Информационная модель – изображение предметной области (т.н. совокупности объектов и процессов, на которые предполагается воздействовать) в абстрактном, как правило, графическом, виде, т.е. в виде информации. Процессы получения, хранения, обработки и передачи информации можно представить в виде всевозможных моделей, чтобы облегчить их понимание и/или реализацию.
Классификация информационных моделей
Модели информационных процессов по способу отображения можно разделить на:
- физические - когда для выяснения возможностей объекта создается его подобие из дешевых материалов или с меньшими их затратами; например, для получения некоторых характеристик самолета достаточно испытать его в аэродинамической трубе; можно создать уменьшенную копию корабля, автомобиля и других машин и наблюдать за ними в лабораторных условиях;
- математические модели, которые делятся на аналитические и имитационные; аналитические служат для выяснения свойств сложных систем с заданными свойствами, например, зная из каких материалов изготовлен мост, можно вычислить предельную нагрузку, которую он может выдержать без разрушения; имитационные модели позволяют проследить динамику систем с известными исходными данными, но плохо предсказуемым развитием, например, биологической популяции;
- описательные модели; делятся на формализованные (описанные с помощью ограниченных знаковых систем, таких как, математика) и неформализованные (описание ведется в свободной форме);
- графические модели, включающие в себя множество методик для изображения процессов: схемы, таблицы, графы, сети Петри и т.п.
Можно также выделить среди моделей несколько уровней абстракции:
- концептуальные модели, например, техническое задание или производственный план; такие модели характеризуются слабо формализованными элементами, между их параметрами и элементами, когда еще не установлено четкое взаимодействие;
- логические модели - на этом уровне устанавливаются связи между основными параметрами и элементами;
- в математических моделях параметры описываются с помощью формализованных средств;
- алгоритмические модели ориентированы на создание компьютерных программ; они максимально детализированы и приближены к компьютерному коду и предметной области.
Язык моделирования UML
Для моделирования информационных процессов при разработке сложных систем (в частности, программного обеспечения), используется специально разработанная система графических обозначений и правил построения диаграм - UML, унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language). Он представляет собой систему обозначений, которую можно применять для объектно-ориентированного анализа и проектирования. Его применяют для визуализации, спецификации, конструирования и документирования информационных систем.
UML описывает следующие типы диаграмм:
- диаграмма классов;
- диаграмма компонентов;
- диаграмма композитной/составной структуры;
- диаграмма развёртывания;
- диаграмма объектов;
- диаграмма пакетов;
- диаграмма деятельности;
- диаграмма автомата;
- диаграмма вариантов использования;
- диаграммы коммуникации и последовательности;
- диаграмма обзора взаимодействия;
- диаграмма синхронизации.
На практике используются далеко не все из них. Более того, можно задействовать диаграммы в любой последовательности, лишь бы это способствовало созданию более качественного продукта. Однако существуют и общие рекомендации по использованию UML.
Приемы моделирования с помощью диаграмм
Проектирование на языке UML представляет собой последовательное построение всё более детальных диаграмм, результатом чего становятся схемы, максимально приближенные к структуре машинного кода. Существуют компьютерные приложения для создания диаграмм UML, на основе которых такой код может быть частично или полностью сформирован автоматически (например, Rational Software корпорации IBM).
Моделирование информационных процессов с помощью UML начинается, как правило, с составления диаграмм использования (use case diagram). На них отображаются участники информационных процессов и именуются взаимодействия между ними.
Рисунок 1. Диаграмма использования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
На следующем этапе, когда круг вовлеченных в систему объектов определен, формируются диаграммы классов (class diagram), на которых показываются типы сущностей и зависимости между ними.
Рисунок 2. Диаграмма классов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Далее моделирование может идти по различным путям с вовлечением произвольных наборов диаграмм в зависимости от специфики разрабатываемого продукта и корпоративных ли индивидуальных предпочтений разработчиков. Например, в ходе проектирования могут быть задействованы диаграммы автомата (state machine diagram) как один из методов описания поведения на основе явного определения состояний и переходов между ними.
Рисунок 3. Диаграмма состоянй. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Предварительное проектирование информационных процессов с помощью языка UML является обязательным этапом разработки в компаниях, специализирующихся на производстве сложного программного обеспечения. Однако и при написании сравнительно небольших программ применение этих графических средств бывает полезно. Для проектирования с помощью UML достаточно бумаги и карандаша, т.к. эти диаграммы ориентированы на широкий круг пользователей и не требуют особых навыков в создании графических изображений. Ценность их заключается еще и в том, что UML де факто стал международным стандартом, облегчающим взаимопонимание между разработчиками разных корпораций и стран.
