Реализация модели архитектуры базы данных информационной системы компании «Спецэнерготехника»

Выбор программного обеспечения для реализации модели архитектуры

При создании крупных информационных систем наиболее сложными и трудоемкими являются начальные этапы работы (обычно это анализ требований к системе и проектирование спецификаций системы), а все последующие считаются уже менее сложными. Для упрощения выполнения начальных этапов проектирования информационной системы используют метод исследования, называемый «Структурный анализ». Суть данного метода — это исследование, начинаемое с общего обзора проектируемой системы, после чего система детализируется и разбивается на иерархическую структуру с несколькими уровнями. Каждый уровень содержит ограниченное количество элементов (обычно не более 10-ти), каждый из которых впоследствии может быть разбит на более мелкие составляющие элементы. Все это происходит с соблюдением строгих формальных правил записи информации (как правило при этом используются диаграммы различных типов).

Эта технология проектирования носит название CASE (Computer Aided Software Engeneering — создание программного обеспечения с помощью компьютера). Особенности данной технологии:

• — в данной технологии используется методология структурного проектирования «сверху-вниз»
• — разработка прикладной системы происходит последовательно, в виде четко определенных этапов:
• — поддержка всех этапов жизненного цикла информационной системы, начиная с самых общих описаний предметной области до получения и сопровождения готового программного продукта
• — поддержка репозитория, хранящего спецификации проекта информационной системы на всех этапах ее разработки
• — возможность одновременной работы с репозиторием многих разработчиков
• — автоматизация различных стандартных действий по проектированию и реализации приложения

Как правило все средства проектирования информационных систем в числе своих функций имеют поддержку следующих этапов разработки ИС:

• — Моделирование и анализ деятельности пользователя, либо группы пользователей, в пределах выделенной предметной области. Здесь производится функциональная декомпозиция, определение иерархии (вложенности) функций, построение диаграмм потоков данных. Список информационных объектов, которые обрабатываются функциями, передается на следующий этап проектирования.
• — Концептуальное моделирование — подразумевает создание модели «сущность-связь», основываясь на список объектов, полученный на предыдущем этапе. Здесь происходит уточнение характеристик каждого объекта (атрибуты), указываются связи между объектами.
• — Реляционное моделирование — включает преобразование модели «сущность-связь» в полном соответствии требованиям реляционной модели (которая допускает только бинарные связи, запрещает существование атрибутов у связей, не поддерживает связи типа n: m).
• — Генерация схемы базы данных. В результате выполнения данного этапа создается набор операторов языка SQL, которыми задается описание процесса создания базы данных, при этом учитывая особенности СУБД, в которой будет реализовываться ИС.
• — Генерация прототипов программных модулей по иерахии функций и потокам данных. Для каждого модуля автоматически подготавливается описание используемых им фрагментов данных (таблицы, атрибуты, индексы), а также создаются заготовки экранных форм или отчетов Коннолли, Э. Базы данных: проектирование, реализация, сопровождение. — СПб.: Инфа. 2010. — С. 89.

CASE-технология (Computer-Aided Software/System Engineering) представляет собой объединение всех методов, связанных с анализом, проектированием, разработкой и сопровождением сложных систем. Данная технология поддерживается набором взаимосвязанных средств автоматизации. CASE-технология является основным инструментом для системных аналитиков, разработчиков и программистов, позволяя автоматизировать процесс проектирования и разработки программного обеспечения.

В настоящее время CASE-системы прочно вошли в практику программной индустрии. При этом они используются не только (и не столько) как комплексные технологические конвейеры для производства программных систем, но и как мощный инструмент решения исследовательских и проектных задач, связанных с начальными этапами разработки, таких, как анализ предметной области, разработка проектных спецификаций, выпуск проектной документации, планирование и контроль разработок, моделирование деловых приложений с целью решения задач оперативного и стратегического планирования и управления ресурсами и т. п. К настоящему моменту наиболее интенсивное развитие получили два главных направления применения CASE-средств:

Design/IDEF.

Программный пакет Design/IDEF (Meta Software Corp.) — графическая среда, позволяющая осуществлять проектирование и моделирование систем различного уровня сложности и назначения. Программный пакет поддерживает несколько методология, а именно:

• — методологии по описанию и моделированию системных функций (IDEF0/SADT)
• — методологии описания структуры системы и потоков данных внутри системы (IDEF1, IDEF1X, E-R)
• — методологии описания поведения проектируемой системы (IDEF/CPN).

С помощью пакета Design/IDEF был были созданы проекты систем высокого уровня сложности. Данные системы автоматизировали производство, управление контролем, компьютеризировали телекоммуникации и аэрокосмонавтику. Данный программный пакет использован в качестве составной части в таких известных пакетах как «САЕ» и «CIM». Он принят за стандарт для выполнения проектов, финансирование которых производится американскими и европейскими разработчиками.

С помощью программного пакета Design/IDEF можно автоматизировать весь процесс проектирования информационных систем, независимо от их назначения. Причем автоматизация используется на всех этапах проектирования: начиная от формулировки требований к проекту и целей проектирования и заканчивая составлением документации и проверкой полноты проекта.

Наиболее эффективным применением пакета является его использование для описания и анализа деятельности предприятия. В данном случае появляется возможность произвести оценку структуры предприятия с точки зрения целостности, сочетаемости, а также производственных, информационных и управленческих процессов.

Возможности пакета программ Design/IDEF:

• 1 Возможность представления графики. Пакет Design/IDEF позволяет быстро и качественно представить проектируемую информационную систему в графическом виде, включая создание различных объектов — как стандартных, так и пользовательских, манипуляции с этими объектами, указание атрибутов и надписей. Дополнительно имеются возможности для осуществления редактирования данных, построения различного типа линий, а также осуществление маршрутизации и связывания дуг.
• 2 Обеспечение поддержки проверки непротиворечивости модели. В пакет Design/IDEF включены специальные возможности, позволяющие осуществить проверку разрабатываемой модели на точность, целостность и непротиворечивость. Причем данная проверка может проводится на любом этапе создании информационной системы, и не один раз. Так при изменении текста, описывающего дугу или функциональный блок в одной части модели, то и в случае нахождения этого блока или дуги на других страницах модели, соответствующий текст будет изменен автоматически.

Программный пакет Power Designer функционально разбит на несколько модулей:

• 1 Process Analyst — модуль для функционального моделирования, имеют поддержку нотаций Йордона-де Марко, Гейна-Сарсона и некоторых других. Существует возможность описания элементов данных, связанных с потоками данных, а также с хранилищами данных. Все элементы впоследствии передаются на следующий этап проектирования, при этом имеется возможность автоматического преобразования хранилища данных в сущности.
• 2 Data Analyst — модуль, служащий для построения моделей «сущность-связь». Также существует возможность автоматически генерировать на основе модели «сущность-связь» реляционной структуры. Причем исходные данные для модели «сущность-связь» можно получить из DFD-моделей, созданных ранее. Существует поддержка синтаксиса языка SQL приблизительно для 30 реляционных СУБД, при этом существует возможность генерации структуры базы данных. Для этого создается сценарий языка SQL (набор команд CREATE для создания таблиц и связей между ними), после выполнения которого создаст спроектированную структуру базы данных. Также можно задать параметры соединения с СУБД (как правило используя интерфейс ODBC) и получить готовую базу данных автоматически. Имеются возможности автоматической проверки правильности моделей, расчета размера проектируемой базы данных, построения диаграмм и т. д.
• 3 Application Modeler — модуль, позволяющий автоматически генерировать прототипы программ для обработки данных, основываясь на моделях, построенных в модуле Data Analyst. Результатом работы модуля является программный код для языков Visual Basic и Delphi, либо для систем разработки PowerBuilder, Uniface, Progress и др. Программный код генерируется на основе шаблонов, поэтому управление процессом генерации может осуществляться только путем соответствующего шаблона.

На российском сервере компании Sybase находится ознакомительная демо-версия пакета Power Designer. Ограничение её функционала лишь в заблокированной возможности сохранения построенных моделей.

Silverrun.

В основе CASE-системы Silverrun заложена собственно разработанная компанией Silverrun Technologies Ltd методология Datarum, которая специализированно направлена на создание информационных систем и полноценно описывающая все этапы жизненного цикла — начиная стадией первоначальной оценки затрат заканчивая получением реального приложения. Этапы построения информационной системы по данной методологии:

• — создание бизнес-модели по предметной области;
• — проектирование и создание архитектуры информационной системы;
• — проектирование и создание подсистем;
• — внедрение подсистем в единую систему.

CASE-система Silverrun включает в себя следующие инструменты:

• — BPM — служит для построения DFD-диаграмм. Поддерживаются нотации Йордона-де Марко, Гейна-Сарсона, Уорда-Меллора и многие другие. Основные функции — автоматическая проверка целостности построенной модели, при этом список критериев для проверки задается пользователем.
• — ERX — используется для построения диаграмм «сущность-связь». Здесь поддерживаются не только бинарные связи, но и более высокий порядок связей, существует возможность задания атрибутов у связей. Полученные в результате ER-модели можно сконвертировать, используя входящую в пакет внешнюю утилиту.
• — RDM — инструмент для реляционного моделирования. Служит для генерации SQL-скриптов, с помощью которых в дальнейшем генерируется структура базы данных. Заложена поддержка 25 СУБД.

На сервере компании Argussoft находится ознакомительная версия программного пакета Silverrun, в которой имеется ограничение на количество элементов при создании модели.

BPWin и ERWin.

Программные пакеты BPWin и ERWin являются «детищами» компании LogickWorks.

BPWin — служит для функционального моделирования на основе методологии IDEF0. Существует возможность использования нотаций IDEF3 и DFD. Существует поддержка экспорта моделей в систему ERWin.

ERWin — основное назначение данного пакета — информационное моделирование, при котором используется нотация IDEF1X. Заложена поддержка свыше 20 целевых СУБД и возможность сгенерировать исходный код для Visual Basic, Delphi. Информационная модель в системе строится в виде диаграммы «сущность — связь», на которой располагаются все основные объекты предметной области, а также связи между ними. У каждой сущности задаются атрибуты, индексы и ключевые поля. У связей можно указать их характеристики. После завершения процесса создания ER-диаграммы существует возможность автоматической генерации SQL-кода для создания всех сущностей в виде таблиц, и связей для связи этих таблиц. Существует также возможность обратного процесса — генерировать ER-диаграммы по SQL-коду.

Oracle Designer/2000.

Программный продукт Oracle Designer/2000 является одним из наиболее полностью поддерживающих все этапы создания информационной системы. Его минус — это поддержка только одной СУБД — Oracle Server. То же самое относится и к средствам создания пользовательского интерфейса, хотя имеется возможность генерации кода на Visual Basic, C, Java. Наиболее полный функционал от системы можно получить при использовании её в комплексе со средой разработки Oracle Developer/2000.

В своем составе пакет Oracle Designer/2000 имеет несколько модулей:

1 Инструменты анализа предметной области:

Process Modeler — инструмент, основное назначение которого — построение моделей структуры организации на основе анализа деловой активности организации. К разработанной модели можно привязать функции подразделений организации, а также информационные потоки между этими подразделениями. Содержит элементы бизнес-анализа.

Dataflow Diagrammer — основываясь на моделях, созданных в Process Modeler, детализирует функции по нотации Йордона-де Марко.

Function Hierarchy Diagrammer — позволяет автоматически выстраивать иерархии функций.

Entity Relationships Diagrammer — создание диаграмм «сущность-связь».

Matrix Diagrammer — исследование связей между функций и данными.

• 2 Инструменты для генерации структур:
  • — Database Wizard — позволяет генерировать реляционные структуры из ER-диаграмм.
  • — Application Wizardслужит для генерации иерархии программных модулей конечного приложения обработки данных на основе иерархии функций.
• 3 Инструменты проектирования приложения:
  • — Data Diagrammer — позволяет осуществлять доработку структур на основе нотации Баркера.
  • — Module Structure Diagrammer — служит для управления структурой программных модулей готового приложения. С помощью данного инструмента определяют типы модулей (меню, экранная форма, отчет) и их иерархии.
  • — Module Data Diagrammer — инструмент для проектирования разрабатываемого пользовательского интерфейса.
• 4 Генераторы данных и кода:
  • — Server Generator — служит для генерации базы данных, основываясь на созданные реляционные модели.
  • — Генераторы кода — на основе моделей, построенных в Module Data Diagrammer, позволяют создать исходный код для Visual Basic, C, Java, а также инструментов среды Oracle Developer/2000 (Oracle Forms, Oracle Reports).
  • — Preferences Navigator — средство управления предпочтениями при генерации программных модулей.

Помимо этого в Oracle Designer/2000 имеется несколько других не менее важных инструментов: утилита для интерактивного выполнения SQL-запросов, средства управления проектом и т. д.

CASE/4/0.

Пакет CASE/4/0 включает в себя структурные средства для системного анализа, проектирования и программирования. Он обеспечивает поддержку всего жизненного цикла разработки. Позволяет используя сетевой репозиторий контролировать целостность проекта. Анализ основан на методологии Уорда — Меллора. Данное инструментальное средство имеет поддержку следующих типов диаграмм:

• — древовидные диаграммы функциональной декомпозиции;
• — диаграммы потоков данных;
• — диаграммы переходов состояний;
• — диаграммы «сущность — связь»;
• — структурные карты Джексона.

В состав пакета включены следующие компоненты:

• — инструмент создания диалогов для моделирования интерфейса пользователя;
• — средства разработки на языках Си/ Си++, Visual Basic;
• — синтаксически-ориентированные редакторы кодов;
• — инструменты генерации документов.

Пакет состоит из клиентской части, которая устанавливается на рабочих местах разработчиков, и интегрированного сетевого репозитория, устанавливаемого на сервере Новоженов, Ю. В. Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем. — М., 2012. — С. 51.