Книги: [Классика] [Базы данных] [Internet/WWW] [Сети] [Программирование] [UNIX] [Windows] [Безопасность] [Графика] [Software Engineering] [ERP-системы] [Hardware]

Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем А.М. Вендров Издано: 2002, М., Финансы и статистика Для широкого круга читателей ISBN: 5-279-02144-х Твердый переплет, 352 стр. Формат: 70x100/16 Начало Полное содержание Предисловие Об авторе

Введение

Проектирование экономических информационных систем (ЭИС) - логически сложная, трудоемкая и длительная работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до настоящего времени проектирование ЭИС нередко выполняется на интуитивном уровне неформализованными методами, включающими в себя элементы искусства, практический опыт, экспертные оценки и дорогостоящие экспериментальные проверки качества функционирования ЭИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ЭИС информационные потребности пользователей постоянно изменяются или уточняются, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

Основная доля трудозатрат при создании ЭИС приходится на прикладное программное обеспечение (ПО) и базы данных (БД). Производство ПО сегодня - крупнейшая отрасль мировой экономики, в которой занято около трех миллионов специалистов (программистов, разработчиков ПО и т. п.). Еще несколько миллионов человек напрямую зависят от благополучия корпоративных информационных подразделений либо от производителей ПО, таких, как корпорации Microsoft и IBM.

В начале 70-х гг. в США был отмечен кризис программирования (software crisis). Это выражалось в том, что большие проекты стали выполняться с отставанием от графика или с превышением сметы расходов, разработанный продукт не обладал требуемыми функциональными возможностями, производительность его была низка, качество получаемого программного обеспечения не устраивало потребителей.

Аналитические исследования и обзоры, выполняемые в течение ряда последних лет ведущими зарубежными аналитиками, показывали не слишком обнадеживающие результаты. Так, например, в 1995 г. компания Standish Group проанализировала работу 364 американских корпораций и итоги выполнения более 23 тыс. проектов, связанных с разработкой ПО, и сделала следующие выводы.

Только 16,2% проектов завершились в срок, не превысили запланированный бюджет и реализовали все требуемые функции и возможности; 52,7% проектов завершились с опозданием, расходы превысили запланированный бюджет, требуемые функции не были реализованы в полном объеме; 31,1% проектов были аннулированы до завершения. Для проектов, которые завершились с опозданием или были аннулированы до завершения, бюджет среднего проекта оказался превышенным на 89%, а срок выполнения - на 122%.

В 1998 г. процентное соотношение проектов лишь немного изменилось в лучшую сторону (26%, 46% и 28% соответственно).

В числе причин возможных неудач фигурируют: нечеткая и неполная формулировка требований к ПО, недостаточное вовлечение пользователей в работу над проектом, отсутствие необходимых ресурсов, неудовлетворительное планирование, частое изменение требований и спецификаций, новизна используемой технологии для организации, отсутствие грамотного управления проектом, недостаточная поддержка со стороны высшего руководства.

В последнее время ведущие зарубежные аналитики отмечают как одну из причин многих неудач тот факт, что множество проектов выполняется в экстремальных условиях. В англоязычной литературе с легкой руки Эдварда Иордана, одного из ведущих мировых специалистов в области программирования инженерии, утвердилось выражение "death march", буквально - "смертельный марш". Под ним понимается такой проект, параметры которого отклоняются от нормальных значений по крайней мере на 50%. По отношению к проектам создания ПО это означает наличие, как минимум, одного из следующих ограничений:

• план проекта сжат более чем наполовину по сравнению с нормальным расчетным планом, т. е. работа, требующая в нормальных условиях 12 календарных месяцев, должна быть выполнена за 6 месяцев или менее. Жесткая конкуренция на мировом рынке делает такую ситуацию наиболее распространенной;
• количество разработчиков уменьшено более чем наполовину в сравнении с действительно необходимым для проекта данного размера и масштаба, как правило по причине сокращения штатов компании в результате кризиса, реорганизации, реинжиниринга и т. д.;
• бюджет и связанные с ним ресурсы урезаны наполовину (результат сокращения компании и других противозатратных мер или конкурентной борьбы за выгодный контракт), что влечет за собой уменьшение числа нанимаемых разработчиков или привлечение малооплачиваемых неопытных молодых разработчиков;
• требования к функциям, возможностям, производительности и другим техническим характеристикам вдвое превышают значения, которые они могли бы иметь в нормальных условиях.

Потребность контролировать процесс разработки ПО, прогнозировать и гарантировать стоимость разработки, сроки и качество результатов привела в конце 70-х гг. к необходимости перехода от кустарных к индустриальным способам создания ПО и появлению совокупности инженерных методов и средств создания ПО, объединенных общим названием "программная инженерия" (software engineering). Впервые этот термин был использован как тема конференции, проводившейся под эгидой NATO в 1968 г. Спустя семь лет, в 1975 г., в Вашингтоне была проведена первая международная конференция, посвященная программной инженерии. Тогда же появилось первое издание, посвященное программной инженерии, - IEEE Transactions on Software Engineering.

В процессе становления и развития программной инженерии можно выделить два этапа: 70-е и 80-е гг. - систематизация и стандартизация процессов создания ПО (на основе структурного подхода) и 90-е гг. -начало перехода к сборочному, индустриальному способу создания ПО (на основе объектно-ориентированного подхода).

В основе программной инженерии лежит одна фундаментальная идея: проектирование ПО является формальным процессом, который можно изучать и совершенствовать. Освоение и правильное применение методов и средств создания ПО позволят повысить качество ЭИС, обеспечить управляемость процесса проектирования ЭИС и увеличить срок ее жизни.

Тенденции развития современных информационных технологий определяют постоянное возрастание сложности ПО ЭИС, создаваемых в различных областях экономики. Современные крупные проекты ЭИС характеризуют, как правило, следующие особенности:

• сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;
• наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным);
• отсутствие полных аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;
• необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;
• функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;
• разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;
• значительная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ЭИС.

Как отмечает Фредерик Брукс, руководитель проекта разработки операционной системы OS/360, самым существенным и неотъемлемым свойством программных систем является их сложность. Благодаря уникальности и несхожести своих составных частей программные системы принципиально отличаются от технических систем (например, компьютеров), в которых преобладают повторяющиеся элементы.

Сами компьютеры сложнее, чем большинство продуктов человеческой деятельности. Количество их возможных состояний очень велико, поэтому их так трудно понимать, описывать и тестировать. У программных систем количество возможных состояний на порядок величин превышает количество состояний компьютеров.

Аналогично масштабирование программного объекта - это не просто увеличение в размере тех же самых элементов, это обязательно увеличение числа различных элементов. В большинстве случаев эти элементы взаимодействуют между собой нелинейным образом, и сложность целого также возрастает нелинейно.

Сложность ПО является существенным, а не второстепенным свойством. Поэтому попытки описать программные объекты, абстрагируясь от их сложности, приводят к абстрагированию и от их сущности. Математика и физика за три столетия достигли больших успехов, создавая упрощенные модели сложных физических явлений, получая из этих моделей свойства и проверяя их опытным путем. Это удавалось благодаря тому, что сложность, игнорировавшаяся в моделях, не была существенным свойством явлений. Такой подход не работает, когда сложность является сущностью.

Многие проблемы разработки ПО следуют из этой сложности и ее нелинейного роста при увеличении размера. Сложность является причиной затруднений, возникающих в процессе общения между разработчиками, что ведет к ошибкам в продукте, превышению стоимости разработки, затягиванию выполнения графиков работ. Сложность вызывает трудности понимания всех возможных состояний программ, что приводит к снижению их надежности. Сложность структуры сдерживает развитие ПО и возможности добавления новых функций.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ПО ЭИС) должен быть прежде всего адекватно описан, т.е. должны быть построены полные и непротиворечивые модели архитектуры ПО, обусловливающей совокупность структурных элементов системы и связей между ними, поведение элементов системы в процессе их взаимодействия, а также иерархию подсистем, объединяющих структурные элементы.

Подмоделью понимается полное описание системы ПО с определенной точки зрения. Модели представляют собой средства для визуализации, описания, проектирования и документирования архитектуры системы. По мнению одного из авторитетнейших специалистов в области объектно-ориентированного подхода Гради Буча, моделирование является центральным звеном всей деятельности по созданию качественного ПО. Модели строятся для того, чтобы понять и осмыслить структуру и поведение будущей системы, облегчить управление процессом ее создания и уменьшить возможный риск, а также документировать принимаемые проектные решения.

Разработка модели архитектуры системы ПО -промышленного характера на стадии, предшествующей ее реализации или обновлению, в такой же мере необходима, как и наличие проекта для строительства большого здания. Это утверждение справедливо как в случае разработки новой системы, так и при адаптации типовых продуктов класса R/3 или BAAN, в составе которых также имеются собственные средства моделирования. Хорошие модели являются основой взаимодействия участников проекта и гарантируют корректность архитектуры. Поскольку сложность систем повышается, важно располагать эффективными методами моделирования. Хотя имеется много других факторов, от которых зависит успех проекта, наличие строгого стандарта языка моделирования является весьма существенным.

Язык моделирования должен включать: элементы модели - фундаментальные концепции моделирования и их семантику; нотацию -визуальное представление элементов моделирования; руководство по использованию - правила применения элементов в рамках построения тех или иных типов моделей ПО.

Очевидно, что конечная цель разработки ПО - это не моделирование, а получение работающих приложений (кода). Диаграммы в конечном счете - это всего лишь наглядные изображения, поэтому, используя графические языки моделирования, очень важно понимать, чем они помогут при написании кода программ. Использование графических языков моделирования целесообразно в ряде случаев:

• при изучении методов проектирования. Множество людей отмечает наличие серьезных трудностей, связанных, например, с освоением объектно-ориентированных методов и в первую очередь со сменой парадигмы. Графические средства облегчают решение этой проблемы;
• при общении с экспертами организации. Графические модели представляют архитектуру системы и объясняют, что эта система будет делать;
• при получении общего представления о системе. Графические модели показывают, какого рода абстракции существуют в системе и какие ее части нуждаются в дальнейшем уточнении.

В 70-80-х гг. при разработке ПО достаточно широко применялись структурные методы, базирующиеся на строгих формализованных методах описания ПО и принимаемых технических решений (в настоящее время такое же распространение получают объектно-ориентированные методы). Эти методы основаны на использовании наглядных графических моделей: для описания архитектуры ПО в различных аспектах (как статической структуры, так и динамики поведения системы) используются схемы и диаграммы. Наглядность и строгость средств структурного и объектно-ориентированного анализа позволяют разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако широкое применение этих методов и следование их рекомендациям при разработке конкретных ЭИС сдерживалось отсутствием адекватных инструментальных средств, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке все их преимущества практически сведены к нулю. Действительно, вручную очень трудно разработать и графически представить строгие формальные спецификации системы, проверить их на полноту и непротиворечивость и тем более изменить. Если все же удается создать строгую систему проектных документов, то ее переработка при появлении серьезных изменений практически неосуществима. Ручная разработка обычно порождала следующие проблемы: неадекватная спецификация требований, неспособность обнаруживать ошибки в проектных решениях, низкое качество документации, снижающее эксплуатационные характеристики, затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования.

При этом разработчики ЭИС исторически всегда стояли последними в ряду тех, кто использовал компьютерные технологии для повышения качества, надежности и производительности в своей собственной работе (феномен "сапожник без сапог").

Перечисленные проблемы породили потребность в программно-технологических средствах специального класса - CASE-сред-ствах, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения ПО ЭИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) имеет весьма широкое толкование. Первоначально значение термина CASE ограничивалось вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения, а в настоящее время оно приобрело новый смысл и охватывает процесс разработки сложных ЭИС в целом.

Таким образом, к концу 80-х гг. назрела необходимость в CASE-технологиях и CASE-средствах и возникли предпосылки для их появления: было проведено много исследований в области программирования (разработка и внедрение языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описания системных требований и спецификаций и т. д.). Кроме того, были обеспечены:

• подготовка аналитиков и программистов, восприимчивых к концепциям модульного и структурного программирования;
• широкое внедрение и постоянный рост производительности компьютеров, позволившие использовать эффективные графические средства и автоматизировать большинство этапов проектирования;
• внедрение сетевой технологии, предоставившей возможность объединения усилий отдельных исполнителей в единый процесс проектирования путем использования разделяемой базы данных, содержащей необходимую информацию о проекте.

CASE-технология представляет собой совокупность методов проектирования ЭИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех стадиях разработки и сопровождения ЭИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методах структурного или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.

Начало
Полное содержание
Предисловие
Об авторе