Реферат: Технологічні аспекти теорії проектування інформаційних систем


Технологічні аспекти теорії проектуванняінформаційних систем

(реферат)

 


План

1.Життєвий цикл інформаційної системи

2.Технологія проектування інформаційної системи

3.Технологічна мережа проектування


1. Життєвий цикл інформаційної системи

Традиційні ОП характеризуються початковим (Сп),цільовим (Сц) і кінцевим (Ск) станами.

Початковим станом ОП є момент виникнення замислу(ідеї) або початку фінансування процесу його проектування (створення).

Цільовий стан ОП настає з початком йогофункціонування, тобто виконання об'єктом свого призначення — задоволення потребсередовища, для якого він створюється.

Кінцевий стан ОП пов'язується з моментом йогоелімінації (припинення діяльності ОП у зв'язку з фізичним або моральнимстарінням), зміни чи перетворення на якісно новий об'єкт.

Життєвий цикл (ЖЦ) ОП — упорядкована сукупністьзмін його стану між початковим і кінцевим станами.

Уся сукупність змін стану ОП між Сп і Сц відповідаєтворчій стадії, під час якої здійснюють проектування об'єкта та його втілення(матеріальне, енергетичне, інформаційне), тобто виготовлення ОП.

Сукупність змін його стану між Сц і Ск відповідаєстадії експлуатації об'єкта.

Якщо розглядати ІС як ОП, то на відміну відтрадиційних об'єктів її ЖЦ є впорядкованою сукупністю змін стану ІС між Сп таСц.

Відсутність кінцевого стану ІС пов'язана з тим, щоОУ (промислове підприємство) має організаційно економічну природу і не підлягаєелімінації. Тому ІС є цілеспрямовано розвинутими системами від Сп до Сц.

У ЖЦ ІС виділяють стани: Сп — початковий; Св —станїї виникнення, який відповідає початку функціонування системи; Сц1, ..., Сцn —цільові стани системи.

Сукупність змін стану ІС між Сп та Св відповідаєтворчій стадії (неавтоматизована система), а зміни її стану між Св і Сц —творчо-експлуатаційній стадії, на якій відбувається послідовне підвищеннярівнів розвитку ІС.

Розвиток ІС здійснюється адаптацією кожного їїнаступного стану до попереднього протягом усього ЖЦ, починаючи від фазинеавтоматизованої системи і закінчуючи вищою фазою — кібернетичною системою(експертні системи (ЕС) та ін.).

Адаптивний характер розвитку ІС забезпечуєтьсяпоступовим оновленням системи управління.

Творчо-експлуатаційна стадія ЖЦ ІС включає процесипідтримки, зростання, вдосконалення.

Процес підтримки ЖЦ ІС полягає в забезпеченнібезперебійної роботи введених в експлуатацію частин системи і ґрунтується наналежному обслуговуванні технічного, інформаційного, математичного тапрограмного забезпечення (підтримка в актуальному стані БД, якісна підготовка ісвоєчасне внесення змін у документацію ІС тощо).

Зростання ЖЦ ІС — це збільшення кількостіфункціонуючих (експлуатованих) структурних одиниць ІС, внаслідок чого зростаютьфункціональна й обчислювальна потужності, ємність пам'яті завдяки введеннюдодаткових (потужніших) ЕОМ, інформаційна потужність (збільшується обсягінформації, що зберігається та обробляється) та ін.

Процес удосконалення ЖЦ ІС — процес підвищення якісногорівня ІС — полягає у переході від нижчих фаз розвитку автоматизованих систем довищих (від ін формаційно-довідкової до порадницької, тобто підготовляє кількаваріантів рішення для самонавчальної системи, яка вибирає найбільш ефективнийваріант управлінського рішення).

Отже, протягом усього ЖЦ здійснюється процеспроектування ІС, оскільки необхідно розв'язувати задачу узгодження вже існуючихчастин ІС з тими, що розробляються.


2. Технологія проектуванняінформаційної системи

На весь ЖЦ системи поширюється технологіяпроектування ІС.

Технологія проектування ІС — створення абомодернізація її проекту на основі використання методів і засобів проектування.

Основою технології проектування ІС є технологічнийпроцес — пов'язана з розробленням її проекту діяльність колективу спеціалістів,яка має задовольняти потрібні споживчі властивості й умови ефективності привикористанні відповідних засобів проектування та виділених ресурсів.

На кожній стадії (етапі) проектування(передпроектне обстеження, створення технічного і робочого проектів,упровадження, модернізація та супровід) існує своя технологія його проведення звідповідними технологічними процесами, що відображають особливості виконанняпроектних робіт саме на цій стадії.

Через те що у процесі проектування ІСзастосовуються різні засоби, технологія проектування має бути формалізована.Доцільно для кожного засобу створювати технологію його використання припроектуванні ІС, побудовану за формалізованим каноном. Тоді розробник ІС можекористуватися будь-якими засобами проектування. Основою для формалізації єтехнологічна операція (ТО) проектування — відносно самостійний фрагменттехнологічного процесу, в якому визначено вхід (V), вихід (W), перетворювач(П), ресурси (R) і засоби (S).

Графічна інтерпретація ТО може бути подана так:

/>

Документи (D) — фіксують факти, умови, вимоги,кількісні та якісні параметри.

Параметри (Р) — це характеристика, умови або певніобмеження проектної системи. Наприклад, обсяг фінансування, виділений напроектування системи; календарна доба проектування; площа, виділена підобчислювальний центр (ОЦ); кількість працюючих на ОУ та ін.

Універсум (U) — повний перелік можливих значеньпевного компонента технічного забезпечення або обсяг знань про нього. Універсумможе містити перелік та опис СУБД, перелік та характеристики ТПР тощо.

Програма (G) — програмні рішення з реалізаціїзаданої функції управління або з оброблення даних.

Перетворювач (П) — методика, формалізований абомашинний алгоритм перетворення входу ТО на її вихід.

Ресурси (R) — нормовані значення трудових,матеріальних, технічних (машинних) ресурсів, необхідні для виконанняперетворювача за допомогою відповідних засобів проектування (S).

Засоби проектування — ТПР, ППП, типові проекти ІС,інструментальні засоби проектування.

Усю сукупність перетворювачів, що визначають зміствідповідних ТО для створення ІС, можна поділити на кілька великих класів: пошукі вибірка інформації, створення універсальних універсумів, управлінняметаданими, вибір загальносистемних проектних рішень, використанняінструментальних засобів проектування, параметризація компонентів ІС,перетворення алгоритмів і програм, проведення контролю, формалізація розрахункупоказників.

3. Технологічна мережа проектування

Реальний процес проектування ІС відображається втехнологічній мережі проектування.

Технологічна мережа проектування (ТМП) —взаємопов'язана за входом і виходом послідовність ТО проектування, виконанняяких має забезпечити створення проекту ІС.

Складанню ТМП передує ознайомлення з економічнимОУ, що дає змогу одержати загальне уявлення про нього, сформулювати основніцілі та задачі проектування, визначити перелік основних комплексів робіт, утому числі ТО.

Проектування ІС — складний процес роботи багатьохвиконавців, що включає багато різноманітних робіт і потребує сувороївпорядкованості, певної послідовності та планомірності їх виконання.

Найпоширенішим методом планування й управліннярозробленням і впровадженням проекту є система планування мереж та управління —СПУ (РЕRТ), за допомогою якої можна отримати уявлення про всю ТМП, щозабезпечує найраціональнішу послідовність проектних робіт.

Порядок виконання робіт зі створення ІС подається увигляді графа мережі, який включає детальний опис проектування і містить багатооперацій (робіт).

Збільшений граф мережі за стадіями й етапамипроектування дає змогу простежити розвиток системи від початку робіт з їїстворення до введення в експлуатацію. Його параметри обчислюють на ЕОМ іззастосуванням спеціального ППП.

Застосування графіків мереж для організаціїуправління процесом проектування ІС дає змогу визначити його загальнутрудомісткість і на основі існуючих нормативів з'ясувати потрібну кількістьресурсів на виконання проектних робіт. Календаризація графіка мережіздійснюється на основі наявності трудових і технічних ресурсів. Для цьогорозробляють календарний графік для виконавців з урахуванням застосовуваних нимитехнічних засобів у процесі проектних робіт.

Визначення критичного шляху і резервів за ТО даєзмогу контролювати виконання проектних робіт, оперативно керувати процесомпроектування, перерозподіляючи роботи між виконавцями-розробниками системи абонавпаки (виконавців між роботами) з метою створення проекту ІС у суворовстановлені терміни.

Використання сучасних засобів автоматизації проектуванняІС допускає оптимізацію графіка мережі, що значно скорочує терміни створенняпроекту, знижує витрати праці на його розроблення.

Отже, СПУ для організації процесу проектування ІСвказує на те, що під час роботи з ТМП може бути використаний математичнийапарат.

Якщо в ТМП у жодній ТО не застосовуються засобипроектування, тобто всі подані в ній операції виконуються вручну, то такумережу називають канонічною ТМП, яка відображає процес створення ІС дляконкретного ОУ. У ній цей процес подається на найнижчому рівні декомпозиції і єбазою для обґрунтування застосування та розроблення різних засобів проектування(ТПР, ППП тощо).

Якщо до канонічної ТМП застосувати методкомпозиції, виділяючи в ній певні фрагменти, то для кожного з них можнавизначити спільні вхід, вихід і синтезувати перетворювач, тобто збільшити ТО.За допомогою таких ТО створюють засоби, які дають змогу автоматизувативиконання проектних робіт у межах виділених фрагментів. Відбувається збільшенняТМП, вона стає коротшою, виникає можливість утворення САПР ІС, що автоматизуєвесь процес її створення і є узагальненим перетворювачем, на вході якого поданоматеріали обстеження об'єкта, вимоги до нової системи управління та ресурсипроектування, а на виході формується потрібний проект ІС.

Використовуючи канонічну мережу проектування, можнапобудувати ТМП, орієнтовані на певні категорії спеціалістів, керівників,аналітиків, програмістів та ін. У таких мережах докладно описуються ділянки,які їх цікавлять, а інші призначаються для збільшення.

Канонічна мережа проектування може бути основою дляпорівняння двох і більше альтернативних ТМП. Наприклад, існують дві ТМП ІС дляОУ. З метою вибору кращої порівнюють ресурси (вартісні, трудові) та їхпроектування й еквівалентність за здобутим результатом.

Отже, процес проектування ІС можна формальноописати за допомогою ТМП. Якщо відомо повний набір ТО, потрібних для створеннявідповідного проекту, то існує також формалізований алгоритм побудови ТМП.

Серед вихідної множини ТО Т = {Тi} є альтернативнісукупності їх, що ведуть до створення сукупності альтернативних ТМП, з якоїслід вибрати конкретну, що відповідала б умовам вартості, трудомісткості та ін.

Приведений нижче сценарій демонструє використаннясистем CAD/CAM/ САЕ в рамках усього життєвого циклу продукту для досягненнязгаданих цілей: підвищення якості (Q), зниження вартості (С) и прискореннявідвантаження (D). Цей сценарій може показатися дещо спрощеним на фоні сучаснихпередових комп’ютерних технологій, однак він ілюструє напрям розвитку техніки.Розглянемо фази розробки и виробництва шафи для аудіосистеми. Життєвий циклцього продукту буде схожим на життєвий цикл механічної системи чи споруди(будівлі), а значить, наш сценарій буде застосованим і до таких продуктів.

Нехай в технічних вимогах для розробника вказано, щошафа повинна мати чотири полички: одну для програвача компакт-дисків, одну дляпрогравача аудіокасет, одну для радіоприймача и одну для збереженнякомпакт-дисків. Ймовірно, розробник зробить більшість ескізів конструкції,перед тим як прийде до кінцевого варіанту. На даному етапі він можекористуватися ароматизованою системою розробки робочих креслень (якщо задачарозв’язується в двох вимірах) або системою геометричного моделювання (у випадкутрьох вимірів). Концептуальний проект може бути відправлений в відділмаркетингу по електронній почті для отримання відгуку. Взаємодія розробника звідділом маркетингу може проходити і в реальному часі через об’єднання в мережукомп’ютери. При наявності підходящого обладнання подібна взаємодія може бути зручноюі продуктивною. Інформація про готовий концептуальний проект зберігається вбазі даних. Туди попадають відомості про конфігурації меблів (в нашому випадку— вертикальне зберігання компонентів аудіосистеми один над одним), кількостіполиць, розподіленні полиць по компонентам і тому подобні дані. Іншими словами,всі особливості проекту впорядковуються і поміщаються в базу даних з можливістюзчитування і змінювання в будь-який наступний момент.

Наступний крок — визначення розмірів шафи. Йогогабарити повинні бути вибрані таким чином, щоб на кожну поличку можна булопоставити одну з множини, які є ринку моделей аудіотехніки відповідного класу.Значить, потрібно отримати відомості про їх розміри. Ці відомості можна взяти вкаталозі чи в базі даних виробників чи постачальників. Доступ до бази данихздійснюється аналогічно доступу до книг і їх змісту при підключені доелектронної бібліотеки. Розробник може навіть скопіювати відомості в своювласну базу даних, якщо він планує часто користуватися ними. Накопиченнявідомостей про проект подібно накопиченню форм і файлів при роботі з текстовимипроцесорами. Форма конструкції повинна змінюватися у відповідності з отриманимивідомостями. Потім розробник повинен вибрати матеріал для шафи. Він може взятинатуральний дуб, сосну, ДСП, або ще щось інше. В нашому випадку вибірздійснюється інтуїтивно або виходячи з досвіду розробника. Хоча у випадкупродуктів, які розраховані на роботу в жорстких умовах, наприклад, механічнихприладів, розробник обов’язково враховує властивості матеріалів. На цьому етапітакож необхідна база даних, тому що в ній можуть бути збережені властивостібагатьох матеріалів. Можна скористуватися навіть експертною системою, якавибере матеріал по властивостям, що зберігаються в базі даних. Інформація провибраний матеріал також розміщується в базі. Наступний крок — визначеннятовщини полок, дверець і бічних стінок. В простому випадку, який розглядається,товщина може визначатися головним чином естетичними поглядами. Хоча вонаповинна бути по крайній мірі достатньою для того, щоб уникнути прогину під дієювстановленої в шафі техніки. В механічних приладах високою точністю іструктурах, які розраховані на великі навантаження, такі параметри, як товщина,повинні визначатися точним розрахунком, щоб уникнути деформації. Для розрахункудеформації структур широко використовується метод кінцевих елементів. Методкінцевих елементів застосовується до аналітичної моделі конструкції. В нашомувипадку аналітична модель складається з каркасних сіток, на які розбиваєтьсяшафа. Перехід до наближення листів може бути виконано автоматично за допомогою алгоритмуперетворення до середніх вісей (medial axis transformation — MAT). Елементиоболонки наближення листів також можуть генеруватися автоматично.

Параметри навантаження, які в цьому випадку є простовага відповідних пристроїв, які вираховуються з бази даних так само, як івідомості про розміри. Визначаючи залежність прогину полок від їх товщини,розробник може вибрати необхідне значення його параметра і зберегти його в базіданих. Цей процес може бути автоматизований шляхом інтеграції методу кінцевихелементів з процедурою оптимізації. Аналогічним чином можна визначити товщинубічних стінок і дверцят, однак зробити це можна і просто з естетичнихміркувань.

Потім розробник вибирає метод збірки полок і бічнихстінок. В ідеалі метод також може бути визначений з розрахунку міцностіструктури в цілому або за допомогою експертної системи, що має відомості прометоди збірки.

Після завершення етапів концептуалізації проекту, йогоаналізу і оптимізації розробник переходить до роботи над проектноюдокументацією, яка описує шафу з точністю до маленьких дрібниць. Кресленняокремих деталей (полок, дверцят і бічних стінок) виготовлюються в системірозробки робочих креслень. На цьому етапі розробник може додавати деякіестетичні деталі, наприклад декоративні елементи на дверцятах і бічних стінках.Детальні креслення розміщують в базі даних для використання в процесівиробництва. Виготовлення шафи здійснюється в наступному порядку. Форма кожноїдеталі наноситься на необробленому матеріалі (в нашому випадку дерево) івирізається пилою. Кількість відходів можна знизити, розміщуючи деталі накусках дерева оптимально. Розробник може перевіряти різні варіанти розміщенняна екрані комп’ютера до тих пір, поки не буде знайдена конфігурація змінімальною кількістю відходів. Комп’ютерна програма може допомогти в ційроботі, розраховуючи кількість відходів для кожної конфігурації. Програма більшвисокого рівня може самостійно визначити найбільш економічне розміщення деталейна заготовці. В будь-якому випадку кінцева конфігурація зберігається вкомп’ютері і використовується для розрахунку траєкторії руху пили станка зчисловим програмним управлінням. Більш того, програмні засоби дозволяютьрозробити зажими і кріплення для процедури випилювання, а також запрограмуватисистеми передачі матеріалу. Ці системи можуть бути як простими конвеєрами, такі складними роботами, що передають необроблений матеріал на розпилку ізабираючи готові деталі. Підготовлені деталі повинні бути складені разом.Процес збірки також може виконуватися роботами, які програмуються автоматичнона основі опису кінцевого продукту і його деталей, що зберігаються в базіданих. Одночасно проектуються зажими і кріплення для автоматизованої збірки.Потім, робот може бути запрограмований на окраску шафи після збірки. Зажими ікріплення для збірки проектуються або вибираються планувальником процесів, апрограмування роботів здійснюються в інтерактивному режимі шляхом переміщенняробочого органа робота вручну.

Загальний вигляд отриманого сценарія показаний на рис.1, з якого видно, яким чином база даних дозволяє інтегрувати системи CAD, CAE іСАМ, що і являється кінцевою метою CIM.


/>

Рис. 1. Інтеграція CAD, САМ і САЕ через базу даних

еще рефераты
Еще работы по информатике, программированию