Интерфейсы информационных систем


Министерство образования и науки Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ




П.В. ТЕРЕЩЕНКО, В.А. АСТАПЧУК




                ИНТЕРФЕЙСЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ




Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия








НОВОСИБИРСК

2012

УДК 004.512(075.8) Т 35



Рецензенты:
д-р физ.-мат. наук, профессор В.В. Аксёнов канд. пед. наук, доц. НИ. Лыгина

Работа подготовлена на кафедре автоматизированных систем управления


      Терещенко П.В.
Т 35 Интерфейсы информационных систем: учеб. пособие / П.В. Терещенко, В.А. Астапчук. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2012.-67 с.
         ISBN 978-5-7782-2036-2
         Учебное пособие посвящено вопросам системного представления интерфейсов автоматизированных информационных систем. Дана характеристика основных интерфейсов. Рассмотрены вопросы построения концептуальной модели пользователя, использования стандартов, правил и принципов в проектировании пользовательских интерфейсов.
         Учебное пособие соответствует ООП по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника». Уровень подготовки - бакалавриат. Материалы учебного пособия могут быть использованы студентами других специальностей, а также широким кругом специалистов, занимающихся проблемами разработки автоматизированных информационных систем.







ISBN 978-5-7782-2036-2

УДК 004.512(075.8)

© Терещенко П.В., Астапчук В.А., 2012
© Новосибирский государственный технический университет, 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ


Введение..................................................... 4
  1. ИНТЕРФЕЙСЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ (АИС)............................................... 6
   1.1. Структура автоматизированной информационной системы . 6
   1.2. Проблемы интеграции компонентов АИС ................. 8
   1.3. Классификация интерфейсов АИС ...................... 11
      1.3.1. Интерфейсы конечного пользователя ............. 11
      1.3.2. Интерфейсы архитектурных компонентов .......... 13
      1.3.3. Интерфейсы функциональных компонентов.......... 14
      1.3.4. Интерфейсы программных компонентов (программные интерфейсы) .......................................... 15
      1.3.5. Интерфейсы аппаратных средств ................. 16
   1.4. Профили открытых систем. Стандартизация интерфейсов.  17
  2. ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЕ ИНТЕРФЕЙСЫ (ПИ)....................... 18
   2.1. Стандарты юзабилити в проектировании пользовательских интерфейсов............................................. 20
   2.2. Пользователи как часть АИС. Понятие ментальной модели пользователя ........................................... 31
   2.3. Организационный контекст проектирования модели пользователя ............................................... 38
   2.4. Корпоративная информация и управление .............. 43
   2.5. Удовлетворение информационных потребностей пользователей и концепции разработки АИС.............................. 45
   2.6. Выбор системы автоматизации и типичные ошибки разработки ПИ...................................................... 49
  3. РАЗРАБОТКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ................ 55

   3.1. Этапы проектирования ПИ в жизненном цикле разработки информационной системы........................................... 55
   3.2. Принципы и правила проектирования пользовательских интерфейсов ........................................................ 57

Заключение ................................................... 63

Литература...................................................... 64

        ВВЕДЕНИЕ

   Требования, предъявляемые к современным информационным системам (ИС), например, в крупных предприятиях, органах государственного управления, учреждениях науки и образования, весьма высоки. Эти требования связаны прежде всего с необходимостью интеграции задач, которые раньше могли решаться автономно - автоматизированные процессы производства, планирования, управления, снабжения и сбыта, а также интеграции разных технологий (обработка данных, текстов, изображений, машинная графика и т. д.). Другими словами, современные ИС уровня предприятия являются по своей сути интегрированными системами. Кроме того, требуется обеспечивать интеграцию ИС как по вертикали - между системами разных рангов, так и по горизонтали - между системами или компонентами одного ранга, когда они должны взаимодействовать, будучи включены в иерархию подчиненности, или реализуя связанные бизнес-процессы разных предприятий, например, при организации цепочек поставок, отношений с заказчиками и бизнес-партнерами и т. д. Следует отметить, что любая ИС - это не только программы, данные и коммуникации, но и люди (заказчики, пользователи, аналитики, разработчики), организационные структуры, а также цели, стимулы работы предприятия и отдельных людей. И все эти компоненты должны быть непротиворечивым образом соединены (интегрированы) в единую систему. Таким образом, возникает проблема согласования информационных потоков между различными участниками интеграции, что обеспечивается выбором (проектированием, реализацией) соответствующих интерфейсов. Как следствие, подготовке специалистов по проектированию и

4

разработке ИС, способных обеспечить интеграцию различных компонентов ИС, должно уделяться особое внимание.
   С учетом различной функциональности взаимодействующих компонентов в одном пособии невозможно подробно отразить все методы и технологии интеграции, поэтому материал, изложенный в учебном пособии, ориентирован на пользовательские интерфейсы, важность грамотного проектирования и реализация которых осознана ведущими фирмами-производителями программного обеспечения уже давно. Об этом говорит тот факт, что проектирование пользовательского интерфейса рассматривается ими как отдельный процесс в рамках жизненного цикла любого программного продукта.

        1. ИНТЕРФЕЙСЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ (АИС)

        1.1. Структура автоматизированной информационной системы

   Обобщенная структура любой ИС состоит из двух взаимодействующих частей:
   •    функциональной части, представляющей собой набор тесно взаимодействующих функциональных компонентов (прикладных программ), обеспечивающих поддержку повседневной деятельности всей организации целиком;
   •    среды или системной части, обеспечивающей исполнение прикладных программ.
   Не вдаваясь в существо прикладных задач, решаемых в АИС, спецификации функций компонентов АИС можно группировать следующим образом:
   •    функции, обслуживающие взаимодействие пользователя с АИС;
   •    функции организации процессов обработки данных;
   •    функции представления и хранения данных;
   •    коммуникационные функции.
   Структура каждого компонента АИС может быть иерархически описана с точки зрения:
   •    пользователя (пользовательский интерфейс);
   •    проектировщика системы (среда проектирования);
   •    прикладного программиста (системы и инструментальные средства /среды программирования);
   •    системного программиста (архитектура ЭВМ);


6

   •     разработчика аппаратуры (интерфейсы оборудования).
   Такое разделение позволяет выделить две группы интерфейсов:
   •     интерфейсы взаимодействия прикладных программ со средой ИС (Application Program Interface - API);
   •     интерфейсы взаимодействия самой ИС с внешней для нее средой (External Environment Interface - EEI).
   Эти две группы интерфейсов определяют спецификации внешнего описания среды ИС - архитектуру с точки зрения конечного пользователя, проектировщика ИС, прикладного программиста, разрабатывающего функциональные части ИС.
   Спецификации внешних интерфейсов среды ИС и, как будет видно далее, спецификации интерфейсов взаимодействия между компонентами самой среды - это точные описания всех необходимых функций, служб и форматов определенного интерфейса. Совокупность таких описаний составляет модель открытых систем (Open Systems Environment / Reference Model - OSE/RM) (рис. 1).
   В OSE/RM используется два типа элементов:
   •     логические объекты, включающие в себя прикладное программное обеспечение (ППО), прикладные платформы и внешнюю функциональную среду;
   •     интерфейсы, содержащие интерфейс прикладной системы и интерфейс обмена с внешней средой.
   В контексте эталонной модели OSE прикладное программное обеспечение включает в себя непосредственно коды программ, данные, документацию, тестирующие, вспомогательные и обучающие средства.
   Прикладная платформа состоит из совокупности программно-аппаратных компонентов, реализующих системные услуги, которые используются ППО.
   Внешняя среда платформ состоит из элементов, внешних по отношению к ППО и прикладной платформе (например, внешние периферийные устройства, услуги других платформ, операционных систем или сетевых устройств).
   Интерфейс прикладной программы (Application Program Interface -API) является интерфейсом между ППО и прикладной платформой. Основная функция API - поддержка переносимости ППО. Классификация API производится в зависимости от типа реализуемых услуг: взаимодействие в системе «пользователь- компьютер», обмен информацией между приложениями, внутренние услуги системы, коммуникационные услуги.

7

Рис. 1. Эталонная модель открытых систем [16]

   Интерфейс обмена с внешней средой (External Environment Interface - EEi) обеспечивает передачу информации между прикладной платформой и внешней средой, а также между прикладными программами, которые выполняются на одной платформе.


        1.2. Проблемы интеграции компонентов АИС

   Задача интеграции является одной из серьезнейших задач, решаемых проектировщиками АИС. Дело в том, что практически любая система функционирует в окружении унаследованных систем, либо ее компоненты должны взаимодействовать с предыдущими версиями компонентов этой же системы, что вызывает необходимость интеграции (разработки соответствующих интерфейсов).
   Следует отметить, что проблемы интеграции не ограничиваются только программным обеспечением, они охватывают всю ИТ-инфраструктуру организации, которая должна обеспечить возможность интеграции не только программным компонентам ИС, но ее пользователям, информации и обслуживаемым ею бизнес-процессам без потери гибкости и масштабируемости, необходимых для адаптации этой системы к изменяющимся требованиям бизнеса.
   Можно выделить следующие способы интеграции [22, 31].
   Интеграция «каждый с каждым» - это традиционный подход к интеграции прикладных программ. Он состоит в создании специа

8

лизированных интерфейсов обмена данными для каждой пары обменивающихся приложений. Такой подход хорош для небольшого числа приложений. При большом их числе он практически не работает.
   Интеграция на уровне пользовательских интерфейсов - подход основан на том, что приложения могут использовать друг друга так же, как их используют люди, а именно (с помощью специальных инструментов) через пользовательский интерфейс. Наиболее распространенный вариант - HTML-scraping, при котором специальный инструмент идентифицирует компоненты HTML-документа, полученного в результате работы веб-приложения, и предоставляет эти компоненты для повторного использования и интеграции. Такой подход может успешно применяться для сравнительно простых Web-приложений, но в последнее время он все больше вытесняется Web-сервисами.
   Интеграция на уровне данных - один из самых распространенных в настоящее время подходов - создание хранилищ данных. Подразумевает поддержку данных в специальных хранилищах независимо от породившей их бизнес-логики. Доступ к хранилищам могут получать различные приложения. При этом подходе важное значение принимает наличие хорошо документированной (и редко изменяющейся) модели данных.
   Интеграция на уровне информационных ресурсов - такую методику интеграции обеспечивает ECM-технология (Enterprise Content Management), использование программного обеспечения, предназначенного для управления полным жизненным циклом неструктурированной информации и процессами, в которых она участвует в организации. Она позволяет быстро объединять разрозненные информационные системы предприятия на уровне потоков информации, связывающих бизнес-процессы. Вместе со средствами автоматизации бизнес-процессов в ECM-системах активно используются системы управления документами(СЭД) и другие компоненты общей системы.
   Интеграция на уровне корпоративных приложений - интеграция на уровне приложений (EAI, Enterprise Application Integration) - эта технология подразумевает совместное использование исполняемого кода, а не (в отличие от предыдущего подхода) внутренних данных приложения. Программы разбиваются на компоненты, которые интег

9

рируются с помощью стандартизованных программных интерфейсов и специального связующего программного обеспечения (ПО). При таком подходе из этих компонентов создается универсальное программное ядро, которое используют все приложения. Для каждого приложения создается только один интерфейс для связи с этим ядром, что существенно облегчает задачу интеграции. Полученную в результате систему легче поддерживать и расширять. Повторное использование функций в рамках имеющейся среды позволяет значительно снизить время и стоимость разработки приложений. Кроме того, EAI интегрирует приложения, не внося в них каких-либо модификаций, что гарантирует отсутствие ошибок в их работе.
   Интеграция при помощи Web-сервисов (SOA, Service-oriented Architecture) - подход к разработке программного обеспечения на основе слабосвязанных компонентов, взаимодействующих посредством стандартизованных интерфейсов. SOA - современный и быстро развивающийся подход к интеграции приложений. Он основан на обеспечении стандартного для Web-служб интерфейса доступа к приложениям и данным, с использованием, например, стандартного протокола доступа к объектам SOAP (Simple Object Access Protocol). Web-сервисы напоминают подход EAI, но с одним существенным отличием - они существенно более стандартизованы. В большинстве случаев EAI-решения разрабатываются как частные для связи конкретных продуктов. Соответственно, подключить к существующему EAI-решению еще одну систему - большая, трудная и долговременная задача. Поскольку Web-сервисы основаны на общих для W3C-консорциума стандартах, они могут работать всюду, где можно использовать WWW-технологии.
   Интеграция с использованием промежуточного ПО. Большинство предприятий не могут позволить себе отказаться от существующей инфраструктуры и заново реализовать интеграцию. Как правило, не следует отказываться от многих наследованных приложений (даже от мэйнфреймов), но их можно существенно улучшить, если интегрировать присущие им деловую логику и данные с другими приложениями. Один из способов объединения различных наследованных приложений предлагает специальное промежуточное ПО. С его помощью формируется интерфейс (мост) между двумя разными системами. Такое ПО объединяет два или несколько изолированных приложения, позволяя им взаимодействовать, а также свободно обмениваться данными (рис. 2).

10

Рис. 2. Промежуточное ПО для связи корпоративных приложений

   Интеграция отдельных компонентов информационных систем предприятий может осуществляться и с применением других методов. Выбор метода зависит, в частности, от масштаба предприятия: для малого или среднего предприятия может быть вполне достаточно файлового обмена между системами или возможностей электронной почты; сложные технологии, о которых шла речь выше, могут оказаться излишними. С ростом предприятия и усложнением информационных систем усложняются и технологии, отвечающие за работоспособность и надежность таких систем.


        1.3. Классификация интерфейсов АИС

   Существует множество определений понятия «интерфейс» [13, 18, 22, 24 и др.], однако в рамках данной работы можно остановиться на следующем:
   Интерфейс - система правил и средств, регламентирующая и обеспечивающая взаимодействие нескольких процессов или объектов.
   Вряд ли можно считать, что существует единая классификация интерфейсов, но в рамках данной работы можно рассматривать следующие группы интерфейсов:
   -  интерфейсы конечного пользователя;
   -  интерфейсы архитектурных компонентов;
   -  интерфейсы функциональных компонентов;
   -  интерфейсы программных компонентов;
   -  интерфейсы аппаратных средств.


        1.3.1. Интерфейсы конечного пользователя

   Интерфейс пользователя - элементы и компоненты программы, которые способны оказывать влияние на взаимодействие пользователя с программным обеспечением. В том числе:
   -     средства отображения информации, отображаемая информация, форматы и коды;


11