Введение к работе
Актуальность работы. Разработка автоматизированных систем (АС), интенсивно использующих программное обеспечение, слишком часто приводит к результатам, которые не соответствуют запланированным ожиданиям. Значительное число разработок либо прекращается, либо превышает запланированное время и /или средства, либо завершается в более бедной версии.
За последние 10 лет положение с успешностью разработок АС постепенно улучшалось (оценки и отчёты корпорации Standish Group, США). На повышение степени успешности разработок существенное влияние оказывают:
- новые и модифицированные стандарты (например, ГОСТ Р ИСО/МЭК
12207-99, StdIEEE-1471-2000);
опыт, вложенный в нормативные архитектурные схемы (например, DODAF, TOGAF);
современные инструментально-технологические среды (например, на базе Rational Unified Process).
Основные проблемы в этой предметной области обусловлены тем, что процесс разработки носит принципиально коллективный характер. Общую и очень сложную работу приходится разбивать на части и осуществлять согласованно в условиях часто изменяющихся требований и ограничений.
Особые проблемы вызывают первые шаги проектирования, когда формируются первые концептуальные представления АС и её частей, создающие концептуальную основу АС и действий по её коллективной разработке. Именно на этом этапе проектирования из разрозненных источников опыта отбираются подходящие образцы и интегрируются в целостное концептуальное описание АС, включающее различного рода графические диаграммы и документы.
Концептуальное представление АС, например, в виде концептуального проекта создаётся, в большей мере, для того, чтобы достичь в такой работе достаточное понимание и взаимопонимание и зарегистрировать его в форме нормативных концептуальных средств, включающих концептуальные графические модели и документы. Причём построенное представление должно выражать всё существенное для разработки АС в виде, достаточном для успешной работы на последующих этапах.
Практика показывает, что построить нужное концептуальное представление можно только итеративно, что и является одним из основных источников изменений требований и ограничений, на которые приходится реагировать в процессе разработки АС. Эти изменения должны быть зафиксированы, в первую очередь, в концептуальных моделях и документах.
Концептуальные проблемы системной и программной инженерии исследуют с различных позиций. Особое место в исследованиях уделяется методам и средствам коллективной разработки АС в корпоративных средах. Поток задач и работ в этой области из года в год увеличивается, что является важным показателем актуальности исследований в этой области.
На основании вышесказанного в диссертационной работе была выбрана область исследований, содержание которой связано с процессами концептуального проектирования сложных автоматизированных систем, включающих, в общем случае, совокупность аппаратно-технических и программных средств, связанную развитыми средствами телекоммуникации.
Функции объекта исследований в работе выполняют процессы оперативного формирования и использования концептуальных моделей автоматизированных систем на ранних этапах их автоматизированного проектирования.
Ориентируясь на современную практику разработки автоматизированных систем, было принято решение использовать опыт объектно-ориентированного анализа и проектирования (в частности опыт, вложенный в мастер-методологию Rational Unified Process (RUP) и ее средства) для спецификации направления исследований.
Такое решение использовано как подсказка для включения в интересы диссертационной работы специфики оперативного формирования и использования основных артефактов RUP, регистрирующих результаты концептуального моделирования. Что, в свою очередь, приводит к возможности сопоставления исследуемых процессов с процессами RUP.
Предметом исследования диссертационной работы является система средств вопросно-ответного формирования и использования совокупности концептуальных моделей, согласованных с основными международными, национальными и производственными стандартами на проектирование сложных автоматизированных систем.
Целью диссертационной работы является создание единой методологической базы корпоративного проектирования сложных автоматизированных систем, позволяющей повысить успешность разработок АС за счёт снижения отрицательных воздействий рисков, обусловленных концептуальными проблемами ранних этапов проектирования.
Сущность диссертационной работы связана с решением следующих научно-технических задач:
Исследовать возможности повышения автоматизации действий разработчиков в задачах вопросно-ответного моделирования технологий объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП) и аспектно-ориентированного анализа и проектирования (АОАЛ) сложных АС.
Разработать метод, обеспечивающий создание концептуального проекта АС на базе системы действий, основу которых определяют автоматизированные вопросно-ответные рассуждения в коллективе разработчиков.
Разработать систему методик, обеспечивающих реализацию вопросно-ответного метода концептуального проектирования в корпоративной среде разработки АС.
4. Разработать программную реализацию системы методик в виде системы технологических задач, активных сценариев для их использования в технологиях объектно-ориентированного анализа и проектирования АС.
Методы исследования основаны на использовании методов системной и программной инженерии, теории алгоритмов, теории графов, теории концептуального проектирования, объектно-ориентированного программирования.
Научную новизну составляют:
Метод концептуального решения системы задач проекта автоматизированной системы, в основу которого положены вопросно-ответный анализ проектных ситуаций и пошаговая детализация. Применение метода повышает степень автоматизации человеко-компьютерных действий, способствует концептуальному согласованию принимаемых решений, а также ограждает от ошибочных последовательностей действий и связанных с этим потерь времени.
Набор методик, обеспечивающих рациональную реализацию метода концептуального решения задач проекта в корпоративной среде автоматизированного проектирования группой разработчиков в условиях прерываний, обусловленных, в первую очередь, согласованным параллельным исполнением запланированных и ситуативных проектных задач.
Подход к динамической систематизации технологических задач (процесса разработки АС), в основу которого положено управление прерываниями, использующее классификацию технологических задач, формирование очередей прерванных задач и их приоритетное обслуживание.
Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается полнотой и корректностью исходных посылок, логичностью рассуждений (использующих, в том числе, вопросно-ответную формализацию) и экспериментальными проверками исследуемых вопросно-ответных средств в двух проектных задачах.
Основные положения, выносимые на защиту, включают:
Комплексирование методов пошаговой детализации и вопросно-ответного анализа, что позволяет решать все задачи концептуального этапа проектирования АС на единой методологической основе, способствующей повышению степени успешности разработок АС.
Система методик концептуального проектирования, обеспечивающая построение и использование новой технологии концептуального проектирования сложных автоматизированных систем, интенсивно использующих программное обеспечение.
Практическая ценность. Практическими результатами диссертационной работы являются следующие:
1. По образцам оперативной интерактивной помощи разработаны два
варианта реализации системы методик концептуального решения задач проекта, встроенные в среду вопросно-ответного процессора NetWIQA, адаптированную к задачам концептуального проектирования АС.
Разработана реализация системы методик в виде системы активных сценариев, повышающих удобство их человеко-компъютерного исполнения, а также вводящих в проектирование дополнительную автоматизацию и элементы управления прерываниями.
Разработан макет системы прерываний, позволяющий ввести и полезно использовать динамическую систематизацию множества технологических задач, исполняемых на каждом рабочем месте корпоративной среды разработки и в процессе разработки в целом.
Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные программные средства и комплекс методик их использования реализованы в составе вопросно-ответного процессора NetWIQA в рамках ОКР, выполненной в ФНПЦ ОАО НПО «Марс».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике» 2005г. (г.Ульяновск), «Interactive Systems And Technologies» 2005г. (г.Ульяновск), «Intelligent Systems 2006» and «Intelligent CAD's 2006» (г.Дивно-морск), «Информационно-математические технологии в экономике, технике и образовании» 2006г. (г.Екатеринбург).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения, библиографического списка использованной литературы (166 наименований), изложенных на 164 страницах машинописного текста, а также 3 приложений на 23 страницах. Диссертация содержит 88 рисунков и 3 таблицы.
