2-信息系统分析与设计理论

华中农业大学信息学院2020/1/141/122第二章信息系统分析与设计理论华中农业大学信息学院2020/1/142/122一、信息系统建设的复杂性•信息系统建设工作的复杂性，主要体现在以下五个方面：•1、建设环境的复杂性•2、用户需求的多样性•3、建设内容的复杂性•4、技术手段的复杂性•5、建设需用资源的密集性华中农业大学信息学院2020/1/143/1221、建设环境的复杂性•信息系统建设通常要涉及到组织内部各级机构、管理人员及组织面临的外部环境。系统建设者必须十分重视、深刻理解组织面临的内、外环境及发展趋势，考虑到管理体制、管理思想、管理方法和管理手段的相互匹配、相互促进，考虑到人的习惯、心理状态及现行的制版、惯例和社会、政治诸因素。•系统的目标、规模、功能和实施步骤必须与组织当前的发展水平(如管理水平、业务水平、职工素质等)、随能力(包括经济、技术、文化、心理、习惯等)相适应，所建系统还应有足够的影响力来在一定范围内改革不合理的规章、制度、惯例，促进管理水平的提高和组织目标的实现。华中农业大学信息学院2020/1/144/1222、用户需求的多样性•信息系统的最终用户是各级各类管理与业务人员。满足这些用户的信息需求，支持他们的管理决策与业务活动，是系统建设的直接目的。•一个组织内各类机构和人员的信息需求不尽相同，有些需求可能相互冲突，另一些往往十分含混，同时，用户需求在建设过程中也会发生变化。系统建设者面对这样复杂的目标集，必须寻求使各方都比较满意的方案。华中农业大学信息学院2020/1/145/1223、建设内容的复杂性•一个组织的管理与业务信息量大面广，形式多样、来源繁杂，信息内容和处理要求又涉及到广泛的学科和事业领域。•信息系统要实现一个组织的信息的系统、综合处理以支持各级管理与业务活动，必是一个规模庞大，结构复杂，具备多种功能、实现多个目标的大系统，就现有的企业信息系统而言，即使是中小企业的，其信息处理内容的广泛性和系统结构的复杂性，也是一般的工程技术系统难以比拟的。华中农业大学信息学院2020/1/146/1224、技术手段的复杂性•信息系统是当代利用先进技术解决社会经济问题的范例之一。现代的先进技术成果，如计算机硬、软件技术、数据通讯与网络技术、各种信息采集与存贮、各种控制与决策方法、建模与仿真技术以及人工智能技术等方法，都是进行信息系统建设、实现系统各种主要功能的技术手段。•如何合理的应用这些技术手段以达到预期的效果，是信息系统建设面临的主要任务之一。华中农业大学信息学院2020/1/147/1225、建设需用资源的密集性•信息系统的建设，需要巨额投资，是一种资金密集型的建设项目；•由于规模大、建设内容复杂，主要工作如系统规划、系统开发需用大量人工，因而也是劳动密集型项目；•由于上述建设环境、建设内容、所用技术手段的复杂性，系统建设的各项工作都需要大量的智力劳动，简单的体力劳动在其中所占极小，所以说，信息系统建设项目又是智力密集型或者知识密集型的。•由此可见，建设信息系统所付出的代价十分昂贵，如何获取和合理使用昂贵而有限的资源，使之产生最大的经济与社会效益，是信息系统建设成功的一个关键。华中农业大学信息学院2020/1/148/1225、建设需用资源的密集性•信息技术日新月异，管理环境复杂多变，每个组织在管理信息处理方面的需求与目标不尽相同，不可能只靠某一种方法去解决系统建设中的各类问题，即使一个组织的信息系统建设，也需要多种方法相互配合，取长补短，才能得到满意的结果。•在现有的众多信息系统建设方法中，基于系统生命周期的一类方法，特别是其中各种结构化方法在实践中起过重要的作用，得到了广泛应用。•信息系统的建设方法，现在正处在发展过程中，离成熟阶段尚远。系统地熟悉一类典型的、在应用中已见成效的方法，掌握分析、解决系统建设中一般问题的基本方法和技能，可以更加理解系统建设的特点和规律，为进一步了解、运用其他方法以至创造性地发展系统建设方法打下一个良好的基础。华中农业大学信息学院2020/1/149/122二、系统科学方法的主要原则•计算机辅助管理起始于本世纪五十年代，管理应用项目规模较小，涉及的管理问题比较简单，多为统计和报表处理事务，项目的开发方式是“工匠式”，即用户将项目开发任务交给计算机技术人员,这类人员根据他们每个人对问题的理解和习惯的思路和方法，用手工方式编制与调试软件，项目的开发缺乏规范的程序与标准。•到六十年代，随着应项目规模和应用范围的扩大，程序设计的可读性、可测试性和可变更性受到重视，出现了较为规范的结构化程序设计(StructuredProgramming)方法。•六十年代末期到七十年代，许多学者，实际工作者和与信息产生有关的一些企业组织相继提出了各种建设信息系统的方法。华中农业大学信息学院2020/1/1410/122二、系统科学方法的主要原则•人类在复杂的工程技术系统，如：机、电、化工、能源、交通、建筑及武器系统等的建设方面，积累了丰富的经验，本世纪以来系统科学的形成和发展，为研究复杂系统提供了科学的方法论，即系统方法的主要原则是：–1.整体性原则–2.分解--协调原则–3.目标优化原则华中农业大学信息学院2020/1/1411/1221.整体性原则•系统是相互联系、相互作用的诸要素(部分)组成的综合体。一个特定的系统具有的功能与目标，不是各组成部分功能与目标的简单相加，而是各部分按一定秩序相互作用的结果。•“整体大于各部分之和”这句亚里斯多德的名言就是强调系统的整体性。系统方法的基本点是从整体和各组成部分的相互关系来考察事物，从整体目标和功能出发，正确处理系统各组成部分之间的相互联系和相互作用，是解决复杂系统各类问题的关键所在。华中农业大学信息学院2020/1/1412/1222.分解--协调原则•系统理论指出：一个具有特定的整体功能和目标的系统，其组成部分的空间结构、系统和各部分行为依时间的变化过程以及各部分的目标与功能均具有某种规律，服从一定的秩序。•在处理复杂系统的问题时，可以依结构、功能或时间过程将整个系统分解成若干相互关联的子系统，即把复杂问题化成若干相对简单的子问题以方便求解，如果子系统仍较复杂，还可进一步分解。合理的分解，可以使问题的处理大为简化。在处理各类子问题时，必须根据系统的整体功能和目标，协调各子系统的行为、功能与目标，以保证整体功能、目标的实现。•分解--协调原则可以说是处理各类复杂问题的基本的、行之有效的原则之一。许多复杂的社会组织系统和工程技术系统的多级递阶结构或分散控制结构都体现了分解-协调的思想和方法。华中农业大学信息学院2020/1/1413/1223.目标优化原则•对于具有单一目标的简单系统，“目标优化”就是选定的方案应使某个设定的目标函数取极值。复杂系统通常具有多个目标，且有的目标相互冲突，有的目标难以定量描述，因而不存在对于每个目标都可达到最好效果的方案。人们也难以求得所有各种可行方案来进行比较。•对于复杂系统，“目标优化”就是：在可能探索到的可行方案中，选定对系统所有目标来说都能达到令人满意效果的方案。简而言之，目标优化对简单系统来说是求“最优解”，对复杂系统来说求的是“满意解”。华中农业大学信息学院2020/1/1414/122三、系统工程方法的三维模型•A.D.霍尔(A.D.Hall)所提出的系统工程方法三维模型,描述了复杂系统建设方法的一个总体结构框架。–其中时间维表示系统建设在时间上的阶段划分，他把整个建设过程分成规划、拟定方案、研制、生产、安装、运行、更新七个阶段；–逻辑维表示处理问题逻辑步骤，即问题定义、目标选择、系统综合、系统分析、优化、决策、实施计划；–知识维表示系统建设所涉及的知识领域，如社会科学、工程技术、法律、医学....。•霍尔的三维模型为系统方法在复杂系统建设中的应用提出了一个总体结构框架。这也是人们长期从事复杂的工程技术、社会经济、管理系统建设所积累的经验的科学概括，对于建设各类复杂系统具有一般的指导意义。知识维实施计划决策最优化系统分析系统综合目标选择摆明问题时间维规划阶段拟定方案分析阶段运筹阶段系统实施运行阶段更新阶段社会科学工程技术法律医学数学计算机逻辑维系统工程的三维模型华中农业大学信息学院2020/1/1416/122四、信息工程•美国著名学者詹姆斯·马丁(JamesMartin)等人于1981年在其“InformationEngineering”首次提出了信息工程的思想。在该书中，提出了信息工程的概念、原理和方法。•约翰·柯林斯(JohnCollins)认为信息工程作为一个学科要比软件工程更为广泛，它包括了为建立基于当代数据系统的计算机化企业所必需的所有相关的学科”。华中农业大学信息学院2020/1/1417/122四、信息工程•信息工程的基本原理主要分为三个方面。(1)数据位于现代数据处理的中心图：数据位于现代数据处理的中心华中农业大学信息学院2020/1/1418/122四、信息工程•（2）数据是稳定的，处理是多变的。詹姆斯·马丁认为当一个企业的生产经营方向不发生本质变化时，其使用的数据类别很少发生变化，但是处理是多变的，即需求是多变的。因此，应该采用一种方法来表达这种稳定的数据模型，而这种模型是企业固有的、是客观的。因此管理信息系统应该以稳定的数据模型为系统的结构，来实现满足用户多变需要的系统功能华中农业大学信息学院2020/1/1419/122四、信息工程•（3）用户必须真正参与开发工作信息工程强调用户参与。用户要参与系统的总体规划，参与信息资源的长期规划，参与系统的开发。“真正参与”指的是用户不是被动的接受系统，而是要对系统的模型，尤其是逻辑模型的建立要给予分析、评价。华中农业大学信息学院2020/1/1420/122五、管理信息系统开发的认知模型与生命周期•1.认知过程在系统开发的认知过程中，构造系统的三个模型，实现从“问题的系统表达→逻辑模型→物理模型→计算机可执行模型”的三个转换，使我们能够对陌生的企业问题，快速、正确地理解和分析问题，完成系统开发。华中农业大学信息学院2020/1/1421/122五、管理信息系统开发的认知模型与生命周期管理信息系统开发的认知过程华中农业大学信息学院2020/1/1422/122五、管理信息系统开发的认知模型与生命周期•2.认知模型•（1）问题域若引入系统的观点，就可以应用系统方法，将一个问题视为一个系统，这样就可以就是通过定义系统，即界定组成系统的要素、要素的相关属性、要素之间的关系、系统的边界等，即构成问题域。定义系统的边界的目的是为了识别什么在系统之内、什么在系统之外，进而识别系统要素、职责等，达到解决问题之目的。问题不同，系统的边界不同。选择合适的系统边界，对管理信息系统的开发起着重要的影响。华中农业大学信息学院2020/1/1423/122五、管理信息系统开发的认知模型与生命周期•2.认知模型(2)逻辑模型在观念世界构造的是管理信息系统的逻辑模型。•系统的开发人员要弄清用户的需求解决的问题，•识别适合采用管理信息系统处理的问题要素、要素的属性以及要素之间的关系，从而形成了逻辑模型。•构造逻辑模型的目的是帮助系统开发人员识别用户需求，正确定义系统需求，即确定将开发的系统功能•逻辑模型的具体表现形式与采用的方法相关，但是与要采用的信息技术以及系统运行平台无关。华中农业大学信息学院2020/1/1424/122五、管理信息系统开发的认知模型与生命周期•（3）物理模型•在数据世界构造的是管理信息系统的物理模型。系统开发人员必须在采用的信息技术、选定的系统运行平台的约束下，根据逻辑模型，设计出物理模型，因此物理模型的具体表现形式与采用的方法相关，也与将采用的信息技术以及系统运行平台有关。华中农业大学信息学院2020/1/1425/122五、管理信息系统开发的认知模型与生命周期•(4)计算机可执行模型•计算机可执行模型主要由数据库、程序组成。系统开发人员采用已选定的程序设计语言，根据物理模型，设计出相应的计算机程序。•计算机可执行模型的具体