Моделирование в автоматизации проектирования информационного обеспечения систем управления тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Моделирование в автоматизации проектирования информационного обеспечения систем управления"

ГБ ОД РГБ 0Д

12ДЕН-

I- г1.' ■ • ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ ИМЕНИ С.ОРДЖОНИКИДЗЕ

На правах рукописи

Чернова Светлана Александровна

МОДЕЛИРОВАНИЕ В АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ( НА ПРИМЕРЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ДЕПОЗИТАРИЯ ЦЕННЫХ БУМАГ)

Специальность 08.00.13 - экономико-математические методы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 1994

*

Работа выполнена на кафедре экономической кибернетик Государственной академии Управлении имени С.Орджоникидзе.

Научный руководитель - кандидат экономических наук ,

Машурцев Владимир Адамович

Официальные оппоненты -

доктор технических наук ,профессо Касаткин Анатолий Семенович кандидат экономических наук , Романова Ольга Николаевна

• Ведущая организация - ВНИИНС

Защита состоится "20"декабря 1994 г. в _ часов на зас

Дании специализированного совета Государственной академии у равления имени С.Орджоникидзе по-адресу : , 109542, г.Москва Рязанский пр.,99. 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии Автореферат разослан ноября 1994 г.

Ученый секретарь . специализированного совета кандидат экономических наук

ви-се^ Л. Д. Абраме

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На современной этапе при появлении новых объектов управления таких , как инвестиционные и чековые фонды , коммерческие банки , фондовые биржи и т.п. встает вопрос о их функционировании сразу на высокой уровне соответствующему мировым стандартам , а это означает, что вопрос автоматизации этих новообразований встает на первый план (после вопроса о том,как организовать функционирование этих экономических систем ). На этом этапе к автоматизации систем управления предъявляются уже другие требования и используют новые программные и технические средства

Информационная база является ядром любой автоматизированной системы и, следовательно, проектные решения по ее организации во многом определяют эффективность автоматизации в целом , поэтому проектирование информационной базы и на современном этапе является ключевым звеном во всем цикле разработки автоматизированной системы обработки экономической информации (АСОЭИ).

Снижение трудоемкости и стоимости, сокращение сроков проектирования, повышение качества проектов и другие проблемы постоянно находятся в центре внимания разработчиков автоматизированных систем обработки экономической информации. Для решения этих проблем использовались различные подходы: повышение квалификации проектировщиков, типизация проектирования и автоматизация проектирования.

В настоящей работе исследована проблема автоматизации

'проектирования баз данных (БД) в качестве одной из актуальных проблем проектирования автоматизированных систем обработки экономической информации . Несмотря на то, что к настоящему времени в области автоматизации проектирования БД достигнуты несомненные успехи, следует иметь в виду, что решены далеко не все вопросы. Дело в ток, что автоматизация проектирования БД является нетривиальной проблемой. Следовательно, необходимо проведение ряда работ фундаментального и прикладного характера. Во-первых, поскольку автоматизация предполагает системный подход к проектированию БД, встает вопрос о единой научно обоснованной методологии проектирования БД. Во-вторых, требуется формализация используемых методов и средств, их алгоритмизация и соответствующая программная реализация. ' В-третьих, необходима формализация процесса проектирования и разработка на этой основе технологии проектирования, в рамках которой объединяются все средства автоматизации.

Таким образом, разработка системы автоматизации проектирования информационной базы автоматизированной системы управления, несомненно, актуальная задача, решение которой позволш повысить эффективность и качество проектирования информационного обеспечения АСОЭИ.

Целью диссертационной работы является разработка обосно ванной технологии и средств автоматизированного проектировани баз данных и их реализация в виде инструментальной системы ав томатизации проектирования информационной базы АСОЭИ .В ка честве реализации рассматривается надстройка автоматизирован ного проектирования информационной базы для системы Clarion, качестве предметной области проектирования предлагается цент

трансфер-агентских услуг (депозитарий) для приватизируемого предприятия или инвестиционного фонда.

Основные задачи исследования:

- Обоснование применения САБЕ-технологии для проектирования не только программного обеспечения но и всей системы обработки экономической информации ;

- разработка методов проектирования в рамках САБЕ-технологии;

- разработка методов представления концептуальной модели предметной области ;

- разработка алгоритмов поддержки и анализа диаграмм потоков

- разработка алгоритма построения логической базы данных автоматизируемого проекта ;

- разработка алгоритмов построения макета программного обеспечения СОЭИ ;

- разработка логической базы данных для депозитария автоматизированным способом ;

- практическая реализация алгоритмов .

Методологическая основа исследования. Проведенные теоретические исследования поставленных в работе вопросов и их результаты основаны на использовании системного подхода к анализу проблем проектирования СОЭИ , на результатах анализа методов проектирования СУ , структурный анализ »теории графов .теории нормализации и методов проектирования программ (модульное проектирование , проектирование "сверху-вниз" и "снизу-вверх") .Разработка программных средств базируется на результатах , полученных в теоретической части работы , а также на современных подходах к созданию СОЭИ и ИПС с использованием средств ВТ и ППП .

- б -

Научная новизна :

- разработана методика проектирования АСОЭИ в рамках CASE;

- предложена программа ANALÏZ доводящая СУБД CLARION до продукта CASE ;

- применение в новой области автоматизации систем обслуживающих движение ценных бумаг.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том , что внедрение разработанной методики и средства автоматизированного проектирования позволяет :

- использовать при проектировании с различными СУБД ;

- снизить трудоемкость , сократить сроки , повысить производительность проектировщиков ;

- обеспечивается автоматизированная поддержка проектирования на всем жизненном цикле с автоматизацией документирования .

Внедрение и апробация.Программа ANALIZ разрабатывалась и внедрялась в АО ГЕРМЕС-ИНВЕСТ ,была апробирована на примере рассмотренном в работе - проектирование электронного депозитария. Программа испытывается в Московском Акционерном Банке ГЕРМЕС-ЦЕНТР и его филиале ГЕРМЕС-ТВЕРСКОЕ .

Публикации.Результаты выполненных работ и проведении: исследований отражены в трех печатных работах .

, Структура работы.Диссертация содержит 157 страниц текста 21 рисунк ,1 таблицу и состоит из введения , трех глав ,заключения , списка литературы и 31 приложения .

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы , сформулированы цели и задачи исследования .

Постепенное раскрытие темы работы осуществляется по главам. В первой главе приведен небольшой экскурс в применяемые по ныне методологии проектирования автоматизированных систем обработки информации и управления . После анализа этих методологий делается вывод о несомненном преимуществе методологии основанной на современной технологии CASE . Далее раскрывается суть CASE : ее концептуальные основы »практическое применение , история развития в прошлом и перспективы на будущее .достоинства и недостатки . Результатом исследования первой главы является то , что обосновывается преимущество и верность проектных решений использующих технологию CASE .

Глава вторая является реализацией идей выбранной (в первой главе) методологии проектирования автоматизированных систем обработки экономической информации - описывается разработанная методика проектирования АСОЭИ в рамках CASE.

Поэтапная методика проектирования СУ на основе моделирования в рамках CASE .

I. Обоснование целесообразности автоматизации .

На выходе этапа имеем :

1. Наименование проекта .

2. Обследование существующей системы :

2.1. Виды деятельности экономической системы .

2.2. Должностная структура экономической системы .

2.3. Документы .

2.4. Используемые средства обработки информации .

2.5. Потоки данных .

2.6. Затраты на функционирование системы .

3. Критический анализ существующей системы .

4. Новые проектные решения .

5. Краткое описание выбранного проектного решения .

II. Концептуальный анализ проектируемой системы . Последовательность действий на данном этапе :

1. Краткое описание технологического процесса вчерне.

2. Выходные данные .

2.1. Определение формы вывода .

2.2. Определение способа вывода .

2.3. Определить круг доступа к выходной информации ( спис пользователей и пароли .)

2.4. Детализация укрупненной выходной информации в более по, робную ( Повторить с п.2.до тех пор ,пока не станет воэможн ее макетирование) .

2.5. Создание макета выходной информации .

2.5.1. Описание заголовка ( имя выходной информации )

2.5.2. Описание реквизитов и их характеристик .

2.5.3. Описание алгебраических действий (формул) получен1 реквизитов .

2.5.4. Описание правил контроля выходных данных .

2.5.5. Очередность следования вывода информации .

2.6. Описание инструкции по выводу информации .

3. Входные данные .

3.1. Определение формы ввода .

3.2. Определение способа ввода .

3.3. Определить круг доступа к входной информации ( список пользователей и пароли .)

3.4. Детализация укрупненной входной информации в более подробную ( Повторить с п.З.до тех пор , пока не станет возможным ее макетирование) .

3.5. Создание макета входной информации .

3.5.1. Описание заголовка ( имя входной информации )

3.5.2. Описание реквизитов и их характеристик .

3.5.3. Описание алгебраических действий (формул) получения реквизитов .

3.5.4. Описание правил контроля ввода входных данных .

3.5.5. Очередность следования ввода информации .

3.6. Описание инструкции по вводу информации .

4. Детализация технологического процесса ( список составляющих технологических процессов ). Для каждого процесса повторить начиная с п.1., до тех пор пока процесс разбивается на составные процессы.

5. Семантический анализ списка элементарной входной и выходной информации на наличие синонимов и омонимов.

6. Построение структуры базы данных .

На выходе этапа имеем :

1. Описание модели предметной области .

1.1. Иерархический список технологических процессов с описанием .

1.2. Иерархический список потоков информации с описанием .

2. Описание макетов входных и выходных документов .

3. описание последовательности диалоговых процедур .

4. Описание окон помощи для оператора .

5. Список реквизитов документов с описанием .

б. Структура базы данных

III. Построение программного обеспечения . Последовательность действий на данном этапе :

1. Определение процедур в соответствии со списком макетов документов .

2. Определение модулей в соответствии со списком процедур .

3. Определение порядка следования процедур .

4. Определение списка процедур из ППП служебного характера или ранее разработанного в другими.

5. Построение дерева вызовов процедур .

6. Генерация псевдокода процедур .

7. Отладка .

7.1. Отладка ошибок синтаксических и логических .

7.2. Проверка на использование всех процедур (перекрестные ссылки) и использование полей базы данных .

7.3. При обнаружении неиспользуемых процедур или полей базы данных вернуться на этап концептуального анализа

8. Интерпретация псевдокода в исполняемый код .

На выходе этапа имеем :

1. Спецификации полей базы данных .

2. Спецификации файлов базы данных .

3. Описание структуры программного обеспечения .

4. Описание модульной структуры программного обеспечения . /

5. Интерактивные инструкции оператору . \

6. Программные модули . \

I

IV. Испытания и отладка . /

I

\

На выходе этапа имеем : 1. Список ошибок в рамках данной постановки задачи автоматиза-

ции .

1.1. Когда и кем найдена ошибка .

1.2. При выполнении каких действий .

1.3. Результат выполнения действий . 1.4.Оценить последствия ошибки .

2. Пожелания пользователя по интерфейсу и тд .

V. Подготовка первичной информации . На выходе этапа имеем :

1. Заполненная база данных .

VI. Эксплуатация и сопровождение. На выходе этапа имеем :

1. Список ошибок , требующие изменения постановки задачи автоматизации .

1.1. Когда и кем найдена ошибка .

1.2. При выполнении каких действий .

1.3. Результат выполнения действий .

1.4. Оценить последствия ошибки .

2. Пожелания пользователя по интерфейсу , документации, инструкциям и тд .

Далее следует описание разработанного с учетом данной методологии программный продукт - АЫАГЛг , который предназначен для описания предметной области проектирования .анализа требований пользователей , проектирования базы данных , построения макета программного обеспечения проектируемой системы и получение документации по проекту . АИАЫг разработан используя следующие положения : существующая методология проектирования АСУ предложенная Кастеллани , модель для описания предметной области - диаграмма потоков , язык описания предметной области

- структурный анализ , макетирование - модульное программ) вание ,в основе построения логической базы данных - те( нормализации. Инструментальная система ANALIZ разработана дополняющий и взаимосвязанный модуль системы CLARION. Учит£ эти положения делается вывод, что разработанная система вт вается в рамки CASE методологии . При проектировании сист ANALIZ были разработаны приемы проектирования на основе мс лирования ( в рамках CASE) и алгоритм генерации логической зы данных .

Укрупненный алгоритм построения логической базы данных Предпосылки :

- Входная и выходная информация описывается как процедура

- процедуры имеют различные типы : Процедура типа СПИ основная , остальные (ДОКУМЕНТЫ и ГРАФИКИ) являются ее экзе лярами , т.е. список документов или список графиков .

- каждая процедура состоит из полей , которые соответств реквизитам в входных/выходных документах ;

- поле имеет различные типы : ПРОСТОЕ , ГРУППОВОЕ , МНОЖЕ ВЕННОЕ (соответствует общепринятому представлению) ;

- поля имеют разную функциональную нагрузку , что влияет их местоположение в структуре базы данных .

Шаг 1. Объединение процедур . По списку процедур опреде ется цикл по процедурам типа СПИСОК.Для каждой процед СПИСОК находиться подчиненные ему процедуры ДОКУМЕНТ или Г ФИК , их может быть несколько . Проверяется совпадение ко чества полей в процедуре СПИСОК и каждой подчиненной процед Если в подчиненной процедуре найдено поле »которого нет СПИСКЕ , это поле добавляется туда и тд .Характеристики по

при объединении должны совпадать это проверяется еще на этапе проектирования словаря данных .

Шаг 2.Формирование списка процедур для продолжения анализа . В этот список будут входить процедуры СПИСОК и процедуры ДОКУМЕНТ И ГРАФИК , которые неприкреплены к спискам .

Шаг 3.Выбирается тип процедур для анализа .

Шаг 4.Первым анализируются процедуры СПИСОК . По списку процедур типа СПИСОК устанавливается цикл по каждой процедуре •Имя файла равно имени процедуры .К файлу добавляется уникальный ключ числового формата - автоноиер (при добавлении экземпляра в файл автономер будет сам увеличиваться на единицу) Внутри этого цикла еще цикл по полям .

Шаг 5. Анализ полей в процедуре . Если тип поля - ПРОСТОЕ , то он является полем в файле этой процедуры .

Если тип поля - МНОЖЕСТВЕННОЕ , то создается файл с именем равным именем поля МНОЖЕСТВЕННОЕ . К файлу добавляется уникальный ключ числового формата -авто номер . К файлу добавляется неуникальный ключ числового формата ,значение которого будет ссылкой на файл с именем равным процедуре .

Если тип поля - ГРУППОВОЕ_ПРОСТОЕ ,' обрабатывается как ПРОСТОЕ. .

Если тип поля -ГРУППОВОЕ_МНОЖЕСТВЕННОЕ , обрабатывается как МНОЖЕСТВЕННОЕ , если МНОЖЕСТВЕННЫЕ входили в одно сложное поле , то их помещаем в один файл , если в разных ГРУППОВЫХ полях , то формируется столько файлов сколько ГРУППОВЫХ полей . Файлы имеют имя ГРУППОВОГО поля .

Шаг 6. Анализ по функциональному назначению поля .

Если тип поля - ПРОСТОЕ нет обработки - уже обработан .

Если тип поля - ЛОКАТОР , то поле становится неуникальным ключом , если было ранее определено как уникальный ключ , то остается уникальным .

Если тип поля - ГРУППОВОЕ_ЛОКАТОР , поля входящие в структуру СЛОЖНОЕ становятся сложным ключом , уникальность ключа определяется как в поле ЛОКАТОР .

Если тип поля - Lookup ,то проверяется входит ли это поле в файл соответствующий процедуре СПИСОК иэ которого происходит просмотр данного поля . Если да , проверить есть ли в этом файле ключ равный значению «указанному в параметре "поле связи в списке просмотра" , если нет - добавить уникальный ключ .В файле с именем текущей процедуры проверить есть ли ключевое поле указанное в параметре "поле связи текущего списка если нет -добавить неуникальный ключ.

Если тип поля все остальные , то проверяется характеристика хранить или нет, если да - добавляется в файл .

Шаг 7. Следующее поле .Перейти к шагу 5.Если поля все , то к шагу 8.

Шаг 8 . Следующая процедура .Перейти шагу 4 . Если процедуры СПИСОК все переходят к процедурам ДОКУМЕНТ и ГРАФИК последовательно .Для них открывается файл с именем процедуры и переход к шагу 5.

Шаг 9. Когда все процедуры проанализированы , происходит объединение файлов в один если они били определены как синонимы и теперь имеют одинаковую структуру , файл имеет имя первого файла и в него добавлено поле признака принадлежности к первоначальным файлам . Файлы с разной структурой существую отдельно .

Шаг 10. Конец генерации логической базы данных .

Несмотря на то , что система разрабатывалась как модуль CLARION ,она носит универсальный характер .

Обобщенная схема функционирования ANALIZ.

На первом этапе разработчик описывает предметную область в терминах самой предметной области с использованием некоторых понятий из метода структурного анализа. Для этого используются интерактивные средства построения модели предметной области Описание предметной области заключается в определении целей проектирования , выходной и входной информации , определения процесса преобразования входной информации в выходную с дальнейшей детализацией этого процесса . Кроме того, на первом этапе определяются спецификации программ обработки базы данных, которая будет создана по описанию предметной области. (Под спецификациями программ понимаются организуемый этими программами интерфейс с пользователем базы данных и чисто программные характеристики). На первом этапе требуется активное участие пользователя. Поэтому программы, обеспечивающие реализацию этого этапа, обеспечивают простой, понятный интерфейс с широким использованием меню, окон, графики.

Возможен и другой вариант работы , когда пользователь игнорирует пункт описания структуры входного документа , его макетирования с описанием характеристик реквизитов . В задачу пользователя тогда входит ввести весь объем входной информации (со всеми экземплярами) без описания структуры , любыми возможными средствами ввода в ЭВМ .

В этом случае порядок построения концептуальной модели немного модифицируется : сначала идет пункт определение (ввод)

входной информации , а затем комплектация из имеющихся peí зитов входной информации реквизитов выходной информации (с бавлением новых »которые можно получить с помощью алгеб{: ческих действий из входных) . При этом варианте работы испь ния и отладка проходят не на контрольном примере » а на pea ных данных » что позволяет скорее выявить недостатки проект способствует лучшему освоению системы пользователем.

На втором этапе система проектирования транслирует опи ние предметной области в описание структуры базы данных, ко рое скрыто от разработчика. Структура базы данных строится соответствии с заранее выбранной моделью баз данных Ciar или любой другой совместимой базы данных .

На третьем этапе создается база данных, структура kotoi соответствует полученному на предыдущем этапе описанию. Pa3j ботчик иметь возможность изменять структуру файлов » добавЛ5 и удалять поля »ключи и файлы »изменять формат файлов созда! емой базы данных; для этого система проектирования располагг библиотекой программ, обеспечивающих поддержку создания моя фикации файлов базы данных в форматах различных СУБД.

Результатом четвертого этапа является пакет программ-пр тотипов для обработки созданной базы данных. Программы паке должны обеспечивать специфицированные разработчиком функц обработки данных и пользовательский иктерфейс.

Результаты предыдущих этапов используются для проектир вания документации проекта . С первого этапа передается опие ние целей проектирования , описания входной и выходной инфо] мации »описание технологии преобразования в иерархически представлении, С третьего и четвертого этапов передаются сш

цификации данных .структура базы данных , программные спецификации .

Результаты третьего и четвертого этапа передаются с помощью программы связи в Dezigner для дальнейшего развития базы данных и прикладных программ . Результатом работы Dezigner является сгенерированная прикладная программа на языке Clarion и соответственно исполняемый код этой программы .

В качестве первого шага реализации методики можно предложить пакет программ, включающий:

программу описания предметной области в терминах структурного анализа;

программу генерации баз данных, соответствующей описанию предметной области;

программу обработки базы данных с использованием унифицированного пользовательского интерфейса ориентированного на Clarion.

Первая программа ориентирована на разработчика базы данных, который должен быть хорошим специалистом в своей предметной области, знания в области теории баз данных в данном случае не обязательны . Вторая программа работает без участия человека ; Остальные - на проектировщика владеющего основными понятиями Clarion.

В третьей главе работы приводиться пример использования разработанной программы ANALIZ на практике . Ввиду актуальности в экономике страны проблемы приватизации в качестве предметной области выбрана автоматизация депозитария или центра трансфер-агентских услуг (ЦТАУ) для приватизируемых предприятий и инвестиционных институтов .целью которого является

учет акционеров (т.е. ведение реестра акционеров) и учет i ных бумаг. Для того чтобы исследовать и описывать предме-область проектировщику предлагается сначала методика раэр; танная компанией ГЕРМЕС-ИНВЕСТ для ведения "бумажного" реес т.е. без автоматизации этого процесса .На основе этой мето; специалистами ГЕРИЕС-ИНВЕСТ разработан программный комш "РЕЕСТР" ручным способом. Данные этого программного комшк будут считаться эталонными для сравнения с системой спроек рованной автоматизированным методом в среде ANALIZ . Да приводится описание процесса взаимодействия проектировщика проектировании в среде ANALIZ системы обслуживания ЦТАУ . лучившиеся результаты работы с ANALIZ сравниваются с аналог ными данными "эталонного продукта" , на основе чего делае вывод о том , что разработанная база данных отвечает требо ниям полноты , корректности .неизбыточности и тд. ,отвеч требованиям пользователей , следовательно и программа ANA является одним из возможных CASE-средств для проектирова систем обработки экономической информации в среде CLARION .

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Анализ исследований методологий проектирования noKaeaj что современная методология основанная на CASE-технологии j ляется на данном этапе наиболее эффективным направление! проектировании программного обеспечения АСОЭИ .В работе пр< ложен метод моделирования при проектировании на основе СА5 Разработана методика автоматизированного проектирования инфс мационного и программного обеспечения для системы обработ

экономической информации . Разработан алгоритм автоматизированной генерации логической базы данных для реляционных СУБД типа XBase. Разработана программная реализация на основе предложенной методики в виде программного модуля ANALIZ .Разрешена задача автоматизации депозитария с использованием предложенной методики и программы ANALIZ .

По теме диссертации опубликованы следующие работы :

1. Румянцева С.А. Некоторые вопросы применения методов искусственного интеллекта при проектировании баз данных // Экономико-математические методы в управлении народным хозяйством. -М.: ГАУ, 1991. - С.128-132.

2. Румянцева С.А. Проблемы автоматизации проектирования АСУ //Моделирование в прогнозировании и управлении . -М.: ГАУ, 1992. - С.76-80.

3. Чернова С.А. Технология CASE как средство автоматизированного проектирования АСУ // Проблемы управления и рыночная экономика : социально-философские , психологические и экономические аспекты. -М.:ГАУ,1993. -С.176-186.