Hoofdstuk 15 Informatiesystemen

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

2. Systeem Een systeem bestaat uit een aantal componentendie onderling zijn verbonden (er is een structuur). Tussen de elementen vindt interactie plaats. E E E LauwersCollege Buitenpost Informatica

3. Omgeving E E Output Systeem Soorten systemen. Open systeem: het systeem heeft relaties met de omgeving. 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

4. Systemen beschrijven. Beschrijving van de componenten op detailniveaucompositie 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

5. 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

6. 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

7. Real-time systemen • Een real-time systeem is een computersysteem dat binnen een bepaalde tijd (de responstijd) moetreageren 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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. Pijlers van Kennissysteem LauwersCollege Buitenpost Informatica

13. Voorbeelden van kennissystemen • Systeem voor signaleren van fraude • Adviessysteem (bijvoorbeeld hypotheek) • Herkenningssystemen (gezicht, handschrift, nummerbord) • Systeem dat aardbevingen voorspelt • Schaakprogramma • De Maeslantkeringheeft 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 eenneuraal netwerk. LauwersCollege Buitenpost Informatica

14. 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

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

16. 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

17. 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

18. 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

19. Voorbeelden van real-time en embedded • hoofdcomponenten van de globale infrastructuur • al onzeenergiebronnenhangen af van embedded systemen (olie, gas, nucleaire energie) • vliegtuigenvliegen, 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

20. Systeemontwikkeling Tijdens de systeemontwikkeling wordt gestreefd naar deontwikkeling van een (gedeeltelijk) nieuw informatie-systeem. Definitie van een informatiesysteem: Het geheel van mensen, apparaten, programma’s enprocedures dat zorgdraagt voor de informatievoorzieningvan (een deel van) een organisatie, product of dienst LauwersCollege Buitenpost Informatica

21. 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

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

23. 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 instantievan de bijbehorende klasse. In UML worden klassen door rechthoeken voorgesteld, met bovenin een vak waarin de naam van de klasse. De attributenstaan in hetmiddelste vak en de methodenin hetonderste vak. LauwersCollege Buitenpost Informatica

24. 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

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

26. 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

27. UML: Toestandsdiagram (2) startpunt eindpunt LauwersCollege Buitenpost Informatica

28. Ontwikkelmethoden: Watervalmethode Fasen vinden naelkaar plaats. Een fase moet eerstaf zijn voordat devolgende kanbeginnen. Na elke fase een rapport (mijlpaal) Definitie 1. Watervalmethode Analyse Ontwerp Realisatie LauwersCollege Buitenpost Informatica

29. 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

30. Ontwikkelmethoden: Cyclische methode 2. Cyclische methode of evolutionaire methode Het product wordt gemaakten in stappen verderontwikkeld todat devolledige functionaliteit is bereikt Product 4 Product 3 Product 2 Product 1 Tijd LauwersCollege Buitenpost Informatica

31. 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

32. 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 jaaruitgetrokken. • 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

33. 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

34. SDM-fasen samengevat LauwersCollege Buitenpost Informatica

35. 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 productzo 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

36. 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

37. Implementeren Overeengeko- men plan 5 Implementatie Herziebedrijfs- voering 3 Functiesbepalen Maken functioneelprototype Traingebruikers Stel functioneelprototypevast Gebruikers goed-keuringen enaanwijzingen Herzie prototype Stel ontwerpprototype vast 4 Ontwerpen enbouwen Overeen-gekomenplan Herzieontwerpprotottype Bouw ontwerpprototype Klaar Systematiek van DSDM 1 1 Haalbaarheidsonderzoek 2 2 Bedrijfsonderzoek 3 4 LauwersCollege Buitenpost Informatica

38. 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