Элемент класса — это конкретный элемент данного множества. Например, класс регистрационных номеров автомобиля.

Обобщая эти определения, можно сказать, что объект — это типичный представитель класса, а термины «экземпляр объекта» и «элемент класса» равнозначны. На рис. 1 (см. с. 210) показаны отношения между классами, объектами и предметами реального мира. Связь между объектами (атрибутами) — функциональной, «родственной», видовой или иной зависимости (подчиненности).

При выделении информационных объектов можно проследить следующую последовательность действий:

• формирование классов, на которые можно разбить данные, подлежащие хранению;

• присвоение уникального имени каждому классу объектов;

• выделение информационных объектов путем анализа информационных потоков, документальных источников и интервьюирования участников информационного взаимодействия;

• присвоение уникального имени каждому объекту данных и проверка их синтактики и семантики;

• определение набора характеристик каждого объекта и формирование на этой основе состава атрибутов;

• присвоение уникальных имен выбранным атрибутам;

• задание ограничений на объекты и их атрибуты (количественные ограничения — диапазон изменения: максимальное (минимальное) значение и др., ограничение целостности (неизменности состояния объекта в рассматриваемом интервале времени).

В процессе отражения между состояниями взаимодействующих объектов возникает определенная связь. Информация как результат отражения одного объекта другим выявляет степень соответствия их состояний.

Заключительной фазой анализа предметной области является проектирование определенной информационной структуры в виде концептуальной модели. Для построения концептуальной модели используются операции агрегации и обобщения.

Агрегация основана на объединении информационных объектов в один на основе семантических связей между объектами. Например, самолет типа X перевозит груз из пункта отправления А в пункт назначения В. Используя агрегацию создаем информационный объект РЕЙС с атрибутами «тип самолета», «пункт отправления», «пункт назначения», «рейс самолета».

Обобщение основано на объединении родственных информационных объектов в родовой объект. Например, объекты АВТОМОБИЛЬ, САМОЛЕТ, КОРАБЛЬ, ВЕЛОСИПЕД, МОТОЦИКЛ объединяем в объект ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО. Одним из атрибутов этого объекта будет атрибут «тип транспортного средства».

Этап концептуального проектирования является специфическим, так как здесь требуется одновременно знание особенностей предметной области и методологии проектирования. Характерным является использование различных моделей (модели «сущность — связь», бинарных моделей данных, семантических сетей инфологических моделей данных и др.). Отрицательным моментом является неадекватность получаемых результатов как при использовании различных моделей, так и в рамках коллектива исполнителей. Особенностью концептуальной модели является ее ориентация с одной стороны на информационные интересы пользователя, с другой — на информационные потребности самой предметной области. Пользователям на выбор предлагается две модели:

1) модель «сущность — связь» и простая реляционная модель с указанием функциональных взаимосвязей между атрибутами.

Одной из распространенных моделей является модель «сущность — связь» («entity» — «relationship»), в литературе наряду с этим используется термин «ER-модель», или «модель Чена».

Пример: ЛИЧНОСТЬ — тип сущности, тип СОСТОИТ В БРАКЕ — нет, так как реализация последнего типа не существует, если не существует двух личностей. Поэтому, тип связи можно рассматривать как агрегат двух или более типов сущностей.

Реляционная модель является наиболее распространенной на практике в современных ИС, поэтому целесообразно рассмотреть ее возможности. Большинство СУБД, представленных на рынке, являются реляционными или объектно-реляционными.

3. ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В настоящее время господствующим направлением проектирования ИС является объектно-ориентированная технология как основа создания открытых, гибких, многофункциональных систем для различных предметных областей.

На сегодняшний день существует два основных подхода к разработке информационных систем, отличающихся критериями декомпозиции. Первый подход, получивший название функционально-модульного или структурного, определяется принципом алгоритмической декомпозиции. В соответствии с этим принципом осуществляется разделение функций ИС на модули по функциональной принадлежности, и каждый модуль реализует один из этапов общего процесса. Такой традиционный функционально-модульный подход к проектированию ИС, получивший название «модель водопада», предусматривает строго последовательный порядок действий. Главный недостаток такого подхода заключается в движении информации в одном направлении (аналог — по течению реки). Если при проектировании или эксплуатации возникает проблема, то она решается только на данной стадии проекта, не затрагивая предыдущих стадий. Недостаточная обратная связь приводит ограниченным исправлениям, что в свою очередь приводит к деформированным реализациям. Ориентация на функционально-модульный подход увеличивает вероятность потери контроля над решением возникающих проблем.

Объектно-ориентированная технология проектирования ИС предоставляет мощную, гибкую, универсальную концептуальную основу для конструирования информационно-управляющих систем в различных областях хозяйственной деятельности и управления, сочетающую использование моделей современной логистики, объектного подхода к компонентам предметной области, современных инструментальных средств визуального программирования и СУБД с SQL-интерфейсом.

Объектно-ориентированная технология проектирования ИС включает в себя следующие компоненты:

• технологию конструирования концептуальной объектно-ориентированной модели предметной области;

• инструментальные средства спецификации проектных решений;

• библиотеки типовых компонентов модели предметной области;

• типовые проектные решения для ряда функциональных областей.

В основу объектно-ориентированной технологии проектирования ИС положены разработка, анализ и спецификация концептуальной объектно-ориентированной модели предметной области.

Концептуальная объектно-ориентированная модель предметной области является основой проекта и реализации системы и обеспечивает:

• необходимый уровень формализации описания проектных решений;

• высокий уровень абстрагирования, типизации и параметризации проектных решений;

• компактность описания;

•   удобство сопровождения готовой системы.

Отличительными чертами предлагаемой методологии являются следующие:

•   наличие единого методологически обоснованного ядра, обеспечивающего открытость технологии для модификации, расширения и создания новых моделей представления проектных решений;

• наличие единого формального аппарата анализа проектных решений для используемых моделей представления;

Отличительными чертами предлагаемой технологии являются:

• совместное рассмотрение информационных, материальных и финансовых потоков;

• первичная и вторичная классификация объектов предметной области с обязательным указанием оснований классификации;

• наличие конструктивных методик декомпозиции и агрегирования компонентов проекта, использующих результаты классификации;

• наличие формальных методов оценки связности и сцепления компонентов проекта;

• использование функциональной модели данных с атрибутами — функциями доступа и атрибутами — категориями в качестве основы концептуальной модели данных.

Предлагаемая технология совмещает объектный, функциональный и информационный подходы. Используется «слабый» объектный подход, включающий идеи классификации объектов, функциональной поддержки объектов и наследование свойств. Как правило, в рамках данной технологии классы в традиционном их виде, конструируются на завершающих стадиях концептуального проектирования. Модель предметной области характеризуется открытым множеством элементов различной природы и множеством взаимосвязей между ними также различной природы. Подобное представление используется во многих моделях концептуального уровня. Однако в большинстве из них задаются жесткие ограничения на множество видов элементов и множество связей. При этом связям классификации по различным основаниям классификации практически не уделяется внимания. Предлагаемый подход делает связи классификации основополагающими при построении модели.

Применительно к описанию хозяйственной деятельности на концептуальном уровне предлагается использовать многоаспектную, многоуровневую классификацию компонентов предметной области с последующим формированием схем вторичной (косвенной) классификации сильно связанных компонентов. Указанная классификация становится основой для формирования конкретных элементов предметной области, которые участвуют в хозяйственных операциях.

Выделим следующие этапы проектирования ИС:

I. Исследование предметной области;

II. Разработка архитектуры системы;

III.Реализация проекта;

IV.Внедрение системы;

V. Сопровождение системы.

Исследование предметной области предусматривает следующие шаги:

1.Спецификацию деятельности в предметной области;

2.Анализ деятельности в предметной области;

2.1.    Структурно-логический анализ деятельности:

2.1.1.Анализ путей;

2.1.2.Анализ связности (прочности и сцепления) компонентов редметной области;

2.2.Анализ производительности;

2.3.Экономический анализ.

Разработка архитектуры системы включает в себя разработку следующих компонентов:

1. Спецификации требований к проектируемой системе;

2. Конструирование концептуальной модели предметной области;

3. Спецификации обработки данных в проектируемой системе;

4. Спецификации пользовательского интерфейса системы;

5. Спецификации деятельности в предметной области с учетом внедрения системы.

Процесс проектирования ИС базируется на следующих моделях представления проектных решений:

1. Модели классификации объектов;

2. Модели декомпозиции компонентов предметной области;

3. Моделях потоков;

4. Модели данных предметной области;

5. Модели классов;

6. Модели пользовательского интерфейса;

7. Модели логики.

Модель классификации ориентирована на группирование объектов предметной области в соответствии с различными аспектами классификации и важность тех или иных свойств этих объектов.

Модель декомпозиции ориентирована на описание систем, способных выполнять действия над данными. Различают виды декомпозиции действий на основе:

• состава выходных данных;

• входных данных;

• представлений о промежуточных результатах;

• представлений о фазах обработки;

• представлений об альтернативных действиях.

Модели потоков отражают движение различных видов носителей (материальных, финансовых, информационных и др.).

Модель данных предметной области ориентирована на описание структуры информационных объектов, их функциональных взаимосвязей, необходимых для поддержания заданных действий.

Модель классов определяет систему классификации информации о предметной области, основанную на семантическом анализе. Среди важных характеристик модели классов можно выделить отношения наследования, включения или использования. В основе лежит объектно-ориентированный подход, в основе которого находится представление о предметной области, как совокупности взаимодействующих друг с другом объектов, рассматриваемых как экземпляр определенного класса. Классы образуют иерархию на основе наследования.

Модель пользовательского интерфейса ориентирована на описание взаимодействий пользователей с проектируемой системой, состава форм представления и команд управления заданиями.

Модели логики ориентированы на описание потока управления (последовательности выполнения) операторов программной системы и действий пользователей.

Для отображения результатов проектирования на различных этапах используются следующие виды схем представления проектных решений:

1. Схемы первичной классификации;

2. Схемы вторичной классификации;

3. Схемы детализации;

4. Схемы спецификации функциональных возможностей;

5. Схемы локальных моделей данных;

6. Схемы потоков;

7. Диаграммы переходов;

8. Схемы спецификации пользовательского интерфейса;

9. Схемы распределенной обработки данных;

10. Структурированные карты объектов.

Схема классификации описывает многомерную одноуровневую классификацию одного элемента. Каждый признак (основание) классификации имеет глобальный идентификатор и имя:

По способу формирования будем различать первичные и вторичные варианты оснований классификации.

Первичные основания характеризуют, как правило, наличие различных существенных отличительных свойств у каждого подкласса рассматриваемого класса элементов.

Вторичные основания классификации элемента формируются в соответствии с основаниями классификации элементов, которые сильно связаны с данным элементом.

Схемы потоков являются средством более детальной спецификации функциональных или организационных элементов. В соответствии с типами потоков будем различать схемы:

• материальных потоков;

• финансовых потоков;

• информационных потоков;

• потоков событий;

• отражающие сразу несколько типов потоков.

Правила конструирования схем потоков следующие:

• вся схема строится для одного исходного функционального или организационного элемента;

• каждый функциональный и организационный элементы спецификации должны иметь уникальный идентификатор;

• каждый поток должен иметь тип, уникальный идентификатор и, возможно, спецификацию;

• каждый поток, кроме потока событий, должен связывать накопитель соответствующего вида и функциональный элемент или такие элементы должны быть специфицированы в организационных элементах, связанных потоком;

• накопителями информационных потоков в зависимости от их вида являются базы данных (информационные объекты) или папки документов:

• накопителями финансовых потоков являются счета бухгалтерского учета;

• накопителями материальных потоков являются места постоянного или временного размещения материальных ценностей;

• предполагается, что всякий организационный элемент имеет в своем составе накопитель документов и накопитель финансовых средств с идентификатором этого элемента.

Реализация информационных систем на основе информационных технологий должна быть основана на инженерных подходах, предполагающих качественные, оптимальные по используемым ресурсам, эффективные и удобные в эксплуатации разработки. В достаточной степени разработана технология проектирования программного обеспечения (ПО). Однако в ИС кроме программной составляющей существенную роль играет информационная составляющая, определяющая структуру, атрибутику и типизацию данных, ограничения целостности для баз данных, логику управления последними. Поэтому при проектировании ИС приоритет отдается информационной модели, на основе которой реализуются остальные компоненты, включая диалог.

Рассмотрим кратко основные аспекты и сложившиеся подходы к реализации ИС.