КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Эксплуатация информационной системы Программа подготовки

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Эксплуатация информационной системы Программа подготовки специалистов по специальности «Информационные системы (по отраслям)» Денисов Денис Владимирович Заведующий кафедрой Информационных систем , к. э. н. , доцент ddenisov@mfpa. ru, тел. : +7 (495) 785 -39 -89, добавочный 1038

Тема 3. Инструментальные средства моделирования 2

ТЕМА 3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ 3. 1 Модели представления знаний 3. 2 Системы моделирования предметной области 3. 3 UML 2. 0 3. 4 Ментальные карты 3

3. 1 Модели представления знаний Реализация запросов • Получение ответа представляет собой выделение подмножества значений из файлов БД, удовлетворяющих запросу. • Формирование ответа в процессе логического вывода на основании имеющихся данных. • Последний случай предполагает использование базы знаний

3. 1 Модели представления знаний в корпоративных системах Знания в системе зафиксированы с помощью той или иной модели знаний. Модели знаний Продукционная модель Фреймы Семантические сети

3. 1 Модели представления знаний Продукционная модель • Набор правил ( «если условие - то действие» ), представляющий базы знаний. • Рабочая память, в которой хранятся исходные факты и результаты выводов. • Механизм логического вывода (решатель, интерпретатор правил), использующий правила в соответствии с содержимым рабочей памяти и формирующий новые факты.

3. 1 Модели представления знаний Фреймы • Предложены М. Минским в 1979 г. как структура знаний для восприятия пространственных сцен. • Фиксация знаний путем сопоставления новых фактов с рамками, определенными для каждого объекта в сознании человека. • Фрейм - абстрактный образ некоего объекта, наделенного определенными атрибутами, а также формализованная модель для отображения образа. • Каждому фрейму присваивается уникальное имя.

3. 1 Модели представления знаний Фреймы Фрейм имеет определенную внутреннюю структуру, состоящую из множества элементов, называемых слотами, которым также присваиваются имена. За слотами следуют шпации, в которые помещают данные, представляющие текущие значения слотов. Каждый слот в свою очередь представляется определенной структурой данных. В значение слота подставляется конкретная информация, относящаяся к объекту, описываемому этим фреймом. В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма; так образуют сети фреймов.

3. 1 Модели представления знаний Фреймы Модель фрейма является достаточно универсальной, поскольку позволяет отобразить все многообразие знаний о мире, например, в сфере экономики: • фреймы-структуры, для обозначения объектов и понятий (заем, залог, вексель); • фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент); • через фреймы-сценарии (банкротство, собрание акционеров, составление баланса); • фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий режим устройства) • другие фреймы

3. 1 Модели представления знаний Фреймы

3. 1 Модели представления знаний Семантические сети • Единство базы знаний и механизма вывода новых фактов. • На основании вопроса к базе знаний строится семантическая сеть, отображающая структуру вопроса. • Ответ получается путем сопоставления общей сети для базы знаний в целом и сети для вопроса

3. 1 Модели представления знаний Пример: семантическая сеть отображает подчиненность сотрудников в отделе Петров С. К. Руководит 1 сотрудник Серов Е. С. человек Пример семантической сети ? Руководит 1 Серов Е. С. Пример сети логического вывода для запроса

3. 2 Системы моделирования предметной области Модель объекта (системы, операции)материальная или идеальная (мысленно представимая) система, создаваемая и/или используемая при решении конкретной задачи с целью получения новых знаний об объектеоригинале, адекватная ему с точки зрения изучаемых свойств и более простая, чем оригинал, в остальных аспектах.

3. 2 Системы моделирования предметной области

3. 2 Системы моделирования предметной области

3. 2 Системы моделирования предметной области • Моделирование ИС предполагает построение модели предметной области • Описание (спецификация) предметной области может осуществляться с использованием различных форм.

3. 2 Системы моделирования предметной области

3. 2 Системы моделирования предметной области Пример моделей предметной области

3. 2 Системы моделирования предметной области Пример моделей предметной области

3. 2 Системы моделирования предметной области Формы описания ИС • Матричная (табличная) • Графоаналитическая • Машинно-синтезируемая

3. 2 Системы моделирования предметной области Формы описания ИС Инженерная методология, стандарт описания систем 3 главные модели, построение которых дает полную характеристику системы: üФункциональная модель üИнформационная модель üДинамическая модель

3. 2 Системы моделирования предметной области Функциональная модель Взаимодействие системы с окружающим миром описывается как вход (нечто, что перерабатывается системой), выход (результат деятельности системы), управление (стратегии и процедуры, под управлением которых производится работа) и механизм (ресурсы, необходимые для проведения работы). Находясь под управлением, система преобразует входы в выходы, используя механизмы.

3. 2 Системы моделирования предметной области Функциональная модель • Используется язык структурного анализа и конструирования • Используемая версия инженерной методологии спецификации предметной области – IDEF 0 ФУНКЦИЯ

3. 2 Системы моделирования предметной области • • • Этапы построения функциональной модели Определение цели или главной функции системы Декомпозиция системы Определение входа и выхода Определение управления Определение механизмов Установление связей

3. 2 Системы моделирования предметной области Функциональная модель Изготовление изделий

3. 2 Системы моделирования предметной области Функциональная модель Маркетинговые исследования Планирование Пр-ва Требования к производству План пр-ва Брак Закупка Сырье Производство Произведенное изделие Контроль качества Персонал Готовое изделие

3. 2 Системы моделирования предметной области Информационная модель • Реляционная модель • Используется язык модели данных «сущность-связь» (E-R) • Используемая версия инженерной методологии спецификации предметной области – IDEF 1 X

3. 2 Системы моделирования предметной области ER модель

3. 2 Системы моделирования предметной области Этапы построения информационной модели • Определение сущностей (состав, тип). • Определение связей между сущностями (число, тип). • Определение атрибутов с выделением ключа (состав, ключ)

3. 2 Системы моделирования предметной области Информационная модель

3. 2 Системы моделирования предметной области Динамическая модель • Строится для систем реального времени и для сетей массового обслуживания. • Служит описанием поведения систем во времени.

3. 2 Системы моделирования предметной области Примеры динамических моделей

3. 2 Системы моделирования предметной области CASE-средства • • Computer Aided Software Engineering Программная инженерия Средства проектирования ИС Программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО (приложений) и БД, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы

3. 2 Системы моделирования предметной области CASE-средства • Должны охватывать все этапы жизненного цикла ИС. • Совместимы технически, программно, информационно. • Просты в освоении и применении. • Экономически целесообразны.

3. 3 UML 2. 0 Четыре принципа визуального моделирования • Выбор модели влияет на конечное решение. • Каждая модель может быть выражена на различных уровнях точности • Лучшие модели наиболее приближены к реальности • Никогда не обходятся единственной моделью

3. 3 UML 2. 0 UML (unified modeling language) Применение языка UML: • Построение моделей (визуализация) • Спецификация (модели точны, полны, достаточны для разработки системы) • Разработка (генерация программного кода на Java, C++, Visual Basic…) • Документация

3. 3 UML 2. 0 (2004) UML 1. 5 (March, ‘ 03) UML 1. 1 UML Partners’ Expertise (Sept. ‘ 97) UML 1. 0 (Jan. ‘ 97) UML 0. 9 and UML 0. 91 (June ‘ 96) (Oct. ‘ 96) Unified Method 0. 8 (OOPSLA ’ 95) Booch ’ 93 OOSE Other Methods Booch ‘ 91 OMT - 2 OMT - 1 Public Feedback

3. 3 UML 2. 0 Моделирование вариантов использования • Поведение системы • Включает в себя набор действий • Поведение системы выражено с помощью вариантов использования (use cases) • Диаграмма вариантов использования

3. 3 UML 2. 0 Модель вариантов использования • Диаграммы прецедентов составляют модель прецедентов (вариантов использования, use-cases). • Прецедент - это функциональность системы, позволяющая пользователю получить некий значимый для него, ощутимый и измеримый результат. • Каждый прецедент соответствует отдельному сервису, предоставляемому моделируемой системой в ответ на запрос пользователя, т. е. определяет способ использования этой системы.

3. 3 UML 2. 0 Association Actor Use Case

3. 3 UML 2. 0 Модель вариантов использования • Описывает функциональность системы в терминах вариантов использования • Функции системы (use cases) и окружающего мира (Actors) View Report Card Register for Courses Student Login

3. 3 UML 2. 0 View Report Card Course Catalog Register for Courses Maintain Professor Information Student Maintain Student Information Login Registrar Select Courses to Teach Close Registration Professor Submit Grades Billing System

3. 3 UML 2. 0 Виды отношений • Обобщение - это отношение между предком и потомком, и стрелка всегда указывает на предка.

3. 3 UML 2. 0 Виды отношений • Следующий вид отношений между прецедентами - включение. Отношение включения означает, что в некоторой точке базового прецедента содержится поведение другого прецедента. Включаемый прецедент не существует сам по себе, а является всего лишь частью объемлющего прецедента.

3. 3 UML 2. 0 Виды отношений

3. 3 UML 2. 0 Виды отношений • Расширение дополняет прецедент другими прецедентами, "срабатывающими" при некоторых условиях, - просто добавляет в исходный прецедент последовательность действий, содержащуюся в другом прецеденте.

3. 3 UML 2. 0 Виды отношений

3. 3 UML 2. 0

3. 3 UML 2. 0 Диаграммы деятельности • Описывают действия, выполняемы в рамках какого-либо прецедента использования • Представляет поток управления от одной деятельности (activity) к другой

3. 3 UML 2. 0 Decision Select Course Concurrent Threads [ delete course ] Activity/Action Delete Course [ add course ] Synchronization Bar (Fork) Guard Condition Check Schedule [ checks completed ] Assign to Course Check Pre-requisites [ checks failed ] Resolve Conflicts Synchronization Bar (Join) Transition Update Schedule Example: Activity Diagram

3. 3 UML 2. 0

3. 3 UML 2. 0 • Можно указать распределение ролей на диаграмме активностей. Элемент - swimlines • дорожка - часть области диаграммы деятельности, на которой отображаются только те деятельности, за которые отвечает конкретный объект.

3. 3 UML 2. 0

3. 3 UML 2. 0 • На диаграмме деятельности можно изобразить и объекты, относящиеся к деятельности. • С помощью символа зависимости (пунктирная стрелка) эти объекты можно соотнести с той деятельностью или переходом, где они создаются, изменяются или уничтожаются

3. 3 UML 2. 0

3. 3 UML 2. 0 Диаграммы классов • Описывает статическое положение системы • Диаграммы классов описывают три составляющие системы: • Словарь системы • Отношения • Логическую схему БД

3. 3 UML 2. 0 Диаграммы классов • Класс – описание набора объектов, которые имеют одинаковые атрибуты, операции, связи и семантику. • Объект – экземпляр класса • Класс – абстракция, которая - обладает одинаковыми характеристиками - скрывает другие характеристики

3. 3 UML 2. 0 Диаграммы классов • Класс изображается прямоугольником с Professor тремя областями: – Имя класс – Атрибуты – Операции - name - employee. ID : Unique. Id - hire. Date - status - discipline - max. Load + submit. Final. Grade() + accept. Course. Offering() + set. Max. Load() + take. Sabbatical() + teach. Class()

3. 3 UML 2. 0 Пример класса Class : Student - name - address - student. ID - date. Of. Birth - name = “M. Modano” - address = “ 123 Main St. ” - student. ID = 9 - date. Of. Birth = “ 03/10/1967” Objects : Student - name = “D. Hatcher” - address = “ 456 Oak Ln. ” - student. ID = 2 - date. Of. Birth = “ 12/11/1969”

3. 3 UML 2. 0 Диаграммы классов • Статическая структура системы Close. Registration. Form Schedule Close. Registration. Controller - semester + open() + close registration() Student + get tuition() + add schedule() + get schedule() + delete schedule() + has pre-requisites() + commit() + select alternate() + remove offering() + level() + cancel() + get cost() + delete() + submit() + save() + any conflicts? () + create with offerings() + update with new selections() + is registration open? () + close registration() Professor - name - employee. ID : Unique. Id - hire. Date - status - discipline - max. Load + submit. Final. Grade() + accept. Course. Offering() + set. Max. Load() + take. Sabbatical() + teach. Class()

3. 3 UML 2. 0 Связи между классами • Ассоциации • Семантическое отношение между классами, которое определяет связь между экземплярами класса • Структурная связь, определяющая что объекты одного класса относятся к объектам другого класса.

3. 3 UML 2. 0 Мощность связи • Мощность связи показывает какое число экземпляров одного класса связано с ОДНИМ экземпляром другого класса Professor instructor 0. . 1 Course. Offering 0. . *

3. 3 UML 2. 0 Unspecified Exactly One 1 Zero or More 0. . * Zero or More * One or More 1. . * Zero or One (optional value) 0. . 1 Specified Range 2. . 4 Multiple, Disjoint Ranges 2, 4. . 6 Multiplicity Indicators

3. 3 UML 2. 0 Связи между классами • Агрегация (Agregation) • Особый вид ассоциации, который моделирует отношение «целое-часть» . Whole 1 Part 0. . 1

3. 3 UML 2. 0 Связи между классами • Обобщение (Generalization) • Ассоциация между классами, где один класс «разделяет» атрибуты и/или операции с другими классами

3. 3 UML 2. 0 • One class inherits from another. Ancestor Account - balance - name - number Superclass (parent) + withdraw() + create. Statement() Generalization Relationship Subclasses (children) Savings Checking Descendents

3. 3 UML 2. 0

3. 3 UML 2. 0 Диаграммы взаимодействия • Объекты бесполезны до тех пока они не начнут взаимодействовать • Объекты взаимодействуют друг с другом через сообщения • Сообщение показывает как один объект просит другого выполнить какое-либо Message действие get. Course. Offerings(for. Semester) : Car buyer : Registration. Controller : Course. Catalog. System

3. 3 UML 2. 0 Диаграммы взаимодействия • Диаграммы взаимодействия – общий термин, под которым понимается два вида диаграмм: • Диаграммы коопераций • Диаграммы последовательности

3. 3 UML 2. 0 • Диаграммы последовательности – Взаимодействие объектов с точки зрения времени Sequence Diagrams • Диаграммы кооперации – Структура сообщений, которыми обмениваются объекты Communication Diagrams

3. 3 UML 2. 0 Диаграммы взаимодействия • Диаграмма последовательности – это диаграмма взаимодействия, которая показывает обмен сообщения во времени • Эта диаграмма показывает: • Объекты, которые участвуют во взаимодействии • Последовательность обмена сообщениями

3. 3 UML 2. 0 : Student : Register. For. Courses. Form : Registration. Controller : Course. Catalog. System : Course Catalog 1: create schedule( ) 2: get course offerings( ) 3: get course offerings(for. Semester) 4: get course offerings( ) 5: display course offerings( ) 6: display blank schedule( ) ref Select Offerings Example: Sequence Diagram

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты

3. 4 Ментальные карты