Классификации методологий проектирования программных систем В последние годы наблюдается широкомасштабное применением вычислительной техники в различных сферах деятельности человека. Поэтому наиболее остро встала проблема разработки программных систем, автоматизирующих его деятельность с целью повышения ее эффективности. Создание современных программных систем невозможно без использования методологий и технологий их проектирования, поскольку их разработка представляет длительный, трудоемкий и наукоемкий процесс, требующий больших материальных и финансовых затрат. Думается, здесь уместно вспомнить толкование слова «Технология»: «Совокупность производственных методов и процессов в определенной отрасли производства, а также научное описание способов производства». Таким образом, в области создания программного обеспечения под термином «Технология» понимается совокупность методов и процессов создания программных систем. Из-за большой сложности процесса разработки программных систем методы их проектирования выделяются от технологий их создания, образуя методологии разработки программных систем. Поэтому в дальнейшем изложении они будут рассматриваться отдельно. Создано несколько классификаций методологий и технологий разработки программных систем. В соответствии с одной из них они разделяются в зависимости от научно-практических направлений, в рамках которых возникли. Как было отмечено во введении, к настоящему времени сформировались следующие научно- практические направления, занимающиеся вопросами создания методологий и технологий проектирования программных систем:

информационная инженерия (Information Engineering); информационная инженерия (Information Engineering); искусственный интеллект (Artificial Intelligence); искусственный интеллект (Artificial Intelligence); обратное перепроектирование (Re-engineering); обратное перепроектирование (Re-engineering); реинжиниринг бизнес-процессов (Business Process Reengineering); реинжиниринг бизнес-процессов (Business Process Reengineering); многоагентные системы (Multi-Agent Systems); многоагентные системы (Multi-Agent Systems); управление знаниями (Knowledge Management); управление знаниями (Knowledge Management); промышленная инженерия (Industrial Engineering); промышленная инженерия (Industrial Engineering); управление качеством (Total Quality Management). управление качеством (Total Quality Management). Приведем их краткую характеристику. В середине 90-х годов в методологиях и технологиях разработки программных систем произошла смена одной из парадигм: программная инженерия (Software Engineering) сменилась на информационную инженерию (Information Engineering). Информационная инженерия представляет собой совокупность методологий и программных инструментальных средств, поддерживающих создание программных систем, автоматизирующих деятельность человека. Главной отличительной особенностью информационной инженерии от программной инженерии является наличие методов и программных инструментальных средств, поддерживающих этап стратегического планирования жизненного цикла программного обеспечения. На этапе стратегического планирования осуществляется обследование деятельности организации с целью повышения эффективности труда сотрудников.Для этого анализ организации проводится на трех уровнях: макроуровне, микроуровне и уровне организации. На макроуровне осуществляется анализ политической обстановки, экономического положения и технической политики, которые влияют на выбор сфер деятельности организации. На микроуровне осуществляется анализ рыночных отношений между организацией, потребителями и конкурентами. На уровне организации осуществляется анализ внутреннего состояния организации: организационная структура, производство продукции, финансовое положение, профессионализм кадров и т.п. Стратегический анализ деятельности организации представляет трудоемкий длительный процесс, цена ошибок на котором очень высока, поскольку они могут привести к краху организации. Приведем их краткую характеристику. В середине 90-х годов в методологиях и технологиях разработки программных систем произошла смена одной из парадигм: программная инженерия (Software Engineering) сменилась на информационную инженерию (Information Engineering). Информационная инженерия представляет собой совокупность методологий и программных инструментальных средств, поддерживающих создание программных систем, автоматизирующих деятельность человека. Главной отличительной особенностью информационной инженерии от программной инженерии является наличие методов и программных инструментальных средств, поддерживающих этап стратегического планирования жизненного цикла программного обеспечения. На этапе стратегического планирования осуществляется обследование деятельности организации с целью повышения эффективности труда сотрудников.Для этого анализ организации проводится на трех уровнях: макроуровне, микроуровне и уровне организации. На макроуровне осуществляется анализ политической обстановки, экономического положения и технической политики, которые влияют на выбор сфер деятельности организации. На микроуровне осуществляется анализ рыночных отношений между организацией, потребителями и конкурентами. На уровне организации осуществляется анализ внутреннего состояния организации: организационная структура, производство продукции, финансовое положение, профессионализм кадров и т.п. Стратегический анализ деятельности организации представляет трудоемкий длительный процесс, цена ошибок на котором очень высока, поскольку они могут привести к краху организации.

Возникшие в рамках программной инженерии CASE-технологии (Computer-Aided Software Engineering) позволяют значительно сократить время проектирования программных систем, повысить их качество, а также значительно уменьшить затраты на их создание. Научно-практическое направление «СASE-технологии» занимается вопросами создания методологий проектирования программных систем и программных инструментальных средств их поддержки (CASE-средств). Наиболее широко применяемыми методологиями являются представители двух классов методологий: структурных и объектно-ориентированных. Структурные методы проектирования программных систем появились в конце 70-х годов. Их создание связано с именами Йордона, Джэксена, Якобсона и многими другими. Следует отметить, что Yordon является разработчиком первого CASE-средства CASE\Analyst\Design, созданного в 1979 г., в котором на основе построенных диаграмм генерируется программный код на языке Ада. К настоящему времени создан многочисленный ряд CASE-средств, поддерживающих структурные методы. К нему относятся CASE-средства: BPWin, Idef, Silverrun и многие другие. Возникшие в рамках программной инженерии CASE-технологии (Computer-Aided Software Engineering) позволяют значительно сократить время проектирования программных систем, повысить их качество, а также значительно уменьшить затраты на их создание. Научно-практическое направление «СASE-технологии» занимается вопросами создания методологий проектирования программных систем и программных инструментальных средств их поддержки (CASE-средств). Наиболее широко применяемыми методологиями являются представители двух классов методологий: структурных и объектно-ориентированных. Структурные методы проектирования программных систем появились в конце 70-х годов. Их создание связано с именами Йордона, Джэксена, Якобсона и многими другими. Следует отметить, что Yordon является разработчиком первого CASE-средства CASE\Analyst\Design, созданного в 1979 г., в котором на основе построенных диаграмм генерируется программный код на языке Ада. К настоящему времени создан многочисленный ряд CASE-средств, поддерживающих структурные методы. К нему относятся CASE-средства: BPWin, Idef, Silverrun и многие другие. В последние годы наиболее перспективной методологией для создания программных систем признана объектно-ориентированная методология, одним из основоположников которой является Г. Буч. CASE-средства, поддерживающие эту методологию, широко применяются в фирмах в США, Японии и в других ведущих странах мира. В России широко используемыми CASE-средствами, поддерживающими объектно- ориентированные методы, являются Rational Rose Enterprise Edition 2000/2002 (фирмы Rational Software Corporation), Oracle Developer Suite 2000 (фирмы Oracle) и др. Следует заметить, что Г. Буч и Дж. Рамбоух являются создателями языка UML (Unified Modeling Language), появившегося в свет в 1994 г., который положен в основу CASE- средства Rational Rose Enterprise Edition, сотрудником фирмы, его разработавшей, в настоящее время является Г. Буч. В последние годы наиболее перспективной методологией для создания программных систем признана объектно-ориентированная методология, одним из основоположников которой является Г. Буч. CASE-средства, поддерживающие эту методологию, широко применяются в фирмах в США, Японии и в других ведущих странах мира. В России широко используемыми CASE-средствами, поддерживающими объектно- ориентированные методы, являются Rational Rose Enterprise Edition 2000/2002 (фирмы Rational Software Corporation), Oracle Developer Suite 2000 (фирмы Oracle) и др. Следует заметить, что Г. Буч и Дж. Рамбоух являются создателями языка UML (Unified Modeling Language), появившегося в свет в 1994 г., который положен в основу CASE- средства Rational Rose Enterprise Edition, сотрудником фирмы, его разработавшей, в настоящее время является Г. Буч.

Перспективным подходом к созданию CASE-средств является применение в них интеллектуальных методов. Необходимость их применения для создания программных систем обусловлена следующими факторами. На этапах создания программных систем разработчикам приходится работать с неполной, нечеткой, неточной, противоречивой информацией. Созданные CASE-средства с использованием интеллектуальных методов позволяют преодолеть трудности, возникающие у разработчиков программных систем, более быстрыми темпами и с меньшими трудозатратами. Бурный рост работ, касающихся вопросов использования интеллектуальных методов в CASE-средствах, стал основой для появления научно-практического направления в рамках информационной инженерии, получившего название «Knowledge Based Software Engineering (KBSE)». Перспективным подходом к созданию CASE-средств является применение в них интеллектуальных методов. Необходимость их применения для создания программных систем обусловлена следующими факторами. На этапах создания программных систем разработчикам приходится работать с неполной, нечеткой, неточной, противоречивой информацией. Созданные CASE-средства с использованием интеллектуальных методов позволяют преодолеть трудности, возникающие у разработчиков программных систем, более быстрыми темпами и с меньшими трудозатратами. Бурный рост работ, касающихся вопросов использования интеллектуальных методов в CASE-средствах, стал основой для появления научно-практического направления в рамках информационной инженерии, получившего название «Knowledge Based Software Engineering (KBSE)». Одним из основных результатов научно-практического направления, занимающего вопросами создания интеллектуальных систем (ИС), являются интеллектуальные методологии и технологии их проектирования. Если в период становления этого направления считалось, что такие методологии и технологии базируются на моделях представления знаний и механизмах вывода в них, то в последние годы наблюдается тенденция к их интеграции. Отметим, что наиболее широко используемыми методологиями являются методологии проектирования ИС, основанные на моделях представления знаний, мягкие вычисления, объединившие нечеткую логику, нейротехнологии и генетические алгоритмы, а также, следует упомянуть о набирающем силу синергетическом подходе к разработке ИС. Одним из основных результатов научно-практического направления, занимающего вопросами создания интеллектуальных систем (ИС), являются интеллектуальные методологии и технологии их проектирования. Если в период становления этого направления считалось, что такие методологии и технологии базируются на моделях представления знаний и механизмах вывода в них, то в последние годы наблюдается тенденция к их интеграции. Отметим, что наиболее широко используемыми методологиями являются методологии проектирования ИС, основанные на моделях представления знаний, мягкие вычисления, объединившие нечеткую логику, нейротехнологии и генетические алгоритмы, а также, следует упомянуть о набирающем силу синергетическом подходе к разработке ИС. Методы обратного перепроектирования и программные инструментальные средства их поддержки направлены на оптимизацию характеристик созданных программных систем и обеспечение их «стыковки» с существующими в организации программными системами. Методы обратного перепроектирования и программные инструментальные средства их поддержки направлены на оптимизацию характеристик созданных программных систем и обеспечение их «стыковки» с существующими в организации программными системами.

Одновременно с информационной инженерией появляется направление менеджмента, получившего название – реинжиниринг бизнес-процессов. Ключевые моменты этого направления будут рассмотрены при приведении 2-й классификации методологий и технологий проектирования программных систем, под влиянием которого она и сформировалась. Одновременно с информационной инженерией появляется направление менеджмента, получившего название – реинжиниринг бизнес-процессов. Ключевые моменты этого направления будут рассмотрены при приведении 2-й классификации методологий и технологий проектирования программных систем, под влиянием которого она и сформировалась. Многоагентные методологии и технологии разработки программных систем, завоевавшие популярность в конце 90-х годов, признаны, как одни из наиболее перспективных. Многоагентные методологии и технологии разработки программных систем, завоевавшие популярность в конце 90-х годов, признаны, как одни из наиболее перспективных. Еще одни из наиболее перспективных методологий и технологий создания программных систем являются методологии и технологии их построения как систем управления знаниями (СУЗ), где под управлением знаниями понимается методология, включающая в себя комплекс формальных методов, охватывающих: Еще одни из наиболее перспективных методологий и технологий создания программных систем являются методологии и технологии их построения как систем управления знаниями (СУЗ), где под управлением знаниями понимается методология, включающая в себя комплекс формальных методов, охватывающих: поиск и извлечение знаний из живых и неживых объектов (носителей знаний); поиск и извлечение знаний из живых и неживых объектов (носителей знаний); структурирование и систематизацию знаний (для обеспечения их удобного хранения и поиска); структурирование и систематизацию знаний (для обеспечения их удобного хранения и поиска); анализ знаний (выявление зависимостей и аналогий); анализ знаний (выявление зависимостей и аналогий); обновление (актуализацию) знаний; обновление (актуализацию) знаний; распространение знаний; распространение знаний; генерирование новых знаний. генерирование новых знаний.

Промышленная инженерия, возникшая в середине ХХ века, занимается управлением и организацией производства. В ней наиболее широко применяемыми методологиями и технологиями являются JIT (Just-in-time – точно вовремя), OPT (Optimised Production Technology – оптимизационная технология производства), CIM (Computer Integrated Manufacturing – интегрированные производства на основе вычислительной техники), CALS (Continuous Acquisition and Life Circle Support – поддержка непрерывного жизненного цикла продукции), ERP, MRP (Material Requirements Planning – планирование потребностей в материалах), MRP II (Manufacturing Recourse Planning – планирование ресурсов производства), CAD/CAM/CAE и т.д. Разработан и внедрен ряд ERP- систем. Промышленная инженерия, возникшая в середине ХХ века, занимается управлением и организацией производства. В ней наиболее широко применяемыми методологиями и технологиями являются JIT (Just-in-time – точно вовремя), OPT (Optimised Production Technology – оптимизационная технология производства), CIM (Computer Integrated Manufacturing – интегрированные производства на основе вычислительной техники), CALS (Continuous Acquisition and Life Circle Support – поддержка непрерывного жизненного цикла продукции), ERP, MRP (Material Requirements Planning – планирование потребностей в материалах), MRP II (Manufacturing Recourse Planning – планирование ресурсов производства), CAD/CAM/CAE и т.д. Разработан и внедрен ряд ERP- систем. Технология разработки систем качества (Total Quality Management) базируются на концепции управления качеством, документированной в стандартах ISO Следует отметить, что стандарт ISO 9000 представляет собой серию стандартов 9000, 9001, 9002, 9003, 9004, в которой ISO 9001 является наиболее полным стандартом, специфицирующим модель обеспечения качества на всех этапах жизненного цикла товара/услуги. Технология разработки систем качества (Total Quality Management) базируются на концепции управления качеством, документированной в стандартах ISO Следует отметить, что стандарт ISO 9000 представляет собой серию стандартов 9000, 9001, 9002, 9003, 9004, в которой ISO 9001 является наиболее полным стандартом, специфицирующим модель обеспечения качества на всех этапах жизненного цикла товара/услуги.

Следует отметить, что в последние годы стираются границы между выделенными классами методологий, поскольку осуществляется проникновение методов проектирования программных систем одних методологий в другие. Так, например, интеллектуальные методы применяются в информационной инженерии (разработка CASE-систем, основанных на знаниях), в реинжиниринге бизнес-процессов (использование моделей рассуждений, основанной на прецедентах (Case-based reasoning )), в многоагентных технологиях (проектирование интеллектуальных агентов ). Без их использования невозможно создание систем управления знаниями. Следует отметить, что в последние годы стираются границы между выделенными классами методологий, поскольку осуществляется проникновение методов проектирования программных систем одних методологий в другие. Так, например, интеллектуальные методы применяются в информационной инженерии (разработка CASE-систем, основанных на знаниях), в реинжиниринге бизнес-процессов (использование моделей рассуждений, основанной на прецедентах (Case-based reasoning )), в многоагентных технологиях (проектирование интеллектуальных агентов ). Без их использования невозможно создание систем управления знаниями. Вторая классификация методологий и технологий создания программных систем, как уже упоминалось, сложилась под влиянием реинжиниринга бизнес-процессов (БПР). Вторая классификация методологий и технологий создания программных систем, как уже упоминалось, сложилась под влиянием реинжиниринга бизнес-процессов (БПР). В настоящее время достаточно большое число организаций, включая университеты, имеют организационные формы и процедуры функционирования, не обеспечивающие конкурентноспособности организации и не способствующие ее развитию. На основе методов БПР они должны быть кардинальным образом перестроены. Хаммер и Чампли, изобретатели термина БПР, определили БПР как «фундаментальное переосмысление и радикальное перепроектирование деловых процессов для достижения резких/скачкообразных улучшений в решающих, современных показателях деятельности компании, таких как стоимость, качество, сервис и темпы». БПР – есть совокупность методов и программных инструментальных средств, предназначенных для кардинального улучшения основных показателей деятельности компании, путем моделирования, анализа и перепроектирования существующих бизнес-процессов. В настоящее время достаточно большое число организаций, включая университеты, имеют организационные формы и процедуры функционирования, не обеспечивающие конкурентноспособности организации и не способствующие ее развитию. На основе методов БПР они должны быть кардинальным образом перестроены. Хаммер и Чампли, изобретатели термина БПР, определили БПР как «фундаментальное переосмысление и радикальное перепроектирование деловых процессов для достижения резких/скачкообразных улучшений в решающих, современных показателях деятельности компании, таких как стоимость, качество, сервис и темпы». БПР – есть совокупность методов и программных инструментальных средств, предназначенных для кардинального улучшения основных показателей деятельности компании, путем моделирования, анализа и перепроектирования существующих бизнес-процессов.

Перепроектирование процессов становится возможным, как правило, благодаря использованию программных инструментальных средств, поддерживающих методологии реинжиниринга бизнес- процессов, а также применению CASE-технологий. Перепроектирование процессов становится возможным, как правило, благодаря использованию программных инструментальных средств, поддерживающих методологии реинжиниринга бизнес- процессов, а также применению CASE-технологий. В соответствии со второй классификацией методологии и технологии проектирования программных систем делятся на следующие группы: В соответствии со второй классификацией методологии и технологии проектирования программных систем делятся на следующие группы: поддерживающие; поддерживающие; развивающие; развивающие; принципиально новые. принципиально новые. На основе технологий, относящихся к 1-й и 2-й группам, создаются бизнес-поддерживающие программные системы, которые поддерживают и развивают бизнес-процессы, существующие в организации, используя методологии реинжиниринга бизнес-процессов. На основе технологий, относящихся к 3-й группе, создаются бизнес-образующие программные системы и проекты, поддерживающие новые бизнес-процессы и новый бизнес, используя методологии инжиниринга бизнес-процессов. На основе технологий, относящихся к 1-й и 2-й группам, создаются бизнес-поддерживающие программные системы, которые поддерживают и развивают бизнес-процессы, существующие в организации, используя методологии реинжиниринга бизнес-процессов. На основе технологий, относящихся к 3-й группе, создаются бизнес-образующие программные системы и проекты, поддерживающие новые бизнес-процессы и новый бизнес, используя методологии инжиниринга бизнес-процессов. Выделение целей организации и проверка их на конкурентноспособность, выполняемые на этапе обследования организации, являются одинаковыми при создании программных систем на основе методов информационной инженерии и реинжиниринга бизнес-процессов. Следует отметить, что от правильного выполнения этих работ зависит не только успех создания программных систем, но и эффективность функционирования организации. Выделение целей организации и проверка их на конкурентноспособность, выполняемые на этапе обследования организации, являются одинаковыми при создании программных систем на основе методов информационной инженерии и реинжиниринга бизнес-процессов. Следует отметить, что от правильного выполнения этих работ зависит не только успех создания программных систем, но и эффективность функционирования организации. Остановимся на рассмотрении одних из перспективных методологий и технологий создания программных систем – интеллектуальных методологий и технологий, методы проектирования которых, как отмечалось выше, проникают во все методологии проектирования таких систем, увеличивая конкурентноспособность систем, построенных на их основе. Остановимся на рассмотрении одних из перспективных методологий и технологий создания программных систем – интеллектуальных методологий и технологий, методы проектирования которых, как отмечалось выше, проникают во все методологии проектирования таких систем, увеличивая конкурентноспособность систем, построенных на их основе. Также свидетельствует о необходимости создания интеллектуальных методологий и технологий резкое увеличение сложности задач, для решений которых создаются ИС, помогающие человеку в его мыслительной деятельности. Также свидетельствует о необходимости создания интеллектуальных методологий и технологий резкое увеличение сложности задач, для решений которых создаются ИС, помогающие человеку в его мыслительной деятельности.

Одним из важных классов ИС, применяемых в различных сферах деятельности человека, являются интеллектуальные системы поддержки принятия решений (ИСППР), помогающие человеку при управлении им сложными системами и процессами. Перед разработчиками ИСППР на начальных этапах их создания встает задача моделирования поведения сложных объектов управления (ОУ). При решении этой задачи разрабатывается модель функционирования ОУ и осуществляется извлечение знаний из экспертов и лиц, принимающих решение, (ЛПР), и формализация нормативных документов по его управлению, которые представляются в моделях принятия решений. Построение таких моделей представляет собой трудоемкий и наукоемкий процесс, который не всегда заканчивается успешно, поскольку их создание происходит обычно в условиях невозможности разработки математической модели ОУ из-за неполной, противоречивой, нечеткой информации, выделяемой при описании реальных ОУ. Одним из важных классов ИС, применяемых в различных сферах деятельности человека, являются интеллектуальные системы поддержки принятия решений (ИСППР), помогающие человеку при управлении им сложными системами и процессами. Перед разработчиками ИСППР на начальных этапах их создания встает задача моделирования поведения сложных объектов управления (ОУ). При решении этой задачи разрабатывается модель функционирования ОУ и осуществляется извлечение знаний из экспертов и лиц, принимающих решение, (ЛПР), и формализация нормативных документов по его управлению, которые представляются в моделях принятия решений. Построение таких моделей представляет собой трудоемкий и наукоемкий процесс, который не всегда заканчивается успешно, поскольку их создание происходит обычно в условиях невозможности разработки математической модели ОУ из-за неполной, противоречивой, нечеткой информации, выделяемой при описании реальных ОУ. Следует отметить, что сбор статистических данных, описывающих ОУ, представляет длительный процесс или иногда невозможен из-за сложности проведения измерений характеристик ОУ. Поэтому одним из перспективных подходов к решению задачи моделирования поведения сложных объектов является использование интеллектуальных методов. В последние годы наблюдается резкий рост количества работ, касающихся логического подхода к решению этой задачи. Большой вклад в это научное направление внесли и вносят зарубежные логики, среди которых можно выделить Дж. Маккарти, первые результаты которого была получены в 1963 г.. Большой вклад в это научное направление вносит Р. Рейтер, который разработал логический фундамент для моделирования динамических систем, создал язык логического программирования GOLOG (Algol in Logic), реализовал различные версии этого языка: последовательный GOLOG, параллельный GOLOG, временной GOLOG, реактивный GOLOG. Семантика языка GOLOG описывается исчислением предикатов второго порядка. Синтаксис языка напоминает синтаксис языка Prolog. Также здесь можно упомянуть Р. Миллера и М. Шэхэнэн, создавшие исчисление событий, и многих других зарубежных логиков. Следует отметить, что сбор статистических данных, описывающих ОУ, представляет длительный процесс или иногда невозможен из-за сложности проведения измерений характеристик ОУ. Поэтому одним из перспективных подходов к решению задачи моделирования поведения сложных объектов является использование интеллектуальных методов. В последние годы наблюдается резкий рост количества работ, касающихся логического подхода к решению этой задачи. Большой вклад в это научное направление внесли и вносят зарубежные логики, среди которых можно выделить Дж. Маккарти, первые результаты которого была получены в 1963 г.. Большой вклад в это научное направление вносит Р. Рейтер, который разработал логический фундамент для моделирования динамических систем, создал язык логического программирования GOLOG (Algol in Logic), реализовал различные версии этого языка: последовательный GOLOG, параллельный GOLOG, временной GOLOG, реактивный GOLOG. Семантика языка GOLOG описывается исчислением предикатов второго порядка. Синтаксис языка напоминает синтаксис языка Prolog. Также здесь можно упомянуть Р. Миллера и М. Шэхэнэн, создавшие исчисление событий, и многих других зарубежных логиков. Российские ученые также вносят большой вклад в создание логических методов моделирования сложных объектов, вершиной работ в котором стал подход семиотического моделирования, предложенный Д.А.Поспеловым и предоставляющий математический базис для построения ИС качественно нового уровня. Так, на смену формальной системы и ее частичных модификаций приходит семиотическая система, являющаяся фундаментом для создания семиотических моделей, позволяющих адекватно описывать современные сложные проблемные среды. Российские ученые также вносят большой вклад в создание логических методов моделирования сложных объектов, вершиной работ в котором стал подход семиотического моделирования, предложенный Д.А.Поспеловым и предоставляющий математический базис для построения ИС качественно нового уровня. Так, на смену формальной системы и ее частичных модификаций приходит семиотическая система, являющаяся фундаментом для создания семиотических моделей, позволяющих адекватно описывать современные сложные проблемные среды.