Разработка информационных систем

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное 

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

В. В. ЛИСЯК

РАЗРАБОТКА

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 

Учебное пособие

Ростов-на-Дону – Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2019

УДК 004.415.2(075.8)
ББК 32.973(Я73)

Л639

Печатается по решению кафедры систем автоматизированного 

проектирования Института компьютерных технологий и 

информационной безопасности Южного федерального университета

(протокол № 9 от 7 марта 2019 г.)

Рецензенты:

зав. кафедрой информатики Таганрогского государственного 

педагогического института им. А. П. Чехова, доктор технических наук, 

профессор Я. Е. Ромм

профессор кафедры систем автоматизированного управления Института 
радиотехнических систем и управления ЮФУ, доктор технических наук, 

профессор В. И. Финаев

Лисяк, В. В.

Л639  
Разработка информационных систем : учебное пособие / В. В. Ли
сяк ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2019. – 96 с.

ISBN 978-5-9275-3168-4
В учебном пособии рассматриваются основные понятия и положения, связан
ные с процессом разработки ИС, модели жизненного цикла ИС, инвариантные 
компоненты и комплексы ИС, стадии создания и вопросы моделирования ИС, а 
также современные технологии и CASE-средства, которые используются в процессе разработки ИС.

Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения по 

направлениям «Информатика и вычислительная техника», «Информационные 
системы и технологии» и «Прикладная информатика».

УДК 004.415.2(075.8)

ББК 32.973(Я73)

ISBN 978-5-9275-3168-4

© Южный федеральный университет, 2019
© Лисяк В. В., 2019 
© Оформление. Макет. Издательство 

Южного федерального университета, 2019

ПРЕДИСЛОВИЕ

Информационные системы (ИС) являются наиболее наукоёмкими си
стемами в современной технике. Разработчик ИС должен быть системным 
специалистом, который решает не только задачи формализации и алгоритмизации процесса обработки информации, но и задачи выбора и при необходимости адаптации типового или разработки нового программного обеспечения (ПО) ИС.

Абстрактная система – образование, функционирующее, как единое це
лое. Как ни странно, но такое очень лаконичное определение наиболее 
полно определяет сущность понятия «система». В этом определении два 
ключевых слова – «функционирующая» и «единое целое». При этом сочетание «система – единое целое» не вызывает споров, а для обсуждения 
термина «функционирующая» кто-то может привести, например, валяющийся на колхозных задворках поломанный плуг. Однако можно отметить, 
что плуг продолжает функционировать, так как в нём (как в системе) продолжается, например, процесс коррозии металла. Или, например, лес (как 
система), поваленный в результате какой-либо природной или техногенной 
катастрофы. Такая система продолжает функционировать, производя уголь, 
нефть, удобрения, строительные материалы и т.д. Поэтому можно прийти к 
выводу, что нефункционирующих систем нет. 

Предметом рассмотрения в пособии является информационная система. 

Любая система для своего функционирования должна потреблять информацию либо извне, как в разомкнутых системах, либо внутри себя, как самоорганизующаяся система. При этом система со временем или под воздействием внешних факторов может переходить из разомкнутой в самоорганизующуюся, но неизменным остаётся необходимость потребления информации. Отсюда можно предположить, что неинформационных систем 
не существует. Если согласиться с этим соображением, то понятие системы 
можно упростить и трактовать его как любой объект, рассматриваемый как 
единое целое.

Для того чтобы отнести систему к той или иной области применения, 

используют соответствующие термины, например, техническая система, 
биологическая система, социологическая и т.п. Для придания системе ещё 
более конкретного смысла добавляют характеристику, указывающую на её 
назначение в рассматриваемой области. Так как материал пособия ориен

Предисловие

4

тирован на разработку систем для области информатики, где основными 
составляющими таких систем являются аппаратные и программные средства, то далее будем приводить примеры для таких систем. Так, например, 
для более полного отражения назначения системы используют термины, 
характеризующие специфику её назначения:

 система программирования;
 проектирующая система;
 управляющая система;
 поисковая система;
 документирующая система

и многие другие.

Все перечисленные системы представляют семейство информационных 

систем и в общем случае решают традиционные задачи, связанные с поиском, анализом, хранением, обработкой и выводом информации. Решение 
таких задач требует определённого набора аппаратных и программных 
средств. Поэтому можно сказать, что информационная система является 
программно-аппаратным комплексом, предназначенным для решения широкого круга задач в автоматическом режиме или в автоматизированном, т. 
е. с участием человека. При этом процесс решения прикладных задач сопровождается использованием ряда обслуживающих процедур (программ), 
например, таких как документирование, визуализация и т. п.

Целью учебного пособия является изложение основ теоретических и 

практических знаний в области разработки современных ИС.

Материал пособия, с одной стороны, представляет собой обобщение и 

систематизацию знаний предшествующих дисциплин, с другой стороны –
раскрывает вопросы разработки ИС как целостной системы, которые не 
были рассмотрены ранее. 

В пособии приводятся основы разработки ИС, где студенты знакомятся 

с методами и средствами, используемыми в процессе создания ИС, с требованиями, которые предъявляются к ним. Раскрывается общепринятая последовательность проектных процедур и их взаимозависимость, а также 
вопросы выбора комплекса технических средств и выбора или разработки 
программно-методических комплексов ИС. Эффективность будущей ИС во 
многом зависит от того, насколько оптимально выбраны варианты построения ИС на ранней стадии её разработки. Эта задача решается на системном уровне проектирования ИС и реализуется различными методами моде

Предисловие

5

лирования будущей системы. В связи с этим в пособии рассматривается 
материал, связанный с основными методами и вопросами, связанными с 
процессом моделирования систем.

При подготовке материала пособия использована литература [1–31].
Вопросы, рассмотренные в учебном пособии, в основном составляют 

материал курсов лекций, которые читаются по дисциплинам «Проектирование и разработка информационных систем» и «Программные средства и 
технологии разработки интеллектуальных информационных систем» по 
направлениям «Информатика и вычислительная техника», «Информационные системы и технологии» и «Прикладная информатика».

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ

При подготовке материала разд. 1 использована литература [1–5].
Информационные системы (ИС) – ресурс производства конкуренто
способных товаров и услуг. Создание и эксплуатация ИС требуют значительных материальных затрат. В связи с этим исследования и разработка 
методов, которые позволяют уменьшить затраты как при создании ИС, так 
и при их эксплуатации, являются важнейшей составляющей процесса автоматизации деятельности предприятия.

Проект ИС – комплект документов, регламентирующих и раскрываю
щих проектные решения по разработке и эксплуатации ИС. Проект описывает архитектуру ИС, её компоненты и их характеристики, а также и другие 
проектные решения. 

Разработка ИС – процесс перехода от технического задания (ТЗ) к 

проекту ИС. Реализация процесса всегда выполняется на базе известных 
методов разработки ИС, истории разработок и учёта существующих аналогов. 

Метод (методика) разработки (проектирования) – алгоритм, зада
ющий состав проектных действий, их ресурсное обеспечение и очерёдность 
выполнения, а также состав разработчиков. 

В процессе разработки ИС реализуются проектные действия, форми
рующие или редактирующие проект, а также оценивающие в соответствии 
с принятыми критериями результаты разработки. 

Жизненный цикл (ЖЦ) ИС – последовательность этапов в разработке 

ИС, ввода её в эксплуатацию и промышленное функционирование до её 
морального износа, т. е. до времени, когда дальнейшая эксплуатация ИС 
становится экономически не выгодной. Понятие жизненного цикла оказывается полезным и при решении вопроса: разрабатывать ИС своими силами 
или купить типовую ИС и адаптировать её к условиям своего предприятия?

1.1. Принципы создания ИС

Приступая к разработке новой ИС, независимо от её будущей архитек
туры, необходимо базироваться на некоторых основополагающих принципах, соблюдение которых не только повышает эффективность проекта в 
целом, но и закладывает возможность создания конкурентно-способного 
продукта. Познакомимся с некоторыми основными принципами. 

1.1. Принципы создания ИС

7

Принцип системного единства. Соблюдение этого принципа позволя
ет обеспечить системную целостность и связность элементов, составляющих объект, и всего объекта в целом, т. е. иерархичность представления 
объекта. Например, в системах проектирования микроэлектронной аппаратуры функционируют несколько библиотек, которые построены на базе 
иерархического подхода и позволяют проектировать объекты с сотнями 
миллионов составляющих его элементов. Этот принцип является одним из 
краеугольных моментов в процессе создания систем управления, проектирования и множества других ИС.

Принцип открытости системы (совместимости и развития). Соблю
дение этого принципа является важнейшим условием создания современных, конкурентно-способных ИС. Разработка систем с использованием 
принципа открытости позволяет:


выполнять перенос ПО с одной аппаратной платформы на другую;


выполнять модификацию ИС с целью пополнения её функциональ
ных возможностей;


сокращать время разработки ИС за счёт использования эффективно
го процесса компоновки системы из ранее разработанных компонентов;


значительно расширить возможность адаптации ПО к конкретным 

условиям применения;


рационально использовать трудовые ресурсы, используя преем
ственность ПО и возможность его развития. 

Основным методом реализации принципа открытости является созда
ние интерфейса для связи с другими системами или подсистемами.

Принцип стандартизации. Из названия этого принципа следует, что 

он призван унифицировать, типизировать и стандартизировать компоненты 
систем, которые являются инвариантными в отношении обрабатываемых 
объектов, а также в отношении специфики применения в тех или иных областях.

Кроме того принцип стандартизации обеспечивает установление пра
вил, которые упорядочивают деятельность по созданию и развитию ИС.

Унификацию и типизацию проходят компоненты, которые будут мно
гократно применяться. Такие компоненты периодически проверяются на 
соответствие современным требованиям и при необходимости модифицируются. 

1. Основные понятия и положения

8

1.2. Виды обеспечений ИС

ИС – комплекс различных видов обеспечения процесса создания ИС. 

Стандарт предусматривает следующие виды обеспечения, связанные с техническими, математическими, программными, информационными, лингвистическими, методическими, организационными и юридическими аспектами процесса работы над проектом. 

Техническое обеспечение (ТО) в стандарте определяется как совокуп
ность взаимодействующих технических средств, которые обеспечивают автоматизированную обработку информации. В состав ТО включаются как  
универсальные средства вычислительной техники, так и специализированные средства автоматизированной обработки информации.

Математическое обеспечение (МО) стандарт определяет как комплекс 

необходимых для автоматизированной (автоматической) обработки информации математических методов, моделей и алгоритмов. Математическая модель – совокупность средств, представляющих функционирование 
объекта и расчёт его параметров. Алгоритм проектирования представляет 
собой последовательность предписаний по обработке информации. МО реализуется в виде программ и сопровождающей документации.

Программное обеспечение (ПО) стандарт определяет как комплекс не
обходимых для автоматизированной (автоматической) обработки информации программ. В ПО выделяется системная и проблемная (прикладная) 
части. Системная часть необходима для функционирования ИС, её создания и модернизации. Прикладное ПО обеспечивает решение конкретных 
прикладных задач предметной области.

Информационное обеспечение (ИО) определяется комплексом сведе
ний, обеспечивающих автоматизированную (автоматическую) обработку 
информации. В ИО включаются нормативно-справочные материалы, плановые задания, системы принятой документации, перспективы развития 
предметной области и многая другая информация, которая объединяется в 
понятие автоматизированного банка данных (АБД). Основными компонентами банка данных являются: базы данных и система управления базами 
данных (СУБД).

Лингвистическое обеспечение (ЛО) стандарт определяет как необходи
мые языки, а также методы работы с текстами для автоматизированной (автоматической) обработки информации. В составе ЛО различают входные, 

1.3. Типы и классификация ИС

9

базовые и выходные языки. Посредством входного языка обеспечивается 
представление объекта и задания на его обработку. С помощью базового 
языка дополняется первичное описание объекта и представляются сведения 
по процедурам информационного обмена. Выходной язык представляет результаты в требуемой форме.

Методическое обеспечение (МеО) определяет комплекс документов, 

которые регламентируют состав, правила отбора и эксплуатации средств 
автоматизированной (автоматической) обработки информации. МеО обеспечивает единую техническую политику на межотраслевом уровне, внутри 
отрасли и в организации. МеО увязано с другими видами обеспечений и 
отражается в документации по эксплуатации ИС.

Организационное обеспечение стандарт определяет как комплекс до
кументов, регламентирующих состав организации, её подразделений и их 
взаимосвязей, а также функции, которые выполняет каждое из подразделений, и правила и последовательность прохождения документов. 

Юридическое обеспечение регулирует правовой статус информации.

1.3. Типы и классификация ИС

Можно выделить несколько типов ИС. Разделение на типы обусловлено 

характером представления и логической организации информации об объекте. В связи с этим выделяются такие типы ИС, как фактографические, 
документальные и геоинформационные.

Название фактографических ИС происходит от термина «факт», т. е. в 

таких системах регистрируются факты. Вся информация имеет четкую 
структуру и формат. Вследствие этого такой тип систем даёт однозначные 
ответы на запросы. 

В документальных ИС решается класс задач, не предполагающий, в от
личие от фактографических ИС, однозначного ответа на запрос. В таких 
системах информация об объекте, как правило, не структурирована и состоит из  текстовых документов. Основное назначение документальных ИС
заключается в формировании списка документов, в какой-то мере удовлетворяющих запросам. Например, сформировать список статей, где есть 
термин «синтез».

Геоинформационные системы, которые также называются географиче
скими информационными системами, работают с данными, представлен