МЕТОДИ ЗА МОДЕЛИРАНЕ И МОДЕЛИ ЗА РАЗРАБОТВАНЕ НА ИС

3.1. МЕТОДИ ЗА МОДЕЛИРАНЕ И МОДЕЛИ ЗА РАЗРАБОТВАНЕ НА ИС

Обикновено е трудно, а понякога и невъзможно, да се проследи поведението на реални системи при различни условия или да се променят тези системи. Моделите помагат за решаването на този проблем. След като изградите модел на системата, можете многократно да се връщате към първоначалното й състояние, както и да наблюдавате нейното поведение при променящи се условия.

Модел (лат. "modulus" - мярка) - обект-заместител на оригиналния обект, осигуряващ изследването на някои свойства на последния; опростено представяне на системата за нейния анализ и прогнозиране, както и получаване на качествени и количествени резултати, необходими за вземане на правилното управленско решение.

При решаването на конкретен проблем, когато е необходимо да се идентифицира определено свойство на обекта на изследване, моделът се оказва не само полезен, но понякога и единствен инструмент за изследване. Един и същ обект може да има много модели и различни обекти могат да бъдат описани с един модел.

Единната класификация на видовете модели е трудна поради неяснотата на понятието „модел“ в науката и технологиите. То може да се извърши по различни причини: от характера на моделите и моделираните обекти; по области на приложение и др.

Моделирането е представянето на обект чрез модел с цел получаване на информация за него чрез провеждане на експерименти с неговия модел.

Терминът "моделиране" обикновено се разбира като процес на създаване на точно описание на система; метод на познание, състоящ се в създаването и изучаването на модели.

Моделирането улеснява изучаването на обект с оглед на неговото създаване, по-нататъшна трансформация и развитие. Използва се за изследване на съществуващата система, когато е непрактично да се проведе реален експеримент поради значителни финансови и трудови разходи, както инеобходимостта от анализ на проектираната система, т.е. който все още не съществува физически в организацията.

За формиране на модела се използват:

блокова схема на обекта;
конструктивна и функционална схема на обекта;
алгоритми за работа на системата;
оформление на технически съоръжения в съоръжението;
комуникационна схема и др.

Всички модели могат да бъдат разделени на два големи класа: предмет (материал) и знак (информация).

За проектирането на ИС се използват информационни модели, които представят обекти и процеси под формата на чертежи, диаграми, рисунки, таблици, формули, текстове и др.

Информационният модел е модел на обект, процес или явление, в който са представени информационните аспекти на моделирания обект, процес или явление.

Той е в основата на разработването на IS модели.

Естествените езици обикновено се използват за създаване на описателни текстови информационни модели.

Наред с естествените езици (български, английски и др.) са разработени и се използват формални езици: бройни системи, пропозиционална алгебра, езици за програмиране и др.

Основната разлика между формалните езици и естествените езици е, че формалните езици имат не само твърдо фиксирана азбука, но и строги правила за граматика и синтаксис.

С помощта на формалните езици се изграждат информационни модели от определен тип - формални логически модели.

При изучаване на нов обект обикновено първо се изгражда неговият описателен модел, след което се формализира, т.е. изразява се с помощта на математически формули, геометрични обекти и др.

Процесът на изграждане на информационни модели с помощта на официални езици се нарича формализация.

модели,конструирани с помощта на математически понятия и формули се наричат математически модели.

Моделът трябва да вземе предвид възможно най-много фактори. Въпреки това е трудно да се приложи такава ситуация, особено в слабо структурирани системи. Поради това те често се стремят да създават модели на доста прости елементи, като вземат предвид техните микро- и макро-връзки. Това ви позволява да получите видими резултати. Фрагмент от класификацията на методите за моделиране е показан на фиг. 3.1.

Ориз. 3.1. Класификация на методите за моделиране.

Обикновено се прави разлика между реално (материално, предметно) и мислено (идеализирано, концептуално и методологично) моделиране.

Концептуалното и методологично моделиране е процес на установяване на съответствие с реален обект на някаква абстрактна конструкция, което позволява получаване на характеристиките на обекта. Този модел, както всеки друг, описва реалния обект само с известна степен на приближение до реалността.

Концептуалното моделиранее структуриран процес за създаване на системи, състоящ се от следните стъпки:

анализ,
Дизайн,
програмиране,
тестване,
Внедряване.

Най-важната форма на системен анализ на сложни системи е компютърната симулация, която описва процесите на функциониране на системите под формата на алгоритми. Използва се в случаите, когато е необходимо да се вземе предвид голямо разнообразие от изходни данни, да се изследва хода на процесите в различни условия. Процесът на симулация на всеки етап може да бъде преустановен, за да се проведе научен експеримент на вербално (описателно) ниво, резултатите от който след оценка и обработка могат да бъдат използвани на следващите етапи на симулация.

Има няколко метода и принципа за изграждане на информационни системи (автоматизирани ИС), сред които са: методите отдолу нагоре и отгоре надолу, принципите на „дуализма“, многокомпонентността и др.

Метод отдолу нагоре Опитът и методите на работа на местните програмисти са формирани в големи изчислителни центрове (CC), чиято основна цел не е да създават репликирани продукти, а да изпълняват задачите на определена институция. Съвременните мениджъри често прибягват до него, вярвайки, че им е удобно да имат свои специалисти. Разработката на софтуер отдолу нагоре, извършвана от квалифицирани програмисти, позволява автоматизиране, като правило, на отделни работни процеси.Този метод е много скъп и се използва все по-рядко, особено в малки и средни предприятия.

Метод отгоре надолу Развитието на търговски и други модерни структури послужи като основа за формирането на пазар за различни софтуерни инструменти. Най-голямо развитие получи ИС, насочена към автоматизация на воденето на счетоводни аналитични счетоводни и технологични процеси. В резултат на това се появиха ИС, разработени от трети страни, като правило, специализирани организации и групи от специалисти „отгоре“, при предположението, че една ИС може да задоволи нуждите на много потребители.

Подобна идея ограничи възможностите на разработчиците в структурата на информационните набори от бази данни, в използването на варианти на екранни форми, алгоритми за изчисление и следователно направи невъзможно фундаментално разширяване на кръга от задачи, които трябва да бъдат решени. Твърдата рамка, поставена „отгоре” („обща за всички”) ограничава възможностите на ИВ. Стана очевидно, че за успешното изпълнение на задачите за пълна автоматизация на организацията трябва да се промени идеологията за изграждане на автоматизирани информационни системи.(AIS).

Принципите на „дуализма“ и многокомпонентността Развитието на системите и предприятията, увеличаването на броя на техните клонове и клиенти, подобряването на качеството на услугата и други доведоха до значителни промени в развитието и работата на AIS, главно въз основа на балансирана комбинация от двата предишни метода.

Новият подход е фокусиран върху специализиран софтуер (SSW), възможност за адаптиране на софтуера към почти всякакви условия и различни изисквания на инструктивните материали и приетите правила за работа. В допълнение, гъвкава система от настройки в AIS в AIS при надграждане на един от компонентите позволява да не се засяга централната част (ядро) на AIS и другите му компоненти, което значително повишава надеждността, продължителността на живота на IS и осигурява най-пълното изпълнение на необходимите функции.

Този подход е в основата на „принципа на дуализма“. Реализацията му наложи изграждането на ново поколение АИС под формата на програмни модули, които са органично свързани помежду си, но в същото време могат да работят автономно.

Многокомпонентната система осигурява спазването на основния принцип на изграждане на AIS - липсата на дублиране на входните данни.

Информацията за операциите, извършени с помощта на един от компонентите на системата, може да се използва от всеки друг негов компонент. Модулността на изграждане на AIS от ново поколение и принципът на еднократно въвеждане позволяват гъвкаво да се променя конфигурацията на тези системи. Тази структура позволява в новото поколение AIS да се включат компоненти за създаване на хранилища за данни, разделяне на операционни системи и системи за подпомагане на вземането на решения.

В допълнение, едно от предимствата на многокомпонентния принцип, който е основен при създаването на нова АИСпоколение, се състои във възможността за поетапно въвеждане на IP. На първия етап от внедряването се инсталират или подменят остарели компоненти на ИС, които се нуждаят от софтуерни актуализации. На втория етап системата се развива със свързването на нови компоненти и развитието на междукомпонентни връзки. Възможността за използване на такава методология за внедряване осигурява нейното сравнително просто възпроизвеждане и адаптиране към местните условия.

От гореизложеното може да се приеме, че автоматизираната информационна система от ново поколение е многокомпонентна система с разпределена база данни.

Процесите на създаване на модели са етапни. Основните видове модели, като "каскада" ("водопад"), "джакузи" и "спирала" са описани във втора глава. Връщането към тяхното разглеждане е свързано с особеностите на използването на тези модели в процеса на разработване на ИС.

Каскадният модел на ИС се състои от последователно изпълнени етапи. Всеки етап завършва напълно, преди да започне следващият. Етапите не се припокриват във времето: следващият етап не започва, докато предишният не бъде завършен. Връщане към предишните етапи не е предвидено или ограничено по друг начин. Коригирането на грешки се извършва само на етапа на тестване. Резултатът се появява едва в края на разработването на ИС. Критерият за появата на резултата е липсата на грешки и точното съответствие на получената IS с оригиналната му спецификация.

Този модел се характеризира с автоматизация на отделни несвързани задачи, която не изисква информационна интеграция и съвместимост, софтуерен, технически и организационен интерфейс. Като част от решаването на отделни проблеми, каскадният модел се оправда по отношение на времето за разработка и надеждността. Приложение на водопадния модел при големи и сложни проекти поради дългата продължителностпроцесът на проектиране и променливостта на изискванията през това време води до тяхната практическа нереализируемост.

Поетапен (итеративен) модел с междинно управление Този модел е известен като итеративен модел или „вихър“. При него, както и при модела „водопад”, се използва последователността на етапите на създаване на ИС. Но всеки следващ етап има обратна връзка с предходните етапи. Коригирането на грешка се извършва на всеки един от етапите, веднага след установяване на проблем - междинен контрол. Следващият етап не започва, докато предишният не бъде завършен. По време на първото преминаване през модела отгоре надолу, веднага щом се открие грешка, се извършва връщане към предишните етапи (отдолу нагоре), които са причинили грешката. Етапите се удължават във времето. Резултатът се появява едва в края на разработването на IS, както при модела „водопад“.

Спирален модел В този модел резултатът се появява на практика при всяко завъртане на спиралата. Този междинен резултат се анализира и установените недостатъци на ИС подсказват следващото завъртане на спиралата. Така последователно се конкретизират детайлите на проекта и в резултат се избира разумен вариант и се довежда до изпълнение. Спиралата приключва, когато клиентът и разработчикът се споразумеят за резултата.

Моделът се състои от последователно разположени етапи (като „водопад”) в рамките на едно завъртане на спиралата. Вътре в намотката на спиралата етапите нямат обратна връзка. Анализът на резултата се извършва в края на намотката и инициира нова намотка на спиралата. Коригирането на грешки възниква по време на тестване при всяко завъртане на спиралата. Грешки, които не могат да бъдат коригирани и изискват по-дълбоки структурни промени, инициират нов кръг на спиралата. Етапите могат да се припокриват във времето в рамките наедно завъртане на спиралата. Резултатът се появява в края на всяко завъртане на спиралата и се подлага на детайлен анализ. При прехода от намотка към намотка има натрупване и повторно използване на софтуерни инструменти, модели и прототипи. Процесът е фокусиран върху разработването и модификацията на ИС в процеса на нейното проектиране, върху анализа на рисковете и разходите по време на проектирането.

Основната характеристика на този метод е концентрацията на сложността в началните етапи на разработване на ИС (анализ, проектиране). Сложността и трудоемкостта на следващите етапи в рамките на едно завъртане на спиралата са относително ниски. С този метод се предлага начин за намаляване на разходите като цяло при разработването на ИС (и всеки друг софтуер) чрез предотвратяване на потенциални грешки на етапите на неговия анализ и проектиране. В този случай се използва подход отгоре надолу към организацията на дизайна на ИС, когато първо се определя съставът на функционалните подсистеми и след това се формулират отделните задачи.

Процесите на моделиране все повече се извършват с помощта на специални компютърни софтуерни инструменти, които автоматизират тази дейност.

Автоматизираната система за моделиране (ASM) е компютърна система, предназначена да помогне на потребителя да представи проблема, от който се нуждае, под формата на определена математическа схема, възприета в тази система, да реши проблема (да извърши симулация според получената схема) и да анализира резултатите.

ACM се състои от три основни компонента: функционално съдържание, език на задачите и системно съдържание.

Функционалното съдържание е набор от структурни елементи (модули), които изграждат схемата (модела).

Съдържанието на системата е набор от програми, които отразяват спецификата на внедряването на AFM и осигуряват действителнотофункциониране на системата: превод и изпълнение на задачи, поддръжка на базата от знания за предметната област и др.

Езикът на задачите (TL) се използва за описание на задачите, въведени в системата.

Средствата и инструментите за автоматизирано проектиране и разработка на информационни системи са CASE-инструменти и системи (Глава 1), насочени към подпомагане на развитието на информационни системи.