на стадии технического и рабочего проектирования. Состав проектной документации.

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 анализ деятельности 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 [8]. 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 (график выполнения 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 [9].

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)
№ п\п Раздел Содержание
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
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
Характеристика объектов автоматизации
  • краткие сведения об объекте автоматизации
  • сведения об условиях эксплуатации и характеристиках окружающей среды
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
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
Порядок контроля и приемки системы
  • виды, состав, объем и методы испытаний системы
  • общие требования к приемке работ по стадиям
  • статус приемной комиссии
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
Требования к документированию
  • перечень подлежащих разработке документов
  • перечень документов на машинных носителях
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 заданияэскизного 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
№ п\п Раздел Содержание
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
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
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)
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
Альбом форм документов  
Система математического обеспечения
  • обоснование структуры математического обеспечения
  • обоснование выбора системы программирования
  • перечень стандартных программ
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
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
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
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 работ по 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.

Опытную эксплуатацию системы проводят с целью определения фактических значений количественных и качественных характеристик системы и готовности персонала к работе в условиях ее функционирования, а также определения фактической эффективности и корректировки, при необходимости, документации.

Приемочные испытания проводят для определения соответствия системы техническому заданию, оценки качества опытной эксплуатации и решения вопроса о возможности приемки системы в постоянную эксплуатацию