2. Архитектура корпоративных информационных систем

С точки зрения программно-аппаратной реализации можно выделить ряд типовых архитектур КИС.

• Традиционные архитектурные решения основаны на использовании выделенных файл-серверов или серверов баз данных.

• Архитектур корпоративных информационных систем, базирующихся на технологии Internet (Intranet-приложения).

• Архитектуры информационной системы основывается на концепции "хранилища данных" (DataWarehouse) - интегрированной информационной среды, включающей разнородные информационные ресурсы.

• Архитектура интеграции информационно - вычислительных компонентов на основе объектно-ориентированного подхода (для построения глобальных распределенных информационных приложений).

Индустрия разработки автоматизированных информационных систем управления зародилась в 1950-х - 1960-х годах и к концу века приобрела вполне законченные формы.

На первом этапе основным подходом в проектировании КИС был метод "снизу-вверх", когда система создавалась как набор приложений, наиболее важных в данный момент для поддержки деятельности предприятия (лоскутная автоматизация). Основной целью этих проектов было не создание тиражируемых продуктов, а обслуживание текущих потребностей конкретного учреждения. Такой подход отчасти сохраняется и сегодня. В рамках "лоскутной автоматизации" достаточно хорошо обеспечивается поддержка отдельных функций, но практически полностью отсутствует стратегия развития комплексной системы автоматизации, а объединение функциональных подсистем превращается в самостоятельную и достаточно сложную проблему.

Создавая свои отделы и управления автоматизации, предприятия пытались "обустроиться" своими силами. Однако периодические изменения технологий работы и должностных инструкций, сложности, связанные с разными представлениями пользователей об одних и тех же данных, приводили к непрерывным доработкам программных продуктов для удовлетворения все новых и новых пожеланий отдельных работников. Как следствие - и работа программистов, и создаваемые КИС вызывали недовольство руководителей и пользователей системы.

Следующий этап связан с осознанием того факта, что существует потребность в достаточно стандартных программных средствах автоматизации деятельности различных учреждений и предприятий. Из всего спектра проблем разработчики выделили наиболее заметные: автоматизацию ведения бухгалтерского аналитического учета и технологических процессов. Системы начали проектироваться "сверху-вниз", т.е. в предположении, что одна программа должна удовлетворять потребности многих пользователей.

Сама идея использования универсальной программы накладывает существенные ограничения на возможности разработчиков по формированию структуры базы данных, экранных форм, по выбору алгоритмов расчета. Заложенные "сверху" жесткие рамки не дают возможности гибко адаптировать систему к специфике деятельности конкретного предприятия: учесть необходимую глубину аналитического и производственно-технологического учета, включить необходимые процедуры обработки данных, обеспечить интерфейс каждого рабочего места с учетом функций и технологии работы конкретного пользователя. Решение этих задач требует серьезных доработок системы. Таким образом, материальные и временные затраты на внедрение системы и ее доводку под требования заказчика обычно значительно превышают запланированные показатели.

Согласно статистическим данным, собранным Standish Group (США), из 8380 проектов, обследованных в США в 1994 году, неудачными оказались более 30% проектов, общая стоимость которых превышала 80 миллиардов долларов. При этом оказались выполненными в срок лишь 16% от общего числа проектов, а перерасход средств составил 189% от запланированного бюджета.

В то же время, заказчики КИС стали выдвигать все больше требований, направленных на обеспечение возможности комплексного использования корпоративных данных в управлении и планировании своей деятельности.

Таким образом, возникла насущная необходимость формирования новой методологии построения информационных систем.

Типы архитектур КИС по моделям интеграции

На сегодняшний день в корпоративной практике получили распространение 3 типа архитектур КИС, основанных на соответствующих моделях интеграции:

• “Лоскутное одеяло”,

• Сильная интеграция,

• Слабая интеграция.

Каждый из этих типов архитектур имеет свой специфический способ обеспечения взаимодействия компонент и окружения КИС, а также границы эффективного использования.

Лоскутное одеяло

Несмотря на то, что тип архитектуры “Лоскутное одеяло” подвергается наибольшей критике, в реальной корпоративной практике этот тип наиболее распространен и устойчив.

Программное Обеспечение

КИС представляет собой набор автономных бизнес приложений. Обмен данными между приложениями осуществляется пользователями посредством ввода данных с документов, полученных в других приложениях. Функциональность бизнес приложений охватывают задачи операционной деятельности отдельных подразделений, например, бухгалтерия, склад, кадры.

Предельным случаем такого типа архитектуры можно считать набор бизнес приложений, распределенный по персональным компьютерам сотрудников, обменивающихся между собой документами и файлами.

Так как данный тип архитектуры не предполагает программной интеграции, то даже существенные изменения бизнеса сопровождаются лишь изменением в отдельных локальных приложениях.

Данные

Данные в КИС многократно дублируются, причем при вводе в бизнес приложение могут интерпретироваться и корректироваться пользователем.

Пользователи

С КИС работают пользователи операционного уровня. Действия пользователей определяются их пониманием бизнес задач своего подразделения и распоряжениями своего руководства. В этих условиях на первый план выступает как квалификация пользователя, так и его лояльность подразделению и компании. Много важной информации передается неформальным путем через личное общение.

Модель деятельности компании

Данный тип архитектуры не предполагает наличия какой либо формализованной модели деятельности компании. В лучшем случае востребованными оказываются общие схемы технологии работы компании в виде функциональных схем часто привязанных к организационной структуре компании.

Организация

Этот тип архитектуры не требует и централизации управления. КИС сохраняет свою устойчивость при организационных преобразованиях. “Лоскутное одеяло” основано на неформальных межличностных связях и лояльности компании самих пользователей. Именно неформальные межличностные связи и лояльность являются основой интеграции информации в этом типе архитектуры.

Границы эффективного применения

Тип архитектуры “Лоскутное одеяло” ориентирован на поддержание операционной деятельности бизнеса находящегося в условиях высокого уровня неопределенности и изменчивости.

Это единственный тип архитектуры КИС, способный выжить в условиях хронического дефицита, постоянных изменений бизнеса и долгосрочной неопределенности.

Сильная интеграция

Сильная интеграция - наиболее популярный в 90-х годах тип архитектуры.

Программное Обеспечение

Вся Корпоративная Информационная Система представляет собой набор интегрированных бизнес приложений, связанных между собой интерфейсами и форматами обмена данных. Интерфейсы и форматы данных жестко привязаны к структурам данных бизнес приложений. Примером такой архитектуры может служить КИС, построенная на готовых решениях, например, на базе ERP, CRM, Шиллинговой Системы и другие бизнес приложения. Предельным случаем такого типа архитектуры можно считать одно интегрированное бизнес приложение, покрывающее своей функциональностью всю деятельность компании.

Вся бизнес логика содержится в функциональности приложений в виде поставляемого или разработанного кода и настроек. Эта бизнес логика жестко привязана к модели бизнес процессов.

Данные

Интеграция осуществляется на уровне первичных данных, их дублирование сведено к минимуму. В системе при выполнении бизнес операций обеспечена поддержка целостности данных. Модель данных жестко связана с функциональностью приложений.

Пользователи

Действия пользователей операционного уровня жестко регламентируются бизнес процессами. Поэтому у них быстро возникает специализация, которая в результате снижает квалификационные требования.

В отличие от пользователей операционного уровня к пользователям тактического уровня управления (руководителям среднего звена, бизнес аналитикам и ключевым специалистам) квалификационные требования резко повышаются. Они должны хорошо понимать место всей КИС в бизнесе компании и все многообразие связей, сосредоточенное в бизнес модели.

Модель деятельности компании

Модель деятельности компании представляет модель бизнес процессов. Именно эта модель определяет требования к функциональности и данным КИС, должностные и технологические инструкции пользователей, процедуры и регламенты их работы.

Модель бизнес процессов определяет логику работы своеобразного “информационного конвейера” в котором КИС постоянно “толкает и координирует” пользователей.

Организация

Работа компании с КИС такого типа архитектурой требует высокой степени централизации управления. Это связано с тем, что контроль за целостностью бизнес модели должен находится в одних руках, и принимаемые на всех уровнях управленческие решения должны быть согласованы с бизнес моделью. В противном случае начинается опасная эрозия этой модели и всей архитектуры в целом. Помимо этого любые изменения в бизнес модели или функциональности могут порождать такое количество согласований, что без централизации принятия решений эти изменения становятся невозможными.

Границы эффективного применения

Данный тип архитектуры эффективен в условиях долгосрочной стабильности и предсказуемости и хорошо приспособлен к небольшим изменениям бизнеса, которые не затрагивают схему интеграции КИС. Проблемы начинаются при существенных изменениях бизнеса. Чем сильнее интегрирована КИС, тем труднее провести изменения. Особенно отрицательное воздействие на интеграцию может оказать неопределенность. В условиях неопределенности участникам не удается согласовывать изменения в бизнес модели, и она начинает распадаться, теряя свою целостность.

Тип архитектуры Сильная интеграция ориентирован на поддержание эффективности стабильного процессно-ориентированного бизнеса с высокой степенью централизации управления.

Слабая интеграция

Этот тип архитектуры появился на волне идеологии Сервис Ориентированных Архитектур (SOA). По отношению к рассмотренным типам архитектуры Слабая интеграция по многим параметрам занимает промежуточное положение.

Программное Обеспечение

Функциональность КИС построена таким образом, что вся бизнес логика максимально выведена из приложений и сосредоточена в данных. Фактически пользователям КИС предоставляет набор автономных сервисов, например, таких как: создание объектов и отношений между ними, ведение версий, описание, поиск или сервисы групповой работы.

Примером такого типа архитектуры может служить КИС ядром, которой является ECM (Enterprise Content Management) приложение, используемое для создания рабочей среды для компании, например, ведущей проекты или оказывающие профессиональные услуги.

Предельным случаем такого типа архитектуры можно считать среду Интернет/интранет.

Данные

Данные в такой архитектуре разделены на два уровня: 1) информационные ресурсы (документы, файлы, почтовые сообщения, базы данных, ссылки на приложения, электронные формы, мультимедиа, web-страницы); 2) модель описания информационных ресурсов компании (каталоги, описания, классификаторы, терминологические словари). В отличие от Сильной интеграции в этом типе архитектуры вся бизнес логика сосредоточена в данных.

Пользователи

Если в КИС с Сильной интеграцией пользователь операционного уровня буквально как на конвейере ведется системой, то в данном случае КИС предоставляет среду, в которой пользователь двигается самостоятельно. Данный тип архитектуры рассчитан на пользователей с высокой квалификацией в своей бизнес области.

Модель деятельности компании

Основой модели деятельности компании является модель данных. Бизнес процессы описываются без детализации. Единственно, что детально прописывается – это бизнес правила: процедуры взаимодействия сотрудников и регламенты работы с данными.

Организация

Работа компании с КИС такого типа архитектуры предполагает высокую профессиональную квалификацию пользователей и широкое делегирование им полномочий по самостоятельному принятию решений. КИС сохраняет свою устойчивость при организационных преобразованиях.

Границы эффективного применения

Данный тип архитектуры эффективен в условиях большого разнообразия информационных ресурсов и нестабильности бизнес процессов. Он требует высокой квалификации сотрудников. Тип архитектуры весьма чувствителен к изменениям профессиональных и технологических стандартов.

Тип архитектуры Слабая интеграция ориентирован на совместную работу квалифицированных сотрудников в условиях нестабильности бизнес процессов. При возникновении в компании стабильных зон бизнес процессов КИС этого типа архитектуры легко переходит к их автоматизации.

3. Основные этапы создания корпоративных информационных систем. Формирование требований, концептуальное проектирование, спецификация приложений, разработка моделей, интеграция и тестирование информационной системы

Процесс создания КИС делится на ряд этапов, ограниченных некоторыми временными рамками и заканчивающихся выпуском конкретного продукта (моделей, программных продуктов, документации и пр.).

Обычно выделяют следующие этапы создания КИС:

• формирование требований к системе,

• проектирование,

• реализация,

• тестирование,

• ввод в действие,

• эксплуатация и сопровождение

(Последние два этапа далее не рассматриваются, поскольку выходят за рамки тематики курса.)

Формирование требований к системе

Начальным этапом процесса создания КИС является моделирование бизнес-процессов, протекающих в организации и реализующих ее цели и задачи. Модель организации, описанная в терминах бизнес-процессов и бизнес-функций, позволяет сформулировать основные требования к КИС. Это фундаментальное положение методологии обеспечивает объективность в выработке требований к проектированию системы. Множество моделей описания требований к КИС затем преобразуется в систему моделей, описывающих концептуальный проект КИС. Формируются модели архитектуры КИС, требований к программному обеспечению (ПО) и информационному обеспечению (ИО). Затем формируется архитектура ПО и ИО, выделяются корпоративные БД и

тдельные приложения, формируются модели требований к приложениям и проводится их разработка, тестирование и интеграция.

Целью начальных этапов создания КИС, выполняемых на стадии анализа деятельности организации, является формирование требований к КИС, корректно и точно отражающих цели и задачи организации-заказчика. Чтобы специфицировать процесс создания КИС, отвечающей потребностям организации, нужно выяснить и четко сформулировать, в чем заключаются эти потребности. Для этого необходимо определить требования заказчиков к КИС и отобразить их на языке моделей в требования к разработке проекта КИС так, чтобы обеспечить соответствие целям и задачам организации.Задача формирования требований к КИС является одной из наиболее ответственных, трудно формализуемых и наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки. Современные инструментальные средства и программные продукты позволяют достаточно быстро создавать КИС по готовым требованиям. Но зачастую эти системы не удовлетворяют заказчиков, требуют многочисленных доработок, что приводит к резкому удорожанию фактической стоимости КИС.

Основной причиной такого положения является неправильное, неточное или неполное определение требований к КИС на этапе анализа.

Проектирование

На этапе проектирования прежде всего формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа. Построение логической и физической моделей данных является основной частью проектирования базы данных. Полученная в процессе анализа информационная модель сначала преобразуется в логическую, а затем в физическую модель данных.

Параллельно с проектированием схемы базы данных выполняется проектирование процессов, чтобы получить спецификации (описания) всех модулей КИС. Оба эти процесса проектирования тесно связаны, поскольку часть бизнес-логики обычно реализуется в базе данных (ограничения, триггеры, хранимые процедуры). Главная цель проектирования процессов заключается в отображении функций, полученных на этапе анализа, в модули информационной системы. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: разметку меню, вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.

Конечными продуктами этапа проектирования являются:

• схема базы данных (на основании ER-модели, разработанной на этапе анализа);

• набор спецификаций модулей системы (они строятся на базе моделей функций).

Кроме того, на этапе проектирования осуществляется также разработка архитектуры КИС, включающая в себя выбор платформы и операционной системы. В неоднородной КИС могут работать несколько компьютеров на разных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем. Кроме выбора платформы, на этапе проектирования определяются следующие характеристики архитектуры:

• будет ли это архитектура "файл-сервер" или "клиент-сервер";

• будет ли это 3-уровневая архитектура со следующими слоями: сервер, ПО промежуточного слоя (сервер приложений), клиентское ПО;

• будет ли база данных централизованной или распределенной. Если база данных будет распределенной, то какие механизмы поддержки согласованности и актуальности данных будут использоваться;

• будет ли база данных однородной, то есть, будут ли все серверы баз данных продуктами одного и того же производителя (например, все серверы только Oracle или все серверы только DB2 UDB). Если база данных не будет однородной, то какое ПО будет использовано для обмена данными между СУБД разных производителей (уже существующее или разработанное специально как часть проекта);

• будут ли для достижения должной производительности использоваться параллельные серверы баз данных (например, Oracle Parallel Server, DB2 UDB и т.п.).

Этап проектирования завершается разработкой технического проекта КИС.

Реализация

На этапе реализации осуществляется создание программного обеспечения системы, установка технических средств, разработка эксплуатационной документации.

Тестирование

Этап тестирования обычно оказывается распределенным во времени.

После завершения разработки отдельного модуля системы выполняют автономный тест, который преследует две основные цели:

• обнаружение отказов модуля (жестких сбоев);

• соответствие модуля спецификации (наличие всех необходимых функций, отсутствие лишних функций).

После того как автономный тест успешно пройдет, модуль включается в состав разработанной части системы и группа сгенерированных модулей проходит тесты связей, которые должны отследить их взаимное влияние.

Далее группа модулей тестируется на надежность работы, то есть проходят, во-первых, тесты имитации отказов системы, а во-вторых, тесты наработки на отказ. Первая группа тестов показывает, насколько хорошо система восстанавливается после сбоев программного обеспечения,отказов аппаратного обеспечения. Вторая группа тестов определяет степень устойчивости системы при штатной работе и позволяет оценить время безотказной работы системы. В комплект тестов устойчивости должны входить тесты, имитирующие пиковую нагрузку на систему.

Затем весь комплект модулей проходит системный тест - тест внутренней приемки продукта, показывающий уровень его качества. Сюда входят тесты функциональности и тесты надежности системы.

Последний тест информационной системы - приемо-сдаточные испытания. Такой тест предусматривает показ информационной системы заказчику и должен содержать группу тестов, моделирующих реальные бизнес-процессы, чтобы показать соответствие реализации требованиям заказчика.

Необходимость контролировать процесс создания КИС, гарантировать достижение целей разработки и соблюдение различных ограничений (бюджетных, временных и пр.) привело к широкому использованию в этой сфере методов и средств программной инженерии: структурного анализа, объектно-ориентированного моделирования, CASE-систем.