Проектирование систем
Общие сведения
Проектирование систем, в частности автоматизированных систем управления (АСУ), представляет собой строго регламентированную инженерно-аналитическую дисциплину, направленную на перевод абстрактных концептуальных моделей системного анализа в плоскость конкретных технических и документальных решений. В отличие от общей теории систем, оперирующей теоретическими категориями, практическое проектирование опирается на создание строгой нормативной базы и исчерпывающего комплекта документации. Фундаментальной задачей проектирования является улучшение процессов управления объектом путем внедрения рациональных технологий сбора, обработки и получения результатной информации.
Конечным продуктом данного процесса выступает проект — комплексная техническая документация, структура и содержание которой жестко определены государственными стандартами (ГОСТ). В рамках проекта подробно описываются механизмы составления графиков работы и аналитических отчетов, алгоритмы формирования баз данных и баз знаний, а также правила ведения нормативно-справочной информации об объекте. Успешное проектирование автоматизированных систем управления гарантирует оптимальное использование информационных ресурсов предприятия и повышение общей экономической эффективности его функционирования.
В состав любого завершенного проекта входит несколько обязательных видов обеспечения. Техническое обеспечение представляет собой комплекс аппаратных средств и вычислительной техники, физически реализующих заложенные функции системы. Информационное обеспечение включает в себя базы данных, базы знаний и массивы нормативно-справочной информации. Математическое обеспечение описывает совокупность вычислительных методов, математических моделей и алгоритмов, применяемых для обработки массивов данных. Программное обеспечение представляет собой исчерпывающий перечень компьютерных программ и операционных систем, функционирующих на аппаратной базе. Кроме того, проект в обязательном порядке включает организационное и правовое обеспечение, регламентирующее юридический статус системы и должностные инструкции обслуживающего персонала.
Классификация
В методологии проектирования классификация объектов осуществляется по видам проектной документации и этапам жизненного цикла разработки. Разработка любой автоматизированной системы строго разделяется на последовательные фазы, каждая из которых завершается выпуском специфического класса документов, обладающих различной юридической и технической силой.
Первым классом проектной документации является технико-экономическое обоснование. Данный документ формируется на этапе первичного обследования объекта и служит фундаментом для принятия принципиального решения о целесообразности автоматизации. В нем классифицируются и описываются материально-техническая база предприятия, численность персонала, схема информационных связей и текущий уровень автоматизации.
Вторым классом выступает техническое задание. Это основополагающий юридический документ, на базе которого заключается договор между заказчиком и разработчиком. В техническом задании жестко фиксируются требования к будущей системе, состав ее подсистем, сроки выполнения этапов и предварительный расчет затрат.
Третий класс представлен техническим проектом, который классифицирует и описывает общесистемные проектные решения на уровне алгоритмов и математических моделей. Данная документация разделяется на четыре самостоятельные части: экономико-организационную, информационную, математическую и техническую. В информационной части, например, подробно классифицируются все виды циркулирующих документов, сроки их поступления, диапазоны изменений реквизитов и методы поиска.
Четвертый класс — рабочий проект. Он разрабатывается на финальной стадии, когда заказчик уже подготовил физическую инфраструктуру для внедрения системы. В рабочем проекте все решения технического проекта подвергаются окончательному уточнению: фиксируются конкретные модели закупленного оборудования, утверждаются детальные инструкции для должностных лиц и выбираются окончательные системы программирования. Объем и глубина проработки каждого класса документов варьируются в зависимости от масштабов проектируемой системы.
Свойства
Свойства проектируемых автоматизированных систем управления определяются рядом фундаментальных принципов, закладываемых на начальных этапах разработки. Ключевым свойством выступает инновационность, реализуемая через принцип новых задач. Проектирование не должно сводиться к механическому переносу сложившихся ручных стереотипов работы в компьютерную среду. Напротив, специфика вычислительной техники позволяет решать задачи, которые ранее были физически недоступны человеку. Поэтому архитектура системы выстраивается исходя из объективных возможностей техники, а не из устаревших традиций управления.
Системный подход наделяет проектируемый объект свойством структурной целостности. Все элементы системы, начиная от аппаратных компонентов внутри вычислительного комплекса и заканчивая интерфейсами взаимодействия компьютеров с физическими объектами управления, рассматриваются как единая многоуровневая структура.
Свойство технологической преемственности обеспечивается принципом использования типовых проектов. Для множества стандартных задач управления уже разработаны и многократно протестированы оптимальные алгоритмы. Интеграция готовых типовых решений позволяет существенно снизить затраты на проектирование, минимизировать количество программных ошибок и ускорить процесс ввода системы в эксплуатацию.
Свойство адаптивности реализуется через принцип непрерывного развития системы. Любая внедренная автоматизированная система управления функционирует в постоянно меняющейся среде: предприятия открывают новые отделы, вводят новые услуги и корректируют бизнес-процессы. Архитектура программного и информационного обеспечения изначально проектируется таким образом, чтобы позволять беспрепятственно вносить изменения, масштабировать базы данных и обновлять функциональные модули без разрушения ядра системы.
Важнейшим свойством является информационное единство, которое базируется на принципе единой информационной базы. Вся циркулирующая в системе информация должна храниться в строго структурированном виде, исключающем дублирование или параллельное существование одних и тех же данных в несовместимых форматах. Этот принцип критически важен для обеспечения непротиворечивости данных, особенно при работе с крупными корпоративными базами, где хаотичное хранение информации неизбежно приводит к критическим сбоям в управлении.
Применение
Процесс применения методологии проектирования на практике представляет собой строгую последовательность аналитических и инженерных процедур. Разработка начинается с комплексного обследования существующей системы управления объектом. На данном этапе исследовательская группа изучает функции отдельных подразделений, анализирует методические материалы, должностные инструкции и содержание управленческих работ. Итогом обследования становится технико-экономическое обоснование, в котором аргументированно доказывается необходимость автоматизации, определяется перечень решаемых задач и фиксируется их очередность.
На основе материалов обследования формируется техническое задание. Данный документ устанавливает жесткие рамки проекта, определяя общую цель создания автоматизированной системы, детальные требования ко всем видам обеспечения и ожидаемый уровень экономической эффективности. Утвержденное заказчиком техническое задание приобретает силу нормативного документа, регламентирующего весь последующий ход работ.
Следующим шагом является разработка технического проекта. Специалисты формируют комплекс математических моделей и алгоритмов обработки информации. В экономико-организационной части проекта описываются характеристики объекта, в информационной — детальные маршруты движения документов и конкретные формы ввода данных. Математическая часть обосновывает выбор методов программирования, а техническая часть содержит спецификации необходимого для закупки оборудования.
Завершающим этапом проектирования выступает создание рабочего проекта. Данная документация разрабатывается параллельно с процессом подготовки объекта заказчиком (ремонтом помещений, прокладкой сетей, обучением персонала). В рабочем проекте содержатся окончательные, максимально конкретизированные данные: утвержденные инструкции для программистов и операторов, графики загрузки конкретных закупленных компьютеров, уточненные математические модели и порядки формирования массивов информации. Создание подобного исчерпывающего комплекта технической документации является трудоемким, но абсолютно необходимым процессом, гарантирующим прозрачность работы системы для заказчика и обеспечивающим ее безаварийную эксплуатацию в будущем.
См. также
Свойства и методы исследования систем Управление в системах Смотреть видео