Этапы разработки системы управления

Разработка типовой автоматизированной системы управления для зерноперерабатывающих предприятий

Этапы разработки системы управления

Функциональная схема процесса разработки представлена на рис. 3.1. Рассмотрим основные этапы процесса разработки более подробно.

Этап анализа требований включает следующие виды работ: обследование объектов, разработка концепции системы, анализ методов проектирования, выбор средств проектирования, разработку функциональной модели системы. Входной информацией служат требования заказчика к системе управления, параметры представленных на рынке систем и методы проектирования систем управления предприятиями. Управляющей информацией являются: цели автоматизации типового объекта (цели разработки системы управления), характеристики качества систем управления, нормативные документы и стандарты проектирования систем управления (международные, государственные, внутрифирменные). Механизмом выполнения этапа анализа требований является системный анализ: анкетирование, интервьюирование, экспертный опрос, классификация, ранжирование, структурно-функциональный анализ SADT (IDEF0). Выходной информацией этапа анализа являются: отраслевые особенности зерноперерабатывающих предприятий; принципы проектирования системы управления для зерноперерабатывающих предприятий; обобщенные требования пользователей к системе управления; описание типового объекта; структурно-функциональная модель системы; выбранные на основании анализа методы и средства разработки и разработанные методы проектирования системы управления для зерноперерабатывающих предприятий. Более подробно рассмотрим эти методы и средства при описании других этапов процесса разработки.

Этап проектирования архитектуры системы состоит из следующих работ: разработка модели потоков данных системы, проектирование подсистемы классификации, разработка информационной модели, проектирование диалога (интерфейса пользователя), проектирование средств автоматизации управления бизнес-процессами, проектирование средств обеспечения надежности, проектирование типовых программных компонентов, проектирование архитектуры ПО. Входной информацией этапа являются: требования пользователей к системе управления; описание типового объекта; структурно-функциональная модель системы. Управляющей информацией являются: отраслевые особенности зерноперерабатывающих предприятий; принципы проектирования системы управления; характеристики качества систем управления; нормативные документы. Механизмами выполнения этапа проектирования архитектуры системы являются: диаграммы потоков данных DFD; диаграммы «сущность-связь» ERD (IDEF1X); диаграммы потоков работ IDEF3; методы проектирования диалога; методы автоматизации бизнес-процессов (БП); методы обеспечения надежности ПО. Выходной информацией этапа являются: модель потоков данных, информационная модель и архитектура программного обеспечения системы управления.

На этапе проектирования программного обеспечения системы разрабатываются внешние спецификации модулей, описывающие сопряжения (связи) между модулями, и проектируется логика модулей (алгоритмы обработки данных). Входной информацией этапа являются: требования пользователей к системе управления; описание типового объекта; модель потоков данных системы; информационная модель системы; архитектура ПО; требования заказчика по модификации ПО системы, поступившие в рамках выполнения процесса сопровождения системы. Управляющей информацией являются: отраслевые особенности предприятий; принципы проектирования системы; характеристики качества ПО; нормативные документы. Механизмами выполнения этапа проектирования ПО системы являются: структурно-функциональные диаграммы SADT (IDEF0); диаграммы потоков данных DFD; диаграммы перехода состояний STD; объектно-ориентированное проектирование OOD; методы описания спецификаций процессов (модулей), таблицы и деревья решений. Выходной информацией этапа являются спецификации (описания) модулей системы управления.

Этап программирования компонентов системы включает разработку модулей на выбранных программных средствах и их автономное тестирование. Входной информацией этапа являются: спецификации (описания) модулей системы; модель потоков данных системы; информационная модель системы; архитектура ПО; требования заказчика по исправлению ошибок ПО, поступившие в рамках выполнения процесса сопровождения системы. Управляющей информацией являются характеристики качества ПО. Выходной информацией этапа являются тексты модулей системы управления. Механизмами выполнения этапа программирования компонентов системы являются: структурное программирование; объектно-ориентированное программирование OOP; использование типовых программных компонентов (ТПК); выбранный язык программирования. При разработке большинства модулей автоматизированной системы управления для зерноперерабатывающих предприятий был использован язык программирования FoxPro версий 2.0, 2.2, 2.5, 2.6, 3.0, 5.0, 6.0, в настоящее время при сопровождении системы используется Microsoft Visual FoxPro. Для разработки отдельных модулей системы были использованы языки программирования Assembler, Watcom C, Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual C++.

Далее следует этап интеграции и тестирования, на котором осуществляется сборка компонентов (подсистем, комплексов задач, модулей) системы и их тестирование. Входной информацией этапа являются: модули (тексты модулей) системы; архитектура ПО системы; функциональная модель системы. Управляющей информацией являются характеристики качества ПО и нормативные документы (законы, ГОСТы, инструкции). Выходной информацией этапа является оттестированная версия программного обеспечения системы. Механизмами выполнения этапа являются методы сборки и тестирования системы. Известно несколько методов сборки сложных программных систем [85]: восходящий, нисходящий, модифицированный нисходящий, большого скачка, метод сэндвича, модифицированный метод сэндвича. Рекомендуется использовать для тестирования сложной системы модифицированный метод сэндвича, при котором модули нижних уровней управления тестируются снизу вверх, а модули верхних уровней управления сначала тестируются автономно, а затем собираются в агрегаты нисходящим методом. Преимуществами предложенного метода являются: высокий параллелизм в программировании модулей, небольшое количество модулей-заглушек, минимальное время до появления рабочей версии системы. Отметим, что от выбранного метода сборки сильно зависит последовательность проектирования и программирования отдельных модулей. Поэтому метод сборки системы необходимо выбрать до начала этапа проектирования ПО системы. Этапами тестирования являются: автономное тестирование – контроль отдельного программного модуля изолированно от других модулей, тестирование сопряжений – контроль сопряжений между частями системы, тестирование функций – контроль выполнения системой автоматизируемых функций управления, комплексное тестирование – испытание поведения системы по отношению к исходным целям, тестирование приемлемости – проверка соответствия системы требованиям пользователей. Тестирование – процесс выполнения программы с целью найти в ней ошибки. Существует две стратегии при проектировании тестов: тестирование по отношению к спецификациям, не заботясь о тексте программы, и тестирование по отношению к тексту программы, не заботясь о спецификациях. Разумный компромисс лежит где-то посередине, смещаясь в ту или другую сторону, в зависимости от функций, выполняемых конкретным модулем. Более подробно вопросы сборки и тестирования программных систем рассмотрены в работах [11, 41, 75, 80, 85, 106, 119, 120].

На этапе документирования осуществляется разработка методического обеспечения системы. Входной информацией этапа являются: версия ПО системы; требования пользователей к системе управления; описание типового объекта; информационная модель системы; модель потоков данных системы; требования заказчика по исправлению ошибок документации, поступившие в рамках выполнения процесса сопровождения системы. Управляющей информацией являются: нормативные документы; характеристики качества систем управления. Механизмами выполнения этапа проектирования архитектуры системы являются: диаграммы потоков данных DFD; диаграммы «сущность-связь» ERD (IDEF1X); диаграммы потоков работ IDEF3; методы проектирования диалога; методы автоматизации бизнес-процессов (БП); методы обеспечения надежности ПО. Выходной информацией этапа являются: документация на систему (руководства пользователей, инструкции по эксплуатации, технологические инструкции) и параметры системы (краткое описание системы управления для представления потенциальным заказчикам). Вопросы документирования программных систем рассмотрены в работах [79-81, 119, 120].