Исследование возможностей CASE-технологии при создании интеллектуальных систем управления

(c) 2000 Семизельникова О.А.

Эта статья была размещена на сайте www.inftech.webservis.ru/

Введение

Естественной областью приложения для интеллектуальных систем управления (ИСУ) является:

1. управление в наземных, полетных и других условиях объектами высшей технической сложности;
2. управление в корпорациях, министерствах, экосистемах и т. д.;
3. управление в научных проектах, связанных с динамикой исследуемых объектов.

Отличительной особенностью ИСУ является то, что они принципиально ориентирована на работу со сложными, функционально неопределяемыми системами без участия человека. Для данных систем ставится вопрос об автоматической выработке решения внутри управляющей системы на основе накопленного в ней и в управляемой системе знания, без ориентации на нахождение функционального описания управляемой системы. Таким образом, одной из задач ИСУ является накопление, структуризация и использование данных и их контекстных связей для принятия управляющих решений. И, следовательно, одной из главных составляющих ИСУ является информационная база (система), содержащая всю информацию о внешних воздействиях и состоянии объекта.

Создание современных информационных систем (ИС) представляет собой сложную задачу, решение которой требует применения специальных методик и инструментов. В последнее время значительно вырос интерес к CASE (Computer-Aided Software/System Engineering) - технологиям и инструментальным CASE-средствам, позволяющим максимально систематизировать и автоматизировать все этапы разработки программного обеспечения. В качестве примера можно привести CASE-средство ERwin фирмы PLATINUM technology, S-Designer фирмы Sybase, Rational Rose компании Rational Software.

В данной работе предлагается исследовать возможности существующих CASE-средств при создании информационных баз ИСУ.

Одним из достоинств многих CASE-средств является возможность в наглядной форме моделировать предметную область, прежде чем начинать ее программную разработку, т.е. строить так называемые визуальные модели. Сложность разрабатываемых систем продолжает увеличиваться, а визуальные модели ИС позволяют обеспечивать ясность представления выбранных архитектурных решений и понять разрабатываемую систему во всей ее полноте, наладить плодотворное взаимодействие между заказчиками, пользователями и командой разработчиков. Таким образом, уже на ранних этапах проектирования снижается риск возникновения ошибок и существенно облегчает достижения таких целей как:

• повышение качества программного продукта,
• сокращение стоимости проекта,
• поставка системы в запланированные сроки.

Существующие CASE-средства позволяют создавать информационные системы как правило на основе реляционных баз данных, которые несмотря на всю свою привлекательность и “привычность”, являются ограниченными при их использовании в ИСУ. Это связанно с тем, что ИСУ ориентированы на управление сложными объектами, изменяющими свою структуру в процессе функционирования в зависимости от внешних воздействий. CASE-средство, которое используется для разработки ИС, должно, таким образом, обеспечивать представление объектов изменяющее свой вид по мере изменения внешней среды – ПО и ее логических моделей. Мы должны иметь возможность изменять текущую структуру базы данных для фиксации знания, как текущего отношения между данными.

Для решения указанной проблемы предлагается использовать qWORD, CASE-средство, построенного в системе Cache (InterSystems). Это инструмент реализации самых сложных вариантов работы с данными и отношениями между ними - со знанием. Но в системе qWORD нет автоматизированных средств построения визуальных логических моделей, что значительно затрудняет разработки. Поэтому в работе предлагается рассмотреть возможности использования в qWORD результатов визуального моделирования, выполненного при помощи другого CASE-средства, и разработать процедуру преобразования этой визуальной логической модели в структуру базы данных qWORD.

1. Общий подход к созданию информационных систем на базе CASE-технологии

1.1.Общие сведения о CASE-технологии

Тенденции развития современных информационных технологий приводят к постоянному возрастанию сложности информационных систем (ИС), создаваемых в различных областях. Современные крупные проекты ИС характеризуются, как правило, следующими особенностями:

• сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;
• наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема);
• отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;
• необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;
• функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;
• разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;
• существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИС) должен быть прежде всего адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

В 70-х и 80-х годах при разработке ИС достаточно широко применялась структурная методология, предоставляющая в распоряжение разработчиков строгие формализованные методы описания ИС и принимаемых технических решений. Она основана на наглядной графической технике: для описания различного рода моделей ИС используются схемы и диаграммы. Наглядность и строгость средств структурного анализа позволяла разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако, широкое применение этой методологии и следование ее рекомендациям при разработке конкретных ИС встречалось достаточно редко, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке это практически невозможно. Действительно, вручную очень трудно разработать и графически представить строгие формальные спецификации системы, проверить их на полноту и непротиворечивость, и тем более изменить. Если все же удается создать строгую систему проектных документов, то ее переработка при появлении серьезных изменений практически неосуществима. Ручная разработка обычно порождала следующие проблемы:

• неадекватная спецификация требований;
• неспособность обнаруживать ошибки в проектных решениях;
• низкое качество документации, снижающее эксплуатационные качества;
• затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования.

С другой стороны, разработчики ИС исторически всегда стояли последними в ряду тех, кто использовал компьютерные технологии для повышения качества, надежности и производительности в своей собственной работе (феномен "сапожника без сапог").

Перечисленные факторы способствовали появлению программно-технологических средств специального класса - CASE-средств, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения ИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения (ПО), в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом. Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют полную среду разработки ИС.

Появлению CASE-технологии и CASE-средств предшествовали исследования в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций и т.д. Кроме того, появлению CASE-технологии способствовали и такие факторы, как:

• подготовка аналитиков и программистов, восприимчивых к концепциям модульного и структурного программирования;
• широкое внедрение и постоянный рост производительности компьютеров, позволившие использовать эффективные графические средства и автоматизировать большинство этапов проектирования;
• внедрение сетевой технологии, предоставившей возможность объединения усилий отдельных исполнителей в единый процесс проектирования путем использования разделяемой базы данных, содержащей необходимую информацию о проекте.

CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.

Согласно обзору передовых технологий (Survey of Advanced Technology), составленному фирмой Systems Development Inc. в 1996 г. по результатам анкетирования более 1000 американских фирм, CASE-технология в настоящее время попала в разряд наиболее стабильных информационных технологий (ее использовала половина всех опрошенных пользователей более чем в трети своих проектов, из них 85% завершились успешно).

Успешное внедрение CASE-средств должно обеспечить такие выгоды как:

• высокий уровень технологической поддержки процессов разработки и сопровождения ПО;
• положительное воздействие на некоторые или все из перечисленных факторов: производительность, качество продукции, соблюдение стандартов, документирование;
• приемлемый уровень отдачи от инвестиций в CASE-средства.

Дополнительную информацию Вы можете получить в компании Interface Ltd.

Отправить ссылку на страницу по e-mail
Обсудить на форуме