第3章信息系统集成专业技术知识.docx

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第3章信息系统集成专业技术知识

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3.1信息系统集成简述

1．信息系统集成概念

信息系统集成是近年来国际信息服务业中发展势头最猛的服务方式和行业之一。

系

统集成是指将计算机软件，硬件、网络通信等技术和产品集成为能够满足用户特定需求

的信息系统，包括总体策划、设计、开发、实施、服务及保障。

信息系统集成有以下几个显著特点。

（1）信息系统集成要以满足用户需求为根本出发点。

（2）信息系统集成不只是设备选择和供应，更重要的，它是具有高技术含量的工程

过程，要面向用户需求提供全面解决方案，其核心是软件。

（3）系统集成的最终交付物是一个完整的系统而不是一个分立的产品。

（4）系统集成包括技术、管理和商务等各项工作，是一项综合性的系统工程。

技术

是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的保障。

2．信息系统集成分类

系统集成主要包括设备系统集成和应用系统集成。

1）设备系统集成

设备系统集成，也可称为硬件系统集成，在大多数场合简称系统集成，或称为弱电

系统集成，以区分于机电设备安装类的强电集成。

设备系统集成也可分为智能建筑系统

集成、计算机网络系统集成、安防系统集成等。

（l）智能建筑系统集成（IntelligentBuildingSystemIntegration>，指以搭建建筑主体

内的建筑智能化管理系统为目的，利用综合布线技术、楼宇自控技术、通信技术、网络

互联技术、多媒体应用技术、安全防范技术等将相关设备、软件进行集成设计、界面定

制开发、安装调试和应用支持。

智能建筑系统集成实施的子系统包括综合布线、楼字自

控、电话交换机、机房工程、监控系统、防盗报警、公共广播、门蔡系统、楼字对讲、

一卡通、停车管理、消防系统、多媒体显示系统、远程会议系统等。

对于功能近似、统

一管理的多幢住宅楼的智能建筑系统集成，又称为智能小区系统集成。

（2）计算机网络系统集成（ComputerNetworkSystemIntegration），指通过结构化的

综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备（如个人电脑等）、功能和信息等集

成到相互关联、统一协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高教、便利的

管理。

系统集成应采用功能集成、网络集成、软件集成等多种集成技术，其实现的关键

在于解决系统之间的互连和互操作问题，通常采用多厂商、多协议和面向各种应用的架

构，需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、建

筑环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题。

（3）安防系统集成（SecuritySystemIntegration），以搭建组织机构内的安全防范管

理平台为目的。

安防系统集成实施的子系统包括门禁系统、楼宇对讲系统、监控系统、

防盗报警、一卡通、停车管理、消防系统、多媒体显示系统、远程会议系统。

安防系统

集成既可作为一个独立的系统集成项目，也可作为一个子系统包含在智能建筑系统集

成中。

2）应用系统集成

应用系统集成（ApplicationSystemIntegration），从系统的高度提供符合客户需求的

应用系统模式并实现该系统模式的具体技术解决方案和运维方案，即为用户提供一个全

面的系统解决方案。

应用系统集成又称为行业信息化解决方案集成，已经深入到用户具

体业务和应用层面。

应用系统集成可以说是系统集成的高级阶段，独立的应用软件侠应

商成为其中的核心。

3.2信息系统建设

3.2.1信息系统的生命周期

信息系统的生命周期可以分为4个阶段：

立项、开发、运维、消亡。

1．立项阶段

即其概念阶段或需求阶段，这一阶段分为两个过程：

一是概念的形成过程，根据用

户单位业务发展和经营管理的需要，提出建设信息系统的初步构想；二是需求分析过程，

即对企业信息系统的需求进行深入调研和分析，形成《需求规范说明书》，经评审、批准

后立项。

2．开发阶段

该阶段又可分为以下阶段。

（1）总体规划阶段：

是系统开发的起始阶段，以立项阶段所做的需求分析为基础，

明确信息系统在企业经营战略中的作用和地位，指导信息系统的开发，优化配置并利用

各种资源，包括内部资源和外部资源，通过规划过程规范或完善用户单位的业务流程。

一个比较完整的总体规划应当包括信息系统的开发目标、总体结构、组织结构、管理流

程、实施计划、技术规范。

（2）系统分析阶段：

目标是为系统设计阶段提供系统的逻辑模型，内容包括组织结

构及功能分析、业务流程分析、数据和数据流程分析及系统初步方案。

（3）系统设计阶段：

根据系统分析的结果设计出信息系统的实施方案，主要内容包

括系统架构设计、数据库设计、处理流程设计、功能模块设计、安全控制方案设计、系

统组织和队伍设计及系统管理流程设计。

（4）系统实施阶段：

是将设计阶段的成果在计算机和网络上具体实现，即将设计文

本变成能在计算机上运行的软件系统。

由于系统实施阶段是对以前全部工作的检验，因

此用户的参与特别重要。

（5）系统验收阶段：

通过试运行，系统性能的优劣及其他各种问题都会暴露在用户

面前，即进入了系统验收阶段。

3．运维阶段

信息系统通过验收，正式移交给用户以后，就进入运维阶段，系统长时间的有效运

行是检验系统质量的试金石。

要保障系统正常运行，系统维护是不可缺少的工作。

维护可分为4种类型：

排错性

维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护。

4．消亡阶段

开发一个信息系统并希望它一劳永逸地运行下去是不现实的。

企业的信息系统经常

不可避免地会遇到系统更新改造、功能扩展，甚至报废重建等情况。

对此，用户单位应

当在信息系统建设的初期就注意系统消亡条件和时机，以及由此而花费的成本。

3.2.2信息系统开发方法

信息系统的开发是一项艰巨酌工作，需要大量的人力、物力、财力和时间的投入。

为实现系统开发在效率、质量、成本等方面的要求及达到用户满意，除了技术、管理等

因素外，系统开发方法也起着很重要的作用。

常用的开发方法有：

结构化方法、原型法、面向对象方法。

1．结构化方法

结构化方法是应用最为广泛的一种开发方法。

按照信息系统生命周期，应用结构化系统开发方法，把整个系统的开发过程分为若

干阶段，然后一步一步她依次进行，前一阶段是后一阶段的工作依据；每个阶段又划分

详细的工作步骤，顺序作业。

每个阶段和主要步骤都有明确详尽的文档编制要求，各个

阶段和各个步骤的向下转移都是通过建立各自的软件文档和对关键阶段、步骤进行审核

和控制实现的。

结构化方法具有如下特点。

（l）遵循用户至上原则。

（2）严格区分工作阶段，每个阶段有明确的任务和取得的成果。

（3）强调系统开发过程的整体性和全局性。

（4）系统开发过程工程化，文档资料标准化。

该方法的优点是：

理论基础严密，它的指导思想是用户需求在系统建立之前就能被

充分了解和理解。

由此可见，结构化方法注重开发过程的整体性和全局性。

该方法的缺点是：

开发周期长；文档、设计说明繁琐，工作效率低；要求在开发之

初全面认识系统的信息需求，充分预料各种可能发生的变化，但这并不十分现实；若用

户参与系统开发的积极性没有充分调动，造成系统交接过程不平稳，系统运行与维护管

理难度加大。

2．原型法

原型法的基本思想与结构化方法不同，原型法认为在很难一下子全面准确地提出用

户需求的情况下，首先不要求一定要对系统做全面、详细的调查、分析，而是本着开发

人员对用户需求的初步理解，先快速开发一个原型系统，然后通过反复修改来实现用户

的最终系统需求。

原型应当具备的特点如下。

（1）实际可行。

（2）具有最终系统的基本特征。

（3）构造方便、快速，造价低。

原型法的特点在于原型法对用户的需求是动态响应、逐步纳入的，系统分析、设计

与实现都是随着对一个工作模型的不断修改而同时完成的，相互之间并无明显界限，也

没有明确分工。

系统开发计划就是一个反复修改的过程。

适于用户需求开始时定义不清、

管理决策方法结构化狂度不高的系统开发，开发方法更宜被用户接受；但如果用户配合

不好，盲目修改，就会拖延开发过程。

可以将原型分类如下。

（1）抛弃型原型（Throw-It-AwayPrototype），此类原型在系统真正实现以后就放弃

不用了。

（2）进化型原型（EvolutionaryPrototype），此类原型的构造从目标系统的一个或几

个基本需求出发，通过修改和追加功能的过程逐渐丰富，演化成最终系统。

3．面向对象方法（ObjectOriented，OO）

随着应用系统日益复杂庞大和面向对象程序设计语言的日益成熟，面向对象的系统

开发方法以其直观、方便的优点获得广泛应用。

面向对象方法的基本思想如下。

（1）客观事物是由对象组成的，对象是在原事物基础上抽象的结果。

（2）对象是由属性和操作组成的，其属性反映了对象的数据信息特征，而操作则用

来定义改变对象属性状态的各种操作方式。

（3）对象之间的联系通过消息传递机制来实现，而消息传递的方式是通过消息传递

模式和方法所定义的操作过程来完成的。

（4）对象可以按其属性来归类，借助类的层次结构，子类可以通过继承机制获得其

父类的特性。

（5）对象具有封装的特性，一个对象就构成一个严格模块化的实体，在系统开发中

可被共享和重复引用，达到软件（程序和模块）复用的目的。

面向对象的信息系统开发，其关键点是能否建立一个全面、合理、统一的模型，它

既能反映问题域，也能被计算机系统求解域所接受。

面向对象开发方法主要有分析、设计和实现三个阶段。

面向对象方法在整个开发过

程中使用的是同一套工具，。

整个开发过程实际上都是对面向对象三种模型的建立、补充

完善和表达验证。

因此，面向对象开发方法中分析、设计和实现三个阶段的界限并非十

分明确，但对信息系统的开发划分阶段还是十分必要的。

在系统开发的实际工作中，往往根据需要将多种开发方法进行组合应用，最终完成

系统开发的全部任务。

具体的组合形式可以分为如下几种。

（1）结构化方法与原型法的组合应用。

（2）结构化方法与面向对象方法的组合应用。

（3）原型法与面向对象方法的组合应用。

3.3软件工程

20世纪60年代末至20世纪70年代初，在计算机软件的开发和维护过程中遇到了

一系列严重问题，使人们普遍认识到了“软件危机”的存在。

软件危机使软件成本日益

增长、开发进度难以控制、欤件质量无法保证、软件维护困难等。

产生这些问题的主要

原因在于：

所开发软件的规模越来越大、复杂度越来越高，与此同时，用户需求并不十

分明确，且缺乏软件开发方法学和工具方面的支持。

这使得人们开始用工程的方法进行

软件的开发、管理和维护，即“软件工程”。

软件工程在软件开发方法、工具、管理等方

面的应用在很大程度上解决了软件危机所引发的问题。

本节从软件需求开始，介绍软件工程师的若干要项。

3.3.1软件需求分析与定义

软件需求是一个为解决特定问题而必须由披开发或被修改的软件展示的特性。

这个

问题可能是使用软件的某人的任务中的一个自动化部分，或是支持委托开发软件的组织

的业务流程，或修正当前软件的缺点，或是控制一个设备等。

用户、业务流程和设备的

功能通常根复杂，因此，特定软件的需求在外延上通常是来自一个组织不同层次的不同

人员的需求和来自软件将要在其中运行的环境的需求的复杂组合。

所有软件需求的一个基本特性就是可验证性。

验证某些软件需求可能很困难或者成

本很高。

软件需求和软件质保人员都必须保证，在现有的资源约束下，需求可以被验证。

除了其表达的行为特性外，需求还有其他特性，如优先级，以便在资源有限时进行

权衡。

通常，要唯一地标识软件需求，才能在整个软件生命周期中，进行软件配置控制

和管理。

需求分析涉及分析需求的过程，其目的如下。

（1）检测和解决需求之间的冲突。

（2）发现软件的边界，以及软件与其环境如何交互。

（3）详细描述系统需求，以导出软件需求。

描述需求时必须仔细，应该精确到能确认需求，验证需求的实现，估算需求的成本。

开发真实世界问题的模型是软件需求分析的关键，模型的目的是帮助理解问题，而

不是启动方案的设计。

因此，概念模型由来自问题域的实体模型组成，实体模型反映了

它们在真实世界的联系和依赖。

可以开发的模型包括数据和控制流、状态模型、事件追

踪、用户交互、对象模型、数据模型，以及其他模型。

架构设计是需求过程与软件或系统设计重叠进行的，将二者截然分开是不可能的。

其工作是需求分配，即将满足需求的职责分配到组件上。

需求协商的另一个普遍使用的术语是“解决冲突”。

这涉及需求冲突的问题，冲突

发生在两个不兼容的需求之间，或者发生在需求与资源之间，或者在功能与非功能需求

之间。

3-3.2软件设计、测试与维护

1．软件设计

软件设计是“定义一个系统或组件的架构、组件、接口和其他特征的逆程”，并得

到“这个过程的结果M。

作为过程看待时，软件设计是一种软件生命周期活动，在这个活

动中，要分析软件需求，以产生一个软件内部结构的描述，并将其作为软件构造的基础。

更精确地说，软件设计必须描述软件架构和这些组件之间的接口，也必须在详细的层次

上描述组件，以便能构造这些组件。

软件设计在软件开发中起着重要作用，通过它形成要实现的各种不同模型。

分析和

评价这些模型，以确定它们能否实现各种不同的需求，在各种不同的候选方案中进行权

衡，确定最终方案。

最后，将其作为构造和测试的输入和起始点，并用来规划后续的开

发活动。

软件设计由两个处于软件需求和软件构造之间的活动组成。

·软件架构设计（有时叫做高层设计）：

描述软件的结构和组织，标识各种不同的

组件。

·软件详细设计：

详细地描述各个组件，使之能被构造。

软件架构是“一个描述软件系统的子系统和组件，以及它们之间相互关系的学科”。

架构试图定义软件的内部结构。

通过视图可以从不同角度描述软件结构，主要包括逻辑

视图（满足功能需求）、过程视图（并发问题）、组件视图（实现问题）、部署视图（分布

问题）。

模式提供了架构设计的某些方法。

模式是“给定上下文中普遍问题的普遍解决方

案”，主要涉及设计模式（微观架构模式）和架构模式（宏观架构）。

2．软件测试

测试是为评价和改进产品质量、识别产品的缺陷和问题而进行的活动。

软件测试是针对一个程序的行为，在有限测试用例集合上，动态验证是否达到预期

的行为，需要选取适当的测试用例。

测试不再只是一种仅在编码阶段完成后才开始的活动。

现在的软件测试被认为是一

种应该包括在整个开发和维护过程中的活动，它本身是实际产品构造的一个重要部分。

测试不仅是检查预防措施是否有效的主要手段，而且是识别由于某种原因预舫措施

无效而产生的错误的主要手段。

需要注意的是，在广泛的测试活动成功完成后，软件可

能仍包含错误，交付后出现的软件失效的补救措施是由软件维护达成的。

软件测试随开发和维护过程，通常在不同的级别上进行，可以在概念上区分三个大

的测试阶段：

单元测试、集成测试和系统测试。

3．软件维护

软件开发工作的结果是交付满足用户需求的软件产品。

相应地，软件产品必然存在

变更和演化。

一旦投入运行，就可能发现缺昭，运行环境可能会变化，用户会提出新的

需求。

软件维护是坐命周期的一个完整部分。

可以将软件维护定义为需要提供软件支持的全部活动。

这些活动包括在交付前完成

的活动，以及交付后完成的活动。

交付前完成的活动包括交付后运行的计划和维护计划

等。

交付后的活动包括软件修改、培训、帮助资料等。

软件维护包括如下类型。

（1）更正性维护：

软件产品交付后进行的修改，以更正发现的问题。

（2）适应性维护：

软件产品交付后进行的修改，以保持软件产品能在变化后或变化

中的环境中可以继续使用。

（3）完善性维护：

软件产品交付后进行的修改，以改进性能和司‘维护性。

（4）预防性维护：

软件产品交付后进行的修改，以在软件产品中的潜在错误成为实

际错误前，检测和更正它们。

33.3软件复用

软件复用是指利用已有软件的各种有关知识构造新的软件，以缩减软件开发和维护

的费用。

软件复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术。

早期的软件复用主要是代

码级复用，被复用的知识专指程序，后来扩大到包括领域知识、开发经验、设计决策、

架构、需求、设计、代码和文档等一切有关方面。

软件复用是一种计算机软件工程方法和理论。

20世纪60年代的“软件危机”使程

序设计人员明白难于维护的软件的成本是极其高昂的，当软件的规模不断扩大时，这种

软件的综合成本可以说是没有人能负担的，并且即使投入了高昂的资金也难以得到可靠

的产品，而软件重用是解决这一问题的有效方法。

软件复用的主要思想是，将软件看成是由不同功能的“组件”所组成的有机体，每

一个组件在设计编写时可以被设计成完成同类工作的通用工具，这样，如果完成各种工

作的组件被建立起来以后，编写某一特定软件的工作就变成了将各种不同组件组织连接

起来的简单问题，这对于软件产品的最终质量和维护工作都有本质性的改变。

软件制品的复用，按抽象程度的高低，可以划分为如下复用级别：

代码的复用、设

计的复用、分析的复用、测试信息的复用等。

支持软件复用是人们对面向对象方法寄托的主要希望之一，也是这种方法受到广泛

重视的主要原因之一。

面向对象方法之所以特别有利于软件复用，是由于它的主要概念

及原则与软件复用的要求十分吻合。

面向对象的软件开发和软件复用之间的关系是相辅相成的。

一方面，面向对象的方

法的基本概念、原则与技术提供了实现软件复用的有利条件；另一方面，软件复用技术

也对面向对象的软件开发提供了有力的支持。

3.3.4轶件质量保证及质量评价

1999年，软件“产品评价”国际标准IS014598给出的“软件质量”的定义是：

软

件特性的总合，软件满足规定或潜在用户需求的能力。

也就是说，质量就是遵从用户需

求，达到用户满意。

2001年，软件“产品质量”国际标准IS09126定义的软件质量包括“内部质量”、

“外部质量”和“使用质量”三部分。

也就是说，“软件满足规定或潜在用户需求的能力”

要从软件在内部、外部和使用中的表现来衡量。

软件需求定义了软件质量特性，并影响评价这些特性的度量方法和接收准则。

应在软件过程、产品和资源的各个方面进行软件质量管理，软件质量管理过程由许

多活动组成，一些活动可直接发现缺陷，其他活动则指出深入的检查是否有价值，前者

也称为直接缺陷发现活动，许多活动都可以达到这两个目的。

软件质量管理过程包括：

质量保证过程、验证过程、确认过程、评审过程、审计过

程等。

1．软件质量保证

软件质量保证过程通过计划制订、实施和完成一组活动提供保证，这些活动保证项

目生命周期中的软件产品和过程符合其规定的需求。

软件质量保证计划定义了用于保证为特定产品开发的软件满足用户需求并在项目

的约束内具有最高的质量的手段。

2．验证与确认

验证与确认过程使用能够定位缺陷并便于以后改正的测试技术直接处理软件产品

质量问题。

验证与确认过程确定某一开发和维护括动的产品是否符合活动的需求，尾终的软件

产品是否达到其意图并满足用户需求。

验证过程试图确保活动的输出产品已经被正确制

造，即活动的输出产品满足前面活动施加的规范说明；确认过程则试图确保建造了正确

的产品，即产品满足其特定的目的。

3．评审与审计

评审与审计过程包括：

管理评审、技术评审、检查、走查、审计等。

管理评审的目的是监控进展，决定计划和进度的状态，确认需求及其系统分配，或

评价用于达到目标适应性的管理方法的有效性。

它们支持有关软件项目期间需求的变更

和其他变更活动。

技术评审的目的是评价软件产品。

以确定其对使用意图的适合性，目标是识别规范

说明和标准的差异，并向管理提供证据，以表明产品是否满足规范说明并遵从标准，而

且可以控制变更。

检查的目的是检测和识别软件产品异常。

一次检查通常针对产品的一个相对小的部

分。

发现的任何异常都要记录到文档中，并提交。

走查的目的是评价软件产品，走查也可以用于培训软件产品的听众，主要目标是：

发现异常、改进软件产品、寿虑其他实现、评价是否遵从标准和规范说明。

走查类似于

检查，但通常不那么正式。

走查通常主要由同事评审其工作，以作为一种保障技术。

软件审计的目的是提供软件产品和过程对于可应用的规则、标准、指南、计划和流

程的遵从性的独立评价。

审计是正式组织的活动，识别违例情况，并产生一个报告，采

取更正性行动。

3.3.5软件配置管理

软件配置管理是有益于项目管理、开发和维护活动。

软件配置管理与软件质量保证

活动密切相关，软件配置管理活动可以帮助达成软件质量保证目标。

软件配置管理活动有；软件配置管理过程的管理和计划、软件配置标识、软件配置

控制、软件配置状态记录、软件配置审计、软件发布管理与交付。

l，软件配置管理过程的管理和计划

软件配置管理通过标识产品的元素、管理和控制变更、验证、记录和报告配置信息，

来控制产品的进化和完整性。

为了给项目的软件配置管理制订计划，有必要理解组织结

构上下文环境和组织的元素之间的联系。

软件配置管理在记录管理和非遵从项

（non-conforming）等问题上，可能与组织的质量保证活动交互。

软件配置管理也许与软

件开发和维护组织的联系最紧密。

正是在这个上下文环境中，需要进行许多软件配置控

制任务。

通常，同样的工具可以支持开发、维护和软件配置管理。

2．软件配置标识

软件配置标识活动标识要控制的项，为这些项及其版本建立标识模式，安装获取和

管理受控项时使用的工具。

这些活动为其他软件配置管理活动提供了基础。

控制变更的

第一步就是标识要控制的软件项，这涉及理解在系统配置上下文环境中的软件配置、选

择软件配置项、开发为软件项加标签并描述它们之间关系的策略、标识要使用的基线以

及获取基线的项的流程。

3．软件配置控制

软件配置控制关注管理软件生命周期中的变更，它覆盖确定要作什么样的变更的过

程、批准某些变更的权力职权、支持这些变更的实现，以及与项目需求偏离和放弃这些

偏离的概念。

4．软件配置状态记录

软件配置状态记录要记录和报告进行有效的软件配置管理需要的信息。

软件配置状

态记录活动为在生命周期中捕获和报告必要的信息设计和运行一个系统，同任何信息系

统一样，必须标识、收集和维持为进化中的配置要管理的配置状态信息。

5．软件配置审计

软件审计是独立评价软件产品和过程是否遵从已有的规则、标准、指南、计划和流

程而进行的活动。

审计是根据由不同的审计规则和责任而定义的过程进行的。

软件功能

醍置审计的目的是保证被审计的软件实现与其相关的规范说明一致。

6．软件发布管理和交付

当软件项的不同版本可以用于交付时，如不同平台的版本，通常有必要重新创建特

定的版本，并将交付版本的正确材料打包。

完成发布和交付任务时，软件库是关键的

元素。

3.3.6软件开发环境’

软件开发工具是用于辅助软件生命周期过程的基于计算机的工具。

通常可以设计并

实现工具来支持特定的软件工程方法，减少手工方式管理的负担。

与软件工程方法一样，

它们试图让软件工程更加系统化，工具的种类包括支持单个任务的工具及囊括整个生命

周期的工具。

1．软件需求工具

软件需