信息系统分析与设计理论

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1、华中农业大学 信息学院*1/122第二章 信息系统分析与设计理论华中农业大学 信息学院*2/122一、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*3/1221、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

2、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*4/1222、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

3、。 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*5/1223、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*6/1224、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

4、 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*7/1225、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

5、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*8/1225、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

6、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*9/122二、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

7、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 (Structured Programming)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*10/122二、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

8、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*11/1221. 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*12/12

9、22.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

10、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*13/1223.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”。

11、华中农业大学 信息学院*14/122三、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

12、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*16/122四、信息工程 美国著名学者詹姆斯马丁(James Martin)等人于 1981 年在其“Information Engineering” 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(John Collins)认为信息工程作为一个学科要比软件工程更

13、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*17/122四、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*18/122四、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

14、能华中农业大学 信息学院*19/122四、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*20/122五、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*21/122五、管理信息系统开发

15、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*22/122五、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*23/122五、管理信息系统开发的认知模型与生

16、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*24/122五、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*25/122五、管理信息系统开发的认知模型与生命周期 (4