Формализация технологии проектирования ЭИС. Проектирования технологических процессов обработки данных

Формализация технологии проектирования ЭИС. Сложность, высокие затраты и трудоемкость процесса про­ектирования ЭИС на протяжении всего жизненного цикла вызы­вают необходимость, с одной стороны, выбора адекватной экономическому объекту технологии проектирования, с другой сто­роны, наличия эффективного инструмента управления процессом ее применения. С этой точки зрения возникает потребность в построении такой формализованной модели технологии проекти­рования, когда на ее основе можно было бы оценить необходи­мость и возможность применения определенной технологии проектирования с учетом сформулированных требований к ЭИС и выделенных ресурсов на экономическом объекте, а в последу­ющем контролировать ход и результаты проектирования.

Известные методы сетевого планирования и управления про­ектами решают только одну часть поставленной проблемы: от­ражают последовательность технологических операций с временными и трудовыми характеристиками. При этом не раскрывается в полной мере содержательная сторона процесса проектирования, необходимая сначала для по­нимания сущности и оценки эффективности технологии проек­тирования, а затем для использования в качестве инструкционного материала в непосредственной работе проектировщиков.

В наибольшей степени задаче формализации технологии про­ектирования ЭИС соответствует аппарат технологических сетей проектирования, разработанный Э.Н. Хотяшовым и развитый И.Н. Дрогобыцким.

Основой формализации технологии проектирования ЭИС является формальное определение технологической операции (ТО) проектирования в виде четверки:

«V–Вход, W–Выход, П–Преобразователь, R–Ресурсы, S–Средства»

D_i1 D_j1

U_i2 U_j2

P_i3 P_j3

G_i4 G_j4

Рис. 28. Графическая интерпретация технологической операции

Графическая интерпретация технологической операции представлена на рис.28. Технологические операции графичес­ки представляются в виде блоков-прямоугольников, внутри которых даются наименование ТО, перечень используемых средств проектирования и ссылки на используемые ресурсы. Входы и выходы ТО представляются идентификаторами внутри кружков, от которых и к которым идут стрелки, указывающие входные и выходные потоки.

Рассмотрим детально компоненты формального определе­ния ТО.

В качестве компонентов входа и выхода используются мно­жества документов D, параметров Р, программ G, универсаль­ных множеств (универсумов) U. Для любых компонентов входа и выхода должны быть заданы формы их представления в виде твер­дой копии или электронном виде.

Документ D – это описатель множества взаимосвязанных фак­тов. С помощью документов описываются объекты материальных и информационных потоков, организационной структуры, технических средств, необходимые для проектирования и внедрения ЭИС. Документы определяют или исходные данные проектирова­ния, или конечные результаты проектирования для реализации новой информационной системы, или промежуточные результа­ты, которые используются временно для выполнения последующих ТО. Конечные документы одновременно могут быть и промежуточными. Конечные документы должны быть оформлены в соот­ветствии со стандартами представления проектной документации.

Параметр Р – это описатель одного факта. В принципе пара­метр рассматривается как частный случай документа. Выделение параметров из состава документов подчеркивает значимость от­дельных фактов в процессе проектирования ЭИС. Параметры выступают, как правило, в роли ограничений или условий про­цесса проектирования, например, объем финансирования, срок разработки, форма предприятия и т.д. Параметры могут быть и варьируемыми с позиции анализа влияния их значений на резуль­тат проектирования ЭИС.

Программа G – частный случай документа, представляющего описание алгоритма решения задачи, которое претерпевает свое изменение по мере изменения жизненного цикла ЭИС: от спецификации программы до машинного кода.

Универсум U – это конечное и полное множество фактов (до­кументов) одного типа. Обычно с помощью универсума описы­вается множество альтернатив, выбор из которого конкретного экземпляра определяет характер последующих проектных реше­ний. В качестве универсумов могут рассматриваться множества параметризированных описаний технических средств, программ­ных средств (операционных систем, СУБД, ППП и т.д.), техно­логий проектирования и т.д.

Преобразователь П – это некоторая методика или формализо­ванный алгоритм, или машинный алгоритм преобразования вхо­да технологической операции в ее выход. Соответственно используются ручные, автоматизированные и автоматические методы реализации преобразователей. Для формализации преобразовате­лей используются математические модели, эвристические прави­ла, блок-схемы, псевдокоды.

Ресурсы R – набор людских, компьютерных, временных и фи­нансовых средств, которые позволяют выполнить технологичес­кую операцию. Причем проектировщики могут быть специалистами разной квалификации. Наличие тех или иных ресурсов су­щественно сказывается на характере применяемой технологии проектирования. Например, выделение сетевых компьютерных ресурсов позволяет осуществлять коллективную разработку ЭИС различными группами проектировщиков с распараллеливанием выполнения технологических операций.

Средства проектирования S – это специальный вид ресурса, включающий методические и программные средства выполнения технологической операции. Если преобразователь является ручным, то средство проектирования представляет методику выпол­нения работы и в описании, ТО дается ссылка на соответствующий бумажный или электронный документ. Если преобразователь яв­ляется автоматизированным или автоматическим, в описании ТО указывается ссылка на название и описание программного сред­ства, а также руководство по его эксплуатации, причем для автоматизированных преобразователей руководство по эксплуатации в большей степени должно быть ориентировано на методику paботы проектировщика с помощью данного программного средства.

На основе отдельных технологических операций строится тех­нологическая сеть проектирования (ТСП), под которой понимает­ся взаимосвязанная по входам и выходам последовательность технологических операций проектирования, выполнение которых при­водит к достижению требуемого результата – созданию проекта ЭИС. На ТСП технологические операции графически связы­ваются по общим входам и выходам, когда выход одной, ТО явля­ется входом другой ТО (рис. 29).

Технологические сети проектирования могут строиться с раз­личной степенью детализации. Наиболее детализированная ТСП, в которой каждая технологическая операция является ручной, называется канонической. Каноническая ТСП наиболее пригодна для проектировщиков-исполнителей, для которых ТСП является руководством по проектированию ЭИС. Вместе с тем каноническая ТСП всего проекта редко используется в полном объеме, скорее различные категории проектировщиков исполнителей пользуются относящимися к их компетенции фрагментами канонической сети.

Рис. 29. Технологическая сеть проектирования

Для укрупнения ТСП применяются технологические операции-агрегаты, которым соответствуют фрагменты канонической ТСП. Например, ТО «Проектирование схемы базы данных» декомпозируется на ряд взаимосвязанных ТО: «Нормализация таблиц», «Установление связей», «Отображение в схеме DDL СУБД» и т.д.

Для различных категорий участников и разработчиков про­екта ЭИС требуется различная степень агрегации-детализации ТСП. Наименее детализированная ТСП нужна заказчикам, для которых она представляет набор взаимосвязанных технологичес­ких этапов со входами, соответствующими предоставляемой раз­работчикам информации, и выходами, соответствующими полу­чаемым проектным документам. Для руководителей проектов технологические операции, как правило, соответствуют календар­ным работам с четкими сроками сдачи и документальными результатами. В принципе для этих категорий пользователей ТСП может быть преобразована в традиционный сетевой график. На этом уровне представления ТСП могут не указываться отдельные ресурсы или средства проектирования.

Для взаимодействующих проектировщиков-исполнителей очень важно отражение в ТСП связей по входу-выходу, поскольку для качественного выполнения любой технологической операции необходимо точное выполнение требований по входу, соответству­ющему выходу другой ТО. Для конкретного проектировщика-исполнителя относящаяся к его компетенции технологическая операция-агрегат всегда может быть раскрыта в виде фрагмента канонической сети.

При использовании средства автоматизированного проектирования проектировщик исполнитель может пользоваться технологическими операциями-агрегатами, объединяющими фрагменты канонической ТСП. Для таких ТО обязательно задается ссыл­ка на используемое средство проектирования. Причем если средство проектирования является комплексным, то указываются конкретный компонент (функция, модуль, опция и т.д.) или компоненты этого средства.

Вместе с тем в техническом описании средства проектирова­ния полезно иметь ТСП его применения, чтобы понять функцио­нальные возможности этого средства. Так, если ТСП программы автоматизации проектирования схемы базы данных не полнос­тью соответствует требуемой канонической схеме проектирова­ния (например, отсутствует операция нормализации таблиц), то проектировщики либо выберут из универсума другое средство проектирования, либо нормализацию будут выполнять вручную, а отображение в схему DDL – с помощью программы.

Технологические сети проектирования могут иметь вариант­ный характер построения. Например, ТСП проектирования вы­ходных форм отчетов зависит от средства проектирования, выбор которого, в свою очередь, определяется сложностью отче­тов. Для правильного выбора средства проектирования из универсума вводится специальная технологическая операция, которая сопоставляет параметры требований (например, число степеней, итоги отчетов, многотабличность формы, многофайловость базы данных и др.) с аналогичными параметрами средства проектирования. В зависимости от выбранного средства про­ектирования далее выбирается конкретная ветка ТСП. Например, если в универсуме средств проектирования есть только генератор отчетов, работающий с одним файлом, то в технологичес­кую сеть потребуется ввести технологическую операцию проек­тирования выходного файла. Если ни одно из средств проектирования не подходит, то проектирование осуществляется в соответствии с канонической сетью проектирования.

Под технологическим процессом обработки экономической ин­формации понимается определенный комплекс операций, выпол­няемых в строго регламентированной последовательности с ис­пользованием определенных методов обработки и инструмен­тальных средств, охватывающих все этапы обработки данных, начиная с регистрации первичных данных и заканчивая переда­чей результатной информации пользователю для выполнения функций управления.

Технологические процессы можно классифицировать по раз­личным признакам (рис.1), в частности по типу автоматизи­руемых процессов управления в ЭИС можно выделить:

• технологические процессы, выполняемые в системах обработ­ки данных (СОД);

• технологические процессы аналитической обработки данных в системах подготовки принятия решений (СППР) и эксперт­ных системах (ЭС);

• технологические процессы для разработки новых видов про­дукции и получения чертежной и технологической документа­ции в системах автоматизированного проектирования (САПР);

•технологические процессы, выполняемые в системах электрон­ного документооборота (СЭД).

По отношению к ЭВМ все технологические процессы незави­симо от того, для каких процессов они создаются, условно под­разделяются на внемашинные, имеющие подготовительный ха­рактер, поскольку их выполнение связано с получением первич­ной информации, и внутримашинные, связанные с хранением и обработкой полученной информации.

По типу обрабатываемой информации можно выделить про­цессы обработки цифровой, графической, текстовой, мультиме­дийной информации, знаний для экспертных систем.

По типу используемой аппаратной платформы технологичес­кие процессы выполняются на персональных ЭВМ, в локаль­ных, региональных, глобальных вычислительных сетях.

По типу режима обработки выделяют технологические про­цессы обработки данных, выполняемые в пакетном режиме, ин­терактивной (диалоговой) обработки, в режиме разделения вре­мени, в реальном масштабе времени, и технологии со смешанным режимом.

По типу организации информационного обеспечения выделяют технологические обрабатывающие локальные файлы, локальные и распределенные БД.

По типу организации специального программного обеспечения технологические процессы подразделяются на применяющие фун­кционально-ориентированные пакеты, используемые для автома­тизации решения задач функциональных подсистем, методо-ориентированные ППП, применяемые для решения задач класса СППР, профессионально-ориентированные ППП, предназначен­ные для обработки различных типов данных.

Технологический процесс состоит из совокупности техноло­гических операций.

Под технологической операцией будем понимать совокупность функционально связанных действий по преобразованию данных, выполняемых непрерывно на одном рабочем месте. Технологи­ческие операции можно классифицировать по следующим признакам (рис.30).

Рис.30. Схема классификации технологических операций обработки данных

По цели и месту выполнения можно выделить четыре класса операций, отличающиеся трудовыми и стоимостными затрата­ми, связанными с их реализацией и распределением ошибок, вно­симых в технологический процесс. Первый класс характе­ризуется тем, что операции, входящие в него, имеют своей целью получение первичной информации, отражающей содержание процессов, проходящих в цехах, на складах, участках производственной деятельности. К нему относятся следующие техноло­гические операции:

· съем первичной информации, т.е. получение количественной характеристики показателей (например, количество отпущен­ных материалов, количество изготовленных деталей и т.д.);

· регистрация первичной информации – нанесение всех рекви­зитов оснований (количественных характеристик) и призна­ков на какой-либо носитель;

· сбор первичной информации – получение пакета сообщений, «пачки» документов или файла на машинных носителях;

· передача первичной информации от места возникновения к месту обработки.

Операции данного класса выполняются в основном на рабо­чих местах (вне пунктов обработки информации), являются са­мыми трудоемкими (трудовые затраты на его выполнение состав­ляют до 50 % всех работ), дорогостоящими и дают наибольший процент ошибок в получаемых данных.

Второй класс операций имеет своей целью ввод данных в ЭВМ, возможное перенесение первичной информации на проме­жуточные машинные носители, загрузку данных в ИБ. В состав класса входят операции: прием, контроль и регистрация инфор­мации в пункте обработки первичной информации в случае па­кетного характера поступления на обработку данных, ввод данных в ЭВМ, контроль ошибок и загрузка в ИБ, ведение ИБ.

Данный класс отличается высокой трудоемкостью (до 40% тру­доемкости всего процесса) и множеством допускаемых ошибок. В современных системах обработки данных операции первого и второго классов совмещаются, когда в процессе съема и регист­рации первичной информации одновременно осуществляется ввод данных в ЭВМ.

Третий класс предназначен для выполнения обработки данных ИБ по алгоритмам и получения результатной информации. Данный класс характеризуется наибольшей степенью автоматиза­ции процессов, наименьшей трудоемкостью (5% трудоемкости всех процессов) и наименьшим количеством допускаемых ошибок. В случаях оперативной обработки данных выполнение опера­ции регистрации, ввод данных в ЭВМ и формирование результат­ной информации объединяются в один технологический процесс.

Четвертый класс имеет целью обеспечение достоверности и высокого качества результатной информации. К основ­ным операциям данного класса относятся: анализ и контроль полученных результатных документов; выявление и исправле­ние ошибок по причине неправильности введенных исходных данных, сбоев в работе машины, ошибок пользователя, опера­тора или программиста. Трудоемкость данного этапа составля­ет до 5% трудоемкости всех процессов. Обычно этот класс опера­ций выполняется при сложной аналитической обработке данных.

По степени автоматизации все технологические операции можно разделить на следующие классы: операции, выполняемые вручную, машинно-ручным способом, полуавтоматическим и автоматическим способом.

По стадии выполнения операции делятся на подготовительные, основные и заключительные.

Основные технологические операции по выполняемой функ­ции в технологическом процессе можно разделить: на рабочие операции и контрольные. В свою очередь, среди рабочих технологических операций по характеру обработки выделяют актив­ные (связанные с логическим или арифметическим преобразо­ванием информации) и пассивные (например, операции ввода-вывода).

Рис.31. Схема классификации технологических процессов обработки данных

Контрольные операции могут принадлежать к определенно­му методу организации контроля, которые, в свою очередь, объе­диняются в группы по следующим признакам:

• по времени выполнения: предварительный контроль, текущий контроль, заключительный контроль;

• по степени охвата контролем рабочих операций: поопераци­онный контроль и контурный контроль, охватывающий не­сколько рабочих операций;

• по принципам организации выделяют контроль, организован­ный по принципу дублирования работ (например, метод двой­ного файла, верификации и др.), принципу информационной избыточности (метод контрольных сумм, модульный метод и др.), принципу логической или арифметической увязки пока­зателей (например, балансовый метод).

Обобщенная технологи­ческая сеть выбора варианта организации технологического про­цесса обработки данных в ЭИС представлена на рис.32.

Вначале осуществляются работы «Определение состава основных операций» (П1) и «Уточнение состава технических средств выполнения операций» (П2). Входными документами для выпол­нения этой работы служат материалы обследования, «Постанов­ка задачи» (Д1.1), «Техническое задание» (Д1.2) и множество пред­варительно выбранных технических средств для операций техно­логического процесса (U2.1). В результате выполнения этих работ проектировщики получают перечень основных операций (Д1.3), описание технико-эксплуатационных характеристик выбранных технических средств (Д2.1) и методов работы с ними (Д2.2), ко­торые поступают в качестве исходных данных на вход следую­щей операции.

На следующей операции выполняется «Выбор метода конт­роля и технических средств, осуществляющих контроль» (ПЗ). На вход операции поступает универсум методов контроля (U3.1). В результате выполнения процедуры получают описание техничес­ких средств и методов выполнения контроля (Д3.1).

Далее осуществляется «Разработка вариантов схем техноло­гического процесса обработки данных» (П4). Входными докумен­тами для данной операции являются перечни основных опера­ций, технических характеристик средств и методик выполнения контроля (Д1.3, Д2.2, Д2.1, Д3.1). Целью выполнения данной ра­боты является получение блок-схем нескольких вариантов тех­нологических процессов (Д4.1).

Содержанием пятой операции является «Оценка технологи­ческих процессов по достоверности, трудовым и стоимостным показателям» (П5). Данная оценка производится на основе тех­нического задания и методик расчета показателей (U5.1). Резуль­татом выполнения работы является получение таблиц значений показателей (Д5.1).

Заключительной операцией служит «Выбор варианта техно­логического процесса и разработка технологической документа­ции» (П6). Выполнение данной работы основывается на содержа­нии технического задания, требовании гостов и остов на техно-рабочий проект (Д6.1). В результате получают совокупность технологических и инструкционных карт (Д6.2).

Рис. 32. Технологическая сеть выбора варианта технологического процесса обработки данных в ЭИС

Д 1.1 – постановка задачи; Д 1.2 – состав основных операций; U 2.1 – универсум комплекса предварительно выбранных вариантов ТС; Д 2.1 – описание выбранного КТС; Д 2.2 – методы работы; U 3.1 – универсум методов контроля; Д ЗЛ – описание методов контроля; Д 3.2 – уточненный вариант КТС; Д 4.1 – варианты схем технических процессов; U 5.1 – универсум методик оценки Т, С, D; Д 5.1 – таблицы значений показателей; Д 6.1 – требования ТЗ; Д 6.2 – технологические и инструкционные карты