CASE-технологии создания информационных систем

 

 

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ГБОУ ВПО КГМУ МИНЗДРАВА РОССИИ)

 

КАФЕДРА ФИЗИКИ, ИНФОРМАТИКИ И МАТЕМАТИКИ

 

Реферат по дисциплине «Информатика»

 

 

ТЕМА: «CASE-технологии создания информационных систем»

 

 

 

 

Выполнила:

студентка 1 группы  
1  курса ЭУЗд ф-та

Попцова Виктория Александровна

 

Преподаватель:

Старший преподаватель, к. п. н. Горюшкин Е.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курск, 2014 год

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Введение.
2. Понятие Case-технологии.
3. История создания Case-технологий.
4. Основы методологии проектирования ИС.
5. Case-средства. Общая характеристика и классификация.
6. Технология внедрения Case-средств.
7. Характеристики Case-средств.
8. Заключение.
9. Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Разработка сложных информационных систем (ИС) таких, какими являются ИС административно-управленческой деятельности предприятий (организаций, учреждений и т.д.; в дальнейшем ИС предприятий), невозможна без тщательно обдуманного методологического подхода.

В настоящее время существует ряд общих методологий разработки ИС. Главное в них - единая дисциплина работы на всех этапах жизненного цикла системы, учет критических задач и контроль их решения, применение развитых инструментальных средств поддержки процессов анализа, проектирования и реализации ИС.

Адекватными инструментальными средствами, поддерживающими структурный подход к созданию информационных систем, являются так называемые CASE-системы автоматизации проектирования. CASE (Computer-Aided Software/System Engineering) означает проектирование программного обеспечения или системы на основе компьютерной поддержки. 

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. 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.

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 и т.д..

Круг пользователей CASE-систем достаточно широк и основными являются:

• аналитические центры государственных, военных и коммерческих организаций;

•    банки и страховые компании;

•  аудиторские и консалтинговые фирмы, применяющие CASE-средства для спецификации бизнес-процессов в системах управления производством,  коммерческой деятельностью и финансами с целью их реорганизации и автоматизации;

•  компании по разработке аппаратного и программного обеспечения систем обработки данных и, в частности, интегрированных информационно-управляющих систем.

Существует мнение, что CASE, наряду с системами визуального программирования, является наиболее перспективным направлением в программотехнике. С этим можно спорить, но то, что CASE - наиболее динамично развиваемое направление, является в настоящее время неоспоримым фактом. Практически не один серьезный американский или японский программный проект не осуществляется без использования CASE-средств.

Основу современной CASE-технологии анализа и проектирования информационных систем составляют: - поддержка всех этапов жизненного цикла ИС, начиная с самых общих описаний предметной области до получения и сопровождения программного продукта; - методология структурного нисходящего анализа и проектирования, при которой разработка ИС представляется в виде последовательности четко определенных этапов; - ориентация на реализацию приложений в архитектуре “клиент-сервер” с использованием всех особенностей современных серверов баз данных (включая декларативные ограничения целостности, хранимые процедуры, триггеры баз данных) и поддержкой в клиентской части всех современных стандартов и требований к графическому интерфейсу конечного пользователя; - наличие централизованной базы данных – репозитория, обеспечивающего хранение моделей предметной области и спецификаций проекта прикладной системы на всех этапах ее разработки; - автоматизация стандартных действий по проектированию и реализации ИС, например, генерация многочисленных отчетов по содержимому репозитория, обеспечивающих полное документирование текущей версии системы на всех этапах ее разработки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Понятие Case-технологии

В последнее время сложилась своеобразная культура проектирования жизненного цикла компании, производства, деятельности. Естественно, в настоящих условиях такого рода проектирования производятся на базе компьютерных технологий. Примером такого рода является CASE-проектирование (Computer-Aided Software/System Engineering) - относительно новое направление в современных компьютерных технологиях. Эта область научного подхода к управлению бизнес-процессом настоящее время интенсивно развивается. Тем не менее, затруднительно дать точное общее определение CASE средств.

CASE-технологии – это совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем программного обеспечения, поддерживаемая комплексом взаимосвязанных средств автоматизации.

Базой CASE-развития стали методологии "классического" системного анализа. Для программного обеспечения (ПО) основным является понятие жизненного цикла (ЖЦ), как правило, разбиваемого на этапы: анализ требований, проектирование, кодирование, тестирование и отладка, эксплуатация и сопровождение.

На разных этапах развития информационных технологий существовали различные модели жизненных циклов: каскадная (70-80годы) - переход на следующий этап после полного окончания работ по предыдущему, поэтапная с промежуточным контролем (80-85годы) - итерационная модель разработки ПО с циклами обратной связи между этапами. Современная – спиральная (итерационная) модель ориентированна на развитие и модификацию ПО в процессе его проектирования, посредством накопления и повторного использования программных средств, моделей, прототипов. Несомненным преимуществом данной модели является и анализ риска издержек в процессе проектирования. Очевидно, что в свете изложенного первые две модели уже становятся устаревшими и бесперспективными.

Таким образом, в этом случае наиболее важными этапами ЖЦ являются первые два этапа: анализ и проектирование.

При успешном прохождении этих этапов следующие не представляют особой сложности и, наоборот, неразрешенные или неучтенные вопросы, возникающие на данных этапах, способны привести к неразрешимым проблемам, вплоть до неудачи проекта в дальнейшем.

Остановимся кратко на особенностях Анализа и Проектирования.

Анализ требований является первым этапом ЖЦ программного продукта. Этот этап должен решить ключевые для проекта вопросы -

• Каковы требования, предъявляемые к системе?
• Каковы средства, предоставляемые системе для решения предоставленных задач?

Эти вопросы должны определить исходную архитектуру, интерфейс продукта, ограничения, налагаемые на ресурсы.

Проектирование отвечает на вопрос "Как система будет удовлетворять предъявленным к ней требованиям?".

Результатом этого этапа должен стать проект системы, содержащий достаточно информации для реализации системы на его основе в рамках бюджета выделенных ресурсов и времени.

Бурным развитием CASE-системы обязаны тому, что изначально они ориентированны на применение именно в начале жизненного цикла.

В своем развитии CASE-средства прошли два основных этапа.

На первом этапе CASE-технология, предназначенная для системных аналитиков и проектировщиков, не ориентированная на поддержку полного жизненного цикла. Она включает средства поддержки графических моделей, проектирования спецификаций, словарей данных.

CASE на втором этапе - отличается  более развитыми возможностями  и исчерпывающим подходом к  жизненному циклу. Прежде всего, необходимо указать поддержку автоматической кодогенерации на различных языках третьего и четвертого поколений, обеспечивающая построение скелета продукта, доступного к ручной корректировке и дополнению. Также обеспечивается функциональная поддержка графических требований, спецификаций проектирования, информации по управлению проектом, анализа и связывания системной информации. Обеспечиваются средства тестирования, верификации, анализа сгенерированных программ и генерации документов по проекту.

При использовании CASE-систем изменяется распределение трудозатрат по фазам ЖЦ (ниже приведена таблица сравнения трудозатрат)

Таблица 1.

	Анализ	Проектирование	Кодирование	Тестирование
Традиционная разработка	20%	15%	20%	45%
Структурная методология	30%	30%	15%	25%
CASE	40%	40%	5%	15%

Итак, при разработке с использованием CASE-систем основной объем работы распределен на начальные этапы ЖЦ, на которых важен творческий фактор. Использование CASE сводит к минимуму рутинную работу на этапе кодирования и значительно уменьшает время тестирования продукта - "Фактически CASE представляют собой новый тип графически ориентированных инструментов, восходящих к системе поддержки ЖЦ ПО".

 

 

 

 

2. История развития Case-технологий

Тенденции развития современных информационных технологий приводят к постоянному возрастанию сложности информационных систем (ИС). Современные крупные проекты ИС характеризуются, как правило, следующими особенностями:

• 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 свои 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 большого объема);
• отсутствие прямых 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;
• существенная 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 ИС.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИС) должен быть прежде всего адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

В 70-х и 80-х годах при разработке ИС достаточно широко применялась структурная методология, предоставляющая в распоряжение разработчиков строгие формализованные методы описания ИС и принимаемых технических решений. Она основана на наглядной графической технике: для описания различного рода моделей ИС используются схемы и диаграммы. Наглядность и строгость средств структурного анализа позволяла разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако, широкое применение этой методологии и следование ее рекомендациям при разработке конкретных ИС встречалось достаточно редко, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке это практически невозможно. 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 качества;
• затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования.

С другой стороны, разработчики ИС исторически всегда стояли последними в ряду тех, кто использовал компьютерные технологии для повышения качества, надежности и производительности в своей собственной работе (феномен "сапожника без сапог").

Перечисленные факторы способствовали появлению программно-технологических средств специального класса - CASE-средств, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения ИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения (ПО), 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 ПО (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.

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 и т.д. 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 ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Основы методологии  проектирования информационных  систем

 

    Возрастающая сложность современных  информационных систем и повышение требовательности к ним обусловливает применение эффективных технологий создания и сопровождения информационных систем в течение всего жизненного цикла. Такие технологии, базирующиеся на методологиях подготовки информационных систем и соответствующих комплексах интегрированных инструментальных средств, а также ориентированные на поддержку полного жизненного цикла информационных систем АСУ или их основных этапов, получили название CASE-технологий и CASE-средств.   

 Для успешной реализации проекта информационной системы должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели системы управления. Накопленный опыт проектирования указанных моделей показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако во многих случаях проектирование информационной системы выполняется в основном на интуитивном уровне с применением неформальных методов, основанных на искусстве, практическом опыте и экспертных оценках. Кроме того, в процессе создания и функционирования информационной системы потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение информационных систем.   

 От перечисленных недостатков в наибольшей степени свободны подходы, основанные на программно-технических средствах специального класса – CASE-средствах, реализующих CASE-технологии создания и сопровождения информационной системы. Под термином CASE (Computer Aided Software Engineering) понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения информационной системы, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным программным обеспечением и техническими средствами образуют полную среду разработки информационной системы.    

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

 Структура ЖЦ ПО базируется на трех группах процессов: основных (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение); вспомогательных, обеспечивающих выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем); организационных (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).   

 Разработка охватывает все  работы по созданию ПО и  его компонентов (анализ, проектирование  и программирование) в соответствии  с заданными требованиями, включая  оформление проектной и эксплуатационной  документации, подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и качества программных проектов, а также для организации обучения персонала и т. д.   

 Эксплуатация включает в  себя работы по внедрению компонентов  ПО (конфигурирование базы данных  и рабочих мест пользователей, обеспечение эксплуатационной документацией, проведение обучения персонала и др.); локализацию проблем, возникающих при эксплуатации с устранением причин их возникновения; модификацию ПО в рамках установленного регламента; подготовку предложений по совершенствованию, развитию и модернизации системы.   

 Каждый процесс характеризуется  определенными задачами и методами  их решения, исходными данными, полученными  на предыдущем этапе, и результатами. Результатами анализа, в частности, являются функциональные, информационные модели и соответствующие им диаграммы. ЖЦ ПО носит итерационный характер: результаты очередного этапа часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на более ранних этапах.   

 Известно несколько моделей  жизненного цикла программного обеспечения. Под моделью жизненного цикла ПО понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении всего цикла. Модель ЖЗ зависит от специфики информационной системы и условий, в которых система создается и функционирует. К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие две основные модели ЖЦ: каскадный способ и спиральная модель. Каскадная модель применяется, как правило, для разработки однородных информационных систем, представляющих собой единое целое. Ее основной характеристикой является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на другой происходит только после того, как будет полностью завершена работа на текущем (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Каскадная схема разработки информационной системы   

 Каждый этап завершается  выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков. Преимущества применения каскадного способа заключаются в следующем: на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности; выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты. Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении информационных систем, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования, с тем чтобы предоставить разработчикам свободу реализовать их технически как можно лучше. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и др. В то же время этот подход обладает рядом недостатков, вызванных, прежде всего, тем, что реальный процесс создания информационной системы никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам уточнении или пересмотре ранее принятых решений.    

 Такую трансформацию каскадной  схемы разработки информационной  системы можно рассматривать  как “моделирование с промежуточным  контролем”. Межэтапные корректировки  обеспечивают большую надежность  каскадной модели, хотя и увеличивают весь период разработки. Основным недостатком каскадного подхода является существенное запаздывание с получением результатов. Согласование результатов с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, требования к информационной системе “заморожены” в виде технического задания на все время ее создания.   

 Таким образом, пользователи  могут вносить свои замечания  только после того, как работа  над системой будет полностью  завершена. В случае неточного  изложения требований или их изменения в течение длительного периода создания информационной системы пользователи получают разработку, не удовлетворяющую их потребностям. Модели (как функциональные, так и информационные) автоматизируемого объекта могут устареть одновременно с их утверждением.   

 От перечисленных недостатков  свободна спиральная модель разработки  информационных систем (рис. 8.2), в  которой делается упор на начальные  этапы ЖЦ: анализ и проектирование. На этих этапах реализуемость  технических решений проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии ПО, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.

Рис. 8.2. Спиральная модель ЖЗ   

 Разработка итерациями отражает  объективно существующий спиральный  цикл создания информационной  системы. Неполное завершение работ  на каждом этапе позволяет  переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения  работы на текущем. При итеративном способе разработки недостающую работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная же задача – как можно быстрее показать пользователям информационной системы работоспособный продукт, тем самым, активизируя процесс уточнения и дополнения требований.   

 Основная проблема спирального  цикла – определение момента  перехода на следующий этап. Для  ее решения необходимо ввести  временные ограничения на каждый  из этапов жизненного цикла. Переход  осуществляется в соответствии  с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков информационных систем.    

 В рамках спиральной модели  ЖЦ широкое распространение получил  один из подходов к разработке ПО, известный как методология быстрой разработки приложений RAD (Rapid Application Development). Эта методология включает в себя три составляющие: небольшую команду программистов (от 2 до 10 человек); короткий, но тщательно проработанный производственный график (от 2 до 6 мес.); повторяющийся цикл, при котором разработчики по мере того, как приложение начинает обретать форму, запрашивают и реализуют в продукте требования, полученные через взаимодействие с заказчиком. Команда разработчиков должна представлять собой группу профессионалов, имеющих опыт в анализе, проектировании, генерации кода и тестировании ПО с использованием CASE-средств, способных хорошо взаимодействовать с конечными пользователями и трансформировать их предложения в рабочие прототипы.