Гайфуллов Руслан, студент 2 курса, специальность прикладная информатика ФГБОУ ВПО Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МГТУ имени Носова»

Аннотация

В данной статье дается определение базы данных. Дальше рассматриваются типы данных в базах данных, и их использование при проектировании баз данных. Потом дается определение Case технологий. А в конце, рассказывается о Case технологиях в проектирования баз данных

CASE technologies in database design

Gayfullov Ruslan, 2nd year student, specialty Applied Informatics, FSBEI HPE “MSTU of a name Nosov”

Аnnotation

In this article provides a definition database. Further describes the types of data in databases and their use in database design. Then provides a definition database. And in the end, tells about case technologies in database design.

ЧТО ТАКОЕ БАЗЫ ДАННЫХ

Базы данных (БД) – множество связанных друг с другом данных, которые организуются со схемой БД для удобной работы с ними пользователя.

Определение из Википедии: Базы данных – множество документов в объективной форме, систематизированных для поиска и обработки с помощью ЭВМ (это электронная вычислительная машина).

База данных – множество данных, хранящихся согласно схеме данных, манипуляция с которыми происходит по правилам средств манипулирования данных.

База данных – сведения, хранящиеся неким упорядоченным способом.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ

Этап проектирования базы данных - процесс создания проекта баз данных, нужной для поддержки функционирования предприятия и способствующей достижению его целей.

Проектирование баз данных – процесс создания схемы БД, а также определение нужных ограничений целостности.

Основные задачи:

Хранение в БД всей нужной информации.

Возможность получить данные по всем нужным запросам.

Уменьшение избыточности и дублирования данных.

Обеспечение целостности и дублирования данных

ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ

Проектирование БД осуществляется в 3 этапа: концептуальное (инфологическое), логическое (даталогическое), физическое.

Концептуальное проектирование – процесс создания конечной (инфологической) модели данных предприятия (абстрактной структуры баз данных) посредством моделирования данных без учета физических условий (оборудование и программное обеспечение).

Концептуальное (инфологическое) проектирование – создание семантической модели предметной области (информационная модель самого высокого уровня абстракции). Эта модель создаётся без ориентации на СУБД и модель данных. Концептуальная модель БД состоит из описания информационных объектов (понятий предметной области) со связями меж ними и описания ограничений целостности, то есть требований к допускаемым значением данных связей меж ними.

Логическое проектирование – перенесение проекта на внутреннюю модель СУБД (это система управления БД).

Логическое (даталогическое) проектирование – это создание схемы БД с помощью реляционной модели данных.

Даталогическая модель – это набор схем отношений с указанием первичных ключей и связей меж отношениями, являющихся внешними ключами.

Физическое проектирование – это создание схемы БД для конкретно для нужной системы управления БД (например, Access).

Есть еще один вариант этапов проектирования БД:

1 этап: постановка задачи

2 этап: Анализ предметной области.

3 этап: Создание модели.

4 этап: Выбор способов представления информации и программного инструментария.

5 этап: Создание компьютерной модели объекта.

6 этап: Работа с созданной базой данных.

ЧТО ТАКОЕ CASE ТЕХНОЛОГИИ

CASE – инструментарий системных аналитиков для проектирования и разработки. Цель CASE средств – отделить процессы проектирование от программирования. CASE технологии (Computer Aided Software Engineering) совокупность методологий анализа, проектирования, разработки, сопровождения сложных систем программного обеспечения(ПО), поддержанные комплексом взаимоувязанных средств автоматизации. CASE – инструменты и методы программной инженерии для проектирования ПО, обеспечивающее создание высококачественных программ, отсутствие ошибок, а также простоту обслуживания программных продуктов. Также CASE является множеством методов и средств проектирования информационных средств при помощи CASE инструментов.

Case технологии – это методология проектирования ИС и набор инструментов, при помощи которых можно в наглядно смоделировать предметную область, а также проанализировать модель на разных этапах разработки и проектирования, а также разработать приложение с учетом потребностей пользователей.

Средства автоматизации разработки программ – это инструменты для автоматизации процессов проектирования и разработки ПО для системного аналитика, а также разработчика программного обеспечения и программиста. Изначально, Case средствами считали только инструменты, с помощью которых упрощались самые трудоемкие процессы анализа и проектирования, но позже Case средствами стали считать еще и как программные средства поддержки жизненных циклов ПО.

Основной целью CASE технологий является разделение процессов проектирования программных продуктов и кодирования и следующих за ним процессов разработки, а также максимальная автоматизация процесса разработки. Поэтому имеются два совершенно разных подхода к проектированию: структурный и объектно-ориентированный.

Структурный подход предлагает декомпозицию (разделение) задачи на функции, требующие автоматизации. Функции в свою очередь делятся на подфункции, задачи и процедуры. А в конце создается иерархия функций в определенном порядке передающая информацию меж функциями

Также подход использует общепринятые методологии, моделируя разные информационные системы, а именно

SADT (Structured Analysis and Design Technique), DFD (Data Flow Diagrams), а также ERD (Entity Relationship Diagrams).

Есть три основные модели в этом подходе:

функциональные, информационные и динамические

Этот подход реализуют Bpwin, Erwin, Business Studio, IBM WebSphere business modeler и Sybase Power Designer.

В объектно-ориентированном подходе основной инструмент – это язык UML – унифицированный язык моделирования, который может визуализировать и документировать объектно-ориентированные системы, ориентированные на разработку ПО. UML имеет систему разных диаграмм для построения представления о проектируемой системе.

Этот подход реализуют Rational Rose и ARIS.

Case умеет анализировать и программировать программные средства, проектировать интерфейс, документировать, а также производить структурный код на каком-нибудь языке программирования.

Case инструменты делятся на типы и категории:

Типы (здесь отражается функциональная ориентация на разные процессы жизненного цикла разработки ПО и совпадает с составом компонент крупных интегрированных Case систем):

средства анализа, созданные для создания и анализа модели предметной области(Bpwin (logical works).

средства для анализа и проектирования, которые поддерживают самые известные методологии проектирования, создавая с их помощью проектные спецификации. В качестве выхода здесь спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектура систем, алгоритмы м структуры данных.

средства проектирования БД, моделирующие данные и генерирующие схемы БД (на SQL) для систем управления базами данных. Это Erwin (Logic works) и DataBase Designer (Oracle) и Designer/2000.

средства разработки приложений (Developer/2000), Delphi).

средства реинжиниринга, анализирующие программные коды и схемы БД, а также формирование с их помощью разных моделей и проектных спецификаций. Средства анализа схем БД и формирование ERD имеют Designer/2000, Erwin. При анализе программных кодов самыми известными являются объектно-ориентированные Case средства, помогающие проводить реинжиниринг программ на языке С++ (Rational Rose).

Вспомогательные типы

средства планирования и управления проектом (Microsoft Project).

средства конфигурационного управления (PVCS (Intersolv)).

средства тестирования (Quality Works (Segue Software)).

средства документирования (SoDA (Rational Software)).

CASE ТЕХНОЛОГИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ БАЗ ДАННЫХ

В качестве Case технологии я рассмотрю Erwin

На всех стадиях разработки БД, Erwin показывает структуру и основные элементы создаваемой базы данных. Это инструмент разработки, в автоматическом режиме создающий таблицы, а также генерирующий тысячи строк текста хранимых процедур и триггеров для систем управления базами данных. Erwin ускоряет создание приложений для обработки данных.

С Erwin проектирование БД легче. Для этого надо создается графическую E-R модель (объект-отношение), которая удовлетворяет требованиям к данным, а также вводятся бизнес-правила, создавая логическую модель, отображающую элементы, атрибуты, отношения и группировки. Erwin может манипулировать атрибутами при помощи их буксировки, вносить изменения, а также нормализовать во время создания БД. Можно редактировать прямо на диаграммах. Это означает внесение изменений в модель, не открывая специальных диалоговых окон. При помощи отчетов, которые формируются системой, проверяется правильность созданной БД.

Erwin не только инструмент для «рисования», но и автоматизирует проектирование. Ссылочная целостность БД обеспечивается автоматическим переносом ключей. Создающиеся в Erwine модели данных могут редактироваться, просматриваться и распечатываться разными способами. А при помощи RPTwin (имеющей графический интерфейс и умеющей формировать отчеты) и средства для просмотра настраиваемыми режимами, обеспечивающими контроль отображения содержимого отчетов, можно реализовать одинаковые стандарты проектирования и отображения настроек для всех моделей.

Erwin средство для быстрого создания БД. Erwin оптимизирует модель для соответствия физическим характеристикам нужной БД. Так же Erwin самостоятельно согласует логическую и физическую схемы и преобразовывает логические конструкции (например, многие ко многим) в их реализацию на физическом уровне. Реализация и прямого и обратного инжиниринга в Erwin достигается при помощи естественной динамической связи между моделью и базой данных. При помощью этой связи Erwin самостоятельно создает таблицы, представления, индексы, правила поддержания целостности ссылок (первичных и внешних ключей), устанавливает значения по умолчанию, а также ограничения для доменов/столбцов. В Erwine целостность ссылок обеспечивают множество оптимизированных шаблонов триггеров, а также мощный макроязык, при помощи которого создаются свои триггеры и хранимые процедуры. Для точной оценки и характера роста базы данных или хранилища имеются средства расчёта объема, облегчающие эффективное распределение ресурсов системы и планирование мощности.

Количество просмотров публикации: -

12 и 13 октября прошел форум РИФ-Воронеж 2018. За два дня на мероприятии зарегистрировалось 4600 человек. Еще 3700 человек посмотрели онлайн-трансляцию. Перед аудиторией выступили более ста спикеров, актуальные темы сферы информационных технологий обсудили в формате презентаций и дискуссий. В первый день форума подвели итоги региональной интернет-премии. А завершилась деловая программа финалом первого студенческого IT-чемпионата по решению кейсов в области digital-технологий, проектирования и онлайн-коммуникации в Центральном Черноземье. Победителем стала команда ВГТУ. Чемпионат организован совместно с проектом Стажировка.ру.

В отборочном туре чемпионата IT-Generation приняли участие 30 команд из Воронежа, Курска, Липецка, Орла, Брянска, Санкт-Петербурга, Москвы, Самары, Алматы. Самый младший участник чемпионата - ученик 8 класса школы (он вошел в состав студенческой команды). В финале свои работы защищали 10 команд. Ребята решали реальные задачи, с которыми программисты сталкиваются в своей работе.

Для каждого кейса компании определили лучшее решение:

· Кейс компании DSR (разработка корпоративного мобильного приложения) - команда ВГТУ (Воронеж)

· Кейс компании Atos (доработка корпоративной информационной системы) - команда БГИТУ (Брянск)

· Кейс компании Dr.Web (поиск скрытого майнера в корпоративной сети) - команда ВГУ (Воронеж)

Также же эксперты выбрали победителя всего чемпионата, им стала команда ВГТУ! Победителей пригласили на стажировку в компании.

Итоги форума

Организаторам еще предстоит подвести итоги форума. Но уже сегодня ясно, что он стал более посещаемым, чем в прошлом году. Спикеры форума отмечали, что аудитория была хорошо подготовлена, задавала сложные профессиональные вопросы и включалась в диалог. И все участники РИФ-Воронеж говорили об отличной организации мероприятия.

Новое развитие получила на форуме тема digital-коммуникаций, доклады спикеров о тенденциях, контенте и продвижении в соцстеях, видеомаркетинге, личном брендинге прошли при полных залах. Максимально широко была представлена тема web-дизайна. Впервые в Воронеже прошла мини-конференция с участием спикеров Baltic Digital Days, эксперты говорили о поисковом продвижении сайтов и управлении репутацией в сети интернет.

На форуме было большое количество специализированных тем, понятных профессионалам определенных направлений: разработка и тестирование, SAP, машинное обучение, цифровая трансформация производства.

В формате круглого стола обсудили вопросы регулирования интернета, развития цифровой экономики, digital-трансформации города.

Экспертами РИФ-Воронеж в 2018 году стали представители топовых IT-компаний: Mozilla Foundation, ВКонтакте, Яндекс, Mail.Ru Group, Rambler&Co, T-Systems, Ingate, Seopult, «НЛМК-Информационные технологии», «Северсталь-инфоком» и других.

Как всегда, все мероприятия ежегодного форума были бесплатными. Организаторы форума: Агентство инноваций и развития экономических и социальных проектов, Департамент экономического развития Воронежской области, Рекомендательный проект «LikenGo!», при поддержке Российской ассоциации электронных коммуникаций. Генеральным партнером форума стала авиакомпания Turkish Airlines.

О форуме:

Региональный интернет-форум (РИФ) проходит в Воронеже с 2009 года. В 2013 году мероприятие получило поддержку областного казенного учреждения «Агентство инноваций и развития экономических и социальных проектов» и департамента экономического развития Воронежской области, подтвердив статус значимого для региона события. В рамках «РИФ-Воронеж» также проходит интернет-премия, основные задачи которой - содействие развитию интернет-технологий на территории региона и демонстрация ярких проектов рынка.

Организаторы РИФ в 2018 году:

Областное казенное учреждение «Агентство инноваций и развития экономических и социальных проектов» www.innoros.ru

Департамент экономического развития Воронежской области www.econom.govvrn.ru

При поддержке:

Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, www.minsvyaz.ru
Российской ассоциации электронных коммуникаций,

CASE-средства проектирования информационных систем

В условиях современности сложность создания информационных систем очень высока. Поэтому при проектировании ИС в настоящее время стало широко использоваться CASE-технология.

CASE-технология – это программный комплекс, автомати­зирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных средств.

Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл ПО.

Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспечивают высокое качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации. При этом большую роль играют графические средства моделирования предметной области, которые позволяют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями.

Интегрированные CASE-средства обладают следующими характерными особенностями :

· обеспечение управления процессом разработки ИС;

· использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория).

Интегрированные CASE-средства содержат следующие компоненты:

· графические средства анализа и проектирования, используемые для описания и документирования ИС;

· средства разработки приложений, включая языки программирования и генераторы кодов;

· репозиторий, который обеспечивает хранение версий разрабатываемого проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;

· средства управления процессом разработки ИС;

· средства документирования;

· средства тестирования;

· средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций.

Все современные CASE-средства делятся на две группы. Первую группу организуют средства встроенные в систему реализации, в которых все решения по проектированию и реализации привязаны к выбранной системе управления базами данных. Вторую группу организуют средства независимые от системы реализации, в которых все решения по проектированию ориентированы на унификацию начальных этапов жизненного цикла и средств их документирования. Данные средства обеспечивают большую гибкость в выборе средств реализации.

Основное достоинство CASE-технологии – поддержка коллективной работы над проектом за счет возможности работы в локальной сети, экспорта и импорта отдельных фрагментов проекта между разработчиками, организованного управления проектом.

В качестве этапов создания программных продуктов для информационных систем можно выделить следующие:

1. Определяется среда функционирования. На этом этапе определяются набор процессов жизненного цикла ИС, определяется область примененияИС, определяется размер поддерживаемых приложений, т.е. задается ограничения на такие величины, как количество строк программного кода, размер базы данных, количество элементов данных, количество объектов управления и т.д.

2. Производится построение диаграмм и графический анализ. На этом этапе строятся диаграммы, устанавливающие связь с источниками информации и потребителями, определяющие процессы преобразования данных и места их хранения.

3. Определяются спецификации и требования, предъявляемые к системе (вид интерфейса, тип данных, структура системы, качества, производительности, технические средства, общие затраты и т.д.).

4. Выполняется моделирование данных, т.е. вводится информация, описывающая элементы данных системы и их отношения.

5. Выполняетсямоделирование процессов, т.е. вводится информация, описывающая процессы системы и их отношения.

1.3.1. Общие требования к методологии и технологии

Методологии, технологии и инструментальные средства проектирования (CASE-средства) составляют основу проекта любой ИС. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов ЖЦ.

Технология проектирования определяется как совокупность трех составляющих:

• пошаговой процедуры, определяющей последовательность технологических операций проектирования (рис. 1.4);
• критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций;
• нотаций (графических и текстовых средств), используемых для описания проектируемой системы.

Рис. 1.4. Представление технологической операции проектирования

Технологические инструкции, составляющие основное содержание технологии, должны состоять из описания последовательности технологических операций, условий, в зависимости от которых выполняется та или иная операция, и описаний самих операций.

Технология проектирования, разработки и сопровождения ИС должна удовлетворять следующим общим требованям:

• технология должна поддерживать полный ЖЦ ПО;
• технология должна обеспечивать гарантированное достижение целей разработки ИС с заданным качеством и в установленное время;
• технология должна обеспечивать возможность выполнения крупных проектов в виде подсистем (т.е. возможность декомпозиции проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности с последующей интеграцией составных частей). Опыт разработки крупных ИС показывает, что для повышения эффективности работ необходимо разбить проект на отдельные слабо связанные по данным и функциям подсистемы. Реализация подсистем должна выполняться отдельными группами специалистов. При этом необходимо обеспечить координацию ведения общего проекта и исключить дублирование результатов работ каждой проектной группы, которое может возникнуть в силу наличия общих данных и функций;
• технология должна обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами (3-7 человек). Это обусловлено принципами управляемости коллектива и повышения производительности за счет минимизации числа внешних связей;
• технология должна обеспечивать минимальное время получения работоспособной ИС. Речь идет не о сроках готовности всей ИС, а о сроках реализации отдельных подсистем. Реализация ИС в целом в короткие сроки может потребовать привлечения большого числа разработчиков, при этом эффект может оказаться ниже, чем при реализации в более короткие сроки отдельных подсистем меньшим числом разработчиков. Практика показывает, что даже при наличии полностью завершенного проекта, внедрение идет последовательно по отдельным подсистемам;
• технология должна предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и его составляющих, возможность автоматического выпуска проектной документации и синхронизацию ее версий с версиями проекта;
• технология должна обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации ИС (систем управления базами данных (СУБД), операционных систем, языков и систем программирования);
• технология должна быть поддержана комплексом согласованных CASE-средств, обеспечивающих автоматизацию процессов, выполняемых на всех стадиях ЖЦ. Общий подход к оценке и выбору CASE-средств описан в разделе 4, примеры комплексов CASE-средств - в подразделе 5.7.

Реальное применение любой технологии проектирования, разработки и сопровождения ИС в конкретной организации и конкретном проекте невозможно без выработки ряда стандартов (правил, соглашений), которые должны соблюдаться всеми участниками проекта. К таким стандартам относятся следующие:

• стандарт проектирования;
• стандарт оформления проектной документации;
• стандарт пользовательского интерфейса.

Стандарт проектирования должен устанавливать:

• набор необходимых моделей (диаграмм) на каждой стадии проектирования и степень их детализации;
• правила фиксации проектных решений на диаграммах, в том числе: правила именования объектов (включая соглашения по терминологии), набор атрибутов для всех объектов и правила их заполнения на каждой стадии, правила оформления диаграмм, включая требования к форме и размерам объектов, и т. д.;
• требования к конфигурации рабочих мест разработчиков, включая настройки операционной системы, настройки CASE-средств, общие настройки проекта и т. д.;
• механизм обеспечения совместной работы над проектом, в том числе: правила интеграции подсистем проекта, правила поддержания проекта в одинаковом для всех разработчиков состоянии (регламент обмена проектной информацией, механизм фиксации общих объектов и т.д.), правила проверки проектных решений на непротиворечивость и т. д.

Стандарт оформления проектной документации должен устанавливать:

• комплектность, состав и структуру документации на каждой стадии проектирования;
• требования к ее оформлению (включая требования к содержанию разделов, подразделов, пунктов, таблиц и т.д.),
• правила подготовки, рассмотрения, согласования и утверждения документации с указанием предельных сроков для каждой стадии;
• требования к настройке издательской системы, используемой в качестве встроенного средства подготовки документации;
• требования к настройке CASE-средств для обеспечения подготовки документации в соответствии с установленными требованиями.

Стандарт интерфейса пользователя должен устанавливать:

• правила оформления экранов (шрифты и цветовая палитра), состав и расположение окон и элементов управления;
• правила использования клавиатуры и мыши;
• правила оформления текстов помощи;
• перечень стандартных сообщений;
• правила обработки реакции пользователя.

Обзор некоторых CASE-систем.

Список производителей CASE - инструментов и ряд полезных ссылок можно найти по адресу http://sunny.aha.ru/~belikov/index.htm, вопросам использования CASE посвящена русскоязычная конференция news://fido7.su.dbms.case/, в Internet также доступна книга Вендрова А.М. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем..

Power Designer компании Sybase.

В состав Power Designer входят следующие модули:

· Process Analyst - средство для функционального моделирования, поддерживает нотацию Йордона - ДеМарко, Гейна - Сарсона и несколько других. Имеется возможность описать элементы данных (имена, типы, форматы), связанные с потоками данных и хранилищами данных. Эт элементы передаются на следующий этап проектирования, причем хранилища данных могут быть автоматически преобразованыв сущности.

· Data Analyst - инструмент для построения модели "сущность-связь" и автоматической генерации на ее основе реляционной структуры. Исходные данные для модели "сущность-связь" могут быть получены из DFD-моделей, созданных в модуле Process Analyst. В ER-диаграммах допускаются только бинарные связи, задание атрибутов у связей не поддерживается. Поддерживаются диалекты языка SQL примерно для 30 реляционных СУБД, при этом могут быть сгенерированы таблицы, представления, индексы, триггеры и т.д. В результате порождается SQL-сценарий (последовательность команд CREATE), выполнение которого создает спроектированную схему базы данных. Имеется также возможность установить соединение с СУБД через интерфейс ODBC. Другие возможности: автоматическая проверка правильности модели, расчет размера базы данных, реинжиниринг (построение модельных диаграмм для уже существующих баз данных) и т.д.

· Application Modeler - инструмент для автоматической генерации прототипов программ обработки данных на основе реляционных моделей, построенных в Data Analyst. Может быть получен код для Visual Basic, Delphi, а также для таких систем разработки в архитектуре "клиент-сервер" как PowerBuilder, Uniface, Progress и др. Генерация кода осуществляется на основе шаблонов, соответственно управлять генерацией можно за счет изменения соответствующего шаблона.

Ознакомительную версию Power Designer, в которой заблокированы функции сохранения построенных моделей, можно получить с российского web-сервера комании Sybase.

Silverrun компании Silverrun Technologies Ltd.

CASE-система Silverrun состоит из следующих инструментов:

· BPM - построение DFD-диаграмм. Поддерживает нотации Йордона-ДеМарко, Гейна - Сарсона, Уорда-Меллора и многие другие. Данный инструмент позволяет автоматически проверить целостность построенной модели, причем список критериев проверки определяется пользователем (например: отсутствие имен у элементов модели, потоки данных типа "хранилище - хранилище" или "внешняя сущность - внешняя сущность" и т.д.)

· ERX - построение диаграмм "сущность-связь". Поддерживаются не только бинарные связи, но и связи более высоких порядков, имеется возможность определения атрибутов у связей. Построенные ER-модели с помощью внешней утилиты могут быть сконвертированы в реляционный структуры (в той версии, с которой я работал, при этом, к сожалению, терялись атрибуты связей).

· RDM - инструмент реляционного моделирования, позволяет генерировать SQL-скрипты для создания таблиц и индексов примерно для 25 целевых СУБД.

Следует отметить, что компания Silverrun Technologies Ltd является не только разработчиком CASE - инструментария, но также создала собственную методологию создания информационных систем, получившую название Datarun. Эта методология включает описание всех этапов жизненного цикла информационной системы, перечень и последовательность работ, требования к содержанию и оформлению документов и многое другое.

Ознакомительную версию Silverrun, можно скачать с сервера комании Argussoft. В этой версии имеются ограничения на количество элементов в создаваемых моделях.

BPWin и ERWin компании LogicWorks.

LogickWorks выпускает два взаимнодополняющих инструмента проектирования информационных систем:

· BPWin - функциональное моделирование на основе методологии IDEF0. Допускается также использовние нотации IDEF3 и DFD в нотации Йордона - ДеМарко. Имеется возможность экспорта построенных моделей в системы функционально-стоимостного анализа (ABC - Activity Based Costing) и информационного моделирования ERWin.

· ERWin - средство информационного моделирования, используется нотация IDEF1X. Поддерживаются свыше 20 целевых СУБД, имеется возможность генерации прототипов прикладных программ для Visual Basic, Delphi и т.д.

Использование SilverRun

Методология

Планирование и разработка комплексных информационных систем невозможны без тщательно обдуманного методологического подхода. Какие этапы необходимо пройти, какие методы и модели использовать, как организовать контроль за продвижением проекта и качеством выполнения работ - эти вопросы решаются методологиями программной инженерии. Методологий существует много, и главное в них - единая дисциплина работы на всех этапах жизненного цикла системы. Если учитываются все критические задачи и контролируется их решение, качество создаваемых систем значительно возрастает. При этом, в общем случае, не важно, какие конкретно методы были выбраны для решения этих задач.

Для различных классов систем используются свои методы разработки. Они определяются как типом создаваемой системы, так и средствами реализации. Вероятно, самыми распространенными по объемам разработок являются информационные системы бизнес-класса. Практически в каждой организации имеются специалисты, разрабатывающие или сопровождающие информационные системы. Спецификация этих систем в большинстве случаев состоит из двух основных компонентов: функционального и информационного. По способу сочетания этих компонентов подходы к представлению информационных систем можно разбить на два основных типа - структурный и объектно-ориентированный. Разумеется, объектно-ориентированные методы также являются структурными в прямом понимании этого слова. Но исторически в программной инженерии этот термин закрепился за рядом дисциплин: структурное программирование, структурный дизайн, структурный анализ. В структурных технологиях функциональная и информационная модели строятся отдельно, чаще всего в виде диаграмм потоков данных и диаграмм "сущность-связь". Объектно-ориентированные технологии рассматривают информацию неотъемлемо от процедур ее обработки. Модели объектно-ориентированных технологий описывают структуру, поведение и реализацию систем в терминах классов объектов.

Объектно-ориентированные технологии доминируют в области создания операционных систем, средств разработки и исполнения приложений, систем реального времени. Концепция объекта помогает бороться с быстро растущей сложностью систем. Кроме того, взаимодействующие электронные устройства, как и элементы программ, естественно представляются объектами.

В области создания бизнес-систем лидируют структурные технологии, так как они максимально приспособлены для взаимодействия с заказчиками и пользователями, не являющимися специалистами в области информационных технологий. А анализ опыта разработок информационных систем показал, что активное привлечение пользователей на этапах выявления требований и постановки задачи является критическим фактором успеха крупных проектов. При разработке систем бизнес-класса основные усилия затрачиваются именно на понимание и спецификацию требований пользователя, а для реализации используются покупные средства разработки приложений (чаще всего языки четвертого поколения) и системы управления базами данных (чаще всего реляционные).

В терминах вышесказанного, место системы SILVERRUN в технологиях программной инженерии можно определить следующим образом: это CASE-система верхнего уровня, предназначенная для инструментальной поддержки структурных методологий создания информационных систем бизнес-класса. Таким образом, эта система может быть использована специалистами, занимающимися анализом и моделированием деятельности предприятий, разработчиками информационных систем, администраторами баз данных.

Методология RAD

Одним из возможных подходов к разработке ПО в рамках спиральной модели ЖЦ является получившая в последнее время широкое распространение методология быстрой разработки приложений RAD (Rapid Application Development). Под этим термином обычно понимается процесс разработки ПО, содержащий 3 элемента:

· 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 из себя группу профессионалов, имеющих опыт в анализе, проектировании, генерации кода и тестировании ПО с использованием CASE-средств. Члены коллектива должны также уметь трансформировать в рабочие прототипы предложения конечных пользователей.

Жизненный цикл ПО по методологии RAD состоит из четырех фаз:

· фаза анализа и планирования требований;

· фаза проектирования;

· фаза построения;

· фаза внедрения.

На фазе анализа и планирования требований пользователи системы определяют функции, которые она должна выполнять, выделяют наиболее приоритетные из них, требующие проработки в первую очередь, описывают информационные потребности. Определение требований выполняется в основном силами пользователей под руководством специалистов-разработчиков. Ограничивается масштаб проекта, определяются временные рамки для каждой из последующих фаз. Кроме того, определяется сама возможность реализации данного проекта в установленных рамках финансирования, на данных аппаратных средствах и т.п. Результатом данной фазы должны быть список и приоритетность функций будущей ИС, предварительные функциональные и информационные модели ИС.

На фазе проектирования часть пользователей принимает участие в техническом проектировании системы под руководством специалистов-разработчиков. CASE-средства используются для быстрого получения работающих прототипов приложений. Пользователи, непосредственно взаимодействуя с ними, уточняют и дополняют требования к системе, которые не были выявлены на предыдущей фазе. Более подробно рассматриваются процессы системы. Анализируется и, при необходимости, корректируется функциональная модель. Каждый процесс рассматривается детально. При необходимости для каждого элементарного процесса создается частичный прототип: экран, диалог, отчет, устраняющий неясности или неоднозначности. Определяются требования разграничения доступа к данным. На этой же фазе происходит определение набора необходимой документации.

После детального определения состава процессов оценивается количество функциональных элементов разрабатываемой системы и принимается решение о разделении ИС на подсистемы, поддающиеся реализации одной командой разработчиков за приемлемое для RAD-проектов время - порядка 60 - 90 дней. С использованием CASE-средств проект распределяется между различными командами (делится функциональная модель). Результатом данной фазы должны быть:

· общая информационная модель системы;

· функциональные модели системы в целом и подсистем, реализуемых отдельными командами разработчиков;

· точно определенные с помощью CASE-средства интерфейсы между автономно разрабатываемыми подсистемами;

· построенные прототипы экранов, отчетов, диалогов.

Все модели и прототипы должны быть получены с применением тех CASE-средств, которые будут использоваться в дальнейшем при построении системы. Данное требование вызвано тем, что в традиционном подходе при передаче информации о проекте с этапа на этап может произойти фактически неконтролируемое искажение данных. Применение единой среды хранения информации о проекте позволяет избежать этой опасности.

В отличие от традиционного подхода, при котором использовались специфические средства прототипирования, не предназначенные для построения реальных приложений, а прототипы выбрасывались после того, как выполняли задачу устранения неясностей в проекте, в подходе RAD каждый прототип развивается в часть будущей системы. Таким образом, на следующую фазу передается более полная и полезная информация.

На фазе построения выполняется непосредственно сама быстрая разработка приложения. На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных в предыдущей фазе моделей, а также требований нефункционального характера. Программный код частично формируется при помощи автоматических генераторов, получающих информацию непосредственно из репозитория CASE-средств. Конечные пользователи на этой фазе оценивают получаемые результаты и вносят коррективы, если в процессе разработки система перестает удовлетворять определенным ранее требованиям. Тестирование системы осуществляется непосредственно в процессе разработки.

После окончания работ каждой отдельной команды разработчиков производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется полный программный код, выполняется тестирование совместной работы данной части приложения с остальными, а затем тестирование системы в целом. Завершается физическое проектирование системы:

· определяется необходимость распределения данных;

· производится анализ использования данных;

· производится физическое проектирование базы данных;

· определяются требования к аппаратным ресурсам;

· определяются способы увеличения производительности;

· завершается разработка документации проекта.

Результатом фазы является готовая система, удовлетворяющая всем согласованным требованиям.

На фазе внедрения производится обучение пользователей, организационные изменения и параллельно с внедрением новой системы осуществляется работа с существующей системой (до полного внедрения новой). Так как фаза построения достаточно непродолжительна, планирование и подготовка к внедрению должны начинаться заранее, как правило, на этапе проектирования системы. Приведенная схема разработки ИС не является абсолютной. Возможны различные варианты, зависящие, например, от начальных условий, в которых ведется разработка: разрабатывается совершенно новая система; уже было проведено обследование предприятия и существует модель его деятельности; на предприятии уже существует некоторая ИС, которая может быть использована в качестве начального прототипа или должна быть интегрирована с разрабатываемой.

Следует, однако, отметить, что методология RAD, как и любая другая, не может претендовать на универсальность, она хороша в первую очередь для относительно небольших проектов, разрабатываемых для конкретного заказчика. Если же разрабатывается типовая система, которая не является законченным продуктом, а представляет собой комплекс типовых компонент, централизованно сопровождаемых, адаптируемых к программно-техническим платформам, СУБД, средствам телекоммуникации, организационно-экономическим особенностям объектов внедрения и интегрируемых с существующими разработками, на первый план выступают такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Для таких проектов необходимы высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD неприменима для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления космическими кораблями, т.е. программ, требующих написания большого объема (сотни тысяч строк) уникального кода.

Не подходят для разработки по методологии RAD приложения, в которых отсутствует ярко выраженная интерфейсная часть, наглядно определяющая логику работы системы (например, приложения реального времени) и приложения, от которых зависит безопасность людей (например, управление самолетом или атомной электростанцией), так как итеративный подход предполагает, что первые несколько версий наверняка не будут полностью работоспособны, что в данном случае исключается.

Оценка размера приложений производится на основе так называемых функциональных элементов (экраны, сообщения, отчеты, файлы и т.п.) Подобная метрика не зависит от языка программирования, на котором ведется разработка. Размер приложения, которое может быть выполнено по методологии RAD, для хорошо отлаженной среды разработки ИС с максимальным повторным использованием программных компонентов, определяется следующим образом:

В качестве итога перечислим основные принципы методологии RAD:

· разработка приложений итерациями;

· необязательность полного завершения работ на каждом из этапов жизненного цикла;

· обязательное вовлечение пользователей в процесс разработки ИС;

· необходимое применение CASE-средств, обеспечивающих целостность проекта;

· применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;

· необходимое использование генераторов кода;

· использование прототипирования, позволяющее полнее выяснить и удовлетворить потребности конечного пользователя;

· тестирование и развитие проекта, осуществляемые одновременно с разработкой;

· ведение разработки немногочисленной хорошо управляемой командой профессионалов;

· грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль выполнения работ.

Структурный подход

Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов. В качестве двух базовых принципов используются следующие:

· принцип "разделяй и властвуй" - принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

· принцип иерархического упорядочивания - принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:

· принцип абстрагирования - заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;

· принцип формализации - заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;

· принцип непротиворечивости - заключается в обоснованности и согласованности элементов;

· принцип структурирования данных - заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы.

В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:

· SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы;

· DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных;

· ERD (Entity-Relationship Diagrams) диаграммы "сущность-связь".

На стадии проектирования ИС модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, отражающими структуру программного обеспечения: архитектуру ПО, структурные схемы программ и диаграммы экранных форм.

Перечисленные модели в совокупности дают полное описание ИС независимо от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы.

Лекция 8. Case средства разработки информационных систем