LauwersCollege Buitenpost Informatica Hoofdstuk 15 Informatiesystemen Systemen Soorten systemen UML Ontwikkelmethoden SDM DSDM LauwersCollege Buitenpost Informatica

LauwersCollege Buitenpost Informatica 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 Informatica Soorten systemen. Open systeem: het systeem heeft relaties met de omgeving. Systeem Omgeving Output E Input E 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 Informatica 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 Informatica Soorten deelsystemen. Subsysteem of Segmentsysteem: Een deel van het systeem, bijvoorbeeld het subsysteem hoofd van het systeem menselijk lichaam. 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 Informatica 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 Informatica 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

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

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 Informatica 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

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

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

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 Informatica 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

Voorbeelden van Simulatiesystemen Weersimulatiesystemen Systemen voor opleiding en training, bijvoorbeeld een vluchtsimulator. Filmproductiesystemen Virtual Reality voor specifieke toepassingen SimCity LauwersCollege Buitenpost Informatica

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

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

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

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 Informatica 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 Informatica 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 Informatica UML: use-case diagram beschrijving van het gedrag van een systeem vanuit het standpunt van een gebruiker. systeem actor use-case LauwersCollege Buitenpost Informatica

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

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

UML: Sequentiediagram (2) LauwersCollege Buitenpost Informatica object event actief object actief object Tijd balk LauwersCollege Buitenpost Informatica

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

UML: Toestandsdiagram (2) startpunt eindpunt LauwersCollege Buitenpost Informatica

LauwersCollege Buitenpost Informatica Ontwikkelmethoden: Watervalmethode Definitie Fasen vinden na elkaar plaats. Een fase moet eerst af zijn voordat de volgende kan beginnen. Na elke fase een rapport (mijlpaal) 1. Watervalmethode Analyse Ontwerp Realisatie LauwersCollege Buitenpost Informatica

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

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

LauwersCollege Buitenpost Informatica DSDM bestaat uit de volgende vijf fasen: Haalbaarheidsonderzoek Bedrijfsonderzoek Wat moet de applicatie doen (functioneel) en hoe wordt het opgezet (architectuur) De functiebepalende cyclus Er worden prototypes gebouwd voor de functionaliteit De cyclus ontwerpen en bouwen Er worden prototypes gebouwd om in het operatonele proces gebruikt te kunnen worden 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

1 Haalbaarheidsonderzoek Systematiek van DSDM Klaar 1 1 Haalbaarheidsonderzoek Train gebruikers Herzie bedrijfs- voering Gebruikers goed- keuringen en aanwijzingen Implementeren 5 Implementatie 3 Functies bepalen Overeengeko- men plan Herzie prototype Maken functioneel prototype Stel functioneel prototype vast 2 Bedrijfsonderzoek 2 3 4 4 Ontwerpen en bouwen Stel ontwerp prototype vast Herzie ontwerp protottype Overeen- gekomen plan Bouw ontwerp prototype LauwersCollege Buitenpost Informatica

LauwersCollege Buitenpost Informatica 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