Предисловие. 
Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления

Приказом № 5 от 12 января 2016 г. Министерством образования и науки Российской Федерации был утвержден федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», который является базовым документом для обучения по профилю «Автоматизированные системы обработки информации и управления».

Помимо общих организационно-методических положений в данном стандарте приводится характеристика профессиональной деятельности, в которой регламентированы:

• • область профессиональной деятельности;
• • объекты профессиональной деятельности;
• • виды профессиональной деятельности;
• • решаемые задачи по видам профессиональной деятельности;
• • общекультурные, общепрофессиональные и профессиональные компетенции, которыми должен обладать выпускник;
• • макроструктура программы бакалавриата;
• • требования к условиям реализации программы бакалавриата.

Дифференциация программы обучения и составление учебного плана, учебных и рабочих программ является прерогативой выпускающей кафедры того высшего учебного заведения, которое осуществляет подготовку специалистов по указанному профилю.

В настоящем учебном пособии процесс изучения дисциплины «Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ)» представлен в контексте Учебно-методического комплекса, разработанного на кафедре автоматизированных систем Иркутского национального исследовательского технического университета (ИРНИТУ).

Объектом проектирования АСОИУ может быть:

• • автоматизированное рабочее место (АРМ);
• • структурное подразделение (производственное или управленческое);
• • предприятие или организация;
• • корпорация;
• • отрасль народного хозяйства.

Кроме того, могут проектироваться отдельные системы, которые будут действовать на государственном уровне (например, система ГАС ВЫБОРЫ).

Предметом проектирования являются информационные процессы, сопровождающие выполнение процессов и бизнес-процессов на объекте проектирования, с улетом влияния на них факторов внутренней и внешней среды.

На российском рынке представлено не очень много специализированной учебной литературы по проектированию АСОИУ. В Российской государственной библиотеке по запросу «Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления» был сформирован список всего из 10 названий (изданных с 2000 по 2015 г.).

Из доступных книг можно назвать учебное пособие Рудинского И. Д. «Технология проектирования автоматизированных систем обработки информации и управления» [74], которое рекомендовано УМО по университетскому политехническому образованию для студентов вузов, обучающихся по направлению 230 100 — «Информатика и вычислительная техника.

На книжном рынке имеются также книги по обозначенной тематике с более общим названием «Проектирование информационных систем», допущенные или рекомендованные либо по образованию в области прикладной информатики (по направлению 80 801 — «Прикладная информатика» и другим экономическим специальностям), либо по университетскому политехническому образованию (направление 230 200 — «Информационные системы») [3, 10, 37, 41, 44, 69, 73, 78, 81].

Каждый из перечисленных источников отражает авторский взгляд на изложение материалов в рамках тематики проектирования АСОИУ. В каждом из них с разной степенью детализации рассматриваются все основные аспекты этого процесса. Технологии проектирования информационных систем (ИС) и АСОИУ с точки зрения этапов (стадий) их жизненного цикла, а также содержания работ на каждом из них в принципе являются одинаковыми, поэтому вся перечисленная учебно-методическая литература в равной степени будет полезной при изучении как дисциплины «Проектирование АСОИУ», так и дисциплины «Проектирование ИС».

В указанных источниках нашли отражение, в частности, следующие вопросы:

• 1) использование инструментальных средств проектирования (например, CASE-средства и UML-диаграммы);
• 2) подходы к проектированию;
• 3) технологии и методы проектирования;
• 4) стандарты проектирования;
• 5) содержание работ на всех стадиях проектирования;
• 6) особенности проектирования обеспечивающих подсистем (организационное, информационное, программное и технические обеспечение);
• 7) особенности проектирования документов и классификаторов;
• 8) документирование проекта;
• 9) процессное описание и моделирование предметной области;

ю.

• 10) проектирование баз данных;
• 11) проектирование бизнес-процессов.

и другие вопросы.

Таким образом, можно констатировать, что теоретические и частично прикладные аспекты проектирования АСОИУ освящены достаточно подробно. Поэтому те вопросы, которые хорошо изложены в других изданиях, в настоящем учебном пособии не рассматриваются. По контексту при необходимости на такого рода материалы приведены соответствующие ссылки.

Однако в имеющейся учебной литературе недостаточное внимание уделено вопросам инженерного проектирования тех работ, которые фактически выполняются на каждом из этапов. В данном учебном пособии акцент сделан на изучение, в частности, следующих вопросов:

• 1. Какими практическими рекомендациями целесообразно руководствоваться при проведении предпроектного обследования?
• 2. Каким образом можно выявлять и формализовывать требования к проектируемой системе?
• 3. Как можно корректно сформулировать названия задач, составляющих функциональность системы?
• 4. Что понимается под проектированием нормативно-справочной информации (НСИ)?
• 5. Какие особенности необходимо учитывать при проектировании классификаторов, входной и выходной информации?
• 6. Какие решения являются общесистемными и что именно в них должно быть спроектировано?
• 7. Как корректно представить задачу перед программистом?
• 8. С какими проблемами приходится сталкиваться при эксплуатации и сопровождении системы?
• 9. Что представляет собой оценка затрат на проектирование, разработку, внедрение и сопровождение системы?

Отдельные проектные решения проиллюстрированы примерами.

Рассмотрение проектирования АСОИУ с точки зрения процесса предусматривает выполнение определенной последовательности работ, для каждой из которых характерны свои особенности. Принципиально их можно разделить на две части.

• 1. Наличие методической базы, которая необходима для проведения совокупности аналитических и проектных работ. В ее составе могут быть, в частности:
  • • методики предпроектного обследования объекта автоматизации с целью описания существующих процессов и (или) бизнес-процессов для выявления в этих процессах проблем, которые могут быть устранены с помощью будущей автоматизированной системы;
  • • методики, позволяющие как можно более корректно и полно формулировать требования со стороны заказчиков к проектируемой системе и способствующие последующей формализации требований при описании проекта для программирования;

• • другие материалы методического характера, используемые в процессе исследования информационно-функциональной составляющей на объекте автоматизации и в процессе непосредственного проектирования.
• 2. Наличие инструментальных средств, применяемых при оформлении материалов проекта на всех его стадиях. Помимо традиционных средств отображения информации, имеющихся в арсенале текстовых редакторов, в настоящее время невозможно осуществлять проектирование АСОИУ без применения CASE^[1]-средств, необходимых для представления различного рода графической информации (например, интерфейсов, моделей и структур баз данных, бизнес-процессов, различных форм технологического взаимодействия между всеми пользователями системы, между пользователями системы и ее информационно-программными и техническими компонентами, между отдельными логически взаимосвязанными функциональными частыми системы). Кроме того, уже более 20 лет широко используется методология структурного анализа и проектирования SADT (Structured analysis and design technique), возможности которой позволяют графически представлять и описывать отдельные элементы проектирования (например, бизнеспроцессы). Это может быть полезным для исследования бизнес-процессов при предпроектном обследовании на объекте автоматизации, проведении реинжиниринга бизнес-процессов и описании бизнес-процессов после внедрения проектируемой системы. Данная методология обеспечивает унифицированную основу для проектных решений, начиная с этапа предпроектного обследования и заканчивая этапом эксплуатации уже готовой системы. К инструментальным средствам относятся также языки и среды программирования, позволяющие трансформировать проектные решения «изложенные на бумаге» в программный код, который в виде готового программного продукта получает конечный пользователь. Для него такой пакет программ и является собственно соответствующей АСОИУ, ориентированной на решение его повседневных профессиональных задач.

Таким образом, при изучении дисциплины «Проектирование АСОИУ» студенты должны получить теоретические знания по процессу проектирования как таковому, по методическим аспектам и по применению специальных инструментальных средств, а также прибрести навыки по созданию проектных решений на всех этапах проектирования с учетом составления сопутствующей проектной документации. При этом возможно два принципиальных подхода к освоению дисциплины:

• 1. Первый подход:
  • • изучить базовые теоретические основы проектирования АСОИУ;
  • • изучить стадии (этапы) канонического процесса проектирования АСОИУ и их содержание;
  • • изучить методические аспекты проектирования;

• • изучить инструментальные средства, используемые в процессе проектирования;
• • приобрести навыки применения полученных знаний на практике, т. е. подготовить отдельные проектные решения и реализовать какие-либо из них.
• 2. Второй подход:
  • • инструментальные средства, используемые для проектирования АСОИУ, изучаются в рамках специальных дисциплин (например, «CASEсредства», «Web-программирование», «Информационные технологии», «Объектно-ориентированное программирование», «Сети и телекоммуникации», «Технологии разработки программных комплексов», «Организация ЭВМ и сетей», «Базы данных, «Теоретические основы автоматизированного управления» и др.);
  • • изучить стадии (этапы) канонического процесса проектирования АСОИУ и их содержание;
  • • изучить методические аспекты проектирования;
  • • на практике выполнить проектирование АСОИУ (по индивидуальному заданию) при использовании ранее изученных и освоенных инструментальных средств, включая выполнение основных работ по каждой стадии, а также программно реализовать отдельные проектные решения, сопроводив программу инструкцией по ее эксплуатации (для системного программиста или администратора) и инструкциями для конечных пользователей, которые будут использовать предложенную программу для выполнения своих текущих обязанностей.

В учебном пособии изучение дисциплины «Проектирование АСОИУ» рассматривается в рамках второго подхода, т. е. внимание изучению инструментальных средств не уделяется.

В настоящее время при обучении в вузе делается упор на приобретение студентами профессиональных компетенций в рамках выбранных специальностей. Поэтому материалы учебного пособия ориентированы на получение теоретических знаний и освоение практических навыков, которые необходимы выпускникам для выполнения своих будущих профессиональных обязанностей в контексте компетенций (трудовых функций), которые содержатся, например, в таких профессиональных стандартах для ИТ-специалистов, как «Специалист по автоматизированным системам управления производством», «Системный аналитик», «Технический писатель (специалист по технической документации в области информационных технологий)».

Освоение дисциплины «Проектирование АСОИУ» опирается на уже полученные студентами знания, а также приобретенные ими навыки. Внимание уделяется процессу проектирования как таковому. Изучается содержание всех этапов проектирования и рассматриваются отдельные аспекты составления проектной документации, сопровождающей каждый из них.

Содержание дисциплины «Проектирование АСОИУ» учитывает задачи и компетенции, регламентированные федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования (бакалавриат), утвержденным приказом Минобрнауки от 12 января 2016 г. по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» (профиль «Автоматизированные системы обработки информации и управления). В частности, в рамках указанной дисциплины рассматриваются вопросы, связанные со следующими профессиональными задачами:

• 1. Проектно-конструкторская деятельность:
  • • сбор и анализ исходных данных для проектирования;
  • • проектирование программных средств (систем, программ, баз данных) в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования;
  • • разработка и оформление проектной и рабочей технической документации.
• 2. Проектно-технологическая деятельность:
  • • применение современных инструментальных средств при разработке программного обеспечения.

Соответствие между профессиональными компетенциями, рекомендованными в образовательном стандарте, и работами, которые выполняются студентами при освоении дисциплины «Проектирование АСОИУ», приведены в табл. 1.

Таблица 1

Соответствие между профессиональными компетенциями из образовательного стандарта и навыками, получаемыми студентами при изучении дисциплины «Проектирование АСОИУ».

Цель дисциплины «Проектирование АСОИУ», которая опирается на знания и навыки студентов, полученные и приобретенные в процессе ранее изученных смежных специальных дисциплин, заключается в том, чтобы дать студентам завершающие знания в области современных научных и практических методов проектирования и сопровождения АСОИУ различного назначения. При этом студенты должны:

знать

• • информационное и документационное сопровождение процесса проектирования;
• • содержание стадий и этапов проектирования;
• • основные стандарты проектирования АСОИУ;
• • программные и инструментальные средства проектирования;
• • методы оптимизации автоматизируемых процессов, включая реинжиниринг бизнес-процессов;

уметь

• • проводить предпроектное обследование объекта автоматизации;
• • выполнять декомпозицию системы на подсистемы (модули, контуры или блоки) и комплексы задач;
• • вести документацию на всех этапах проектирования;
• • осуществлять постановку задачи для программирования с учетом входной, выходной и нормативно-справочной информации, а также алгоритма ее решения;
• • выполнять выбор средств и методов проектирования отдельных компонент проекта и использовать их;
• • пользоваться инструментальными средствами проектирования;

владеть

• • навыками применения средств разработки и оформления проектной документации на всех этапах проектирования;
• • навыками в области анализа объекта автоматизации;
• • навыками использования инструментальных средств для проектирования.

Предлагаемый в учебном пособии подход к изучению дисциплины «Проектирование АСОИУ» может являться фундаментом для перехода к такой организационно-технологической модели обучения, как «проектное обучение», которая в настоящее время начинает внедряться в отдельных вузах для некоторых специальностей, включая специальности, ориентированные на подготовку специалистов в сфере компьютерных технологий.

В приложение, А включено краткое описание профессиональных стандартов по профилю «Автоматизированные системы обработки информации и управления».

В приложении Б приведен перечень ИТ-специальностей, по которым имеются утвержденные профессиональные стандарты и стандарты, которые в настоящее время находятся в стадии утверждения, а также описание отдельных вакансий для нескольких ИТ-компаний.

Знание кратко рассмотренных стандартов и примеров описания реальных вакансий поможет студентам при обучении обратить внимание именно на те моменты, которые в них отражены. Более углубленные знания пригодятся им впоследствии при составлении резюме с использованием современной профессиональной терминологии, а ориентация относительно трудовых действий, навыков и знаний послужит основой для подготовки к собеседованию с работодателем при трудоустройстве. Таким образом, выпускник вуза, знакомый с профессиональными стандартами, а также с требованиями, предъявляемых к претендентам на вакансии со стороны компаний, осуществляющих свою деятельность в сфере ИТ-технологий, существенно повышает свою конкурентоспособность на рынке труда.

Выражаю благодарность преподавателям кафедры автоматизированных систем ИРНИТУ, которые оказали консультационную помощь при подготовке данного учебного пособия: заведующему кафедрой Сергею Владимировичу Бахвалову, профессору Анатолию Алексеевичу Засядко, доцентам Вадиму Леонидовичу Аршинскому и Станиславу Валентиновичу Григорьеву, старшему преподавателю Ирине Анатольевне Серышевой, а также специалисту по юзабилити сервиса IPS Вере Сусол.

В приложениях В, Ж и И использованы материалы лабораторных работ (по дисциплине «Проектирование АСОИУ») студентов: Михалевой Светланы, Кондратьевой Анастасии, Дроздовой Вероники, Мамаева Никиты и Камышовой Елены.

• [1] CASE (computer-aided software engineering).