Схема Захмана: представление архитектуры информационной системы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Филиал  Санкт-Петербургского государственного инженерно-экономического университета в г.Чебоксары 

Кафедра инженерных наук и  информационных технологий 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по  дисциплине «Проектирование  информационных систем»

на  тему:

«Схема Захмана: представление архитектуры информационной системы» 
 
 
 

                    Выполнил: студент  
                    группы 92-06

                    А.А.Егорченко

                    Руководитель: 
                    ст. преп. А.А.Алякина                     
                     
                     
                     

Чебоксары -2010

Оглавление

Введение………………………………………………………………..………..…..5

Глава 1. Экономические информационные системы…………………………6

    1.1 Понятие и классификация ЭИС…………………………………………….6

    1.2 Жизненный цикл ЭИС……………………………………………..……....13

Глава 2. Схема Захмана представление архитектуры ИС………….………...22

    1.1Точки зрения…………………………………………………..……......….23

    1.2 Аспекты…................................................................................................25

    1.3 Названия строк и столбцов………………………………………………25

    1.4 Характеристика взгляда……………………………………………….….27

    1.5 Дополнение схемы………………………………………………………...28

    1.6 Замечания о полноте…………………………………………………......29

    1.7 Интеграция схемы Захмана с методами моделирования бизнеса...........30

Глава 3. Разработка модели бизнес-процессов организации в среде BPWin.32

    3.1 Построение модели бизнес-процесса в нотации IDEF0………………....33

    3.2 Построение диаграммы узлов и FEO диаграммы………………………..38

    3.3 Построение IDEF3 диаграммы…………………………………………….40

    3.4 Построение DFD-диаграммы……………………………………………...41

    3.5 Стоимостной анализ………………………………………………………..41

    3.6 Реинжиниринг бизнес-процесса(модедь TO-BE)………………………...43

Глава 4. Разработка информационной модели организации  в среде ERWin………………………………………………………………………………..45

4.1 Проектирование логической модели базы данных…………....………………45

Заключение………………..……………………………………….………………..48

Список  использованной литературы………………………………..…………..49

Приложения………..……………………………………………………………..…50 
 
 

Введение

Технология  создания информационных систем представляет особые требования к методикам реализации и программным инструментальным средствам, а именно:

Реализация  проектов по созданию ИС из стадии анализа, проектирования, непосредственного  кодирования, тестирования и сопровождения. Известно, что исправления ошибок, допущенных на предыдущей стадии, обходиться примерно в 10 раз дороже, чем на текущей, откуда следует, что наиболее критическими являются первые стадии проекта.

Проект  по созданию сложной ИС не возможно реализовать в одиночку. Коллективная работа существенно отличается от индивидуальной, поэтому при реализации крупных  проектов необходимо иметь средства координации и управления коллективом разработчиков.

 Жизненный  цикл сложной ИС сопоставим  с ожидаемым временем ее эксплуатации.

Вследствие  значительного жизненного цикла  может оказаться, что в процессе создания системы внешние условия  изменились. Обычно изменение проекта на поздних стадиях – весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс.

На современном  рынке средств разработки ИС достаточно много систем, в той или иной степени удовлетворяющих перечисленным  требованиям. 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Экономические информационные системы

1.1. Понятие и классификация ЭИС

    Методологическую  основу проектирования ЭИС составляет системный подход, в соответствии с которым любая система представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов (элементов), функционирующих совместно для достижения общей цели.

    Для системы характерно изменение состояний  объектов, которое с течением времени происходит в результате взаимодействия объектов в различных процессах и с внешней средой. В результате такого поведения системы важно соблюдение следующих принципов:

    • эмерджентности, то есть целостности системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных объектов рассматривается с позиции функционирования всей системы;

    • гомеостазиса, то есть обеспечения устойчивого функционирования системы и достижения общей цели;

    • адаптивности к изменениям внешней среды и управляемости посредством воздействия на элементы системы;

    • обучаемости путем изменения структуры системы в соответствии с изменением целей системы.

      С позиций кибернетики процесс управления системой как направленное воздействие на элементы системы для достижения цели можно представить а виде информационного процесса, связывающего внешнюю среду, объект и систему управления. При этом внешняя среда и объект управления информируют систему управления о своем состоянии, система управления анализирует эту информацию, вырабатывает управляющее воздействие на объект управления, отвечает на возмущения внешней среды и при необходимости модифицирует цель и структуру всей системы.

      Структура экономической системы (промышленного предприятия, торговой организации, коммерческого банка, государственного учреждения и т.д.) с позиций кибернетики представлена на рис. 1.1, где основные информационные потоки между внешней средой, объектом и системой управления помечены метками над стрелками ИП1, ИП2, ИПЗ, ИП4 и связаны с поддерживающей их экономической информационной системой (ЭИС).

      В экономической системе объект управления представляет собой подсистему материальных элементов экономической деятельности (на промышленном предприятии: сырье и материалы, оборудование, готовая продукция, работники и др.) и хозяйственных процессов (на промышленном предприятии: основное и вспомогательное производство, снабжение, сбыт и др.).

      Система управления представляет собой совокупность взаимодействующих структурных подразделений экономической системы (например, на промышленном предприятии: дирекция, финансовый, производственный, снабженческий, сбытовой и другие отделы), осуществляющих следующие функции управления:

      планирование - функция, определяющая цель функционирования экономической системы на различные периоды времени(стратегическое, тактическое, оперативное планирование);

      учет - функция, отображающая состояние объекта управления в результате выполнения хозяйственных процессов;

      контроль - функция, с помощью которой определяется отклонение учетных данных от плановых целей и нормативов;

      оперативное управление - функция, осуществляющая регулирование всех хозяйственных процессов с целью исключения возникающих отклонений в плановых и учетных данных;

      анализ - функция, определяющая тенденции в работе экономической системы и резервы, которые учитываются при планировании на следующий временной период. 

Рис. 1.1 Структура экономической системы 

    Экономическая информационная система (ЭИС) представляет собой совокупность организационных, технических, программных и информационных средств, объединенных в единую систему с целью сбора, хранения, обработки и выдачи необходимой информации, предназначенной для выполнения функций управления. ЭИС связывает объект и систему управления между собой и с внешней средой через информационные потоки:

    ИШ - информационный поток из внешней  среды в систему управления, который, с одной стороны, представляет поток  нормативной информации, создаваемый государственными учреждениями в части законодательства, а, с другой стороны, - поток информации о конъюнктуре рынка, создаваемый конкурентами, потребителями, поставщиками;

    ИП2 - информационный поток из системы  управления во внешнюю среду, а именно: отчетная информация, прежде всего финансовая информация в государственные органы, инвесторам, кредиторам, потребителям; маркетинговая информация потенциальным потребителям;

    ИПЗ - информационный поток из системы  управления на объект управления (прямая кибернетическая связь), представляющий совокупность плановой, нормативной и распорядительной информации для осуществления хозяйственных процессов;

    ИП4 - информационный поток от объекта  управления в систему управления (обратная кибернетическая связь), который отражает учетную информацию о состоянии объекта управления экономической системой (сырья, материалов, денежных, энергетических, трудовых ресурсов, готовой продукции и выполненных услугах) в результате выполнения хозяйственных процессов.

    ЭИС накапливает и перерабатывает поступающую  учетную информацию и имеющиеся  нормативы и планы в аналитическую  информацию, служащую основой для  прогнозирования развития экономической  системы, корректировки ее целей  и создания планов для нового цикла воспроизводства.

    К обработке информации в ЭИС предъявляются  следующие требования:

      полнота и достаточность информации  для реализации функций управления;

      своевременность предоставления  информации;

      обеспечение необходимой степени  достоверности информации в зависимости от уровня управления;

      экономичность обработки информации: затраты на обработку данных не должны превышать получаемый эффект;

      адаптивность к изменяющимся информационным потребностям пользователей.

В соответствии с характером обработки информации в ЭИС на различных уровнях управления экономической системой (оперативном, тактическом и стратегическом) выделяются следующие типы информационных систем (рис. 1.2):

    • системы обработки данных (EDP)
    • информационная система управления (MIS)
    • система поддержки принятия решений (DSS)
 

Рис 1.2 Обобщенная технологическая схема жизненного цикла ЭИС

Системы обработки дачных (СОД) предназначены  для учета и оперативного регулирования  хозяйственных операций, подготовки стандартных документов для внешней среды (счетов, накладных, платежных поручений). Горизонт оперативного управления хозяйственными процессами составляет от одного до несколько дней и реализует регистрацию и обработку событий, например оформление и мониторинг выполнения заказов, приход и расход материальных ценностей на складе, ведение табеля учета рабочего времени и т.д. Эти задачи имеют итеративный, регулярный характер, выполняются непосредственными исполнителями хозяйственных процессов (рабочими, кладовщиками, администраторами и т.д.) и связаны с оформлением и пересылкой документов в соответствии с четко определенными алгоритмами. Результаты выполнения хозяйственных операций через экранные формы вводятся в базу данных.

Информационные  системы управления (ЦСУ) ориентированы на тактический уровень управления: среднесрочное планирование, анализ и организацию работ в течение нескольких недель (месяцев), например анализ и планирование поставок, сбыта, составление производственных программ. Для данного класса задач характерны регламентированность (периодическая повторяемость) формирования результатных документов и четко определенный алгоритм решения задач, например свод заказов для формирования производственной программы и определение потребности в комплектующих деталях и материалах на основе спецификации изделий. Решение подобных задач предназначено для руководителей различных служб предприятий (отделов материально-технического снабжения и сбыта, цехов и т.д.)- Задачи решаются на основе накопленной базы оперативных данных.

Системы поддержки принятия решений (СППР) используются в основном на верхнем уровне управления (руководства фирм, предприятий, организаций), имеющего стратегическое долгосрочное значение в течение года или нескольких лет. К таким задачам относятся формирование стратегических целей, планирование привлечения ресурсов, источников финансирования, выбор места размещения предприятий и т.д. Реже задачи класса СППР решаются на тактическом уровне, например при выборе поставщиков или заключении контрактов с клиентами. Задачи СППР имеют, как правило, нерегулярный характер.

Для задач  СППР свойственны недостаточность  имеющейся информации, ее противоречивость и нечеткость, преобладание качественных оценок целей и ограничений, слабая формализованность алгоритмов решения. В качестве инструментов обобщения чаще всего используются средства составления аналитических отчетов произвольной формы, методы статистического анализа, экспертных оценок и систем, математического и имитационного моделирования. При этом используются базы обобщенной информации, информационные хранилища, базы знаний о правилах и моделях принятия решений.

Идеальной считается ЭИС, которая включает все три типа перечисленных информационных систем. В зависимости от охвата функций и уровней управления различают корпоративные (интегрированные) и локальные ЭИС.

    Корпоративная (интегрированная) ЭИС автоматизирует все функции управления на всех уровнях  управления. Такая ЭИС является многопользовательской, функционирует в распределенной вычислительной сети.

Локальная ЭИС автоматизирует отдельные функции управления на отдельных уровнях управления. Такая ЭИС может быть однопользовательской, функционирующей в отдельных подразделениях системы управления.

Одним из основных свойств ЭИС является делимость на подсистемы, которая имеет ряд достоинств с точки зрения разработки и эксплуатации ЭИС, к которым относятся:

    • упрощение разработки и модернизации ЭИС в результате специализации групп проектировщиков по подсистемам;
    • упрощение внедрения и поставки готовых подсистем в соответствии с очередностью выполнения работ;
    • упрощение эксплуатации ЭИС вследствие специализации работников предметной области.

Обычно  выделяют функциональные и обеспечивающие подсистемы. Функциональные подсистемы ЭИС информационно обслуживают определенные виды деятельности экономической системы (предприятия), характерные для структурных подразделений экономической системы и (или) функций управления. Интеграция функциональных подсистем в единую систему достигается за счет создания и функционирования обеспечивающих подсистем, таких, как информационная, программная, математическая, техническая, технологическая, организационная и правовая подсистемы.

1.2. Жизненный цикл ЭИС

 

Потребность в создании ЭИС может обусловливаться  либо необходимостью автоматизации  или модернизации существующих информационных процессов, либо необходимостью коренной реорганизации в деятельности предприятия (проведении бизнес-реинжиниринга), Потребности создания ЭИС указывают, во-первых, для достижения каких именно целей необходимо разработать систему; во-вторых, к какому моменту времени целесообразно осуществить разработку; в-третьих, какие затраты необходимо осуществить для проектирования системы.

Проектирование  ЭИС - трудоемкий, длительный и динамический процесс. Технологии проектирования, применяемые в настоящее время, предполагают поэтапную разработку системы. Этапы по общности целей могут объединяться в стадии. Совокупность стадий и этапов, которые проходит ЭИС в своем развитии от момента принятия решения о создании системы до момента прекращения функционирования системы, называется жизненным циклом ЭИС.

Суть  содержания жизненного цикла разработки ЭИС в различных подходах одинакова и сводится к выполнению следующих стадий:

    1.Планирование и анализ требований (предпроектная стадия) -системный анализ. Исследование и анализ существующей информационной системы, определение требований к создаваемой ЭИС, оформление технико-экономического обоснования (ТЭО) и технического задания (ТЗ) на разработку ЭИС.

    2.Проектирование (техническое проектирование, логическое проектирование), Разработка в соответствии со сформулированными требованиями состава автоматизируемых функций (функциональная архитектура) и состава обеспечивающих подсистем (системная архитектура), оформление технического проекта ЭИС.

    3.Реализация (рабочее проектирование, физическое проектирование, программирование). Разработка и настройка программ, наполнение баз данных, создание рабочих инструкций для персонала, оформление рабочего проекта.

    4.Внедрение (тестирование, опытная эксплуатация). Комплексная отладка подсистем ЭИС, обучение персонала, поэтапное внедрение ЭИС в эксплуатацию по подразделениям экономического объекта, оформление акта о приемо-сдаточных испытаниях ЭИС.

    5.Эксплуатация ЭИС (сопровождение, модернизация). Сбор рекламаций и статистики о функционировании ЭИС, исправление ошибок и недоработок, оформление требований к модернизации ЭИС и ее выполнение (повторение стадий 2 - 5).

    Часто второй и третий этапы объединяют в одну стадию, называемую техно-рабочим проектированием или системным синтезом. На рис. 1.3 представлена обобщенная блок-схема жизненного цикла ЭИС. Рассмотрим основное содержание стадий и этапов на представленной схеме.

Системный анализ. К основным целям процесса относится следующее:

  • сформулировать потребность в новой ЭИС (идентифицировать все недостатки существующей ЭИС);
  • выбрать направление и определить экономическую             целесообразность проектирования ЭИС.

Системный анализ ЭИС начинается с описания и анализа функционирования рассматриваемого экономического объекта (системы) в соответствии с требованиями (целями), которые предъявляются к нему (блок 1). В результате этого этапа выявляются основные недостатки существующей ЭИС, на основе которых формулируется потребность в совершенствовании системы управления этим, объектом, и ставится задача определения экономически обоснованной необходимости автоматизации определенных функций управления (блок 2), то есть создается технико-экономическое обоснование проекта. После определения этой потребности возникает проблема выбора направлений совершенствования объекта на основе выбора программно-технических средств (блок 3). Результаты оформляются в виде технического задания на проект, в котором отражаются технические условия и требования к ЭИС, а также ограничения на ресурсы проектирования. Требования к ЭИС определяются в терминах функций, реализуемых системой, и предоставляемой ею информацией.

Системный синтез. Этот процесс предполагает:

    •  разработать функциональную архитектуру  ЭИС, которая отражает структуру выполняемых функций;

    •  разработать системную архитектуру  выбранного варианта ЭИС, то есть состав обеспечивающих подсистем;

    •  выполнить реализацию проекта.

Этап  по составлению функциональной архитектуры (ФА), представляющей собой совокупность функциональных подсистем и связей между ними (блок 4), является наиболее ответственным с точки зрения качества всей последующей разработки.

    

Рис 1.3 Обобщенная технологическая схема жизненного цикла ЭИС

Построение системной архитектуры (СА) на основе ФА (блок 5) предполагает выделение элементов и модулей информационного, технического, программного обеспечения и других обеспечивающих подсистем, определение связей по информации и управлению между выделенными элементами и разработку технологии обработки информации.

Этап  конструирования (физического проектирования системы) включает разработку инструкций пользователям и программ, создание информационного обеспечения, включая наполнение баз данных (блок 6).

Внедрение разработанного проекта (блоки 7 - 10). Процесс предполагает выполнение следующих этапов: опытное внедрение и промышленное внедрение.

Этап  опытного внедрения (блок 7) заключается  в проверке работоспособности элементов  и модулей проекта, устранении ошибок на уровне элементов и связей между  ними.

Этап  сдачи в промышленную эксплуатацию (блок 9) заключается в организации проверки проекта на уровне функций и контроля соответствия его требованиям, сформулированным на стадии системного анализа.

Эксплуатация  и сопровождение проекта. На этой стадии (блоки 11 и 12) выполняются этапы: эксплуатация проекта системы и модернизация проекта ЭИС.

Рассмотренная схема жизненного цикла ЭИС условно  включает в свой состав только основные процессы, реальный набор которых и их разбиение на этапы и технологические операции в значительной степени зависят от выбираемой технологии проектирования, о чем более подробно будет сказано в последующих разделах данной работы.

Важной  чертой жизненного цикла ЭИС является его повторяемость «системный анализ - разработка - сопровождение -системный анализ». Это соответствует представлению об ЭИС как о развивающейся, динамической системе. При первом выполнении стадии «Разработка» создается проект ЭИС, а при повторном выполнении осуществляется модификация проекта для поддержания его в актуальном состоянии.

Другой  характерной чертой жизненного цикла  является наличие нескольких циклов внутри схемы:

    •  первый цикл, включающий блоки 1 - 12, - это  цикл первичного проектирования ЭИС;

    •  второй цикл (блоки: 7 - 8, 6 - 7) - цикл, который возникает после опытного внедрения, в результате которого выясняются частные ошибки в элементах проекта, исправляемые начиная с 6-го блока;

    •  третий цикл (блоки: 9 - 10,4 - 9) возникает  после сдачи в промышленную эксплуатацию, когда выявляют ошибки в функциональной архитектуре системы, связанные с несоответствием проекта требованиям заказчика, по составу функциональных подсистем, составу задач и связям между ними;

    •  четвертый цикл (блоки: 12,5 - 12) возникает  в том случае, когда требуется  модификация системной архитектуры в связи с необходимостью адаптации проекта к новым условиям функционирования системы;

    •  пятый цикл (блоки: 12, 1 - 12) возникает, если проект системы совершенно не соответствует требованиям, предъявляемым к организационно-экономической системе ввиду того, что осуществляется моральное его старение и требуется полное перепроектирование системы.

Чтобы исключить пятый цикл и максимально  уменьшить необходимость выполнения третьего и четвертого циклов, необходимо выполнять проектирование ЭИС на всех этапах первого, основного цикла разработки ЭИС в соответствии с требованиями:

    •  разработка ЭИС должна быть выполнена  в строгом соответствии со сформулированными требованиями к создаваемой системе;

    •  требования к ЭИС должны адекватно соответствовать целям и задачам эффективного функционирования экономического объекта;

    •  созданная ЭИС должна соответствовать  сформулированным требованиям на момент окончания внедрения, а не на момент начала разработки;

    •  внедренная ЭИС должна развиваться и адаптироваться в соответствии с постоянно изменяющимися требованиями к ЭИС. С точки зрения реализации перечисленных аспектов в технологиях проектирования ЭИС модели жизненного цикла, определяющие порядок выполнения стадий и этапов, претерпевали существенные изменения. Среди известных моделей жизненного цикла можно выделить следующие модели:

    •  каскадная модель (до 70-х годов) - последовательный переход на следующий  этап после завершения предыдущего;

    •  итерационная модель (70 - 80-е годы) - с  итерационными возвратами на предыдущие этапы после выполнения очередного этапа;

    • спиральная модель (80 - 90-е годы) - прототипная  модель, предполагающая постепенное расширение прототипа ЭИС. Каскадная модель. Для этой модели жизненного цикла характерна автоматизация отдельных несвязанных задач, не требующая выполнения информационной интеграции и совместимости, программного, технического и организационного сопряжения. В рамках решения отдельных задач каскадная модель жизненного цикла по срокам разработки и надежности оправдывала себя. Применение каскадной модели жизненного цикла к большим и сложным проектам вследствие большой длительности процесса проектирования и изменчивости требований за это время приводит к их практической нереализуемости.

Итерационная  модель. Создание комплексных ЭИС предполагает проведение увязки проектных решений, получаемых при реализации отдельных задач. Подход к проектированию «снизу-вверх» обусловливает необходимость таких итерационных возвратов, когда проектные решения по отдельным задачам комплектуются в общие системные решения и при этом возникает потребность в пересмотре ранее сформулированных требований. Как правило, вследствие большого числа итераций возникают рассогласования в выполненных проектных решениях н документации. Запутанность функциональной и системной архитектуры созданной ЭИС, трудность в использовании проектной документации вызывают на стадиях внедрения и эксплуатации сразу необходимость перепроектирования всей системы. Длительный жизненный цикл разработки ЭИС заканчивается этапом внедрения, за которым начинается жизненный цикл создания новой ЭИС.