УДК 004.9:681.5
ББК 32.965
Р83
Ре це нзе н т ы : доктор техн. наук, профессор С. Г. Данилюк; канд. техн. наук, профессор
В. Е. Иванов; Кафедра информационных систем и информационного менеджмента
Владимирского государственного университета (зав. кафедрой – заслуженный деятель
науки РФ, доктор техн. наук, профессор А. В. Костров)
Рудинский И. Д.
Р83 Технология проектирования автоматизированных систем обработки
информации и управления. Учебное пособие для вузов. − М.: Горячая
линия–Телеком, 2011. – 304 с.: ил.
ISBN 978-5-9912-0148-3.
Рассмотрены вопросы организации и осуществления процесса проектирования
автоматизированных систем обработки информации и управления.
Изложены современные подходы к выполнению конкретных фаз, стадий
и этапов проектной деятельности. Особое внимание уделяется технологическим
аспектам проектирования автоматизированных систем обработки
информации и управления (АСОИ и У). Значительное место занимает
описание взаимодействия заказчика и разработчика, методики документирования
проектных решений и порядка внедрения автоматизированной
системы. В приложении приводится перечень действующих нормативнотехнических
материалов и методические указания по курсовому проектированию
по дисциплине «Проектирование АСОИ и У».
Для студентов вузов, обучающихся по направлению 230100 –
«Информатика и вычислительная техника», может быть полезна специалистам.
ББК
32.965
Адрес издательства в Интернет WWW.TECHBOOK.RU
Учебное издание
Рудинский Игорь Давидович
Технология проектирования автоматизированных систем
обработки информации и управления
Учебное пособие
Редактор Ю. Н. Чернышов
Компьютерная верстка Ю. Н. Чернышова
Обложка художника В. Г. Ситникова
Подписано в печать 20.08.2010. Печать офсетная. Формат 60×88/16. Уч. изд. л. 20. Тираж 500 экз.
Отпечатано в ООО «Типография Полимаг» 127242. Москва, Дмитровское шоссе. 107
ISBN 978-5-9912-0148-3
© И. Д. Рудинский, 2011
© Издательство Горячая линия–Телеком, 2011
Стр.2
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................6
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСОИ И У В СОВРЕМЕННЫХ
УСЛОВИЯХ...................................................................................................11
1.1. Историческая справка.......................................................................11
1.2. Принципы создания АС....................................................................13
1.3. Разработчик АС в современной системе разделения труда .........16
1.4. Особенности рынка разработки и внедрения АС..........................17
1.5. Информационное обеспечение разработчика АС .........................19
2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КАК ОБЪЕКТ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ....................................................................................25
2.1. Аспекты представления автоматизированной системы................25
2.2. Эффективность автоматизированной системы...............................30
2.3. Жизненный цикл автоматизированной системы...........................37
2.3.1. Обоснование создания автоматизированной системы..........42
2.3.2. Создание автоматизированной системы.................................43
2.3.3. Внедрение автоматизированной системы ..............................45
2.3.4. Эксплуатация и упадок автоматизированной системы.........46
2.4. Среда создания автоматизированной системы...............................47
2.5. Классификация автоматизированных систем как объектов
проектирования ........................................................................................52
2.6. Разработчик автоматизированной системы
и его характеристика................................................................................57
2.6.1. Квалификационная характеристика специалиста
по созданию АС..................................................................................57
2.6.2. Классификация организационных форм деятельности
разработчиков АС...............................................................................59
3. НОРМАТИВНАЯ БАЗА ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСОИ И У ................66
3.1. Законы и правительственные подзаконные акты..........................68
3.2. Государственные стандарты.............................................................70
3.3. Руководящие документы по стандартизации и другие
общегосударственные нормативные документы...................................74
3.4. Ведомственные нормативные документы.......................................76
4. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ...................................................78
4.1. Фаза «Обоснование».........................................................................78
4.1.1. Поиск объекта автоматизации.................................................79
4.1.2. Выяснение целесообразности создания АС и заключение
предварительного соглашения ..........................................................83
4.1.3. Формирование требований к АС и разработка
концепции ее создания.......................................................................84
4.1.4. Составление и согласование технического
задания на АС .....................................................................................88
Стр.3
4
Технология проектирования АСОИ и У
4.1.5. Заключение договора на создание АС....................................91
4.2. Фаза «Создание»................................................................................93
4.2.1. Приказ о начале работ..............................................................94
4.2.2. Дополнительное обследование объекта автоматизации .......96
4.2.3. Эскизное проектирование......................................................105
4.2.4. Техническое проектирование ................................................112
4.2.5. Реализация автоматизированной системы ...........................154
4.3. Фаза «Внедрение» ...........................................................................178
4.3.1. Подготовка объекта к вводу автоматизированной
системы в действие...........................................................................179
4.3.2. Предварительные испытания.................................................183
4.3.3. Опытная эксплуатация ...........................................................186
4.3.4. Приемочные испытания.........................................................191
4.4. Начальный период промышленной эксплуатации АС.................192
5. ДОКУМЕНТАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ .........194
5.1. Предпроектная документация........................................................195
5.1.1. Материалы обследования объекта автоматизации ..............195
5.1.2. Техническое задание ..............................................................196
5.1.3. Договорная документация .....................................................196
5.2. Проектная документация................................................................198
5.3. Рабочая документация ....................................................................201
5.4. Эксплуатационная документация ..................................................203
5.5. Организационно-распорядительная документация......................204
5.6. Оформление документации............................................................205
Приложение 1.Государственные стандарты и руководящие
документы, регламентирующие создание
автоматизированных систем.......................................................................209
Приложение 2. Методические указания по выполнению курсового
проекта по дисциплине “Проектирование автоматизированных
систем обработки информации и управления” .........................................237
П2. Введение...........................................................................................237
П2.1. Порядок выполнения курсового проекта ...................................237
П2.2. Состав и содержание пояснительной записки
и графической части ..............................................................................238
П2.3. Составление, согласование и утверждение
индивидуального задания......................................................................240
П2.4. Составление технического задания
на автоматизированную систему ..........................................................241
П2.5. Разработка функциональной структуры АС..............................253
П2.6. Разработка и описание схем технологических процессов
обработки данных и временного регламента
функционирования АС..........................................................................254
П2.6.1. Схемы технологических процессов обработки данных ...254
Стр.4
Введение
5
П2.6.2. Временной регламент функционирования
автоматизированной системы..........................................................255
П2.6.3. Документирование схем технологических процессов
обработки данных и временнóго регламента
функционирования АС.....................................................................256
П2.7. Описание автоматизируемых функций, постановок задач
и алгоритмов их решения ......................................................................257
П2.8. Построение чертежей форм документов, видеокадров,
меню и заставок......................................................................................261
П2.9. Формулирование принципов построения
информационного обеспечения АС и его описание...........................263
П2.10. Разработка схем структуры машинной и внемашинной
информационной базы...........................................................................266
П2.11. Разработка и описание системы классификации
и кодирования.........................................................................................268
П2.12. Уточнение структуры, описание организации и ведения
информационной базы...........................................................................270
П2.13. Выбор и обоснование решений по программному
обеспечению ...........................................................................................273
П2.14. Выбор и обоснование решений по техническому
обеспечению АС.....................................................................................276
П2.15. Оформление графической части курсового проекта..............281
П2.16. Оформление проектной документации и пояснительной
записки к курсовому проекту................................................................282
П2.16.1. Общие правила...................................................................282
П2.16.2. Разделы, подразделы, пункты...........................................284
П2.16.3. Термины, символы, условные обозначения ....................285
П2.16.4. Формулы.............................................................................285
П2.16.5. Иллюстрации......................................................................286
П2.16.6. Таблицы..............................................................................287
П2.16.7. Приложения........................................................................288
П2.16.8. Особенности оформления технического
задания на АС ...................................................................................289
П2.16.9. Особенности оформления текстовых документов
технического проекта.......................................................................289
П2.17. Согласование пояснительной записки и графической
части с руководителем курсового проекта .........................................290
П2.18. Подготовка доклада для защиты курсового проекта..............292
П2.19. Публичная защита курсового проекта......................................293
Библиография...............................................................................................294
Глоссарий .....................................................................................................298
Список сокращений.....................................................................................301
Стр.5
ВВЕДЕНИЕ
Как построить автоматизированную систему обработки информации и
управления (АСОИ и У)? Как найти заказчика, готового заплатить деньги
за разработку такой системы? Как организовать проектно-конструкторскую
деятельность по созданию автоматизированной системы (АС)?
Как объединить индивидуальные знания и умения квалифицированных
ИТ-специалистов для коллективного достижения искомого результата?
Как доказать заказчику полезность созданной системы и ее соответствие
техническому заданию? Как научить работников предприятия правильно
и эффективно эксплуатировать АС? Студенты специальности «Автоматизированные
системы обработки информации и управления», обучающиеся
по направлению «Информатика и вычислительная техника», ищут и
находят ответы на эти и другие вопросы при изучении дисциплины
«Проектирование АСОИ и У».
Цель преподавания «Проектирования АСОИ и У» заключается в том,
чтобы на основе ранее изученных дисциплин учебного плана дать студентам
обобщающие и прикладные знания в области современных научных
и практических технологий проектирования, внедрения и эксплуатации
крупномасштабных (отраслевые, территориально-промышленные
АСО и У), среднемасштабных (объединений и предприятий – АСУП), автоматизированных
систем управления технологическими процессами
(АСУТП), интегрированных автоматизированных систем обработки информации
и управления (ИАСУ), автоматизированных рабочих мест
(АРМ), АСО и У малых предприятий. Основная задача преподавания
дисциплины – формирование у студентов практических навыков системного
представления частей различных типов автоматизированных систем,
а также технологий их проектирования и внедрения. Ее изучение базируется
на знаниях и умениях, полученных на предыдущих курсах обучения
в университете. В структуре «образовательной пирамиды» учебного плана
специальности «Автоматизированные системы обработки информации
и управления» (рис. В.1) можно выделить четыре уровня:
Базовый общеобразовательный уровень (общие гуманитарные и
социально-экономические, а также общие математические и естественно-научные
дисциплины). Их изучение закладывает гносеологический
и культурологический базис, необходимый для овладения избранной
специальностью.
Базовый профессиональный уровень (общепрофессиональные дисциплины).
Формируются знания о важнейших компонентах автоматизированных
систем и протекающих в них процессах, а также развиваются
умения анализа и синтеза этих компонент и процессов.
Стр.6
Введение
7
Рис. В.1. «Образовательная пирамида» учебного плана
специальности «АСОИ и У»
Специальный профессиональный уровень (специальные и специализированные
дисциплины). Формируются профессиональные знания,
умения и навыки синтетического характера, направленные на создание,
внедрение, эксплуатацию и развитие автоматизированных систем
как сложных динамических комплексов, функционирующих в изменяющейся
внешней среде. Углубленное знакомство с конкретной
предметной областью и специфическими для нее методами анализа и
синтеза объектов обеспечивается изучением дисциплин специализации,
а также факультативными занятиями.
Государственная аттестация. Итоговый квалификационный контроль,
по результатам которого выпускнику присваивается профессиональная
квалификация «инженер по автоматизированным системам
обработки информации и управления». Состоит из государственного
экзамена по специальности (выявление уровня профессиональных
знаний) и выполнения и защиты выпускной квалификационной
работы (подтверждение умений создания и внедрения АС).
«Проектирование АСОИ и У» входит в цикл специальных дисциплин
и изучается в 8-м и 9-м семестрах (4-й и 5-й курсы). Ее преподавание базируется
на предположении, что студенты обладают необходимым объемом
знаний по всем предшествующим дисциплинам, в первую очередь
«Информатика», «Основы теории управления», «Базы данных», «Сети
Стр.7
8
Технология проектирования АСОИ и У
ЭВМ и телекоммуникации», «Теория принятия решений», «Теоретические
основы автоматизированного управления». По этой причине мы отказались
от подробного описания в книге изучающихся в них базовых
понятий, явлений и процессов. Определения наиболее важных терминов
приводятся в глоссарии.
Согласно государственному образовательному стандарту, в роли
предмета изучения выступают следующие компоненты процесса проектирования
АС:
А. Субъект проектирования (кто проектирует АС) – разработчик, профессиональная
деятельность которого заключается в создании и внедрении
системы.
Б. Объект проектирования (что проектируется): элементы и части
АС, автоматизируемые функции и процессы обработки данных – их выбор
предопределяется требованиями заказчика АС.
В. Средства проектирования (чем проектируется АС): методы и инструментарий
осуществления проектной деятельности выбираются в зависимости
от характера автоматизируемых процессов и функций с учетом
собственных предпочтений разработчика и современного состояния
рынка ИТ-продуктов и решений. Эти средства могут меняться с появлением
новых продуктов и инструментов, а также при переходе на другой
объект.
Г. Технология проектирования (как проектируется АС): способы организации
и реализации процесса проектирования, методики и приемы
выполнения проектных процедур и документирования результатов предопределяются
действующими нормативными документами и профессиональной
квалификацией разработчика. Они инвариантны к объектам
автоматизации, структурам АС, методам и средствам проектирования.
дению последней выделенной компоненты, т. е. технологии1 проектирования
АСОИ и У. Такой выбор обусловлен следующими причинами:
Академическая востребованность. Анализ книжного рынка свидетельствует
об отсутствии на нем учебно-методической литературы,
достаточно полно и единообразно представляющей технологию проектирования
и внедрения АС, возникающие проблемы и способы их
решения, а также нормативную базу этого процесса.
В настоящем учебном пособии основное внимание уделяется обсуж
Универсальность. Порядок создания и внедрения АС, устанавливаемый
стандартами и руководящими документами, обязателен для соблюдения
1 Технология: А. (от гр. techne – искусство, мастерство + logos – учение, наука) –
1. Совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния,
свойств…; 2. Наука о способах воздействия на сырье, материалы или полуфабрикаты
соответствующими орудиями производства [47]. Б. (англ. know
how) – знаю как.
Стр.8
Введение
9
разработчиками любых АС. Знание технологии проектирования АС и
умение применять ее в своей практической деятельности – важнейшие
профессиональные компетенции специалиста по созданию АС.
Невозможность «объять необъятное». Огромная разнородность
объектов автоматизации обрекает на неудачу любую попытку описать
в одном учебном издании все многообразие функций обработки информации.
На наш взгляд, углубленное рассмотрение конкретных
групп автоматизируемых функций, функциональных или технических
структур АС целесообразно лишь при изучении достаточно узких категорий
объектов – например, АСУ судостроительным предприятием,
системы автоматизированного проектирования (САПР) кухонной мебели,
информационно-поисковой системы (ИПС) железнодорожного
транспорта и т. п. Как правило, такие книги изначально ориентированы
на ограниченную читательскую аудиторию и не очень интересны
подавляющему большинству будущих и практикующих разработчиков
АС.
Непрерывное обновление средств проектирования, технической
и программной базы АС. Желание описать в учебно-методическом
издании стремительно устаревающие технические, программные и
информационные средства обрекает книгу на научно-техническую отсталость
уже к моменту ее выхода из типографии2. По нашему убеждению,
инструменты проектирования могут и должны выбираться и
осваиваться студентами исходя из характера автоматизируемых
функций (самостоятельно или под руководством преподавателя)
в ходе выполнения практических и лабораторных работ.
Учебное пособие состоит из пяти глав и двух приложений. В первой
главе рассматривается краткая история создания автоматизированных
систем, анализируется современное состояние изучаемого вопроса, обсуждается
информационное обеспечение проектирования АС и приводится
современная трактовка «классических» принципов создания АСУ,
сформулированных академиком В. М. Глушковым.
Вторая глава посвящена выявлению свойств и характеристик АС как
объекта проектирования. Обсуждаются возможные аспекты представления
автоматизированной системы, рассматриваются виды и источники ее
эффективности, предлагается классификация систем как объектов проектирования.
В
третьей главе описывается нормативная база проектирования АС.
Предлагается вертикальная декомпозиция множества нормативных актов
2 Как правило, демонстрация возможностей и достоинств конкретного программного
решения или оборудования какой-либо фирмы воспринимается читателем
как скрытая реклама этой продукции или антиреклама продукции
конкурентов. – Прим. авт.
Стр.9