автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Объектно-ориентированная технология проектирования больших информационно-вычислительных систем

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи УДК 681.3.06

БОЛЬШИХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.13.13 Вычислительные лштны. комплексы, системы и сети

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) на кафедре "Интеллектуальные технологии и системы".

Научный руководитель:

кандидат технических наук, профессор Нечаев В.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шемакин Ю.И.; кандидат технических наук, доцент Чумак Б.Б.

Ведущая организация:

Вычислительный центр Российской академии наук.

Защита состоится " Ь " &чр/-/ _ 1996 г. в Щ часов

на заседании диссертационного совета Д 063.54.01 в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики по адресу: 117454, Москва, проспект Вернадского, 78.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭА (ТУ). Автореферат разослан " " САП^аёлЗ 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., профессор Федотова Д.3.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Для повышения эффективности деятельности организаций в последнее время широкое распространение получают большие информационно-вычислительные системы. В отличии от так называемой "малой автоматизации" (отдельные АРМ - автоматизированные рабочие места), большие информационно-вычислительные системы представляют собой комплексы взаимосвязанных АРМ специалистов, взаимодействующих между собой через вычислительную сеть организации по схеме "клиент-сервер". В качестве серверов используются мощные ЭВМ. Создание больших информационно-вычислительных систем предполагает разработку такой совокупности АРМ, которая объединяется в единую систему, имеющую доступ ко всем вычислительным ресурсам организации, ее информационным базам на серверах, а также к внешним вычислительным ресурсам и базам данных.

Проектирование больших информационно-вычислительных систем представляет собой сложный процесс и связано с необходимостью решения научных, методологических, технологических, инженерно-технических и организационных проблем, которые в настоящее время требуют системно-комплексного исследования в их взаимосвязи и взаимодействии.

Большой объем работ по проектированию таких систем и их неоднородность требуют привлечения группы разработчиков и специалистов разного профиля. Возникающие значительные трудности, связанные с координацией и согласованием хода работ над проектом, обуславливают необходимость использования эффективных технологий проектирования. В настоящее время не существует универсальной технологии, следуя которой разработчики большой информационно-вычислительной системы могли бы пройти весь путь, определяемый жизненным циклом развития таких систем: от идеи, анализа исходной ситуации, формирования требований, проектирования до полной реализации и сопровождения.

Основная причина возникновения принципиальных затруднений в разработке технологии проектирования состоит в том, что проблема имеет системный, комплексный характер и ее исследование должно проводиться с позиций нескольких научных направлений.

В последнее время под пристальным вниманием находится вероятность обнаружения тех или иных недостатков крупного проекта на заключительной стадии разработки, когда изменить что-либо очень сложно, либо невозможно, поскольку это приведет к разработке фактически нового проекта. Стремление максимально снизить такую вероятность сделало актуальной проблему переноса на самые ранние этапы проектирования решения вопросов системной стратегии разработки и ее конкретизации. Однако для этого существуют препятствия объективного характера. Проектирование начинается и довольно долго проводится в условиях неполной определенности. Далеко не все идеи, понятия и свойства, которые должны быть воплощены в системе, сразу удается четко сформулировать и тем более формально описать, а нередко именно они оказывают определяющее влияние на принятие проектных решений.

Проблема развития традиционных и разработки новых принципов и методов проектирования была и остается в настоящее время чрезвычайно актуальной. Поиски в этом направлении породили целый ряд принципов разработки крупномасштабных систем: нисходящее проектирование, функциональная декомпозиция, структурное программирование, модульное конструирование, сквозной структурный контроль и другие. В последнее время активно развивается перспективное направление - объектно-ориентированный подход к проектированию - и основанные на нем технологии.

Анализ представленных в литературе методов проектирования показывает, что они, как правило, универсальны. В этом их преимущество, но в этом и их слабая сторона. Поскольку универсальные методы рассчитаны на проектирование любых систем, то они учитывают только общие свойства систем и не могут учитывать специфику отдельных, более узких их классов. Для эффективного применения выбранного универсального метода проектирования конкретного класса систем требуется разработка более детальных методик и технологий.

Наиболее перспективной представляется разработка детальных методик и технологий проектирования систем на базе объектно-ориентированного подхода, так как он обеспечивает единую понятийную оболочку для всех уровней абстракций предметной области и проектируемой системы. В рамках других подходов детализация технологических приемов связана со сменой понятийного

аппарата, что приводит к потере контекста, в котором эти приемы предполагается использовать.

В настоящее время имеется ряд нерешенных вопросов, препятствующих эффективному использованию объектно-ориентированного подхода в проектировании больших информационно-вычислительных систем:

1. Отсутствие методов, учитывающих характер и специфику большой информационно-вычислительной системы:

2. Отсутствие удобных средств моделирования и программирования для разработки больших информационно-вычислительных систем;

3. Отсутствие удобного языка представления проектных решений и замыслов, позволяющего как молено раньше привлекать будущих пользователей большой информационно-вычислительной системы к ее разработке;

4. Отсутствие единой системной технологии проектирования большой информационно-вычислительной системы.

Практическая необходимость решения указанных выше проблем предопределила актуальность выбора темы диссертационной работы и ее содержание.

Цель работы. Целью диссертационной работы является создание технологии проектирования больших информационно-вычислительных систем на базе объектно-ориентированного подхода.

В соответствии с данной целью сформулированы и поставлены следующие задачи:

1. Анализ существующих технологий проектирования крупных прикладных систем;

2. Определение основных недостатков в современных технологиях проектировании больших информационно-вычислительных систем;

3. Разработка концепции объектно-ориентированного проектирования большой информационно-вычислительной системы;

4. Разработка методов и средств объектно-ориентированного проектирования большой информационно-вычислительной системы;

5. Разработка технологической схемы объектно-ориентированного проектирования большой информационно-вычислительной системы;

6. Практическое использование разработанной объектно-ориентированной технологии при проектировании конкретной большой информационно-вычислительной системы.

Предметом исследования является разработка технологии проектирования больших информационно-вычислительных систем на базе объектно-ориентированного подхода.

Методология исследования. В процессе исследования применялись системно-комплексный подход, методы системного анализа, систематизации, классификации и объектно-ориентированного программирования. Программная реализация системы выполнена в архитектуре клиент-сервер с использованием сервера баз данных MS SQL Server 4.2 и СУБД FoxPro 2.6 for Windows.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые предложена единая технологическая схема объектно-ориентированного проектирования организационного, информационного и программного обеспечения большой информационно-вычислительной системы, представляющая собой итерационный (возвратно-поступательный), взаимообусловленный и взаимоувязанный процесс в единой объектно-ориентированной среде.

При этом:

1. Разработан метод объектно-ориентированного анализа организационных систем, выделения объектов и классов, а также построения объектно-ориентированной организационно-технологической модели;

2. Разработан метод построения объектно-ориентированной информационной модели:

3. Разработаны средства объектно-ориентированного моделирования, позволяющие на единой основе объектов и классов представлять организационно-технологическую модель, информационную модель и ER-модель "сущность-связь";

4. Разработан препроцессор, предназначенный для реализации программного обеспечения широкого класса больших информационно-вычислительных систем в dBASE-подобной среде в рамках объектно-ориентированной технологии.

Практическая значимость и реализация работ заключается в доведении исследований до конкретных методических рекомендаций по проектированию больших информационно-вычислительных систем. С помощью разработанного объектно-ориентированного препроцес-

сора создано программное обеспечение большой информационно-вычислительной системы медицинского стационара. Программная реализация выполнена в архитектуре клиент-сервер с использованием сервера баз данных MS SQL-Server 4.2 и СУБД FoxPro 2.6 for Windows.

Основные положения диссертации, оформленные в составе рабочей документации, программного обеспечения и методических указаний/ внедрены в опытную эксплуатацию концерном ИВК и в учебный процесс МИРЗА (ТУ).

Апробация работы. Основные результаты и направления их дальнейшего развития докладывались и получили одобрение на:

- XLIII, XLIV, XLV научно-технических конференциях МИРЭА, г. Москва в 1994, 1995, 1996 гг. соответственно;

- Российской конференции разработчиков Microsoft, г. Обнинск, 1995 г.;

- III Международной конференции "Развитие и применение открытых систем", г. Москва, 1996 г.

Публикации. Опубликовано 15 печатных работ, в том числе по теме диссертации - 4 статьи и 2 методических указания к лабораторным работам по курсу "Объектно-ориентированное программирование".

Объем, структура и содержание работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложений. Текстовая часть работы изложена на 145 страницах машинописного текста. Работа содержит 6 таблиц, 15 рисунков, 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи работы.

В первой главе описывается место и роль проектирования в жизненном цикле системы. Подробно анализируется сам процесс проектирования, его циклический, итерационный характер. Рассматривается роль в проектировании прототипа, под которым понимается быстро реализованный программный продукт (система) по минимуму исходных требований для суженной предметной области. Анализ поведения прототипов позволяет лучше понять проектируе-

мую систему. Каждый прототип создается таким образом, чтобы в дальнейшем облегчить переход к новым требованиям. Таким образом, процесс разработки системы превращается в последовательное и постепенное составление ряда прототипов, которые затем входят в конечную реализацию. Раскрывается содержание технологии проектирования большой информационно-вычислительной системы, ее программного обеспечения.

Анализируется проблема сложности при проектировании больших информационно-вычислительных систем. Как один из способов решения этой проблемы рассматривается объектно-ориентированный подход. Объектно-ориентированный подход - это, по сути, оригинальная методология логического проектирования сложных программных комплексов, где на первое место поставлен информационный объект, а не процедура его обработки. Стержневая идея этой методологии состоит в том, чтобы вооружить разработчиков, не имеющих большого практического опыта создания информационно-вычислительных систем, необходимыми методами и средствами, которые могут обеспечить небольшому коллективу, работающему над единым проектом, должный уровень качества разработок. Участниками проекта системы становятся опытные специалисты в предметной области. Использование объектно-ориентированной методологии для создания больших информационно-вычислительных систем подразумевает наличие строительных блоков в виде классов и объектов. При анализе понятий объектов и классов основное внимание уделяется тому, что объект представляет собой модель существенных сторон предметной области и его поведение в самом общем виде - это формируемый объектом отклик на сигналы (сообщения), поступившие к нему от окружающей среды. Класс служит для представления совокупности объектов общей структуры и общего поведения.

Проблема сложности не исчерпывается какой-либо одной или несколькими методологиями. Эта проблема неразрывно связана со спецификой конкретной предметной области и организацией взаимодействия заказчиков, пользователей и разработчиков в процессе создания крупных прикладных систем.

В чем основная причина возникающих здесь трудностей? Анализ имеющихся на эту тему публикаций показывает, что дело в отсутствии удобного языка представления проектных решений и

замыслов, позволяющего как можно раньше привлекать будущих пользователей системы к ее разработке. Такой язык необходим для концептуального представления проекта большой информационно-вычислительной системы, как средство взаимного общения разработчиков в процессе неформального представления проектных решений и выбора подходов к проектированию.

Основные усилия проектировщика сосредоточены на способах получения исходного описания большой информационно-вычислительной системы и дальнейшего его анализа с целью выбора направления проектирования. А вот выбор метода составления исходных описаний не является тривиальной задачей. Чтобы служить готовым материалом для разработки проекта исходное описание должно быть составлено такими методами и средствами, которые согласуются с методикой проектирования.

Дальнейшая конкретизация исходного описания и переход его в проектное описание также сопровождается значительными трудностями. Процесс перехода от исходного описания через формулировку модели проекта к конкретному проектному воплощению, то есть перехода от системы прикладных понятий к понятиям непосредственного программирования, особенно привлекает проектировщиков.

Сравнительный анализ различных подходов приводит к выводу, что методология объектно-ориентированного подхода лучше других методологий приспособлена для организации подобного процесса. Однако методические и технологические вопросы реализации такого процесса до сих пор еще не решены.

Вторая глава посвящена концепции объектно-ориентированной технологии проектирования.

Рассматриваются стратегии проектирования, которые связаны с тем или иным способом декомпозиции большой информационно-вычислительной системы. Выбирается декомпозиция по направлению действия обеспечивающих подсистем: организационное, информационное, и программно-техническое обеспечение. Задается очередность разработки обеспечивающих подсистем. Сначала проектируют организационное обеспечение, затем информационное и, после этого, программно-техническое обеспечение. Учитывая тесную взаимосвязь обеспечивающих подсистем и итерационный возвратно-поступательный характер проектирования этих подсистем.

Проектирование организационной системы

Проектирование

организационного обеспечения

Подготовка требований к информационному обеспечению

J

Проектирование информационной системы

Проектирование информационного обеспечения

Подготовка требований к программному обеспечению

Проектирование программной системы

Проектирование программного обеспечения

Рис. 1. Взаимосвязь между основными обеспечивающими подсистемами в процессе проектирования

стратегия проектирования должна базироваться на едином концептуальном подходе (рис. 1).

Этим подходом является объектно-ориентированное проектирование обеспечивающих подсистем с пошаговым переносом замысла разработчика системы, сформулированного на самом высоком уровне организационного обеспечения, через ряд проектов подсистем более низкого уровня в описание, доступное для непосредственного программирования. Выделенные в проектах объекты и классы по мере движения вниз постепенно уточняются и конкретизируются. На каждом этапе этого движения единообразно определяются классы предметной области и состав базовых объектов, затем выявляется системное окружение указанных классов и объектов. На каждом уровне можно выделить группы объектов, тесно взаимодействующих для решения задачи более высокого уровня.

Рассматриваются методы объектно-ориентированного проектирования организационного обеспечения, такие как внешнее и внутреннее проектирование с позиций системно-комплексного подхода и логическое и физическое проектирование с позиций уровня конкретизации.

Представлены функциограммы оргпроекта в качестве моделей поведения объектов. Реальные объекты с реальным поведением проектируются при описании рабочего места как класса. Для этого используется карта организации рабочего места, которая одновременно выполняет роль исполнительной инструкции или инструктивной карты. Эти документы позволяет перейти к этапу формализации описания оргпроекта, то есть перейти к описанию модели организационно-технологической деятельности, в которой используются основополагающие понятия объектно-ориентированного подхода: объект, событие, сообщение, действие. Построение такой модели сводится к расстановке акцентов на поведении и коммуникациях при переформулировании основных документов оргпроекта в терминах базовых классов и объектов.

Информационные технологии, разработанные на стадии орг-проектирования, служат основой для проектирования информационного обеспечения. Рассматривается архитектура "клиент-сервер" и централизованная база данных на сервере. Сервер баз данных представляет собой, по существу, многопользовательскую СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступающие со всех АРМ.

Исходной базой построения информационных моделей служит объектно-ориентированная модель организационно-технологической деятельности предприятия (учреждения). Ключевые абстракции, описывающие модель реальности полностью переносятся в исходную информационную модель - один к одному. Объекты и классы одной модели переходят в информационные объекты и классы другой. Объектно-ориентированная модель организационно-технологической деятельности отражает требуемое поведение реальной организации, а исходная информационная модель задает требуемое поведение информационных объектов в ЭВМ. Исходная объектно-ориентированная информационная модель служит основой для проектирования структур базы данных и электронных документов.

Ставится задача проектирования пользовательского интерфейса и схемы обработки данных. Решение этой задачи осуществляется методами объектно-ориентированного проектирования программного обеспечения. В проектировании классов, составляющих интерфейс пользователя конкретного приложения, широко используется наследование для специализации существующих библиотечных классов. Задачей разработчика является построение такого программного средства, с помощью которого пользователь сможет беспрепятственно манипулировать образами объектов так же, как если бы они были реальными объектами. Проектирование механизма взаимодействия пользователя с ЭВМ нацелено на построение явно видимых базовых объектов предметной области и электронных документов, отражающих связь между этими объектами. Поведение выделенных объектов и их взаимодействие реализуется через логику событий путем определения обработчика каждого события, а обработчик событий реализует методы объектов, из которых состоит приложение.

Все события обнаруживаются как часть механизма главного цикла событий. Этот механизм выступает в качестве общепринятой структуры для большинства программных проектов. В данном механизме главная нить управления поведением объектов состоит из цикла, в течении которого либо наступает событие, либо событие ожидается. Если событие обнаружено, то вызывается соответствующая операция для управления им. Главный цикл событий завершается только тогда, когда пользователь выходит из прикладной программной системы. С помощью механизма событий главного цик-

ла осуществляется совместная работа всего набора действующих объектов приложения.

Схема обработки данных реализуется через заготовленные предопределенные объекты, которые выполняют конкретные функции. Обычно они делятся на три типа: источники данных, визуа-лизаторы и командеры. Источники данных - это такие объекты, которые используются для доступа к данным. Визуализаторы - это объекты, которые предназначены для отображения информации, поступающей из источников данных. Информация может отображаться на экране разными способами: в виде полей данных, кнопок выбора, флажков опций, списков и т.д. Командеры позволяют приложению управлять источниками данных. Обычно это командные кнопки, которые обеспечивают навигацию данных (перемещение по записям таблиц назад и вперед), редактирование и удаление записей, сброс изменений и т.д.

Окно данных может содержать внутри себя образ документа. Окна и объекты образов документов создаются другими объектами, которые составляют класс управления электронными документами. Этот класс должен знать, как добавить новый документ в приложение, кале удалить документ из приложения или как переименовать документ. Кроме того, данный класс должен знать, как активизировать окно, связанное с электронным документом, когда пользователь выбирает имя данного документа из соответствующего меню. Объекты этого класса инкапсулируют состояние модели документа пользователя и поэтому лучше знают, что и когда делать с этой моделью.

Описаны также другие приемы объектно-ориентированного проектирования, например, создание объектов-команд как посредников, которые выполняют промежуточную работу, хотя, с другой стороны, имеется альтернатива выполнения всей работы сразу.

Представленные методы дают возможность с большой долей уверенности реализовать в программном обеспечении проект большой информационно-вычислительной системы.

В третьей главе рассмотрены как средства объектно-ориентированного моделирования, так и средства объектно-ориентированного программирования.

В качестве одного из средств моделирования рассматривается абстрактный вопросник, приспособленный к анализу должност-

ных инструкций и положений о подразделениях предприятий и выявлению базовых классов и взаимосвязей.

Для представления объектно-ориентированной модели организационно-технологической деятельности используется как графическая форма, так и форматированные карты. Представлять отношения типа "род-вид" и отношения типа "часть-целое" удобнее всего в графической форме, где в качестве обозначений используются прямоугольники, представляющие классы, и стрелки, показывающие направление от исходного класса к суперклассу (абстрактному классу) или от субкласса (наследника) к исходному классу. Отношения включения можно представить в виде вложенных друг в друга прямоугольников. Рассмотрены примеры диаграмм, использующих предложенную графическую нотацию (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма классов

Для представления всей нужной информации о взаимодействиях между классами наиболее простым и удобным средством являются специально форматированные карты классов (рис. 3). Использование карт классов удобно с разных точек зрения. Во-первых, с их помощью наиболее легко перейти от карт, связанных с должностными инструкциями и положениями о подразделениях, к картам объектно-ориентированной модели организационно-технологической деятельности. Во-вторых, те же карты классов легко преобразовать в карты классов информационной модели. В-третьих, карты классов информационной модели естественным образом переходят в карты представления сущностей и их связей, то есть в ЕИ-модель

"сущность-связь", которая является основой для проектирования базы данных.

Класс Наименование класса Стеркласс Наименование суперкласса

Обязанности обязанности, функции Взаимодействия связи с другими классами

Компоненты Наименование классов-компонентов и их обязанности

Наименование класса Класс

Атрибуты Наименования атрибутов Связи Связи с другими классами и по каким атрибутам

Компоненты Наименование классов-компонентов и их атрибуты

Рис. 3. Карты классов

Все представленные переходы одних моделей в другие позволяют рассматривать объектно-ориентированное проектирование как технологический процесс.

В качестве средства объектно-ориентированного программирования разработан препроцессор. Необходимость создания препроцессора вызвана тем, что в настоящее время программная реализация информационно-вычислительных систем осуществляется, как правило, с помощью специализированных языков программиро-

вания типа dBASE. Однако изначально, dBASE-системы не предполагали использовать объектно-ориентированный подход. Это привело к сложностям построения больших информационно-вычислительных систем.

Препроцессор необходим, чтобы воспользоваться объектно-ориентированной технологией проектирования и сохранить все преимущества dBASE-систем. Поэтому формируется и используется объектно-ориентированное расширение dBASE-языка, сводимое к исходному языку с помощью разработанного препроцессора. Препроцессор удовлетворяет принципам объектно-ориентированного программирования, таким как инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Подробно излагаются все принципиальные моменты построения препроцессора. Одновременно описана методика применения этого препроцессора. Эта методика использована в конкретной технологии построения большой информационно-вычислительной системы многопрофильного стационара в архитектуре клиент-сервер с использованием сервера баз данных MS SQL Server 4.2 и СУБД FoxPro 2.6 for Windows.

Четвертая глава посвящена технологии объектно-ориентированного проектирования большой информационно-вычислительной системы на примере многопрофильного медицинского стационара.

Вначале анализируется деятельность многопрофильного стационара в условиях обязательного медицинского страхования. Описывается место и роль в системе медицинского страхования всех ее субъектов, которыми являются застрахованные граждане, страхователи, страховщики и медицинские учреждения. Перевод медицинских учреждений, в том числе и стационаров, на новые условия хозяйствования в системе медицинского страхования приводит к изменению структуры и функций больницы с целью более рационального использования кадровых, материальных, финансовых ресурсов и научного потенциала. Возникает насущная потребность в отработке информационного взаимодействия стационара со страховой организацией в вопросах выдачи страховой документации, выставления счетов в соответствии с правилами учета медицинских услуг, экспертизы качества оказания медицинской помощи.

Поскольку финансируется не лечебное учреждение, а его конкретная деятельность, то появляется проблема построения и

налаживания устойчивого функционирования хорошей информационной системы, которая позволяет полно и правильно учитывать выполненную работу и начислять за ее выполнение соответствующие деньги.

В качестве примера практической реализации рассматривается технология в целом и ее фазы объектно-ориентированного проектирования организационного, информационного и программного обеспечений большой информационно-вычислительной системы многопрофильного стационара.

Рис. 4.

Архитектура большой информационно-вычислительной системы медицинского стационара

В первой фазе проводится анализ медико-технологического процесса в стационаре с позиций выявления базовых классов объектов предметной области. Помимо таких классов объектов как "врач" и "больной" подробно рассматривается такой сложный класс как "медицинская услуга". Выясняется, что ключевая роль в оргпроекте больницы должна отводиться лечащему врачу и

обустройству его рабочего места. Требование создания необходимых условий обслуживания пациентов приводят к тому, что в стационаре выделяются функциональные подсистемы и обеспечивающие подсистемы. Функциональные подсистемы в многопрофильном стационаре специализируются на определенных видах заболеваний, что позволяет сгруппировать в одном месте и больных, и специалистов по одному профилю (рис. 4).

При оргпроектировании стационара для четкой регламентации деятельности исполнителей, когда каждый работник твердо знает, где, когда, что и как ему делать, создаются должностные инструкции и другие инструктивные материалы. В объектно-ориентированном подходе это соответствует созданию моделей поведения объектов. Особую роль в регламентации деятельности работников больницы играют должностные инструкции лечащих врачей. В этих документах должны быть отражены: назначение и цели деятельности лечебного отделения, служебное положение, права и обязанности, персональная ответственность по всему кругу вопросов лечебно-диагностического процесса, по которым лечащий врач должен принимать решения, границы его полномочий, порядок подчинения по сферам деятельности, порядок информационного обмена и круг необходимых функциональных контактов для координации в общих сферах деятельности с другими подразделениями, порядок отчетности и т.п.

В классе "Медицинская услуга" выделяется весьма существенный подкласс "Медико-экономические стандарты". С помощью этих стандартов можно осуществить контроль за качеством обслуживания, за соблюдением установления цен на медицинские услуги, за составом оказываемых медицинских услуг. Эти стандарты доступны для каждого врача, и он может знать свою норму выработки, в то же время ощущая прямую зависимость своего дохода от объема и качества выполняемых медицинских услуг.

Утвержденные медико-экономические стандарты используются для финансовых взаиморасчетов между стационаром и страховыми компаниями и при оценке качества медицинской помощи. Именно эти взаимоотношения с необходимостью порождают ряд новых классов объектов: класс "Страховая компания", в который включены классы "Застрахованный", "Врач-эксперт", "Врач-экономист", и

класс "Стационар", в который также включены классы "Застрахованный". "Врач-эксперт". "Врач-экономист".

Должностные инструкции медицинских работников, сгруппированные в соответствующие классы, а также положения о подразделениях стационара (классы "Приемное отделение", "Лечебное отделение", "Процедурно-диагностическое отделение" и т.д.), оформленные в виде карт служат достаточной основой для построения объектно-ориентированной модели организационно-технологической деятельности. Каждая связь между базовыми объектами и классами опосредуется соответствующими документами. Раскрытие этих связей служит основой для построения информационной модели.

В фазе объектно-ориентированного проектирования информационного обеспечения происходит дальнейшее раскрытие структуры и содержания выделенных классов и объектов. Строится диаграмма класса "Медицинская услуга", которая полностью отражает основные аспекты содержания деятельности стационара. Представлены диаграммы классов "Страховая компания" и "Стационар". Показана схема построения объектно-ориентированной модели организационно-технологической деятельности на базе выделенных в диаграммах классов. Подробно рассмотрены все этапы построения объектно-ориентированной информационной модели.

Внутри больницы единым интерфейсным объектом выступает формализованная электронная история болезни. Она создается при поступлении пациента в больницу и сопровождает его в течении всего процесса лечения. Многофункциональная роль истории болезни как интерфейсного объекта в информационной модели связывает воедино все остальные информационные объекты. Полная картина такой взаимосвязи представлена в приложениях, где в виде карт показаны классы информационной модели. "История болезни" как интерфейсный объект служит основой для организации АРМ врача.

В фазе объектно-ориентированного проектирования программного обеспечения группа разработчиков придерживалась следующих принципов: аппаратная независимость, концептуальная целостность платформы, масштабируемость, адаптируемость, открытость, модульность, интеллектуальность.

Соблюдение этих принципов ориентировало весь процесс разработки при принятии проектных решений на:

1. Универсальную операционную среду, обеспечивающую прозрачное использование множества разнообразных вычислительных устройств;

2. Простой перенос информационной модели автоматизированной системы обработки данных в различные сетевые конфигурации: клиент-сервер, одноранговая локальная сеть, автономный компьютер;

3. Динамическую перестройку системы на изменения в нормативной базе и методах экспертизы;

4. Возможность развития и дополнения системы в зависимости от задач и особенностей конкретного стационара силами самих сотрудников этого стационара.

При описании процесса объектно-ориентированного проектирования программного обеспечения основное внимание уделено технологии разработки автоматизированного рабочего места "Регистратура - Приемное отделение". Подсистемы "Лечебное отделение", "Заведующий отделением", "Вспомогательные исследования" и другие создавались аналогичным образом.

Подробно рассмотрена структура электронной регистрационной карты, описаны процедуры нормализации при построении базы данных для регистрационных карт. Представлены полная схема организации иерархии классов и каркас приложения. Описаны методы классов, проведена их классификация. Описано поведение отображаемого объекта "Регистрационная карта", которое полностью определяется обработчиком событий. Указывается, что сложный объект "Регистрационная карта" представляет собой группу отображаемых объектов ("Больной", "Диагноз" и т.д.). Отображаемые объекты могут быть взаимосвязаны между собой двумя разными способами: они, являются элементами иерархии классов, и в то же время элементами дерева отображаемых объектов. В каждой группе отображаемых объектов только один отображаемый объект является активным. Когда в рабочей области открыто несколько окон, то выбранным окном будет то, в котором в данный момент работает пользователь.

Описана логика событийно-управляемого интерфейса. Маршрут событий начинается с объекта прикладной программы. Выделенные

события передаются по цепочке выделения. Выделенный отображаемый объект принимает и обрабатывает выделенное событие. Если выделенный отображаемый объект не знает, как обрабатывать выделенное событие, он передает его обратно по цепочке выделений его владельцу. Разработана библиотека классов для реализации событийно-управляемого интерфейса.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В процессе исследования по теме диссертации получены следующие научные и практические результаты.

1. Проведен анализ существующей объектно-ориентированной технологии проектирования, выявлены ее недостатки и сформулированы основные направления ее совершенствования.

2. Показана целесообразность и возможность построения новой объектно-ориентированной технологии проектирования большой информационно-вычислительной системы, в которой должна быть отражена специфика автоматизации учрежденческой деятельности.

3. Сформулированы и обоснованы принципы, отражающие особенности объектно-ориентированной технологии проектирования большой информационно-вычислительной системы, направленные на расширение диапазона проектирования в жизненном цикле этой системы при одновременном сокращении срока ввода ее в эксплуатацию.

4. Проведенное исследование показывает целесообразность объектно-ориентированного проектирования большой информационно-вычислительной системы по фазам: проектирование организационного обеспечения, проектирование информационного обеспечения, проектирование программного обеспечения.

5. На базе предложенных принципов разработана система методов и правил эффективного воздействия на процесс проектирования организационного, информационного и программного обеспечения.

6. Разработаны методы построения объектно-ориентированной организационно-технологической модели и объектно-ориентированной информационной модели.

7. Разработаны средства объектно-ориентированного моделирования, позволяющие на единой основе форматированных карт классов представлять исходную модель организационно-технологической деятельности, информационную модель и ER-модель "сущность-связь".

8. Разработаны препроцессор и библиотека классов, основанные на результатах исследований данной диссертационной работы и предназначенные для реализации программного обеспечения широкого класса больших информационно-вычислительных систем в рамках объектно-ориентированной технологии в dBase-подобной среде.

9. Разработана объектно-ориентированная технология проектирования, которая дает возможность сочетать быстрое макетирование большой информационно-вычислительной системы на самом высоком уровне абстракции и на самой ранней стадии с эффективным программированием на более низком уровне и на более поздней стадии, что обеспечивает высокую гибкость и адаптируемость к изменениям в предметной области.

10. На базе анализа содержательных постановок практических задач перехода многопрофильного стационара в систему обязательного медицинского страхования установлены специфические особенности проектирования большой информационно-вычислительной системы стационара и возможности использования объектно-ориентированной технологии проектирования.

11. По разработанной объектно-ориентированной технологии проектирования создан единый проект организационного, информационного и программного обеспечения большой информационно-вычислительной системы медицинского стационара. С помощью разработанных препроцессора и библиотеки классов выполнена программная реализация проекта в архитектуре клиент-сервер с использованием сервера баз данных MS SQL-Server 4.2 и СУБД FoxPro 2.6 for Windows.

ПУБЛИКАЦИИ

1. Галахов И.В. Объектно-ориентированная технология проектирования dBASE-подобных банков данных // Теория и системы управления. -1995. -№ 5. -С. 184-194.

2. Галахов И. В. Новые концепции разработки // The Pinter FoxPro Letter (Русское издание). -1995. -№7(32). -С. 13-19.

3. Галахов И. В. Объектно-ориентированный подход к моделированию вычислительных приборов // The Pinter FoxPro Letter (Русское издание). -1995. -№ 9. -С. 22-24.

4. Галахов И. В. Проектирование Склада Данных // Софт Маркет. -1996. 4(212). -С. 8,13; -№5(213). -С. 8,9

5. Нечаев В.В., Галахов И.В. Объектно-ориентированное программирование. Методические указания к лабораторным работам.- М.:МИРЭА, -1995. -32 с.

6. Нечаев В.В., Галахов И.В. Базы и банки данных (Объектно-ориентированная технология программирования) Методические указания к лабораторным работам.- М.:МИРЭА, -1995. -32 с.