ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Стадии, методы проектирования и создания информационных систем и технологий

Под технологией проектирования информационных систем (ИС) понима­ют упорядоченный в логической последовательности набор методов, методи­ческих приемов и технических средств, нацеленных на реализацию общей кон­цепции создания или доработки проекта системы и ее компонентов.

Основными документами, регламентирующими процесс создания любого проекта ИС и ИТ, являются ГОСТы и их комплексы на создание и докумен­тальное оформление информационной технологии, автоматизированных си­стем, программных средств, организации и обработки данных, а также руко­водящие документы Гостехкомиссии России по разработке, изготовлению и эксплуатации программных и технических средств защиты информации от несанкционированного доступа в информационные системы и средства вы­числительной техники.

Как и любые автоматизированные технологии, ИТ и ИС управления стро­ительными организациями в процессе разработки и функционирования про­ходят четыре стадии жизненного цикла: предпроектную, проектирования, вне­дрения и эксплуатацию. Конечной целью проектирования являются создание проекта ИТ и ИС управления строительной организацией, внедрение проекта в эксплуатацию и последующее функционирование системы.

Предпроектное обследование предметной области предусматривает выяв­ление всех характеристик объекта и управленческой деятельности в нем, по­токов внутренних и внешних информационных связей, состава задач и специ­алистов, которые будут работать в новых условиях, уровень их компьютерной и профессиональной подготовки как будущих пользователей системы.

Для успешной автоматизации управленческих работ всесторонне изучают­ся пути прохождения информационных потоков как внутри предприятия, так и во внешней среде. Анализируется, классифицируется и группируется вну­тренняя и внешняя информация по источникам возникновения, экономиче­ским характеристикам, объему и назначению, разрабатываются схемы функ­ционирования информационных циклов и моделируются взаимосвязи элемен­тов реальной управленческой деятельности внутри объекта и его поведение с предприятиями и организациями-смежниками.

Результаты предпроекного обследования сводятся в документы: техническое задание на проектирование (ТЗ) и технико-экономическое обоснование (ТЭО).

На стадии технического и рабочего проектирования формируются проект­ные решения по функциональной и обеспечивающей частям ИС, включая ИТ, ИСФЗ и СППР, моделирование производственных, хозяйственных, финансо­вых ситуаций, осуществляется постановка задачи и разрабатываются блок- схемы программ и их решение. Большое внимание уделяется проектированию информационного обеспечения. Подготавливаются классификаторы и носи­тели данных, моделируется размещение информации в базе данных, включая элементы входных, промежуточных и выходных информационных составля­ющих, разрабатываются методы контроля и защиты данных.

Ответственной работой на стад ии проектирования является формирование заданий на программирование комплексов задач системы. На их основе раз­рабатываются программные пакеты, осуществляется привязка программного обеспечения к комплексу технических средств, а также рассчитываются по­казатели предварительной оценки экономической эффективности ИС и ИТ. Завершается стадия документальным оформлением технорабочего проекта, написанием инструкций по эксплуатации системы. Затем готовый технорабо­чий проект после его одобрения заказчиком сдается в опытную эксплуатацию.

Стадия внедрения ИС предполагает: апробацию предложенных проектных решений в течение определенного периода, достаточного для освоения поль­зователями методики работы в новой технологической среде, всестороннюю проверку в условиях, максимально приближенным к реальным, всех ветвей программ, входящих в комплекс, а также, в случае необходимости, — оконча­тельную корректировку составляющих элементов ИС и ИТ.

Апробация обеспечивающих и функциональных подсистем ИС произво­дится в режиме реального времени и в условиях, близких к действительным производственным, хозяйственным и финансовым ситуациям.

Стадия внедрения завершается сдачей результатов проектирования комис­сии с оформлением акта об окончании работ.

Поскольку ИС и ИТ носят адаптивный характер, то для достижения при­емлемого уровня адекватности моделей требуется некоторое время, в течение которого система будет проходить период «самообучения». Поэтому длитель­ность этапа опытного внедрения ИС в управленческую деятельность должна быть достаточной для завершения данного процесса и окончательной отладки ИТ и ИС в целом.

После завершения этапа внедрения начинается работа системы в эксплуа­тационном режиме, который, однако, не исключает корректировки целевых функций и управляющих параметров включенных в нее задач. Возможность такого уточнения должна быть предусмотрена на этапе проектирования, явля­ясь неотъемлемым свойством самой постановки управленческих задач. В ка­честве дополнительной гарантии фирма-разработчик обычно предлагает за­казчику сервисную услугу — сопровождение своего программного обеспечения в процессе функционирования, причем, новые более прогрессивные версии системы предоставляются, как правило, по льготным расценкам.

В современных условиях существует несколько подходов к проектированию

ис.

Локальный метод проектирования ИС и ИТ характеризуется минимальным объемом проектных работ и в большинстве случаев подразделяется на два ос­новных направления.

Одно направление предполагает максимальную ориентацию проектных ра­бот на уже имеющиеся разработки, которые априорно могут быть использова­ны в системе с учетом незначительных переделок при их привязке.

Другое направление ориентирует разработчиков на выбор одной или двух задач, имеющих наибольшее значение в системе управления и постепенное их наращивание.

Последовательное наращивание состава решаемых задач или поэтапная при­вязка проектных материалов к условиям организации практически не в состо­янии обеспечить высокую степень системности разработки.

К достоинствам данного метода можно отнести сравнительно небольшие затраты времени и средств, малое количество высококвалифицированных спе- циалистов-разработчиков, быстрое внедрение.

Но имеется и ряд существенных недостатков:

• во-первых, последующие этапы внедрения ИС требуют значительных переделок в решении и эксплуатации предыдущих комплексов задач. По мере расширения автоматизированной части системы объем и сложность вводимых изменений возрастают непомерно, что очень часто приводит к невозможности одновременной эксплуатации всех имеющихся программных блоков. Это соз­дает путаницу и неразбериху в проектировании системы и чрезвычайно за­трудняет ее внедрение;
• во-вторых, при таком методе невозможно соблюсти все требования и принципы разработки ИС, происходит дублирование значительной части ин­формации, нерациональная загрузка ЭВМ, невозможна разработка системно­го программного обеспечения, очень часто нерациональным оказывается первоначальный выбор технических средств и др.

Поэтому локальный метод, доступный в большинстве случаев средним по величине организациям, в настоящее время в чистом виде (так, как он описан выше) применяется очень редко, а если используется, то в значительно модер­низированном виде.

Прямо противоположен ему комплексный метод. Этот метод ориентирует разработчиков на решение задач управления, отражающих все сферы деятель­ности организации. Основой реализации такого метода служит детальный ана-

лиз существующей системы управления. В связи с этим создание системы осу­ществляется в пять этапов: комплексное обследование системы, разработка технического задания на проектирование АСУ, технический проект, рабочий проект и внедрение. Причем развернутое проектирование всей системы про­изводится вплоть до технического проекта включительно. Далее возможна по­следовательная разработка частей рабочего проекта при обязательном поэтап­ном внедрении их в производство. Такая последовательность и порядок про­ектирования системы объясняются желанием разработчиков ИС наилучшим образом обеспечить взаимодействие элементов системы в процессе функцио­нирования и направленность всей разработки на полноту охвата задач управ­ления.

К достоинствам данного метода следует отнести достаточно высокую на­дежность, стабильность и эффективность работы системы; к недостаткам — большие единовременные затраты времени, средств и труда проектировщиков и как следствие этого — значительные сроки внедрения. Большинство органи­заций, выбравших описанный порядок проектирования, по названным при­чинам осуществить его полностью не смогли. Поэтому на практике, как пра­вило, используется промежуточный метод, сочетающий достоинства разобран­ных выше методов. Такой метод получил название комбинированного. Суть его заключается в том, что разработка ИС концентрируется не на одной или двух задачах системы управления и, конечно, не на всем комплексе задач, а только на той его части, которая при минимуме объема работ обеспечит достаточно оптимальное функционирование системы. Другами словами, ядром разработ­ки является комплекс первоочередных задач, входящих в основные функцио­нальные подсистемы ИС. Наиболее часто, в зависимости от конкретных усло­вий, в состав этого комплекса в строительных организациях входят задачи сле­дующих подсистем: технико-экономического планирования, оперативного управления, управления материально-техническим снабжением, управления подготовкой производства. Проектированию АИС предшествует тщательная проработка всех системных вопросов, связанных с проектированием системы управления: это определение основных требований и ограничений по каждой задаче и подсистеме, проблемная ориентация проектирования системы, вы­работка взаимосвязанной системы моделей и т.д. Анализ и подробное рассмо­трение совокупности этих вопросов дают возможность обеспечить последующее наращивание системы и сборку комплексов задач без существенной переделки проекта системы.

Проектирование, как и в комплексном методе, осуществляется в пять эта­пов. Достоинства данного метода очевидны: этапность разработки, сокращение сроков внедрения, высокая степень системности в проектировании и, как след­ствие этого, — оптимальность и эффективность работы системы.

Но и данный метод не свободен от недостатков. К ним можно отнести по­терю некоторых связей в работе системы. Все эти недостатки объясняются от­сутствием комплексной модели системы и невозможностью детальной увязки

всех комплексов задач. Тем не менее, в настоящее время это наиболее распро­страненный метод, принятый большинством разработчиков ИС.

Различным организациям, для которых разрабатывается ИС (строительно­монтажные тресты, ДСК, объединения), присущи специфические особенности функционирования, отражающие различия в условиях работы, объемах работ, структуре и специализации. Поэтому анализ существующей системы управле­ния в подавляющем большинстве случаев является обязательным и очень важ­ным этапом разработки.

Анализ системы управления относится к предпроектной стадии создания ИС, включающей также технико-экономическое обоснование (ТЭО), разра­ботку и подготовку технического задания (ТЗ) на ее проектирование. Анализ позволяет выявить недостатки исследуемой системы и произвести сбор и си­стематизацию материалов, необходимых для составления ТЭО и ТЗ, а также технического и рабочего проектов. При этом должен быть решен следующий комплекс задач: установление целей и критериев функционирования органи­зации, определение ее основных характеристик и структуры, изучение особен­ностей решения задач и информационного обеспечения принятия решений, выявление особенностей и специфики функционирования и др.

Завершающим этапом обследования является построение логико-инфор­мационной схемы существующей системы управления. Она дает возможность раскрыть принятый в системе порядок обработки информации, включая ис­точники получения информации, формы, последовательность и периодичность, и выявить недостатки.

Основными элементами такой модели являются задачи, решаемые в систе­ме управления, которые увязываются между собой на основе входной и вы­ходной информации. Кроме того, в логико-информационной схеме находят свое отражение: иерархические уровни решения задач, подразделения-испол­нители по каждой задаче, процедуры решения, источники и приемники ин­формации.

Разрабатываемая таким образом модель является документом, обеспечива­ющим системное единство реализации проектных работ как относительно под­систем, так и комплексов задач, объединенных общностью информационного обеспечения.

Техническое задание на проектирование является завершающим этапом проектной стадии создания ИС и включает:

• краткую характеристику исследуемой системы управления организацией;
• основные положения по функционированию (степень централизации управления подразделениями и службами, рекомендуемый порядок планиро­вания, учета, контроля и т.д.);
• перечень и обоснование очередей создания АИС;
• перечень подсистем и задач, включаемых в состав каждой очереди;
• общие и специальные требования к информационному, программному, техническому и организационно-правовому обеспечению системы;
• сроки, состав и объемы работ по проектированию и внедрению как в целом всей ИС, так и в разрезе очередей;
• ориентировочный расчет затрат на создание и укрупненный расчет ожи­даемой экономической эффективности;
• график выполнения работ и исполнители;
• перечень предварительно выбранных технических средств.

Разработка технического проекта — первая стадия проектирования ИС.

Основное назначение технического проекта заключается в раскрытии и

окончательном уточнении проектных решений, принятых в задании на про­ектирование, а также в определении необходимых затрати основных параметров создаваемой системы. В техническом проекте отражаются все стороны функ­ционирования будущей системы, раскрывается механизм взаимодействия эле­ментов, ее составляющих. В проекте устанавливаются цели, критерии и огра­ничения функционирования системы и ее элементов. В техническом проекте представлен весь объем работ по созданию системы. На его основе ведется рабочее проектирование. Технический проект как модель охватывает все эле­менты системы, которая декомпонируется по иерархическому типу. Чаще все­го в ИС выделяют три уровня декомпозиции: система в целом, включая обе­спечивающие подсистемы, функциональные подсистемы и задачи. Соответ­ственно подразделяются и все документы технического проекта. Совокупность документов, относящихся к ИС в целом, раскрывает содержание основных проектных решений по функциональному и организационному построению системы, организации нормативно-справочной базы, формированию инфор­мационных потоков, ее математическому и техническому обеспечению и цело­му ряду других вопросов, характеризующих документы. Проработка функци­ональных подсистем ИС, как правило, включает два этапа, относящиеся к са­мой подсистеме и задачам, входящим в ее состав.

Подсистеме в целом соответствует один документ — функциональная ха­рактеристика подсистемы, разработка которого требует определения места под­системы и ее взаимосвязи с другими подсистемами АИС, перечня решаемых задач логико-информационной системы функционирования подсистемы, ха­рактеристики связей и задач, решаемых в подсистеме. Другими словами, в этом документе требуется подробно, со всеми необходимыми пояснениями, раскрыть состав и порядок функционирования подсистемы. В отношении задач можно выделить также один основной документ — постановку задачи. Этот документ подразделяется на следующие разделы: организационно-экономическая сущ­ность задачи, входная информация, нормативно-справочная информация, вы­ходная информация, информация, хранимая для связи с другими задачами, информация, накапливаемая для последующих решений данной задачи, ин­формация по внесению изменений, алгоритм решения задачи и схема инфор­мационных связей задачи с другими задачами. По каждой задаче должен быть составлен контрольный пример ее решения в соответствии с предложенным алгоритмом.

Важнейшей и наиболее трудоемкой работой на этапе рабочего проектиро­вания является программирование функциональных задач.

Программирование включает в себя два этапа: составление машинных ал­горитмов (блок-схем) и написание текста программ. Кроме текста программ по каждой задаче составляются инструкции по заполнению входных докумен­тов для ввода в ЭВМ, описание программ, инструкции оператору по пользо­ванию программами, уточняются адреса передачи выходных машинных форм и т.д.

Программы и инструкции по их эксплуатации представляют собой набор документов, соответствующихдетализированному уровню описания, наиболее полно раскрывающему ее содержательную часть.

Креме этих документов в рабочий проект АИС включаются общесистемные документы по информационному, математическому, техническому и органи­зационно-правовому обеспечению, в которых конкретизируются проектные решения, выбранные на стадии ТЗ и технического проекта.

В последнее время все большее число организаций, предприятий, фирм пред­почитает покупать готовые пакеты и технологии, а если необходимо, добавлять к ним свое программное обеспечение, так как разработка собственных ИС и ИТ связана с высокими затратами и риском. Эта тенденция привела к тому, что поставщики систем изменили ранее существовавший способ выхода на рынок. Как правило, ИС разрабатывается и предлагается базовая система, которая адаптируется в соответствии с пожеланиями индивидуальных клиентов.

Это говорит о том, что в области проектирования ИС появился самостоя­тельный рынок услуг. Он охватывает работы по проектированию, покупке и установке вычислительной техники, разработке локальных сетей, прокладке сетевого оборудования и обучению пользователей. Компании, предоставляю­щие такие услуги, получили название системных интеграторов. Следует отме­тить, что этот термин имеет два понятия. Согласно первому, под термином «системный интегратор» понимаются как компании, специализирующиеся на сетевых и телекоммуникационных решениях (сетевые интеграторы), имеющие в свою очередь сеть своих продавцов, так и компании — программные инте­граторы. Существует и другая трактовка понятия «системный интегратор», ко­торая закрепляет за компанией комплексное решение задач заказчика при про­ектировании ИС. При этом имеется в виду, что заказчик полностью доверяет детальную проработку и реализацию проекта системному интегратору, оставляя за собой лишь определение исходных данных и задач, которые должна решать реализуемая ИС.

Участие системного интегратора на всех этапах процесса проектирования дает возможность создавать более эффективные информационные системы. Так, в самом начале проекта формируется консультационная группа для про­ведения предпроектных исследований. Тесное сотрудничество с производите­лями позволяет предлагать проектные решения на базе технологий и оборудо­вания, которые появятся на рынке через год или два, т.е. предлагать наиболее современные решения, которые морально не устареют к тому моменту, когда будет спроектирована и запущена ИС.

Другим вариантом организации системной интеграции является выполнение проектов от консалтинга до создания прикладной системы, т.е. заказчику сда­ется готовая к эксплуатации информационная система «под ключ».

В тех случаях, когда проект не может быть выполнен собственными силами, допускается привлечение других организаций или квалифицированных специ­алистов в качестве партнеров. Этот вариант носит название проектной инте­грации. Проектный интегратор разрабатывает ИС или совершенствует ее ра­боту путем поиска на рынке уже существующих, внедренных решений и объ­единения их. Возникающие при этом частные проблемы, чтобы не отвлекать средства на предпроектное обслуживание, проектный интегратор решает, опи­раясь на сотрудников отдела автоматизации заказчика, совместно с которым осуществляется поиски выбор нужных решений, и оформляется технико-эко­номическое обоснование. Результатом деятельности проектной интеграции является подготовленный в сжатые сроки и внедренный продукт, состоящий из разработок фирмы — проектного интегратора и выполненный с учетом по­желаний отдела автоматизации организации-заказчика без затрат на предпро­ектное обследование.

Автоматизированные системы проектирования — второй, быстроразвива- ющийся путь выполнения проектных работ. В области автоматизации проек­тирования ИС и ИТ за последнее десятилетие сформировалось новое направ­ление — CASE.

CASE — это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и программистов, позволяющий автоматизировать процесс проектирования и разработки ИС, прочно вошедший в практику создания и сопровождения ИС и ИТ.

Основная цель CASE состоит в том, чтобы отделить проектирование ИС и ИТ от ее кодирования и последующих этапов разработки, а также максималь­но автоматизировать процессы разработки и функционирования систем. Раз­витие работ в этом направлении привело к созданию ряда концептуально це­лостных, оснащенных высокоуровневыми средствами проектирования и про­граммных продуктов технологических систем, которые получили название CASE-системы или CASE-технологии.

CASE-технология представляет собой совокупность методов анализа, про­ектирования, разработки и сопровождения ИС, поддержанную комплексом взаимосвязанных средств автоматизации. При использовании CASE-технологий изменяется технология ведения работ на всех этапах жизненного цикла авто­матизированных систем и технологий, при этом наибольшие изменения каса­ются этапов анализа и проектирования. В большинстве современных CASE- систем применяются методологии структурного анализа и проектирования, основанные на наглядных диаграммных техниках, при этом для описания мо­дели проектируемой ИС используются графы, диаграммы, таблицы и схемы.

Использование указанных выше методологий обеспечивает строгое и нагляд­ное описание проектируемой системы, которое начинается с ее общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру со все большим числом уровней.

CASE-технологии успешно применяются для построения практически всех типов ИС и обладают следующими достоинствами:

• улучшают качество создаваемых ИС (ИТ) за счет средств автоматическо­го контроля;
• позволяют за короткое время создавать прототип будущей ИС (ИТ), что дает возможность на ранних этапах оценить ожидаемый результат;
• ускоряют процесс проектирования и разработки системы;
• освобождают разработчика от рутинной работы, позволяя ему целиком сосредоточиться на творческой части проектирования;
• поддерживают развитие и сопровождение уже функционирующей ИС (ИТ).