Лекция 9
Автоматизация проектирования информационных систем

Автоматизация систем проектирования – быстроразвивающийся путь ведения проектных работ. За последнее десятилетие появился класс программно-технологических средств CASE-средств, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения АИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения (ПО), в настоящее время CASE-средства  охватывают процесс разработки сложных АИС в целом. 
Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения АИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО и баз данных, генерацию программного кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы.
CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих  диаграммы или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.
Пользователи CASE-средств должны быть готовы к необходимости долгосрочных затрат на эксплуатацию, частому появлению новых версий и возможному быстрому моральному старению средств, а также постоянным затратам на обучение и повышение квалификации персонала.
Несмотря на все высказанные предостережения и некоторый пессимизм, грамотный и разумный подход к использованию CASE-средств может преодолеть все перечисленные трудности. Успешное внедрение CASE-средств должно обеспечить такие выгоды как:
•    высокий уровень технологической поддержки процессов разработки и сопровождения ПО;
•    положительное воздействие на некоторые или все из перечисленных факторов: производительность, качество продукции, соблюдение стандартов, документирование;
•    приемлемый уровень отдачи от инвестиций в CASE-средства
•   

CASE-средства. Общая характеристика и классификация
Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл ПО.
В разряд CASE-средств попадают как относительно дешевые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и дорогостоящие системы для неоднородных вычислительных платформ и операционных сред. Так, современный рынок программных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств, наиболее мощные из которых так или иначе используются практически всеми ведущими западными фирмами.
Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее один или несколько процессов жизненного цикла ПО и обладающее следующими основными характерными особенностями:
•    мощные графические средства для описания и документирования ИС, обеспечивающие удобный интерфейс с разработчиком и развивающие его творческие возможности;
•    интеграция отдельных компонент CASE-средств, обеспечивающая управляемость процессом разработки ИС;
•    использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория).
Интегрированное CASE-средство (или комплекс средств, поддерживающих полный ЖЦ ПО) содержит следующие компоненты;
•    репозиторий, являющийся основой CASE-средства. Он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;
•    графические средства анализа и проектирования, обеспечивающие создание и редактирование иерархически связанных диаграмм (DFD, ERD и др.), образующих модели ИС;
•    средства разработки приложений, включая языки 4GL и генераторы кодов;
•    средства конфигурационного управления;
•    средства документирования;
•    средства тестирования;
•    средства управления проектом;
•    средства реинжиниринга.
Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы ЖЦ. Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям:
•    локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools),
•    набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС (toolkit)
•    полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием.
Помимо этого, CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам:
- применяемым методологиям и моделям систем и БД;
- степени интегрированностию с СУБД;
- доступным платформам.
Классификация по типам в основном совпадает с компонентным составом CASE-средств и включает следующие основные типы:
•    средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа моделей предметной области (Design/IDEF (Meta Software), BPwin (Logic Works));
•    средства анализа и проектирования (Middle CASE), поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций (Vantage Team Builder (Cayenne), Designer/2000 (ORACLE), Silverrun (CSA), PRO-IV (McDonnell Douglas), CASE.Аналитик (МакроПроджект)). Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных;
•    средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД. К ним относятся ERwin (Logic Works), S-Designor (SDP) и DataBase Designer (ORACLE). Средства проектирования баз данных имеются также в составе CASE-средств Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV;
•    средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL (Uniface (Compuware), JAM (JYACC), PowerBuilder (Sybase), Developer/2000 (ORACLE), New Era (Informix), SQL Windows (Gupta), Delphi (Borland) и др.) и генераторы кодов, входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично - в Silverrun;
•    средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций. Средства анализа схем БД и формирования ERD входят в состав Vantage Team Builder, PRO-IV, Silverrun, Designer/2000, ERwin и S-Designor. В области анализа программных кодов наибольшее распространение получают объектно-ориентированные CASE-средства, обеспечивающие реинжиниринг программ на языке С++ (Rational Rose (Rational Software), Object Team (Cayenne)).

Вспомогательные типы включают:
- средства планирования и управления проектом (SE Companion, Microsoft Project и др.);
- средства конфигурационного управления (PVCS (Intersolv));
- средства тестирования (Quality Works (Segue Software));
- средства документирования (SoDA (Rational Software)).
На сегодняшний день Российский рынок программного обеспечения располагает следующими наиболее развитыми CASE-средствами:
Vantage Team Builder (Westmount I-CASE);
Designer/2000;
Silverrun;
ERwin+BPwin;
S-Designor;
CASE.Аналитик.
Существуют два основных способа проектирования структурное и объектное - ориентированное проектирование. Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.
Объектное - ориентированное проектирование предполагает объектную декомпозицию системы. Объект - это реально существующая сущность,  имеющая важное функциональное назначение в данной предметной области. Объект характеризуется структурой, состоянием, четко определяемым поведением. Состояние объекта определяется перечнем всех возможных (обычно статических) свойств и текущими значениями (обычно динамическими) каждого из этих свойств. Свойства объекта характеризуются значениями его параметров.
Нельзя сложную систему конструировать одновременно двумя способами. Можно начинать декомпозицию либо по функциям, либо по объектам, а затем попытаться рассмотреть проблему с другой точки зрения.
Объектно–ориентированный подход в проектировании имеет ряд преимуществ перед структурным:
- объектно – ориентированные системы более гибкие и проще эволюционируют во времени.
- объектная декомпозиция уменьшает размер программ за счет повторного использования общих механизмов.