Введение к работе
Актуальность проблемы. Для повышения эффективности деятельности организаций в последнее время широкое распространение получают большие информационно-вычислительные системы. В отличии от так называемой "малой автоматизации" (отдельные АРМ - автоматизированные рабочие места), большие информационно-вычислительные системы представляют собой комплексы взаимосвязанных АРМ специалистов, взаимодействующих между собой через вычислительную сеть организации по схеме "клиент-сервер". В качестве серверов используются мощные ЭВМ. Создание больших информационно-вычислительных систем предполагает разработку такой совокупности АРМ, которая объединяется в единую систему, имеющую доступ ко всем вычислительным ресурсам организации, ее информационным базам на серверах, а также к внешним вычислительным ресурсам и базам данных.
Проектирование больших информационно-вычислительных систем представляет собой сложный процесс и связано с необходимостью решения научных, методологических, технологических, инженерно-технических и организационных проблем, которые в настоящее время требуют системно-комплексного исследования в их взаимосвязи и взаимодействии.
Большой объем работ по проектированию таких систем и их неоднородность требуют привлечения группы разработчиков и специалистов разного профиля. Возникающие значительные трудности, связанные с координацией и согласованием хода работ над проектом, обуславливают необходимость использования эффективных технологий проектирования. В настоящее время не существует универсальной технологии, следуя которой разработчики большой информационно-вычислительной системы могли бы пройти весь путь, определяемый жизненным циклом развития таких систем: от идеи, анализа исходной ситуации, формирования требований, проектирования до полной реализации и сопровождения.
Основная причина возникновения принципиальных затруднений в разработке технологии проектирования состоит в том, что проблема имеет системный, комплексный характер и ее исследование должно проводиться с позиций нескольких научных направлений.
В последнее время под пристальным вниманием находится вероятность обнаружения тех или иных недостатков крупного проекта на заключительной стадии разработки, когда изменить что-либо очень сложно, либо невозможно, поскольку это приведет к разработке фактически нового проекта. Стремление максимально снизить такую вероятность сделало актуальной проблему переноса на самые ранние этапы проектирования решения вопросов системной стратегии разработки и ее конкретизации. Однако для этого существуют препятствия объективного характера. Проектирование начинается и довольно долго проводится в условиях неполной определенности. Далеко не все идеи, понятия и свойства, которые должны быть воплощены в системе, сразу удается четко сформулировать и тем более формально описать, а нередко именно они оказывают определяющее влияние на принятие проектных решений.
Проблема развития традиционных и разработки новых принципов и методов проектирования была и остается в настоящее время чрезвычайно актуальной. Поиски в этом направлении породили целый ряд принципов разработки крупномасштабных систем: нисходящее проектирование, функциональная декомпозиция, структурное программирование, модульное конструирование, сквозной структурный контроль и другие. В последнее время активно развивается перспективное направление - объектно-ориентированный подход к проектирований - и основанные на нем технологии.
Анализ представленных в литературе методов проектирования показывает, что они, как правило, универсальны. В этом их преимущество, но в этом и их слабая сторона. Поскольку универсальные методы рассчитаны на проектирование любых систем, то они учитывают только общие свойства систем и не могут учитывать специфику отдельных, более узких их классов. Для эффективного применения выбранного универсального метода проектирования конкретного класса систем требуется разработка более детальных методик и технологий.
Наиболее перспективной представляется разработка детальных методик и технологий проектирования систем на базе объектно-ориентированного подхода, так как он обеспечивает единую понятийную оболочку для всех уровней абстракций предметной области и проектируемой системы. В рамках других подходов детализация технологических приемов связана со сменой понятийного
аппарата, что приводит к потере контекста, в котором эти приемы предполагается использовать.
В настоящее время имеется ряд нерешенных вопросов, препятствующих эффективному использованию объектно-ориентированного подхода в проектировании больших информационно-вычислительных систем:
-
Отсутствие методов, учитывающих характер и специфику большой информационно-вычислительной системы:
-
Отсутствие удобных средств моделирования и программирования для разработки больших информационно-вычислительных систем;
-
Отсутствие удобного языка представления проектных решений и замыслов, позволяющего как можно раньше привлекать будущих пользователей большой информационно-вычислительной системы к ее разработке;
-
Отсутствие единой системной технологии проектирования большой информационно-вычислительной системы.
Практическая необходимость решения указанных выше проблем предопределила актуальность выбора темы диссертационной работы и ее содержание.
Цель работы. Целью диссертационной работы является создание технологии проектирования больших информационно-вычислительных систем на базе объектно-ориентированного подхода.
В соответствии с данной целью сформулированы и поставлены следующие задачи:
-
Анализ существующих технологий проектирования крупных прикладных систем;
-
Определение основных недостатков в современных технологиях проектировании больших информационно-вычислительных систем;
-
Разработка концепции объектно-ориентированного проектирования большой информационно-вычислительной системы;
-
Разработка методов и средств объектно-ориентированного проектирования большой информационно-вычислительной системы;
-
Разработка технологической схемы объектно-ориентированного проектирования большой информационно-вычислительной системы;
6. Практическое использование разработанной объектно-ориентированной технологии при проектировании конкретной большой информационно-вычислительной системы.
Предметом исследования является разработка технологии проектирования больших информационно-вычислительных систем на базе объектно-ориентированного подхода.
Методология исследования. В процессе исследования применялись системно-комплексный подход, методы системного анализа, систематизации, классификации и объектно-ориентированного программирования. Программная реализация системы выполнена в архитектуре клиент-сервер с использованием сервера баз данных MS SQL Server 4.2 и СУБД FoxPro 2.6 for Windows.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые предложена единая технологическая схема объектно-ориентированного проектирования организационного, информационного и программного обеспечения большой информационно-вычислительной системы, представляющая собой итерационный (возвратно-поступательный), взаимообусловленный и взаимоувязанный процесс в единой объектно-ориентированной среде.
При этом:
-
Разработан метод объектно-ориентированного анализа организационных систем, выделения объектов и классов, а также построения объектно-ориентированной организационно-технологической модели;
-
Разработан метод построения объектно-ориентированной информационной модели;
-
Разработаны средства объектно-ориентированного моделирования, позволяющие на единой основе объектов и классов представлять организационно-технологическую модель, информационную модель и ER-модель "сущность-связь";
-
Разработан препроцессор, предназначенный для реализации программного обеспечения широкого класса больших информационно-вычислительных систем в dBASE-подобной среде в рамках объектно-ориентированной технологии.
Практическая значимость и реализация работ заключается в доведении исследований до конкретных методических рекомендаций по проектированию больших информационно-вычислительных систем. С помощью разработанного объектно-ориентированного препроцес-
сора создано программное обеспечение большой информационно-вычислительной системы медицинского стационара. Программная реализация выполнена в архитектуре клиент-сервер с использованием сервера баз данных MS SQL-Server 4.2 и СУБД FoxPro 2.6 for Windows.
Основные положения диссертации, оформленные в составе рабочей документации, программного обеспечения и методических указаний/ внедрены в опытную эксплуатацию концерном ИВК и в учебный процесс МИРЭА (ТУ).
Апробация работы. Основные результаты и направления их дальнейшего развития докладывались и получили одобрение на:
XLIII, XLIV, XLV научно-технических конференциях МИРЭА, г. Москва в 1994, 1995, 1996 гг. соответственно;
Российской конференции разработчиков Microsoft, г. Обнинск, 1995 г.;
III Международной конференции "Развитие и применение открытых систем", г. Москва, 1996 г.
Публикации. Опубликовано 15 печатных работ, в том числе по теме диссертации - 4 статьи и 2 методических указания к лабораторным работам по курсу "Объектно-ориентированное программирование".
Объем, структура и содержание работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложений. Текстовая часть работы изложена на 145 страницах машинописного текста. Работа содержит 6 таблиц, 15 рисунков, 5 приложений.