Zakład Systemów
Informatycznych Zarzdzania Wydział Informatyki Politechnika Szczeciska
Streszczenie
Artykuł dotyczy metodologicznych aspektów procesu tworzenia systemów informatycznych w kontekcie jego złoonoci, ze szczególnym uwzgldnieniem modelowania dynamiki systemów informacyjnych. Autor przedstawia koncepcj prowadzonej pracy badawczej, majcej na celu rozwizanie problemów właciwego doboru elementów rodowiska pracy analityka-projektanta do realizacji przedsiwzicia informatycznego. Artykuł ma charakter przyczynku monograficznego
.
1. Wprowadzenie
Złoono systemów informacyjnych a szczególnoci zmienno ich struktury, pełnionych funkcji oraz zmienno danych w czasie, stanowiła zawsze wyzwanie dla twórców systemów informatycznych. Modelowanie dynamiki systemu informacyjnego jest jednym z kluczowych zagadnie w procesie tworzenia systemów informatycznych w inynierii oprogramowania, z którym musi si zetkn kady zespół projektowy. W klasycznym modelu cyklu ycia systemu informatycznego, rozwizanie powierzonego zadania projektowego rozpoczyna si etapem analizy wymaga uytkownika. Na tym etapie nastpuje tzw. modelowanie konceptualne (ang. conceptual modeling), w którym analityk/projektant w oparciu o przyjt metodologi i przy uyciu wybranych metod oraz technik konstruuje modele, odzwierciedlajce rozpatrywane fragmenty rzeczywistoci. Odwzorowanie [BAZEWICZ 1994, str. 21] ma na celu dostarczenie opisu sytuacji, okrelenie jej istoty i uwarunkowa, które daj podstaw i moliwo dokonywania dalszych transformacji. W zalenoci od charakteru rozpatrywanej rzeczywistoci mog zosta zastosowane róne techniki opisu, np.: formalne, (półformalne – przyp. aut.), nieformalne, formatowane, jakociowe, ilociowe. Przy pomocy wyej wymienionych metod, oraz technik graficznej reprezentacji w postaci diagramów (metody półformalne) - wiedza o projektowanych strukturach (modele statyczne) i zachowaniu systemów informacyjnych (modele dynamiczne) jest gromadzona poprzez wykorzystanie narzdzi komputerowego wspomagania (ang. CASE10).
2. Wyjanienie terminologii i przedstawienie problemu
Na pocztku rozwaa nad tematem, niezbdne jest zdefiniowanie terminologii uywanej w pracy badawczej. W zwizku z ograniczeniami objtoci artykułu, autor przyjł nastpujce, podstawowe znaczenie stosowanej w artykule terminologii. Pod pojciem metody CASE autor rozumie metody systematycznego wytwarzania systemów informatycznych wspierane technologi komputerowego wspomagania (CASE). Modelowanie – w kontekcie inynierii oprogramowania to faza w cyklu ycia systemu; (uproszczenie rzeczywistoci wdroenia) efektem modelowania jest model logiczny systemu informatycznego, który jest punktem wyjcia do tworzenia projekty technicznego systemu. Modelowanie to synteza postrzeganej rzeczywistoci – jej rezultatem moe by informacja. Dynamika systemów (informacyjnych) informatycznych to zmiana w czasie struktury informacyjnej systemu tzw. struktury rzeczy i zdarze, gdzie rzecz to struktura informacyjna natomiast zdarzenie - gromadzenie faktów gospodarczych. System informacyjny to system umoliwiajcy rejestracj, przetwarzanie i udostpnianie danych, informacji. System ten moe posługiwa si dowolnymi metodami i rodkami technicznymi. System informatyczny to system w którym zastosowano sprzt komputerowy do przechowywania, przetwarzania i udostpniania informacji.
W inynierii oprogramowania w procesie modelowania, stosuje si półformalne techniki opisu rzeczywistoci w postaci diagramów, opisów czy grafów. Techniki te zanurzone s w metodologiach i metodykach projektowania systemów informatycznych11. Najbardziej znanymi metodologiami strukturalnymi, s: Analiza Strukturalna DeMarco i Gane&Sarsona, SA/SD Yourdona, SSADM, SA/SD/RT Warda i Melora, SADT, metodologia Hatley’a-Pirbhai’a. Do metodologii obiektowych zaliczane s m.in.: Obiektowo Zorientowana Analiza (ang. Object-Oriented Analysis autorstwa Shlaer’a&Mellor’a, Coad’a&Yourdon’a, Rumbaugh’a itd.), Obiektowo Zorientowane Projektowanie (ang. Object-Oriented Design autorstwa Booch’a, Coad’a&Yourdon’a Roumbaugh, Wirfs-Brock’a itd.), Jackson System Development (JSD). Trzeba zauway, e obecnie nastpiło ujednolicenie standardów modelowania obiektowego, które jest wyraane przez jzyk UML12. Modele statyczne definiuj struktur informacyjn modelowanego systemu informacyjnego poprzez: identyfikacj obiektów i zwizki (relacji) wystpujce nimi w dziedzinie przedmiotowej. W metodykach obiektowych wyraane jest to zazwyczaj w postaci diagramów klas (ang. class diagram) i diagramów przypadków uycia (ang. use case diagram), natomiast w metodykach strukturalnych w postaci diagramów zwizków encji (ang. entity relationship diagram) i diagramów przepływu danych (ang. data flow diagram).
Z kolei modele dynamiczne ukazuj aspekty dynamiczne, wystpujce w dziedziny przedmiotowej systemu informacyjnego (ukazuj np. zmiany stanów obiektów rzeczywistych pod wpływem zdarze zachodzcych na zewntrz systemu lub zachowanie si systemu zwizane z upływem czasu). S one wyraane (w metodykach obiektowych np. w UML) przez diagramy przej stanów (ang. state machine diagram) bd diagramy aktywnoci (ang. activity diagram). W metodykach strukturalnych np. w klasycznej metodologii SSADM (ang. Structured System Analysis and Design Method) przez diagramy historii ycia encji ELH (ang. Entity Life History) czy diagramy STD (ang. State Transition Diagram).
11 w inynierii oprogramowania metodologie stosowane przy konstruowaniu systemów informatycznych ogólnie dzieli si
na: obiektowe i strukturalne – przyp.aut.
Tak wic odwzorowanie w procesie tworzenia (rys. 1) sytemu informatycznego dotyczy zarówno aspektów statycznych jak i dynamicznych wystpujcych w dziedzinie przedmiotowej, a majcych cisły zwizek z projektowanym systemem informatycznym. Zanim jednak nastpi to odwzorowanie, naley zmierzy si z problemem doboru elementów rodowiska pracy projektanta, majc na uwadze charakter modelowanego systemu.
narzedzia komputerowego wspomagania modele Dziedziny Przedmiotowej metody i techniki Dziedzina przedmiotowa PROCES TWORZENIA zespól projektujacy Kryteria oceny korekty i modyfikacje prezentacja i eksperymentalna eksploatacja system informatyczny
cele, problemy, potrzeby informatyczne wyniki analiz fazy dokumentacja zadania wspomaganie procesu TSI parametry reguly modelowania pojecia abstrtak-cyjne pakiety akceptacja wdrozenia konstruowanie gggggggggggggggg ggggg ggggggg gggggggggg ggggggggggggggggg
Rys.1. rodowisko pracy projektanta (ródło: [WRYCZA 1988])
Na rysunki nr. 1 takimi elementami s: metody, techniki oraz narzdzia komputerowego wspomagania i modele dziedzinowe.
3. Problemy zwizane z procesem tworzenia systemów informatycznych.
Jak ju wspomniano, proces opracowania systemu informatycznego osadzony jest w rodowisku pracy analityka/projektanta na który składaj si takie elementy jak: metodologia, metody i techniki, modele dziedzinowe (rys. 2).
Badanie, wybór i integracja Potrzeby i cechy dziedzinowe Proces projektowania M1, M2, ...Mi..., ...Mn T1, T 2, ...Ti..., ...Tn R1, R2, ...R i..., ...R n
A1, A2, ...Ai..., ...An
ĝrodowisko - W arsztat - Projektant
D opasowanie i skom pletowanie odpowiedniej m etody Dziedzina przedm iotowa System informatyczny (datalogiczny)
Metodologia Metody i techniki M odele dziedzinowe Pakiety CASE
Rys.2. Warsztat – rodowisko pracy projektanta (ródło: [BAZEWICZ 1994])
Rodzaj dziedziny problemowej (tzn. właciwoci i cechy rozpatrywanego systemu informacyjnego) oraz pozostałe czynniki, takie jak m.in.: wielko posiadanych zasobów finansowych oraz ludzkich, ograniczenia czasowe i przyjta strategii w zarzdzaniu projektem maj wpływ na wybór metodologii, metod i technik uytych do realizacji przedsiwzicia. Analityk/projektant ma do dyspozycji róne metodologie, poczwszy od obiektowych po strukturalne i zwizane z nimi odpowiednie metody i techniki. Wybór metodologii pociga za sob równie konieczno wyboru narzdzia komputerowego wspomagania CASE. Chocia zastosowanie nawet najlepszego narzdzia komputerowego wspomagania projektowania nie gwarantuje powodzenia przedsiwzicia informatycznego, to aby usprawni proces wytwórczy, od pocztku lat 80 stosuje si narzdzia CASE, które zapewniaj: wykorzystanie stworzonych modeli na dalszych etapach cyklu ycia systemu informatycznego (m.in. w fazie projektowania i implementacji) a ponadto pomagaj uporzdkowa dokumentacj projektow. Wysoki koszt oraz rónorodno tych narzdzi czsto jest dodatkow przeszkod w podjciu właciwej decyzji, odnonie doboru właciwej dla dziedziny przedmiotowej metodologii. Zatem zasadniczym problemem dla projektanta przed rozpoczciem modelowania jest przede wszystkim dobór odpowiedniej metodologii (wraz z metodami i technikami) oraz zwizanego z ni narzdzia komputerowego wspomagania.
4. Prowadzane badania
W przypadku systemów złoonych, w struktura informacyjna systemu informatycznego podlega cigłym zmianom, w nastpstwie zmieniajcych si potrzeb informacyjnych uytkowników Potrzeb tych nie sposób przewidzie.
Przykładem s szpitalne systemy informatyczne, w których informacji o kadym pacjencie i procesie jego leczenia nie mona zapisa w szablonowych, raz ustalonych strukturach danych. Tego typu systemy informatyczne musz posiada architektur systemu otwartego, który bdzie w stanie ewolucyjnie si zmienia wraz ze zmian potrzeb informacyjnych.
Prowadzone badania własne maj na celu znalezieni odpowiedzi na nastpujce, kluczowe pytania:
• W jakim stopniu metodyki stosowane na etapie analizy i projektowania systemów informatycznych wspierane narzdziami CASE uwzgldniaj dynamik systemów informacyjnych?
• Które z nich (metodyk) wspierane narzdziami CASE – w lepszym stopniu uwzgldniaj zmiany (dynamik) systemów informacyjnych? Czy umoliwiaj „ledzenie” tych zmian na etapie modelowania konceptualnego?
• Które z technik w ramach przyjtych (wybranych) metod lepiej oddaj dynamik systemów?
• Jak moe si zmienia struktura informacyjna systemu informatycznego i w jaki sposób zmiany te odzwierciedlane s na modelach w ramach metodyk?
• Jakie techniki w ramach metodyk s wspierane w ramach obecnie stosowanych narzdzi CASE?
Autor opracował - w formie schematu - koncepcj prac która jest podstaw prowadzonych bada własnych w ramach pracy doktorskiej. Rys. 3 przedstawia schemat zawierajcy szereg działa, których przeprowadzenie pozwali - zdaniem autora – na uzyskanie wyników dajcych odpowied na postawione uprzednio pytania. Schemat składa si z dwóch zasadniczych czci: czci DZIAŁANIE i czci WYNIKI. W lewej czci (DZIAŁANIE) ukazane s kroki które s przedmiotem działalnoci autora. Prawa strona schematu przedstawia przewidywane wyniki bdce bezporednim rezultatem podjtych działa. Modelowanie systemu informacyjnego odbdzie si w oparciu o rzeczywisty przykład. Wikszo informacji na temat stanu istniejcego autor uzyskuje w wyniku przeprowadzonych wywiadów i konsultacji. Wiele sporód działa wykonywanych jest równolegle. Obecnie trwaj prace nad zdefiniowaniem głównych problemów wystpujcych w analizowanym systemie informacyjnym, oraz analiza wymaga uytkownika. Równolegle okrelana jest struktura informacyjna projektowanego systemu.
M OD ELOW ANIE DZIAŁANIE Porównanie narzĊdzi CASE wspierajacych wybrane 3 m etody. tabela: narzĊdzia/techniki m etody/narzedzia W ybór 3 m etod na podst. kryterium Przegląd m etod do m odelowania dynam iki Definicja podstawowych pojĊü Zdefiniowanie term inologi stosowanej w pracy O kreĞlenie kryterium wyboru m etod Porównanie technik w 3 wybranych m etodach START Przegląd wybranych narzĊdzi CAS E dla 3
m etody Zdefiniowanie kryterium doboru m etod UĪytecznoĞü technik w m etodach (tabela) Przykład rzeczywistego system u inform acyjnego Uzasadnienie wyboru do m odelowania dynam iki
Zdefiniowanie problem u Analiza wym agaĔ
uzytkownika
W ybór 3 narzĊdzi CASE dla m etod
OkreĞlenie struktury inform acyjnej 1. Praktyczna w eryfikacja wyboru m etod i narzĊdzi CASE 2. M odele dynam iczne m odelowanego system u w wybranych m etodach CASE W YNIKI
O cena m etod C ASE i ich uĪytecznoĞci w
m odelowaniu dynam iki system ów
inform acyjnych W NIOSKI W ytyczne do wyboru m etod Kierunki rozwoju, koncepcja m etody wzorcowej. Schem at opracował: Adrian W olny Schem at opracował: Adrian W olny
Rys.3. Schemat opracowania oceny doboru metod i narzdzi CASE w modelowaniu dynamiki systemów informacyjnych (ródło: opracowanie własne)
3. Podsumowanie
Przedstawiona koncepcja prac badawczych zwieczona zostanie ocen metod CASE i ich uytecznoci w modelowaniu dynamiki systemów informacyjnych. Autor pracy ma nadziej, e uzyskane wyniki pozwol na opracowanie kryteriów do wyboru metod, technik i narzdzi dla praktyki projektowania otwartych systemów informatycznych. Ze wzgldu na cigły rozwój metod, technik i narzdzi CASE, pomocnym te bdzie okrelenie kierunków ich rozwoju. Kocowym celem pracy autora jest opracowanie koncepcji „wzorcowej” metody, która take w podejciu autorskim, pozwoli twórcy systemu zapanowa nad koncepcyjnymi zmianami wynikajcymi ze dynamicznego charakteru systemów informacyjnych.
Bibliografia
1. [SOMMERVILLE 2003]: Sommerville I.: Inynieria oprogramowania. WNT, Warszawa 2003
2. [WRYCZA 1997]: Wrycza S.: Projektowanie systemów informatycznych Wydawnictwo UG, Gdask 1997
3. [BAZEWICZ 1994]: Bazewicz M.: Metody i techniki reprezentacji wiedzy w
projektowaniu systemów. Wydawnictwo PW, Wrocław 1994
4. [BAZEWICZ 1995]: Bazewicz M, Collen A.: Podstawy metodologiczne ludzkiej
aktywnoci i informatyki. Oficyna Wydawnicza PW, Wrocław 1995
ADRIAN WOLNY e-mail: awolny@wi.ps.pl Zakład Systemów Informatycznych Zarzdzania Wydział Informatyki PS Ul. ołnierska 49 71-210 Szczecin, tel. (0 91) 4495668