22. Подходы к формированию модели предметной области.

В основе проектирования ИС лежит моделирование предметной области. Для того чтобы получить адекватный предметной области проект ИС в виде системы правильно работающих программ, необходимо иметь целостное, системное представление модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной системы. При этом под моделью предметной области понимается некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию – быть адекватной этой области.

Предварительное моделирование предметной области позволяет сократить время и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и качественный проект. Без проведения моделирования предметной области велика вероятность допущения большого количества ошибок в решении стратегических вопросов, приводящих к экономическим потерям и высоким затратам на последующее перепроектирование системы. Вследствие этого все современные технологии проектирования ИС основываются на использовании методологии моделирования предметной области.

К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:

• формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной области;

• понятность для заказчиков и разработчиков на основе применения графических средств отображения модели;

• реализуемость, подразумевающая наличие средств физической реализации модели предметной области в ИС;

• обеспечение оценки эффективности реализации модели предметной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей.

Для реализации перечисленных требований, как правило, строится система моделей, которая отражает структурный и оценочный аспекты функционирования предметной области.

Модель представления — это синтаксически и семантически определенная средствами ядра совокупность конфигураций, позволяющая описывать, анализировать и документировать заданные аспекты проектируемой системы на заданных стадиях разработки с различными уровнями детализации ее элементов.

Ядро — это система понятий, посредством которой можно определять интересующие разработчика конфигурации и структуры проектируемой системы.

Конфигурация — это граф, представляющий интересующий разработчика аспект проектируемой системы. Вершины графа — это элементы различных видов системы, а дуги — интересующие отношения между элементами.

Структура — это совокупность конфигураций, т. е. прочная и относ-но устойчивая связь и взаимодействие элементов.

Виды моделей представления:

1. функциональная модель;

2. Модель данных;

3. модель пользовательского интерфейса

4. структура программных модулей

5. логическая модель представления данных.

Функциональная модель ориентирована на описание систем, способных выполнять действия над данными. Модель данных ориентирована на описание структуры информационных объектов, их функциональных взаимосвязей, необходимых для поддержания заданных действий. Указанные 2 модели взаимодополняют друг друга, разарабатываются совместно и не требуют привлечения языков программирования высокого уровня.

Модель пользовательского интерфейса ориентирована на описание:

1. взаимодействие пользователя с проектируемой системой

2. состав форм представления

3. состав команд управления заданиями

Структура программных модулей ориентирована на описание статической структуры программной системы и оприрается на понятие языков программирования высокого уровня.

Логическая модель ориентирована на описание потока управления (на последовательности выполнения) операторов программной системы и действий пользователя.

Для описания структуры ИС может быть использована информационно-логическая модель, основу которой представляет граф, отражающий типичные связи между типичными компонентами.

Для современного состояния ИТ необходимо учитывать переход от информационного описания предметной области к представлению на уровне данных. Такой переход осуществляется на основе декомпозиции, абстракции и агрегирования. При анализе предметной области принято выделять 3 этапа:

1. анализ требований и информационных потребностей

2. определение информационных объектов и связей между ними

3. конструирование концептуальной модели предметной области

Концептуальная модель — это абстрагированное описание предметной области.

Результатом анализа предметной области могут быть различные схемы, таблицы, т. е. Формальные материалы, полученные путем изучения существа дела и опроса участников информационных процессов, а также на основе анализа документов, используемых в этих информационных процессах. Например ,можно сформировать и использовать схему внешних информационых связей, схему детализации действий, схему потоков данных, схемы классификации данных и объектов и др. Пример такого рода схем надо на листочке

после необходимо определить информационные объекты и связи между ними. Основной задачей при этом является разбиение предметной области на составные части путем декомпозиции, осуществляемой по определенным правилам. Существуют 2 основных подхода к этому процессу, отличаются они критериями декомпозиции:

1. функционально-модульный

2. объектно-ориентированный

Функционально-модульный подход основан на принципе алгоритмической декомпозиции с выделением функциональных элементов и установлением строгого порядка выполняемых действий,т.е. в основе лежит иерархический подход с выделением вначале функциональных действий, затем независимых компонентов с дальнейшей их декомпозицией. Такой подход с 60-гг 20 века был реализован как технология структурного анализа и проектирования SADT (Structured Analysis and Design Techuique), а начиная с 80-гг 20 века она была положена в основу страндарта системного анализа и проектирования IDEF0. На сегодняшний день именно этот стандарт и технология реализуется программами BPWin/ErWin. Главным недостатком функционально-модульный подхода является однонаправленность информационных потоков и недостаточная обратная связь. При этом в случае изменения требований к системе это приводит к полному перепроектированию. Поэтому ошибки, заложенные на ранних стадиях проекта сильно сказываются на продолжительности и стоимости разработки.

Другой важной проблемой является неоднородность информационных ресурсов, используемых в большинстве ИС. По этим причинам в настоящее время наибольшее распространение получил второй подход со своими инструментами декомпозиции предметной области, а именно объектно-ориентированный подход. Он основан на объектной декомпозиции с описанием поведения системы в терминах взаимодействия объектов. При таком подходе используются следующие понятия при разработке моделей:

 объект

 класс

 атрибут

 связь между объектами и между атрибутами

Объект — это абстакция, множество предметов реального мира, т. е. типичных неопределенный элемент класса. Основной характеристикой объекта является состав его свойств (атрибутов), т. е.атрибут — это информационное отображение свойств объекта ,причем атрибут это существенное свойство объекта, без которого он не может существовать или быть самим собой. Кроме того, объект можно характеризовать как некоторый факт или некоторое лицо, как событие или предмет, определяемые совокупностью данных. В простейшем случае объект отвечает на вопрос «кто» или «что». Объект может быть как реальным (человек, предмет, населенный пункт, географическая точка), так и абстрактным (некоторое событие, изучаемый учебный курс). Связь между объектами или его атрибутами — это информационное отражение функциональной, «родственной», видовой или иной зависимости (подчиненности). Таким образом, на этапе определения информационных объектов можно проследить следующую последовательность действий:

1. формирование классов, на которые можно разбить данные, подлежащие хранению

2. присвоение уникального имени каждому классу

3. выделение информационыхобъектов путем анализа информационных потоков, документальных источников и опроса участников информационного взаимодействия

4. присвоение уникального имени каждому объекту данных

5. определение набора характеристик каждого объекта и формирование состава его атрибутов

6. Присвоение уникальных имен выбранным атрибутам

7. задание ограничений на объекты и их атрибуты, а именно количественные ограничения (максимальное и минимальное значение и т. п.), ограничения целостности (постоянство во времени и т. д.) и др. ограничений.

На этом этапе анализа предметной области широко используют средства проектирования, основанные на объектно-ориентированном подходе. К числу таких средств относятся так называемый UML (универсальный язык моделирования). Возможности этого языка позволяют перейти к следующему этапу, а именно к проектированию определенной информационной структуры в виде концептуальной модели. Для построения концептуальной модели используются такие операции как агрегирование и обобщение. Операция агрегирования основана на объединении информационных объектов в один на основе семантических связей между объектами. Например, самолет типа Х перевозит груз из пункта отправления А в пункт назначения Б. Используя операцию агрегирования, создается информационный объект с именем «Рейс», а атрибутами этого объекта будут являться: тип самолета, пункт отправления и пункт назначения. Операция обобщения основана на объединении родственных информационных объектов в так называемый родовой объект или класс. Например, такие объекты как автомобиль, самолет, корабль, велосипед, мотоцикл, самокат объединяются в один класс «Транспортное средство», а одним из атрибутов этого класса будет атрибут с именем «тип транспортного средства».

Этап концептуального моделирования является специфическим этапом, т.к.на этом этапе требуется одновременное знание особенностей предметной области и методологии проектирования. Характерным для этого этапа является использование различных вариантов моделей (а именного моделей типа сущность-связь, бинарных моделей данных, инфологических моделей данных, семантических сетей и другие). Наиболее часто применяют модель «сущность-связь» или как ее называют еще ER-модель (entity-relationship) или модель Чепмена. Кроме этого широко распространенной является реляционная модель базы данных или просто реляционная модель базы. В конечном итоге создание БД является как бы конечной целью моделирования.