И.П.Беляев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
МОСКВА 2009
Беляев И.П. Проектирование автоматизированных систем. М.:, 2009.
ISBN
Книга по проектированию автоматизированных систем подготовлена профессором, доктором технических наук Беляевым И.П. по результатам долголетнего успешного участия и руководства разработками АС в различных сферах деятельности, теоретического обобщения полученных результатов, а также чтения одноименного курса лекций на протяжении ряда лет. Основное изложение базируется на процедуре проектирования АС по жизненному циклу, регламентированному требованиями 34 ГОСТ.
Илл.32 , табл.6
Р е ц е н з е н т ы
Зав. кафедрой, профессор И.Г.Городецкий
(Российский гос. технол. ун-т им. К.Э.Циолковского),
проф. В.Ф.Грязных (МГСУ)
© Беляев И.П.
Предисловие
Все новое хорошо, но старое – всего лучше и крепче.
Наставление отца к сыну. XI век.
Следуй своей дорогой, и пусть люди говорят что угодно.
Д.Алигьери
Эта книга не относится к «зоо-скобяному» направлению технической литературы, предназначенной для «носорогов», «чайников» и прочих «домохозяек». Это книга для специалистов по разработке автоматизированных систем, в том числе и студентов старших курсов, специализирующихся в разработке информационных технологий и построенных на их базе автоматизированных систем.
Автоматизированные системы впервые появились как системы автоматизированного управления движением баллистических, а затем космических ракет, обогащением урана, управления ядерными установками. Успешность их военно-технического применения породила надежду на быстрое и триумфальное применении и в сфере народного хозяйства. Ведь общеплановая экономика была сродни четкому военному планированию не только боевых операций, но и их тылового и хозяйственного обеспечения.
Академики от вооружений пришли в народное хозяйство. Возникли глобальные проекты типа – создания ОГАС – общегосударственной автоматизированной системы. Планировался выпуск тысяч ЭВМ серии «ЕС-ЭВМ» и «Минск». Их «только» надо было увязать в сеть, снабдить программатурой – и триумф близок.
В 70-е прошлого века был успешно проведен сеанс передачи данных через спутник. В академических институтах полным ходом шли научные изыскания в области математической экономики и применения методов математического программирования в управлении народным хозяйством. Писали учебники и монографии.
Вносили нормативные предписания увеличивать коэффициенты эффективности в два раза при использовании методов оптимизации. Но, увы, автоматизации и успешному внедрению поддавались лишь отдельные аспекты хозяйственной деятельности. С применением оптимизационных подходов тоже оказалось не все так просто. Как говорил А.Эйнштейн: «Математика – единственный совершенный метод, позволяющий провести самого себя за нос».
Ведь экономика – это материализация отношений между людьми, психика и поведение которых до сих пор во многом загадка. И плохо поддается формализации. С экономикой у «неэкономистов» много трудностей. К примеру, как посчитать экономическую эффективность АС? И вообще, согласно «Википедии» «с самого начала вручение Нобелевской премии по экономике вызывало споры в научном мире: прежде всего, многие не признают за экономической теорией статуса науки (или полагают что ее статус ниже, чем у естественных наук, по которым вручается Нобелевская премия); во–вторых, считается, что вручение премии по экономике ведет к своеобразной «нобелевской гонке», итогом которой явится столкновение интересов и конфликты между различными странами, университетами и отдельными экономистами; третье возражение – Нобелевскую премию не получили крупнейшие экономисты, по существу, из–за того, что умерли, не дожив до присуждения им награды по совокупности научных заслуг, в то же время в 90-е гг. 20 в. и в начале 21 в. премией награждены многие не слишком достойные этой почести ученые».
Даже «искусственный интеллект» до сих пор также далек от практических применений, как и 30 лет назад. Далеки от серьезных практических применений методы оптимизации, математического программирования и пр. Хотя, их безусловная заслуга в том, что они позволяют «попутно» понять глобальные особенности и закономерности поведения систем различной природы. Пожалуй, эти методы и не предназначены для повседневного практического применения.
Работы по разработке АС упорно финансировали из госбюджета, и с конца 60-х прошлого века и стали приносить отдельные успехи. Одним из примеров была АСУ «КУРС» - система автоматизированного учета и распределения жилой площади по Москве, в создании которой приминал непосредственное участие автор.
АСУ «КУРС» и по сей день, но в другой технической комплектации – уже по счету поколений, - на четвертой технической и программной платформе, успешно функционирует и совершенствуется. В социальной же сфере – это АС для Пенсионного фонда. АС-«Скорая помощь» и другие.
В 90-е прошлого столетия вместе с перестройкой и ощущением свободы к немногим оставшимся в сфере разработки АС и тысячам молодых из других областей, пришедшим сначала в сферу торговли западной и восточной вычислительной «чудо-техникой», сменившей монстров серии ЕС, закралось ощущение свободы от требований стандартов и нормативов ведения разработок.
Сейчас эта свобода, увы, закреплена законодательно. Вместе с обретением свободы деятельности была во многом утрачена культура проектирования. Но, к счастью, эта культура проектирования АС закреплена в нормативно-технических документах, прежде всего в 34-м ГОСТ. И на базе требований 34 ГОСТ уже текущем тысячелетии успешно разработаны и функционируют такие АС, как АИС - «Налог-Москва».
Многие их пришедших от торговли техникой в сферу разработок АС идут в русле «системной интеграции» на базе весьма мощных, а потому кажущихся всемогущими программных систем ERP – направления, подкрепленного мощными средствами ВТ. Но системы эти - из другой культуры, и они требуют другого подхода при внедрении в практику отечественной хозяйственно-экономической деятельности. Требуют перестройки деятельности.
Упорядочение хозяйственной деятельности на базе нормативов и стандартов - весьма позитивная тенденция, ибо ничего нет сильнее традиций и привычек, тем более, - стандартизованных. И не надо их ломать. Отечественный 34 ГОСТ - методологическая основа проектирования АС и стержень отечественного профиля стандартов - более сильного, нежели профили западных стандартов, которые обычно (не всегда корректно) базируют на нескольких стандартах военных ведомств США.
Поэтому именно на базе 34 «гражданского» ГОСТа, как регламента организации процесса создания АС по стадиям и этапам жизненного цикла, и построено изложения материала данной книги.
Изучение стандартов и овладение на практике их предписаниями – занятие непростое и временами занудное. Тем не менее «хоть горек корень знаний, но сладки их плоды».
Базовый текст книги идет основным текстом. Пояснения и справочный материал – размером 10 пт. Его можно при необходимости опускать.
Предисловие 3
ВВЕДЕНИЕ 13
I. Проектирование как процесс. 14
II. Управление проектами 16
III. Внедрение типовых проектов 18
IV. Немного истории 20
V. Особенности внедрения ERP систем 21
VI. АСУ как исторически основной тип автоматизированных систем 23
1. Жизненные циклы систем 29
1.1. Кривая пользы от образца системы 29
1.2. CASE-технологии. Мифы и реальность 35
2. Принцип рутинного подкрепления 39
2.1. Рутина 39
2.2. Творчество 39
2.3. Принцип рутинного подкрепления 39
2.4. Применение принципа рутинного подкрепления к разработке АС 44
2.4.1. Построение дерева целей 44
2.4.2. Создание АС. Фрагмент процедуры проектирования. 46
3. НЕКОТОРЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 50
4. НАЗНАЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 59
4.1. Автоматизированные системы управления 59
4.2. АСУ технологическими процессами 64
4.3. АС научными исследованиями 65
4.4. Системы автоматизированного проектирования 65
4.5. АС обработки информации 67
4.6. АС технологической подготовки производства 68
4.7. АС контроля испытаний 70
4.8. Эффективность АС 71
5. СОСТАВ И СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 76
5.1. Функциональная структура АС 78
5.2. Технические структуры АС 81
5.3. Организационные структуры АС 81
5.4. Документальные структуры АС 82
5.4. Алгоритмические структуры АС 82
5.6. Программные структуры АС 84
5.7. Информационные структуры АС 86
6. ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 88
7. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 94
7.1. Требования к планированию и нормированию разработки 94
7.2. ТЗ – основополагающий для разработки АС документ 95
7.3. Разделение полномочий при создании АС 95
7.4. Особо важные моменты создания АС 96
7.5. Изменения в организационной структуре, вызванные созданием АС 99
7.6. Комплекс средств автоматизации 100
7.7. Подготовка персонала 101
7.7. Использование сетей ЭВМ 102
7.8. Технология распределенных баз данных и ПО промежуточного уровня 106
8. СТАДИИ И ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ АС 110
8.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 110
8.2. СТАДИИ И ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ АС 110
9. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ АС 113
9.1. ПРЕДПРОЕКТНЫЕ СТАДИИ 113
9.2. Структурный анализ системы 114
9.3. Функциональный и исторический анализ системы 115
9.4 Представление структур через матрицы связей 117
9.5. Пошаговый анализ системы 118
9.5.1. Актуальное изучение системы 119
9.5.2.ПОСТ-модели для представления диаграмм процессов 128
9.5.3.Графические элементы процессных схем: 132
9.5.4. Запреты, обязательно соблюдаемые при построении схем: 132
9.5.5. Нумерация в ПОСТ-нотации: 133
9.6. Содержание работ по этапам проектирования АС 137
10. СОДЕРЖАНИЕ ДОКУМЕНТОВ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ НА ПРЕДПРОЕКТНЫХ СТАДИЯХ 156
11. СОСТАВ И ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА АВТОМАТИЗИРОВАННУЮ СИСТЕМУ 162
11.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 162
11.2. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ ТЗ 163
11.3. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ 182
11.4. ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ, СОГЛАСОВАНИЯ И УТВЕРЖДЕНИЯ ТЗ на АС 183
11.5. ФОРМА ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА 185
11.6. ФОРМА ПОСЛЕДНЕГО ЛИСТА ТЗ НА АС 186
12. Создание автоматизированной системы 187
12.1. СОДЕРЖАНИЕ ДОКУМЕНТОВ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ ПРИ СОЗДАНИИ АС 190
12.1.2. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ ПО ОБЩЕСИСТЕМНЫМ РЕШЕНИЯМ 191
13. РАЗРАБОТКА РЕШЕНИЙ ПО ВИДАМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АС 215
13.1. ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 215
13.1.1. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ С РЕШЕНИЯМИ ПО ОРГАНИЗАЦИОННОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ 215
13.2 ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 223
13.2.1. Основы проектирования баз данных 226
13.2.2. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ С РЕШЕНИЯМИ ПО ИНФОРМАЦИОННОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ 235
13.3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 245
13.3.1. Понятие и структура ПО 245
13.3.2. Методология разработки ПО 248
13.3.3. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ С РЕШЕНИЯМИ ПО ПРОГРАММНОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ 251
13.4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 254
13.4.1. Классификация технических средств 254
13.4.2. Средства обработки данных. 255
13.4.3. Формы использования средств обработки данных 256
13.4.4. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ С РЕШЕНИЯМИ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ 258
13.5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 267
13.5.1. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ С РЕШЕНИЯМИ ПО МАТЕМАТИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ 269
13.6. Правовое обеспечения АС 277
13.7. Лингвистическое обеспечение 278
13.8. Эргономическое обеспечение 281
14.1. Немного истории. 289
14.2. Основные определения пользовательского интерфейса 294
14.3. Общие принципы проектирования пользовательского интерфейса 300
14.3.1. Виды диалога 303
14.3.2. Проектирование дисплейных форматов 303
14.3.3. Использование цвета при проектировании пользовательского интерфейса 305
14.3.4. Учет ошибок пользователя 310
14.3.5. Время ответа системы 311
14.4. Жизненный цикл разработки пользовательского интерфейса 312
14.5. Эргономические цели и показатели качества программного продукта 313
14.5.1. Эффективность работы 313
14.5.2. Производительность работы 315
14.5.3. Удовлетворенность пользователя от работы 315
14.6. Практические проблемы, возникающие на этапе разработки прототипа GUI и варианты их решения 316
14.8. Проектирование интерфейса. Элементы стандарта IBM 319
15. ВВОД АС В ДЕЙСТВИЕ 326
15.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 326
15.2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ 329
15.2.1. Автономные испытания 329
15.2.2. Комплексные испытания 330
15.3. ОПЫТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ 331
15.4. ПРИЕМОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ 332
16. СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-РАСПОРЯДИТЕЛЬНЫХ ДОКУМЕНТОВ 335
16.1. Акт завершения работ 335
16. 2. Акт приемки в опытную эксплуатацию 335
16. 3. Акт приемки в промышленную эксплуатацию 335
16.4. Документ "Приказ о начале опытной эксплуатации АС (ее частей)" 336
16.5. Документ "Приказ о вводе в промышленную эксплуатацию АС (ее частей)" 336
16.6. Приказ о составе приемочной комиссии 336
16.7. Протокол испытаний 336
16.8. Протокол согласования 337
Заключение 338
Литература 340
Следовало бы иметь установленные законом меры воздействия, 340
которые обуздывали бы бездарных и никчемных писак, 340
как это делается в отношении праздношатающихся и тунеядцев. 340
|
