2.4.6. Разработка укрупненной функциональной структуры системы, архитектуры и состава системы, дерева целей

Перечень функций, которые должна выполнять система и отраженных в ТЗ, могут быть взяты из:

1. Требований и предложений заказчика

2. Аналитической записки по результатам обследования объекта автоматизации.

3. Анализа системы аналогов действующих систем

4. Собственных предложений на основе знаний новых разработок в области информационных технологий.

В работе необходимо учитывать, что введение некоторых дополнительных функций, реализуемых программными средствами, не влечёт за собой необходимости изготовления большего числа компонентов системы, но расширяет возможности системы. Часто это является целесообразным для повышения конкурентоспособности и облегчения работы обслуживающего персонала.

Все функции системы целесообразно разделить на несколько видов:

1. Основные – функции обеспечивающие выполнение основных требований работы системы;

2. Вспомогательные – функции, не имеющие основного назначения, но помогающие выполнять поставленную задачу;

3. Обслуживающие – функции определяющие улучшение обслуживания системы, но непосредственно не влияющие на производственный процесс.

В качестве инструментария для проектирования функциональной структуры можно принять нотацию IDEF0 (SADT), ARIS (eEPC) или системы, основанные на методологии UML.

На начальном этапе проектирования целесообразно принимать во внимание только основные функции, которые должна выполнять система, чтобы определить укрупненный состав и архитектуру системы. На концептуальном этапе функциональный анализ проводится до того уровня, на котором находится проектируемая в дипломе подсистема или система управления. При этом учитываются все основные функции, а также часть вспомогательных и обслуживающих функций являющиеся наиболее важными. Это позволяет создать структуру и архитектуру системы первой итерации. Последовательность работ на этом этапе может быть следующая:

1. На основе известного состава основных функций проектируемой системы устанавливаются варианты допустимых организационных структур верхнего уровня.

2. По принятым критериям оценки находится наилучшая структура верхнего уровня, т.е. перечень рабочих мест, объединенных организационными подразделениями предприятия и решаемые ими функции.

3. Такие же работы выполняются для каждого уровня системы вплоть до модуля или подсистемы нижнего уровня.

4. Документальное оформление полученных решений.

Под целью разработки системы понимаются все выходные интегральные характеристики относящиеся к законченной системе верхнего уровня. В зависимости от уровня сложности проектируемой системы в дипломе должно быть показаны либо дерево целей, либо одна ветвь доходящая до уровня разрабатываемой подсистемы или модуля. Желательно в дипломном проекте привести иерархию или дерево целей, для того, чтобы показать иерархический уровень целей систем и подсистем и согласовать все требования к системе между собой в соответствии с иерархическим принципом построения системы.

2.5. Технический (структурный) этап разработки системы

На техническом этапе проектирования разрабатывается основная документация проектируемой системы, подсистемы или модуля, являющегося непосредственным содержанием дипломного проекта. То есть, если для верхнего уровня анализ состояние проблемы проводится на уровне системы управления ГПС, а для модуля КИД на уровне систем контроля, датчиков и т.д.

В зависимости от решаемой задачи, могут представляться структуры различного вида: функциональные и информационные структуры, структуры программных технических средств, математического обеспечения и т.д. В реальном проектировании разрабатываются все структурные схемы, позволяющие выявить какие-то особенности работы системы. В дипломном проекте студент вправе сам предложить структуры, которые необходимо вынести на защиту или представить в дипломном проекте. Структуры представляются в виде структурных схем различного вида и являются проектной документацией.

Как правило, на этапе технического этапа дипломного проекта разрабатываются техническая, функциональная и информационная структуры и блок схемы алгоритмов [1].

Остальные структурные схемы определяются конкретными задачами. Так, если разрабатывается ПО, то должна быть вынесена структура программных средств; если разрабатывается ЛВС, могут быть приведены структурные схемы программных и технических средств и т.п.

В проектах, где основной является разработка не систем подготовки производства, а систем управления производственно-техническим комплексом, обычно представляются функциональная, информационная, планировочная и/или компоновочная структуры. Форма представления документации должна быть согласована с руководителем проекта.

Для функциональной и информационной структур удобной формой представления являются IDEF-диаграммы (IDEF0 и IDEF1X). Для анализа информационных потоков удобной формой представления являются диаграммы DFD, диаграммы сущность-связь, комплекс диаграмм UML. Приводимые диаграммы должны отражать структуры разрабатываемой системы, то есть представлять собой диаграммы “to be”. Для отражения в проекте новизны и значимости разработок желательно представить в проекте диаграммы “as is” соответствующего уровня и дать их сравнительный анализ. Все приводимые диаграммы должны быть использованы при проектировании. Например, для расчета информационных потоков, для разработки алгоритмов и программ, для определения производственных площадей.

Документация на структурные схемы, а также прикладываемые к ним характеристики работы всей системы в целом являются заключительным документом этапа. Для того чтобы их получить, необходимо провести проектные исследования.

На этапе технического проектирования необходимо отразить принципы, выбранные на этапе концептуального проектирования, и показать, как они уточняются и используются при разработке отдельных систем и подсистем, структур и задач проектируемой системы. При описании работ по техническому этапу проектирования нужно обратить внимание на связь целей, задач и принципов, полученных на концептуальном уровне проектирования, с их реализаций на техническом уровне.

Этап технического проектирования в дипломном проекте является важнейшим этапом, в котором студент может показать свои знания, умения и навыки решения типовых и оригинальных задач специальности.

При проектировании структуры системы применяются методология SADT, RAD, REP, Aris или методики проектирования крупных разработчиков ПО: SAP, 1С и др.

На основе методологии SADT ведется:

1. разработка иерархии функциональных схем;

2. разработка информационных моделей;

2. разработка комплексной структуры БД;

2. разработка алгоритмов обработки данных.

Разработка иерархии функциональных схем включает систему схем, начинается с уровня АО - уровеня КИП или его отдельно функционирующего подразделения. Далее все терминальные функции (не раскрываемые в форме определенного уровня) раскрываются в функциональных диаграммах следующего уровня. Таким образом, происходит выделение терминальных функций, которые реализуются программными модулями по определенному алгоритму.

Разработка информационных моделей проектируемой подсистемы системы включает:

1. Построение словаря понятий в виде иерархически упорядоченного языка системы;

2. Построение Базы знаний системы: анализ связей понятий словаря между собой в форме декларативных знаний и правил принятия решений;

Форма представления знаний:

1. семантическая сеть;

2. набор продукционных правил (например, модель в РДО);

3. фреймы.

Проектирование может вестись с использованием CASE-средств таких, как: DESIGN/IDEF, DELFY, и т.д.

Разработка интерфейсов обмена информацией включает:

• ЭВМ <=> оператор

• Система 1 <=> система 2

Анализу возможных технических решений по обмену данными между системами должно быть уделено достаточное внимание. Необходимо обоснование выбора конфигурации сети, дисциплины обслуживания, степени централизации обработки и хранения данных (распределенная структура, клиент-сервер).

При необходимости должны быть проведены расчеты интенсивности информационных потоков, проведена оптимизация структуры хранения информации.

Разработка алгоритмов обработки данных

Анализ и выбор алгоритмов, обеспечивающих решение проблемы, поставленной в предыдущих разделах пояснительной записки должен быть выполнен как правило на основе результата исследовательской части проекта, изучения литературы и практических примеров реализации аналогичных проектов.

Для пояснения работы алгоритма должны быть приведены блок-схемы или функциональные диаграммы.

Выбор и обоснование технических средств включает:

• разработку спецификации типового и стандартного оборудования системы с указанием основных технических характеристик, обоснование необходимости и достаточности их параметров;

• определение направления и объема модернизации типового и стандартного оборудования, если в этом есть необходимость;

• разработку спецификация специальных технических средств и обоснование необходимости их разработки, основные технические требования к вновь разрабатываемым узлам.

Методики и методы проектирования отдельных классов подсистем на техническом уровне даются в курсах: «САПР в КИП», «Контроль и диагностика», «Организационно-техническое управление». Примерный состав документации, разрабатываемой на техническом этапе:

1. Функциональная структурная схема системы,

2. Информационная структурная схема системы

3. Блок-схемы основных алгоритмов работы системы

3. Структурная схема технических средств, ПО, компоновки оборудования, планировки, планировка транспортных линий.

4. Принципиальные, функциональные и другие электрические схемы.

В качестве примера см. приложение данного методического пособия.