第7章 管理信息系统的系统设计要点

第7章管理信息系统的系统设计系统设计是新系统的物理设计阶段•根据系统分析阶段所确定的新系统的逻辑模型，综合考虑各种约束，利用一切可用的技术手段和方法，进行各种具体设计，提出一个能在计算机上实现的新系统的实施方案，解决“系统怎样做”的问题。系统设计概述功能结构设计系统物理配置方案设计代码设计系统流程图设计数据库设计输出输入设计系统设计说明书主要内容第一节系统设计概述系统设计阶段是管理信息系统开发的第三个阶段，主要解决系统功能的实现问题，即“怎么做”的问题。其目标是进一步实现系统分析阶段提出的系统模型，详细确定新系统的结构、应用软件的研制方法和内容。在这一阶段，要根据实际的技术条件、经济条件和社会条件，确定系统的实施方案，即系统的物理模型。一、系统设计的内容总体设计（architecturaldesign）又称为概要设计，包括功能结构图设计、信息系统流程图设计、系统平台设计等。其基本任务是：1、将系统划分为模块，并确定每个模块的功能，决定模块之间的调用关系及模块之间的信息传递关系；2、物理配置方案设计，包括计算机处软件及硬件平台设计、通信网络设计等。详细设计（detaileddesign）为系统总体设计中提出的各个具体的任务选择适当的技术手段和处理方法，包括代码设计、数据库设计、处理流程设计、输入输出设计和编写程序设计说明书等。系统设计的主要内容项目内容系统功能结构子系统、功能模块划分、功能模块之间关系的确定系统平台设计网络结构设计、计算机软件、硬件的选择、数据库管理系统的选择编码设计编码结构的设计、使用范围、期限和维护修改权限、编码编制系统输出设计决定输出设备和输出介质、确定输出内容、格式和精度、确定输出时间系统输入设计数据源的确定，输入检查纠错、数据输入格式、内容和精度，选择数据输入设备和输出方式用户界面设计用户界面风格的设计、编写联机帮助、错误信息提示与处理数据库设计逻辑数据模型设计、数据一致性、物理数据模型安全性设计设备备份与数据备份、用户权限设定、事故处理与灾难恢复文档编写系统设计报告、用户操作手册编写二、系统设计的原则1.系统性：系统是作为统一整体而存在的，因此，在系统设计中，要从整个系统的角度进行考虑，系统的代码要统一，设计规范要标准，传递语言要尽可能一致，对系统的数据采集要做到数出一处、全局共享，使一次输入得到多次利用。2.灵活性：系统要适应外界的环境变化，又称为系统的可变性。可变性是现代化企业的特点之一，是指其对外界环境的变化的适应能力。作为企业的管理信息系统也必须具有相当的灵活性，以便适应外界环境的不断变化，而且系统本身也需不断修改和改善。系统的可变性是指允许系统被修改和维护的难易程度。一个可变性好的系统，各个部分独立性强，模块之间的耦合度要小，容易进行变动，从而可提高系统的性能，不断满足对系统目标的变化要求。3.可靠性：系统的可靠性指系统硬件和软件在运行过程中抵抗异常情况的干扰及保证系统正常工作的能力。衡量系统可靠性的指标有（1）平均故障间隔时间：平均的前后两次发生故障的时间，反映了系统安全运行时间；（2）平均维护时间：故障后平均每次所用的修复时间，反映系统可维护性的好坏。只有可靠的系统，才是有质量的系统，才能得到用户的信任，否则系统是没有任何使用价值的。提高系统可靠性的途径主要有：（1）选取可靠性较高的主机和外部设备（2）硬件结构的冗余设计，即在高可靠性的应用场合，应采取双机或双工的结构方案。4.经济性：系统的收益应大于系统支出的总费用，在满足系统需求的前提下，尽可能减小系统的开销。一方面，在硬件投资上不能盲目追求技术上的先进，而应以满足应用需要为前提;另一方面，系统设计中应尽量避免不必要的复杂化，各模块应尽量简洁，以便缩短处理流程、减少处理费用。系统的系统性、灵活性、可靠性、经济性等指标是相互联系又彼此制约的，在一定程度上是相互矛盾的。例如，为了提高系统的可靠性，就要采取一些校验和控制措施，系统的效率、经济性就受到一定影响。但是，从系统开发的角度看，系统的灵活性（可变性）应该是首先考虑的因素。这是因为，无论对系统研制过程还是对今后的运行，它都有着直接的影响。据统计，在系统整体生命周期中，经费开销的比例为：研制占20%（分析与设计占7%，程序编写占3%，调试占10%），而维护占80%。其中维护包括修改错误和遗漏，或为适应环境变化增加功能等。由此可见，修改系统经费占了整个经费的90%（20%*50%+80%），如果系统的可变更性更好，就可以节约大量的人力财力，延长系统的生命周期。第二节功能结构设计一、结构化设计建模结构化设计方法是1974年由美国IBM公司的W.Stevens等人首先提出的。其思想是以数据流程图为基础，采用自顶向下、逐层分解的方法，把子系统划分为若干功能模块，模块又划分为子模块，层层划分直到相对独立、功能单一的独立程序为止。结构化设计把一个复杂的系统分解为一些规模较小、功能较简单、更易于建立和修改的部分，使设计工作简单化、标准化。由于模块之间相对独立，每一模块就可以单独地被理解、编写、测试、排错和修改。结构化设计方法使用的描述工具——模块结构图结构化设计需要借助模块结构图来描述模块的功能、模块接口与模块调用关系。它由美国Yourdon于1974年提出，既反映整个系统的结构，即模块划分，也反映模块间的联系。模块结构图又称控制结构图或系统结构图，是用一组特殊的图形符号按一定的规则描述系统整体结构的图形。它是系统设计中反映系统功能模块层次分解关系、调用关系、数据流和控制信息流传递关系的一种重要工具。模块结构图由模块、调用、数据、控制信息4种基本符号组成。例如，下图表示了一个计算工资的模块结构图。它不仅描述了系统的子系统结构与分层的模块结构，还清楚地表示了每个模块的功能，而且直观地反映了块内联系和块间联系等特性。计算工资计算实发工资获取工资数据输出工资月报基本工资业绩工资工资总额实发工资实发工资工资福利模块调用数据控制信息模块结构图的四种基本符号：ACB模块——用方框表示，方框中写上模块名字，反映了这个模块的功能；调用——从调用模块指向被调用模块的箭头；模块间的通信——调用箭头旁的小箭头，表示从一个模块向另一个模块传送的数据，也指出了传送的方向。空心：作为数据用的信息；实心：作为控制用的信息。ACBD模块间的选择调用模块结构图的两种辅助符号：选择调用（条件调用）——在调用箭头的发出端用一个小菱形框表示。选择调用为上层模块根据条件调用它的多个下层模块中的某一个。如上图，若条件一成立，则调用B；若条件二成立，则调用C；若条件三成立，则调用D。①模块间的循环调用ACBD模块结构图的两种辅助符号：循环调用——在调用箭头的发出端用一个带箭头的圆弧表示。循环调用为上层模块反复调用它的一个或若干个模块。②计算工资计算实发工资获取工资数据输出工资月报基本工资业绩工资工资总额实发工资实发工资工资福利模块结构图工资管理系统中计算工资的模块结构图1格式检查3产生收据2计算汇费4记账汇款单合格的汇款单处理后的汇款单收据明细账变换中心输出输入业务数据汇款处理系统取得合格汇款单计算汇费记账输出处理后的汇款单输入汇款单格式检查产生收据打印收据合格的汇款单处理后的汇款单合格的汇款单业务数据处理后的汇款单汇款单合格的汇款单汇款单处理后的汇款单收据收据业务数据要求类型处理图书管理要求无效输入1.1新书入库1.2还入库单罚款单1.5注销图书1.3还书1.4目录文件借书单书单注销单借书借书文件罚款单事务中心图书处理系统取得图书处理要求修改目录文件操作层细节层新书入库注销图书借书还书打印罚款单修改借书文件………………图书管理要求入库单借书单还书单注销单1.“耦合小，内聚大”的基本原则耦合表示模块之间联系的程度。紧密耦合表示模块之间联系非常强，松散耦合表示模块之间联系比较弱，非耦合则表示模块之间无任何联系，是完全独立的。内聚表示模块内部各成分之间的联系程度。一般说来，在系统中各模块的内聚越大，则模块间的耦合越小。但这种关系并不是绝对的。耦合小使得模块间尽可能相对独立，从而各模块可以单独开发和维护。内聚大使得模块的可理解性和维护性大大增强。因此，在模块的分解中应尽量减少模块的耦合，力求增加模块的内聚。二、模块设计的原则2.模块的分解原则模块的分解是指把一个模块分解成若干个从属于它的新模块。如果一个模块很大，那么它的内部组成部分必定比较复杂，或者它与其他模块之间的耦合程度可能比较高，因些对于这样一个较大的模块应该采取分解的方法把它尽可能分解成若干个功能单一的较小的模块，而原有的大模块本身的内容被大大减少并成为这些小模块的上级模块。在分解时即要考虑到模块的内聚性，又要考虑到模块之间的耦合程度，在这两者之间选择一个最佳的方案。二、模块设计的原则3、模块的扇入和扇出原则模块的扇出（Fanout）表达了一个模块对它的直属下级模块的控制范围。模块的扇出系数是指其直属下级模块的个数。模块的直属下级模块越多，表明它要控制许多模块，所要做的事情也就越多，它的内聚性可能越低。所以要尽量把一个模块的扇出系数控制在较小的范围之内。一般来说，一个模块的扇出系数应该在7以内，如果超出了7则出错的概率可能会加大。模块的扇入(Fanin)表达了一个模块与其直属上级模块的关系。模块的扇入系数是指其直接上级模块的个数。模块的扇入系数越大，表明它被多个上级模块所调用，其公用性很强，说明模块分解得较好，在系统维护时能够减少对同一功能的修改，因此要尽量提高模块的扇入系数。二、模块设计的原则第三节系统物理配置方案设计按照系统目标及功能要求，综合考虑资源与环境的实际情况，在总体设计阶段进行计算机系统软硬件平台选型，根据IS的要求的不同处理方式（批处理、联机输入批处理及分布处理等）进行具体的计算机软硬件系统及其网络系统的选择和配置，并提交一份详细的计算机物理系统配置方案报告。一、设计依据：1·系统的吞吐量。每秒钟执行的作业数称为系统的吞吐量。系统的吞吐量越大，则系统的处理能力就越强。系统的吞吐量与系统硬、软件的选择有着直接的关系，如果要求系统具有较大的吞吐量，就应当选择具有较高性能的计算机和网络系统。2·系统的响应时间。从用户向系统发出一个作业请求开始，经系统处理后，给出应答结果的时间称为系统的响应时间。如果要求系统具有较短的响应时间，就应当选择运算速度较快的计算机及具有较高传递速率的通讯线路，如实时应用系统。3·系统的可靠性。系统的可靠性可以用连续工作时间表示。例如，对于每天需要24小时连续工作的系统、则系统的可靠性就应该很高，这时可以采用双机双工结构方式。4·集中式还是分布式。如果一个系统的处理方式是集中式的，则信息系统既可以是主机系统，也可以是网络系统，若系统的处理方式是分布式的，则采用微机网络将更能有效地发挥系统的性能。5·地域范围。对于分布式系统，要根据系统覆盖的范围决定采用广域网还是局域网。6.数据管理方式。根据不同的数据管理方式配备相应的数据管理系统。二、计算机网络系统的设计在信息系统开发过程中，应该根据实际系统的需要选择中、小型主机方案或微机网络方案。对于微机网络方案而言，由于存在众多商家的技术和产品，也面临网络的选型问题。网络设计内容包括•网络拓扑结构•网络逻辑结构设计•网络操作系统三、数据库管理系统的选择原则支持先进的处理模式，具有分布式处理数据，多线索查询，优化查询数据，联机事务处理的能力；具有高性能的数据处理能力；具有良好图形界面的开发工具包；具有较高的性能/价格比；具有良好的技术支持和培训等。四、系统软、硬件选择硬件的选择原则：•选择技术上成熟可靠的标准系列机型；•处理速度快，数据存储容量大；•具有良好的兼容性、可扩充性与可维修性；•有良好的性能/价格比。•厂家或供应商的技术服务与售后服务好；•操作方便应用软件的选择软件是否能够满足用户的需求。软件的灵活性。软件的技术支持。通过考察相关企业对应用软件的选择情况，也可以帮助和指导系统应用软件的选择。四、系统软、硬件选择