Modelowanie i analiza systemów informatycznych wykład 6 Komputerowe wspomaganie modelowania systemów (CASE) definicja, charakterystyka, podziałi składowe narzędzi CASE
Zautomatyzowane wspomaganie procesu Komputerowo wspomagana inżynieria oprogramowania (CASE) jest nazwąoprogramowania używanego do wspomagania czynności procesu tworzenia oprogramowania, takich jak inżynieria wymagań, projektowanie, programowanie i testowanie. Znaczenie słowa CASE tłumaczy sięw dwojaki sposób. Pierwsze rozwinięcie tego skrótu to Computer Aided System Engineering (Komputerowe Wspomaganie Tworzenia Systemów) lub Computer Aided Software Engineering (Komputerowe Wspomaganie Tworzenia Oprogramowania).
Projekt w świetle koncepcji CASE Jak należy rozumieć projekt informatyczny w świetle koncepcji CASE? Projekt informatyczny to nie tylko projektowanie (ang.design). Opisując metodologięcase należy traktowaćprojekt informatyczny jako przedsięwzięcie mające na celu informatyzacjępewnego obszaru świata rzeczywistego. Taka definicja jest bardzo ogólna, ale równocześnie bardzo elastyczna. Stosując jąmożemy nazwaćprojektem informatycznym informatyzacjęurzędu Miasta, opracowanie systemu Ewidencji Ludności, czy stworzenie oprogramowania dla zarządzania komunikacją miejską.
Podstawy powstania narzędzi CASE U podstaw powstania narzędzi CASE leży spostrzeżenie, że jeżeli dobremu programiście (koderowi) dostarczymy dobry, kompletny projekt systemu, to kodowanie staje sięczynnościąniemal automatyczną. Programista ogranicza siędo wykorzystania swojej własnej biblioteki procedur dobrze sparametryzowanych, budując kolejne moduły systemu. W związku z tym podjęto próby powierzenia tej ostatniej czynności komputerowi, który zrobi to szybciej i bardziej bezbłędnie. Problemem stało sięjedynie stworzenie systemu (programu), który będzie potrafił programować.
Etapy tworzenia SI - CASE Proporcje czasowe pomiędzy poszczególnymi etapami (wymiary poziome) i proporcje intensywności pracy zespołu projektowego wtrakcierealizacji zadania (wymiary pionowe). PROJEKT ANALIZA KODO- WANIE TES- TY WDRO- ŻENIE EKSPLOATACJA Zastosowanie narzędzi CASE spowodowało przesunięcie proporcji pomiędzy poszczególnymi etapami. Skrócenie etapu kodowania (automatyzacja) pozwala wydłużyćetapy analizy i projektowania, przy zachowaniu tego samego czasu powstawania systemu informatycznego.
Automatyzacja za pomocą CASE Czynności, które można zautomatyzować za pomocą CASE: Oprogramowanie graficznych modeli systemu jako części specyfikacji wymagań i projektu oprogramowania. Czynności projektu za pomocąsłownika danych, który przechowuje informacje o encjach i związkach w projekcie. Generowanie interfejsu użytkownika na podstawie graficznego opisu interfejsu opracowanego interaktywnie przez użytkownika. Śledzenie błędów przez udostępnienie informacji o wykonującym się programie. Automatyczne tłumaczenie programów ze starych wersji języków programowania.
Narzędzia CASE Narzędzia CASE-grupa narzędzi programistycznych tworzących nowątechnologiękonstruowania systemów informacyjnych, obejmujących cały cykl życia systemu informatycznego. Pod nazwątąkryjąsięwszelkie narzędzia komputerowe wykorzystywane w trakcie prac na oprogramowaniem, a wiec także kompilatory, debuggery, edytory tekstu, narzędzia harmonogramowania przedsięwzięć, arkusze kalkulacyjne. Pod pojęciem CASE rozumie się narzędzia, które wspomagają ogólnie rozumiane wytwarzanie oprogramowania oraz koncentrują sięna fazach analizy i projektowania oraz bezpośrednim wykorzystaniu wyników tych faz w implementacji.
Funkcje CASE Funkcje CASE: określenie granic systemu informacyjnego, analiza i dekompozycja problemu na składowe odpowiadające elementom tego systemu, dobór metod i narzędzi do realizacji tych składowych, synteza systemu informatycznego.
Klasyfikacja CASE Klasyfikacja CASE ze względu na zakres zastosowań: pakiety narzędziowe (Toolkits) do rozwiązywania szczególnych problemów lub metod programowania pakiety zintegrowane (Workbenches) -podchodzące do projektowania kompleksowo: narzędzia specyfikacji i interpretacji opisu systemu, generatory struktur baz danych, generatory programów wykonywalnych, programy dokonujące modyfikacji wersji systemu.
Rodzaje narzędzi CASE Narzędzia CASE, dzielą się na dwie główne grupy: Upper-CASE, koncentrujące sięna wspomaganiu wczesnych faz pracy nad oprogramowaniem, w szczególności fazy analizy (nie sązwiązane z konkretnym środowiskiem implementacji). Powstały na potrzeby analityków i projektantów wysokiego poziomu, którzy zmagali sięz analiząi projektowaniem złożonych systemów, lecz z reguły nie byli zaangażowani bezpośrednio w implementację systemu. Lower-CASE, koncentrujące sięna fazach projektowania i implementacji (sąz reguły ścisłe związane z konkretnym środowiskiem implementacji). Powstały na potrzeby projektantów niskiego poziomu oraz programistów. Zapis kodu dużego programu w postaci tekstu nie ułatwia panowania nad całością systemu.
Rodzaje narzędzi CASE, cd. Obecnie większośćproducentów pakietów CASE określa swoje produkty jako narzędzia I-CASE(Integrated-CASE). Sąto pakiety łączące w sobie możliwości narzędzi Upper i Lower-CASE. Ponieważnarzędzia Lower-CASEsązwiązane z konkretnym środowiskiem implementacji, również pakiety I-CASE nie mogą być uniwersalne jak narzędzia Upper-CASE. Niektórzy producenci starająsięuniknąćtego problemu oferując systemy, których jądrem sąuniwersalne narzędzia typu Upper-CASE. Dodatkowo producent oferuje kilka dodatkowych modułów typu Lower-CASE przeznaczonych dla różnych środowisk programistycznych.
Upper-CASE charakterystyka: opis obiektów rzeczywistych -realizowane głównie poprzez Planowanie Wspomagane Komputerowo (CAP); pozwala na przechowywanie w pamięci komputera i analizowanie informacji na temat struktury przedsiębiorstwa, jego celów i warunków ich osiągnięcia. zawartość: charakterystyka informacyjno-decyzyjna przedsiębiorstwa, jego planów, strategii rozwojowych, relacji ze środowiskiem (komórki organizacyjne, funkcje, cele, odpowiedzialność, role, zasoby, otoczenie gospodarcze), model przedsiębiorstwa wieloaspektowe odzwierciedlenie funkcji i procesów gospodarczych firmy, model interakcji z użytkownikiem, baza metod planowania i rozwiązywania przedsięwzięć.
Upper-CASE, cd. zastosowanie i możliwości: wspomaganie wczesnych faz budowy systemu informatycznego (specyfikacja problemu, analiza organizacyjno-informacyjna, analiza funkcjonalna, analiza procesowa, modelowanie funkcji, procesów, obiektów, modelowanie struktur itp.), stosowanie wspólnej, standardowej metodologii budowy systemów informatycznych zapewniającej poprzez ujednolicenie danych i procesów spójnośćprocesów analizy i projektowania w przypadku realizowanie projektu przez dużą grupę projektową, zapewnienie możliwości współpracy pomiędzy członkami zespołu projektowego przez możliwości dodawania informacji o obiektach do repozytorium, zastosowanie technik strukturalnych w sposób typowy dla metod obiektowych do opisu fragmentu świata rzeczywistego, a nie tworzonego oprogramowania czy jego projektu,
Upper-CASE, cd. stosowanie licznych graficznych języków modelowania do opisu rzeczywistości gospodarczej, możliwośćkontroli i weryfikacji poprawności, kompletności i spójności informacji używanej w modelowaniu zjawisk gospodarczych z danymi zawartymi w repozytorium, duży stopieńadaptacyjności, restrukturyzacji, modyfikowalności tworzonego systemu i jego składowych wysoki poziom łatwości uczenia, nauczania i szkolenia w zakresie późniejszej obsługi systemu spowodowana komunikatywnościąnarzędzi CASE zapewniającąw każdym momencie możliwośćkonsultacji bieżących założeń z ewentualnymi użytkownikami systemu, możliwość wykorzystania wyników w innych narzędziach i systemach, relatywna większa szybkośćbudowy podstawowych założeńi koncepcji w porównaniu z metodami konwencjonalnymi, przy konieczności zatrudnienia wysoko wykwalifikowanej kadry posługującej się tymi narz.
Middle-CASE Charakterystyka: opis problemów decyzyjnych i abstrakcji - wspomaga analizę problemów związanych z przetwarzaniem danych i projektowaniem rozwiązańtych problemów; korzysta głównie ze słownika danych i graficznych metod projektowania. Rzadko wyróżniane jako osobna grupa w klasyfikacjach narzędzi CASE. Narzędzia tego poziomu pozwalają określić strukturę systemu informatycznego.
Lower-CASE Charakterystyka: opisuje rzeczywistość-służy do wspomagania projektowania i tworzenia programów komputerowych. Pozwala budowaćprogramy użytkowe za pośrednictwem środków graficznych, na podstawie danych z repozytorium, czyli wspomaga głównie tworzenie oprogramowania i jest ściśle związana ze środowiskiem realizacji systemu.
Lower-CASE, cd. Działania: stworzenie bazy danych obiektów (repozytorium), określenie formatów dokumentów i komunikatów wejściowych i wyjściowych, zdefiniowanie algorytmów przetwarzania danych, opis struktury programu (system menu i interfejsów z użytkownikiem), stworzenie prototypu systemu, skonstruowanie dokumentacji projektu, testowanie i weryfikacja systemu, wygenerowanie kodu w języku docelowym.
Lower-CASE, cd. zastosowanie i możliwości: uszczegóławianie projektu w kolejnych krokach realizacji technikami pozwalającymi na stworzenie struktur bazy danych (generatory struktur) i procedur, formularzy wejściowych (generatory formatek wejściowych) i raportów wyjściowych (generatory wydruków i raportów graficznych), ujednolicenia, ze względu na mechanizmy oprogramowania CASE, modeli danych i sposobów ich wykorzystania budowa prototypu, jego modyfikacja, a następnie rozszerzenia w postaci aplikacji użytkowych, możliwości generacji kodu programowego zgodnie z wyspecyfikowanym projektem na podstawie wzorców fragmentów szablonów oprogramowania, często z opcjąwyboru języka oprogramowania,
Lower-CASE, cd. potencjalna łatwośćwspółpracy z użytkownikiem dzięki mechanizmom wizualizacji obiektów i procedur i możliwości uzgodnień większości mechanizmów interakcji, tworzenie dokumentacji na każdym etapie rozwoju systemu oraz dokumentacja modyfikacji, poprawek i uzgodnień, zapewnienie zabezpieczenia dezorganizacji projektu systemu w przypadku odejścia poszczególnych analityków czy projektantów oraz względna łatwośćkomunikacji między członkami grupy analityczno-projektowej.
Składowe narzędzi CASE
Składowe narzędzi CASE, cd. Edytor(y) notacji graficznych -to specjalizowane programy graficzne, pozwalające na realizację następujących funkcji: tworzenie i edycja diagramów wykorzystywanych w fazach określania wymagań, analizy i projektowania, tworzenie i edycja powiązańpomiędzy poszczególnymi symbolami i diagramami (np. powiązańpomiędzy symbolem procesu a diagramem, do którego dany proces jest dekomponowany) oraz nawigowanie po sieci powiązanych diagramów, wydruk diagramów.
Składowe narzędzi CASE, cd. Edytor(y) notacji graficznych Na ocenęedytorów notacji graficznych wpływająm.in. następujące czynniki: Ergonomia pracy. Diagramy graficzne sąjednym z podstawowych narzędzi pracy w fazach analizy i projektowania. Powinny one pozwalaćanalitykom i projektantom skupićsięna jego pracy, a nie na zmaganiach z edytorem. Możliwości kontrolowania ilości informacji prezentowanej w sposób graficzny. Jakość i możliwości formatowania wydruków. Wykrywanie na bieżąco niepoprawnych w danej notacji konstrukcji. Zapewnianie spójności informacji umieszczonych na różnych diagramach.
Składowe narzędzi CASE, cd. Słownik danych(ang. data dictionary) lub repozytorium(ang. repository) -baza danych zawierająca informacje o realizowanym projekcie wraz z narzędziami służącymi do jej edycji i przeglądania. Podstawowe funkcje słownika danych to: wprowadzanie oraz edycja specyfikacji modelu i projektu oraz wyszukiwanie pożądanej informacji. W większości profesjonalnych narzędzi CASE dane zawarte w repozytorium przechowywane sąw sposób, który czyni je dostępnym dla programów zewnętrznych. Z reguły dane te przechowywane sąw bazie danych dostępnej dla innych programów. Niektóre pakiety CASE udostępniająspecjalne sprzęgi programistyczne, które pozwalająna dostęp do informacji zawartych w słowniku danych.
Składowe narzędzi CASE, cd. Słownik danych, cd. W wielu systemach użytkownik ma możliwośćkonfigurowania struktury słownika danych. Słownik danych należy uznaćza podstawowąskładowąnarzędzi CASE. W wielu systemach możliwe jest pełne zdefiniowanie wymagań, modelu i projektu wyłącznie z po-ziomu słownika danych bez odwoływania siędo diagramów graficznych. W pro-fesjonalnych narzędziach CASE diagramy graficzne są wygodnym narzędziem, służą-cym wizualizacji i edycji informacji zawartych w słowniku danych. Słownik danych i edytor notacji graficznych stanowiączęsto najprostszą konfigurację w jakiej można nabyć pakiety CASE.
Składowe narzędzi CASE, cd. Moduł kontroli poprawności - pewne błędy mogąbyćwykrywane na bieżąco w trakcie edycji diagramów i słownika danych (przykładem błędu to próba uczynienia klasy swojąspecjalizacjąlub generalizacją). Wykrycie innych błędów wymaga uruchomienia specjalnych funkcji odpo-wiedzialnych za weryfikacjępoprawności. Moduł kontroli jakości - pewne systemy zawierająfunkcje pozwalające na automatycznąocenępewnych miar jakości projektu. Dotyczy to przede wszystkim złożoności oraz stopnia powiązań składowych.
Składowe narzędzi CASE, cd. Generator raportów -to modułsłużący do przygotowywania raportów na podstawie zawartości słownika danych. Niektóre narzędzia obejmująraporty parametryczne, w przypadku których za-kres i rodzaj informacji zależy od podanego parametru(ów). Przykładem może być ra-port, który otrzymuje jako parametr nazwę diagramu i obejmuje specyfikacjęsymboli zawartych na tym diagramie. Narzędzia CASE dostarczane sąz reguły ze sporym zbio-rem gotowych raportów. Wiele systemów pozwala na definiowane własnych raportów.
Składowe narzędzi CASE, cd. Generator dokumentacji technicznej -to modułsłużący do przygotowywania dokumentacji technicznej złożonej z szeregu diagramów, raportów oraz dodatkowych opisów tekstowych. Modułtaki powinien po-zwalaćna swobodne formatowanie dokumentu oraz osiągnięcie wysokiej jakości wy-druku. Modułmoże byćdostarczany ze zbiorem przykładowych dokumentów, na przykład zawierających informacje opisujące wyniki fazy analizy i projektowania. Użyt-kownik powinien miećtakże możliwośćdefiniowania własnych dokumentów o określo-nej przez niego zawartości. Generator dokumentacji technicznej powinien pozwalaćna łatwe i efektywne uaktualnienie dokumentu po dokonaniu zmian w projekcie.
Składowe narzędzi CASE, cd. Generator(y) kodu -to narzędzia służące do generowania szkieletu kodu w rozmaitych jeżykach progra-mowania. Pozwalająone użytkownikowi uzupełnićspecyfikacjęposzczególnych skła-dowych o elementy specyficzne dla konkretnego języka programowania, np. określenie typów danych w języku programowania. Wygenerowany kod może byćuzupełniony o dodatkowe informacje zawarte w słowniku danych (np. słowny opis), umieszczane w wygenerowanym kodzie w formie komentarzy. Narzędzia takie pozwalajątakże użytkownikowi na określenie plików, w których ma byćumieszczony kod wygenerowany dla poszczególnych składowych. Wygenerowane pliki powinny byćautomatycznie uzu-pełniane o odwołania do innych modułów. Generator kodu powinien także generowaći uaktualniaćplik definiujący sposób kompilacji systemu, np. plik dla programu make w środowisku Unix.
Składowe narzędzi CASE, cd. Generator(y) kodu, cd. Wygenerowany kod musi byćz reguły uzupełniony poprzez dopisanie definicji procedur, funkcji i metod. Wygenerowany kod musi zawierać fragmenty, które mogą być mo-dyfikowane przez użytkownika i pozostają nienaruszone przy powtórnym generowaniu kodu. Niektóre narzędzia pozwalająna wprowadzenie kodu metod i funkcji jużna poziomie systemu CASE. Narzędzia CASE nie narzucajązbyt wielu ograniczeńna stosowane w opisie projektu identyfikatory. Możliwe jest więc wprowadzanie długich nazw, zawierających spacje i znaki specjalne, w tym znaki polskie. Kompilatory z reguły nie dopuszczajątak swobodnej składni identyfikatorów. Generator kodu powinien więc w sensowny sposób, tj. nie prowadzący do niejednoznaczności, skracaćzbyt długie nazwy oraz usuwać/zastę-powaćniepoprawne znaki.
Składowe narzędzi CASE, cd. Moduł zarządzania wersjami -wspomaga zarządzanie projektami opisującymi różne wersje tego samego systemu. Przekazane do eksploatacji oprogramowanie musi podlegaćciągłym zmianom. Częśćz tych zmian wymaga jedynie drobnych modyfikacji. Realizacja innych może wymagaćprzeprowadzenia od-rębnego przedsięwzięcia programistycznego. Każda modyfikacja powoduje powstanie nowej, mniej lub bardziej różniącej sięod poprzedniej, wersji systemu. Z punktu widze-nia firmy programistycznej najlepiej jest, jeżeli przekazanie do eksploatacji nowej wer-sji systemu wiąże sięz usunięciem z eksploatacji poprzedniej wersji. Przyczynąpowstawania wielu wersji oprogramowania sąróżnorodne potrzeby po-szczególnych użytkowników. Zadaniem kierownictwa firmy programistycznej jest zorganizowanie odpowiedniego systemu zarządzania wersjami.
Składowe narzędzi CASE, cd. Moduł zarządzania wersjami, cd. Narzędzia wspomagające zarządzanie wersjami wchodząw skład niektórych narzędzi CASE. Podstawątakich narzędzi jest baza danych przechowująca informacje o eksploatowanych wersjach systemu. Powinna ona zawieraćtakie informacje, jak: informacje o wszystkich oddanych do eksploatacji wersjach, między innymi daty oddania do eksploatacji, informacje o klientach, którzy nabyli dana wersję, wymagania sprzętowe i programowe poszczególnych wersji, informacje o składowych (np. klasach, encjach, modułach) wchodzących w skład danej wersji, informacje o pozostających do realizacji żądaniach zmian, informacje o błędach wykrytych w poszczególnych wersjach.
Składowe narzędzi CASE, cd. Moduł projektowania interfejsu użytkownika -służy do dialogowego projektowania składowych interfejsu użytkownika, na przykład dialogów, okien, menu. W stosunku do narzędzi tego typu, które nie wchodząw skład narzędzi CASE, zaletątakich modułów jest wykorzystywanie informacji zawar-tej w słowniku danych. Pozwała to np. na automatyczne wygenerowanie dialogu służą-cego do edycji pewnej struktury danych, który następnie musi jedynie zostaćodpowiednio sformatowany. Podobne możliwości można osiągnąćrównieżprzez integracjęsystemu CASE z narzędziami RAD.
Składowe narzędzi CASE, cd. Moduł(y) inżynierii odwrotnej -to moduły, których celem jest odtwarzanie zawartości słownika danych oraz, w nie-których wypadkach diagramów, na podstawie istniejącego kodu (czasami także na pod-stawie struktury istniejącej bazy danych). Sprzęg(i) do narzędzi RAD - wiele narzędzi CASE posiada moduły pozwalające na ścisłąwspółpracęz narzędziami RAD. Sprzęgi do narzędzi RAD pozwalająna automatyczne generowanie składowych inter-fejsu użytkownika, definicji relacji oraz wiązanie elementów interfejsu użytkownika ze składowymi bazy danych na podstawie opisu projektu. Niektóre narzędzia pozwalają także na przepływ informacji w drugą stronę, to jest z pakietu RAD do pakietu CASE. Możliwe jest np. wprowadzenie definicji nowej encji na podstawie relacji zadeklarowa-nej w pakiecie RAD.
Składowe narzędzi CASE, cd. Moduł importu/eksportu danych - wiele narzędzi CASE pozwala na wymianędanych z innymi pakietami tego typu. Opra-cowane zostały standardy wymiany danych, na przykład CDIF (CASE Data Interchange Format). Z reguły narzędzia CASE pozwalajątakże na eksport i import danych w prostej formie tekstowej. Moduł pracy sieciowej - wwielu pakietach CASE pracujących na komputerach klasy PC i stacjach roboczych możliwośćrównoczesnej pracy kilku osób nad tym samym projektem zapewnia umiesz-czenie plików opisujących projekt w ogólnie dostępnym katalogu sieciowym. Modułpracy sieciowej powinien zapewniaćblokowanie składowych edytowanych przez jed-nego z użytkowników. Blokowany powinien być oczywiście jak najmniejszy fragment projektu. Podobne możliwości pozwala osiągnąćzastosowanie wielodostępnej bazy da-nych do przechowywania słownika danych.
Składowe narzędzi CASE, cd. Moduł zarządzania pracą grupową - większośćprzedsięwzięć, w których wykorzystuje sięnarzędzia CASE wymaga współ-pracy wielu osób. Nad tym samym projektem może więc pracowaćwiele osób, które powinny mieć dostęp do fragmentów projektu. Moduł zarządzania pracą grupową powi-nien realizować następujące funkcje: dodawanie i usuwanie użytkowników oraz grup użytkowników mających prawo pracy nad projektem. ochronę dostępu do projektu za pomocą haseł, określanie praw użytkowników i grup użytkowników do odczytu i modyfikacji poszczególnych fragmentów projektu, udostępnianie przez uprawnionych użytkowników praw dostępu do tworzonych przez nich fragmentów projektu innym użytkownikom, zabezpieczanie fragmentów projektu przed przypadkową zmianą, śledzenie pracy poszczególnych użytkowników.