PowerPoint-presentatie

							                                   LauwersCollege Buitenpost




            Hoofdstuk 15 Informatiesystemen

                      Systemen

            Soorten systemen

                            UML

         Ontwikkelmethoden

                            SDM

                            DSDM
LauwersCollege Buitenpost                                      Informatica
                                      LauwersCollege Buitenpost




                            Systeem

                Een systeem bestaat uit een aantal componenten
                die onderling zijn verbonden (er is een structuur).
                Tussen de elementen vindt interactie plaats.




                                 E                                E



                                                 E


LauwersCollege Buitenpost                                             Informatica
                                   LauwersCollege Buitenpost




                        Soorten systemen.
      Open systeem: het systeem heeft relaties met de omgeving.
                                                      Omgeving

                               E                               E
     Input                                                               Output

                                              E
                                                               Systeem

      Gesloten systeem: het systeem heeft geen relaties met de
      omgeving.              Voorbeeld: De Galapagos-eilanden
                             voordat ze door de mens ontdekt waren.

LauwersCollege Buitenpost                                                    Informatica
                               LauwersCollege Buitenpost




                    Systemen beschrijven.


  Beschrijving van de componenten op detailniveau         compositie
       Skateboard: wieltjes, assen, bevestigingsplaatjes,
                     plateau, boutjes en moeren
  Relaties tussen de componenten en de omgeving
  van het systeem                                         interface
  Skateboard: wielen en
                plateau




LauwersCollege Buitenpost                                   Informatica
                               LauwersCollege Buitenpost




                     Soorten deelsystemen.

    1. Subsysteem of Segmentsysteem:
       Een deel van het systeem,
       bijvoorbeeld het subsysteem hoofd
       van het systeem menselijk lichaam.

    2. Aspectsysteem:
       Die componenten bekijken die een
       bepaalde functie van het systeem
       vervullen of een bepaalde rol hebben,
       bijvoorbeeld de bloedsomloop van het
       menselijk lichaam.

LauwersCollege Buitenpost                                  Informatica
                                LauwersCollege Buitenpost




                       Systeemmodel en black box

         Als een systeem ingewikkeld is wordt er meestal een
         Systeemmodel gemaakt.
         Dat is een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid

           Model van een en-
           schakeling


        Black Box: alleen kijken naar input en output van het systeem
        en niet naar de componenten.
        En-schakeling als black box
LauwersCollege Buitenpost                                          Informatica
                               LauwersCollege Buitenpost




                            Real-time systemen
     • Een real-time systeem is een computersysteem dat
       binnen een bepaalde tijd (de responstijd) moet
       reageren op externe invoer

    • de correctheid van het systeem is
      niet alleen afhankelijk van het
      resultaat ook van het tijdstip
      waarop dat resultaat gegeven werd
    • niet op tijd reageren is even erg
      als foutief reageren

LauwersCollege Buitenpost                                  Informatica
                                   LauwersCollege Buitenpost




                            Soorten real-time systemen

      • harde real-time - systemen: absolute noodzaak om te
        reageren binnen een deadline
         – bijv een vlucht-controle systeem
         – wanneer de deadlines erg klein zijn en de mogelijke
            gevolgen catastrofaal zijn dit zeer kritische systemen
      • zachte real-time - systemen: deadline is belangrijk, maar
        het systeem functioneert correct ook als een deadline
        ‘af en toe’ gemist wordt
         – bijv het verzamelen van gegevens bij procescontrole
         – de waarde van een reactie vermindert als deze te laat
            komt, maar heeft geen catastrofale gevolgen

LauwersCollege Buitenpost                                       Informatica
                                LauwersCollege Buitenpost




                       Voorbeelden real-time systemen
      •     automatische bediening van vliegtuigen en raketten
      •     luchtverkeer controle
      •     bankoperaties per terminal
      •     hartbewakingssysteem in ziekenhuizen
      •     pacemakers bij patiënten
      •     mobiele telefoniesystemen
      •     procesbeheersingssystemen in chemische fabrieken
      •     communicatiesystemen in een auto
      •     inbraakalarm-meldingsysteem.

LauwersCollege Buitenpost                                   Informatica
                                 LauwersCollege Buitenpost




                            Kenmerken van een RTS

      Moet extreem betrouwbaar en veilig zijn.
              – Steeds meer vitale functies in de samenleving
                worden toevertrouwd aan computer systemen
              – Slecht functionerende systemen kunnen
                catastrofaal zijn, vaak zijn mensenlevens
                gemoeid
              – Vaak parallelle systemen die elkaars taken
                kunnen overnemen

LauwersCollege Buitenpost                                    Informatica
                                LauwersCollege Buitenpost




                       Kennissysteem of expertsysteem

     • In dit systeem wordt kennis vastgelegd.
     • Kan voorgelegde problemen interpreteren en
       analyseren waarna een oplossing of diagnose wordt
       gegeven
     • Werkt altijd in combinatie met een database
     • Bij de ontwikkeling worden speciale
       programmeertalen gebruikt: vaak SmallTalk of Prolog
     • Expertsystemen probeert men zo te maken dat het lijkt
       alsof ze ‘menselijke intelligentie’ hebben: kunstmatige
       intelligentie
LauwersCollege Buitenpost                                   Informatica
                                     LauwersCollege Buitenpost




                            Pijlers van Kennissysteem

      Kennisbank (of knowledge base)
              • Database met gegevens: bevat feitelijke kennis alsmede
                regels hoe de kennis gebruikt moet worden.
              • Alle mogelijke relaties tussen kenniselementen zijn
                nauwkeurig aangegeven.


           Referentiesysteem (interference engine)
                   • Mechanisme dat logische regels op het kennisbestand
                     toepast om een voorgelegd probleem op te lossen; ook
                     wel redeneeralgoritme genoemd.

LauwersCollege Buitenpost                                             Informatica
                            LauwersCollege Buitenpost




              Voorbeelden van kennissystemen

   • Systeem voor signaleren van fraude
   • Adviessysteem (bijvoorbeeld hypotheek)
   • Herkenningssystemen (gezicht, handschrift, nummerbord)
   • Systeem dat aardbevingen voorspelt
   • Schaakprogramma
   • De Maeslantkering heeft deuren die op basis van een
     kennisgebaseerd systeem worden geopend of gesloten
   • Het alarmnummer 112 gebruikt een kennisgebaseerd systeem om
     te bepalen of er een ambulance mag worden gestuurd of niet
   • Verzekeraar AEGON gebruikt een kennisgebaseerd systeem om
     te kijken onder welke voorwaarden iemand voor een
     autoverzekering mag worden geaccepteerd
   • Het gebruik van een neuraal netwerk.
LauwersCollege Buitenpost                                 Informatica
                                    LauwersCollege Buitenpost




                            Simulatiesystemen

        • De werkelijkheid wordt nagebootst (gesimuleerd).
        • Ervaringen met simulatiesystemen geven inzicht in
          het gedrag van het werkelijke systeem.
               ─ Vooraf is grondige studie van praktijksituatie nodig.
        • Uitvoer bestaat uit bewegende beelden en geluid.
           ─ Dit vereist hoge verwerkingscapaciteit.
        • Speciale randapparatuur is nodig om de beleving
          van de werkelijkheid op verschillende niveaus
          zichtbaar te maken.


LauwersCollege Buitenpost                                                Informatica
                            LauwersCollege Buitenpost




           Voorbeelden van Simulatiesystemen

         • Weersimulatiesystemen
         • Systemen voor opleiding en training,
           bijvoorbeeld een vluchtsimulator.
         • Filmproductiesystemen
         • Virtual Reality voor specifieke toepassingen
         • SimCity




LauwersCollege Buitenpost                                 Informatica
                                      LauwersCollege Buitenpost



                            Hoe werken simulatiesystemen

    In dynamische computersimulaties worden de veranderingen in de tijd
    van het systeem nagebootst door de tijd op te delen in kleine blokjes.
    De toestand van het systeem wordt op basis hiervan
    stapsgewijs berekend, door middel van iteratie.
    Ook de ruimte kan worden opgedeeld in kleine blokjes; we noemen
    dit cellulaire automaten.
    De essentie van cellulaire automaten is hoe een willekeurige
    eenvoudige reeks van enen en nullen in het volgende tijdstip tot
    een andere reeks enen en nullen ontwikkelt.

    Voorbeeld: Game of Life
    Toepassing: Onderzoek van complexe processen in de natuur,
    zoals koraalgroei, bloedstroming in het menselijk lichaam,
    verdeling van insecten en/of bacteriën over de ruimte, de
    verspreiding van epidemieën of bosbranden, enz.
LauwersCollege Buitenpost                                         Informatica
                                    LauwersCollege Buitenpost




                            Wat is een embedded systeem?

      • Een product dat onzichtbaar door een microcomputer
        wordt bestuurd
              – software is onlosmakelijk verbonden met het product
              – software wordt niet apart verkocht
              – software biedt vaak belangrijke toegevoegde waarde
              – het product vervult een bepaalde functie
      • Zeer veel voorbeelden in de huidige consumentenmarkt
      • Real-time systemen zijn vaak ook embedded systemen



LauwersCollege Buitenpost                                            Informatica
                            LauwersCollege Buitenpost




               Voorbeelden van embedded systemen

    • wasmachine
       – één specifieke taak, beperkte
         functionaliteit
       – weinig flexibel
       – goedkoop, massaproductie
    • communicatiesysteem in auto
       – zeer complex
       – goedkoop
       – zware real-time vereisten
       – laag vermogen gebruik
       – moet zeer flexibel zijn, open
         voor nieuwe toepassingen


LauwersCollege Buitenpost                               Informatica
                              LauwersCollege Buitenpost



           Voorbeelden van real-time en embedded

   – hoofdcomponenten van de globale infrastructuur
          • al onze energiebronnen hangen af van embedded systemen
            (olie, gas, nucleaire energie)
          • vliegtuigen vliegen, schepen varen, allemaal gebaseerd op
            embedded systemen
          • voedsel, drank, zuiver water komen hoofdzakelijk van
            processen die afhankelijk zijn van embedded systemen
   – de farmaceutische industrie gebruikt embedded systemen om
     medicijnen te produceren en te creëren
   – embedded systemen zijn vitaal in autoproductie, medische
     uitrusting, telecommunicatie, radio en televisie, enz
LauwersCollege Buitenpost                                         Informatica
                                LauwersCollege Buitenpost




                        Systeemontwikkeling

          Tijdens de systeemontwikkeling wordt gestreefd naar de
          ontwikkeling van een (gedeeltelijk) nieuw informatie-
          systeem.


          Definitie van een informatiesysteem:
          Het geheel van mensen, apparaten, programma’s en
          procedures dat zorgdraagt voor de informatievoorziening
          van (een deel van) een organisatie, product of dienst




LauwersCollege Buitenpost                                          Informatica
                              LauwersCollege Buitenpost



                            UML


    UML: Unified Modeling Language.

    UML is een modelleertaal die we kunnen gebruiken om situaties
    te beschrijven of te tekenen, voordat er wordt begonnen met
    programmeren.

    UML is geen ontwikkelmethode, maar het helpt om een te maken
    systeem te visualiseren, en te communiceren met anderen.

    De eisen (de zogenaamde Requirements) voor een systeem
    worden m.b.v. UML beschreven.

LauwersCollege Buitenpost                                    Informatica
                                        LauwersCollege Buitenpost



                              UML: use-case diagram

                            beschrijving van het gedrag van een systeem
                              vanuit het standpunt van een gebruiker.
                                                                          systee
  actor                                                                     m




                                                                    use-case

LauwersCollege Buitenpost                                                  Informatica
                                      LauwersCollege Buitenpost




                            UML: Klassen en objecten

    Bij informatiesystemen heb je te maken met objecten, dat zijn
    zaken die bepaalde handelingen verrichten.
    De verzamelnaam voor alle objecten is een klasse.
    Een object is een instantie van de bijbehorende klasse.


    In UML worden klassen door rechthoeken
    voorgesteld, met bovenin een vak waarin de
    naam van de klasse.

    De attributen staan in het middelste vak en
    de methoden in het onderste vak.


LauwersCollege Buitenpost                                         Informatica
                                    LauwersCollege Buitenpost




                            UML: Sequentiediagram


          Sequentiediagram of volgordediagram:
          Een diagram met een aantal objecten, waarin de interactie
          tussen de objecten in de tijd zichtbaar wordt gemaakt.


          De objecten staan horizontaal naast elkaar,
          verticaal wordt er een tijdbalk getekend.


          In welke chronologische volgorde worden de verschillende
          acties uitgevoerd?


LauwersCollege Buitenpost                                             Informatica
                                LauwersCollege Buitenpost




                      UML: Sequentiediagram (2)

                                                            object




                                                             event


      actief
      objec                                                   Tijd
        t                                                     balk


LauwersCollege Buitenpost                                       Informatica
                                    LauwersCollege Buitenpost



                            UML: Toestandsdiagram

               Toestandsdiagram of statechartdiagram


               Een toestandsdiagram geeft aan op welke wijze een
               object van toestand kan veranderen als reactie op
               gebeurtenissen.


               Op de volgende dia zie je wat er op het scherm van de
               pinautomaat verschijnt, dus de toestand van het
               pinapparaat, na bepaalde acties.



LauwersCollege Buitenpost                                              Informatica
                              LauwersCollege Buitenpost




                    UML: Toestandsdiagram (2)

startpun
t




  eindpunt
LauwersCollege Buitenpost                                 Informatica
                            LauwersCollege Buitenpost




         Ontwikkelmethoden: Watervalmethode

   1. Watervalmethode           Definitie               Fasen vinden na
                                                        elkaar plaats.

                                                        Een fase moet eerst
                                 Analyse
                                                        af zijn voordat de
                                                        volgende kan
                                                        beginnen.
                                 Ontwerp
                                                        Na elke fase een
                                                        rapport (mijlpaal)
                                Realisatie


LauwersCollege Buitenpost                                              Informatica
                               LauwersCollege Buitenpost



      Voordelen en nadelen van de Waterval methode

      Voordelen:
      •      Heldere procesgang
      •      Scheiding van taken
      •      Kwaliteitscontrole
      •      Kostencontrole

        Nadelen:
        • Neemt veel tijd in beslag
        • Kans op het bouwen van een verouderd systeem met
          verouderde technieken

        Er wordt vanwege de nadelen nog weinig gebruik
        gemaakt van de Waterval methode
LauwersCollege Buitenpost                                    Informatica
                                          LauwersCollege Buitenpost




                  Ontwikkelmethoden: Cyclische methode
  2. Cyclische methode of
  evolutionaire methode
                                                                      Het product
                                         Product 4
                                                                      wordt gemaakt
                                                                      en in stappen
                                                                      verder
                                      Product 3
                                                                      ontwikkeld
                                    Product 2
                                                                      todat de
                                                                      volledige
                                   Product 1                          functionaliteit is
                                                                      bereikt
                            Tijd
LauwersCollege Buitenpost                                                        Informatica
                            LauwersCollege Buitenpost



               Principes van de cyclische methode

    Principe: Iteratieve verfijning
    • Probeer zo snel mogelijk iets aan de praat te krijgen!
    • Opeenvolgende verfijningen
    • De gebruiker geeft steeds commentaar op de volgende
      verfijning
    • Snelle prototypes
    • Pilot, schaduwdraaien
    • Veel overeenkomsten met de Deming-cirkel
LauwersCollege Buitenpost                               Informatica
                               LauwersCollege Buitenpost




      SDM: System Development Methodology

 •       SDM is een watervalmethode; speciaal voor informatiesystemen.
 •       Het behandelt de hele levenscyclus
 •       Bij iedere fase wordt in een mijlpaalproduct vastgelegd wat is
         gedaan/afgesproken.
 •       Voor fase 0-6, werd in de jaren 1970-1980 ongeveer 1 tot 2 jaar
         uitgetrokken.
 •       De fase Gebruik en beheer duurde vijf jaar of langer.
 •       Daarna vonden veel bedrijven het noodzakelijk een nieuw systeem
         aan te schaffen, dus een systeem ging circa zeven jaar mee.

LauwersCollege Buitenpost                                         Informatica
                                        LauwersCollege Buitenpost




                             De fasen van SDM
        0 Vooronderzoek

                     1 Definitiestudie
                            2 Functioneel ontwerp

                                    3 Technisch ontwerp

                                           4 Programmeren

                                                         5 Testen
                                                     6 Conversie en invoering

                                                                    7 Gebruik en beheer
LauwersCollege Buitenpost                                                           Informatica
                                LauwersCollege Buitenpost




                            SDM-fasen samengevat
  0 Vooronderzoek            Onderzoeken wat de wensen en behoeften van de klant zijn
                             en wat de tekortkomingen van het vorige systeem zijn.
  1 Definitiestudie          Onderzoeken of de ontwikkeling van het informatiesysteem
                             zinvol en mogelijk is.
  2 Functioneel ontwerp      Vaststellen wat het systeem moet doen en vaststellen van het
                             ontwerp van het systeem in algemene zin.
  3 Technisch ontwerp        Een nauwkeurige en gedetailleerde beschrijving geven van
                             het te maken systeem; ook de interface.
  4 Programmeren             Programmeren en productiegereed maken van het systeem.

  5 Testen                   In samenhang testen. De klant doet een acceptatietest.

  6 Conversie, Invoering     Gegevens van het oude systeem zullen omgezet moeten
                             worden. Nieuwe systeem invoeren en overdragen.
  7 Gebruik en beheer        In gebruik nemen, onderhouden en beheren

LauwersCollege Buitenpost                                                       Informatica
                            LauwersCollege Buitenpost




     DSDM: Dynamic System Development Method

De meest bekende RAD-methode (Rapid Application Development)
1 Gebruikersbetrokkenheid is cruciaal
2 DSDM teams moeten kunnen beslissen
3 Het team levert regelmatig producten
4 De producten moeten onmiddelijk bruikbaar zijn voor het doel
   waarvoor ze zijn ontwikkeld
5 Herhalende en cyclische ontwikkeling zijn nodig om het product
   zo optimaal mogelijk te laten zijn
6 Alle veranderingen die gedurende de ontwikkeling gedaan worden,
   zijn omkeerbaar
7 Er wordt uitgegaan van een hoog niveau van benodigdheden
8 Er wordt gedurende de hele levenscyclus van een product getest
9 Alle betrokkenen moeten meewerken en samenwerken
LauwersCollege Buitenpost                                Informatica
                                    LauwersCollege Buitenpost



                 DSDM bestaat uit de volgende vijf fasen:

1.      Haalbaarheidsonderzoek
2.      Bedrijfsonderzoek
        Wat moet de applicatie doen (functioneel) en hoe wordt het opgezet (architectuur)
3.      De functiebepalende cyclus
        Er worden prototypes gebouwd voor de functionaliteit
4.      De cyclus ontwerpen en bouwen
        Er worden prototypes gebouwd om in het operatonele proces gebruikt te kunnen worden
5.      De implementatie cyclus
        Het nieuwe (deel)systeem wordt in de operationele omgeving geïmplementeerd

        Daarna zijn er vier mogelijkheden:
•       Het is klaar; er is geen behoefte aan verdere ontwikkeling (pijl 1 op de volgende dia)
•       Een nieuwe functionele omgeving is ontdekt; de verdere ontwikkeling start dan weer bij
        het bedrijfsplan (pijl 2 op de volgende dia)
•       Een deel van de functionele omgeving ontbreekt. Er wordt weer gestart met het
        bepalen van de functionaliteiten (pijl 3 op de volgende dia)
•       Een functioneel onderdeel was onvoldoende ontwikkeld; terug naar ontwerp en bouw
        van dat onderdeel (pijl 4 op de volgende dia)
LauwersCollege Buitenpost                                                          Informatica
                                                   LauwersCollege Buitenpost


                                                                                                Klaar
                              Systematiek van DSDM                                                   1
                                               1 Haalbaarheidsonderzoek
                                                                                             Implementeren
                Overeengeko-                   2     Bedrijfsonderzoek       2
                 men plan

  Maken
                                                      3                           Herzie                       Train
                                    Stel                                         bedrijfs-   5 Implementatie gebruikers
functioneel
                 3 Functies      functioneel                                     voering
 prototype                       prototype
                  bepalen
                                    vast

                                                                                             Gebruikers goed-
                                                                                              keuringen en
              Herzie prototype                                                                aanwijzingen
                                                                           4
                                                           Stel ontwerp
                                                          prototype vast


                                               Overeen-                    Herzie
                                               gekomen    4 Ontwerpen en ontwerp
                                                 plan        bouwen      protottype


                                                           Bouw ontwerp
                                                             prototype

  LauwersCollege Buitenpost                                                                                       Informatica
                                       LauwersCollege Buitenpost



                    Verschil DSDM en SDM

      • SDM: Het gevraagde product ligt vast
             De benodigde tijd niet
       • DSDM: De tijd ligt vast
                            Je weet niet of alle wensen binnen die tijd
                            gerealiseerd kunnen worden.
                            Bepaling volgens het MoSCoW-principe.
                            Gebruik van tijdframes
                            Volgens de Paretoregel gebeuren toch 80% van
                            de dingen in 20% van de tijd

                                                                      Einde
LauwersCollege Buitenpost                                                 Informatica