Блочно-иерархический подход к созданию сложных систем

Практика показывает, что подавляющее большинство сложных систем как в природе, так и в технике имеет иерархическую внутреннюю структуру. Это связано c тем, что обычно связи элементов сложных систем различны как по типу, так и по силе, что и позволяет рассматривать эти системы как не­которую совокупность взаимозависимых подсистем. Внутренние связи эле­ментов таких подсистем сильнее, чем связи между подсистемами. Например, компьютер состоит из процессора, памяти и внешних устройств, а Солнеч­ная система включает Солнце и планеты, вращающиеся вокруг него.

В свою очередь, используя то же различие связей, можно каждую подси­стему разделить на подсистемы и т. д. до самого нижнего «элементарного» уровня, причем выбор уровня, компоненты которого следует считать элемен­тарными, остается за исследователем. На элементарном уровне система, как правило, состоит из немногих типов подсистем, по-разному скомбинирован­ных и организованных. Иерархии такого типа получили название «целое-часть».

Поведение системы в целом обычно оказывается сложнее поведения от­дельных частей, причем из-за более сильных внутренних связей особеннос­ти системы в основном обусловлены отношениями между ее частями, а не частями как таковыми.

В природе существует еще один вид иерархии - иерархия «простое-сложное» или иерархия развития (усложнения) систем в процессе эволюции. В этой иерархии любая функционирующая система является результатом развития более простой системы. Именно данный вид иерархии реализуется механизмом наследования объектно-ориентированного программирования.

Будучи в значительной степени отражением природных и технических систем, программные системы обычно являются иерархическими, т. e. обла­дают описанными выше свойствами. На этих свойствах иерархических сис­тем строится блочно-иерархический подход к их исследованию или созда­нию. Этот подход предполагает сначала создавать части таких объектов (бло­ки, модули), а затем собирать из них сам объект.

Процесс разбиения сложного объекта на сравнительно независимые ча­сти получил название декомпозиции. При декомпозиции учитывают, что свя­зи между отдельными частями должны быть слабее, чем связи элементов внутри частей. Кроме того, чтобы из полученных частей можно было собрать разрабатываемый объект, в процессе декомпозиции необходимо определить все виды связей частей между собой.

При создании очень сложных объектов процесс декомпозиции выполня­ется многократно: каждый блок, в свою очередь, декомпозируют на части, пока не получают блоки, которые сравнительно легко разработать. Данный метод разработки получил название пошаговой детализации.

Существенно и то, что в процессе декомпозиции стараются выделить аналогичные блоки, которые можно было бы разрабатывать на общей осно­ве. Таким образом, как уже упоминалось выше, обеспечивают увеличение степени повторяемости кодов и, соответственно, снижение стоимости разра­ботки.

Результат декомпозиции обычно представляют в виде схемы иерархии, на нижнем уровне которой располагают сравнительно простые блоки, а на верхнем - объект, подлежащий разработке. На каждом иерархическом уров­не описание блоков выполняют c определенной степенью детализации, аб-страгируясь от несущественных деталей. Следовательно, для каждого уров­ня используют свои формы документации и свои модели, отражающие сущность процессов, выполняемых каждым блоком. Так для объекта в целом, как правило, удается сформулировать лишь самые общие требования, а блоки нижнего уровня должны быть специфицированы так, чтобы из них действительно можно было собрать работающий объект. Другими словами, чем больше блок, тем более абстрактным должно быть его описание (рис. 8.1).

При соблюдении этого принципа разработчик сохраняет возможность осмысления проекта и, следовательно, может принимать наиболее правильные решения на каждом этапе, что называют локальной оптимизацией (в отличие от глобальной оптимизации характеристик объектов, которая для действительно сложных объектов не всегда возможна).

Примечание. Следует иметь в виду, что понятие сложного объекта по мере совершенствования технологий изменяется, и то, что было сложным вчера, не обязательно останется сложным завтра.

В основе блочно-иерархического подхода лежат декомпозиция и иерархическое упорядочение. Важную роль играют также следующие принципы:

• непротиворечивость - контроль согласованности элементов между собой;

• полнота - контроль на присутствие лишних элементов;

• формализация - строгость методического подхода;

• повторяемость - необходимость выделения одинаковых блоков для
удешевления и ускорения разработки;

• локальная оптимизация - оптимизация в пределах уровня иерархии.
Совокупность языков моделей, постановок задач, методов описаний не­
которого иерархического уровня принято называть уровнем проектирования.

Каждый объект в процессе проектирования, как правило, приходится рассматривать c нескольких сторон. Различные взгляды на объект проекти­рования принято называть аспектами проектирования.

Помимо того, что использование блочно-иерархического подхода делает возможным создание сложных систем, он также:

• упрощает проверку работоспособности, как системы в целом, так и от­
дельных блоков;

• обеспечивает возможность модернизации систем, например, замены
ненадежных блоков c сохранением их интерфейсов.

Необходимо отметить, что использование блочно-иерархического под­хода применительно к программным системам стало возможным только по­сле конкретизации общих положений подхода и внесения некоторых измене­ний в процесс проектирования. При этом структурный подход учитывает только свойства иерархии «целое-часть», а объектный - использует еще и свойства иерархии «простое-сложное».

8.3 Информационное моделирование предметной области [1] -С. 543

Информационное моделирование предметной области имеет решающее значение для разработки алгоритмов и программ, работающих с базами данных. В основе данного подхода лежит положение об определяющей роли и независимости данных при проектировании алгоритмов и программ.

Строятся информационные модели различных уровней представления:

• интегрированная информационно-логическая модель предметной области, не зависящая от средств программной реализации хранения и обработки данных, содержащая интегрированные структуры данных предметной области;

• даталогические модели, ориентированные на среду хранения и обработки данных, — модель СУБД.

Технологии, ориентированные на информационное моделирование, сначала специфицируют данные, а затем описывают процессы, использующие эти данные. Средствами структур данных моделируются функции предметной области и их взаимосвязи. Алгоритм обработки данных приложений рассматривается в виде совокупности процедур преобразований данных.

Лекция №9 Последовательность проектирования ИС

1. Экономическая информатика. Учебник для вузов / Под ред. д. э. н., проф. В.В.Евдокимова. – СПб.: Питер, 1997. –592 с.

2. Колесников Л.А. Основы теории системного подхода. –К.: “Наукова думка”, 1980. –176 с.

3. Калянов Г.Н. CASE–структурный системный анализ. –М.:“ЛОРИ”, 1996.–242с.

4. Пол Санна и др. Visual Basic для приложений (версия 5) в подлиннике: пер. с англ. –СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1999. –704с.

(Под системой будем понимать совокупность элементов, связанных между собой и с внешней средой, и обусловленная совокупностью целей. Атрибутом многих систем являются также режимы их функционирования, которые могут изменяться во времени.)

9.1 Концепции автоматизации предметной области [1] -C.505-506

Цели автоматизации предметной области (ПрО):

· сокращение трудозатрат на выполнение типовых информационных процессов ПрО: сбора, регистрации, передачи данных по различным каналам связи, хранения, поиска и выдачи информации, обработки с использованием средств вычислительной техники (ВТ);

· сокращение численности управленческого персонала;

· внедрение новых информационных технологий, существенно изменяющих условия и характер деятельности управленческого персонала;

· создание и дальнейшее совершенствование автоматизированных ИС, обеспечивающих повышение эффективности систем управления ПрО;

· повышение качества информации для принятия управленческих решений.

Масштабы автоматизации ПрО могут быть различны – от отдельных информационных процессов, задач и процедур обработки данных до создания функционально полных автоматизированных ИС.

Имеются различные подходы к решению проблемы автоматизации ПрО:

· развитие (доработка) автоматизированной ИС в виде постановки и автоматизации решения новых задач или их комплексов;

· перевод на новые информационные технологии существующих задач автоматизированной ИС в связи с изменением программно-технической среды обработки данных;

· создание автоматизированной ИС в полном наборе подсистем, функций и комплексов задач.

Согласно подходам изменяются цели и концепции автоматизации, методология выполнения проектных работ, применяемые средства. Руководствуются соображениями экономической целесообразности и эффективности затрат (приобретение ВТ, ПО, создание информационной базы, обучение работе и т.д.).

9.2 Обследование предметной области [1] -C. 506-518

Можно выделить пять основных этапов разработки информационной системы (рисунок 9.1). Предпроектное обследование является первым этапом в процессе создания автоматизированной информационной системы (АИС).

Содержание и цели предпроектного обследования

Целью предпроектного обследования является изучение задач управления, решаемых вручную, анализ недостатков существующей системы управления, разработка мероприятий по их устранению и формирование перечня новых задач, решаемых автоматизированным способом.

Предметной областью пользователя является обычно отдельная задача либо комплекс задач, однако предпроектное обследование проводится в составе работ по изучению системы и объекта управления в целом с единых организационных и методических позиций.

1 Предпроектное обследование

предметной области

2 Обоснование и выбор состава

автоматизируемых задач

3 Постановка задачи

4 Разработка и отладка ПО

5 Поставка потребителю

и сервисная поддержка

Рисунок 9.1 – Этапы разработки АИС

В процессе обследования вскрывается организационная и функциональная структура объекта и разрабатываются предложения для их оптимизации.

Применяются 2 подхода к обследованию информационных потоков:

· организационный, когда анализируются потоки информации по подразделениям предприятия;

· функциональный, когда исследуются информационные потоки по отдельным процедурам, задачам, комплексам задач, функциям или подсистемам управления.

Предпроектное обследование затрагивает как операции управления (управленческие процедуры, задачи, функции), так и потоки информации. Оно согласуется с принятой стратегией создания системы.

Децентрализованная стратегия (функциональный подход) заключается в последовательном проектировании функциональных подсистем. Обеспечивается быстрое внедрение функциональных подсистем, однако оптимальная организация информационного обеспечения и АИС в целом менее вероятна.

Централизованная стратегия (информационный подход) предполагает, в первую очередь, создание интегрированной БД, являющейся основой разработки функций и задач автоматизированного управления.

По децентрализованной стратегии предпроектное обследование предприятия может производится путем исследования его организационной и/или функциональной структуры. Централизованная стратегия делает упор на информационном анализе предметной области, изучении состава и структуры информационных потоков с целью их интеграции.

Основными направлениями в совершенствовании управления являются:

· упрощение организационной структуры благодаря устранению излишних промежуточных звеньев и сокращению многоступенчатости;

· повышение централизации отдельных функций управления и ликвидация самостоятельных подразделений в небольших и средних цехах;

· внедрение безцеховой структуры управления на небольших предприятиях;

· высвобождение отдельных работников управления;

· совершенствование существующей системы документооборота.

Поиск по сайту: