Информационные системы на транспорте

Информационные системы на транспорте

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Санкт - Петербург

Издательство СЗТУ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

УДК 681

Информационные системы на транспорте:учебно-методический комплекс / сост. В.А. Медведев. - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2011. – 200 с.

Учебное пособие является составной частью УМК и соответствует тематическому плану дисциплины «Информационные системы на транспорте», приведённому в УМК. Оно разработано в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования.

Учебное пособие содержит теоретический и практический материал в области использования информационных систем на транспорте: анализируется понятийный аппарат современных информационных систем транспортной инфраструктуры, изучаются основы систем телекоммуникации и ИТС, их внедрение и использование. Подробно рассматриваются достижения науки и техники, передовой и зарубежный опыт в области информационных транспортных систем.

УМК предназначен для студентов, изучающих дисциплину «Информационные системы на транспорте», специальность:

080506.65– логистика и управление цепями поставок.

Направление подготовки бакалавра:

080500.62– менеджмент.

Рецензенты: кафедра логистики (В.М. Прохоров, канд. физ.-мат. наук, доцент), кафедра организации и безопасности движения (зав. каф. С.Е. Иванов, канд. техн. наук, доцент).

Составитель: В.А. Медведев, канд. экон. наук

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2011

© Медведев В.А., 2011

Предисловие

Дисциплина информационные системы на транспорте (СД.В.01) предназначена для студентов 4 и 5 курсов специальности 080506.65 и для направления подготовки бакалавров 080500.62.

Дисциплина включает в себя разделы: основные понятия ИС, процессы и технологии создания ИС, информационная безопасность в транспортной логистике, основы электросвязи, применение систем электросвязи на транспорте, АСУ транспортным процессом, общие положения и анализ зарубежного опыта внедрения ИТС.

В первом разделе приводятся классификация и структура информационного обеспечения транспортного процесса. Особое место уделено информационным потокам регионального транспортного комплекса: состав, временные характеристики процессов управления и информационно-логическая модель данных. Рассмотрены ИС в общем виде и их потребительские свойства.

Второй раздел содержит описание жизненного цикла ИС и его модели. Технологии создания ИС, структурные методы разработки и методические основы проектирования ИС. Информационное обеспечение транспортного процесса, основные понятия и классификация технологических процессов обработки данных.

Третий раздел посвящён информационной безопасности в транспортной логистике, её роль и значение, Описывается информационная безопасность в управлении транспортом, классификация средств анализа защиты и виды атак.

Четвёртый раздел раскрывает основы электросвязи и современные тенденции её развития.

В пятом разделе особенно подчёркнуты сферы применения различных систем электросвязи на транспорте с созданием единого информационного пространства транспортного комплекса.

Шестой раздел посвящён определению АСУ, их техническое и информационное обеспечение. Приведены структура и уровни построения АСУ на транспорте, их функции с взаимодействием различных видов транспорта.

Седьмой этап содержит терминологию, основные положения и область использования ИТС. Анализ отечественного и зарубежного теоретического опыта автоматизированного управления транспортным процессом.

Библиографический список содержит сведения об изданиях и справочной литературе, необходимых для углублённого изучения отдельных вопросов дисциплины.

Материал, излагаемый в учебном пособии, базируется на знаниях, полученных при изучении курсов «Информатика», «Основы логистики» и «Управление информационными ресурсами (в логистике)».

Приобретенные по данному курсу знания могут быть использованы при изучении дисциплин специализации, написании курсовых и дипломных работ. Окажут практическую помощь при организации бизнеса и его управлении связанного с современными логистическими технологиями.

Введение

«Правильно заданный вопрос — половина ответа»

— как говориться.

В узком смысле использования информационных систем на транспорте (в экономике), системотехника — это инженерная дисциплина, посвящённая внедрению, комплексированию и эксплуатации ИТ – элементов (АПК), а именно:

· проектированию, производству и внедрению аппаратных СВТ, интеллектуальных компьютерных систем, системного и сетевого ПО;

· установке прикладного ПО;

· отладке, настройке, опытной эксплуатации и поэтапному введению в действие аппаратных СВТ и интеллектуальных компьютерных систем, системного и сетевого ПО;

· комплексному тестированию, сертификации и сдачи в эксплуатацию ИС;

· техническому обслуживанию ИС;

· организации защиты информации и ИС.

Очевидцы рассказывали, что Ленин с Троцким перед решением сложного вопроса подолгу договаривались о терминологии для того, чтобы его решить за минимально короткое время. При этом принятое решение было адекватно понимаемо обоими.

Для правильного понимания теоретических основ логистической информационной системотехники, необходимо уточнить ряд терминов и определений, обеспечивающих системный подход к использованию элементов ИТ на транспорте.

Системный подход — направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.

Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Это качественно более высокий, нежели просто предметный, способ познания. К основным принципам системного подхода следует отнести:

· Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

· Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, трёх) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации, которая представляет собой взаимодействие нескольких подсистем. К основным организационным подсистемам относятся:

· Управляющие и управляемые;

· Контролирующие и корректирующие;

· Мешающие (враждебные) и др.

Одни из них подчиняются другим или являются взаимозависимыми, то есть существует наличие устойчивых связей.

· Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

· Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

· Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы.

При описании логистических процессов, их мотивации и причинно-следственных итераций (повторяющихся действий) обычно используется понятийный аппарат (терминология) системного анализа.

· Понятие – это мысль, отображающая общие и существенные признаки предметов.

· Термин – точно выраженное содержание научного понятия.

· Категория – предельно широкое по объёму понятие, которое не подлежит дальнейшему обобщению.

· Объём понятий – знания о круге предметов, существенные признаки которых отображены в понятии.

· Принцип изоморфизма – наличие однозначного (собственно изоморфизм) или частичного (гомоморфизм) соответствия структуры одной системы структуре другой, что позволяет моделировать ту или иную систему по средствам аналога. Современные системные исследования в области транспортной логистики позволяют констатировать наличие не только изоморфизма как подобия или строгого соответствия системной архитектуры, но и общего в функционировании и развитии систем.

В режиме эксплуатации ИС на транспорте характерны условия изменения состояния объектов управления, которое с течением времени происходит в результате внутренних процессов и взаимодействия с внешней средой. В результате такого поведения ИС важно соблюдение следующих принципов, в разной степени реализуемых в системах различной сложности:

· Эмерджентность – обеспечение целостности системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных объектов рассматривается с позиции функционирования всей системы;

· Гомеостазис – устойчивое функционирование системы и достижение общей цели;

· Адаптивность – устойчивость к изменениям внешней среды и управляемость посредством воздействия на элементы системы;

· Обучаемость – изменение алгоритмической структуры системы в соответствии с изменением её целей.

Использование интеллектуальных ИС на транспорте предполагает «обучение» их методам дедуктивного и индуктивного мышления:

· Дедуктивное мышление – это получение выводов логическими средствами, в том числе переходом от общего к частному;

· Индуктивное мышление – это обобщение от частного к общему.

Классификация систем.

ИТС относятся к классу сложных систем, которые характеризуются большим числом разнообразных элементов и разнотипных связей между ними, а неконтролируемое изменение их состояния и поведения определяют высокий уровень энтропии (системной непредсказуемости). Классификация поведения сложных систем приведена на рис. 1.

Рис. 1. Классификация поведения сложных систем

Омникаузальная система – сложная система, структура которой определяется её целостными свойствами, имеет описание, дающее возможность считать её детерминированной (полностью прогнозируемой).

Партикаузальная система – сложная система, не имеющая формализованного описания её структурного поведения, мотивации или характеристик связей.

Интеркаузальная структура – задаётся и определяется внутренними свойствами сложной системы.

Экстракаузальная структура – определяется воздействием внешних факторов на сложную систему.

Сами системы могут классифицироваться по взаимодействию со средой и другими системами (открытые и закрытые), по однородности (гомогенные) или разнообразию (гетерогенные) структурных элементов, а также смешенного типа.

Системы также подразделяются в зависимости от своего отклика на воздействие внешней среды и собственного состояния.

Рефлексивные системы – простые по своей структуре системы, однозначно реагирующие на простые воздействия внешней среды или собственные процессы.

Нерефлексивные системы – свободные в принятие решений, так как этим системам присуще неоднозначность реакций (креатив - творчество) на внешние или внутренние процессы, используется для решения неоднозначно или слабо формализуемых задач.

Связи между элементами системы.

Большую роль реализации основных системных функций играют связи, которые способствуют интеграции всей логистической (транспортной) системы в единое целое. Для реализации связей используется информационный поток, который трансформируется в зависимости от вида связи. Связи могут быть различных видов, например, как это классифицировано на рис. 2.

Рис. 2. Классификация видов функциональной связи

Связи первого порядка – связи, функционально необходимые друг другу. Примером является симбиоз – необходимая связь различных организмов (растение – паразит).

Связи второго порядка – дополняющие связи, влияющие на функционирование системы, но не являющиеся функционально необходимыми (например, синергетические).

Связи третьего порядка – избыточные или противоречивые связи.

Синергетические связи – обеспечивающие при кооперативных действиях независимых организаций результатов, которые превосходят их общий эффект, чем сумма эффектов этих же независимо действующих организаций.

Рекурсивная связь – необходимая связь между экономическими явлениями и объектами, при которой ясно, где причина и где следствие.

Функциональные связи устанавливают способ, которым объекты системы, находясь в определённом отношении друг к другу, обеспечивают достижение конечного результата.

Характерной чертой современных сложных логистических объектов управления является их многосвязность.

Оценка качества системного функционирования.

Для оценки качества функционирования логистической (транспортной) системы используются два термина: показатель (качественная оценка) и критерий (количественная оценка). На рис. 3 приведены виды оценки функционирования систем.

Рис. 3. Характеристики системного функционирования

Внутренняя безопасность – характеристика целостности логистической системы, описывает её способность поддерживать своё нормальное функционирование (состояние) в условиях внешних и внутренних воздействий.

Внешняя безопасность – способность логистической системы взаимодействовать со средой без нарушения её (среды) гомеостаза. Воздействие системы на среду не приводит к необратимым изменениям или нарушениям важнейших параметров, характеризующих состояние среды принятое за допустимое.

Абсолютная безопасность системы – её состояние, в котором вкладываемая и имеющаяся энергия системы наименьшая.

Риск – это сочетание вероятности угрозы её разрушения и серьёзности этой угрозы. Допустимый риск приемлем из-за невысокого уровня вероятности разрушения, а остаточный риск – уровень риска после принятых мер защиты от неё.

Системный отказ – это отказ, проявляющийся вполне определённым образом по определённой причине, от которой можно избавиться только изменением конструкции, технологических процедур, документации, или других определяющих факторов. Они могут быть иногда устранены путём моделирования причин и условий отказов.

Наблюдаемость – доступность для измерений степеней свободы, информация о которых необходима для управления системой.

Управляемость – достаточность ресурсов и воздействий для достижения поставленной цели.

Состояние – это мгновенная характеристика системы, обеспечивающая знания её свойств в конкретный момент времени. Оно определяется либо через входные воздействия и выходные результаты, либо через общесистемные

Устойчивость системы – это способность возвращаться в состояние равновесия после внешнего воздействия, как это показано на рис. 4.

Рис. 4. Устойчивость системы:

А. – состояние устойчивого равновесия;

В. – состояние неустойчивого равновесия.

Три типа кризиса:

1. критическая ситуация;

2. «мягкий» кризис (временная потеря равновесия);

3. катастрофа («жёсткая» потеря устойчивости).

Бифуркация – приближение кризиса, перерождение системы, которое может привести к появлению как отрицательных, так и положительных новых свойств системы. Бифуркация не обязательно должна перейти в кризис, если принятые меры адекватны, своевременны и профессиональны (компетентны).

Надёжность – это вероятность того, что система (включая персонал) будет выполнять требуемые функции при всех предопределённых условиях в течение установленного интервала времени. Надёжность системы – не связана напрямую с её безопасностью. Ненадёжные системы являются безопасными, если каждый отдельный отказ всегда переводит объект в так называемое «безопасное» состояние, то есть приводит к останову процесса.

Распределение заданной надёжности R* по элементам системы требует решения следующего неравенства:

f(R1, R2 …, Rn) ≥ R*,

где Ri – заданная вероятность безотказного функционирования i-го элемента;

f – функциональное состояние между элементами и системой.

Модель распределения требований к надёжности основывается на допущениях, что элементы системы выходят из строя независимо друг от друга, что отказ любого элемента приводит к отказу всей системы:

R1, R2 …, Rn ≥ R*.

Эффективность – это степень фактического достижения результата. А для логистической системы – это соотношение между заданными показателями результата функционирования и фактически реализованными.

Оптимальность в системном анализе употребляется в трёх значениях:

1. «решая задачи на наилучший результат» – наилучшее из возможных состояний системы;

2. «выйти на оптимум» – наилучшее направление изменений системы;

3. «достижение оптимума» – максимальная цель развития.

Принцип оптимизации формулируется следующим образом:

«Решение принимается всегда таким образом, чтобы благодаря выбранному соотношению затрат и достигнутого результата, осуществлялось бы оптимальное достижение поставленных целей обслуживания системы».

Или

«Только тогда можно выбрать оптимальное поведение системы, когда только достоверно известны поведение изучаемого объекта на всём интервале управления и условия, в которых происходит функционирование».

Системный подход приводит к оптимальному решению только тогда, когда он опирается на аналитический стиль мышления.

Аналитический стиль мышления – это умение:

· обрабатывать и анализировать информацию, выявлять понятия, сущности и их атрибуты, устанавливать взаимосвязи и отношения «целое – часть» между этими сущностями;

· выявлять и отслеживать причинно-следственные связи между событиями и воздействием на выявленные сущности и их состояние;

· умение структурировать информацию и разбираться в том, кто и в какой информации нуждается и как он её использует в своей деятельности;

· умение выделять главное, заниматься информационной селекцией для конкретной цели или заинтересованного лица для её уточнения и согласования;

· умение предвидеть, какая информация подвержена изменениям со стороны заинтересованных лиц или под влиянием объективной реальности событий.

Раздел 1. Основные понятия ИС

Понятие информации является концептуальным по отношению к науке об управлении – кибернетике – и тесно связано с понятиями: управление и система.

Организационная структура управления транспортным процессом связанно с целями, функциями, процессом доведения сигналов управления, работой персонала и распределением между ними полномочий.

В рамках этой структуры протекает весь управленческий процесс (движение потоков информации и принятие управленческих решений), в котором участвует персонал всех уровней, категорий и профессиональной специализации.

Структуру можно сравнить с каркасом здания управленческой системы, построенным для того, чтобы все протекающие в ней процессы осуществлялись своевременно и качественно. Таким образом, под организационной структурой управления необходимо понимать совокупность управленческих звеньев, расположенных в строгой соподчиненности и обеспечивающих взаимосвязь между управляющей и управляемой системами.

Информационные потоки обеспечивают требуемую связь между управленческими звеньями, в данном случае, транспортного процесса.

В структуре управления организацией различаются так же линейные и функциональные связи.

Линейные связи – это суть отношения по поводу принятия и реализации управленческих решений и движения информации между, так называемыми, линейными руководителями, то есть лицами, полностью отвечающими за деятельность организации или её структурных подразделений.

Функциональные связи сопрягаются с теми или иными функциями менеджмента.

Соответственно используется такое понятие, как полномочия: линейные и штабные.

Полномочия линейных руководителей дают право решать все вопросы развития вверенных им организаций и подразделений, отдавать распоряжения, обязательные для выполнения другими членами организации (подразделений).

Полномочия штабного персонала ограничиваются правом планировать, рекомендовать, советовать и помогать, но не приказывать другим членам организации выполнять их распоряжения.

Современное развитие ИС приводит к формированию нового типа предприятий, которые в западной литературе получили название виртуальных компаний (организаций). Под ними понимают совокупности независимых (чаще всего небольших по размерам) предприятий, являющихся как бы узлами на информационной сети, обеспечивающей их тесное взаимодействие.

Единство и целенаправленность в работе виртуальных фирм достигаются благодаря гибкой электронной связи на базе ИТ, которая пронизывает все сферы их деятельности. Поэтому границы между входящими в них организациями становятся «прозрачными», и каждая из них может рассматриваться представителем компании в целом. На рис. 1.1 дана схема управления бизнес-процессом в рамках некоторого (обобщённого) экономического объекта.

Рис. 1.1. Обобщённая схема управления бизнес-процессом

На этой схеме можно выделить три контура управления:

1. Низший контур – традиционная схема управления с обратной связью;

2. Контур самоорганизации предполагает неизменные цели, критерии их достижения и методы оценки;

3. Самонастраивающаяся схема обеспечивает возможность изменять критерии и методы оценки.

Приведённые направления обладают относительной независимостью, которая выражается в различии подходов, постановки проблем и методов их решения. Эта независимость означает возможность организационного совершенствования управления в условиях законодательно определённой хозяйственно-экономической системы, а также отдельное совершенствование ИО при заданной организационной структуре управления.

Вопросы для самопроверки

1. Какие информационные потоки обеспечивают требуемую связь между управленческими звеньями транспортного процесса?

2. Укажите три контура управления обобщённой схемы управления бизнес-процессом.

3. По каким признакам можно классифицировать информацию, циркулирующую в объекте управления?

4. Каковы стадии образования информации?

5. Чему равен коэффициент использования информации?

6. Чему равен коэффициент стабильности информации?

7. Каковы структурные единицы информации?

8. Какой реквизит может быть использован в качестве ключевого поля?

9. Укажите основные принципы эффективной эксплуатации информационной модели регионального транспортного комплекса.

10. Укажите качественные характеристики информационных ресурсов.

11. Приведите пример документооборота при проведении перевозок автотранспортом.

12. Перечислите показатели использования систем обработки данных.

13. Чему равно время отклика системы?

14. Укажите четыре основных вида ИС для работы на различных организационных уровнях.

15. На какие два типа делятся ИС по функциональному использованию?

16. Приведите классификацию потребительских свойств ИС?

17. Чему равен коэффициент функциональной полноты?

18. Чему равен коэффициент своевременности?

19. Чему равна интенсивность отказов в системе, если любой отказ носит катастрофический характер?

20. Чему равен коэффициент адаптивной надёжности?

21. В чём отличие экономического, социального и технического эффекта при использовании АИС?

22. В чём отличие прямой и косвенной эффективности при использовании АИС?

Жизненный цикл информации

Жизненный цикл информации – это изменение ценности информации с течением времени. С момента создания или получения данных они максимально ценны, но со временем их оперативная ценность для принятия решения снижается до уровня их не востребованности.

Управление жизненным циклом информации (ILM) – это упреждающая стратегия, позволяющая организации с ИТ эффективно управлять данными на протяжении их жизненного цикла в соответствии с заранее установленной политикой предприятия (организации). Это позволяет ИТ-компаниям оптимизировать инфраструктуру хранения данных для максимальной отдачи вложений.

ILM-стратегии должны обладать следующими характеристиками:

· Ориентирование на бизнес-процесс – ориентация на ключевые процессы, приложения и инициативы, чтобы справляться с текущим и ожидаемым ростом информации;

· Централизованное управление – подчинение управления принципам выбранной стратегии;

· Целостный подход – всеобщее соблюдение выбранных принципов;

· Открытость – обеспечение возможности работы с различными ИС (по типам платформ хранения данных и операционных систем);

· Оптимизация – сопряжение различных требований к хранению информации и размещению ресурсов, исходя из важности информации для бизнеса.

ILM-стратегии состоит из четырёх видов деятельности:

· Классификация данных и приложений на базе правил и политики бизнеса для дальнейшего дифференцированного подхода к информации;

· Выполнение стратегии посредством механизмов управления информацией не всём периоде её жизни от создания до удаления;

· Управление средой при использовании интегрированных механизмов для снижения системой нагрузки;

· Организация уровневого хранения ресурсов для их распределения по классам данных и хранение информации разных уровней ценности в соответствующем типе инфраструктуры.

Первый уровень (этап) – создание сетевой среды хранения данных, второй уровень – связь инфраструктуры хранения данных с принципами организации бизнеса (оптимального транспортного процесса), третий – автоматизация большего числа приложений или процедур.

ILM-стратегия обладает следующими преимуществами:

· Оптимизация эксплуатации при использовании многоуровневых платформ хранения данных и улучшенной видимости всей информации предприятия;

· Упрощённое управление путём интеграции шагов обработки и интерфейсов с индивидуальными механизмами и роста автоматизации;

· Большое количество опций для резервного копирования и восстановления данных с целью оптимизации необходимости бесперебойности деятельности;

· Поддержка совместимости вследствие понимания, какие данные нуждаются в защите в течение какого времени;

· Снижение общей стоимости владения (ТСО) благодаря приведению издержек по инфраструктуре и управлению в соответствие с ценностью информации. В результате ресурсы не расходуются напрасно, а комплексный подход перестает быть управлением менее ценных данных за счёт более ценных.

Жизненный цикл ИС

Жизненный цикл ИС – это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о её создании и заканчивается в момент полного изъятия системы из эксплуатации.

Структура жизненного цикла ИС в соответствии с международным стандартом ISO/IEC 12207 базируется на трёх группах процессов:

1. Основные (приобретения, поставка, разработка, эксплуатация и др.);

2. Вспомогательные (документирование, верификация и др.);

3. Организационные (управление, обучение и др.).

Разработка ИС включает в себя все работы (анализ, проектирование и реализацию) по созданию ИС в целом и её компонентов в соответствии с заданными требованиями. Это:

· оформление проектной и эксплуатационной документации;

· подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества программных продуктов;

· материальное обеспечение обучения персонала и т.д.

Эксплуатация – это работы по внедрению компонентов ИС в эксплуатацию (конфигурирование БД и АРМ, обеспечение ЭД, проведение обучения персонала и т.д.) и непосредственно эксплуатацию, в том числе локализацию проблем и устранение причин их возникновения, модификацию ИС в рамках установленного регламента, подготовку предложений по совершенствованию, развитию и модернизации системы.

Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроль за сроками и качеством выполняемых работ.

Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств реализации проекта, определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний ИС, обучение персонала и т.п.

Обеспечение качества проекта связано с проблемами верификации, проверки и тестирования ИС.

Верификация – это процесс определения того, отвечает ли текущее состояние разработки, достигнутое на данном этапе, требованиям этого этапа. Проверка позволяет оценить соответствие параметров разработки с исходными требованиями. Проверка частично совпадает с тестированием, которое связано с идентификацией различий между действительными и ожидаемыми результатами и оценкой соответствия характеристик ИС исходным требованиям.

В процессе реализации проекта важное место занимают вопросы идентификации, описания и контроля конфигурации отдельных компонентов и всей системы в целом.

Управление конфигурацией является одним из вспомогательных процессов, поддерживающих основные процессы жизненного цикла ИС, прежде всего процессы её разработки и сопровождения. При создании проектов сложных ИС, состоящих из многих компонентов, каждый из которых может иметь разновидности или версии, возникает проблема учета их связей и функций, создания унифицированной структуры и обеспечения развития всей системы. Управление конфигурацией позволяет организовать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в ПО на всех стадиях. Общие принципы и рекомендации конфигурационного учета, планирования и управления конфигурациями отражены в проекте стандарта ISO 12207-2.

Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами. Результатами анализа, в частности, являются функциональные модели, информационные модели и соответствующие им диаграммы.

Под моделью жизненного цикла понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на всём его протяжении.

Наибольшее распространение получили две модели:

· Каскадная модель (рис. 2.4);

· Спиральная модель (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Каскадная модель разработки ИС

Рис. 2.5. Спиральная модель жизненного цикла ИС,

где 1 – анализ, 2 – определение требований, 3 – проектирование,

4 – интеграция, 5 – реализация и тестирование, 6 – эксплуатация.

Каскадный способ. Каждый этап переходит к следующему после его полного завершения и выпуска полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков. Положительной стороной этого метода является следующее:

· На каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающей требованиям сформулированного заранее задания на его выполнение;

· Логическая последовательность этапов позволяет осуществить их планирование с привязками к срокам реализации и затратам на них.

На практике реализация связана с потребностью возвращения к предыдущим этапам (на рис. 2.4 пунктирные линии) для коррекции ранее принятых решений, что приводит к срыву планированных сроков.

Каскадный подход предпочтителен при построении ИС, когда в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и другие подобные задачи.

Спиральный способ. Реализация каждого этапа выполняется с учётом аналогичных ситуаций, сложившихся на предыдущем витке спирали. Каждый виток спирали при планировании соответствует созданию фрагмента ИС, на нём уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируется работы следующего витка.

Такой подход назывался также «продолжающимся проектированием». Позднее в проектный цикл дополнительно стали включать стадии разработки и опробования прототипа системы. Это называлось: «быстрое прототипирование» (rapid prototyping approach или fast-track).

Разработка итерациями (чередующиеся повторения) отражает объективно существующий спиральный цикл создания ИС. Неполное завершение этапа позволяет, одновременно с его завершением, приступить к выполнению следующего этапа. При итеративном способе разработки недостающую работу можно выполнять на следующей итерации (витке).

Основным недостатком спирального цикла – это определение момента перехода на следующий этап. Для её решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа выполнена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчика.

CASE-технологии

Возрастающая сложность современных ИС и повышение требовательности к ним обуславливает применение эффективных технологий их создания и сопровождения в течение всего жизненного цикла. Такие технологии, базирующиеся на методологиях подготовки ИС и соответствующих комплексах интегрированных инструментальных средств, а также ориентированные на поддержку их полного жизненного цикла или его основных этапов, получили название CASE-технологий и CASE-средств.

Для успешной реализации проекта ИС должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели системы управления. Накопленный опыт проектирования указанных моделей показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов.

Однако во многих случаях проектирование ИС выполняется в основном на интуитивном уровне с применением неформальных методов, основанных на искусстве, практическом опыте и экспертных оценках. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет их разработку и сопровождение. От перечисленных недостатков в наибольшей степени свободны подходы, основанные на программно-технических средствах специального класса - CASE-средствах, реализующих CASE-технологии создания и сопровождения ИС.

CASE-т