Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении ИС, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформировать все требования с тем, чтобы предоставить разработчикам свободно реализовывать их технически как можно лучше. В эту категорию попадают сложные системы с большим количеством задач вычислительного характера системы реального времени и др.

Модель жизненного цикла АИС - это структура, описывающая процессы, действия и задачи, которые осуществляются и ходе разработки, функционирования и сопровождения в течение всего жизненного цикла системы.

Выбор модели жизненного цикла зависит от специфики, масштаба, сложности проекта и набора условий, в которых АИС создается и функционирует.

Модель ЖЦ АИС включает:

Результаты выполнения работ на каждой стадии;

Ключевые события или точки завершения работ и принятия решений.

В соответствии с известными моделями ЖЦ ПО определяют модели ЖЦ АИС -каскадную, итерационную, спиральную.

I. Каскадная модель описывает классический подход к разработке систем в любых предметных областях; широко использовалась в 1970-80-х гг.

Каскадная модель предусматривает последовательную организацию работ, причем основной особенностью модели является разбиение всей работы на этапы. Переход от предыдущего этапа к последующему происходит только после полного завершения всех работ предыдущего.

Выделяют пять устойчивых этапов разработки, практически не зависящих от предметной области

На первом этапе проводится исследование проблемной области, формулируются требования заказчика. Результатом данного этапа является техническое задание (задание на разработку), согласованное со всеми заинтересованными сторонами.

В ходе второго этапа, согласно требованиям технического задания, разрабатываются те или иные проектные решения. В результате появляется комплект проектной документации.

Третий этап - реализация проекта; по существу, разработка программного обеспечения (кодирование) в соответствии с проектными решениями предыдущего этапа. Методы реализации при этом принципиального значения не имеют. Результатом выполнения этапа является готовый программный продукт.

На четвертом этапе проводится проверка полученного программного обеспечения на предмет соответствия требованиям, заявленным в техническом задании. Опытная эксплуатация позволяет выявить различного рода скрытые недостатки, проявляющиеся в реальных условиях работы АИС.

Последний этап - сдача готового проекта, и главное здесь - убедить заказчика в том, что все его требования выполнены в полной мере.

Рис.1.1 Каскадная модель ЖЦ АИС

Этапы работ в рамках каскадной модели часто называют частями проектного цикла АИС, поскольку этапы состоят из многих итерационных процедур уточнения требований к системе и вариантов проектных решений. ЖЦ АИС существенно сложнее и длиннее: он может включать в себя произвольное число циклов уточнения, изменения и дополнения уже принятых и реализованных проектных решений. В этих циклах происходит развитие АИС и модернизация отдельных ее компонентов.

Преимущества каскадной модели:

1) на каждом этапе формируется законченный набор проект ной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности. На заключительных этапах разрабатывается пользовательская документация, охватывающая все предусмотренные стандартами виды обеспечения АИС (организационное, информационное, программное, техническое и т. д.);

2) последовательное выполнение этапов работ позволяет планировать сроки завершения и соответствующие затраты.

Каскадная модель изначально разрабатывалась для решения различного рода инженерных задач и не потеряла своего значение для прикладной области до настоящего времени. Кроме того, каскадный подход идеально подходит для разработки АИС, как уже в самом начале разработки можно достаточно точно полно сформулировать все требования с тем, чтобы предоставить разработчикам свободу технической реализации. К таким АИС, в частности, относятся сложные расчетные системы и системы реального времени.

Недостатки каскадной модели:

Существенная задержка в получении результатов;

Ошибки и недоработки на любом из этапов проявляются, как правило, на последующих этапах работ, что приводит к необходимости возврата;

Сложность параллельного ведения работ по проекту;

Чрезмерная информационная перенасыщенность каждого из этапов;

Сложность управления проектом;

Высокий уровень риска и ненадежность инвестиций.

Задержка в получении результатов проявляется в том, что последовательном подходе к разработке согласование результатов с заинтересованными сторонами производится только е завершения очередного этапа работ. В результате может оказаться, что разрабатываемая АИС не соответствует требованиям, и такие несоответствия могут возникать на любом этапе разработки; кроме того, ошибки могут непреднамеренно вноситься и проектировщиками-аналитиками, и программистами, так как они не обязаны хорошо разбираться в тех предметных областях, для которых разрабатывается АИС.

Возврат на более ранние стадии. Этот недостаток является из проявлений предыдущего: поэтапная последовательная работа над проектом может привести к тому, что ошибки, допущенные на более ранних этапах, обнаруживаются только на последующих стадиях. В результате проект возвращается на предыдущий этап, перерабатывается и только затем передается в последующую работу. Это может послужить причиной срыва графика и усложнения взаимоотношений между группами разработчиков, выполняющих отдельные этапы.

Самый плохой вариант, когда недоработки предыдущего этапа обнаруживаются не на следующем этапе, а позднее. Например, на стадии опытной эксплуатации могут проявиться ошибки в описании предметной области. Это означает, что часть проекта должна быть возвращена на начальный этап работы.

Сложность параллельного ведения работ связана с необходимостью согласования различных частей проекта Чем сильнее взаимосвязь отдельных частей проекта, тем чаще и тщательнее должна выполняться синхронизация, тем сильнее зависят друг от друга группы разработчиков. В результате преимущества параллельного проведения работ просто теряются; отсутствие параллелизма негативно сказывается и на организации работы всего коллектива.

Проблема информационной перенасыщенности возникает вследствие сильной зависимости между различными группами разработчиков. Дело в том, что при внесении изменений в одну из частей проекта, необходимо оповещать тех разработчиков, которые использовали (могли использовать) ее в своей работе. При наличии большого числа взаимосвязанных подсистем синхронизация внутренней документации становится отдельной важнейшей задачей: разработчики должны постоянно знакомятся с изменениями и оценивать, как скажутся эти изменения на полученных результатах.

Сложность управления проектом в основном обусловлена строгой последовательностью стадий разработки и наличием сложных взаимосвязей между различными частями проекта. Регламентированная последовательность работ приводит к тому, что одни группы разработчиков должны ожидать результатов работы других команд, поэтому требуется административное вмешательство для согласования сроков и состава передаваемой документации.

В случае же обнаружения ошибок в работе необходим возврат к предыдущим этапам; текущая работа тех, кто ошибся, прерывается. Следствием этого обычно является срыв сроков выполнения как исправляемого, так и нового проектов.

Упростить взаимодействие между разработчиками и уменьшить информационную перенасыщенность документации можно, сокращая количество связей между отдельными частями проекта, но далеко не каждую АИС можно разделить на слабо связанные подсистемы.

Высокий уровень риска. Чем сложнее проект, тем дольше длится каждый этап разработки и тем сложнее взаимосвязи между отдельными частями проекта, количество которых также увеличивается. Причем результаты разработки можно реально увидеть и оценить лишь на этапе тестирования, т. е. после завершения анализа, проектирования и разработки - этапов, выполнение которых требует значительного времени и средств.

Запоздалая оценка порождает серьезные проблемы при выявлении ошибок анализа и проектирования - требуется возврат на предыдущие стадии и повторение процесса разработки. Однако возврат на предыдущие стадии может быть связан не только с ошибками, но и с изменениями, произошедшими в предметной области или в требованиях заказчика за время разработки. При этом никто не гарантирует, что предметная область снова не изменится к тому моменту, когда будет готова следующая версия проекта. Фактически это означает, что существует вероятность «зацикливания» процесса разработки: расходы на проект будут постоянно расти, а сроки сдачи готового продукта постоянно откладываться.

II. Итерационная модель (Поэтапная модель с промежуточным контролем ) заключается в серии коротких циклов (шагов) по планированию, реализации, изучению, действию.

Создание сложных АИС предполагает проведение согласований проектных решений, полученных при реализации отдельных задач. Подход к проектированию «снизу - вверх» обусловливает необходимость таких итераций возвратов, когда проектные решения по отдельным задачам объединяются в общие системные. При этом возникает потребность в пересмотре ранее сформировавшихся требований.

Преимущество итерационной модели в том, что межэтапные корректировки обеспечивают меньшую трудоемкость разработки по сравнению с каскадной моделью.

Недостатки итерационной модели:

· время жизни каждого этапа растягивается на весь период работки;

· вследствие большого числа итераций возникают рассогласования выполнения проектных решений и документации;

· запутанность архитектуры;

· трудности использования проектной документации на стадиях внедрения и эксплуатации вызывают необходимость перепроектирования всей системы.

III . Спиральная модель , в отличие от каскадной, но аналогично предыдущей предполагает итерационный процесс разработки АИС. При этом возрастает значение начальных этапов, таких как анализ и проектирование, на которых проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов.

Каждая итерация представляет собой законченный цикл разработки, приводящий к выпуску внутренней или внешней версии изделия (или подмножества конечного продукта), которое совершенствуется от итерации к итерации, чтобы стать законченной системой (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Спиральная модель ЖЦ АИС

Таким образом, каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии программного изделия, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы на следующем витке спирали. Каждая итерация служит для углубления и последовательной конкретизации деталей проекта, в результате этого выбирается обоснованный вариант окончательной реализации.

Использование спиральной модели позволяет осуществлять переход на следующий этап выполнения проекта, не дожидаясь полного завершения текущего, - недоделанную работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная задача каждой итерации - как можно быстрее создать работоспособный продукт для демонстрации пользователям. Таким образом, существенно упрощается процесс внесения уточнений и дополнений проект.

Спиральный подход к разработке программного обеспечения позволяет преодолеть большинство недостатков каскадной модели, кроме того, обеспечивает ряд дополнительных возможностей, делая процесс разработки более гибким.

Преимущества итерационного подхода:

Итерационная разработка существенно упрощает внесение изменений в проект при изменении требований заказчика;

При использовании спиральной модели отдельные элементы АИС интегрируются в единое целое постепенно. Поскольку интеграция начинается с меньшего количества элементов, то возникает гораздо меньше проблем при ее проведении;

Снижение уровня рисков (следствие предыдущего преимущества, так как риски обнаруживаются именно во время интеграции). Уровень рисков максимален в начале разработки проекта, по мере продвижения разработки он снижается;

Итерационная разработка обеспечивает большую гибкость в управлении проектом, давая возможность внесения тактических изменений в разрабатываемое изделие. Так, можно сократить сроки разработки за счет снижения функциональности системы или использовать в качестве составных частей продукцию сторонних фирм вместо собственных разработок (актуально при рыночной экономике, когда необходимо противостоять продвижению изделия конкурентов);

Итерационный подход упрощает повторное использование компонентов, поскольку гораздо проще выявить (идентифицировать) общие части проекта, когда они уже частично разработаны, чем пытаться выделить их в самом начале проекта. Анализ проекта после нескольких начальных итераций позволяет выявить общие многократно используемые компоненты, которые на последующих итерациях будут совершенствоваться;

Спиральная модель позволяет получить более надежную и устойчивую систему. Это связано с тем, что по мере развития системы ошибки и слабые места обнаруживаются и исправляются на каждой итерации. Одновременно корректируются критические параметры эффективности, что в случае каскадной модели доступно только перед внедрением системы;

Итерационный подход позволяет совершенствовать процесс
разработки - в результате анализа в конце каждой итерации проводится оценка изменений в организации разработки; на следующей итерации она улучшается.

Основная проблема спирального цикла - трудность определения момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла. Иначе процесс разработки может превратиться в бесконечное совершенствование уже сделанного.

Вовлечение пользователей в процесс проектирования и копирования приложения позволяет получать замечания и дополнения к требованиям непосредственно в процессе проектирования приложения, сокращая время разработки. Представители заказчика получают возможность контролировать процесс создания системы и влиять на ее функциональное наполнение. Результатом является сдача в эксплуатацию системы, учитывающей большинство потребностей заказчиков.

Модель жизненного цикла и технология проектирования

Ранее мы говорили, что технология проектирования задает последовательность действий, необходимых для получения проекта ИС. Очевидно, что выполнение каждого из таких действий означает переход информационно системы из одного состояния в другое. Таким образом, всякая технология проектирования однозначно описывает некоторую модель жизненного цикла. С другой стороны, построив модель жизненного цикла информационной системы, то есть определив:

· задачи, состав и последовательность выполняемых работ;

· получаемые результаты каждого выполняемого действия;

· методы и средства, необходимые для выполнения работ;

· роли и ответственность участников;

· иную информацию, необходимую для планирования, организации и управления коллективной разработкой ИС,

мы получим однозначное описание выбранной нами технологии проектирования. Таким образом, модель жизненного цикла – это неотъемлемая и важнейшая часть технологии проектирования информационных систем.

Этапы и стадии проектирования

Часто смешивают понятия «этап» и «стадия» проектирования. Иногда говорят об этапах или фазах жизненного цикла, шагах проектирования. Возникает вопрос: как правильно?

Следует помнить, что в разных международных стандартах используемая терминология может отличаться. Мы будем, по возможности, ориентироваться на терминологию отечественных ГОСТов. Этапом проектирования будем называть часть процесса создания ИС, ограниченную некоторыми временными рамками и заканчивающуюся выпуском конкретного продукта (модели, документации, текста программы и т. п.). По общности целей этапы проектирования могут объединяться в стадии . Например, стадия «Технический проект», стадия «Внедрение» и т.п.

По опубликованным данным каждый этап разработки АИС требует определенных затрат времени. В основном (45-50 %) время уходит на кодирование, комплексное и автономное тестирование. В среднем разработка АИС занимает одну треть всего ЖЦ системы.

Рис. Распределение времени при разработке АИС

Стадии создания АИС (ISO/IEC 15288)

Стандарт ISO/IEC 12207 определяет структуру жизненного цикла, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания информационной системы.

Описание презентации Этапы создания АИС Модели жизненного цикла АИС по слайдам

Жизненный цикл АИС -совокупность стадий и этапов, которые проходит АИС в своем развитии от момента принятия решения о создании системы до момента прекращения ее функционирования.

Этапы жизненного цикла 1 Планирование и анализ (предпроектная стадия) – определение того, что должна делать система. Оформление технико-экономического обоснования (ТЭО) и технического задания (ТЗ).

2 Проектирование (техническое и логическое проектирование) – определение того, как система будет функционировать (спецификация* подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия). Оформление технического проекта. * Спецификация — точное, полное, ясно сформулированное описание требований для данной задачи.

3. Реализация (рабочее проектирование, программирование) — Создание функциональных компонентов и отдельных подсистем, соединение подсистем в единое целое. Заполнение БД. Создание инструкций для персонала. Оформление рабочего проекта

4 Внедрение (тестирование, опытная эксплуатация) – установка и ввод системы в действие, отладка подсистем, обучение персонала. Оформление акта о приемо-сдаточных испытаниях.

Замечания 1. Этапы 2 и 3 можно объединить в одну: техно-рабочее проектирование или системный синтез. 2. На каждом этапе жизненного цикла используется определенный набор технических решений и соответствующих документов

3. Для каждого этапа исходными являются документы и решения принятые на предыдущем этапе. 4. Модели жизненного цикла определяют порядок исполнения этапов в процессе создания системы и критерии перехода от этапа к этапу.

Модель жизненного цикла — это модель создания и использования АИС, которая отражает различные состояния системы с момента возникновения до момента его полного выхода из употребления.

Основные модели ЖЦ Каскадная – предполагает переход на следующий этап после полного завершения работ предыдущего. Эта модель используется при построении АИС для которых с самого начала точно и полно сформулированы все требования. Недостатки: жесткая схема – невозможность возврата к предыдущим этапам и использование для сложных систем.

Поэтапная итерационная модель Предполагает наличие обратной связи между циклами. Преимущество в том, что межэтапные корректировки обеспечивают большую гибкость и меньшую трудоемкость. Недостаток – время жизни каждого из этапов может растянуться на весь период создания системы.Трудности и недостатки спиральной модели ЖЦ Основная проблема — определение перехода на следующий этап: для ее решения вводятся временные ограничения на каждый из этапов. Переход осуществляется в соответствии с планом составленным на основе статистических данных предыдущих проектов и опыта разработчиков. Недостатки: ошибки, допущенные на этапах анализа и проектирования, могут привести к проблемам на следующих этапах и к неуспеху всего проекта.

Роль пользователя АИС создается для удовлетворения информационных потребностей конкретного пользователя. Он принимает непосредственное участие в ее работе. .

Пользователь участвует в постановке задачи и проводит опытную эксплуатацию, в ходе которой может обнаружить недостатки постановки, корректировать входную и выходную информацию, формы выдачи результатов и оформление документов.

Участие пользователя в создании АИС обеспечивает оперативное и качественное решение задач, сокращает время на внедрение новых технологий

Этап физического моделирования должен обеспечить на экспериментальном уровне проверку реальной работоспособности созданных моделей АИС и их адекватность. Для реализации этого этапа разрабатывается физическая (натурная) модель АИС. Физическая модель АИС - это совокупность структуры, методов и средств редуцированного натурного воплощения АИС, предназначенная для проверки в реальных условиях работоспособности будущей системы и адекватности ее моделей.

В определенном отношении физическая модель АИС обладает свойствами реальной системы. Для ее построения привлекаются ЭВМ, периферийные устройства, документы, файлы, БД, программы обработки данных и другие компоненты, необходимые для создания АИС. Физическая модель АИС редуцированная, т.е. это ее уменьшенное отображение. Уменьшение здесь не механическое, не произвольное, а гармонизированное. В ней представлены только те свойства, которые разработчики отнесли к разряду основных, существенных.

3. Проектирование АИС

На основе разработанных принципов, положений, моделей, методов и средств построения АИС, полученных на стадии исследования, проводится проектирование системы.

Стадия проектирования состоит из следующих этапов:

1) предметное обследование (ПРО) существующей (традиционной) ИС;

2) разработка технического задания на создание системы;

3) разработка технического проекта на создание системы;

4) разработка рабочего проекта на создание системы.

При условии, что существующая ИС является автоматизированной возможно два пути проектирования: модернизация имеющейся АИС или ее полная замена вновь создаваемой АИС. При сравнительно небольших объемах проектных работ этапы 2 и 3 могут быть объединены.

Этап ПРО проводится с целью изучения и анализа особенностей объекта - существующей традиционной ИС. Осуществляется сбор материалов для проектирования - определение требований, изучение объекта проектирования. Проводится изучение условий функционирования будущей АИС, устанавливаются определенные ограничения на условия разработки - сроки выполнения этапов проектирования, имеющиеся и недостающие ресурсы, процедуры и мероприятия, обеспечивающие защиту информации и др. С учетом предварительно выполненных исследований проводится разработка и выбор варианта концепции АИС.

Этап разработки ТЗ - логическое продолжение этапа ПРО. Материалы, полученные на этапе ПРО используются для разработки ТЗ. Здесь проводится анализ и разработка принципиальных требований, предъявляемых к АИС со стороны конкретного заказчика или потенциальной группы потребителей. Формулируются требования к аппаратным, программным, информационным и организационно-правовым компонентам АИС и др.

На этапе технического проектирования проводится поиск наиболее приемлемых решений по всем задачам проектирования АИС. Цель этого этапа проектирования - конкретизация общих, иногда нечетких знаний о требованиях к будущей системе. На данном этапе определяются:

­ цель, задачи, функции АИС, рассматриваются также внешние условия функционирования системы, распределение функций между ее компонентами;

­ системные параметры АИС - интерфейсы и распределение функций между оператором и системой;

­ конфигурация всех подсистем АИС, образующих её структуру - документационно-информационная, техническая, программно-математическая и организационно-правовая составляющие структуры системы;

­ структура и система управления БД, лингвистические средства, состав информационно-поисковых языков, классификаторов и кодификаторов, методик индексирования документов и запросов;

­ ведомость конфигурации комплекса технических средств АИС и их спецификация;

­ состав и характеристика математических моделей, алгоритмов и программ АИС;

­ схема функционирования АИС, технологического процесса обработки данных и др.;

­ должностные и рабочие инструкции для персонала АИС;

­ уточненное технико-экономическое обоснование проекта.

Основную долю трудоемкости рабочего проектирования составляют работы по разработке алгоритмов и соответствующих программ.

На этапе рабочего проектирования проводится окончательная доводка тех вопросов, которые на этапе технического проектирования по опделенным причинам не могли быть полностью решены. На данном этапе разрабатывается комплекс программ на основе алгоритмов, составленных на этапе технического проектирования. Уточняется структура БД, проводится корректировка унифицированных форматов документов, обрабатываемых в технологии АИС.

На этом этапе проводится тестирование программ, серия контрольных испытаний с обработкой реальных документов, анализируются результаты тестирования и экспериментальной обработки, необходимые корректировки программ.

Методы и средства проектирования АИС. Проектирование АИС может выполняться:

­ сторонней фирмой-разработчиком. Эта фирма имеет штат высококвалифицированных профессионалов. Работа проводится на основании договора между фирмой-разработчиком и фирмой-заказчиком;

­ силами штатных специалистов фирмы-заказчика.

Возможно и компромиссное решение: фирма-заказчик может пригласить консультанта по разработке АИС на контрактной основе.

Конкретный выбор определяется многими факторами, в частности финансовым состоянием фирмы-заказчика, наличием у нее штатных специалистов соответствующего профиля и уровня, сроками создания АИС, наличием в данном или близлежащем регионе соответствующей фирмы-разработчика, специалистов-консультантов, режимом секретности фирмы и, др.

Для решения задач проектирования применяются соответствующие методы и средства. Среди них следует находить такие методы, которые радикально решали бы задачи разработки АИС. Один из таких методов - структурный анализ. Это метод изучения системы, который рассматривает систему как иерархическую структуру от ее общего уровня до необходимого низшего.

На этапе предпроектного обследования используются методы изучения фактического состояния существующей (традиционной) ИС:

­ устный или письменный опрос;

­ письменное анкетирование;

­ наблюдение, измерение и оценка;

­ обсуждение промежуточных результатов;

­ анализ задач;

­ анализ производственных, управленческих и информационных

­ процессов.

Методы формирования задаваемого состояния связаны с теоретическим обоснованием всех составных частей АИС с учетом целей, требований и условий заказчика. Сюда относятся:

­ моделирование процессов обработки данных;

­ структурное проектирование;

­ декомпозиция;

­ анализ информационной технологии.

Для наглядного представления объектов и процессов АИС методы графического отображения фактического и задаваемого состояний используют - блок-схемы, графики, рисунки, чертежи, эскизы, диаграммы и др.

4. Автоматизация проектирования АИС

Автоматизированные системы проектирования - эффективное средство улучшения показателей проектирования АИС. В области проектирования сформировалось особое направление - программная инженерия или CASE-технологии (Computer-Aided Software/System Engineering - система компьютерной разработки программного обеспечения). CASE-технологии - это совокупность методов анализа, проектирования, разработки и провождения АИС, поддержанных комплексом взаимосвязанных средств автоматизации. CASE-технологии - это средство для системных аналитиков, разработчиков и программистов, обеспечивающее автоматизацию процессов проектирования АИС различного класса и значения.

Основная цель CASE-технологии - максимально автоматизировать процесс разработки и отделить процесс проектирования от кодирования программных средств АИС.

Структурные методы построения моделей предприятий. Структурным принято называть такой метод исследования системы или процесса, который начинается с общего обзора объекта исследования, а затем предполагает его последовательную детализацию. Структурные методы имеют три основные особенности:

Расчленение сложной системы на части, представляемые как «черные ящики», каждый «черный ящик» реализует определенную функцию системы управления;

Иерархическое упорядочение выделенных элементов системы с определением взаимосвязей между ними;

Использование графического представления взаимосвязей элементов системы.

Модель, построенная с применением структурных методов, представляет собой иерархический набор диаграмм, графически изображающих выполняемые системой функции и взаимосвязи между ними.

В составе методологий структурного анализа к наиболее распространенным можно отнести следующие:

SADT - технология структурного анализа и проектирования, и ее подмножество - стандарт IDEFO.

DFD - диаграммы потоков данных.

ERD - диаграммы «сущность - связь».

STD - диаграммы переходов состояний.

В методологии IDEFO используются четыре основных понятия: функциональный блок, интерфейсная дуга, декомпозиция, глоссарий.

Модель IDEFO всегда начинается с представления процесса единого функционального блока с интерфейсными дугами, выходящими за пределы рассматриваемой области. Иногда такие диаграммы снабжаются контекстной справкой.

Цель выделяет те направления деятельности предприятия, которые следует рассматривать прежде всего. Цель устанавливает направление и уровень декомпозиции разрабатываемой модели.

В методологии DFD исследуемый процесс разбивается на подпроцессы и представляется в виде сети, связанной потоками данных. Внешне DFD похожа на SADT, но отличается по набору используемых элементов. В их число входят процессы, потоки данных и хранилища.

Методология ERD применяется для построения моделей БД, обеспечивает стандартизованный способ описания данных и определение связей между ними. Основные элементы методологии - понятия «сущность», «отношение» и «связь». Сущность задают базовые типы информации, а отношения указывают, как эти типы данных взаимодействуют между собой. Связи объединяют сущности и отношения.

Методология STD наиболее удобна для моделирования определенных сторон функционирования системы, обусловленных временем и откликом на события, например для реализации запроса пользователя к АИПС в рамках реального масштаба времени. Опорными элементами STD служат понятия «состояние», «начальное состояние», «переход», «условие» и «действие». Посредством понятий проводится описание функционирования системы во времени и в зависимости от событий. Модель STD представляет собой графическое изображение - диаграмму переходов системы из одного состояния в другое.

Объектно-ориентированные методы построения моделей системы управления. Эти методы отличаются от структурных более высоким уровнем абстракции. Они основаны на представлении системы в виде совокупности объектов, взаимодействующих между собой путем обмена данными. В качестве объектов предметной области могут служить конкретные предметы или абстрагированные сущности - заказ, клиент и т.п. Наиболее значим метод Г. Буча. Это техника объектного проектирования с элементами объектного анализа, имеющая четыре этапа:

1) разработка диаграммы аппаратных средств, отображающей процессы, устройства, сети и их соединения;

2) определение структуры класса, описывающей связь между классами и объектами;

3) разработка диаграмм объектов, которые показывают взаимосвязь объекта с другими объектами;

4) разработка архитектуры ПО, описывающей физический проект создаваемой системы.

Подавляющая часть существующих методов объектно-ориентированного анализа и проектирования включает в себя как язык моделирования, так и средства описания процессов моделирования.

Объектно-ориентированный подход не противопоставляется структурному, а может служить его дополнением.

5. Построение и внедрение АИС

После полного завершения работ по проектированию начинается этап построения АИС. Построение АИС - это совокупность организационно-технических мероприятий по реализации проекта АИС. Среди таких мероприятий меры финансового, информационного, технического, программного, правого, организационного характера:

Определение источников финансирования и выделение средств на закупку необходимого оборудования, предусмотренного проектом, - «Ведомость спецификации оборудования АИС»;

Выбор поставщиков и заключение контрактов на поставку оборудования;

Выделение помещения для дислокации АИС и его подготовка к монтажу оборудования;

Размещение, сборка, монтаж, настройка оборудования АИС в соответствии с проектом;

Подбор, организация и обучение категорий штатного персонала АИС выполнению соответствующих работ по обеспечению функционирования АИС;

Выполнение работ по проверке качества оборудования (контроль, тестирование). При обнаружении дефектов - оформление и предъявление рекламаций к поставщикам;

Инсталляция ПО и выполнение работ по тестированию программного комплекса АИС. При условии обнаружения дефектов - принятие мер по их устранению;

Наполнение БД, решение контрольных примеров по всему комплексу задач АИС в соответствии с проектом. При обнаружении недостатков - принятие мер к их устранению. Если недостатков не обнаружено - подготовка документов для сдачи АИС в опытную эксплуатацию.

Состав мер и их последовательность отражают основные контрольные точки в построении АИС. Построение каждой конкретной системы будет иметь свою специфику как по характеру задач, так и по их последовательности. Особенности построения определяются характером АИС, организационным уровнем применения АИС, режимом функционирования, объемом финансирования и др.

Одно из важных условий эффективности АИС - проведение комплекса работ по ее внедрению. Внедрение АИС начинается с того, что руководитель фирмы-заказчика выпускает приказ о внедрении системы с указанием основных этапов, сроков их выполнения, ответственных исполнителей, ресурсного обеспечения, формы представления результатов внедрения, ответственного за контроль исполнения приказа и др. Приказ может содержать план внедрения с указанием работ по следующим этапам:

1) документальное оформление результатов пусконаладочных работ оборудования, а также контрольных испытаний комплекса задач системы;

2) обучение персонала технологии АИС и изучение соответствующих разделов проектной документации;

3) проведение опытной эксплуатации системы, анализ и корректировка проектных ошибок и оформление документации по результатам опытной эксплуатации;

4) сдача АИС в производственную эксплуатацию с оформлением соответствующей документации.

Таким образом, на первом этапе проводится разработка программы контрольных испытаний АИС в целом. На втором этапе разработчик и заказчик организуют обучение персонала, привлекаемого к эксплуатации АИС. На третьем этапе проводится опытная эксплуатация системы. В зависимости от содержания и объема задач АИС опытная эксплуатации длится от трех до шести месяцев.

Внедрение АИС - достаточно сложная задача как в организационном, так и техническом аспектах. Заказчик должен провести подготовку внедрения системы. Данное условие требует определенных организационных, профессиональных и психологических усилий со стороны персонала фирмы-заказчика, в той или иной мере участвующего в эксплуатации АИС. Администрация фирмы должна обеспечить такие условия, при которых коллектив фирмы будет положительно относиться к реализации системы и помогать ее внедрению, освоении и развитию. Тогда можно будет предположить, что цель внедрения и функционирования АИС на предприятии будет достигнута.

6. Методика расчета технико-экономической эффективности автоматизированной обработки информации

Один из принципиальных разделов проекта АИС - технико-экономическое обоснование АИС вообще и процессов автоматизированной обработки экономической информации в частности. Для этого требуется проведение соответствующих расчетов технико-экономической эффективности.

Экономическая эффективность автоматизированной обработки данных обеспечивается за счет следующих основных факторов:

Высокой скорости выполнения операций по сбору, передаче, обработке и выдаче информации, быстродействия технических средств;.

Максимального сокращения времени на выполнение отдельных операций;

Улучшения качества обработки данных и получаемой информации.

Общая эффективность автоматизированного решения задач находится в прямой зависимости от снижения затрат на обработку данных и составляет прямую экономическую эффективность. Достижение эффекта от общесистемных решений по улучшению качества информационного обслуживания пользователей обеспечивает косвенную экономическую эффективность.

Показатели прямой экономической эффективности определяются путем сравнения затрат на обработку данных при нескольких вариантах проектных решений. По существу это сравнение двух вариантов - базового и спроектированного. За базовый вариант принимается существующая система автоматизированной или традиционной (ручной) обработки данных, а за спроектированный вариант - результат модернизации существующей системы или вновь разработанная АИС.

Абсолютный показатель экономической эффективности разрабатываемого проекта АИС - снижение годовых стоимостных и трудовых затрат на технологический процесс обработки данных по сравнению с базовым вариантом ТПОД.

Экономия финансовых затрат за счет автоматизации обработки данных определяется на основе расчета разницы затрат базисного и проектируемого вариантов обработки данных по формуле:

С э = С б – С п (1)

где С э - величина снижения затрат на обработку данных;

С б - затраты при базисном варианте;

С п - затраты при проектируемом варианте.

Относительный показатель экономической эффективности проекта АИС - коэффициент эффективности (К э) затрат и индекс изменения затрат (I з).

К э = С э / С б * 100 % (2)

Коэффициент эффективности затрат показывает, какая часть затрат будет сэкономлена при проектируемом варианте АИС, или на сколько процентов снизятся затраты.

Значение индекса изменения затрат можно определить по формуле:

I з = С э / С б. (3)

Этот индекс свидетельствует о том, во сколько раз снизятся затраты на обработку данных при реализации проекта АИС.

При внедрении проекта АИС необходимо учитывать дополнительные капитальные затраты, значение которых (К 3) можно определить по формуле:

K 3 = K п – K б (4)

где K п и K б - капитальные затраты соответственно проектируемой и базовой систем обработки данных.

Эффективность капитальных затрат определяется сроком окупаемости (Т) дополнительных капитальных затрат на модернизацию ИС:

Т = K 3 / С э (5)

Е = С э / K 3 = 1 / Т. (6)

Наряду с расчетом стоимостных затрат полезно получение показателей снижения трудовых затрат на обработку данных. Абсолютным показателем снижения трудовых затрат (t) выступает разность между годовыми трудовыми затратами базового и проектируемого вариантов обработки данных:

t = Т б. – Т п (7)

где Т б. и Т п - годовая трудоемкость эксплуатации соответственно базового и проектируемого вариантов обработки данных.

Значение относительного показателя снижения трудовых затрат можно отобразить коэффициентом снижения трудовых затрат (К):

K t = t / T б. (8)

Индекс изменения трудовых затрат (I t) характеризует рост производительности труда за счет освоения более трудосберегающего варианта проекта обработки данных, его можно определить по формуле:

I t = Т б / Т п. (9)

Абсолютный показатель снижения трудовых затрат (Р) применяется для определения потенциального высвобождения трудовых ресурсов (исполнителей) из системы обработки данных:

Р = (t / Т ф) * f (10)

где Т ф – годовой фонд времени одного исполнителя, занятого в технологии обработки данных;

f - коэффициент, отображающий возможность полного высвобождения работников, за счет фонда времени которых рассчитана величина t.

Определение прямой экономии от внедрения проектируемой (модернизированной) системы обработки данных проводится на базе сравнения показателей, отображающих трудовые и стоимостные затраты по операциям как традиционной, так и проектируемой системы обработки данных.

Экономию трудовых затрат (Э тз) при автоматизированной обработке информации по проекту можно определить по формуле

Э тз = Т о6щ – Т сов (11)

где Т о6щ - трудоемкость обработки данных традиционным способом при базовым варианте;

Т сов - трудоемкость автоматизированной обработки данных при проектном варианте.

Экономию финансовых затрат от внедрения проектного варианта обработки данных в сравнении с ручным базисным вариантом можно определить аналогичным образом.

Сбор исходных данных для подстановки в вышеприведенные формулы и выполнение расчетов по определению экономической эффективности проводится путем регистрации и замеров соответствующих параметров по этапам технологического процесса обработки данных. Кроме того, исходные данные за длительный период могут быть получены путем анализа регистрационных (технологических) журналов диспетчера АИС и других форм регистрации.

Введение

1. Архитектура автоматизированных информационных систем и проблемы её совершенствования 13

1.1. Модели архитектуры и основные компоненты АИС 13

1.2. Проблемы развития АИС 47

1.3. Платформы реализации новой архитектуры АИС УП 53

1.4. Выводы по главе 1 57

2. Модель архитектуры АИС УП 58

2.1. Основные требования к АИС УП 59

2.2. Архитектура АИС УП 66

2.3. Компоненты АИС УП 89

2.4. Выводы по главе 2 102

3. Методы практической реализации АИС УП 104

3.1. Инструментальные средства разработки АИС УП 104

3.2. Опыт практической реализации модели АИС УП 111

3.3. Выводы по главе 3 123

4. Заключение 125

5. Терминология и аббревиатуры 128

6. Литература

Введение к работе

Деятельность современных предприятий связана с движением взаимозависимых и объёмных потоков материальных, финансовых, трудовых и информационных ресурсов. Управление процессами производственного и коммерческого цикла в условиях динамически изменяющейся политико-экономической среды требует оперативного принятия решений в сжатые сроки. Решение этой задачи в современных условиях невозможно без применения средств автоматизированной обработки технико-экономической информации.

На протяжении последних 40 лет автоматизированные информационные технологии (ИТ) активно применяются для решения задач учёта, планирования и анализа хозяйственной деятельности предприятий различных форм собственности, отраслевой принадлежности, организационной структуры и масштабов деятельности. За это время накоплен большой практический опыт создания автоматизированных информационных систем управления предприятиями (АИС УП), разработаны и получили всеобщее признание методологии управления, применение которых невозможно вне компьютерной среды. Можно с полной ответственностью утверждать, что АИС УП стали неотъемлемой составляющей инфраструктуры бизнеса. Теоретические и практические проблемы автоматизации экономических процессов глубоко исследованы в работах Глушкова В.М., Волкова СИ., Исакова В.И., Островского О.М., Подольского В.И., Ратмирова Ю.А., Романова А.Н., Хотяшова Э.Н., Брэди Р., Захмана Дж., Кука М., Финкельштейна К., Хаммера М. и других авторов. Предложенные ими подходы стали базой для применения вычислительной техники на предприятиях при решении задач учёта, планирования и анализа финансово-хозяйственной деятельности. Однако

предлагавшиеся ими модели не учитывали реалий экономики информационного общества и нынешнего уровня развития ИТ.

Развитие средств коммуникаций способствует все более тесному взаимодействию производителей с потребителями, поставщиков с покупателями, усиливает конкуренцию на рынке, расширяет границы локальных рынков до национальных и транснациональных, ускоряет время совершения экономических операций и финансовых транзакций. Внедрение глобальных компьютерных сетей в экономические процессы привело к появлению новых понятий: экономика информационного общества, электронный бизнес (e-business), электронная коммерция (e-commerce), электронная торговая площадка (e-marketplace) и др. Тенденции глобализации экономики нашли отражение в новой методологии организации бизнеса, в которой на первый план выходит проблематика повышения гибкости построения бизнес-процессов и эффективности взаимоотношений с клиентами и поставщиками.

Существующие концепции организации АИС УП основаны на функциональном подходе к распределению задач между ее подсистемами. Однако АИС, построенные как комплекс подсистем, ориентированных на отдельные функции управления, не лучшим образом соответствуют требованию неразрывности сквозных бизнес-процессов предприятия. Поэтому в последние годы все более популярным становится подход, при котором во главу угла ставятся бизнес-процессы, а не отдельные функции исполняющих их служб системы управления. Это требует разработки новой концепции архитектуры АИС УП. В то же время, очевидно, что переход на новую архитектуру АИС УП не может осуществиться одномоментно, поскольку за многие годы предприятиями и организациями внедрено в эксплуатацию большое число программных средств, реализующих решение важных задач управления, от использования которых нельзя отказаться сразу. К сожалению, большинство из них ориентировано на автономное функционирование, что существенно затрудняет комплексную интеграцию информационных потоков. Многие существующие программные продукты, обеспечивающие поддержку решения новых задач управления предприятием, возникших в условиях глобализации экономики, также разработаны без достаточной проработки интерфейсов взаимодействия с программными комплексами, реализующими решение смежных задач. В этих условиях особое значение приобретает задача синтеза комплексных систем управления предприятиями путем интеграции готовых компонент сторонних производителей, заказных решений и собственных разработок.

В публикациях учёных и практиков давно обсуждается идея реализации стандартов системной интеграции программных средств, поставляемых различными производителями. Прогресс системного инструментария привёл к появлению объектно-ориентированных и компонентных технологий разработки программного обеспечения (ПО), которые позволяют строить крупномасштабные системы из готовых блоков. Ведущие поставщики аппаратного и системного программного обеспечения (Intel, Microsoft, Sun, Oracle, IBM и др.), коммуникационных средств (Cisco, Nortel, Ericsson, Motorola), прикладных решений (SAP, PeopleSoft, Siebel и др.), авторитетные государственные, международные, коммерческие и некоммерческие организации и ассоциации (ISO, IEEE, ASCII, APICS, РосСтандарт и др.) к настоящему моменту разработали и активно внедряют на практике технологии интеграции аппаратных и программных средств, позволяющие создавать открытые системы на базе стандартов и протоколов обмена данными и взаимодействия компонент в гетерогенной среде в режиме реального времени.

Однако эти предложения дают лишь общесистемную платформу, которая требует существенных уточнений применительно к конкретной предметной области. В контексте практической реализации АИС УП механизмы проектирования и разработки информационных систем (ИС) с применением компонентных многозвенных архитектур на базе стандартов и протоколов открытых систем проработаны недостаточно.

В этой связи становится насущной проблема разработки теоретической платформы и выработки практических рекомендаций, направленных на построение АИС УП, обеспечивающих комплексную автоматизацию всех информационных процедур управления предприятиями и организациями.

Необходимость разработки целостного подхода к решению вопросов системной интеграции АИС УП и сквозной автоматизации микроэкономических процессов на базе современных ИТ определила выбор темы и направления данного исследования.

Целью исследования является разработка модели архитектуры АИС УП, обеспечивающей комплексную автоматизацию и информационную поддержку сквозных бизнес-процессов, и обоснование выбора инструментов ее системной интеграции с позиций современных информационных технологий.

Исходя из намеченной цели были поставлены и решены следующие научные и практические задачи:

Провести анализ и обобщить существующие подходы к проектированию, разработке и внедрению ПО АИС УП;

Классифицировать разновидности программных средств, используемых в практике управления предприятиями;

Исследовать существующие технологии и стандарты, обеспечивающие интеграцию разнородных программных средств;

Выявить проблемы, возникающие при интеграции программных средств, используемых в АИС УП;

Систематизировать требования, предъявляемые предприятиями к ПО АИС УП для обеспечения информационной поддержки сквозных экономических процессов;

Разработать модель архитектуры АИС УП и выделить основные её составляющие;

Разработать принципы взаимодействия и обмена данными компонент АИС УП;

Предметом исследования являются методы и инструменты разработки экономических информационных систем.

Объектом исследования являются ИС управления предприятиями.

Методика исследования основана на конкретных приложениях методологии научного познания в прикладных направлениях информатики и математики.

Цели и задачи исследования формулировались в соответствии с основным направлением работ по дальнейшему развитию и совершенствованию математических методов и средств вычислительной техники, применяемых в экономических предметных областях.

Наряду с общенаучным подходом, основанным на теории систем, в диссертации обобщается опыт разработки, внедрения и эксплуатации программных средств отечественных и зарубежных производителей, методов

реализации международных открытых стандартов построения информационных систем. На этой основе предлагается комплекс методических и практических рекомендаций, прошедших апробацию на российских и зарубежных предприятиях.

В работе использованы теоретические положения работ отечественных и зарубежных авторов в области:

Автоматизированной обработки экономической информации и моделирования экономических процессов ;

Методологий планирования и оперативного управления производством и материальными запасами ;

Реинжиниринга и компьютерного проектирования бизнес-процессов ;

Современных стандартов в информационных технологиях .

В ходе исследования проанализированы и использованы разработки, выполненные научными коллективами и отдельными учеными в Финансовой академии при Правительстве РФ, Всероссийском заочном финансово-экономическом институте, Московском государственном университете экономики, статистики и информатики, Санкт-Петербургском университете экономики и финансов им. Вознесенского, Научно-исследовательском финансовом институте и других организациях.

Информационную базу исследования составили программные продукты российских и зарубежных производителей, публикации в экономических и компьютерных изданиях, исследования международных исследовательских групп Gartner Group, Aberdeen, IDC, MetaGroup, DataQuest и др. , методические материалы ведущих отечественных и международных консалтинговых и аудиторских компаний, результаты исследований Ассоциации разработчиков программного обеспечения в области экономики,

исследования рынка программного обеспечения России и стран СНГ ЦИЭС "Бизнес-Программы-Сервис" .

Научная новизна диссертации заключается в разработке модели архитектуры АИС УП, ориентированной на комплексную автоматизацию сквозных бизнес-процессов, и предложений по ее реализации путем системной интеграции разнородных программных средств в распределённой гетерогенной сетевой среде на основе объектных и компонентных технологий.

Научную новизну содержат следующие результаты, полученные в диссертации:

Определение и классификация требований к функциональным возможностям ПО организационно-экономического управления предприятиями;

Модель архитектуры АИС УП, ориентированной на комплексную автоматизацию сквозных бизнес-процессов;

Принципы интеграции программных средств решения задач функциональных служб предприятия с базовым ПО управления бизнес-процессами, обменом данными и документооборотом;

Предложения по организации единого информационного пространства предприятия, доступного сотрудникам и партнёрам предприятия через корпоративный веб-портал;

Предложения по реализации единой системы формирования и классификации отчётности с применением аналитического инструментария;

Принципы реализации взаимодействия подсистем АИС УП на базе объектно-ориентированных и компонентных технологий и взаимодействия программных компонент в распределённой сетевой

среде в соответствии с промышленными стандартами и протоколами Интернет;

Механизм реализации адаптивных свойств модели архитектуры ПО АИС УП в соответствии с требованиями конкретного предприятия, основанный на возможностях настройки базовых подсистем к существующим и проектируемым рабочим процессам.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что реализация выдвинутых предложений позволяет создавать АИС УП, обеспечивающие эффективную поддержку информационных процедур управления деятельностью предприятия в условиях глобализации экономики и формирования информационного общества.

Предложенная в работе модель архитектуры АИС УП и рекомендации по её применению обладают достаточной гибкостью и универсальностью, что обеспечивает их применимость в построении ИС управления предприятиями различных форм собственности, отраслевой специфики и масштабов деятельности.

Самостоятельное практическое значение имеют:

Предложения по выбору и применению стандартов, протоколов и других механизмов, используемых при системной интеграции АИС УП;

Предложения по комплексной автоматизации сквозных бизнес-процессов и документооборота;

Предложения по созданию единого информационного пространства предприятия при помощи механизма веб-порталов;

Предложения по адаптации спирально-итерационного подхода при разработке и внедрении ПО АИС УП.

Практическая значимость работы оценена в конкретных проектах реализации предложенной проблемно-ориентированной модели системы автоматизации предприятия:

Комплексной системы управления предприятием «Флагман» компании «Инфософт»,

Системы управления взаимоотношениями с клиентами «eRelationship» корпорации «Pivotal Software» (Канада),

Системы корпоративной отчётности «Monarch ES» компании «DataWatch» (США),

Проекта интеграции информационных систем компаний «Совинтел» и «Теле Росс».

Учебный центр компании «Весть-МетаТехнология» применяет материалы, подготовленные автором на основе подхода, предложенного в ходе данного исследования, при проведении курсов по разработке информационных систем управления предприятиями (см. http://www.vest.msk.ru).

Материалы диссертационного исследования используются в научно-исследовательской и практической деятельности исполнительных органов Ассоциации разработчиков программного обеспечения в области экономики (АРЭП) и входящих в нее членов.

Основные положения работы докладывались и обсуждались на:

Конференции «Решения IBM в области интеграции бизнеса для телекоммуникационных компаний», представительство IBM в Восточной Европе (г. Москва, 18 июня 2002 г.);

Симпозиуме «Call Center CRM Solutions 2002/Центры обработки вызовов и управление взаимоотношениями с клиентами» (г. Москва, март 2002 г.);

Конференции разработчиков информационных систем на базе инструментария корпорации Centura Software Corp. (г. Берлин, Германия, 17-19 ноября 1999г.);

Конференции «ИнфоГород: практика и проблемы информатизации городов» (г. Москва, октябрь 1999 г.);

Научно-практических конференциях фирмы «Инфософт» (г. Москва, 1995-1999 гг.);

Конференции специалистов в области АСУ и КИС «Корпоративные системы» (Москва, апрель 1998 г. и 28-30 апреля 1997 г., организаторы: компания «СофтСервис» и представительства компаний Oracle, Informix, Sybase, Borland и Centura);

3-ей ежегодной конференции «Корпоративные базы данных 98» (Москва, 31 марта-3 апреля 1998 и 26-29 марта 1996 г., организаторы «Центр Информационных технологий» при участии ИД «Открытые системы»);

Конференции «Техником-97» (Москва, 24-26 ноября 1997 г., организаторы: фирма «СофтСервис», Российская Ассоциация Пользователей Oracle, представительства компаний Microsoft, Borland, Computer Associates, Lucent Software).

Проблемы развития АИС

Внедрение в экономику информационных технологий, проникновение компьютерных и коммуникационных средств в управление предприятием на всех уровнях, рост интереса к взаимодействию компаний через Интернет требуют концептуальных изменений в подходах к построению АИС УП. Это касается не только чисто технологических проблем создания и эксплуатации ИС, но и подходов к управлению бизнесом в условиях экономики информационного общества.

АИС УП должна обеспечить потребности в автоматизации и информатизации в масштабах всей организации, что ставит перед разработчиками ПО задачи: разработки платформы, способной обеспечить работу большого числа пользователей; поддержки средств коммуникаций и промышленных стандартов обмена данными и протоколов взаимодействия компонент; интеграции существующих разработок в единую систему.

Интеграция разнородных приложений в рамках единой АИС должна обеспечивать поддержку: сквозных бизнес-процессов; единого пользовательского интерфейса (портала); общего информационного пространства.

По нашему мнению суть поставленных проблем состоит не столько в технических аспектах реализации, сколько в необходимости использования принципиально новой модели архитектуры АИС УП.

Обобщим плюсы и минусы различных вариантов архитектуры ИС с точки зрения возможностей построения интегрированного решения.

Централизация обработки данных предъявляет высокие требования к серверам. При увеличении количества одновременно работающих пользователей (что неизбежно при автоматизации процессов в масштабе всего предприятия) нагрузки становятся чрезмерными для аппаратной платформы и используемого ПО. Применяя различные аппаратные решения (кластеризацию, многопроцессорность и другие формы объединения вычислительных ресурсов), а также распределённую обработку при помощи мониторов транзакций, серверов приложений и мощных промышленных СУБД, можно создавать действительно масштабируемые решения, разгружая центральные узлы не только за счёт увеличения мощности аппаратных средств, но и за счёт соответствующего построения программных компонент системы.

Однако, даже если центральный сервер БД способен обеспечить требуемую производительность, при таком построении ИС неизбежно возникают проблемы поддержки единой структуры общей БД, если отдельные программные компоненты ИС разрабатываются разными компаниями или даже командами разработчиков внутри одной и той же организации. Установка общей базы с доступом из программ решения различных прикладных задач позволяет обеспечить общее информационное пространство, перечисленные выше технологии позволяют обращаться к БД большому числу пользователей, однако это не дает гарантии правильной работы с разделяемыми данными. Остаётся проблема логической целостности данных. При использовании программ различных производителей становится неизбежным разделение данных по подсистемам, возможно, путем их денормализации и создания избыточных структур. Схематично архитектура с общей базой представлена на следующем рисунке (Рисунок 1-14). Как следует из приведённой схемы, модули не взаимодействуют, то есть нет вызова одного модуля другим в режиме реального времени, нет оперативной поддержки сквозного процесса. Данные сохраняются в базе, из которых они доступны другим модулям, которым необходимо содержать функции отслеживания изменений в ней, а от частоты проверки обновлений зависит актуальность данных. Примером сквозного процесса может быть выписка счёта сотрудником отдела сбыта. Если он использует для этого CRM-систему, сформированный счёт параллельно с выпиской должен быть обработан в модуле логистики ERP-системы для резервирования товара, и сразу после этого - финансовым модулем для увеличения задолженности покупателя. Для этого соответствующие модули должны проверить наличие нового счета. Если этого не сделать своевременно, может быть выписан счет на фактически зарезервированный товар.

Для того, чтобы разные модули могли работать с общей структурой БД, они должны быть изначально разработаны с расчётом на определённую структуру данных или использовать согласованный механизм метаданных (репозитарий).

При использовании иной архитектуры, когда разнородные БД ведутся на разных компьютерах (а, возможно, и в разных сетях) и используются автономными модулями (Рисунок 1-15), поддержание логической целостности данных является ещё более трудоёмкой задачей. В этом случае необходимо регламентировать и реализовать репликацию (синхронизацию) данных, унификацию справочников, правил кодирования и классификации, разработать или внедрить сам механизм репликации. Всё это требует организационных мер по синхронизации БД. Остаётся и проблема автоматического продолжения процесса (пример с выпиской счёта).

Платформы реализации новой архитектуры АИС УП

К началу XXI века в индустрии ИТ разработаны и освоены на промышленном уровне следующие решения, обеспечившие повсеместное внедрение ИТ в экономические процессы:

инструмент персональных вычислений, состоящий в том, что во многих видах работ исчезла необходимость в посредниках между постановкой задачи и ее исполнителем, то есть сотрудники функциональных служб предприятия способны выполнять находящиеся в их компетенции информационные процедуры при помощи компьютеров без привлечения или с минимальной поддержкой сопровождающего технического персонала;

средства автоматизированной поддержки согласованной совместной работы группы («команды») работников над одним проектом, документом, заданием и т.п.;

механизм электронных коммуникаций, позволивших во многих случаях исключить необходимость передачи бумажных документов, свести к минимуму необходимость во встречах, что особенно важно при территориальной удалённости участников того или иного делового процесса.

Благодаря этим решениям стала возможной автоматизация большинства рабочих процессов, происходящих как внутри предприятия в его финансово-хозяйственной, производственно-коммерческой деятельности, так и связанных с внешними функциями. Объединение программных и технических средств, автоматизирующих различные функции и рабочие места, позволяет связать в сквозные бизнес-процессы технологические (на базе оборудования и технических устройств) и рабочие процессы (с участием сотрудников всех подразделений предприятий). Таким образом, появляется принципиальная возможность решения проблемы оторванности пунктов возникновения данных от центров их хранения и обработки, разъединённости рабочих мест друг от друга.

Решение проблемы интеграции модулей АИС и выбора централизованного или децентрализованного подхода в организации их взаимодействия также возможно благодаря последним разработкам ведущих производителей системного ПО: операционных систем, веб-серверов, серверов приложений, СУБД и платформ промежуточного уровня (middleware platforms). Интеграция приложений становится возможной за счет применения объектно-ориентированной технологии разработки и компонентной многозвенной архитектуры . Ключевым принципом здесь является понятие программных интерфейсов и регламента их изменения и расширения (язык IDL).

Для работы в распределённой гетерогенной среде, какой является Интернет, активно разрабатываются спецификации веб-служб (web services), каждая из которых может реализовать одну или несколько бизнес-процедур или функций (business procedures, functions). Организация OASIS, институт BPMI и компании IBM, Microsoft и ВЕА опубликовали спецификации регулирования потоков работ в рамках бизнес-процессов BPEL4WS (Business Process Execution Language for Web Services), языки веб-служб XLANG и WSFL (Web Services Flow Language), а коалиция WfML - XPDL (XML Process Definition Language).

Тенденция состоит в том, чтобы из компонент с открытыми интерфейсами веб-служб комбинировать подсистемы, выполняющие логически завершённые циклы бизнес-процессов. При этом компоненты могут располагаться на различных разнесённых в сети серверах приложений и работать с одной или несколькими БД. Варьируя числом и взаимосвязями компонент, числом и расположением серверов сети, возможностью замены компонент или их перемещением по сети без потери совместимости, можно строить АИС, сохраняющую баланс централизации и децентрализации в управлении предприятием.

Технических препятствий к реализации подобной архитектуры нет. Современные промышленные серверы приложений (к примеру, MTS/COM+/.Net, ONE или J2EE/EJB) позволяют строить многозвенные системы, предоставляют общую платформу для доступа к различным веб-службам, обеспечивают транзакционную целостность операций, балансировку нагрузки при конкурентном доступе десятков тысяч пользователей в режиме реального времени, а также гарантируют отказоустойчивость и восстановление после сбоев.

Важным достижением индустрии ИТ являются получившие широкое распространение и признанные ведущими производителями ПО стандарты: протоколы взаимодействия компонент (COM/DCOM, CORBA, Java RMI ) и форматы обмена данными (EDI, XML , ).

Стандарт EDI и его отраслевые варианты (EDIFACT, XI2, HIPAA и др.) эксплуатируются в финансовой и производственной сфере Северной Америки и Европы с середины 70-х и доминируют на сегодняшний день во всём мире. С ростом популярности XML в Интернет EDI был переведён на XML.

На базе XML (DTD и XDR) разработаны, структурированы и форматированы данные в различных экономических сферах в виде так называемых предметных словарей или типов документов, к примеру, WIDL, OFX, FpML, IFX, XBRL, CRML и многочисленные другие на Западе, а также CommerceML.ru и XML Partnership/ARB в России. Американское общество по управлению производством и запасами APICS, которое занимается сертификацией систем класса ERP/MRP, публикует спецификации экономических сущностей в формате XML, к примеру, структуру и формат данных клиента или счёт-фактуры. Самодокументированность XML обеспечивает однозначное понимание данных как человеком, так и программами.

Архитектура АИС УП

Для построения модели архитектуры АИС УП будем рассматривать предприятие как совокупность трудовых, финансовых, материальных и информационных ресурсов, вовлечённых в бизнес-процессы для достижения бизнес-целей предприятия. Здесь под термином бизнес-цели понимаются стратегические долгосрочные задачи, поставленные собственниками и руководителями высшего звена, а также текущие задачи, назначенные руководителями верхнего и среднего звеньев. Бизнес-процессом или деловым процессом является последовательность действий сотрудников, операций на рабочих местах, а также функций, выполняемых ПО и техническими средствами в автоматическом режиме. Каждое действие или их последовательность назовём этапом процесса. Синонимами действий также могут быть операции, процедуры. Если этап требует действий сотрудника (ролевой группы, представителя или руководителя подразделения, а также лица, занимающего должностную позицию), то оно называется также заданием, а сотрудник - исполнителем. Последовательность действий в деловом процессе может быть неоднозначной, то есть описание процесса в виде направленного графа может включать ветвление с условиями перехода с одного этапа на другой. Типовые цепочки этапов могут быть выделены в подпроцессы. Движение заданий заданными этапами процесса называется маршрутом. Если процесс не может быть описан из-за произвольных переходов между этапами, решение о которых принимается исполнителем в ходе выполнения задания на текущем этапе, то этот случай называется свободной маршрутизацией.

АИС УП должна позволять формально описывать бизнес-процессы в графическом виде в форме направленного графа (орграфа), вершинами которого являются этапы, а рёбрами - переходы между этапами. В частном случае граф делового процесса выглядит как сетевой график, где вершины обозначают работы с указанием их длительности, а ориентированные рёбра (стрелки) показывают последовательность работ. В соответствии с описанием процесса, именуемого картой процесса, АИС УП должна управлять ресурсами (или, точнее, помогать руководителям предприятия управлять ими), назначать задания и их исполнителей, а также вызывать (активизировать) программные и аппаратные средства для запуска автоматизированных процедур.

Параметры масштаба предприятия воздействуют на организацию управления на конкретном предприятии, что отражается на требованиях к АИС УП. С другой стороны, АИС УП влияет на масштабы предприятия, к примеру, способствуя росту бизнеса. Изменение одного из параметров влечёт за собой обновление АИС так же, как и внедрение АИС способно изменить организацию управления.

Цель ориентации на бизнес-процессы при построении АИС УП состоит в том, чтобы найти общую платформу, на базе которой можно будет адекватно модифицировать АИС, не требуя полной реорганизации системы. Этой платформой является моделирование бизнес-процессов программными средствами управления процессами.

В качестве ядра АИС УП необходимо разработать систему, совмещающую несколько функций, рассмотренных в обзоре систем управления процессами (параграфы «1.1.7 Системы управления документооборотом» на стр. 31 и «1.1.8 Системы управления процессами» на стр. 34). В их числе: Workflow - подсистема управления рабочими и технологическими процессами, обеспечивающая предопределённую и свободную маршрутизацию заданий между исполнителями; Docflow - подсистема управления документооборотом и маршрутизацией документов с отслеживанием их состояний; Groupware - подсистема поддержки функций оперативного назначения заданий и свободной машрутизации (ad hoc) задач между членами группы исполнителей; Dataflow - маршрутизация данных, пакетов данных, сообщений между приложениями.

В отличие от принятой практики автономного применения систем такого рода мы здесь полагаем наличие общей карты процесса, общего модуля обработки этапов процесса, общего механизма назначения исполнителей и маршрутизации заданий и данных.

Таким образом, технологические данные, генерируемые техническими устройствами, фактографические данные, вводимые в ИС пользователями на рабочих местах (в т.ч. первичные документы), а также данные, формируемые программными приложениями, будут вноситься в АИС УП и доступны потребителям информации в режиме реального времени.

Схематически жизненный цикл обработки данных в АИС УП представлен на следующем рисунке (Рисунок 2-2). Данные, введённые вручную или поступившие из программных компонент, оформляются как документ, который далее обрабатывается модулем документооборота в соответствии с картой процесса. По маршруту обработки (если настройка системы требует этого) подсистема управления документооборотом вызывает модули функциональных подсистем для обработки финансовых, хозяйственных и других типов операций. В результате учётные данные сохраняются в структурированных БД. В свою очередь сами документы сохраняются в хранилище или базе неструктурированных данных. Все эти БД должны быть доступны аналитическим модулям подсистемы отчётности для генерации необходимых отчётов.

Опыт практической реализации модели АИС УП

С 1995 по 1999 годы под руководством автора диссертации была разработана система комплексной автоматизации управления предприятием «Флагман» компании «Инфософт», которая на текущий момент внедрена в более чем в ста крупных и средних промышленных, строительных, коммерческих, сельскохозяйственных предприятиях и бюджетных организациях России и стран СНГ. Система продолжает развиваться на базе ядра, разработанного автором, и к 2002 году «Флагман» включает более десяти основных подсистем, представленных на следующем рисунке (Рисунок 3-2):

Основой системы «Флагман» является базовый модуль «Документооборот», который отвечает за ввод, обработку, маршрутизацию и печать всех первичных документов. Другими базовыми модулями являются «Администрирование» и «Инструментальные средства», общие для всех функциональных модулей. Они позволяют настраивать ролевые группы и права доступа, АРМ вплоть до пунктов меню, макетов документов и шаблонов отчётов.

Преимуществами реализованной модели стали однократный ввод первичных документов, генерация учётных записей в функциональных подсистемах на основе этих документов, унификация работы с первичными документами.

Быстрое развитие подсистем и недостаточная стандартизация их взаимодействия привела к тому, что интеграция была проведена вокруг центральной базы данных и общих таблиц. Если не брать во внимание двухзвенную архитектуру, выбор которой был обусловлен уровнем развития средств разработки в 1995 году, то перекрёстная зависимость модулей стала основной проблемой для развития системы. Первые же её внедрения выявили недостаточность функций автоматизации документооборота одной только маршрутизацией документов и поставили вопрос о необходимости реализации модуля управления процессами (workflow).

Если рассматривать реализацию более детально, то модуль управления документооборотом представляет собой библиотеку объектов, включаемую во все подсистемы, а также компилируемую как автономный модуль. В библиотеку входят средства настройки видов и вариантов документов, состава полей, форм ввода и редактирования, перечня состояний, возможных комбинаций переходов из состояния в состояние, списка операций с привязкой к функциональным модулям, шаблонов и бланков печати, а также правил формирования реестров и журналов документов.

Операции с документами меняют их состояние, а также вызывают функции прикладных подсистем. Перечень функций заложен в каждую подсистему и специфичен для неё. Для сопровождающих программистов, занимающихся настройкой системы, доступны параметры функций и возможность привязки к ним полей документов при помощи формул. Это позволяет автоматизировать большинство финансовых операций, а также функции логистики, кадрового учёта и расчёта зарплаты, однако для полной реализации остаётся необходимость в языке составления сценариев (script).

В систему встроен генератор отчётов, общий для всех подсистем. Поскольку система основана на принципе интеграции вокруг центральной БД, то генератор имеет доступ ко всем данным независимо от принадлежности к модулям. Отчёты классифицируются в иерархическую структуру, каждый из макетов отчёта содержит шаблон для предварительного просмотра и печати, и SQL-запросы для формирования результирующего множества данных. Сгенерированные отчёты могут обрабатываться далее как документы.

Необходимо ещё отметить, что в системе «Флагман» реализован унифицированный внешний вид подсистем. Общий модуль администрирования элементов пользовательского интерфейса, функций АРМ, включая меню и панель инструментов, позволяет настраивать внешний вид единообразно.

На данный момент развитие ИТ требует обновления платформы системы «Флагман». В первую очередь необходимо перевести её на трёхзвенную архитектуру и развить модуль документооборота до полнофункциональной системы управления процессами. Также необходимо разработать механизмы интеграции внешних приложений, поскольку система обладает только средствами импорта и экспорта данных.

Тем не менее, многочисленные примеры успешного внедрения и промышленной эксплуатации системы «Флагман», рост числа её продаж в 2001-2002 годах свидетельствуют об экономической эффективности решения для автоматизации предприятий различных сфер деятельности, отраслей и масштаба.

В феврале 1999 г. система «Флагман» фирмы «Инфософт», созданная под руководством автора, была признана лучшей российской разработкой на инструментарии Centura Team Developer корпорацией Centura Software Corp. (США) и компанией «Интерфейс» (Россия). В 1999, 2000 и 2001 гг. КИС «Флагман» была сертифицирована как информационная система масштаба предприятия экспертами жюри конкурса «Бизнес-Софт», проводимого Ассоциацией разработчиков программного обеспечения в области экономики (АРЭП), ЦИЭС «Бизнес-Программы-Сервис», журналом «Бухгалтерский учет» и «Финансовой газетой».

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.