Методы и средства проектирования информационных систем

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА 

ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
ИНФОРМАЦИОННЫХ 

СИСТЕМ

Н.Н. ЗАБОТИНА

Рекомендовано 

Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия 

для учебных заведений, реализующих программу среднего 

профессионального образования по специальности 
09.02.04 «Информационные системы (по отраслям)» 

(протокол № 13 от 16.09.2019)

Москва
ИНФРА-М

2022

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК [004+681.5](075.32)
ББК 32.973.26я723
 
З12

Заботина Н.Н.

З12 
 
Методы и средства проектирования информационных систем : 

учебное пособие / Н.Н. Заботина. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 
331 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Среднее профес-
сиональное образование).

ISBN 978-5-16-015597-5 (print)
ISBN 978-5-16-104187-1 (online)
В учебном пособии представлены методы и средства проектирования 

информационных систем на основе структурного и объектно-ориентиро-
ванного подходов с использованием CASE-средств, методика применения 
вспомогательных средств управления проектом, а также разработка рас-
пределенных информационных систем архитектуры клиент/сервер. Осо-
бое внимание уделено практическому освоению современных программ-
ных продуктов моделирования и создания проектов информационных 
систем.

Предназначено для студентов учреждений среднего профессиональ-

ного образования, обучающихся по специальности  09.02.04 «Информаци-
онные системы (по отраслям)».

УДК [004+681.5](075.32)

ББК 32.973.26я723

Р е ц е н з е н т ы:

Уринцов А.И., доктор экономических наук, профессор, заведующий 

кафедрой управления знаниями и прикладной информатики в ме-
неджменте Московского государственного университета экономики, 
статистики и информатики (МЭСИ);

Дик В.В., доктор экономических наук, профессор, заведующий ка-

федрой информационного менеджмента и электронной коммерции 
Московской финансово-промышленной академии

ISBN 978-5-16-015597-5 (print)
ISBN 978-5-16-104187-1 (online)

Материалы, отмеченные знаком 
, 

доступны в электронно-библиотечной системе Znanium.com

© Заботина Н.Н., 2020

ПРЕДИСЛОВИЕ

Создание современных электронно-вычислительных машин по-

зволило автоматизировать обработку данных во многих сферах че-
ловеческой деятельности. Без современных систем обработки дан-
ных трудно представить сегодня передовые производственные технологии, 
управление экономикой на всех ее уровнях, научные 
исследования, образование, издательское дело, функционирование 
средств массовой информации и многое другое. 

Одним из наиболее распространенных классов систем обработки 

данных являются информационные системы. Информационные системы 
используют ресурсы нескольких категорий — средства вычислительной 
техники, системное и прикладное программное обеспечение, 
информационные, лингвистические и человеческие ресурсы. 
К категории информационных систем часто относят многие системы 
обработки данных, которые не только поддерживают информационную 
модель предметной области, но и позволяют решать на ее основе 
некоторые классы задач управленческого, исследовательского, 
конструкторского или иного характера.

На сегодняшний день, постоянно находясь в развитии, тенденции 

современных информационных технологий приводят к постоянному 
возрастанию сложности информационных систем (ИС), создаваемых 
в различных областях экономики. Современные крупные проекты 
ИС характеризуются следующими особенностями:

 
• сложность описания (достаточно большое количество функций, 

процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между 
ними);

 
• наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов 

(подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функцио-
нирования; отсутствие прямых аналогов, ограничивающее воз-
можность использования каких-либо типовых проектных реше-
ний и прикладных систем;

 
• необходимость интеграции существующих и вновь разрабатыва-

емых приложений;

 
• функционирование в неоднородной среде на нескольких аппа-

ратных платформах.

Указанные сложности способствовали появлению программно-

технологических средств специального класса, так называемых 
CASE-средств, призванных повысить эффективность разработки 
программного обеспечения. Первоначальное значение CASE, огра-
ниченное вопросами автоматизации разработки только лишь про-
граммного обеспечения, в настоящее время приобрело новый смысл, 
охватывающий процесс разработки сложных информационных си-
стем в целом. 

Современные CASE-средства охватывают обширную область под-

держки многочисленных технологий проектирования ИС: от прос-
тых средств анализа и документирования до полномасштабных 
средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл про-
граммного обеспечения. 

Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы 

анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обес-
печивают качество принимаемых технических решений и подготов-
ку проектной документации. При этом большую роль играют методы 
визуального представления информации. Это предполагает постро-
ение структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, 
использование многообразной цветовой палитры, сквозную провер-
ку синтаксических правил. Графические средства моделирования 
предметной области позволяют разработчикам в наглядном виде 
изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с по-
ставленными целями и имеющимися ограничениями. 

На современном рынке средств разработки ИС достаточно много 

систем, в той или иной степени удовлетворяющих перечисленным 
требованиям. Технология разработки ИС, основывающаяся на ре-
шениях фирмы Computer Associates, продуктом которой является 
CASE-пакет AllFusion Modeling Suite, содержащий в себе набор ин-
струментальных средств, таких как ERwin, BPwin и другие, является 
одной из лучших среди подобных систем данного класса. Применяя 
CASE-пакет AllFusion Modeling Suite, при проектировании инфор-
мационной системы необходимо обозначить следующие задачи:

 
• изучить CASE-технологию проектирования ИС;

 
• изучить технологию создания ИС на основе методологии IDEF;

 
• освоить средства проектирования ИС AllFusion Modeling Suite 

(BPwin и ERwin);

 
• разработать функциональную модель предметной области;

 
• разработать логическую и физическую модели предметной обла-

сти в ERwin Data Modeler;

 
• установить взаимосвязь модели данных ERwin с моделью процес-

сов BPwin;

• установить связь модели данных ERwin с базами данных (настоль-

ной и сетевой) архитектуры клиент/сервер.
Применение CASE-технологии при создании ИС позволит авто-

матизировать основные этапы проектирования и значительно сокра-
тить время на разработку. 

Эффективность проектирования ИС обеспечивается требова-

ниями качества проекта в отведенное для него время, учитывая 
минимальные стоимостные и трудовые затраты. Повышение эф-
фективности проектирования ИС можно обеспечить, если разработать 
систему управления проектом, которая включает в себя 
взаимосвязанную совокупность технических, программных, организационно-
методических и информационных средств. Важной 
составной частью системы управления проектами являются 
инструментальные средства, реализующие методы сетевого планирования 
и управления. Одним из самых распространенных инструментов 
управления проектами в настоящее время является 
MS Project.

Обработка исходных данных о проекте в среде MS Project на стадии 
планирования предоставляет необходимую информацию для 
решения следующих задач:

 
• оценить возможность и реальность воплощения данного проекта;

 
• оценить ресурсы, требуемые для реализации проекта, и выполнить 

рациональное их распределение;

 
• оценить время, необходимое для выполнения как отдельных работ 

по проекту, так и всего проекта в целом;

 
• оценить риски, связанные с незавершенностью как отдельных 

работ по проекту, так и всего проекта в целом;

 
• оценить стоимость проекта и оптимально распределить финансовые 
затраты.
На стадии выполнения проекта MS Project позволяет решать следующие 
задачи управления проектом:

 
• проводить постоянный мониторинг процесса выполнения про-

екта;

 
• выявлять узкие места в распределении ресурсов;

 
• своевременно выявлять угрозы незавершенности проекта;

 
• осуществлять взаимосвязь менеджеров проекта.

На стадии завершения проекта сохраненная в базах данных MS 

Project информация позволяет подготовить требуемую отчетность 
о выполнении проекта.

Инструменты, входящие в состав MS Project, обеспечивают реа-

лизацию следующих принципов автоматизированного управления 
проектами:

• обеспечение интуитивно понятной технологии управления про-

ектами независимо от их уровня сложности;

 
• расширение доступности и сотрудничества при коллективной ра-

боте над проектом;

 
• применение единых принципов управления проектами в сочета-

нии с возможностью гибкой настройки рабочей среды конкрет-
ным пользователем с учетом особенностей решаемых им задач.
Появление мощных вычислительных систем с распределенными 

ресурсами в пределах одного компьютера, локальных корпоративных 
и внешних сетей, технологий поиска и многомерного анализа дан-
ных привело к использованию распределенных систем обработки 
данных для крупных территориально разнесенных предприятий, 
поддерживаемых и сопровождаемых современными информацион-
ными технологиями и системами. Способы конкретной организации 
процессов обработки и технические решения чрезвычайно разноо-
бразны, однако архитектура таких систем является, как правило, 
двух — или трехзвенной архитектурой клиент-сервер. Актуальность 
распределенной обработки данных заключается в том, что пользова-
тель получает возможность работать с базами данных и хранилища-
ми данных, прикладными программами и сервисами, расположен-
ными на разных узлах сети и обеспечивающими оперативную обра-
ботку данных. Основное достоинство клиент-серверной технологии 
заключается в использовании стандартизированного средства обще-
ния прикладного компонента с ядром СУБД — специализированном 
языке SQL. Разработка распределенных баз и технологий распреде-
ленной обработки данных существенно расширяет возможности как 
создания, так и использования данных при проектировании инфор-
мационных систем.

Учебное пособие «Методы и средства проектирования информа-

ционных систем» предназначено для междисциплинарного курса 
(МДК) с аналогичным названием и соответствует содержанию про-
граммного модуля ПМ.01 «Эксплуатация и модификация информа-
ционных систем» профессиональной образовательной программы 
ФГОС СПО для специальности 09.02.04 «Информационные системы 
(по отраслям)». 

Для данной специальности в пособие включены следующие раз-

делы МДК.01.02.«Методы и средства проектирования информаци-
онных систем» согласно ФГОС СПО:

 
• Общая характеристика процесса проектирования ИС.

 
• Структура инфологической модели ИС.

 
• Разработка функциональной модели ИС.

 
• Исходные данные для проектирования.

• Разработка пользовательского интерфейса.

 
• Инструментальные средства проектирования ИС.

Пособие состоит из 5 частей и 16 глав.
Первая часть включает 4 главы и описывает структурный подход 

к проектированию информационных систем: методологии, техно-
логии и инструментальные средства функционального моделирова-
ния бизнес-процессов. Рассматривается пошаговое построение 
функциональной модели предметной области современными сред-
ствами CASE-технологии. Приведен лабораторный практикум 
функционального моделирования в программе AllFusion Process 
Mo deler 7.1.

Вторая часть состоит из 3 глав и посвящена концептуальному мо-

делированию базы данных на основе методологии IDEF1 c помощью 
понятий сущность-связь. Рассматривается связь модели данных 
ERwin с базой данных архитектуры клиент/сервер при создании кор-
поративных информационных систем. Приведен лабораторный пра-
ктикум концептуального моделирования в программе AllFusion 
ERwin Data Modeler 7.1.

Третья часть состоит из 4 глав и раскрывает объектно-ориентиро-

ванный подход к проектированию информационных систем на ос-
нове универсального языка моделирования UML. Рассматривается 
инструмент создания объектных моделей AllFusion Component Mo-
de ler. Приводятся разработка диаграмм UML для предметной обла-
сти и сравнительный анализ структурного и объектно-ориентиро-
ванного подходов.

Четвертая часть состоит из 3 глав и описывает технологию 

управления процессом проектирования информационных систем 
средствами MS Project 2003. Рассматриваются две основные стадии 
процесса управления: планирование и отслеживание проекта. При-
веден лабораторный практикум по управлению проектами в MS 
Project.

Пятая часть состоит из 2 глав и посвящена разработке информа-

ционных систем на основе модели клиент/сервер. Описываются тех-
нологии создания распределенных ИС, лабораторный практикум по 
изучению MS SQL Server и разработка сетевых приложений на при-
мере базы данных предметной области: клиентской и серверной ча-
стях, а также манипулирование данными предметной области с по-
мощью языка SQL.

Материал пособия детально проработан, большое внимание уде-

лено методическим указаниям к выполнению лабораторных занятий 
в различных программных средах, описывающих непрерывный про-
цесс проектирования ИС, что, несомненно, должно помочь студен-

там при изучении одноименной дисциплины успешно овладеть тех-
нологиями, методами и средствами при создании ИС.

Учебное пособие может быть также полезно специалистам, зани-

мающимся проектированием и разработкой информационных сис-
тем, системным аналитикам и специалистам в области информаци-
онных технологий.

Часть 1  
МЕтОДОЛОгИя функцИОнаЛьнОгО 
МОДЕЛИРОВанИя

глава 1. 
ОРганИзацИя ПРОЕктИРОВанИя ИС 
МаСштаба ПРЕДПРИятИя

1. 1. аВтОМатИзацИя ОСнОВных ВИДОВ ДЕятЕЛьнОСтИ 
ПРЕДПРИятИя

До недавнего времени на многих предприятиях России активно 
внедрялись системы автоматизации бизнеса, а в качестве основного 
инструментария чаще выступали модернизированные информационные 
системы. И уже сейчас эти предприятия стоят перед необходимостью 
перехода на качественно новый уровень организации 
бизнеса и заинтересованы в максимально эффективном использовании 
программных продуктов. Поэтому сегодня создаются компании, 
которые разрабатывают информационные системы под заказ, 
дополняя лучшие международные практики знанием российских 
реалий, умением предложить отечественным предприятиям те варианты 
решения, которые в наибольшей степени учитывают нашу 
специфику.
Целью автоматизации любого предприятия в общем случае является:

1) cокращение трудозатрат на выполнение типовых информационных 
процессов;
2) cокращение численности управленческого персонала;
3) внедрение новых ИТ, изменение условий и характера деятельности 
организации;

4) сбор, обработка, хранение и представление данных о деятельности 
организации и внешней среде в виде, удобном для 
финансового и любого другого анализа и использования при 
принятии управленческих решений, т.е. повышение качества 
информации для принятия управленческих решений;
5) автоматизация выполнения бизнес-операций (технологических 
операций), составляющих целевую деятельность предприятия;
6) автоматизация процессов, обеспечивающих выполнение основной 
деятельности.
Для того чтобы реально оценить эффективность системы, очень 
важно понимать, какие задачи может решать правильно разработанная 
информационная система:
 
• Планирование производственной деятельности. Составление производственных 
планов различного уровня — от стратегических до 
оперативных — и проверка возможности их исполнения в соответствии 
с состоянием производственных мощностей и людских 
ресурсов. Степень детализации планов различного уровня различна — 
от набора продукции для решения задач стратегического 
планирования до конкретных материалов или производственных 
операций для оперативного управления производством; 
 
• Управление закупками, запасами, продажами. Это автоматизация 
процессов планирования и учета для задач снабжения (матери-
ально-технического обеспечения) производства, сбыта готовой 
продукции и управления складскими запасами; 
 
• Управление финансами. Как правило, это ведение бухгалтерии, 
расчеты с дебиторами и кредиторами, учет основных средств, 
управление наличными средствами и планирование финансовой 
деятельности; 
 
• Управление персоналом. В подсистеме управления персоналом ре-
ализованы все основные потребности работы с кадрами: наем 
и увольнение персонала, учет сведений о сотрудниках, планиро-
вание их карьерного роста, расчет заработной платы и учет рабо-
чего времени. Рассмотрение персонала как отдельного вида ре-
сурса позволяет связать воедино кадровый потенциал предпри-
ятия и производственные планы, что также возможно при 
использовании информационной системы; 
 
• Управление затратами. Сюда относятся учет всех затрат предпри-
ятия и калькуляция себестоимости готовой продукции или услуг; 
 
• Управление проектами/программами. Современная деятельность 
предприятия все чаще рассматривается через призму реализации 
производственных проектов или программ, для которых могут 
осуществляться отдельное планирование и учет; 
 
• Проектирование продукции и технологических процессов. Инфор-
мация о составе продукции, технологических маршрутах ее изго-