Тема 8. Гносеологические модели процедур разработки информационных систем.

Обобщенная структура предмета научной деятельности. Методы исследования: анализ (дедукция), инверсный анализ, научные исследования (индукция), инженерное проектирование. Каскадная, итерационная и спиральная гносеологические модели процесса проектирования ИС.

Представив модель проектирования как научно-творческий процесс (рис.1.3), рассмотрим сущность инженерного подхода в EDA-технологи с позиций теории познания.

Рис.1.3. Модель проектирования, как научно-творческого процесса.

Инженерное проектирование начинается с возникновения замысла и формирования потребностей на основе факторов начального окружения F (факторы не определяющие функциональные или физические требования к системе, но воздействующие на сам процесс – орудия разработки: модели представления, инструментальные средства; организационное строение компании и др.). На выходе проектирования имеем разработанную систему и конечное окружение в виде множества факторов F’. Конечное окружение оказывает непосредственное воздействие на эволюцию дальнейшего процесса инженерного проектирования. Множество факторов F’ рекурсивно переходит во множество факторов F начального окружения на каждом новом цикле (см. пунктирную линию рис.1.3).

Будем выделять три ступени познания инженерного проектирования EDA-технологии:

• Дивергенция. Ступень расширения границ проектной ситуации в целях обеспечения достаточного пространства для поиска решений. Стадия, позволяющая говорить об изобретательстве как процессе получения ряда инвариантов.

• Трансформация. Эту ступень будем сопоставлять с такими процессами как исследование и создание принципов и концепций, когда формируется концептуальная схема проектируемого объекта, выбирается формальный аппарат анализа в виде множества моделей представления. Часто, эта ступень рассматривается как инженерный анализ – детальное изучение одного из вариантов.

• Конвергенция. Стадия окончательного выбора варианта технического решения, в основе которой лежат положения теории принятия решений – выбор одного из числа имеющихся вариантов, полученных в результате проведения модельных экспериментов.

Первой ступени присущи закономерности исследования, основанные на эмпирических подходах и эвристических методах, затрагивающих стремление ученых найти соответствующую модель проектировщика, как особого рода организованной «системы». Вторая и третья ступень описываются рациональными законами, и позволяют говорить о возможности разработки формальных схем и математических моделей представления, как самого процесса проектирования, так и обоснования принятия проектных решений. Будем трактовать эти ступени (трансформацию и конвергенцию) как исследования с присущими им методами на основе уже определенных критериев и целей проектирования.

Объединение присущих им формальных методов в обобщенную схему возьмем за основу структуры «инженерного проектирования» (рис.1.4).

Рис.1.4. Структура этапов инженерного проектирования EDA-технологии.

Учитывая циклический и многоступенчатый характер научно-творческого процесса инженерного проектирования, и в качестве первичной попытки классификации мыслительной деятельности с позиций прагматической методологии, используем определение стратегии проектирования, как последовательности этапов, на каждом из которых применяется тот или иной метод моделирования. С этих позиций определим следующие виды стратегий, которые должна поддерживать информационная технология (ИТ): линейные, циклические, разветвленные, адаптивные, случайного поиска. Определим концепцию инженерного проектирования как один из методов исследования.

Обобщенная структура предмета научной деятельности.

Признаки системной классификации методов исследования (рис.1.5.б) зададим через обобщение структуры предмета научной деятельности EDA-технологии (рис.1.5.а).

Рис.1.5. Научные методы исследования.

За методологическую основу формирования информационной технологии возьмем следующее определение системы :

Система - есть множество предметов вместе со связями между предметами и между их признаками. Предметы – суть просто части или компоненты системы. Признаки – свойства предметов. Окружение системы – есть множество всех предметов вне системы: изменение признаков, которых влияет на систему, признаки которых изменяются вследствие поведения системы.

Такое определение системы позволяет сформулировать в ИТ с прагматической точки зрения трактовку объекта как системы. Трактовка объекта как системы означает подбор элементов системы как носителей определенных свойств для реализации требуемых связей или же наоборот, - подбор элементов как носителей связей с учетом определенных свойств объектов как единого целого. Данные связи (свойства) образуют структуру, которая в информационной форме представляет абстрактную систему, а в энергоматериальной форме - реальную систему.

Исходя из выше изложенного, определим: результатом инженерного проектирования информационных систем является не сам объект, а идея этого объекта – объект предписание, объект рецепт, в общем, объект – практическая модель, указывающая, что именно, в какой последовательности, в каком количестве и каким образом должно быть взято и сделано, чтобы получить материально-технический объект.

Каскадная, итерационная и спиральная гносеологические модели процесса проектирования ИС

За годы эволюции процесса инженерного проектирования программных систем явно выделяются три скачка в идеологии классификации подходов (П) к технологии разработки ПС (порядок исполнения этапов в ходе разработки, а также критерии перехода от этапа к этапу):

1. Каскадный (П^к) - предполагает переход на следующий этап после полного окончания работ по предыдущему этапу. Процесс инженерного проектирования разбивается на заранее регламентированные временные промежутки «от и до» - стадии проектирования, в рамках которых, действия разработчиков нормированы скрупулезными методиками и инструкциями. Действует негласный тезис: «любая переделка с возвратом к предыдущему этапу – брак разработчика, чем меньше возвратов, тем корректнее технология проектирования». Основная идеологическая идея – непогрешимость выработанных методик и указаний. Каскадный период характеризуется так называемой технологической линейностью и отсутствием учета диалектического развития средств поддержки и эффективен в применении при небольших объемах и сроках разработки (в рамках первых трех витков спирали объективирования, см. гл.2).

2. Итерационный (П^и)- предполагает межэтапные корректировки с циклами обратной связи. Сохраняется идея разбиения на этапы, но не с учетом времени технологического выполнения и методической поддержки, а с учетом классификации проектных работ по средствам формализованного описания. Средства формального описания делят на уровни определенности: концептуальный, логический, физический. Действует принцип: «отдельная специальность – отдельный формальный аппарат – отдельный этап». Системный аналитик – постановщик и проектировщик системы, специалист по алгоритмам, кодировщик алгоритмов, документалист и пр. На этом этапе учитываются диалектические изменения в методической поддержке каждого этапа. Методическая поддержка имеет рекомендательную форму эпистемологического характера. Конкретные инструкции конкретных этапов зависят от множества системотехнических факторов, изменяющихся в процессе разработки ПС, в том числе - от фактора старения методик. Итерационный подход эффективен при большой сложности проектируемой системы, но при небольших сроках разработки, т.е. когда достигается предел уровня абстрагирования и осуществляется учет третей и четвертой спирали объективирования (см. гл.2).

3. Спиральный (П^с) - делает упор на анализе целей проекта, разработке спецификаций. Отсутствуют регламентированные этапы, технологическая поддержка принимает эпистемологическую форму. Процесс разработки ПС представляет собой набор спиралей, где каждый виток спиралей соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии программного изделия, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. На базе моделей проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов. Спиральный подход ориентирован на решение больших и сложных ПС и являет собой некую научно обоснованную системологическую надконцепцию, в основе которой лежит накопление и повторное использование моделей и прототипов, ориентация на развитие и модификацию программных систем, анализ риска и издержек в процессе инженерного проектирования.