1. Лекция: Общие сведения о проектировании информационных систем и баз данных

Рассмотрена терминология, используемая в теории баз данных на стадии проектирования и практической работы. Приведены сведения о базах данных как важнейшем компоненте информационных систем, об общих принципах проектирования этих систем. Цель: получение знаний по основной терминологии курса и общих сведений о проектировании информационных систем.

Некоторые термины и определения, используемые при работе с базами данных

Используемая терминология различна в теории реляционных баз данных, на стадии проектирования концептуальной модели и при практической работе с физической моделью и с базой данных, как это показано далее. Приведенные термины очень важны, однако для начинающих изучать данный предмет могут оказаться сложными для понимания. К этим формулировкам рекомендуется периодически возвращаться (после изучения следующих разделов курса) для их четкого усвоения. Основная часть первоисточников по теории баз данных, а также средства разработчиков используют английскую терминологию, поэтому для большинства русских терминов приведены соответствующие английские значения.

База данных (БД, database) - поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

Предметная область - некоторая часть реально существующей системы, функционирующая как самостоятельная единица. Полная предметная область может представлять собой экономику страны или группы союзных государств, однако на практике для информационных систем наибольшее значение имеет предметная область масштаба отдельного предприятия или корпорации.

Система управления базами данных (СУБД) - комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания и модификации базы данных, добавления, модификации, удаления, поиска и отбора информации, представления информации на экране и в печатном виде, разграничения прав доступа к информации, выполнения других операций с базой.

Реляционная БД - основной тип современных баз данных. Состоит из таблиц, между которыми могут существовать связи по ключевым значениям.

Таблица базы данных (table) - регулярная структура, которая состоит из однотипных строк (записей, records), разбитых на столбцы (поля, fields).

В теории реляционных баз данных синоним таблицы - отношение (relation), в котором строка называется кортежем, а столбец называется атрибутом.

В концептуальной модели реляционной БД аналогом таблицы является сущность (entity), с определенным набором свойств - атрибутов, способных принимать определенные значения (набор допустимых значений - домен).

Ключевой элемент таблицы (ключ, regular key) - такое ее поле (простой ключ) или строковое выражение, образованное из значений нескольких полей (составной ключ), по которому можно определить значения других полей для одной или нескольких записей таблицы. На практике для использования ключей создаются индексы - служебная информация, содержащая упорядоченные сведения о ключевых значениях. В реляционной теории и концептуальной модели понятие "ключ" применяется для атрибутов отношения или сущности.

Первичный ключ (primary key) - главный ключевой элемент, однозначно идентифицирующий строку в таблице. Могут также существовать альтернативный (candidate key) и уникальный (unique key) ключи, служащие также для идентификации строк в таблице.

В реляционной теории первичный ключ - минимальный набор атрибутов, однозначно идентифицирующий кортеж в отношении.

В концептуальной модели первичный ключ - минимальный набор атрибутов сущности, однозначно идентифицирующий экземпляр сущности.

Связь (relation) - функциональная зависимость между объектами. В реляционных базах данных между таблицами устанавливаются связи по ключам, один из которых в главной (parent, родительской) таблице - первичный, второй - внешний ключ - во внешней (child, дочерней) таблице, как правило, первичным не является и образует связь "один ко многим" (1:N). В случае первичного внешнего ключа связь между таблицами имеет тип "один к одному" (1:1). Информация о связях сохраняется в базе данных.

Внешний ключ (foreign key) - ключевой элемент подчиненной (внешней, дочерней) таблицы, значение которого совпадает со значением первичного ключа главной (родительской) таблицы.

Ссылочная целостность данных (referential integrity) - набор правил, обеспечивающих соответствие ключевых значений в связанных таблицах.

Хранимые процедуры (stored procedures) - программные модули, сохраняемые в базе данных для выполнения определенных операций с информацией базы.

Триггеры (triggers) - хранимые процедуры, обеспечивающие соблюдение условий ссылочной целостности данных в операциях изменения первичных ключей (возможно каскадное изменение данных), удалении записей в главной таблице (каскадное удаление в дочерних таблицах) и добавлении записей или изменении данных в дочерних таблицах.

Объект (object) - элемент информационной системы, обладающий определенными свойствами (properties) и определенным образом реагирующий на внешние события (events).

Система - совокупность взаимодействующих между собой и с внешним окружением объектов.

Репликация базы данных - создание копий базы данных (реплик), которые могут обмениваться обновляемыми данными или реплицированными формами, отчетами или другими объектами в результате выполнения процесса синхронизации.

Транзакция - изменение информации в базе в результате выполнения одной операции или их последовательности, которое должно быть выполнено полностью или не выполнено вообще. В СУБД существуют специальные механизмы обеспечения транзакций.

Язык SQL (Structured Query Language) - универсальный язык работы с базами данных, включающий возможности ее создания, модификации структуры, отбора данных по запросам, модификации информации в базе и прочие операции манипулирования базой данных.

Null - значение поля таблицы, показывающее, что информация в данном поле отсутствует. Разрешение на возможность существования значения Null может задаваться для отдельных полей таблицы.

Принципы проектирования информационных систем

Информационная система (ИС) - программно-аппаратный комплекс, предназначенный для хранения и обработки информации какой-либо предметной области. База данных - важнейший компонент любой информационной системы. Хорошо структурированная информация в базе данных позволяет не только беспроблемно эксплуатировать систему и выполнять ее текущее обслуживание, но и модифицировать и развивать ее при модернизации предприятия и изменении информационных потоков, законодательства и форм отчетности.

В настоящее время в эксплуатации на крупных предприятиях находятся комплексные ИС управления предприятиями (КИС, корпоративные системы, ERP-системы), такие как R/3 фирмы SAP, Oracle E-Business Suite, BaanERP. Среди российских разработок приближаются по функциональности к системам класса ERP "Галактика", "Флагман", "Парус".

По данным аналитической компании IDC за 2004 г., объем российского рынка интегрированных систем управления предприятием (ИСУП) вырос на 52,8% и достиг 195 млн. долл. Уже третий год подряд темпы его роста превышают аналогичный показатель ИТ отрасли в целом (1.1).

Таблица 1.1. Объем российского рынка интегрированных систем управления предприятием в 2004 г.
Название компании Доля (%)
SAP 40,6
Oracle 22,8
Microsoft 10,9
Galaktika 8,2
1C 4,6
Epicor-Scala 3,7
BAAN 2,4
Остальное 6,8
ВСЕГО 195,15 млн. долл.

Многие ERP-системы могут устанавливаться и функционировать на различных операционных системах и серверах баз данных (многоплатформенные системы). База данных подобных систем состоит из нескольких тысяч таблиц (BaanERP 5.0с - более 2500 таблиц информации по одному предприятию).

Любая сложная система для обеспечения ее надежного функционирования строится как иерархическая система, состоящая из отдельных подсистем и модулей, которые взаимодействуют между собой и используют общую базу данных.

На рис. 1.2 показан полный состав системы BaanERP версии 5.0с (меню администратора системы) и состав модулей подсистемы "Производство".


Подсистемы и модули BaanERP 5.0c
Рис. 1.2.  Подсистемы и модули BaanERP 5.0c

На рис. 1.3 приведена схема подсистем и модулей КИС "Флагман".

Схема  подсистем и модулей КИС "Флагман"
Рис. 1.3.  Схема подсистем и модулей КИС "Флагман"

Понимание принципов разработки, организации и функционирования подобных систем, способов хранения и обработки информации необходимо каждому современному специалисту.

При описании информационной системы предполагается, что она содержит два типа сущностей: операционные сущности, которые выполняют какую-либо обработку (некоторый аналог программы), и пассивные сущности, которые хранят информацию, доступную для пополнения, изменения, поиска, чтения (база данных).

При проектировании сложных информационных систем используется метод декомпозиции - система разбивается на составные части, которые связаны, взаимодействуют друг с другом и образуют иерархическую структуру. Иерархический характер сложных систем хорошо согласуется с принципом групповой разработки. В этом случае деятельность каждого участника проекта ограничивается соответствующим иерархическим уровнем.

Классический подход к разработке сложных систем представляет собой структурное проектирование, при котором осуществляется алгоритмическая декомпозиция системы по методу "сверху вниз". Именно в этом случае можно построить хорошо функционирующую систему с общей базой данных, согласованными форматами использования и обработки информации на всех участках, с оптимальным взаимодействием всех подсистем.

Исторически сложилось так, что некоторые системы разрабатывались по методу "снизу вверх": вначале создавались отдельные автоматизированные рабочие места (АРМы), затем предпринимались попытки объединения их в единую информационную систему. Подобные разработки для крупных систем не могут быть успешны.

При создании проекта информационной системы для проектирования ее базы данных следует определить:

  1. объекты информационной системы (сущности в концептуальной модели);
  2. их свойства (атрибуты);
  3. взаимодействие объектов (связи) и информационные потоки внутри и между ними.

При этом очень важен анализ существующей практики реализации информационных процессов и нормативной информации (законов, постановлений правительства, отраслевых стандартов), определяющих необходимый объем и формат хранения и передачи информации. Если радикальной перестройки сложившегося информационного процесса не предвидится, следует учитывать имеющиеся формы хранения и обработки информации в виде журналов, ведомостей, таблиц и т.п. бумажных носителей.

Однако предварительно необходимо выполнить анализ возможности перехода на новые системы учета, хранения и обработки информации, возможно, исходя из имеющихся на рынке программных продуктов-аналогов, разработанных крупными информационными компаниями и частично или полностью соответствующими поставленной задаче.

Схема формирования информационной модели представлена на рис.1.4.

Схема формирования информационной модели
Рис. 1.4.  Схема формирования информационной модели

Концептуальная модель (см. рис.1.4) - отображает информационные объекты, их свойства и связи между ними без указания способов физического хранения информации (модель предметной области, иногда ее также называют информационно-логической или инфологической моделью). Информационными объектами обычно являются сущности - обособленные объекты или события, информацию о которых необходимо сохранять, имеющие определенные наборы свойств - атрибутов.

Физическая модель - отражает все свойства (атрибуты) информационных объектов базы и связи между ними с учетом способа их хранения - используемой СУБД.

Внутренняя модель - база данных, соответствующая определенной физической модели.

Внешняя модель - комплекс программных и аппаратных средств для работы с базой данных, обеспечивающий процессы создания, хранения, редактирования, удаления и поиска информации, а также решающий задачи выполнения необходимых расчетов и создания выходных печатных форм.

Создание информационной системы ведется в несколько этапов, на каждом из которых конкретизируются и уточняются элементы разрабатываемой системы.

Существуют различные типы схем, иллюстрирующих жизненный цикл разработки ИС. На рис.1.5 показана каскадная схема с обратной связью.


Рис. 1.5.  Каскадная схема жизненного цикла ИС

Жизненный цикл разработки сложной системы в этом случае складывается из этапов анализа, проектирования, программирования и тестирования, внедрения и сопровождения, которые выполняются последовательно.

По принятым сегодня нормам, над любым проектом ИС работают:

  • бизнес-аналитики, изучающие и моделирующие бизнес-процессы предметной области;
  • системные аналитики и архитекторы, проектирующие архитектуру решения, приложений и данных;
  • авторы кода приложений;
  • специалисты по тестированию и оценке качества;
  • авторы документации;
  • авторы дистрибутивов;
  • специалисты по внедрению,

причем обычно эти функции распределяются между различными специалистами, хотя совмещение ролей все еще практикуется.

На этапах проектирования и программирования могут использоваться методы объектно-ориентированного подхода к разработке объектов информационной системы (наследование, инкапсуляция, полиморфизм).

Для решения задач проектирования сложных систем существуют специальные методологии и стандарты.

К таким стандартам относятся методологии семейства IDEF (Icam DEFinition, ICAM - Integrated Computer-Aided Manufacturing - первоначально разработанная в конце 70-х гг. программа ВВС США интегрированной компьютерной поддержки производства). С их помощью можно эффективно проектировать, отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. В настоящий момент к семейству IDEF относятся следующие стандарты:

  • IDEF0 - Function Modeling - методология функционального моделирования сложных систем. С помощью наглядного графического языка IDEF0 изучаемая система предстает перед разработчиками и аналитиками в виде набора взаимосвязанных функциональных блоков. Основана на разработанной компанией SofTech, Inc. в конце 60-х гг. технологии SADT - структурированного анализа и разработки (Structured Analysis and Design Technique). Как правило, моделирование средствами IDEF0 является первым этапом изучения любой системы;
  • IDEF1 - Information Modeling - методология моделирования информационных потоков внутри системы, позволяющая отображать и анализировать их структуру и взаимосвязи;
  • IDEF1X (IDEF1 Extended) - Data Modeling - методология проектирования реляционных баз данных. Заключается в построении моделей данных типа "сущность-связь" (ERD - Entity-Relationship Diagram) в нотации этого стандарта;
  • IDEF2 - Simulation Model Design - методология динамического моделирования систем. В настоящее время существуют алгоритмы и их компьютерные реализации, которые позволяют превращать набор статических диаграмм IDEF0 в динамические модели, построенные на базе "раскрашенных сетей Петри" (CPN - Color Petri Nets);
  • IDEF3 - Process Description Capture - методология документирования процессов, происходящих в системе, которая используется, например, при исследовании технологических процессов на предприятиях. С помощью IDEF3описываются сценарий и последовательность операций для каждого процесса. IDEF3 имеет прямую взаимосвязь с методологией IDEF0 - каждая функция (функциональный блок) может быть представлена в виде отдельного процесса средствами IDEF3;
  • IDEF4 - Object-Oriented Design - методология построения объектно-ориентированных систем. Средства IDEF4 позволяют наглядно отображать структуру объектов и заложенные принципы их взаимодействия, тем самым позволяя анализировать и оптимизировать сложные объектно-ориентированные системы;
  • IDEF5 - Ontology Description Capture - методология онтологического исследования сложных систем. В методологии IDEF5 онтология системы может быть описана при помощи определенного словаря терминов и правил, на основании которых могут быть сформированы достоверные утверждения о состоянии рассматриваемой системы в некоторый момент времени. На основе этих утверждений формируются выводы о дальнейшем развитии системы, и производится ее оптимизация;
  • IDEF6 - Design Rationale Capture - методология использования рационального опыта проектирования, назначение: сохранение рационального опыта проектирования информационных систем для предотвращения структурных ошибок при новом проектировании;
  • IDEF7 - Information System Auditing - методология аудита информационной системы;
  • IDEF8 - User Interface Modeling - методология проектирования интерфейса пользователя;
  • IDEF9 - Scenario-Driven IS Design - методология анализа имеющихся условий и ограничений, в том числе физических, юридических, политических, и их влияния на принимаемые решения в процессе реинжиниринга;
  • IDEF10 - Implementation Architecture Modeling - моделирование архитектуры выполнения;
  • IDEF11 - Information Artifact Modeling - информационное моделирование артефактов;
  • IDEF12 - Organization Modeling - организационное моделирование;
  • IDEF13 - Three Schema Mapping Design - трехсхемный дизайн карт;
  • IDEF14 - Network Design - методология моделирования компьютерных сетей. Позволяет выполнять представление и анализ данных при проектировании вычислительных сетей на графическом языке с описанием конфигураций, очередей, сетевых компонентов, требований к надежности и т.п.

Описание стандартов IDEF0 - IDEF5, IDEF9 можно найти на сайтах http://www.idef.ru, http://www.idef.com или в интернет-библиотеке Верникова http://www.vpg.ru/main.mhtml?PubID=6

Стандарты IDEF0- IDEF1X описывают приемы изображения компонентов ИС, связей между ними и построения модели данных ИС.

В стандарте IDEF0 функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника (см. рис. 1.6) и олицетворяет собой некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта, название каждого функционального блока должно быть сформулировано в виде глагола в побудительном наклонении ("выполнять операцию", а не "выполнение операции"). Каждая из четырех сторон функционального блока имеет свое определенное значение (роль), при этом:

  • верхняя сторона имеет значение "Управление" (Control);
  • левая сторона имеет значение "Вход" (Input);
  • правая сторона имеет значение "Выход" (Output);
  • нижняя сторона имеет значение "Механизм" (Mechanism).

Функциональный блок по стандарту IDEF0
Рис. 1.6.  Функциональный блок по стандарту IDEF0

Принципы изображения функциональных моделей стандарта IDEF0 используют инструментальные средства моделирования (CASE-средства - Computer-Aided Software System Engineering), такие как BPwin фирмы Computer Associates и др.

В стандарте IDEF1 сущности и связи концептуальной модели изображаются, как показано на рис. 1.7.


Рис. 1.7.  Изображение сущностей и связей концептуальной модели по IDEF1

Метод IDEF1, являясь методом анализа, описывает:

  • как информация собирается, хранится и обрабатывается на предприятии;
  • правила и логику управления информацией;
  • проблемы, возникающие из недостатка хорошего информационного управления.

Другие методологии, используемые при моделировании сложных систем:

  • DFD-технология анализа "потока данных" (Data Flow Diagrams);
  • Workflow-технология анализа "потока работ".

Важное место в моделировании информационных систем занимает методология и системы, использующие UML - унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language).

UML - язык для спецификации, визуализации, конструирования и документирования сложных информационно-насыщенных объектных систем. В настоящее время зарегистрирован как международный стандарт ISO/IEC 19501:2005 "Information technology - Open Distributed Processing - Unified Modeling Language (UML)".

UML-модель может включать в себя следующие аспекты;

  1. Структурный аспект: Use-Case-диаграммы, идентифицирующие бизнес-процессы и бизнес-транзакции, их взаимосвязь, соподчиненность и взаимодействие; Package-диаграммы, описывающие структуру предметной области и иерархическую структуру организации.
  2. Динамический аспект: Behavior-диаграммы (Activity, Statechart, Collaboration, Sequence), описывающие поведение (жизненный цикл) бизнес-процесcов в их взаимодействии во времени и в пространстве с привязкой к используемым ресурсам и получаемым результатам.
  3. Статический аспект: Class-диаграммы, отражающие совокупность взаимосвязанных объектов, т.е. рассматривающие логическую структуру предметной области, ее внутренние концепции, иерархию объектов и статические связи между ними, структуры данных и объектов; Deployment-диаграммы, отражающие технологические ресурсы организации.

Словарь языка UML включает три вида строительных блоков:

  • сущности;
  • отношения;
  • диаграммы.

Сущности в UML - это абстракции, являющиеся основными элементами модели. Отношения связывают различные сущности; диаграммы группируют представляющие интерес совокупности сущностей.

В UML имеется четыре типа сущностей:

  • структурные;
  • поведенческие;
  • группирующие;
  • аннотационные.

Структурные сущности - это имена существительные в моделях на языке UML. Как правило, они представляют собой статические части модели, соответствующие концептуальным или физическим элементам системы. Существует семь разновидностей структурных сущностей: Класс, Интерфейс, Кооперация, Прецедент, Активный класс, Компонент, Узел.

Поведенческие сущности являются динамическими составляющими модели UML. Это глаголы языка: они описывают поведение модели во времени и пространстве. Существует всего два основных типа поведенческих сущностей: Взаимодействие и Автомат.

Группирующие сущности являются организующими частями модели UML. Это блоки, на которые можно разложить модель. Есть только одна первичная группирующая сущность, а именно - пакет.

Аннотационные сущности - пояснительные части модели UML. Это комментарии для дополнительного описания, разъяснения или замечания к любому элементу модели. Имеется только один базовый тип аннотационных элементов - примечание.

Все разновидности сущностей UML в диаграммах имеют свой способ графического изображения.

В языке UML определены четыре типа отношений:

  • зависимость;
  • ассоциация;
  • обобщение;
  • реализация.

Диаграмма в UML - это графическое представление набора элементов, изображаемое чаще всего в виде связанного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями). Диаграммы рисуют для визуализации системы с разных точек зрения. Теоретически диаграммы могут содержать любые комбинации сущностей и отношений. На практике, однако, применяется сравнительно небольшое количество типовых комбинаций, соответствующих пяти наиболее употребительным видам, которые составляют архитектуру ИС. Таким образом, в UML выделяют девять типов диаграмм:

  • диаграммы классов (Class Diagrams);
  • диаграммы объектов (Objects Diagrams);
  • диаграммы прецедентов (Use Cases Diagrams);
  • диаграммы последовательностей (Sequence Diagrams);
  • диаграммы кооперации (Collaboration Diagrams);
  • диаграммы состояний (State Diagrams);
  • диаграммы действий (Activity Diagrams);
  • диаграммы компонентов (Component Diagrams);
  • диаграммы развертывания (Deployment Diagram).

Инструментальные средства, поддерживающие методологию UML - Rational Rose (Rational Software), Paradigm Plus (CA/Platinum), ARIS (IDS Sheer AG), Together Designer (Borland) и др.

Система Rational Rose позволяет строить восемь типов диаграмм UML: диаграммы прецедентов, диаграммы классов, диаграммы последовательностей, диаграммы кооперации, диаграммы состояний, диаграммы действий, компонентные диаграммы, диаграммы развертывания. Основным типом диаграмм, своеобразным ядром моделирования в UML являются диаграммы классов. Кроме UML, предусмотрено использование и других методов (Booch, OMT).

Система Paradigm Plus ориентирована на методологию OOCL (Object Oriented Change and Learning) и компонентную технологию проектирования и разработки. Она поддерживает диаграммы различных методов (UML, CLIPP, TeamFusion, OMT, Booch, OOCL, Martin/Odell, Shlaer/Mellor, Coad/Yourdon).

Система ARIS обеспечивает четыре различных "взгляда" на моделирование и анализ: Процессы, Функции (с Целями), Данные, Организация. Для каждого "взгляда" поддерживаются три уровня анализа (требования, спецификации, внедрение). Каждый из уровней анализа состоит из своего комплекта моделей различных типов, в том числе диаграмм UML, диаграмм SAP/R3 и др. Каждый объект моделей ARIS имеет множество атрибутов, которые позволяют контролировать процесс разработки моделей, определять условия для выполнения функционально-стоимостного анализа, имитационного моделирования, взаимодействия с workflow-системами и т.д.

Система Together Designer Community Edition - средство создания диаграмм UML 2.0. Позволяет строить диаграммы прецедентов (диаграммы сценариев взаимодействия пользователя с продуктом с точки зрения пользователя); диаграммы последовательностей, описывающие порядок передачи сообщений от одних объектов к другим; диаграммы кооперации, описывающие взаимодействие объектов друг с другом, диаграммы деятельности, описывающие потоки работ и изменение состояний объектов, диаграммы развертывания. При необходимости может создаваться логическая модель данных, содержащая диаграммы "сущность-связь", на ее основе генерируется физическая модель данных для конкретной СУБД, выбранной для реализации проекта.

На этапе создания клиентского и серверного кода все современные средства UML-моделирования могут осуществлять генерацию кода на различных языках программирования.

В феврале 2006 г. Object Management Group, Inc. (OMG, http://www.omg.org) - международный консорциум по разработке спецификаций в компьютерной индустрии - опубликовал финальную версию языка моделирования бизнес-процессов BPML (Business Process Modeling Language - http://www.omg.org/cgi-bin/doc?dtc/2006-02-01).

Основные графические элементы языка показаны на рис. 1.8


Рис. 1.8.  Фрагмент модели бизнес-процесса, изображенного по стандарту BPML

Одной из последних разработок в области моделирования предприятия является создание специального унифицированного языка моделирования UEML (Unified Enterprise Modeling Language). Разработка UEML - сетевой проект (IST-2001-34229), финансируемый Евросоюзом (см. http://athena.troux.com/akmii/Default.aspx?WebID=249).

Проект UEML включает создание:

  • общего, визуального, базированного на шаблонах языка для коммерческих инструментальных средств моделирования предприятий и программных систем класса workflow;
  • стандартизованных, независимых от инструментов механизмов передачи моделей между проектами;
  • репозитория моделей предприятий.

Данный проект осуществляется в соответствии с международными стандартами:

  • ISO 14258 Rules and Guidelines for Enterprise Models (Правила и руководящие принципы для моделей предприятия);
  • ISO 15704 Requirements for enterprise-reference architectures and methodologies (Требования и методологии по описанию архитектуры предприятия).

Инструментальные средства моделирования предприятий, поддерживающие язык UEML, Metis (Computas), e-MAGIM (GraiSoft), MOzGO (IPK) и др.

В нашей стране в списке действующих ГОСТов по разработке автоматизированных систем (по данным Стандартинформ http://www.vniiki.ru/catalog_v.asp?page=1) следующие:

  • ГОСТ 34.003-90 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения";
  • ГОСТ 34.201-89 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем";
  • ГОСТ 34.601-90 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания";
  • ГОСТ 34.602-89 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы".

На разработку программной документации действуют стандарты класса ЕСПД (ГОСТ 19.101-77 "Единая система программной документации. Общие положения" и т.д.)

Стадии и этапы создания автоматизированных систем (АС) в соответствии с ГОСТ 34.601-90 приведены в табл. 1.1

Стадии и этапы создания АС по ГОСТ 34.601-90
Стадии Этапы работ
1. Формирование требований к АС 1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС. 1.2. Формирование требований пользователя к АС. 1.3. Оформление отчета о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания)
2. Разработка концепции АС 2.1. Изучение объекта. 2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ. 2.3. Разработка вариантов концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя. 2.4. Оформление отчета о выполненной работе
3. Техническое задание 3.1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС
4. Эскизный проект 4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям. 4.2. Разработка документации на АС и ее части
5. Технический проект 5.1. Разработка проектных решений по системе и ее частям. 5.2. Разработка документации на АС и ее части. 5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку. 5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации
6. Рабочая документация 6.1. Разработка рабочей документации на систему и ее части. 6.2. Разработка или адаптация программ
7. Ввод в действие 7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие. 7.2. Подготовка персонала. 7.3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями). 7.4. Строительно-монтажные работы. 7.5. Пусконаладочные работы. 7.6. Проведение предварительных испытаний. 7.7. Проведение опытной эксплуатации. 7.8. Проведение приемочных испытаний
8. Сопровождение 8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами. 8.2. Послегарантийное обслуживание

Для проектирования концептуальной модели и формирования физической модели базы данных информационной системы можно использовать инструментальные CASE-средства (Computer-Aided Software System Engineering), например, Case Studio, SyBase Power Designer, ERWin Data Modeler и др. Данные системы применяются при описании модели данных стандарт IDEF1X и позволяют генерировать программный код на языках SQL, VBScript, JScript, либо работать с другими технологиями для переноса физической модели в реальные СУБД, которыми могут быть Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2, Informix, Microsoft Access и др.

На рис. 1.9 приведена схема, показывающая взаимосвязь основных терминов в области проектирования баз данных и работы с ними.

Взаимосвязь основных терминов в области проектирования баз данных и работы с ними
Рис. 1.9.  Взаимосвязь основных терминов в области проектирования баз данных и работы с ними

Выбор системы для разработки приложений, работающих с базой данных, сложное и ответственное решение. Такую возможность имеют универсальные системы программирования: Visual C++ и C#, Delphi, Visual Basic и др. Однако специализированные языки программирования в составе СУБД располагают огромным количеством процедур и функций для работы с базами данных, специальными библиотеками, механизмами для ускорения работы с большими базами данных. В связи с повсеместным распространением Интранета, Экстранета и Интернета, многие системы имеют возможность создания трехуровневой сервис-ориентированной архитектуры Web-приложений для работы с базами данных.

В качестве аппаратных средств наиболее часто используются компьютеры на базе процессоров Intel с операционной системой Microsoft Windows (NT, 2000, XP), локальная сеть обычно строится с использованием возможностей этой ОС, файловый сервер и сервер баз данных может использовать ОС Microsoft Windows NT, 2000, Server 2003 либо другую операционную систему для выделенных серверов (например, Unix или NetWare).