Современное общество оперирует колоссальными объемами информации. Перед современным человеком встает задача осознания за короткий интервал времени (время, как известно, тоже ресурс) необходимой для него информации. В ходе реализации больших проектах все чаще на первый план выходит проблема коммуникации членов проектной группы (имеющих различный возрастной состав, уровень образования, опыт, заинтересованность и т. д.). Для достижения общей цели люди в команде должны мыслить схожими между собой образами. Все чаще приходится задумываться о методах и средствах, позволяющих наиболее адекватно отражать структуру объекта, чтобы его системные свойства (в том числе и эффекты) вычленялись зрительно, были «говорящими». Данные положения составляют суть проблемы наглядности. То, что осознается, мыслится, понимается, моделируется, проектируется, объясняется должно быть наглядным.
Человечество всегда стремилось к наглядности: рисунки, карты, схемы, наглядные образы в классической литературе, сравнительные обороты в поэзии, фотография, кинематограф и т. д. При этом за длительный срок существования проблемы (начало можно отнести к первым наскальным рисункам) людям удалось выработать ряд правил, норм, позволяющих добиться наглядности в отдельных областях [30]. Так, например, в инженерных науках сформированы правила формирования чертежей, начертания схем, в картографии разработаны приемы нанесения на карту различных объектов, сформировалась типизация карт (географические, политические и т. д.). Довольно серьезную проработку проблема получила и в искусстве: приемы рисования в живописинотная грамота в музыкеоператорские приемы в кинематографе и т. д. [30].
Актуальность темы
исследования. Проблемам визуализации в представлениях проектной и рабочей документации всегда — явно или неявноуделялось большое внимание в системотехнике систем. В технических и научных приложениях значительный успех достигнут в направлении, известном как схемотехника — особенно впечатляюще, например, в электротехнике или химии. Аналогично при внедрении и сопровождении корпоративных информационных систем (КИС) довольно широкое распространение получили так называемые САБЕ-системы и технологии, по существу, так же нацеленные на восприятие решений человеком, продукции, можно сказать, человеко-ориентированного моделирования.
Уровень схемотехнического моделирования еще недостаточно «прописан» в научных установках системотехники компьютеризованных систем в экономике, в концептологии КИС. Как следствие — отставание соответствующего системотехнического направления, особенно это заметно в звене сопряжения проектанта и потребителя проектных решений — так называемого пользователя. А если смотреть с позиций современной информатики, то в этом звене явно недостаточно используются новые эффективные возможности улучшения всего системотехнического комплексамультимедийные средства. Инструментарий проектирования КИС не обладает вполне достижимым уровнем наглядности, что явно снижает сферу его применимости.
Схемотехника направлена на выявление структурных особенностей систем, их синтез (определение структуры), обеспечивающий выполнение определённых функций системы, а таюке расчёт параметров входящих в них элементов на всех этапах жизненного цикла системы (проектирование, создание и эксплуатация). Также она представляет собой интерфейс между разработчиками и пользователями будущей системы.
С учетом современных возможностей компьютерных средств визуализации актуальным является разработка новых стандартов безбумажной информатики. Они направлены на формирование информатики схемотехнического уровня в целом и развитие современных СА8Е-средств, в частности — для начала, не запрещая вводить разработчикам новые обозначения в моделях, но фиксируя классы объектов. Данный подход развивает классическое представление подобных систем (в виде блок схемы и языка), дополняя его мультимедийными средствами, что делает модели понятными большему числу пользователей.
Цели диссертационного исследования состоят в: развитии концептологии схемотехнического проектирования и методов визуализации, используемых на этапах проектирования и внедрения КИСсоздании образцов схемотехнических стандартов проектирования.
КИСих использовании в проектировании моделирующих стендов и демонстрационно-обучающих комплексовобосновании проектирования моделирующих стендов и демонстрационно-обучающих комплексов как модулей системотехники КИС в условиях развитых средств визуализации.
Для достижения указанных целей решены следующие задачи: проанализированы современные подходы создания КИС, а также средств визуализации, используемых на различных этапах проектирования и внедрения систем подобного классарассмотрены схемотехники, применяемые в самых различных областях жизнедеятельности человека;
— развиты представления об элементах знаковых систем, используемых при внедрении и сопровождении КИСразвиты способы конструирования знаковых системспроектированы и разработаны моделирующие стендыапробированы демонстрационно-обучающие комплексы.
Объектом исследования является процесс проектирования, внедрения и сопровождения корпоративных информационных систем.
Предметом исследования является уровень схемотехнического проектирования, методы и средства визуализации, используемые на этапах проектирования, внедрения и сопровождения КИС.
Теоретической основой исследования послужили труды российских и зарубежных ученых в области проектирования и внедрения КИС, использования СА8Е-средств, в области семиотики, системного анализа и др.
Методологическую основу работы составили методологии разработки и внедрения КИС, методы схематизации и визуализации, используемые при разработке и внедрении КИС, методы из области менеджмента, информационных технологий, в том числе метод системного анализа.
Научная новизна диссертационной работы заключается в предложенной технологии построения многоуровневых моделей для целей проектирования КИС, отличительными особенностями которой являются: использование предопределенной библиотеки более наглядных, чем в стандартных СА8Е-средствах, конструктивовдополнение статичных моделей визуализацией отношений между конструктивами и использованием слоев для отображения инфраструктуры.
Новые научные результаты: уточнение места схемотехнического проектирования в системотехнике КИС, что позволяет раньше и качественнее задействовать обучение будущих пользователей на проекте, согласовывать проектные решения с заказчиком. предложена технология построения многоуровневых моделей для целей проектирования КИС, отличительными особенностями которой являются: использование предопределенной библиотеки более наглядных, чем в стандартных САБЕ-средствах, конструктивовдополнение статичных моделей визуализацией отношений между конструктивами и использованием слоев для отображения инфраструктуры и динамики систем на базе сценарного подходапредложена архитектура моделирующих стендовпредложена архитектура демонстрационно-обучающих комплексов.
Достоверность научных результатов подтверждается проведенным автором анализом литературы, посвященной вопросам внедрения и сопровождения КИС, приведенными материалами известных достижений других авторов, а также результатами апробации усовершенствованной технологии построения моделей.
Значение для теории и практики научных результатов. Предложенные в работе изменения технологии построения многоуровневых моделей для целей проектирования КИС, выделение уровня схемотехнического проектирования в системотехнике КИС, разработанные макеты моделирующих стендов и примеры демонстрационно-обучающих комплексов могут быть использованы при адаптации методологий внедрения КИС на соответствующих проектах, рассматриваться как принципы построения моделей предприятия на основе современных средств визуализации.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались и получили положительную оценку на Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов «Реформы в России и проблемы управления», 2005, 2006, 2008 гг. в ГУУ, г. Москва.
Внедрение результатов исследования. Результаты исследования нашли применение в работе консультантов Департамента ERP-технологий ООО «ТехноСерв АС» при проектировании и внедрении информационных систем на базе программных продуктов компании SAP.
Публикации. По теме диссертации в открытой печати опубликовано 6 научных работ, общим объемом 1,9 п.л., лично автору принадлежит 1,7 п.л. Работы посвящены вопросам развития средств визуализации в системотехнике КИС.
Объем работы — диссертация состоит из введения, трех глав, заключения. Работа содержит 132 страницы основного машинописного текста, приложений.
Выходы.
Механизм.
Рис. 2.5. Функциональный блок и интерфейсные дуги I.
А-0.
Более общее представление.
Более детальное представление.
Эта диаграмма является «ро госте лем этой диаграммы.
Рис. 3.6. Структура БАОТ-модели. Декомпозиция диаграмм.
Моделирование потоков данных (процессов) [4, 14, 41]. В основе данной методологии (методологии Оапе/Загвоп) лежит построение модели анализируемой информационной системы — проектируемой или реально существующей. В соответствии с методологией модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных (ДПД или ОБО), описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи пользователю. Диаграммы верхних уровней иерархии (контекстные диаграммы) определяют основные процессы или подсистемы информационной системы с внешними входами и выходами. Они детализируются при помощи диаграмм нижнего уровня. Такая декомпозиция продолжается, создавая многоуровневую иерархию диаграмм, до тех пор, пока не будет достигнут такой уровень декомпозиции, на котором процесс становятся элементарными и детализировать их далее невозможно.
Источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те в свою очередь преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям потребителям информации. Таким образом, основными компонентами диаграмм потоков данных (рис. 1.7.) являются:
• внешние сущности;
• системы/подсистемы;
• процессы;
• накопители данных;
• потоки данных. обраСагакиая даиуыснгацпа ипресиаопв^ци"! ма иперц-цнид / и <1 / детглаг (лиентя, V".
ГТС’ТОЮП сбслукисвннч ч.
Рис. 1.7. Пример диаграммы потоков данных.
Методология АШЗ [62]. Концепция Архитектуры Интегрированных Информационных Систем (АИБ) основана на идее интеграции, которая является составной частью комплексного анализа бизнес-процессов. Первый шаг при создании архитектуры состоит в разработке модели бизнес-процесса, описывающей все его основные функции. Полученная таким образом чрезвычайно сложная модель разделится на подмодели, или типы моделей, в соответствии с типами представлений (рис. 1.9. — 1.12.). Это позволяет существенно снизить степень ее сложности. Содержимое типов моделей может быть описано методами, предназначенными для конкретного типа представления. Многочисленные взаимосвязи между типами моделей при этом не учитываются. Впоследствии эти взаимосвязи инкорпорируются в общую модель для анализа всего процесса без какой-либо избыточности. Вторым подходом, уменьшающим сложность модели бизнес-процесса, является анализ каждого типа моделей на различных уровнях. В соответствии с концепцией модели жизненного цикла различные методы описания информационных систем дифференцируются по степени их близости к информационным технологиям. Это гарантирует целостность описания на всех этапах, начиная от проблем управления бизнесом до технической реализации информационной системы. Архитектура АПК (рис. 1.8.) создает основу для разработки и оптимизации интегрированных информационных систем, а также для описания их реализации. Выбор уровней и типов описаний формирует архитектуру АШБ, которая используется в качестве модели для построения процессов, связанных с управлением бизнесом, их анализа и оценки.
Рис. 1.8. Модели архитектуры АЯ18 при описании бизнес-процессов.
Рис. 1.9. Пример функциональной модели.
Рис. 1.10. Пример информационной модели.
Рис. 1.11. Пример организационной модели.
Рис. 1.12. Пример управляющей модели.
Unified Modeling Language [16, 24]. UML (сокр. от англ. Unified Modeling Language— унифицированный язык моделирования) — язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования в основном программных систем.
Использование UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. Его также используют для моделирования бизнес-процессов, системного проектирования и отображения организационных структур. UML позволяет разработчикам ПО достигнуть соглашения в графических обозначениях для представления общих понятий (таких как класс, компонент, обобщение (generalization), объединение (aggregation) и поведение) и больше сконцентрироваться на проектировании и архитектуре.
UML поддерживается самыми разнообразными программными продуктами:
• Rational Rose (Rational Software, Windows 98/NT/2000/XP, Linux Red Hat 6.2, 7.0, Solaris 2.5.1,2.6, 7, 8, HP-UX 10.20, 11.0, 11. i);
• Microsoft Visual Studio .NET Enterprise Architect, Microsoft Visio (Microsoft, платформы: Windows 98/NT/2000/XP/Server 2003);
• Describe Enterprise (Embarcadero technologies, платформы: Windows 98/NT/2000/XP);
• семейство продуктов Together (Borland, платформы: Windows 98/NT/2000/XP, Linux, Solaris);
• Bold for Delphi (Borland, платформы: Windows 98/NT/2000/XP);
• MagicDraw (Magic, Inc., платформы: Windows 98/Me/NT/2000/XP, Solaris, OS/2, Linux, HP-UX, ADC, Mac OS);
• QuickUML (ExcelSoftware, платформы: Windows 98/NT/2000/XP) .
Также некоторые продукты OpenSourse, например ArgoUML, Novosoft UML Library.
Основными элементами UML являются сущности (Thing), отношения (Relationship), диаграммы (Diagram). Сущности являются ключевыми абстракциями языка, отношения связывают сущности вместе, диаграммы группируют коллекции сущностей, которые представляют интерес. Структурные сущности являются существительными языка (рис. 1.13.). К ним относятся:
Класс Активный класс.
Window Window.
Origin Origin.
Size Size.
Openf) OperiQ.
Closet) Closai!
Move0 MoveQ.
DisplavO* DisnlayO.
Интерфейс О.
Slecppiny f-/" ¦" «-f Collaboration) (Uso case.
Компонент i [егтп.ша.
Рис. 1.13. Структурные сущности UML Классы (Class) — это набор объектов, разделяющих одни и те же атрибуты, операции, отношения и семантику. Класс реализует один или несколько интерфейсов и изображается виде прямоугольника, включающего имя класса, имена атрибутов, операций, примечание.
Интерфейсы (Interface) — это набор операций, которые определяют сервис класса или компоненты. Интерфейс графически изображается в виде круга и, как правило, присоединяется к классу или к компоненту, который реализует данный интерфейс.
Узел.
Кооперации (Collaboration) — определяют взаимодействие и служат для объединения ролей и других элементов, которые взаимодействуют вместе так, что получающееся в результате поведение объекта оказывается большим, чем просто сумма всех элементов. Изображается в виде эллипса с пунктирной границей.
Прецеденты (Use case) — описание набора последовательностей действий, которые выполняются системой и имеют значение для конкретного действующего лица (Actor). Прецеденты изображаются в виде эллипса и используются для структурирования поведенческих сущностей в модели. Активные классы (Active class) — это классы, чьими экземплярами являются активные объекты, которые владеют процессом или потоком управления и могут инициировать управляющее воздействие. Стереотипами конкретного класса являются процесс (Process) и поток (Thread). Графически такой класс изображается как класс с жирной границей.
Компоненты (Component) — это физически заменяемые части системы, обеспечивающие реализацию ряда интерфейсов. Компонент — это физическое представление таких логических элементов, как классы, интерфейсы и кооперации. Предметная область компонентов относится к реализации. Изображаются компоненты в виде прямоугольника с ярлыками слева и, как правило, имеют только имя и примечание.
Узлы (Node) — физические объекты, которые существуют во время исполнения программы и представляют собой коммуникационный ресурс, обладающий, по крайней мере, памятью, а зачастую и процессором. На узлах могут находиться выполняемые объекты и компоненты. Изображаются узлы в виде куба, имеют имя и примечание.
Данные перечисленных семи типов объектов являются базовыми структурными объектами UML. Существуют также вариации данных объектов, такие как действующие лица (Actor), сигналы (Signal), утилиты (Utility — вид класса), процессы и нити (Process и Thread — виды активного класса),.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Современное внедрение корпоративных информационных систем чаще всего представляет собой процесс адаптации существующих на рынке решений к потребностям компании, а не разработку с нуля уникального программно-технического комплекса. При таком подходе важным является как можно более раннее вовлечение будущих пользователей в процесс проектирования новой системы. Основная проблема при этом — пользователи должны понимать терминологию и принципы работы проектируемой системы.
Существующих средств визуализации информации для коммуникации и обучения в рамках проекта разработки и внедрения КИС на этапах эскизного, технического, рабочего проектирования и внедрения (особенно в части обучения) недостаточно. Активно применяемые в настоящее время на подобных проектах современные САБЕ-средства для целей их использования в системе общения «разработчик — конечный пользователь» обладают слишком высоким уровнем абстракции.
В других отраслях науки активно используются различные способы визуализации информации, с применением самых различных знаковых систем. Наряду с высокоабстрактными способами представления окружающей реальности активно применяются и более наглядные (пусть и менее универсальные). Объяснить иногда проще на примере, чем с помощью сухого определения.
Повысить наглядность обозначающих конструктивов при проектировании КИС можно с помощью мультимедийных средств визуализации информации. Имея заранее предопределенную библиотеку наглядных конструктивов, проектировщик может выбрать их и отобразить на диаграмме (для этого ему не придется каждый раз их полностью придумывать и перерисовывать). Более того, компьютер позволяет отобразить знак так, как это не возможно на бумаге — с применением динамической визуализации (аналог мул ьтип л икации).
Широко используемые статичные схемы представления модели предприятия в их компьютерном представлении современные мультимедийные средства позволяют дополнить следующими возможностями: визуализацией отношений между конструктивами (повторяющейся анимацией) и использованием слоев для отображения инфраструктуры (принцип, используемый в геоинформационных системах).
В случае компьютерного предъявления информации представляется возможным применение сценарного подхода. С помощью него возможно создать отдельный фильм, в основу которого заложен сценарий, состоящий из последовательности сцен и набора действий внутри сцены. Таким способом можно продемонстрировать бизнес-процесс, затрагивающий определенные подсистемы (элементы) предприятия в совершенно четком аспекте в рамках выполнения единой бизнес-функции.
В части обучения современные мультимедийные средства позволяют компоновать модели предприятия в обучающие модули. Для организации полноценного процесса обучения модули могут быть дополнены различными средами контроля знаний (например, в виде классического компьютерного тестирования).
В рамках исследования спроектирована архитектура моделирующего стенда, состоящая из модулей представления, предъявления и обучения. А также показана возможная архитектура демонстрационно-обучающих комплексов.
С практической точки зрения в рамках диссертационной работы разработан макет моделирующего стенда на основе авторской среды разработки Macromedia Flash. Разработаны примеры демонстрационно-обучающих комплексов, в которых использованы предложенные в работе развития представлений о конструктивах знаковых систем и совершенствования способов компоновки.
