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| 內容簡介： |
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《信息系统分析与设计》针对大型复杂信息系统的分析与设计问题，以体系工程和系统工程思想为基础，按照复杂信息系统开发的基本流程，从战略规划与架构设计、领域与需求分析、系统设计与优化以及系统验证评估等方面，全面介绍复杂信息系统分析与设计方法。《信息系统分析与设计》结合复杂信息系统建设与运用的新变化、新特点，突出架构设计、模型驱动、面向服务以及定量化分析评估等在系统分析与设计中的应用，为科学、规范、高效分析与设计复杂信息系统提供方法。
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目录第1章 概述 11.1 信息系统概述 11.2 信息系统工程 101.3 信息系统开发方法 16习题 25第2章 信息系统建模方法 272.1 概述 272.2 功能建模方法 312.3 数据建模方法 382.4 UML建模语言 46习题 68第3章 信息系统战略规划 703.1 企业信息化战略与规划 703.2 常用的信息系统规划方法 743.3 基于架构的信息系统规划方法 81习题 90第4章 企业架构设计方法 914.1 业务架构设计 914.2 应用架构设计 984.3 数据架构设计 1074.4 技术架构设计 1184.5 联合反导指挥信息系统架构设计 125习题 134第5章 领域分析方法 1355.1 系统分析概述 1355.2 领域分析概述 1385.3 问题与现状分析 1405.4 组织分析 1465.5 业务分析 150习题 157第6章 需求分析 1596.1 需求分析概述 1596.2 面向数据流的需求分析方法 1706.3 面向对象的需求分析方法 180习题 195第7章 系统设计 1967.1 系统设计概述 1967.2 系统概要设计 2007.3 系统详细设计 206习题 222第8章 面向服务的设计方法 2238.1 基本概念 2238.2 SOA架构 2288.3 面向服务的分析与设计 2398.4 微服务及微服务架构 242习题 247第9章 系统结构设计与优化方法 2489.1 系统结构设计与优化概述 2489.2 基于功能分配的系统结构设计 2509.3 系统结构度量方法 2559.4 常用系统结构优化方法 2609.5 系统结构设计与优化案例 267习题 274第10章 信息系统方案验证与评估 27510.1 信息系统验证与评估概述 27510.2 系统验证方法 27810.3 系统评估方法 28910.4 系统验证评估案例 297习题 300参考文献 301
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第1章概述 随着以计算机、移动计算、通信技术为代表的信息技术迅速推广与应用，社会、经济的信息化己经深入生活的各个领域。信息系统作为信息化的核心内容，与人们的工作和生活息息相关。在介绍信息系统具体开发方法与技术之前，*先需要明确信息系统的基本概念以及特点。 1.1信息系统概述 1.1.1系统的概念 系统是一个众所周知的概念。在生活中，人们经常接触到各种各样的系统，如自然界的生物系统，人工研制的制造系统、电力系统，以及企业管理系统等。 按照系统工程的观点，系统是由相互联系、相互影响的若干要素结合而成，具有特定目标和功能，并处于一定环境中的有机整体。 系统的概念可以从以下几个方面理解。 (1)系统是由若干部分组成的。系统由若干组成部分相互作用形成。由于系统服务的领域、复杂程度、组成部分形态等不同，不同系统的组成部分有所区别。系统组成可以是不可再分的基本元件，如机械系统中的一个机械零件；也可以是一个子系统，如汽车本身是一个系统，它的动力系统是汽车系统的子系统。更复杂的系统，如载人航天系统，它包含的子系统的数量和子系统的层次会更多，每个子系统也更加复杂。 (2)系统具有一定的结构。系统的组成部分按照一定的结构关系相互作用、相互制约，形成一个整体。人体就是一个复杂的系统，呼吸系统、神经系统、消化系统等都是人体的组成系统。这些组成系统不是简单地拼凑在一起，而是按照物理、能量等交换关系形成结构，从而构成一个活生生的人。汽车的各种部件也必须按照一定结构关系装配，才能保证汽车正常运行。在载人航天系统中，火箭系统、发射控制系统、返回系统、空间运载平台等都是按照一定的结构关系有机集成，最终形成一个整体。 (3)系统具备一定功能。功能是系统组成部分相互作用以及系统与外部相互作用所能提供的效用，功能体现系统的目的性。例如，汽车具有行驶功能，信息系统具有信息处理、信息存储等功能。对于人造系统来说，系统的功能体现系统研制的目的，如财务管理信息系统的功能就是为财务业务的管理提供自动化支撑。 1.1.2系统的特征 一般来说，系统具有如下特征。 (1)目的性。系统是有目的的，系统的目的决定了系统的组成、结构以及功能。系统组成、结构形成的功效都是为了完成系统的目的。 (2)相关性。系统相关性是指系统组成要素或部分是相互联系、相互作用的。通过组成部分的交互性，系统成为一个整体。没有相关性，系统不可能成为一个整体。例如，一堆沙子彼此之间没有相关性，因此不能成为系统。 (3)整体性。系统的整体性是指系统各部分相互作用形成一个有机整体，并表现出单个组成部分不具备的功能。系统的整体性体现了整体大于部分之和。 (4)稳定性。系统稳定性是指在外界作用下的开放系统有一定的自我稳定能力，能够在一定范围内自我调节，保持和恢复系统的有序状态、结构和功能。 系统的稳定性不是指系统静止不变，系统稳定性是动态中的稳定性。 (5)层次性。系统具有层次结构。由于组成系统的诸要素的种种差异，系统组成在地位、作用、结构和功能上表现出等级秩序性，形成具有质的差异的系统等级。 一个系统往往由多个部门（或部分）组成。每个部门可看作一个小的系统，称为子系统，子系统又可划分为子子系统。 (6)适应性。系统必须适应环境。任何系统都是存在并运行于一个特定的环境之中的，与环境不断进行物质、能量和信息的交换。 1.1.3信息系统概念 信息系统是一类特殊的系统。简单地说，信息系统是信息处理的系统。信息系统以信息为媒介，对输入的信息进行加工处理，并产生输出信息。 1.信息系统分类 人们常说的信息系统大多数是指支持某部门、机构管理和决策的信息系统，信息系统重要的特征是信息处理技术和互联网技术在业务领域内的应用。现代信息系统以计算机为信息处理工具，以网络为信息传输手段，它最大限度地克服了时间和空间的限制，使人们能以*快捷的方式获取所需信息并加以利用。 信息系统有广义和狭义之分。狭义信息系统多指以计算机系统为核心的管理信息系统，如企业的财务管理、人力资源管理、物资管理等信息系统。广义信息系统泛指以对信息进行收集、传输、管理、处理、利用等为主要目的的人工系统。 对于广义信息系统来说，计算机等信息技术不是信息系统的必要条件。例如，古代驿站就担负着信息传递的功能，指挥机构负责信息处理，一组驿站和指挥机构形成了区域预警信息网，这就是早期的广义信息系统。 现代广义信息系统以计算机、网络、数据库、智能计算等现代信息技术为基础。物联网系统就是一类典型的广义信息系统。通俗地说，物联网指物物相连，万物万联。其中，物与物、人与物之间的交互是物联网的核心。物联网系统在物质流动和处理基础上，伴随着信息流动和处理，通过信息流动和处理支持物联网系统的高效运转。从信息处理的角度来看，物联网的核心是信息感知、信息传输和信息处理。信息感知可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备获取物体的各类信息。信息传输通过互联网、无 线网络等手段与技术，将物流的信息实时、准确地传送，以便信息交流、分享。信息处理使用各种智能技术，对感知和传送到的数据、信息进行分析处理，实现监测与控制的智能化。 当今社会汽车数量剧增，停车难日益成为一个突出问题，不少城市推出了智慧路边停车管理系统。智慧路边停车管理系统就是一类典型的物联网系统。该系统基于云计算平台，结合物联网技术与移动支付技术，共享车位资源，提高车位利用率和用户的方便程度。人们通过手机端APP可以实现及时了解车位信息、车位位置，提前做好预订并交费等操作，在很大程度上解决了“停车难、难停车”的问题。智慧停车包括信息收集、信息传输、信息处理、信息使用等典型的信息过程。智慧路边停车管理系统是一类典型广义的信息系统。 与单纯的软件不同，信息系统一般由软硬件组成，包括软件系统和支持软件运行的硬件环境。例如，超市的结算系统不仅包含结算软件，还包括商品扫描、结算终端设备以及存储资源等。对于物联网系统来说，其中的软硬件组成就更加复杂。 2.信息系统特点 一般信息系统具有以下几个特点。 1)信息系统处理的对象是信息 无论是广义信息系统还是狭义信息系统，需要处理的对象都是信息，系统运行以信息为媒介。 在信息社会中，与物质和能量一样，信息也是一种重要资源。对于信息资源的开发和利用己经成为企业、国家核心竞争力的重要内容。信息需要通过收集、加工、处理才能在社会、经济和军事中发挥作用，信息本身也成为一种可以产生、采集、传输、共享和使用的资源。例如，大数据本身就是一类典型的信息资源，必须对大数据进行科学处理才能得到有用的信息，并利用这些信息指导人们的生活和工作。 2)信息系统是提高工作效率和科学决策的重要支撑手段 信息系统犹如企业、社会、经济、生活系统中的神经系统，一方面连接社会、经济、生活的各部分，另一方面，信息系统的工作状态和效能直接影响社会、经济和生活。 信息系统将机械、简单、重复的工作通过自动化的方式实现，以提高工作效率。例如，常见的财务系统、物资管理系统等，将简单、重复性、工作量大的活动交给信息系统自动完成，可以极大地提高工作效率。信息系统越来越成为企业和社会经济系统的有机组成部分。现代信息系统不仅仅是一种自动化的手段，还可以提供智力活动。对于复杂的规划和决策问题，可以通过信息系统辅助决策判断，提高规划和决策的科学性。特别是加入智能算法的信息系统，甚至具有智能预测和推理的能力。大数据系统通过对大数据的分类、挖掘，可以发现隐藏在大数据背后的规律，支持科学决策。例如，在新冠疫情期间，可以通过信息系统收集和分析人员感染和流动数据，预测新冠疫情的发展。在动态清零防疫阶段，可以利用大数据分析准确发现密接人员等。这些都是通过信息系统完成信息的收集和科学处理，为管理部门决策提供支持。 3)信息系统是业务（管理）和技术的有机结合 信息系统是信息技术支撑下的人工系统，信息技术是信息系统的核心，先进的信息技术对信息系统的建设、效能等有强大的支持作用。例如，在智能技术、大数据技术等的支持下，传统的、单纯代替简单重复劳动的信息系统向具有一定智能、为科学决策提供支持的智能复杂信息系统转变。但是信息系统始终是面向应用领域，解决社会、经济、企业等业务和管理问题的支撑手段，信息系统必须与业务和管理紧密结合，利用信息化手段解决实际应用问题。这是信息系统目的性决定的，也是提高信息系统建设效益的根本。只有信息技术与业务领域有机结合，信息系统才能在实际应用中发挥应有的作用。 4)信息系统是跨领域、跨学科、人机结合的复杂综合系统 信息系统在各领域得到充分应用，特别是信息社会，复杂信息系统成为跨领域、跨部门业务交流与连接的纽带，因此系统的功能和组成也越来越复杂。例如，物流信息系统不仅包含交通运输领域，还涉及仓储、制造业等领域的信息。 信息系统的建设涉及多学科技术，特别是现代复杂信息系统，不仅仅需要计算机技术，还包括传感器技术、通信技术、信息安全技术、数据处理技术、管理科学等。因此，信息系统建设要采用科学的方法和模式，保证在业务层面跨领域无缝连接，在技术实现层面保证多种技术有机集成，提高信息系统建设和使用效益。 1.1.4信息系统的基本功能 从信息系统的一般过程来看，信息系统必须具有以下基本功能。 1.信息输入 信息是信息系统运行的基本媒介，信息在系统中流转，支持系统完成相应功能。信息输入是系统运行的基础。系统输入信息的内容和质量也直接影响信息系统的效益。 输入信息必须通过各种手段采集。通常信息采集方式有以下几种。 (1)人工录入，主要依靠人工录入信息。 (2)全自动设备采集，指利用信息采集设备或系统采集相关信息。例如，高速公路不停车电子收费系统（electronic toll collection，ETC)出入口对车辆信息米集、摄像头对交通路网信息米集等都是全自动信息米集。 (3)半自动采集，指人工和采集设备/系统配合完成的信息采集，如集成电路(integratedcircuit，IC)卡扫描等。 2.信息传输 信息传输包括系统内的信息传输和系统外的信息传输。信息传输的本质就是数据通信。按照信息论的相关理论，信息传输的基本过程如图1.1所示。 信源即信息的来源，可以是人、机器、系统、自然界的物体等。信源发出信息一般以某种符号或信号表示。 图1.1信息传输的基本过程 编码的作用是将信息变成信号。编码可以使信息更适合在信道中传输，如将语言、图像信息变为数字信号。 信道就是信息传输的通道。在信息系统中信道存在多种类型，如电缆、微波、人工传递等。 噪声是信息在传递过程中来自外界的干扰。 译码是将通过传输接收到的信号变换为文字、图像等可理解的信息。译码是编码的反变化。 信宿即信息的接收者。在信息系统里可以是人，也可以是信息系统或信息系统的组成部分。 3.信息存储 信息存储是广义上的信息存储，它不仅仅是信息系统的数据存储，还包括确定存储的内容、保存时间、保存的方式等。*常用的信息存储与访问技术包括文件和数据库等。 4.信息处理 传统的信息处理功能主要包括查询、排序、科学计算等。其中可能会使用到数学、运筹学、经济学、管理学等知识。 在人工智能和大数据等新一代信息技术的支持下，信息系统的处理能力也越来越强，甚至在某些方面具备比人更强的能力，如图像识别、规律挖掘、趋势预测等。 5.信息管理与维护 信息管理与维护包括系统全部数据的管理工作。例
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