胡德平

【主题词】 信息工程、软件工程、信息资源规划

目录

相关背景… 2

软件工程… 2

信息工程… 4

信息资源规划… 8

IRP vs 软件工程… 9

IRP需求分析vs需求分析… 10

IRP系统建模vs系统设计… 11

IRP专题报告vs规范说明书… 11

结论… 12

相关背景

软件工程

软件工程是一类工程，它借鉴了传统工程的原则和方法，以求高效地开发高质量软件。其中应用了计算机科学、数学和管理科学。计算机科学和数学用于构造模型与算法，工程科学用于制定规范、设计模型、评估成本及确定权衡，管理科学用于计划、资源、质量和成本的管理。

概念：满足软件过程管理需求

　　
　　软件工程这一概念，主要是针对20世纪60年代“软件危机”而提出的。它首次出现在1968年NATO（北大西洋公约组织）会议上。自这一概念提出以来，围绕软件项目，开展了有关开发模型、方法以及支持工具的研究。其主要成果有：提出了瀑布模型，开发了一些结构化程序设计语言（例如PASCAL语言，Ada语言）、结构化方法等。并且围绕项目管理提出了费用估算、文档复审等方法和工具。综观60年代末至80年代初，其主要特征是，前期着重研究系统实现技术，后期开始强调开发管理和软件质量。
　　70年代初，自“软件工厂”这一概念提出以来，主要围绕软件过程以及软件复用，开展了有关软件生产技术和软件生产管理的研究与实践。其主要成果有：提出了应用广泛的面向对象语言以及相关的面向对象方法，大力开展了计算机辅助软件工程的研究与实践。尤其是近几年来，针对软件复用及软件生产，软件构件技术以及软件质量控制技术、质量保证技术得到了广泛的应用。目前各个软件企业都十分重视资质认证，并想通过这些工作进行企业管理和技术的提升。软件工程所涉及的要素可概括如下：

　　 根据这一框架，可以看出：软件工程涉及了软件工程的目标、软件工程原则和软件工程活动。
　　

目标：高效率开发高质量软件产品

　　软件工程的主要目标是：生产具有正确性、可用性以及开销合宜的产品。正确性意指软件产品达到预期功能的程度。可用性指软件基本结构、实现及文档为用户可用的程度。开销合宜性是指软件开发、运行的整个开销满足用户要求的程度。这些目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多问题有待解决，它们形成了对过程、过程模型及工程方法选取的约束。
　　软件工程活动是“生产一个最终满足需求且达到工程目标的软件产品所需要的步骤”。主要包括需求、设计、实现、确认以及支持等活动。需求活动包括问题分析和需求分析。问题分析获取需求定义，又称软件需求规约。需求分析生成功能规约。设计活动一般包括概要设计和详细设计。概要设计建立整个软件体系结构，包括子系统、模块以及相关层次的说明、每一模块接口定义。详细设计产生程序员可用的模块说明，包括每一模块中数据结构说明及加工描述。实现活动把设计结果转换为可执行的程序代码。确认活动贯穿于整个开发过程，实现完成后的确认，保证最终产品满足用户的要求。支持活动包括修改和完善。伴随以上活动，还有管理过程、支持过程、培训过程等。

框架：开发模型、设计方法、工程支持、过程管理

　　软件工程围绕工程设计、工程支持以及工程管理，提出了以下四项基本原则：

　　第一，选取适宜开发模型。该原则与系统设计有关。在系统设计中，软件需求、硬件需求以及其他因素之间是相互制约、相互影响的，经常需要权衡。因此，必须认识需求定义的易变性，采用适宜的开发模型予以控制，以保证软件产品满足用户的要求。

　　第二，采用合适的设计方法。在软件设计中，通常要考虑软件的模块化、抽象与信息隐蔽、局部化、一致性以及适应性等特征。合适的设计方法有助于这些特征的实现，以达到软件工程的目标。

　　第三，提供高质量的工程支持。“工欲善其事，必先利其器”。在软件工程中，软件工具与环境对软件过程的支持颇为重要。软件工程项目的质量与开销直接取决于对软件工程所提供的支撑质量和效用。

　　第四，重视开发过程的管理。软件工程的管理，直接影响可用资源的有效利用，生产满足目标的软件产品，提高软件组织的生产能力等问题。因此，仅当软件过程得以有效管理时，才能实现有效的软件工程。

　　这一软件工程框架告诉我们，软件工程的目标是可用性、正确性和合算性；实施一个软件工程要选取适宜的开发模型，要采用合适的设计方法，要提供高质量的工程支撑，要实行开发过程的有效管理；软件工程活动主要包括需求、设计、实现、确认和支持等活动，每一活动可根据特定的软件工程，采用合适的开发模型、设计方法、支持过程以及过程管理。根据软件工程这一框架，软件工程学科的研究内容主要包括：软件开发模型、软件开发方法、软件过程、软件工具、软件开发环境、计算机辅助软件工程(CASE) 及软件经济学等。

作用：规范化软件过程管理

　　自从软件工程概念提出以来，经过30多年的研究与实践,虽然“软件危机”没得到彻底解决，但在软件开发方法和技术方面已经有了很大的进步。尤其应该指出的是，自80年代中期，美国工业界和政府部门开始认识到，在软件开发中，最关键的问题是软件开发组织不能很好地定义和管理其软件过程，从而使一些好的开发方法和技术都起不到所期望的作用。也就是说，在没有很好定义和管理软件过程的软件开发中，开发组织不可能在好的软件方法和工具中获益。
　　根据调查，中国的现状几乎和美国10多年前的情况一样，软件开发过程没有明确规定，文档不完整，也不规范，软件项目的成功往往归功于软件开发组的一些杰出个人或小组的努力。这种依赖于个别人员上的成功并不能为全组织的软件生产率和质量的提高奠定有效的基础，只有通过建立全组织的过程改善，采用严格的软件工程方法和管理，并且坚持不懈地付诸实践，才能取得全组织的软件过程能力的不断提高。

　　这一事实告诉我们，只有坚持软件工程的四条基本原则，既重视软件技术的应用，又重视软件工程的支持和管理，并在实践中贯彻实施，才能高效地开发出高质量的软件。

信息工程

信息工程的产生

　　信息工程的诞生，也象其它学科的出现一样，有它自己的特殊原因和驱动。它是数据处理危机的必然结果。整个60年代和70年代，以美国为代表的一些计算机技术发达的国家，差不多都经历了计算机在数据处理（DP）领域应用的发展时期。开始搞成批处理（Batch Processing），如工资计算，单据汇总，库存盘点等；后来逐步搞日常数据处理，如生产统计，库存控制等等。但是，当人们试图开发综合的信息服务系统，即所谓的管理信息系统（MIS），和进一步支持决策的信息系统，即所谓的决策支持系统（DSS）时，就发现原先的开发方法和工具是远不适应的。尽管70年代数据库理论与技术有了很大的发展，以软件工程开始普遍使用，但事实表明这一时期所形成的一套方法只是在一些较小的系统上取得了成功，对中大型、复杂信息系统的开发，不仅耗资大，成功小，而且还造成许多后来难以克服的隐患。当管理上的要求越来越高，为满足用户的需求，一些老系统要修改或重建，就连一些单项应用也要加以不断的维护；特别是随着计算机设备的不断跌价，个人计算机越来越多地出现在管理人员的办公桌上，要发挥这些设备的效益，必须把它们互联起来，既满足每个管理人员的信息需要，又给高层领导提供及时的决策信息。这时，人们才吃惊地发现，分散的开发所带来的严重后果：修改原先的软件，重新组织数据，连成一个统一的大系统，所耗费的人力和资金比重新建立还要多；甚至，采取维护和修改的办法是根本行不通的。美国80年代初的统计表明，国防部每年支付的软件维护费为20亿美元，估计到80年代末要高达160亿美元；80年代初美国全国每年软件维护费耗资200亿美元。系统维护问题就象病魔似的缠住了数据处理的发展，这就是人们所说的"数据处理危机"。传统的数据处理开发方法所遭到的一些失败，也是这种危机的表现。例如，IBM公司为日本的两家报社搞自动化系统，总编辑在终端上如何工作的问题一直搞不清楚，使IBM公司损失200万美元；而这些无畏的开发者们不懈努力，在几年后使美国的新闻管理工作自动化，设计文档资料竟达2400页。这使人们开始怀疑，从需求分析开始的传统的生命周期开发方法论，是否符合大型复杂信息系统的开发？
　　以詹姆斯·马丁(James Martin)为代表的美国学者,总结了这一时期数据处理发展的正反两方面经验,在有关数据模型理论和数据实体分析方法的基础上,再加上他发现的企业数据处理中的一个基本原理–数据类和数据之间的内在联系是相对稳定的,而对数据的处理过程和步骤则是经常变化的,于1981年出版了《信息工程》[1]一书，提出了信息工程的概念、原理和方法，勾画了一幅建造大型复杂信息系统所需要的一整套方法和工具的宏伟图景。第二年出版了《总体数据规划方法论》[2]一书，对信息工程的基础理论和奠基性工作–总体数据规划方法，从理论上到具体作法上详加阐述。经过几年的实践和深入研究，詹姆斯·马丁于80年代中期又出版了《信息系统宣言》[8]一书，对信息工程的理论与方法加以补充和发展，特别是关于自动化的自动化思想，关于最终用户与信息中心的关系，以及用户在应用开发中应处于恰当位置的思想，都有充分的发挥；同时加强了关于原型法（Prototyping）、第四代语言和应用开发工具的论述；最后，向与信息工程有关的各类人员，从软件公司到计算机制造商，提出了各自的"宣言"（Manifesto），实际上是一系列关于建设高效率高质量的复杂信息系统的经验总结。到此，可以认为信息工程作为一个学科已经形成了，用信息工程方法指导，成功地开发了越来越多的信息系统，逐渐引起了人们的注意。

什么是信息工程

　　约翰·柯林斯(John Collins)在为世界第一本信息工程专著[1]所写的序言中说:"信息工程作为一个学科要比软件工程更为广泛,它包括了为建立基于当代数据库系统的计算机化企业所必需的所有相关的学科。"
　　从这一定义中可以看出这样三个基本点：一、信息工程的基础是当代的数据库系统；二、信息工程的目标是建立计算机化的企业管理系统；三、信息工程的范围是广泛的，是多种技术、多种学科的综合。这自然要联系到软件工程，马丁认为，软件工程仅仅是关于计算机软件的规范说明、设计和编制程序的学科，实际上是信息工程的一个组成部分。

　　信息工程的基本原理和前提是：
　　1)数据位于现代数据处理的中心。如图1.1所示，借助于各种数据系统软件，对数据进行采集建立和维护更新。使用这些数据生成日常事务单据，例如打印发票、收据、运单和工票等。上级部门或专业人员有时要进行信息查询，对这些数据进行汇总或分析，得出一些图表和报告。为帮助管理人员进行决策，要用这些数据来回"如果怎样，就会怎样"一类问题。审计员检查某些数据，以确信是否有问题。

　　2)数据是稳定的，处理是多变的。一个企业所使用的数据类很少变化。稍具体一点说，数据实体的类型是不变的，除了偶尔少量地加入几个新的实体外，变化的只是这些实体的属性值。对于一些数据项集合，我们可找到一种最好的方法来表达它们的逻辑结构，即稳定的数据模型。这种模型是企业所固有的，问题是如何把它们提取出来，设计出来。这些模型在其后的开发和长远应用中很少变化，而且避免了破坏性的变化。在信息工程中，这些模型成为建立计算机化处理的坚实基础。虽然企业的数据模型是相对稳定的，但是应用这些数据的处理过程却是经常变化的。事实上，最好是系统分析员和最终用户可以经常地改变处理过程。只有建立了稳定的数据结构，才能使行政管理上或业务处理上的变化能被计算机信息系统所适应，这正是面向数据的方法所具有的灵活性，而面向过程的方法往往不能适应管理上的变化需要。

　　3)用户必须真正参加开发工作。企业的高层领导和各级管理人员都是计算机应用系统的用户，他们都在计算机终端上存取和利用系统的数据，是最终用户（End-User）。正是他们最了解业务过程和管理上的信息需求，所以从规划到设计实施，在每一阶段上都应该有用户的参加。在总体规划阶段，有充分理由要求企业高层领导参加：首先，信息是企业的重要资源，对如何发挥信息资源作用的规划工作，高层领导当然要亲自掌握；其次，总体规划要涉及企业长远发展政策和目前的组织机构及管理过程的改革和重新调整，而只有高层领导才能决定这些重大事情。各管理层次上的业务人员对业务过程和信息需求最熟悉，单靠数据处理部门无法搞清用户的需求；要使频繁的业务变化在计算机信息处理上得到及时的反映，满足管理上的变化要求，同样是数据处理部门所不能完全胜任的。这样，用户和数据处理部门的关系应加以改变，用户要参与开发，由被动地使用系统变为积极地开发系统；数据处理部门由独立开发变为培训、组织、联合用户开发，这就是信息中心的重要职能。自然，用户参与开发工作，修改、维护应用系统，决不能象过去数据处理部门那样，使用一套老方法、老的程序设计语言（如COBOL），而应是与用户充分友好的第四代语言和一系列开发工具，提高系统人设计实施到修改维护的自动化程度。

信息工程的组成部分

　　从上述的基本原理和前提出发，马丁阐述了一整套自顶向下规划（Top-Down Planning）和自底向上设计（Bottom-Up Design）的方法论，指出：建设计算机化的企业需要该组织的每一成员都为这一共同目标进行一致的努力，这就包括采用新方法论的总体策略，并要求每一成员对此应有清楚的理解[2]。几经修改，他在《信息系统宣言》一书中提出了信息工程组成的13块构件，如图1.2所示。这13块构件是相互联系的，构成一个统一体–信息工程方法论的宏伟大厦。本书作为对马丁三本著作的编译，将重点介绍三个部分：企业模型，实体关系分析和数据模型的建立（即主题数据库规划），以及数据分布规划。这三个部分是信息工程的基础。

数据环境与总体数据规划

马丁在《信息工程》和《总体数据规划方法论》中将计算机的数据环境分为四种类型，并认为清楚地了解它们之间的区别是很重要的，因为它们对不同的管理层次，包括高层管理的作用是不同的。一个高效率的企业应该具有第三类和第四类的数据环境，以保证具有真正的数据基础。
　　第一类数据环境：数据文件（Data Files）。其特征是：没有使用数据库管理系统，根据大多数的应用需要，由系统分析员和程序员分散地设计各种数据文件。其特点是简单，相对容易实现。但随着应用程序增加，数据文件数目剧增，导致很高的维护费用；一小点应用上的变化都将引起链锁反应，使修改又慢又贵，并很难进行。
　　第二类数据环境：应用数据库(Application Data Bases)。使用了数据库管理系统，但没达到第三类数据环境那种共享程度。分散的数据库为分散的应用而设计。实现起来比第三类数据环境简单。象数据文件环境一样，随着应用的扩充，应用数据库也在剧增。维护费用高，有时甚至高于第一类数据环境。还没有发挥使用数据库的主要优越性。

　　第三类数据环境：主题数据库(Subject Data Bases)。所建立的一些数据库与一些具体的应用有很大的独立性，数据经设计，其存储的结构与使用它的处理过程是独立的。各种业务科目的数据，如顾客数据，产品数据或人事数据，通过一些共享数据库被联系和体现出来。这种主题数据库的特点：经过严格的数据分析，建立模型，需要花费时间，但其后的维护费用很低。最终（但不是立即）会使应用开发加快，并能使用户直接与这些数据库交互使用数据。需要改变传统的系统分析方法和整个数据处理的管理方法。如果管理不善，也会蜕变成第二类（或者有可能是第一类）数据环境。

　　第四类数据环境：信息检索系统(Information Retrieval Systems)。一些数据库被组织得能保证信息检索和快速查询的需要，而不是大量的事务管理。软件设计中要采用转换文件、倒排表或辅关键字查询技术。新的字段可随时动态地加入到数据结构中。有良好的最终用户查询和报告生成软件工具。大多数用户掌握的系统都采用第四类数据库。这种环境的特点是：比传统的数据库有更大的灵活性和动态可变性。一般应该与第三类数据环境共存，支持综合信息服务和决策系统。90年代开始称这种数据环境为数据仓库（Data Warehouse）。

　　在数据库技术逐渐普及，软件工程方法得到推广的一二十年中，不同的企业单位开发计算机应用，形成了多种多样的数据环境；这些企业的高层领导和数据处理部门或迟或早都会认识到，需要对现存的数据环境进行改造，以保证信息需求的不断增高，克服现行计算机在数据处理方面的问题，提高科学管理水平，这就需要量进行总体数据规划。还有一些企业单位，计算机应用刚刚起步，或者准备开展计算机应用，需要吸取别人的经验教训，避免走错路、走弯路。如果有先进的方法论作指导，会更快更省地达到目的，这就更需要一种战略的、奠基性的规划工作–总体数据规划。对于前一类单位，通过总体数据规划，尽快地将现有数据环境转变到第三类、第四类数据环境，以保证高效率高质量地利用数据资源。对于后一类单位，总体数据规划是整个计算机应用发展规划的基础与核心，是计算机设备购置规划，人才培训规划和应用项目开发规划的基础。两类单位搞总体数据规划的共同目标是分析、组织、建立企业稳定的数据结构，规划各种主题数据库的实施步骤和分布策略，为企业管理计算机化打下坚实的基础。

信息资源规划

随着企业信息化建设的深入，应用层次和水平不断地提高，企业迫切需要集成化、自动化的信息管理系统来支撑企业业务的迅速发展需要，然而由于信息化建设的阶段性决定，企业对信息化建设过程中有关信息化建设的顶层设计或总体规划认识不足或给以忽视，导致系统的集成性、扩展性比较差，信息孤岛严重，制约了企业信息化的跨越式发展。因此，迫切需要重视顶层设计，全面实施信息资源规划（IRP），来化解这一难题。

IRP是信息工程组织机构信息化建模工程化方法

　　信息资源规划（Information Resource Planning，简称IRP）是指对一个组织行使职能业务相关信息的采集、处理、传输和使用的全面规划，是以信息工程方法论（IEM）为技术基础，侧重于业务分析与优化、数据流分析、建立业务模式、功能模型和数据模型，并架构系统体系结构模型，形成企业信息化建设的信息资源管理基础标准（IRM），并通过后续的数据环境改造（DER）来解决企业信息资源整合等问题，以实现数据集成与信息共享的关键技术方法。

　　企业信息化是大型的复杂的系统工程，其顶层设计极为重要。信息资源规划工程化方法着眼于企业信息化建设中业务与数据两大核心体系，通过企业业务人员和信息技术人员的协同参与，对业务进行全面的梳理与优化，融合业务流程优化（BPI）思想，运用信息工程的方法建立企业的业务模型；通过对用户视图的规范化和结构化分析，进行数据分析，包括数据流的定性和定量分析，从中抽取企业信息化的基本数据元素和基本表，为后续的数据建模打下良好的基础；通过对企业应用系统、程序模块进行系统分析，建立功能模型，指导后续的选型；通过建立针对全企业范围的主题数据库，即抽取概念数据库及逻辑数据库的方式建立数据模型，确立了全企业的信息化建设的基础框架，并通过体系结构模型来指导物理实体库表的建设及实际应用系统的开发顺序。从以上的概述中可以看出，信息资源规划工程化的方法其内核就是企业信息化公共模型及基础标准的构架，是企业信息化建设的核心技术框架，即企业信息化建设的顶层设计。

信息资源规划的组织与实施

　　信息资源规划作为一个工程化的方法，更侧重于强调项目的组织、管理、协调与配合，在技术路线正确的前提保证下，如何协调企业业务人员与信息技术人员积极参与项目，充分调动业务人员的热情，经过详细地培训和指导，使其能够将业务需求讲清楚、理清楚，信息技术人员能将业务人员的需求固化、并从中抽取、抽象、提升，固化到主题数据库中，为后续的实体应用系统开发起指导作用。这一系列的过程需要有科学的方法来组织，有可操作的规范保证及工具软件来支撑。

　　信息资源规划工程化方法是由基础理论、标准规范和工具软件三部分构成，工具软件是理论与标准的承载，通过工具的支持可大大减轻实际规划的工作量，并可确保规划质量。

　　信息资源规划实施过程中包括了大量、繁杂的分析调研工作，在众多人员分组实施过程中，需要保持定义与理解的一致性；资料的存储、修改和支持后续的信息化建设工作，更需要规划信息和知识记存与使用的连续性。为此，必须有科学、实用的网络化工具支持规划人员的工作。信息资源规划工具软件IRP2000net和IRP3-icc，不仅支持规划设计工作的全过程，而且将有关标准规范“固化”到软件工具之中，方便规划设计人员的使用，建立计算机化的技术文档。

IRP vs 软件工程

从软件工程的应用到信息工程的提出是一个微观到宏观、局部到全局、基层到顶层的发展过程，其发展驱动力是信息技术的快速发展和组织机构信息化应用的普及，以及由此引起的“数据危机”、“信息孤岛”。信息工程提出一整套“自顶向下规划（Top-Down Planning）和自底向上设计（Bottom-Up Design）”的方法论，其中规划是基础、实施是手段，缺一不可。信息资源规划是贯彻执行信息工程“自顶向下规划（Top-Down Planning）”的工程化方法论，解决信息工程方法论中的企业模型、实体关系分析和数据模型的建立（即主题数据库规划）、数据分布规划三个基础模块。基于信息工程方法论的软件工程则是在信息工程顶层设计基础上，对信息系统开发过程通过采用良好的开发模型、设计方法、工程支持、过程管理方法，确保信息系统高效、高质量实施的方法和手段。

IRP需求分析vs需求分析

IRP系统建模vs系统设计

IRP专题报告vs规范说明书

结论

信息资源规划和软件工程实施都是信息工程实施过程的重要组成部分，是信息化进程不可缺乏的两个重要步骤。前者是为解决“数据危机”而提出，实施基于全局、自顶向下实施组织机构信息化建模和数据标准体系建立的过程，偏重于全局建模和数据标准，其最终目标是工程期内向委托方提交全局性信息化规划蓝图（信息化模型：业务模型、功能模型、数据模型、技术模型、评估模型）和数据管理标准体系；后者是为解决“软件危机”而提出，是高效、高质量实现组织机构信息化某子系统的实施过程，侧重于应用构架模型、设计方法、支持工具和过程管理，最终目标是工程期内向委托方提交高质量应用系统。对于大中型组织机构信息化而言，先实施信息资源规划、后组织数据平台建设和应用子系统开发是较为科学的主流信息化策略之一。

附注：

【名词】

1软件危机指，随着计算机工业的发展，在软件开发过程中逐渐形成了一些矛盾。比如：软件开发没有计划性；软件前期需求分析不足；软件开发过程没有规范等等。这些矛盾表现在软件开发中导致了一系列问题，如开发计划无法顺利执行，成本昂贵，开发的软件错误百出等等。正是这种软件危机才促使人们寻求解决方法，也就产生了软件工程。

2数据危机指，由于缺乏统一数据标准、独立分散开发应用系统导致的“烟囱状”信息系统状态，或者说“信息孤岛”的普遍存在，导致组织机构内信息系统之间数据互联互通不畅，全局性数据整合、信息管理和决策支持系统难以实现，系统升级、维护耗费大量资源的现象。

【参考文献】

[1] 高复先 《信息资源规划——信息化建设基础工程》，清华大学出版社，2002

[2] 高复先、吴曙光 《信息工程与总体数据规划》，人民交通出版社1989

[3] Ivar Jacobson,Grady Booch等 《The Unified software Development Process》

[4] Len Silverston,《The Data Model resource Book,Revised Edition》

[5] Willian Durell，《DATA ADMINISTRATION：A Practical Guide to Successful Data Management》1985

[6] James Martin，《》

【作者】胡德平，神州宏图信息工程公司资深顾问，主要研究信息工程、信息化规划与监理、中间件、组织信息化建模、设计模式等领域。

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