Основы построения автоматизированных информационных систем

 

3. Архитектура  АИС

 

Термин «архитектура»  применительно к вычислительным системам появился задолго до создания первых АИС, тем не менее он является одним из основополагающих и в сфере информационных технологий. Существуют различные подходы к определению архитектуры АИС, различные точки зрения и различная степень детализации рассмотрения; приведем некоторые из них.

Согласно [11] архитектура — это организационная структура автоматизированной системы. Известно и другое определение [12]:  архитектура  — это  концептуальное  описание  структуры системы, включающее описание элементов системы, их взаимодействия и внешних свойств. Выделяют два уровня архитектуры АИС:

• бизнес-архитектуру (бизнес-уровень);
• уровень информационных технологий (технический уровень).

Бизнес-архитектура обычно первична по отношению к техническому уровню; может существовать и реализуема вне зависимости от существования АИС. Бизнес-архитектура является предметной областью для анализа и проведения автоматизации. На бизнес-уровне определяется набор задач, требований, характеристик, осуществляемых с помощью АИС. Соответствие указанному уровню технического уровня является основой эффективности функционирования АИС.

С другой стороны, новые  возможности, предоставляемые использованием информационных технологий, стимулируют развитие и корректировку бизнес-архитектуры, в связи с чем она является неотъемлемой частью архитектуры АИС и всего предприятия [13].

Уровень информационных технологий или технический уровень < представляет собой интегрированный комплекс технических средств, используемых в АИС для реализации задач предприятия, и включает в себя как логические, так и технические (программные и аппаратные) компоненты. Компонентами этого уровня, в свою очередь, являются следующие подуровни:

• архитектура программных систем;
• информационная архитектура;
• технологическая (инфраструктурная) архитектура. Информационная архитектура представляет собой логическую организацию данных, с которыми работает АИС, т. е. практически структуры баз данных и баз знаний, а также принципы их взаимодействия.

Под архитектурой программных систем понимают совокупность следующих технических решений:

• общий архитектурный стиль и общую организацию программной части АИС;
• деление программного комплекса на функциональные подсистемы и модули;
• свойства модулей, методы их взаимодействия и объединения, используемые интерфейсы.

Архитектура программной системы охватывает не только структурные и поведенческие аспекты, но и правила ее использования и интеграции с другими системами, функциональность, производительность, гибкость, надежность, эргономичность, технологические ограничения.

Технологическая архитектура описывает инфраструктуру, используемую для передачи данных. На этом уровне решаются вопросы сетевой структуры, применяемых каналов связи и т. д.

По мере развития программных  систем все большее значение приобретает их комплексная интеграция для построения единого информационного пространства предприятия. Обеспечение такой интеграции является важнейшим элементом архитектуры, в противном случае АИС окажется неэффективной.

В современных стандартах четко определены процессы создания архитектуры, способной к удовлетворению не только сформулированных, но и потенциальных потребностей пользователей. К числу самых известных и авторитетных разработчиков стандартов в области АИС относятся следующие международные организации:

• SEI ( Software Engineering Institute);
• WWW(консорциум Wоrld Wide Wеb);
• ОМG (Object Mаnаgеment Group);
• организация разработчиков .Java — JCP (Jаvа Community Process);
• IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и т. д.

4. Жизненный  цикл АИС

 

Одним из базовых понятий  методологии проектирования АИС  является понятие жизненного цикла  ее программного обеспечения (ЖЦ ПО). ЖЦ ПО — это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации [15].

По аналогии правомерно будет утверждать, что жизненный  Цикл АИС есть непрерывный процесс  с момента принятия решения о необходимости ее создания до полного завершения се эксплуатации. Продолжительность жизненного цикла современных АИС составляет около 10 лет, что значительно превышает сроки морального и физического старения технических и сиетемных программных средств, используемых при реализации АИС. Поэтому, как правило, в течение ЖЦ системы проводится ее модернизация, после чего все функции системы должны выполняться с не меньшей эффективностью.

Добиться этого на протяжении всего ЖЦ АИС — довольно сложная по ряду объективных и субъективных причин задача, в результате подавляющее большинство проектов АИС внедряется с нарушениями качества, сроков или сметы; почти треть проектов прекращают свое существование незавершенными. По данным Standish Group в 1996г. 84 % проектов АИС не были завершены в установленные сроки, в 1998г. это число сократилась до

74 %, после  2000г. оно не опускается ниже 50 % [19]. Главной причиной такого положения является то, что уровень технологии анализа и проектирования систем, методов и средств управления проектами не соответствует сложности создаваемых систем, которая постоянно возрастает в связи с усложнением и быстрыми изменениями бизнеса [19].

Из мировой практики известно, что затраты на сопровождение прикладного программного обеспечения АИС составляют не менее 70 % его совокупной стоимости на протяжении ЖЦ, поэтому крайне важно еще на проектной стадии предусмотреть необходимые методы и средства сопровождения, включая методы конфигурационного управления.

Процесс проектирования АИС регламентирован следующей документацией (стандартами, методологиями, моделями) [18, 19]:

•    ГОСТ 34.601—90 — стандарт на стадии и этапы создания АИС, соответствующие каскадной модели ЖЦ ПО (рассматривается ниже). Приводится описание содержания работ на каждом этапе;
•    ISO/IEC 12207:1995 — стандарт на процессы и организацию жизненного цикла; распространяется на все виды заказного программного обеспечения; не содержит описания фаз, стадий и этапов;
•    Custom Development Method (методология Огас1е) — технологический материал по разработке прикладных АИС, детализированный до уровня заготовок проектных документов в расчете на использование Огас1е. Применяется для классической модели ЖЦ (предусмотрены все работы, задачи и этапы), а также для технологий «быстрой разработки» (Fast Track) или «облегченного подхода», рекомендуемых в случае малых проектов;
•    Rational Unifid Process (методология RUP) — технологический материал по реализации итеративной модели разработки, включающей четыре фазы (цикл разработки): начало, исследование, построение и внедрение. Каждая фаза разбита на этапы (итерации), результатами которых являются версии для внутреннего или внешнего использования. Каждый цикл завершается генерацией очередной версии системы. Если после этого работа над проектом не прекращается, то полученный продукт продолжает развиваться и снова проходит те же фазы. Суть работы в рамках RUP методологии — создание и сопровождение моделей на базе ШМЬ [14];
•    Microsoft Solution Framework (методология MSF) — технологический материал по реализации итеративной модели разработки, аналогично КУР включает четыре фазы: анализ, проектирование, разработку, стабилизацию; предполагает использование объектно-ориентированного моделирования. МЗР в сравнении с КЕ1Р в большей степени ориентирована на разработку бизнес-приложений;
•   Extreme Programming (XP) — экстремальное программирование (самая новая среди рассматриваемых методологий); сформировалось в 1996г. Основой методологии является работа в команде, эффективные коммуникации между заказчиком и исполнителем в течение всего проекта; разработка АИС ведется с использованием последовательно дорабатываемых прототипов.

В качестве определяющего  документа на создание и испытания АИС целесообразно рассматривать международный стандарт 130/1ЕС 12207, так как ГОСТы серии 34 уже устарели, а ряд этапов ЖЦ АИС представлены недостаточно полно. Стандарт 130/1ЕС 12207 в структуре жизненного цикла определяет процессы, которые выполняются при создании ПО АИС. Эти процессы подразделяют на три группы:

• основные (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация и сопровождение);
• вспомогательные (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит и решение проблем);
• организационные (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого жизненного цикла, обучение).

Среди основных процессов жизненного цикла самыми важными являются разработка, эксплуатация и сопровождение. Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами |8, 18, 19].

Разработка АИС включает все работы по созданию программного обеспечения и его компонентов в соответствии с заданными требованиями. Этот процесс также предусматривает:

• оформление проектной и эксплуатационной документации;
• подготовку материалов, необходимых для тестирования разработанных программных продуктов;
• разработку материалов, необходимых для обучения персонала.

Как правило, составляющими  процесса разработки являются стратегическое планирование, анализ, проектирование и реализация (программирование).

К процессу эксплуатации относятся:

• конфигурирование базы данных и рабочих мест пользователей;
• обеспечение пользователей эксплуатационной документацией;
• обучение персонала.

Основные эксплуатационные работы включают:

• непосредственно эксплуатацию;
• локализацию проблем и устранение причин их возникновения;
• модификацию программного обеспечения;
• подготовку предложений по совершенствованию системы;

• развитие и модернизацию системы.

Профессиональное, грамотное сопровождение — необходимое условие решения задач, выполняемых АИС. Службы технической поддержки играют весьма заметную роль в жизни любой АИС. Ошибки на этом этапе могут привести к явным или скрытым финансовым потерям, сопоставимым со стоимостью самой' системы.

К предварительным действиям при организации технического обслуживания АИС относятся:

• выделение наиболее ответственных узлов системы и
• определение для них критичности простоя (это позволит
• выделить наиболее критичные составляющие АИС и оптимизировать распределение ресурсов для технического обслуживания);
• определение задач технического обслуживания и их разделение на внутренние, решаемые силами обслуживающего подразделения, и внешние, решаемые специализированными сервисными организациями (таким образом четко ограничивается круг исполняемых функций и производится распределение ответственности);
• проведение анализа имеющихся внутренних и внешних ресурсов, необходимых для организации технического обслуживания в рамках описанных задач и разделения компетенции (основные критерии для анализа: наличие гарантии на оборудование, состояние ремонтного фонда, квалификация персонала);

•  подготовка плана  организации технического обслуживания с определением этапов исполняемых действий, сроков их исполнения, затрат на этапах, ответственности исполнителей.

Обеспечение качественного  технического обслуживания АИС требует  привлечения специалистов высокой  квалификации, которые в состоянии решать не только ежедневные задачи администрирования, но и быстро восстанавливать работоспособность системы при сбоях и авариях.

В табл. 1.3 ориентировочно приведены описания основных процессов  ЖЦ АИС.

Среди вспомогательных процессов одним из главных является управление конфигурацией, которое поддерживает основные процессы жизненного цикла АИС, прежде всего процессы разработки и сопровождения.

Разработка сложных  АИС предполагает независимую разработку компонентов системы, что приводит к появлению многих вариантов и версий реализации как отдельных компонентов, так и системы в целом. Таким образом, возникает проблема обеспечения сохранения единой структуры в ходе разработки и модернизации АИС. Управление конфигурацией позволяет организовывать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в различные компоненты АИС на всех стадиях се ЖЦ [2, 5, б].

Организационные процессы имеют очень большое значение, так как современные АИС — это большие комплексы, в создании и обслуживании которых занято много людей разных специальностей.

Таблица 1.3. Содержание основных процессов ЖЦ АИС (180/1ЕС 12207)

Процесс (испол<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style=" font-size: 14pt; letter-spac