Модель жизненного цикла - структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении ЖЦ.
Наибольшее распространение получили две основные модели ЖЦ:
· каскадная модель (70-85 гг.);
· спиральная модель (86-90 гг.).
Каскадная модель
Каскадный способ - разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на следующий происходит только после того, как будет полностью завершена работа на текущем (рис.2).
Положительные стороны применения каскадного подхода:
· на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;
· выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.
Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении информационных систем, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и другие подобные задачи.
Рис.2 Схема каскадного подхода
Однако реально в процессе создания ИС постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам, уточнении или пересмотре ранее принятых решений. Реальный процесс создания информационной системы принимает следующий вид (рис.3):
Рис.3 Реальный процесс создания ИС на базе каскадной модели
Одно из использовавшихся в западной литературе названий такой схемы организации работ: "водопадная модель" (waterfall model).
Основным недостатком каскадного подхода является существенное запаздывание с получением результатов. Модели (как функциональные, так и информационные) автоматизируемого объекта могут устареть одновременно с их утверждением. Другой недостаток - такое проектирование информационной системы ведет к примитивной автоматизации (по сути - "механизации") существующих производственных действий работников.
В спиральной модели жизненного цикла (рис.4) делается упор на начальные этапы ЖЦ: анализ и проектирование. Реализуемость технических решений проверяется путем создания прототипов.
Рис 4.
Каждый виток спирали соответствует созданию нового фрагмента или версии информационной системы, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали. Один виток спирали при этом представляет собой законченный проектный цикл по типу каскадной схемы. Такой подход назывался также "Продолжающимся проектированием". Позднее в проектный цикл дополнительно стали включать стадии разработки и опробования прототипа системы. Это называлось: "быстрое прототипирование", rapid prototyping approach или "fast-track".
Однако применение таких методов наряду с быстрым эффектом дает снижение управляемости проектом в целом и стыкуемости различных фрагментов информационной системы. Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.
Практически в любой области люди используют тот или иной вид моделей (математических, физических или компьютерных), чтобы иметь более ясное представление о том, что происходит в реальных процессах.
Существует 2 способа описания моделей:
1) статический, рассматривающий структуру модели, ᴛ.ᴇ. такие её аспекты, в которых можно пренебречь временем;
2) динамический, рассматривающий поток событий, ᴛ.ᴇ. изменение моделируемых явлений во времени, которым нельзя пренебречь с точки зрения решаемых задач.
Любую фирму и её деятельность можно рассматривать с точки зрения различных людей: оператора, исполнительного директора, заказчика, акционера, партнёра, продавца и т.д. Каждой категории людей необходимы различные модели деятельности фирмы.
Исполнительный директор должен иметь общую картину: процессы, продукцию, финансы, перспективы и т.д., ᴛ.ᴇ. интегрированную картину в целом. Для того, чтобы управляющий персонал мог принимать правильные решения в любых ситуациях, крайне важно иметь набор моделей, описывающих разные стороны деятельности фирмы и их взаимоотношения. В моделях, используемых на верхнем уровне управления, самое главное - ϶ᴛᴏ краткость и понятность. В них должны быть подчёркнуты основные моменты, а детали бывают скрыты.
Одной из наиболее важных моделей является в настоящее время модель бизнеса, с помощью которой определяются функции фирмы во внешнем мире.
Рисунок 1 – Модель иерархически организованной компании
Существующие модели жизненного цикла определяют порядок исполнения этапов в процессе создания системы, а также критерии перехода от этапа к этапу. Наибольшее распространение получили три следующие модели.
Среди известных моделей жизненного цикла АИС можно выделить каскадные, итерационные и спиральные модели.
Каскадная модель (до 70 ᴦ.ᴦ.) предполагает переход на следующий этап после полного завершения работ предыдущего этапа. Эта модель используется при построении АИС, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. Это дает разработчикам свободу реализовать их как можно лучше с технической точки зрения. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и другие.
Рисунок 2 – Схема каскадной модели
Преимущества каскадной модели:
1) на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающей критериям полноты и согласованности;
2) выполняемые в логичной последовательности этапы работы позволяют планировать сроки их завершения и соответствующие затраты.
Недостатки каскадной модели:
1) запоздание с получением результатов;
2) крайне важность возврата к предыдущим этапам.
Для каскадной модели жизненного цикла АИС характерна автоматизация отдельных несвязанных задач, не требующая выполнения информационной интеграции и совместимости, программного, технического и организационного сопряжения. В рамках решения отдельных задач каскадная модель жизненного цикла по срокам разработки и надёжности оправдывала себя. Применение каскадной модели жизненного цикла АИС к большим и сложным проектам вследствие большой длительности процесса проектирования и изменчивости требований за это время может привести к практической нереализуемости.
Поэтапная итерационная модель. Эта модель создания АИС предполагает наличие циклов обратной связи между этапами. Преимущество такой модели состоит по сути в том, что межэтапные корректировки обеспечивают большую гибкость и меньшую трудоемкость по сравнению с каскадной моделью. При этом время жизни каждого из этапов может растянуться на весь период создания системы.
Рисунок 3 – Схема поэтапной итерационной модели
Недостатки: Как правило, вследствие большого числа итераций возникают рассогласования в выполненных проектных решениях и документации. Запутанность функциональной и системной архитектуры созданной АИС, трудность в использовании проектной документации вызывают на стадиях внедрения и эксплуатации сразу крайне важность перепроектирования всей системы. Жизненный длительный цикл разработки АИС заканчивается этапом внедрения, за которым начинается жизненный цикл создания новой АИС.
Спиральной модель (80-90 ᴦ.ᴦ.) – опирается на начальные этапы жизненного цикла: анализ, предварительное и детальное проектирование.
Каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии системы, на нем уточняются цели и характеристики проекта͵ определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. Основная проблема - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения крайне важно ввести временные ограничения на каждый из этапов ЖЦ. Переход осуществляется в соответствии с планом, который составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков. Недостатком этого подхода являются нерешенные вопросы и ошибки, допущенные на этапах анализа и проектирования. Οʜᴎ могут привести на последующих этапах к проблемам и даже к неуспеху всего проекта. По этой причине анализ и проектирование должны выполняться особенно тщательной
Рисунок 4 – Схема спиральной модели
В основе спиральной модели жизненного цикла лежит применение прототипной технологии или RAD-технологии (Rapid Application Development – технологии быстрой разработки приложений). Согласно этой технологии АИС разрабатывается путём расширения программных прототипов, повторяя путь от детализации требований к детализации программного кода. Естественно, что при этой технологии сокращается число итераций и возникает меньше ошибок и несоответствий, которые крайне важно исправлять на последующих итерациях. При этом проектирование АИС идёт более быстро, упрощается создание проектной документации. Для более точного соответствия проектной документации разработанной АИС всё большее значение придаётся ведению общесистемного репозитария и использованию САSЕ-технологий.
Жизненный цикл при использовании RAD-технологии предполагает активное участие конечных пользователей будущей системы на всех этапах разработки и включает 3 основные стадии информационного реинжиниринга:
1) анализ и планирование информационной стратегии : пользователи вместе со специалистами-разработчиками принимают участие в идентификации проблемной области;
2) проектирование : пользователи принимают участие в техническом проектировании под руководством специалистов-разработчиков;
3) внедрение : специалисты-разработчики обучают пользователей работе в среде новой АИС.
Разработка и проектирование АИС начинается с создания концептуальной модели использования системы. Прежде всего должна быть определена целесообразность создания системы, ее конкретные функции и подлежащие автоматизации задачи. Должна быть выполнена оценка не только целей, но и возможностей создания системы. Далее проводится анализ требований к АИС, детальное проектирование, взаимосвязь этапов, программирование и тестирование, минимизация потерь при переходе от одного уровня представления информации к другому, интеграция в существующую систему, внедрение и поддержка.
Существует три класса методологий проектирования АИС:
Концептуальное моделирование предметной области;
Выявление требований и спецификация информационной системы через ее макетирование;
Системная архитектура программных средств, поддерживаемая инструментальными средствами CASE-технологии (CASE - Computer Aided Software Engineering - технология создания и сопровождения ПО различных систем).
Современные методологии проектирования систем должны обеспечивать описание объектов автоматизации, описание функциональных возможностей АИС, спецификацию проекта͵ гарантирующую достижение заданных характеристик системы, детальный план создания системы с оценкой сроков разработки, описание реализации конкретной системы.
Спецификация - точное, полное, ясно сформулированное описание требований для данной задачи.
ЖЦИС - это период создания и использования ИС, начиная с момента возникновения потребности в ИС и заканчивая моментом полного ее выхода из эксплуатации.
Стадии жизненного цикла информационной системы:
1. Предпроектное обследование:
· сбор материалов для проектирования, при этом выделяют формулирование требований, с изучения объекта автоматизации, даются предварительные выводы предпроектного варианта ИС;
· анализ материалов и разработка документации, обязательно дается технико экономическое обоснование с техническим заданием на проектирование ИС.
2. Проектирование:
2.1 предварительное проектирование;
· выбор проектных решений по аспектам разработки ИС;
· описание реальных компонент ИС;
· оформление и утверждение технического проекта (ТП).
2.2 детальное проектирование:
· выбор или разработка математических методов или алгоритмов программ;
· корректировка структур БД;
· создание документации на доставку и установку программных продуктов;
· выбор комплекса технических средств с документацией на ее установку.
2.3 разработка техно-рабочего проекта ИС (ТРП).
2.4 разработка методологии реализации функций управления с помощью ИС и описанием регламента действий аппарата управления.
3. Разработка ИС:
· получение и установка технических и программных средств;
· тестирование и доводка программного комплекса;
· разработка инструкций по эксплуатации программно-технических средств.
4. Ввод ИС в эксплуатацию:
· ввод технических средств;
· ввод программных средств;
· обучение и сертификация персонала;
· опытная эксплуатация;
· сдача и подписание актов приемки-сдачи работ.
5. Эксплуатация ИС:
· повседневная эксплуатация;
· общее сопровождение всего проекта.
Модели жизненного цикла информационной системы :
· каскадная модель - предлагает переход на следующие этапы после полного осуществления работ по предыдущему этапу. Модель демонстрирует классический подход в любых прикладных областях;
· итерационная модель - поэтапная модель с промежуточным контролем и циклами обратной связи. Преимущество данной модели - поэтапные корректировки, которые обеспечивают меньшую трудоемкость по сравнению с каскадной. Однако время жизни каждого из этапов рассчитывается на весь период разработки;
· спиральная модель - данная модель делает упор на начальные этапы анализа и проектирования. Эта модель представляет собой итерационный процесс разработки, где каждая итерация (цикл), представляет собой законченный цикл разработки, приводящий к выпуску версии изделия (версии проекта ИС), который совершенствуется от итерации к итерации, чтобы стать значимой информационной системой. При этом каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания информационной системы. Т.о. углубляется и последовательно конкретизируется обоснованный вариант ИС, который и доводится впоследствии до реализации.
Основные способы построения ИС:
· разработка системы "под себя";
· использование прототипов - вместо полной системы создается прототип, отвечающий основным потребностям пользователей:
Определение основных запросов;
Создание рабочего прототипа;
Использование рабочего прототипа;
Пересмотр и улучшение прототипа;
Работа с окончательной версией прототипа;
· использование услуг сторонней организации для передачи функций управления ИС - организация использует специализированную фирму, которая выполняет управляющие функции по функционированию и развитию ИС компании.
Плюсы:
· гарантийное качество обслуживания;
· экономия денежных средств;
· человеческие ресурсы.
Минусы:
· не дешево;
· утечка информации;
· зависимость;
· потеря контроля за ИТ.
Систему управления экономическим объектом можно рассматривать как совокупность двух взаимосвязанных элементов (двух составных частей): субъекта управления (СУ) и объекта управления (ОУ).
Субъект управления представляет собой управленческий аппарат, объединяет в себе сотрудников, разрабатывающих планы, вырабатывающих требования к принимаемым решениям, а также контролирующих их выполнение.
Объект управления представляет собой непосредственно предприятие, которое осуществляет выполнение поставленных перед ним задач. В задачу объекта управления входит выполнение планов, выработанных управленческим аппаратом, т.е. реализация той деятельности, для которой создавалась система управления.
Субъект управления и объект управления связаны прямой и обратной связями. Прямая связь выражается потоком директивной информации, направляемой от управленческого аппарата к объекту управления, а обратная представляет собой поток отчетной информации о выполнении принятых решений, направляемый в обратном направлении (см. рис.12).
Директивная информация порождается управленческим аппаратом в соответствии с целями управления и информацией о сложившейся экономической ситуации, об окружающей среде. Отчетная информация формируется объектом управления и отражает внутреннюю экономическую ситуацию, а также степень влияния на неё внешней среды (задержки платежей, нарушения подачи энергии, погодные условия, общественно - политическая ситуация в регионе и т.д.). Таким образом, внешняя среда влияет не только на объект управления: она поставляет информацию и управленческому аппарату, решения которого зависят от внешних факторов (состояние рынка, наличие конкуренции, величина процентных ставок, уровень инфляции, налоговая и таможенная политика).
Взаимосвязь информационных потоков (П и О), средств обработки, передачи и хранения данных, а также сотрудников управленческого аппарата, выполняющих операции по переработке данных, и составляет информационную систему экономического объекта.
Потребность в управлении возникает при необходимости координации деятельности членов трудового коллектива, объединенных для достижения поставленных перед ними локальных и глобальных целей. Первоначально любая цель носит обобщенный характер и лишь в процессе уточнения она формализуется управленческим аппаратом в виде целевых функций.
В процессе управления экономическим объектом принимаются оперативные , тактические и стратегические решения. В соответствии с этим, обычно говорят, что управленческий аппарат состоит из трех уровней управления: оперативного , среднего ивысшего .
На высшем уровне управления экономическим объектом находятся менеджеры-руководители. Они определяют цели управления, внешнюю политику, материальные, финансовые и трудовые ресурсы, разрабатывает долгосрочные планы и стратегию их выполнения. В их компетенцию обычно входит проведение анализа рынка, уровня конкуренции, конъюнктуры и поиск альтернативных стратегий развития предприятия на случай выявления угрожающих тенденций в сфере его интересов.
На среднем уровне управления экономическим объектом находятся менеджеры-исполнители. На этом уровне основное внимание сосредоточено на составлении тактических планов, контроле за их выполнением, слежении за ресурсами и разработке управляющих директив для вывода предприятия на требуемый планами уровень.
На оперативном уровне управления экономическим объектом находятся менеджеры структурных подразделений (отделов, служб, цехов и т.д.). На данном уровне происходит реализация планов и составляются отчеты о ходе их выполнения. Основная задача оперативного управления заключается в согласовании всех элементов производственного процесса во времени и пространстве с необходимой степенью его детализации.
На каждом из уровней управления экономическим объектом выполняются работы, в комплексе обеспечивающие управление. Эти работы принято называть функциями. В зависимости от целей можно выделить функции различной степени общности. Типичными являются следующие функции: планирование , учет и контроль , анализ и регулирование .
Планирование - функция, посредством которой в идеальной форме реализуется цель управления. Планирование занимает значительное место в деятельности высшего руководства, меньшее - на среднем и минимальное - на оперативном уровне. Планирование на высшем уровне управления касается будущих проблем и ориентировано на длительный срок. На среднем уровне планирование осуществляется на более короткий срок, при этом план высшего уровня управления детализируется. Показатели на этом уровне более точные. Оперативное управление предполагает самую детальную проработку плана.
Учет и контроль - функции, направленные на получение информации о ходе работы предприятия проверки соответствия достигнутых результатов с плановыми. Учет принято подразделять на оперативный , бухгалтерский и статистический . Бухгалтерский учет в свою очередь может подразделяться на финансовый и управленческий . Учет в основном осуществляется на оперативном и среднем уровнях управления. На высшем уровне управления учет отсутствует, однако на его основе в полной мере выполняются анализ результатов производства и регулирование его ходом.
Анализ и регулирование - это сопоставление фактических показателей с нормативными (директивными, плановыми), определение отклонений, выходящих за пределы допустимых параметров, установление причин отклонений, выявление резервов, нахождение путей исправления создавшейся ситуации и принятие решения по выводу объекта управления на плановую траекторию. Действенным инструментом для выявления причин отклонений является факторный анализ, а для поиска путей выхода из создавшейся ситуации -э кспертные системы.
Взаимосвязь между уровнями управления и осуществляемыми ими функциями по объему выполняемых работ представлена в табл.7.
Н а рис. 12 представлена взаимосвязь основных этапов процесса управления экономическим объектом.
Каноническое проектирование АИС
Разработка и проектирование АИС начинается с создания концептуальной модели использования системы. Прежде всего должна быть определена целесообразность создания системы, ее конкретные функции и подлежащие автоматизации задачи. Должна быть выполнена оценка не только целей, но и возможностей создания системы. Далее проводится анализ требований к АИС, детальное проектирование, взаимосвязь этапов, программирование и тестирование, минимизация потерь при переходе от одного уровня представления информации к другому, интеграция в существующую систему, внедрение и поддержка.
Существует три класса методологий проектирования АИС
:
· концептуальное моделирование предметной области;
· выявление требований и спецификация информационной системы через ее макетирование;
· системная архитектура программных средств, поддерживаемая инструментальными средствами CASE-технологии (CASE -- Computer Aided Software Engineering -- технология создания и сопровождения ПО различных систем).
Стадия создания автоматизированной системы —
часть процесса создания АС, установленная нормативными документами и заканчивающаяся выпуском документации наАС, которая должна содержать модель системы на уровне данной стадии, изготовление несерийных компонентов или приемку АС в эксплуатацию.
Каждая стадия выделена по соображениям рационального планирования и организации работ и обязательно должна заканчиваться определенным результатом. Содержание документации на каждой стадии определяется составом и спецификой работ.
В ГОСТ 34.601-90 определено восемь стадий создания автоматизированных систем:
- Формирование требований к АС.
- Разработка концепции АС.
- Техническое задание.
- Эскизный проект.
- Технический проект.
- Рабочая документация.
- Ввод в действие.
- Сопровождение АС.
Стадии 1, 2, 3 относятся к первому периоду, стадии 4, 5, 6 — ко второму периоду, стадии 7, 8 — к третьему.
В предпроектный период разрабатывают технико-экономическое обоснование (ТЭО) и техническое задание (ТЗ) на проектирование системы. В этот период на стадии формирования требований к АС проводят три этапа работ:
- обследование объекта предметной области и обоснование необходимости создания системы;
- формирование требований пользователей к системе;
- составление отчета о выполненной работе и заявки на разработку системы.
- изучение объекта;
- проведение научно-исследовательских работ;
- выбор варианта концепции системы из нескольких разработанных;
- составление отчета о выполненной работе.
Техническое задание (ТЗ) — это перечень основных эксплуатационных, технологических экономических и других требований, которым должен удовлетворять проектируемый объект на всех этапах его существования.После утверждения ТЗ начинается второй период создания АС — период проектирования системы.
Проектирование — процесс обоснованного выбора характеристик системы, формирования логико-математических и экономико-математических моделей, разработки документации.
На стадии создания эскизного проекта на 1-м этапе разрабатывают предварительные проектные решения по системе и ее частям, на 2-м — документацию наАС и ее части.
На 5-й стадии при создании технического проекта в четыре этапа проводят разработку:
- проектных решений по системе и ее частям;
- документации наАС и ее части;
- документации на поставку изделий для комплектования АС и ТЗ на их разработку;
- заданий н# проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации.
На 7-й стадии система вводится в эксплуатацию в восемь этапов:
- подготовка объекта автоматизации к вводу АС;
- подготовка персонала;
- комплектация АС программными, техническими, информационными средствами и изделиями;
- строительно-монтажные работы;
- пусконаладочные работы;
- предварительные испытания;
- опытная эксплуатация;
- приемочные испытания.
С целью улучшения управления ходом проектирования каждая стадия детализируется, т. е. разбивается на этапы.
Этап создания автоматизированной системы — часть стадии создания АС, определяемая по характеру работ, его результату или специализации исполнителей.
Современные методологии проектирования систем должны обеспечивать описание объектов автоматизации, описание функциональных возможностей АИС, спецификацию проекта, гарантирующую достижение заданных характеристик системы, детальный план создания системы с оценкой сроков разработки, описание реализации конкретной системы.
Жизненный цикл АИС
В основе создания и использования АИС
лежит понятие жизненного цикла (ЖЦ).
Жизненный цикл является моделью создания и использования АИС, которая отражает различные состояния системы с момента возникновения в данном комплексе средств до момента его полного выхода из употребления.
Для АИС условно выделяют следующие основные этапы их жизненного цикла:
1. анализ -- определение того, что должна делать система;
2. проектирование -- определение того, как система будет функционировать: прежде всего спецификация подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия в системе;
3. разработку -- создание функциональных компонентов и отдельных подсистем, соединение подсистем в единое целое;
4. тестирование -- проверку функционального и параметрического соответствия системы показателям, определенным на этапе анализа;
5. внедрение -- установку и ввод системы в действие;
6. сопровождение -- обеспечение штатного процесса эксплуатации системы на предприятии заказчика.
Этапы разработки, тестирования и внедрения АИС обозначаются единым термином -- реализация.
На каждом этапе жизненного цикла порождается определенный набор технических решений и отражающих их документов, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, принятые на предыдущем этапе.
Существующие модели жизненного цикла определяют порядок исполнения этапов в процессе создания системы, а также критерии перехода от этапа к этапу. Наибольшее распространение получили следующие модели.
Каскадная модель предполагает переход на следующий этап после полного завершения работ предыдущего этапа. Эта модель используется при построении АИС, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. Это дает разработчикам свободу реализовать их как можно лучше с технической точки зрения. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и другие. Однако, этот подход имеет ряд недостатков, вызванных прежде всего тем, что реальный процесс создания системы никогда полностью не укладывается в жесткую схему. Например, в процессе создания программного обеспечения возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений.
Спиральная модель
опирается на начальные этапы жизненного цикла: анализ, предварительное и детальное проектирование.
Каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии системы, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. Основная проблема - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов ЖЦ. Переход осуществляется в соответствии с планом, который составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков. Недостатком этого подхода являются нерешенные вопросы и ошибки, допущенные на этапах анализа и проектирования. Они могут привести на последующих этапах к проблемам и даже к неуспеху всего проекта. По этой причине анализ и проектирование должны выполняться особенно тщательной