Автоматизированное проектирование информационных систем с использованием CASE-технологии. Объектно-ориентированный подход

Министерство  науки и образования Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

«Российский государственный  торгово-экономический университет»

Воронежский филиал

 

 

 

 

Курсовая  работа

 

По  проектированию информационных систем

На  тему: Автоматизированное проектирование информационных   систем с использованием CASE-технологии. Объектно-ориентированный  подход.

 

Выполнил: студент на базе СПО заочной формы обучения

Костенко А.А.

Специальность: «Прикладная информатика в экономике»

Проверил: Воронова Е.В.

 

 

 

 

 

Воронеж 2012

Содержание

Введение.........................................................................................................3

1. CASE-технологии......................................................................................5

2. CASE-средства. Общая характеристика и классификация.................10

          3.Технология внедрения CASE-средств....................................................22

Заключение..................................................................................................32         Список используемой литературы.............................................................34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Тенденции развития современных информационных технологий приводят к постоянному возрастанию сложности информационных систем, создаваемых в различных областях экономики. Целью данного обзора является введение в особенности современных методов и средств проектирования информационных систем, основанных на использовании CASE-технологии. Несмотря на высокие потенциальные возможности CASE-технологии (увеличение производительности труда, улучшение качества программных продуктов, поддержка унифицированного и согласованного стиля работы) далеко не все разработчики информационных систем, использующие CASE-средства, достигают ожидаемых результатов.

Существуют  различные причины возможных  неудач, но основной причиной является неадекватное понимание сути программирования информационных систем и применения CASE-средств. Необходимо понимать, что процесс проектирования и разработки информационной системы на основе CASE-технологии не может быть подобен процессу приготовления пищи по поваренной книге. Всегда следует быть готовым к новым трудностям, связанным с освоением новой технологии, последовательно преодолевать эти трудности и последовательно добиваться нужных результатов.

Термин CASE используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом. Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют полную среду разработки ИС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. CASE-технологии

Появлению CASE-технологии и CASE-средств предшествовали исследования в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций. Кроме того, появлению CASE-технологии способствовали и такие факторы, как:

- 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 методологию  проектирования информационных систем, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения информационных систем и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях 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.

Согласно обзору передовых технологий, составленному  фирмой Systems Development Inc. в 1996 г. по результатам  анкетирования более 1000 американских фирм, CASE-технология в настоящее  время попала в разряд наиболее стабильных информационных технологий (ее использовала половина всех опрошенных пользователей более чем в трети своих проектов, из них 85% завершились успешно). Несмотря на все потенциальные возможности CASE-средств, существует множество примеров их неудачного внедрения, в результате которых CASE-средства становятся "полочным" ПО. В связи с этим необходимо отметить следующее:

- CASE-средства не обязательно дают немедленный эффект; он может быть получен только спустя какое-то время;

- реальные затраты на внедрение CASE-средств обычно намного превышают затраты на их приобретение;

- CASE-средства обеспечивают возможности для получения существенной выгоды только после успешного завершения процесса их внедрения.

Ввиду разнообразной  природы CASE-средств было бы ошибочно делать какие-либо безоговорочные утверждения относительно реального удовлетворения тех или иных ожиданий от их внедрения. Можно перечислить следующие факторы, усложняющие определение возможного эффекта от использования CASE-средств:

- широкое разнообразие качества и возможностей CASE-средств;

- относительно небольшое время использования CASE-средств в различных организациях и недостаток опыта их применения;

- широкое разнообразие в практике внедрения различных организаций;

- отсутствие детальных метрик и данных для уже выполненных и текущих проектов;

- широкий диапазон предметных областей проектов;

- различная степень интеграции CASE-средств в различных проектах.

Вследствие  этих сложностей доступная информация о реальных внедрениях крайне ограничена и противоречива. Она зависит от типа средств, характеристик проектов, уровня сопровождения и опыта пользователей. Некоторые аналитики полагают, что реальная выгода от использования некоторых типов CASE-средств может быть получена только после одно- или двухлетнего опыта. Другие полагают, что воздействие может реально проявиться в фазе эксплуатации жизненного цикла информационных систем, когда технологические улучшения могут привести к снижению эксплуатационных затрат.

Для успешного  внедрения CASE-средств организация должна обладать следующими качествами:

1. Технология. Понимание ограниченности существующих возможностей и способность принять новую технологию;

2. Культура. Готовность к внедрению новых процессов и взаимоотношений между разработчиками и пользователями;

3.   Управление. Четкое руководство и организованность по отношению к наиболее важным этапам и процессам внедрения.

Если организация  не обладает хотя бы одним из перечисленных  качеств, то внедрение CASE-средств может  закончиться неудачей независимо от степени тщательности следования различным рекомендациям по внедрению. Для того, чтобы принять взвешенное решение относительно инвестиций в CASE-технологию, пользователи вынуждены производить оценку отдельных CASE-средств, опираясь на неполные и противоречивые данные. Эта проблема зачастую усугубляется недостаточным знанием всех возможных "подводных камней" использования CASE-средств. Среди наиболее важных проблем выделяются следующие:

- достоверная оценка отдачи от инвестиций в CASE-средства затруднительна ввиду отсутствия приемлемых метрик и данных по проектам и процессам разработки ПО;

- внедрение CASE-средств может представлять собой достаточно длительный процесс и может не принести немедленной отдачи. Возможно даже краткосрочное снижение продуктивности в результате усилий, затрачиваемых на внедрение. Вследствие этого руководство организации-пользователя может утратить интерес к CASE-средствам и прекратить поддержку их внедрения;

- отсутствие полного соответствия между теми процессами и методами, которые поддерживаются CASE-средствами, и теми, которые используются в данной организации, может привести к дополнительным трудностям;

- CASE-средства зачастую трудно использовать в комплексе с другими подобными средствами. Это объясняется как различными парадигмами, поддерживаемыми различными средствами, так и проблемами передачи данных и управления от одного средства к другому;

- некоторые CASE-средства требуют слишком много усилий для того, чтобы оправдать их использование в небольшом проекте, при этом, тем не менее, можно извлечь выгоду из той дисциплины, к которой обязывает их применение;

- негативное отношение персонала к внедрению новой CASE-технологии может быть главной причиной провала проекта.

Пользователи CASE-средств  должны быть готовы к необходимости долгосрочных затрат на эксплуатацию, частому появлению новых версий и возможному быстрому моральному старению средств, а также постоянным затратам на обучение и повышение квалификации персонала.

Несмотря на все высказанные предостережения  и некоторый пессимизм, грамотный и разумный подход к использованию CASE-средств может преодолеть все перечисленные трудности. Успешное внедрение CASE-средств должно обеспечить такие выгоды как:

- высокий уровень технологической поддержки процессов разработки и сопровождения ПО;

- положительное воздействие на некоторые или все из перечисленных факторов: производительность, качество продукции, соблюдение стандартов, документирование;

- приемлемый уровень отдачи от инвестиций в CASE-средства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. CASE-средства. Общая характеристика и классификация

CASE-средства позволяют проектировать любые системы на компьютере. Необходимый элемент системного и структурно-функционального анализа, CASE-средства позволяют моделировать бизнес-процессы, базы данных, компоненты программного обеспечения, деятельность и структуру организаций. Применимы практически во всех сферах деятельности. Результат применения CASE-средств - оптимизация систем, снижение расходов, повышение эффективности, снижение вероятности ошибок.

Компания Interface Ltd. поставляет все наиболее передовые CASE-средства, существующие на рынке. Компания предоставляет комплексную информационную и техническую поддержку, проводит учебные курсы и бесплатные семинары.

Программные продукты Computer Associates:

1. Линейка AllFusion Modeling Suite (ранее: ERwin Modeling Suite):

2. AllFusion Process Modeler (ранее: BPwin) - моделирование бизнес-процессов

3. AllFusion ERwin Data Modeler (ранее: ERwin) - моделирование баз данных и хранилищ данных

4. AllFusion Data Model Validator (ранее: ERwin Examiner) - проверка структуры СУБД и моделей, созданных в ERwin

5. AllFusion Model Manager (ранее: ModelMart) - среда для командной работы проектировщиков

6. AllFusion Component Modeler (ранее: Paradigm Plus) - моделирование приложений и генерация объектного кода

7. AllFusion Modeling Suite

1. AllFusion Modeling Suite - интегрированный комплекс CASE-средств, обеспечивающий все потребности компаний-разработчиков ПО. Данный пакет служит для проектирования и анализа баз данных, бизнес-процессов и информационных систем и включает продукты: AllFusion Process Modeler , AllFusion ERwin Data Modeler, AllFusion Data Model Validator, AllFusion Model Manager , AllFusion Component Modeler, использование которых позволяет сократить расходы и повысить продуктивность процесса разработки.

2. AllFusion Process Modeler - ведущий инструмент для моделирования бизнес-процессов. Позволяет оптимизировать деятельность организации и проверить ее на соответствие стандартам ISO9000, снизить издержки, исключить ненужные операции и повысить эффективность, поддерживает сразу три нотации моделирования: IDEF0 (федеральный стандарт США), IDEF3 и DFD.

3. AllFusion ERwin Data Modeler - лидер среди средств моделирования баз данных и хранилищ данных. Позволяет проектировать, документировать и сопровождать базы данных различных типов. Поддерживая прямое и обратное проектирование для 20 типов СУБД, ERwin повышает качество разрабатываемой БД, производительность труда и скорость разработки.

4. AllFusion Data Model Validator - инструмент для проверки структуры баз данных и создаваемых в ERwin моделей, позволяющий выявлять недочеты и ошибки проектирования. ERwin Examiner дополняет функциональность ERwin, автоматизируя трудоемкую задачу поиска и исправления ошибок, одновременно повышая квалификацию проектировщиков баз данных благодаря встроенной системе обучения.

5. AllFusion Model Manager - среда для работы группы проектировщиков на ERwin и BPwin. Обеспечивает совместный доступ и редактирование моделей, повышая эффективность и скорость работы проектировщиков, является интегрирующим звеном для ERwin (моделирование баз данных) и BPwin (моделирование бизнес-процессов). Защищает хранимые на собственном сервере модели, позволяя задавать для сотрудников различный уровень доступа к ним. Руководителям же проектов позволяет координировать весь ход работы.

6. AllFusion Component Model - мощное CASE-средство для моделирования компонентов программного обеспечения и генерации объектного кода приложений на основе созданных моделей. Продукт можно использовать как при создании новых приложений, так и при изменении или объединении существующих. Благодаря интеграции с BPwin есть возможность использования функциональной модели вместе с объектной. Поддерживает около десятка стандартных нотаций, таких как UML и Booch, интегрируется с технологиями COM/DCOM, CORBAPlus, Visibroker, продуктами CA, Microsoft, Rational Software.

7. Rational Rose - средство моделирования объектно-ориентированных информационных систем, базирующееся на языке моделирования UML. Rose способна решать практически любые задачи в проектировании информационных систем: от анализа бизнес процессов до кодогенерации на определенном языке программирования. Только Rose позволяет разрабатывать как высокоуровневые, так и низкоуровневые модели, осуществляя тем самым либо абстрактное проектирование, либо логическое.

8. Oracle Designer - высоко функциональное средство проектирования программных систем и баз данных, реализующее технологию CASE и собственную методологию Oracle - "CDM". Позволяет команде разработчиков полностью провести проект, начиная от анализа бизнес-процессов через моделирование к генерации кода и получению прототипа, а в дальнейшем и окончательного продукта. Сложное CASE-средство, имеет смысл использовать при ориентации на линейку продуктов Oracle.

Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств  на те или иные процессы ЖЦ. Классификация  по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи , набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла информационных систем и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием. Помимо этого, CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам:

- применяемым методологиям и моделям систем и БД;

- степени интегрированности с СУБД;

- доступным платформам.

Классификация по типам в основном совпадает  с компонентным составом CASE-средств  и включает следующие основные типы:

- средства анализа, предназначенные для построения и анализа моделей предметной области (Design/IDEF (Meta Software), BPwin (Logic Works));

- средства анализа и проектирования, поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций, Designer/2000, Silverrun, PRO-IV , CASE. Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных;

- средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД. Средства проектирования баз данных имеются также в составе CASE-средств Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV;

- средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL и генераторы кодов, входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично - в Silverrun;

- средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций. В области анализа программных кодов наибольшее распространение получают объектно-ориентированные CASE-средства, обеспечивающие реинжиниринг программ на языке Rational Rose , Object Team.

Вспомогательные типы включают:

- средства планирования и управления;

- средства конфигурационного управления;

- средства тестирования;

- средства документирования .

CASE - технология  в рамках методологии включает  в себя методы, с помощью которых  на основе графической нотации  строятся диаграммы, поддерживаемые  инструментальной средой. Методология определяет шаги и этапность реализации проекта, а также правила использования методов, с помощью которых разрабатывается проект.

Инструментальные  средства CASE - специальные программы, которые поддерживают одну или несколько  методологии анализа и проектирования информационных систем.

Рассмотрим архитектуру CASE-средства, которая представлена на рис1.

 

 

 

 

 

Рис 1. Архитектура CASE-средств

Ядром системы  является база данных проекта ─  репозиторий (словарь данных).Он представляет собой специализированную базу данных, предназначенную для отображения состояния проектируемой ЭИС в каждый момент времени. Объекты всех диаграмм синхронизированы на основе общей информации словаря данных.

Репозиторий содержит информацию об объектах проектируемой  ЭИС и взаимосвязях между ними, все подсистемы обмениваются данными с ним. В репозитории хранятся описания следующих объектов:

 - проектировщиков и их прав доступа к различным компонентам системы;

- организационных структур;

- диаграмм;

- компонентов диаграмм;

- связей между диаграммами;

- структур данных;

- программных модулей;

- процедур;

- библиотеки  модулей.

Графические средства моделирования предметной области  позволяют разработчикам автоматизированных информационных систем в наглядном виде изучать существующую информационную систему, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями. Все модификации диаграмм, выполняемых разработчиками в интерактивном (диалоговом) режиме, вводятся в словарь данных, контролируются с общесистемной точки зрения и могут использоваться для дальнейшей генерации действующих функциональных приложений. В любой момент времени диаграммы могут быть распечатаны для включения в техническую документацию проекта.

Графический редактор диаграмм предназначен для отображения  в графическом виде в заданной нотации проектируемой ЭИС. Он позволяет выполнять следующие операции:

- создавать элементы диаграмм и взаимосвязи между ними;

- задавать описания элементов диаграмм;

- задавать описания связей между элементами диаграмм;

- редактировать элементы диаграмм, их взаимосвязи и описания.

Верификатор диаграмм служит для контроля правильности построения диаграмм в заданной методологии  проектирования ЭИС. Он выполняет следующие  функции:

- мониторинг правильности построения диаграмм;

- диагностику и выдачу сообщений об ошибках;

- выделение на диаграмме ошибочных элементов.

Документатор  проекта позволяет получать информацию о состоянии проекта в виде различных отчетов. Отчеты могут  строиться по нескольким признакам, например по времени, автору, элементам  диаграмм, диаграмме или проекту в целом.

Администратор проекта представляет собой инструменты, необходимые для выполнения следующих  административных функций:

- инициализации проекта;

- задания начальных параметров проекта;

-  назначения и изменения прав доступа к элементам проекта;

- мониторинга  выполнения проекта.

Сервис представляет собой набор системных утилит по обслуживанию репозитория. Данные утилиты  выполняют функции архивации  данных, восстановления данных и создания нового репозитория.

Современные CASE-системы  классифицируются по следующим признакам:

- по поддерживаемым методологиям проектирования: функционально - ориентированные, объектно-ориентированные и комплексно-ориентированные (набор методологий проектирования);

- по поддерживаемым графическим нотациям построения диаграмм: с фиксированной нотацией, с отдельными нотациями и наиболее распространенными нотациями;

 

- по степени интегрированности: tools (отдельные локальные средства), toolkit (набор неинтегрированных средств, охватывающих большинство этапов разработки ЭИС) и workbench (полностью интегрированные средства, связанные общей базой проектных данных - репозиторием);

- по типу и архитектуре вычислительной техники: ориентированные на ПЭВМ, ориентированные на локальную вычислительную сеть, ориентированные на глобальную вычислительную сеть и смешанного типа;

- по режиму коллективной разработки проекта: не поддерживающие коллективную разработку, ориентированные на режим реального времени разработки проекта, ориентированные на режим объединения подпроектов;

- по типу операционной системы: работающие под управлением WINDOWS 3.11 и выше; работающие под управлением UNIX и работающие под управлением различных операционных систем.

Помимо поддержки  начальных этапов разработки важное значение приобретают CASE-системы, ориентированные  на проектирование и генерацию баз  данных и пользовательских интерфейсов. Генерация интерфейсов с базами данных и возможность преобразования (конвертирования) между различными концептуальными схемами и моделями данных увеличивает мобильность прикладных систем при переходе в другие операционные среды. Генерация кода и таблиц, описывающих интерфейс прикладной системы с базой данных, не только позволяет сократить время разработки, но и дает возможность отделить разработку приложений от ведения архива проектной документации.

Наиболее трудоемкими  этапами разработки ЭИС являются этапы анализа и проектирования, поэтому CASE-системы предназначены для автоматизации отслеживания качества принимаемых проектных решений и подготовки документации. При этом большую роль играют методы визуального представления информации. Это предполагает построение структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, использование многообразной цветовой палитры, сквозную проверку синтаксических правил.

Стратегия выбора CASE-систем для конкретного применения зависит как от целей и потребностей самого проекта, так и от квалификации вовлеченных в процесс проектирования специалистов. В большинстве случаев одно средство не может обеспечить все потребности проекта. Разработчики, как правило, применяют набор средств. Например, одно средство наилучшим образом подходит для анализа, а другое - для проектирования систем. В общем случае при выборе CASE-системы необходимо учитывать следующие аспекты.

1.  Наличие базы проектных данных, архива или словаря. СУБД и словари данных обеспечивают высокую степень интеграции данных и предоставляют широкие возможности для централизованного сбора, хранения и распределения проектной информации между различными этапами проекта и выполняемыми операциями.

2. Интерфейсы с другими CASE-системами. В процессе проектирования ЭИС могут использоваться различные методологии, поэтому важно, чтобы используемые CASE-системы предоставляли возможности для эффективного использования нескольких методов. При этом должна быть обеспечена терминологическая совместимость различных методологий.

3.  Возможности экспорта/импорта. Спецификации, полученные на этапах анализа, проектирования и кодирования для одной ЭИС, могут быть использованы для проектирования другой системы. Повторное проектирование и кодирование могут быть обеспечены при помощи средств экспорта/импорта спецификаций в различные CASE-системы.

 

4. Многопользовательский резким. Развитые CASE-системы должны обладать возможностями разделения полномочий персонала разработчиков и объединения отдельных работ в общий проект.

5. Открытая архитектура. Открытая к доступу проектировщиков информация об используемых форматах файлов и интерфейсах должна позволять безболезненно переходить от одной CASE-системы к другой.

6. Расширение новыми методологиями. Как и любое программное средство, CASE-система должна обладать возможностью совершенствоваться с учетом появления новых требований или новых предметных областей.

7. Наличие графических средств поддержки методологий проектирования. Большинство CASE-систем базируется на графическом отображении методологий. Графические элементы структурных диаграмм и объекты словаря должны позволять декомпозировать различные компоненты проекта и детализировать изображения с той степенью, с какой это необходимо для понимания проектных решений.

8. Обеспечение качества проектной документации. Это требование относится к возможностям CASE-системы анализировать и проверять описания и документацию на полноту и непротиворечивость, а также на соответствие принятым в данной методологии стандартам и правилам. В результате анализа должна формироваться информация, указывающая на имеющиеся противоречия или неполноту проектной документации, находящейся в архиве или словаре.