Системный подход к проектированию информационных систем

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Корпорация АКСИС

Санкт-Петербург, Новосмоленская наб., 6-163, Россия, *****@***ru

Аннотация

Исследование существующих организационно-технических систем представляет собой исключительную сложность. Значительно проще изначально создавать подобные системы, отталкиваясь от целей, которые должны достигаться при их функционировании. В нашей статье мы исследуем проблемы проектирования информационных систем на базе существующих организационно-технических систем (предприятий) в функциональном контексте методами синтеза и анализа их элементного состава исходя из системных требований.

Тривиальность создания систем с «нуля» является кажущейся, так как при создании должны учитываться их роль и место в существующих системах, которые не только сложны сами по себе, но и не исследованы в нужном контексте. Так как объем работы ограничен мы будем рассматривать все системы с точки зрения функциональной структуры, пожалуй, самой важной страты с практической точки зрения.

Организационно-технические системы

В своей работе мы будем опираться на определение системы, данное , в [1].

Система – это совокупность сильносвязанных элементов, обладающая свойствами организации, связности, целостности и членимости:

·  связность – элементы Системы связаны друг с другом существенными связями, которые значительно сильнее (в данном контексте рассмотрения), чем связи между этими элементами и внешними, по отношению к системе, объектами (сущностями);

·  целостность – ни один из элементов Системы не может быть изъят из нее. Система предназначена для выполнения конкретных функций и все без исключения элементы участвуют в выполнении этих функций. Если элемент выделить из Системы, он становится независимым объектом, и Система перестает выполнять весь набор функций, для которых она предназначена;

·  членимость – каждый из элементов является самостоятельным объектом с четкими границами и связями с другими элементами;

·  организация – элементы Системы ориентированы относительно друг друга в пространстве, во времени и в связях друг с другом, в отличие от комплекса, в котором элементы могут быть представлены как простой, неупорядоченный набор.

А также определением автоматизированной системы, данным в [3].

Автоматизированная система (АС) – система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций. В зависимости от назначения автоматизированной системы могут применяться термины АСУ (автоматизированная система управления), АСУП (автоматизированная система управления предприятием), АСУТП (автоматизированная система управления технологическими процессами) и т. д.

Организационно-технические системы характеризуются:

·  открытостью;

·  сложностью;

·  организованностью;

·  иерархичностью;

·  целенаправленностью;

·  разнородностью составляющих их подсистем (элементов) и связей, в том числе различной природы;

·  саморегулируемостью;

·  эмерджентностью (несводимостью свойств системы к свойствам ее элементов);

·  устойчивостью;

·  управляемостью;

·  наличием информационных связей как внутри системы, так и снаружи.

Предприятие как функциональная система

Любое предприятие представляет собой систему, состоящую из персонала, регламента, средств производства и связей между ними. Сложность предприятия, как организационно-технической системы, определяется в первую очередь разной природой составляющих его элементов (подсистем) и связей между ними, несмотря на то, что элементный состав таких систем чаще всего определен и ограничен.

Природа таких систем уже достаточно изучена. Существует множество моделей, на основе которых предприятия и проектируются, и создаются, и функционируют, претерпевая необходимые модернизации. Известные страты рассмотрения любого предприятия – это система управления, организационно-штатная структура, совокупность бизнес-процессов, средства производства и т. п.

Современный взгляд на функционирование предприятия основывается на процессном подходе, который определяет функциональную систему как совокупность бизнес-процессов, описываемых тройкой:

В = {C, R, F}, где C – владелец процесса, R – ресурсы и F – функции процесса,

b Î B, где B – множество бизнес-процессов конкретного предприятия,

r Î R, C Î R, где R – множество ресурсов, в том числе людских,

f Î FOS, где f – любая функция, выполняющаяся на предприятии из множества всех функций предприятия FOS.

Таким образом,

mj

bi = S fij, при i = {1, 2, … n}, j = {1, 2, … mi},

j=1

при этом fij могут быть как уникальными, так и повторяющимися в пределах одного процесса или в разных процессах. Например, функция печати документа во всех бизнес-процессах может выполняться одинаково, однако перед печатью документ может проходить различные фазы согласования и после печати документ может уходить в различные инстанции (подразделения).

Заметим, что множество FOS состоит из полного набора функций предприятия.

В свою очередь, функция организационно-технической системы зависит от:

FOS=F (POS, ROS, EAS), т. е. персонала POS, выполняющего те или иные функции с использованием оборудования EOS на основании регламента ROS.

Не все функции множества FOS могут быть автоматизированы вообще или требуют автоматизации в конкретный момент времени.

Автоматизированная система

Исходя из представленного выше определения, автоматизированная система предназначена для выполнения части функций предприятия в автоматизированном режиме (т. е. с участием персонала, на информационной инфраструктуре в соответствии с определенным регламентом).

То есть FAS=F (PAS, RAS, CAS) , где PAS – множество сотрудников, составляющих персонал системы, RAS – совокупность регламентов системы, CAS – информационная инфраструктура системы (комплекс средств автоматизации).

Для различения элементов и системных функций различных систем мы будем использовать индексы OS – для организационной системы, предприятия и AS – для автоматизированной системы.

На первый взгляд, множества FOS и FAS могут пересекаться, ведь

PAS Ì POS,

а ROS Ç RAS ¹ Æ

Однако, строго говоря, множества FOS и FAS не только не пересекаются, но даже имеют различную природу, так как инфраструктура, используемая персоналом автоматизированной системы отлична от инструментов, используемых персоналом, не выполняющим автоматизированных функций. Поэтому основную трудность при проектировании новой автоматизированной системы представляет определение состава системных функций FAS, который позволит достигать целей, поставленных при работе автоматизированной системы. После проектирования и создания AS, конечно и персонал, и регламент, и инфраструктура в рамках всей AS будет являться компонентом внешней системы OS. Но во время проектирования функций AS не существует.

Помимо определения состава функций, существуют и, может быть менее сложные, однако не менее важные задачи, стоящие перед исследователями и проектировщиками:

Определение состава элементов новой системы

Перечисленные в предыдущем пункте задачи не только сложны в их решении, но в большинстве случаев не ставятся проектировщиками как таковые. Отчего это происходит?

В силу узости или ограниченности квалификации отдельных специалистов (исследователей) создание новой системы ведется не от системных функций, которые должны автоматизироваться, а от наличия определенных элементов инфраструктуры, квалифицированного персонала. Таким образом, успешность реализации всей организационно-технической системы OS ставится в зависимость от выбранного пути проектирования (который основывается на предполагаемых или существующих элементах) без достаточного анализа соответствия выбранных элементов и их функций целям все системы.

Поэтому в большинстве проектов вообще не ставятся задачи анализа и синтеза функций OS, трансформации функций OS в функции AS, функционального синтеза в AS. С другой стороны, выполняя эти задачи, исследователь может увеличивать сложность этих работ практически неограниченно.

В предыдущем пункте мы уже ограничили анализ существующей системы функциональной стратой. Это позволяет получить формализованный набор функций системы (функциональную модель), исключая другие виды связей (поведенческие, иерархические, технические и т. п.) между элементами системы, а также влияние системных парадоксов [2].

Особую сложность функционального анализа составляет определение уровня детализации функций. С другой стороны функциональный анализ необходим нам для трансформации функций OS в функции AS, поэтому на практике достаточно использовать уровень детализации, на котором каждая функция выполнима одним элементом OS.

Анализируя состав функций в рамках отдельных бизнес-процессов, проектировщик выделяет общий состав функций, которые выполняются в OS - FOS. Следующим шагом необходимо исключить избыточность состава функций, удаляя из списка одинаковые функции и функции, которые невозможно автоматизировать.

В результате выполнения такого анализа и последующего синтеза функций, аналитик получает неизбыточный состав функций, подлежащих автоматизации.

На этом этапе работ к проектированию подключаются IT-специалисты. Для каждой функции из этого списка они определяют элементы будущей системы, которые способны ее выполнить. При этом функции FOS трансформируются в функции AS FAS (напомним, что эта задача совершенно нетривиальна, т. к. элементы инфраструктуры, на которых должны выполняться любые функции персоналом системы имеют различную природу). Все функции и элементы новой системы идентифицируются для дальнейшего анализа. После получения состава элементов, они также анализируются с целью исключения ненужной избыточности.

В результате всей этой работы аналитики получают полный и неизбыточный состав функций и элементов AS.

Как видно из вышесказанного, на проекте должны быть задействованы как минимум специалисты из предметных областей деятельности предприятия и IT-специалисты, которые обладают достаточной квалификацией, позволяющей не только трансформировать функции бизнес-процессов в функции новой системы, но и правильно определить состав инструментальных элементов будущей системы. Проектировщикам значительно проще взять существующие модели или инструментальные средства и «подгонять» под них функции бизнес-процессов. Чаще всего это приводит к реструктуризации основного бизнеса (и не всегда новые процессы оптимальны для данной конкретной организационно-технической системы).

Таким образом, создатели новых систем ставят во главу угла не конкретные цели существующей целенаправленной системы, а некие универсальные цели, на первый взгляд подходящие любой «похожей» системы.

Однако любой системотехник прекрасно понимает, что одинаковых систем не существует. Ведь конкретная система зависит не только от состава элементов (который не бывает никогда одинаковым на разных предприятиях), но и от позиции исследователя (наблюдателя) системы. Это и является первопричиной большинства неудачных проектов по созданию новых систем такого класса.

Выводы

Как уже упоминалось выше, реальный анализ и синтез функций предметной области предприятия, как правило, не выполняется при проведении работ по автоматизации предприятий. Не проводятся и следующие этапы анализа и синтеза автоматизированных функций. Именно невыполнение этих важных этапов работ на стадии Системное проектирование и приводит к некорректной автоматизации работ с точки зрения потребителя, т. е. персонала предприятия всех уровней.

Происходит это потому, что проектировщики не используют системный подход как метод проектирования новых систем. В тех случаях, когда системный подход используется, чаще всего сложности, возникающие на этапе анализа функций, трансформации системных функций существующей системы в функции новой системы не позволяют проектировщикам уложиться в бюджеты, определенные для данных работ.

Очевидно, что для полноценного использования системного подхода в проектировании новых систем необходимы более глубокие исследования, а затем и автоматизация этих работ.

В данной статье мы лишь определили наиболее сложные моменты применения системного подхода к созданию новых организационно-технических систем класса АСУ. Деятельность по разработке конкретных методик ведется нами, начиная с 1998 года. На этом трудном пути нам удалось не только разработать некоторые методы и инструменты, но и опробовать их на практике в десятках реальных проектов.

Использованная литература

1. , Николаев общей теории систем. - Л.: СЗПИ, 1977.

2. , Основания общей теории систем. М.: Наука, 1974.

3. ГОСТ 34.003 – 90. Информационная технология. Автоматизированные системы. Термины и определения.

4. ИСО/МЭК 12207. Информационные системы. Процессы жизненного цикла.

5. ИСО/МЭК 15288:2005. Информационная технология. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем.