Методология проектирования функциональных стандартов (профилей) ТФЭ с учетом требования предсказуемости поведения

Как было показано в п.4.3., важную роль в создании СПП играет формирование перечня ТФЭ, составляющих систему, и разработка функциональных стандартов (профилей), определяю-щих основные требования, предъявляемые к этим типовым эле-ментам, как с точки зрения выполнения их основных функций, так и с учетом предсказуемости их поведения [37-39], а также проведение аттестационного тестирования на соответствие заяв-ленным характеристикам.

Подходы к выделению ТФЭ к настоящему времени разрабо-таны достаточно полно. Основные решения в этой области отли-чаются степенью объединения в одном ТФЭ набора выполняе-мых функций, а также различным числом внешних связей ТФЭ. Для программных продуктов также существуют типовые реше-ния по выделению функциональных подпрограмм и блоков. Та-ким образом, для практического разработчика выделение набора ТФЭ будет определяться, с учетом необходимости анализа на предсказуемость, его минимизацией с повышением детальности рассматриваемых функций, условий функционирования и т.д.
Другим важным направлением работы по созданию СПП является разработка методики построения функциональных стан-дартов (профилей). Понимая, что данная методика не должна за-мыкаться на предметной области, связанной только с вопросами безопасности функционирования ТФЭ, было решено создавать методику таким образом, чтобы ее можно было применять не только к ТФЭ и системам в целом, но и с учетом требования предсказуемости с ориентированием на подходы, изложенные во главах 2 – 3.
Основу для развития принципов и подходов к разработке ФС (профилей) составляют международные стандарты открытых систем, международные функциональные стандарты, норматив-ные документы уровня стандартов международных и иных обще-ственных организаций, нормативной базой национальных орга-низаций по стандартизации, , а также подходы и принципы, оп-ределяемые как технология открытых систем [50]. Важным также является возможность применение данной методики для разра-ботки ФС для систем¹³ различного типа:

- телекоммуникационных,

- информационных,

- вычислительных.

Результаты разработки методики проектирования профилей, в том числе и для повышения безопасности функционирования, а также практических работ по использованию разработанной ме-тодики для систем различного типа, а также по внедрению в учебный процесс будут показаны в следующих пунктах. При этом в качестве ТФЭ рассматриваются конкретные системы в процессе интеграции их в среду системы более высокого уровня.
Современная информационная среда представляет собой ге-терогенную программно-аппаратную среду, в которой реально возникает проблема совместимости элементов этой среды. Это выражается в необходимости обеспечения следующих основных качеств элементов среды, таких как:

- переносимость приложений между различными платфор-мами;

- взаимодействие элементов среды между собой;

- масштабируемость программных и аппаратных решений в зависимости от возрастающих объемов обрабатываемой инфор-мации и требований по скорости, разрядности, реальному време-ни и т.д.

Среда, обладающая сочетанием этих трех качеств, называет-ся средой открытой системы.

Для обеспечения открытости системы (среды и т.д.) необхо-дима выработка согласованного набора стандартов – профиля (функционального стандарта), определяющего согласованные требования, предъявляемые ко всем программно-аппаратным компонентам для достижения свойства открытости, поэтому была разработана¹⁴ методология построения профилей среды открытой системы организации-пользователя, реализованная в виде Реко-мендаций по стандартизации Госстандарта России Р.50.1.41-2002 «ИТ. Руководство по проектированию профилей среды открытой системы (СОС) организации-пользователя» с учетом требований IEEE Std. 1003.23-98 «IEEE Guide for Developing User Organiza-tion Open System Environment (OSE) Profiles».

Данная методика описывает основные принципы оформле-ния требований пользователя и сведений об информационных технологиях (ИТ) и службах, которые могут обеспечить выпол-нение требований пользователей, а также информацию о порядке выбора стандартов, спецификаций и рекомендаций, которые должны обеспечивать поддержку ИТ и их служб.

Профиль СОС представляет собой специально подобранный набор базовых стандартов и устанавливаемых в них вариантов требований (опций), которыми для конкретного класса или об-ласти приложений определяют на языке функциональных требо-ваний, протоколов, интерфейсов, форматов данных и т.д. функ-ционирование приложений при их взаимодействии между собой.
Процесс проектирования профиля СОС, определенный на-стоящими рекомендациями состоит из следующих этапов:

- этап 1 - определение области применения профиля СОС;

- этап 2 -выявление функциональных требований, предъяв-ляемых пользователем;

- этап 3 - определение требований к системе (ТБС) и функ-ционального качества (ФК);

- этап 4 - определение требований к информационным службам;

- этап 5 - выявление информационных технологий, удовле-творяющих требованиям к конкретным информационным служ-бам;

- этап 6 - построение физической модели и выбор базовых стандартов;

- этап 7 - анализ физической модели с целью убедиться в выполнении требований ТБС и ФК;

- этап 8 - окончательная доработка физической модели;

- этап 9 - окончательный выбор базовых стандартов, их ва-риантов (опций) и других продуктов, (эксплуатационный проект);

- этап 10 - определение стоимости жизненного цикла пред-ложенного проектного решения;

- этап 11 - реализация прототипа физической модели в соот-ветствии с принятым решением.

При проектировании профиля СОС часто можно ограни-читься уровнем построения физической модели и выбора базовых стандартов (этапы 1-6).

Подробное описание методики проектирования профилей представлено в Приложение 3. При проектировании профилей для сложных управляющих и информационных систем, в которых наряду с традиционными характеристиками возникает дополнительное требование по предсказуемости поведения в условиях неадекватного поведения элемента(ов) системы, предложенная методика должна быть мо-дифицирована.
Предлагается следующие изменения и дополнения в стан-дартную методику проектирования профилей (функциональных стандартов) [37-39].
На этапе 1 (табл.4.3.) – определение области применения – появляется первое ограничение, связанное с повышенным уров-нем требований к системе, связанных с потенциальной опасно-стью объекта управления для окружающей среды. Соответствен-но, на втором этапе - выявление функциональных требований, предъявляемых пользователем – формулируется условие пред-сказуемости поведения системы и объекта, которым она управля-ет, в условиях возможного неадекватного поведения элементов системы. Степень предсказуемости, или, иначе, степень безопас-ности задается на этапе 3 -определение функциональных качеств.
Далее, наличие требования предсказуемости приводит к из-менению на этапе 4 списка служб информационной системы, свя-занному с его расширением за счет появления новых служб, обеспечивающих безопасность, а также реакцию на отказ.

На 5 этапе возможно увеличение списка информационных технологий, реализующих список служб информационной систе-мы.
Наиболее существенные изменения в отличие от обычной процедуры произойдут на 6 этапе, когда необходимо будет опре-делить перечни стандартов, которым должны соответствовать предлагаемые решения. В силу того, что вопросы предсказуемо-сти поведения системы в условиях отказа ее элементов не прора-ботаны в должной мере на уровне мировых и российских стан-дартов, необходимо будет принять дополнительные решения по разработке нормативных документов, определяющих тот или иной уровень требований по предсказуемости, а также разрабо-тать методики тестирования на предсказуемость.

Этапы 7-11, в целом, выполняются по традиционной мето-дике с расширением действий, связанных с увеличением числа рассматриваемых служб и наложением ограничений по предска-зуемости.

Таким образом, использование традиционной методики проектирования профилей с дополнениями и особенностями применения, изложенными выше, позволяет создавать профили элементов системы и целых подсистем, определяющие перечни стандартов и требований по предсказуемости их поведения в ус-ловиях неадекватного поведения ЭС. Ниже будут представлены примеры разработки функциональных стандартов – профилей на основе описанной выше методики, включая отдельные вопросы, связанные с повышением безопасности функционирования.
При этом, каждая конкретная система будет рассматривать-ся как ТФЭ среды системы более высокого уровня, а профиль (функциональный стандарт), определяющий основные требова-ния к системе, выступает как профиль ТФЭ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате использования подходов, изложенных в на-стоящем пособии, разработчик получает практический инстру-ментарий создания систем с предсказуемым поведением в усло-виях возникновения нештатной ситуации, включающий методы и алгоритмы анализа и синтеза систем на предсказуемость поведе-ния, методологию выделения ТФЭ на основе методов функцио-нальной стандартизации, а также математический аппарат анали-за на основе нечеткого логического вывода.
Важно выделить следующие аспекты применения этого ин-струментария:

- появление новой характеристики системы - предсказуемо-сти поведения в условиях неадекватного поведения ЭС - повыша-ет качество разработки и эксплуатации системы;

- проведение анализа на предсказуемость поведения необ-ходимо для широкого спектра систем, для которых повышение безопасности функционирования является существенным;

- для разработки описаний признаков нормального функ-ционирования и возможных последствий неадекватного поведе-ния для ЭС применен аппарат нечеткой логики;

- технология анализа системы на предсказуемость поведе-ния в условиях неадекватного поведения составляющих элемен-тов включает комплекс методов анализа систем на предсказуе-мость функционирования в условиях неадекватного поведения составляющих их элементов и набор алгоритмов, реализующих эти методы;

- применение методов функциональной стандартизации обеспечивает повышение эффективности методов анализа систем на предсказуемость поведения, а также синтеза систем с предска-зуемым поведением.

ЛИТЕРАТУРА

а) основная литература:

1. Грекул В.И., Денищенко Н.Л., Коровкина Н.Л. Проектирование информационных систем: Учеб. пособие для вузов. - М.: ИНТУИТ, 2016. - 299 с.: ил. - (Основы информ. технологий). - Библиогр.: с. 298-299;

2. Гуляев Ю.В., Олейников А.В., Петров А.Б. и др. Технологии открытых систем. /Под. ред. Олейникова А.В. – Москва, «Янус-К», 2004 – 287с. ;

3. Петров А.Б. Методические указания по дисциплине «Архитектура информационных систем».Эл. учебное пособие – М.: МИРЭА, 2016. – 16 с.;

4. Петров А.Б. Проектирование информационных систем. Безопасность функционирования: Эл. учеб. пособие / — М.: МИРЭА, 2016. — 131 с.;

б) дополнительная литература:

1. Заботина Н.Н. Проектирование информационных систем: Учеб. пособие для вузов. — М.: ИНФРА-М, 2011. — 330 с.: ил. — (Высшее образование). — Библиогр.: с. 326-328;

2. Бройдо В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учеб. пособие для вузов. - СПб. : Питер, 2012

3. Информационные системы и технологии в экономике : учеб.пособие / под ред. В. И. Лойко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. Финансы и статистика, 2015. - 413 с.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. http://www.intuit.ru/;

2. Справочные системы и сайты поддержки Oracle, демоверсии систем MRP I, CRP, MRP II и т.д.