Лекция 2. «Системная архитектура и ее место в архитектуре предприятия».

В современных условиях особенно важно постоянно и правильно согласовывать ИТ-аспекты устройства современного автоматизированного предприятия с актуальными бизнес-аспектами. Делать это надо начиная с определения бизнес-архитектуры предприятия и согласованной с ней разработки системной архитектуры (ИТ-архитектуры). В предлагаемой статье автор делится практическим опытом разработки системных архитектур крупных банков и дает конкретные советы, как это можно делать - в том числе для предприятий иных отраслей.

Известно, что бизнес любой современной компании все больше и больше становится зависим от информационных технологий. Развитие отдельных направлений бизнеса, например развитие «карточного бизнеса» в банках, стало возможным исключительно благодаря появлению современных ИТ. Конечно, это справедливо и для предприятий других отраслей. Потому можно надеяться, что излагаемый опыт без значительных усилий по адаптации может быть использован в бизнесе любой другой, небанковской компании.

Особенности сегодняшнего уровня развития банковских информационных технологий заключается в том, что во многих банках, которые смогли сохранить свой бизнес после кризиса 1998 года и сегодня продолжают его активно развивать и наращивать, высокотехнологичные банковские решения внедряются на фоне продолжающейся эксплуатации программных систем и комплексов предыдущих поколений, зачастую морально устаревших. С другой стороны, остановка банковского бизнеса даже на несколько часов, тем более остановка на один или несколько дней для вывода из эксплуатации устаревшего программного обеспечения и ввода в эксплуатацию нового, в большинстве случаев будет равносильна утрате бизнеса. В этой ситуации в каждый момент времени необходимо иметь четкое представление о текущем статусе всех внедряемых и эксплуатируемых информационных систем, а также не менее четкое понимание их дальнейшего развития с учетом перспектив развития банка, его архитектуры как архитектуры предприятия. (В англоязычной литературе - методиках, статьях, стандартах - этому соответствует термин enterprise architecture.)

Следует отметить, что архитектура предприятия существует независимо как от нашего сознания, так и от размера этого предприятия - будь то глобальная корпорация, небольшой завод, малое торговое предприятие и т. п. У малого предприятия архитектура есть так же, как и у крупного, при этом они не слишком сильно различаются по составу компонентов. Однако одни руководители это понимают и могут себе позволить уделять внимание всем аспектам устройства своего же предприятия (это, как правило, руководители крупных компаний), а другие - нет. Иное дело, что у малого предприятия могут быть всего два-три продукта, миссия и стратегия в явной форме не зафиксированы (эта беда, кстати, встречается часто и в крупных компаниях), количество сотрудников составляет 30 человек и в производстве используется два компьютера с MS Word 97. Но и в таком случае это все и составляет архитектуру данного предприятия.

В статье представлен достаточно развернутый и одновременно прагматичный подход к организации работ по анализу архитектуры предприятия в целом и планированию системной архитектуры, в том числе к ее документированию. Основными целями документирования знаний о бизнесе (разработки архитектуры предприятия) являются обеспечение сохранности инвестиций в бизнес и прозрачности бизнеса на всех уровнях.

Прозрачность бизнеса начинается с прозрачности понимания архитектуры предприятия, с четкого разделения ее на три взаимозависимых уровня: стратегический уровень, уровень бизнес-архитектуры, уровень системной архитектуры. Системная архитектура определяется бизнес-архитектурой, и ее проектирование может осуществляться только на основании бизнес-архитектуры, которая в свою очередь зависит от стратегии предприятия. Этот подход позволяет, на наш взгляд, не только правильно организовать сами работы и произвести корректное разделение функций и ответственности бизнес-архитектора («бизнес-девелопера»), отвечающего за развитие бизнеса, то есть бизнес-архитектуры предприятия, и системного архитектора, но и, самое главное, выстраивать сбалансированную архитектуру предприятия, адекватно соответствующую его миссии и стратегии.

В начале статьи приведены основные определения. Затем рассмотрен состав и содержание системной архитектуры, проанализированы взаимосвязи сущностей бизнес-архитектуры и системной архитектуры. Достаточно детально рассмотрены фазы и участники жизненного цикла системной архитектуры, в частности функции участников. Наконец, в сокращенном виде представлена структура знаний, лежащих в основе системной архитектуры, и сделаны заключительные выводы.

Базовые понятия

Архитектура предприятия - это наиболее общее и всестороннее представление предприятия, в данном случае - банка, как хозяйствующего субъекта, имеющего краткосрочные и долгосрочные цели ведения своей основной деятельности, определенные миссией на региональном и мировом, в нашем случае - финансово-кредитном рынке, и стратегией развития, внешние и внутренние ресурсы, необходимые для выполнения миссии и достижения поставленных целей, а также сложившиеся правила ведения основной деятельности (бизнеса).

Для целей системного анализа архитектура предприятия может рассматриваться в двух аспектах:

статическом - по состоянию банка в некоторый фиксированный момент времени;

динамическом - как процесс перехода (миграции) банка от текущего состояния к некоторому желаемому состоянию в будущем.

Рассматриваемая в статике архитектура предприятия состоит из следующих элементов:

миссия и стратегия, стратегические цели и задачи;

бизнес-архитектура;

системная архитектура.

Рассматриваемая в динамике архитектура предприятия - это логически связанный цельный план действий и скоординированных проектов, необходимых для преобразования сложившейся архитектуры организации к состоянию, определенному как долгосрочная цель, базирующийся на текущих и планируемых бизнес-целях и бизнес-процессах организации.

Таким образом, архитектура предприятия в общем случае описывается следующими последовательно зависимыми разделами (см. рис. 1 и рис. 2):

сформулированные миссия и стратегия банка, стратегические цели и задачи;

бизнес-архитектура в текущем (as is) и планируемом (to be) состоянии,

системная архитектура в текущем (as is) и планируемом (to be) состоянии;

планы мероприятий и проектов по переходу из текущего состояния в планируемое.

Рисунок 1.

На рис. 1 показано, что выполнение плана миграции не означает замораживания развития бизнес- и системной архитектуры. Таким образом, планируемая системная архитектура является архитектурой «to be» только на определенном витке развития предприятия. Одновременно возврат к стратегическому уровню миссии и стратегических целей и задач не означает необходимость пересмотра миссии и стратегии. Но в конце каждого цикла обязательно проводится анализ эффективности разработанных и осуществленных мероприятий, при необходимости при второй итерации корректируются бизнес-архитектура, системная архитектура, реализуются новые планы миграции. В каждый момент времени может быть несколько циклов, каждый такой цикл не обязательно затрагивает все предприятие в целом, цикл может затрагивать отдельные направления, отдельные вопросы бизнеса и может быть зафиксирован в виде отдельного проекта.

При поэтапном плане миграции для фиксации достигнутых результатов возможно построение промежуточных (миграционных) одной или нескольких архитектур.

Миссия, стратегия и бизнес-цели определяют направления развития банка и ставят долгосрочные цели и задачи.

Бизнес-архитектура на основании миссии, стратегии развития и долгосрочных бизнес-целей определяет необходимые организационную структуру, структуру каналов продаж и функциональную модель банка, документы, используемые в процессе разработки и реализации продуктов. Функциональная модель описывает бизнес-процессы, направленные на реализацию текущих задач и перспективных целей.

Бизнес-архитектура включает в себя:

предлагаемые и планируемые к реализации банком продукты и услуги (включая индивидуальные схемы их производства), формализованные в виде единого реестра продуктов и услуг, содержащего также клиентскую сегментацию, тарифы и владельцев продуктов;

каналы продажи продуктов и услуг, построенные как на базе структурных и территориальных подразделений банка, так и на базе современных информационных технологий;

функции и процессы по реализации внешних и внутренних продуктов и услуг, образующие деревья функций и процессов (далее - бизнес-функции и бизнес-процессы);

финансовые и распорядительные документы (как в бумажном, так и в электронном виде), формализованные в виде единого реестра (альбома форм) документов банка;

документопотоки, определяемые нормативными актами по внутреннему и внешнему документообороту;

организационную структуру, включая штатное расписание банка и его территориальных подразделений, являющихся самостоятельными хозяйствующими единицами (юридическими лицами), комитеты, рабочие группы и ролевые функции отдельных сотрудников, должностные инструкции, положения о подразделениях и рабочих органах и другие документы, регламентирующие взаимоотношения и распределение ответственности между сотрудниками банка, а также между структурными подразделениями банка.

Системная архитектура (ИТ-архитектура, архитектура ИС предприятия) - определяет совокупность технологических и технических решений для обеспечения информационной поддержки работы банка в соответствии с правилами и концепциями, определенными бизнес-архитектурой.

Далее под «решениями» будем понимать в зависимости от контекста не только конкретное оборудование и программные и информационные системы, но также принципы, стандарты и методологии, используемые при разработке или выборе информационных и программных систем, при выборе и конфигурации оборудования.

Планы миграции определяют сценарий перехода банка от текущего состояния к перспективному, определяемому стратегическими целями и задачами. Планы миграции определяют преобразования как бизнес-, так и системной архитектуры. При поэтапной миграции для целей формализации промежуточных результатов разрабатываются промежуточные (миграционные) одна или несколько бизнес- и системных архитектур. Планы миграции в соответствии с принятой в банке методологией управления проектами формализуются в виде отдельных проектов, включающих, в частности:

определение проекта как совокупности задач и работ;

фазы и сроки реализации проекта в целом и составляющих проект задач и работ;

анализ конкурентной среды и рисков, связанных с реализацией проекта;

состав статей расхода бюджета проекта;

критерии успешности реализации проекта и ожидаемый экономический эффект.

Системная архитектура

Системная архитектура состоит из трех взаимосвязанных компонентов - прикладной архитектуры, архитектуры данных и технической архитектуры (см. рис. 3). Системная архитектура в системе стандартов данного предприятия определяет правила формирования своих компонентов и обеспечения взаимодействия между ними.

Прикладная архитектура включает в себя:

прикладные системы (приложения), обеспечивающие исполнение бизнес- функций и бизнес-процессов;

интерфейсы взаимодействия прикладных систем между собой и с внешними системами и источниками или потребителями данных;

средства и методы разработки и сопровождения приложений.

Архитектура данных включает в себя:

автоматизированные базы данных, обеспечивающие накопление, хранение и обработку данных, определяемых бизнес-архитектурой;

применяемые для этого системы управления базами данных или хранилищами данных;

правила и средства санкционирования доступа к данным.

Техническая архитектура состоит из сетевой архитектуры и архитектуры платформ.

Сетевая архитектура включает в себя:

локальные и территориальные вычислительные сети, включая физические собственные и арендованные каналы связи и каналообразующую аппаратуру;

используемые в сетях коммуникационные протоколы, сервисы и системы адресации;

аварийные планы по обеспечению бесперебойной работы сетей в условиях чрезвычайных обстоятельств.

Архитектура платформ включает в себя:

аппаратные средства вычислительной техники - серверы, рабочие станции, накопители и другое компьютерное оборудование;

операционные и управляющие системы, утилиты и офисные программные системы;

аварийные планы по обеспечению бесперебойной работы аппаратуры (главным образом - серверов) и баз данных в условиях чрезвычайных обстоятельств.

Для решения задач системной архитектуры в штате компании, как правило, создается выделенная Служба системного архитектора. Эта служба отвечает за решение следующих задач:

координация работ ИТ-подразделений по документированию текущей системной архитектуры на начальном этапе и последующее поддержание базы знаний о системной архитектуре в актуальном состоянии;

определение перспективных направлений развития системной архитектуры в соответствии со стратегическими целями и задачами банка, детализированными в форме перспективной бизнес-архитектуры;

проектирование (совместно с другими профильными подразделениями по информационным технологиям) перспективной системной архитектуры и планов миграции от текущего состояния к перспективному;

формулирование требований и ограничений к создаваемым или внедряемым средствам автоматизации, обеспечивающим качество и целостность системной архитектуры;

контроль непротиворечивости системных архитектур, разработанных в рамках различных проектов;

контроль соблюдения требований по обеспечению качества и целостности системной архитектуры подразделениями банка, осуществляющими разработку, обслуживание и эксплуатацию информационных систем.

Отдельно следует остановиться на одном принципиальном вопросе: кто осуществляет разработку системной архитектуры - системный архитектор или разработчик программного обеспечения, технолог. Правильным является решение, когда ответственность за разработку системной архитектуры закрепляется за ИТ-подразделениями, осуществляющими проектирование, разработку, тестирование, сопровождение (включая вывод из эксплуатации) программно-технических систем и комплексов. Документация по системной архитектуре является частью обязательной проектной и эксплуатационной документации. Этот подход позволяет создать службу системного архитектора небольшой численности. В противном случае разработка системной архитектуры выделенной службой требует значительного увеличения численности системных архитекторов, и процессы разработки либо сильно замедляются, либо разрабатываемая системная архитектура становится неадекватной уже в процессе ее разработки.

Взаимосвязи системной архитектуры и бизнес-архитектуры

Архитектура предприятия полностью описывается следующими сущностями (см. рис. 4):

Миссия и стратегия банка, стратегические цели и задачи.

Продукты и бизнес-процессы.

Документы.

Организационная структура.

Приложения.

• Оборудование.

  Планы мероприятий и проектов по переходу из текущего состояния в планируемое.

Рисунок 4.

На рис. 4 приведены только сущности верхнего уровня. Каждая из сущностей распадается на совокупность более детальных сущностей. Так, только сущность «Продукты» распадается в конечном счете на более чем десять таблиц, включая продуктовые группы, тарифные планы, целевые сегменты клиентов и т. д.

Очевидно, что между всеми этими сущностями имеются сильные взаимосвязи. К примеру, реализация какого-либо продукта сопровождается определенными документами, поддерживается со стороны информационного обеспечения определенными приложениями и модулями, которые используют определенные базы данных. В процессе реализации этого продукта задействованы различные сотрудники и подразделения. Продукт имеет владельца.

Рисунок 5.

На рис. 5 дано укрупненное графическое отображение архитектуры предприятия и определяющих ее компонентов.

Пример ключевых взаимосвязей между основными элементами бизнес-архитектуры и системной архитектуры показан на рис. 6 в форме ER-диаграммы.

Жизненный цикл системной архитектуры

Для регламентации жизненных циклов (ЖЦ) систем в целом (в том числе предприятий), а также их информационных систем и программных средств (ПС), в частности, существует ряд стандартов. Они предусматривают возможности приспособления моделей ЖЦ, в том числе фаз (стадий) к особенностям конкретного предприятия и проекта. Таким образом, описанные в данном и следующем разделах фазы ЖЦ не противоречат нормативным и не являются догмой. Их преимуществом в смысле использования в данной статье является простота и опыт практического применения.

Жизненный цикл системной архитектуры состоит из следующих фаз: (см. рис. 7):

начальное документирование;

использование;

проектирование;

миграция.

ПРИМЕЧАНИЕ. После завершения фазы миграции процесс повторяется, очередная итерация начинается с фазы использования. Фаза начального документирования при разработке новых ИС может отсутствовать. Разработка системной архитектуры начинается с фазы проектирования.

На фазе использования осуществляется эволюционное развитие системной архитектуры в соответствии с ранее сформулированными принципами и без изменения основных технических и технологических решений.

ПРИМЕР. Пусть на фазе проектирования была разработана системная архитектура программы ведения бухгалтерского учета в центральном офисе и филиалах и осуществлено ее внедрение (фаза миграции). Знания о системной архитектуре этого решения переходят в стадию использования до момента возникновения новых бизнес-требований на доработку/модернизацию построенной системы. Знания системной архитектуры созданного решения используются компанией для построения хранилища данных с целью консолидации информации и последующего получения управленческой отчетности. Но основе этих знаний проектируется системная архитектура хранилища данных и затем системы управленческой отчетности, которые в последующем, пройдя свои стадии миграций, входят в фазы использования. Таким образом, можно говорить о многослойной модели системной архитектуры, в которой системная архитектура в различных слоях может находиться на различных стадиях жизненного цикла (см. рис. 8).

На фазе проектирования проводится разработка перспективной (to be) системной архитектуры, формулируются новые принципы построения системной архитектуры, вырабатываются в соответствии с этими принципами новые основные технические и технологические решения. Обычно причиной исполнения этой фазы являются существенные изменения в бизнес-архитектуре, появление новых бизнес-требований, существенным образом влияющих на системную архитектуру.

На фазе миграции осуществляется комплекс организационных, технических и технологических мероприятий, обеспечивающих переход системной архитектуры от текущего состояния к перспективному или к очередному промежуточному состоянию при поэтапной миграции в соответствии с подготовленными на предыдущей фазе миграционными планами.

Жизненный цикл системной архитектуры связан с жизненным циклом программных средств. Жизненный цикл программных средств (ПС) состоит из следующих основных фаз:

анализ осуществимости;

разработка технического задания;

разработка технического проекта;

разработка и документирование ПС;

тестирование ПС;

внедрение ПС;

эксплуатация ПС;

вывод ПС из эксплуатации.

Системный архитектор выполняет контроль проектных решений на всем жизненном цикле программных средств. Контроль осуществляется в форме согласования проектных документов, подготавливаемых и направляемых системному архитектору подразделениями, ответственными за реализацию той или иной фазы жизненного цикла ПС.

Описания фаз ЖЦ системной архитектуры, состава работ по системной архитектуре, проводимых в каждой фазе, исполнителей этих работ, а также соответствия фазам жизненного цикла ПС представлены ниже.

Начальное документирование

Фазе жизненного цикла системной архитектуры «Начальное документирование» нет прямого соответствия в фазах ЖЦ программных средств. Содержательно эта фаза представлена функциями ее активных участников (см. табл. 1).

Использование

Фазе жизненного цикла системной архитектуры «Использование» соответствуют следующие фазы ЖЦ программных средств:

Разработка технического задания на ПС.

Разработка технического проекта ПС.

Тестирование ПС.

(См. примечание, рис. 8 и пример выше. Из примера мы видим, что разработка ТЗ, ТП, тестирование и внедрение хранилища данных и системы управленческой отчетности используют знания о системной архитектуре системы бухгалтерского учета, находящейся в промышленной эксплуатации, и системная архитектура которой в настоящий момент находится в фазе использования. Системная же архитектура хранилища данных в настоящий момент находится в фазе проектирования.)

Функции ее активных участников фазы «Использование» представлены в табл. 2.

Проектирование

Здесь может возникнуть вопрос: а куда делась разработка постановки задачи? И нужна ли она вообще? Фазе жизненного цикла системной архитектуры «Проектирование» соответствуют следующие фазы ЖЦ программных средств:

Подготовка технического задания на ПС.

Подготовка технического проекта ПС.

Безусловно, нужна, выражаясь казенным языком, фаза «Анализ объекта автоматизации», включая разработку постановки задачи, формулирование бизнес-требований, и такая фаза, конечно, есть. Однако детальное рассмотрение этих вопросов выходит за рамки статьи, которая ограничена рассмотрением системной архитектуры.

Все же поясним. Потребность в изменении бизнеса и, как следствие, необходимость перестройки бизнес-архитектуры может быть обусловлена:

изменениями миссии или стратегии;

изменениями рыночной ситуации;

регулирующими органами.

После осознания этой потребности производится формулирование бизнес-требований, но все это происходит, когда мы еще находимся в слое бизнес-архитектуры (см. рис. 4). Стрелки от сущностей «Продукты» и «Документы», направленные к сущностям «Оборудование», «Программы» и «Данные», соответствуют постановке задачи (бизнес-требованиям). Вернемся к нашему примеру, из которого мы видим, что разработка ТЗ, ТП, тестирование и внедрение хранилища данных используют знания о системной архитектуре системы бухгалтерского учета, которая уже находится в промышленной эксплуатации, а ее системная архитектура в настоящий момент находится в фазе использования. Системная же архитектура хранилища данных в настоящий момент находится в фазе проектирования (см. рис. 8).

Функции активных участников фазы «Проектирование» представлены в табл. 3.

Миграция

Фазе жизненного цикла системной архитектуры «Миграция» соответствуют следующие фазы ЖЦ программных средств:

Тестирование программных средств.

Внедрение программных средств.

Функции активных участников фазы «Миграция» представлены в табл. 4.

Таким образом, системная архитектура реально затрагивается на следующих фазах ЖЦ программных средств:

На фазе "Разработка технического задания на ПС" производится анализ существующей системной архитектуры с целью возможности и целесообразности использования существующих ресурсов для решения вновь поставленных бизнес-задач. Кроме того, при подготовке технического задания по возможности учитываются требования и ограничения, накладываемые существующей системной архитектурой.

На фазе "Разработка технического проекта ПС" производится собственно формирование или изменение системной архитектуры, необходимое для реализации вновь поставленных бизнес-задач. Требования и ограничения, накладываемые существующей системной архитектурой, учитываются в целях обеспечения преемственности и минимизации расходов на модернизацию.

На фазах "Тестирование" и "Внедрение" разработанных программных средств требования системной архитектуры используются для формирования необходимой технологической среды для проведения испытаний и эксплуатации этих ПС.

Состав базы знаний по системной архитектуре

Поскольку только перечни того, что необходимо знать о системной архитектуре, очень велики для изложения в журнальной статье (они составляют десятки позиций), далее описаны лишь разделы соответствующей базы знаний и сделана попытка хотя бы наметить содержание этих разделов.

База знаний о системной архитектуре должна состоять как минимум из трех разделов:

Текущая системная архитектура.

Перспективная (планируемая) системная архитектура.

Планы миграции.

Разделы «Текущая системная архитектура» и «Перспективная системная архитектура» имеют одинаковую структуру и состоят из следующих подразделов:

Принципы построения системной архитектуры.

Основные технические и технологические решения.

Требования и стандарты.

Прикладная архитектура.

Техническая архитектура.

Архитектура данных.

Принципы построения

Приводятся требования и ограничения, предъявляемые к системной архитектуре со стороны бизнес-архитектуры. Указываются все требования и ограничения - как сформулированные непосредственно в бизнес-архитектуре, так и дополнительные, сформулированные системным архитектором.

Приводится описание принципов построения системной архитектуры, вытекающих из указанных выше требований и ограничений.

Основные решения

Описываются главные технические и технологические решения, составляющие основу системной архитектуры. Например, это может быть решение об использовании ЭВМ AS/400 в качестве основной аппаратной платформы информационной системы банка или решение об использовании СУБД DB2 в качестве основного инструмента управления информационными ресурсами банка.

Каждое решение снабжается комментарием, поясняющим, каким образом данное решение соответствует сформулированным выше принципам построения системной архитектуры.

В современных условиях особенно важно постоянно и правильно согласовывать ИТ-аспекты устройства современного автоматизированного предприятия с актуальными бизнес-аспектами...

В современных условиях особенно важно постоянно и правильно согласовывать ИТ-аспекты устройства современного автоматизированного предприятия с актуальными бизнес-аспектами. Делать это надо начиная с определения бизнес-архитектуры предприятия и согласованной с ней разработки системной архитектуры (ИТ-архитектуры). В предлагаемой статье автор делится практическим опытом разработки системных архитектур крупных банков и дает конкретные советы, как это можно делать - в том числе для предприятий иных отраслей.

Я - географ, а не путешественник. Мне ужасно не хватает путешественников. Ведь не географы ведут счет городам, рекам, горам, морям, океанам и пустыням. Географ - слишком важное лицо, ему некогда разгуливать. Он не выходит из своего кабинета. Но он принимает у себя путешественников и записывает их рассказы.

Антуан де Сент-Экзюпери. «Маленький принц». Глава 15. Географ

Известно, что бизнес любой современной компании все больше и больше становится зависим от информационных технологий. Развитие отдельных направлений бизнеса, например развитие «карточного бизнеса» в банках, стало возможным исключительно благодаря появлению современных ИТ. Конечно, это справедливо и для предприятий других отраслей. Потому можно надеяться, что излагаемый опыт без значительных усилий по адаптации может быть использован в бизнесе любой другой, небанковской компании.

Особенности сегодняшнего уровня развития банковских информационных технологий заключается в том, что во многих банках, которые смогли сохранить свой бизнес после кризиса 1998 года и сегодня продолжают его активно развивать и наращивать, высокотехнологичные банковские решения внедряются на фоне продолжающейся эксплуатации программных систем и комплексов предыдущих поколений, зачастую морально устаревших. С другой стороны, остановка банковского бизнеса даже на несколько часов, тем более остановка на один или несколько дней для вывода из эксплуатации устаревшего программного обеспечения и ввода в эксплуатацию нового, в большинстве случаев будет равносильна утрате бизнеса. В этой ситуации в каждый момент времени необходимо иметь четкое представление о текущем статусе всех внедряемых и эксплуатируемых информационных систем, а также не менее четкое понимание их дальнейшего развития с учетом перспектив развития банка, его архитектуры как архитектуры предприятия . (В англоязычной литературе - методиках, статьях, стандартах - этому соответствует термин enterprise architecture .)

Следует отметить, что архитектура предприятия существует независимо как от нашего сознания, так и от размера этого предприятия - будь то глобальная корпорация, небольшой завод, малое торговое предприятие и т. п. У малого предприятия архитектура есть так же, как и у крупного, при этом они не слишком сильно различаются по составу компонентов. Однако одни руководители это понимают и могут себе позволить уделять внимание всем аспектам устройства своего же предприятия (это, как правило, руководители крупных компаний), а другие - нет. Иное дело, что у малого предприятия могут быть всего два-три продукта, миссия и стратегия в явной форме не зафиксированы (эта беда, кстати, встречается часто и в крупных компаниях), количество сотрудников составляет 30 человек и в производстве используется два компьютера с MS Word 97. Но и в таком случае это все и составляет архитектуру данного предприятия.

В статье представлен достаточно развернутый и одновременно прагматичный подход к организации работ по анализу архитектуры предприятия в целом и планированию системной архитектуры, в том числе к ее документированию. Основными целями документирования знаний о бизнесе (разработки архитектуры предприятия) являются обеспечение сохранности инвестиций в бизнес и прозрачности бизнеса на всех уровнях.

Прозрачность бизнеса начинается с прозрачности понимания архитектуры предприятия, с четкого разделения ее на три взаимозависимых уровня: стратегический уровень, уровень бизнес-архитектуры, уровень системной архитектуры. Системная архитектура определяется бизнес-архитектурой, и ее проектирование может осуществляться только на основании бизнес-архитектуры, которая в свою очередь зависит от стратегии предприятия. Этот подход позволяет, на наш взгляд, не только правильно организовать сами работы и произвести корректное разделение функций и ответственности бизнес-архитектора («бизнес-девелопера»), отвечающего за развитие бизнеса, то есть бизнес-архитектуры предприятия, и системного архитектора, но и, самое главное, выстраивать сбалансированную архитектуру предприятия, адекватно соответствующую его миссии и стратегии.

В начале статьи приведены основные определения. Затем рассмотрен состав и содержание системной архитектуры, проанализированы взаимосвязи сущностей бизнес-архитектуры и системной архитектуры. Достаточно детально рассмотрены фазы и участники жизненного цикла системной архитектуры, в частности функции участников. Наконец, в сокращенном виде представлена структура знаний, лежащих в основе системной архитектуры, и сделаны заключительные выводы.

Базовые понятия

Архитектура предприятия - это наиболее общее и всестороннее представление предприятия, в данном случае - банка, как хозяйствующего субъекта, имеющего краткосрочные и долгосрочные цели ведения своей основной деятельности, определенные миссией на региональном и мировом, в нашем случае - финансово-кредитном рынке, и стратегией развития, внешние и внутренние ресурсы, необходимые для выполнения миссии и достижения поставленных целей, а также сложившиеся правила ведения основной деятельности (бизнеса).

Для целей системного анализа архитектура предприятия может рассматриваться в двух аспектах:

• статическом - по состоянию банка в некоторый фиксированный момент времени;
• динамическом - как процесс перехода (миграции) банка от текущего состояния к некоторому желаемому состоянию в будущем.

Рассматриваемая в статике архитектура предприятия состоит из следующих элементов:

• миссия и стратегия, стратегические цели и задачи;
• бизнес-архитектура;
• системная архитектура.

Рассматриваемая в динамике архитектура предприятия - это логически связанный цельный план действий и скоординированных проектов, необходимых для преобразования сложившейся архитектуры организации к состоянию, определенному как долгосрочная цель, базирующийся на текущих и планируемых бизнес-целях и бизнес-процессах организации.

Таким образом, архитектура предприятия в общем случае описывается следующими последовательно зависимыми разделами (см. рис. 1 и рис. 2):

• сформулированные миссия и стратегия банка, стратегические цели и задачи;
• бизнес-архитектура в текущем (as is) и планируемом (to be) состоянии,
• системная архитектура в текущем (as is) и планируемом (to be) состоянии;
• планы мероприятий и проектов по переходу из текущего состояния в планируемое.

На рис. 1 показано, что выполнение плана миграции не означает замораживания развития бизнес- и системной архитектуры. Таким образом, планируемая системная архитектура является архитектурой «to be» только на определенном витке развития предприятия. Одновременно возврат к стратегическому уровню миссии и стратегических целей и задач не означает необходимость пересмотра миссии и стратегии. Но в конце каждого цикла обязательно проводится анализ эффективности разработанных и осуществленных мероприятий, при необходимости при второй итерации корректируются бизнес-архитектура, системная архитектура, реализуются новые планы миграции. В каждый момент времени может быть несколько циклов, каждый такой цикл не обязательно затрагивает все предприятие в целом, цикл может затрагивать отдельные направления, отдельные вопросы бизнеса и может быть зафиксирован в виде отдельного проекта.

При поэтапном плане миграции для фиксации достигнутых результатов возможно построение промежуточных (миграционных) одной или нескольких архитектур.

Миссия, стратегия и бизнес-цели определяют направления развития банка и ставят долгосрочные цели и задачи.

Бизнес-архитектура на основании миссии, стратегии развития и долгосрочных бизнес-целей определяет необходимые организационную структуру, структуру каналов продаж и функциональную модель банка, документы, используемые в процессе разработки и реализации продуктов. Функциональная модель описывает бизнес-процессы, направленные на реализацию текущих задач и перспективных целей.

Бизнес-архитектура включает в себя:

• предлагаемые и планируемые к реализации банком продукты и услуги (включая индивидуальные схемы их производства), формализованные в виде единого реестра продуктов и услуг, содержащего также клиентскую сегментацию, тарифы и владельцев продуктов;
• каналы продажи продуктов и услуг, построенные как на базе структурных и территориальных подразделений банка, так и на базе современных информационных технологий;
• функции и процессы по реализации внешних и внутренних продуктов и услуг, образующие деревья функций и процессов (далее - бизнес-функции и бизнес-процессы);
• финансовые и распорядительные документы (как в бумажном, так и в электронном виде), формализованные в виде единого реестра (альбома форм) документов банка;
• документопотоки, определяемые нормативными актами по внутреннему и внешнему документообороту;
• организационную структуру, включая штатное расписание банка и его территориальных подразделений, являющихся самостоятельными хозяйствующими единицами (юридическими лицами), комитеты, рабочие группы и ролевые функции отдельных сотрудников, должностные инструкции, положения о подразделениях и рабочих органах и другие документы, регламентирующие взаимоотношения и распределение ответственности между сотрудниками банка, а также между структурными подразделениями банка.

Системная архитектура (ИТ-архитектура, архитектура ИС предприятия) - определяет совокупность технологических и технических решений для обеспечения информационной поддержки работы банка в соответствии с правилами и концепциями, определенными бизнес-архитектурой.

Далее под «решениями» будем понимать в зависимости от контекста не только конкретное оборудование и программные и информационные системы, но также принципы, стандарты и методологии, используемые при разработке или выборе информационных и программных систем, при выборе и конфигурации оборудования.

Планы миграции определяют сценарий перехода банка от текущего состояния к перспективному, определяемому стратегическими целями и задачами. Планы миграции определяют преобразования как бизнес-, так и системной архитектуры. При поэтапной миграции для целей формализации промежуточных результатов разрабатываются промежуточные (миграционные) одна или несколько бизнес- и системных архитектур. Планы миграции в соответствии с принятой в банке методологией управления проектами формализуются в виде отдельных проектов, включающих, в частности:

• определение проекта как совокупности задач и работ;
• фазы и сроки реализации проекта в целом и составляющих проект задач и работ;
• анализ конкурентной среды и рисков, связанных с реализацией проекта;
• состав статей расхода бюджета проекта;
• критерии успешности реализации проекта и ожидаемый экономический эффект.

Системная архитектура

Системная архитектура состоит из трех взаимосвязанных компонентов - прикладной архитектуры, архитектуры данных и технической архитектуры (см. рис. 3). Системная архитектура в системе стандартов данного предприятия определяет правила формирования своих компонентов и обеспечения взаимодействия между ними.

Прикладная архитектура включает в себя:

• прикладные системы (приложения), обеспечивающие исполнение бизнес- функций и бизнес-процессов;
• интерфейсы взаимодействия прикладных систем между собой и с внешними системами и источниками или потребителями данных;
• средства и методы разработки и сопровождения приложений.

Архитектура данных включает в себя:

• автоматизированные базы данных, обеспечивающие накопление, хранение и обработку данных, определяемых бизнес-архитектурой;
• применяемые для этого системы управления базами данных или хранилищами данных;
• правила и средства санкционирования доступа к данным.

Техническая архитектура состоит из сетевой архитектуры и архитектуры платформ.

Сетевая архитектура включает в себя:

• локальные и территориальные вычислительные сети, включая физические собственные и арендованные каналы связи и каналообразующую аппаратуру;
• используемые в сетях коммуникационные протоколы, сервисы и системы адресации;
• аварийные планы по обеспечению бесперебойной работы сетей в условиях чрезвычайных обстоятельств.

Архитектура платформ включает в себя:

• аппаратные средства вычислительной техники - серверы, рабочие станции, накопители и другое компьютерное оборудование;
• операционные и управляющие системы, утилиты и офисные программные системы;
• аварийные планы по обеспечению бесперебойной работы аппаратуры (главным образом - серверов) и баз данных в условиях чрезвычайных обстоятельств.

Для решения задач системной архитектуры в штате компании, как правило, создается выделенная Служба системного архитектора . Эта служба отвечает за решение следующих задач:

• координация работ ИТ-подразделений по документированию текущей системной архитектуры на начальном этапе и последующее поддержание базы знаний о системной архитектуре в актуальном состоянии;
• определение перспективных направлений развития системной архитектуры в соответствии со стратегическими целями и задачами банка, детализированными в форме перспективной бизнес-архитектуры;
• проектирование (совместно с другими профильными подразделениями по информационным технологиям) перспективной системной архитектуры и планов миграции от текущего состояния к перспективному;
• формулирование требований и ограничений к создаваемым или внедряемым средствам автоматизации, обеспечивающим качество и целостность системной архитектуры;
• контроль непротиворечивости системных архитектур, разработанных в рамках различных проектов;
• контроль соблюдения требований по обеспечению качества и целостности системной архитектуры подразделениями банка, осуществляющими разработку, обслуживание и эксплуатацию информационных систем.

Отдельно следует остановиться на одном принципиальном вопросе: кто осуществляет разработку системной архитектуры - системный архитектор или разработчик программного обеспечения, технолог. Правильным является решение, когда ответственность за разработку системной архитектуры закрепляется за ИТ-подразделениями, осуществляющими проектирование, разработку, тестирование, сопровождение (включая вывод из эксплуатации) программно-технических систем и комплексов. Документация по системной архитектуре является частью обязательной проектной и эксплуатационной документации. Этот подход позволяет создать службу системного архитектора небольшой численности. В противном случае разработка системной архитектуры выделенной службой требует значительного увеличения численности системных архитекторов, и процессы разработки либо сильно замедляются, либо разрабатываемая системная архитектура становится неадекватной уже в процессе ее разработки.

Взаимосвязи системной архитектуры и бизнес-архитектуры

Архитектура предприятия полностью описывается следующими сущностями (см. рис. 4):

1. Миссия и стратегия банка, стратегические цели и задачи.
2. Продукты и бизнес-процессы.
3. Документы.
4. Организационная структура.
5. Приложения.
6. Данные.
7. Оборудование.
8. Планы мероприятий и проектов по переходу из текущего состояния в планируемое.

Рис. 4. Взаимосвязь сущностей верхнего уровня архитектуры предприятия

На рис. 4 приведены только сущности верхнего уровня. Каждая из сущностей распадается на совокупность более детальных сущностей. Так, только сущность «Продукты» распадается в конечном счете на более чем десять таблиц, включая продуктовые группы, тарифные планы, целевые сегменты клиентов и т. д.

Очевидно, что между всеми этими сущностями имеются сильные взаимосвязи. К примеру, реализация какого-либо продукта сопровождается определенными документами, поддерживается со стороны информационного обеспечения определенными приложениями и модулями, которые используют определенные базы данных. В процессе реализации этого продукта задействованы различные сотрудники и подразделения. Продукт имеет владельца.

Рис. 5. Архитектура предприятия и место в ней системной архитектуры

На рис. 5 дано укрупненное графическое отображение архитектуры предприятия и определяющих ее компонентов.

Пример ключевых взаимосвязей между основными элементами бизнес-архитектуры и системной архитектуры показан на рис. 6 в форме ER-диаграммы.

Жизненный цикл системной архитектуры

Для регламентации жизненных циклов (ЖЦ) систем в целом (в том числе предприятий), а также их информационных систем и программных средств (ПС), в частности, существует ряд стандартов. Они предусматривают возможности приспособления моделей ЖЦ, в том числе фаз (стадий) к особенностям конкретного предприятия и проекта. Таким образом, описанные в данном и следующем разделах фазы ЖЦ не противоречат нормативным и не являются догмой. Их преимуществом в смысле использования в данной статье является простота и опыт практического применения.

Жизненный цикл системной архитектуры состоит из следующих фаз: (см. рис. 7):

• начальное документирование;
• использование;
• проектирование;
• миграция.

ПРИМЕЧАНИЕ. После завершения фазы миграции процесс повторяется, очередная итерация начинается с фазы использования. Фаза начального документирования при разработке новых ИС может отсутствовать. Разработка системной архитектуры начинается с фазы проектирования.

На фазе использования осуществляется эволюционное развитие системной архитектуры в соответствии с ранее сформулированными принципами и без изменения основных технических и технологических решений.

ПРИМЕР. Пусть на фазе проектирования была разработана системная архитектура программы ведения бухгалтерского учета в центральном офисе и филиалах и осуществлено ее внедрение (фаза миграции). Знания о системной архитектуре этого решения переходят в стадию использования до момента возникновения новых бизнес-требований на доработку/модернизацию построенной системы. Знания системной архитектуры созданного решения используются компанией для построения хранилища данных с целью консолидации информации и последующего получения управленческой отчетности. Но основе этих знаний проектируется системная архитектура хранилища данных и затем системы управленческой отчетности, которые в последующем, пройдя свои стадии миграций, входят в фазы использования. Таким образом, можно говорить о многослойной модели системной архитектуры, в которой системная архитектура в различных слоях может находиться на различных стадиях жизненного цикла (см. рис. 8).

На фазе проектирования проводится разработка перспективной (to be) системной архитектуры, формулируются новые принципы построения системной архитектуры, вырабатываются в соответствии с этими принципами новые основные технические и технологические решения. Обычно причиной исполнения этой фазы являются существенные изменения в бизнес-архитектуре, появление новых бизнес-требований, существенным образом влияющих на системную архитектуру.

На фазе миграции осуществляется комплекс организационных, технических и технологических мероприятий, обеспечивающих переход системной архитектуры от текущего состояния к перспективному или к очередному промежуточному состоянию при поэтапной миграции в соответствии с подготовленными на предыдущей фазе миграционными планами.

Жизненный цикл системной архитектуры связан с жизненным циклом программных средств. Жизненный цикл программных средств (ПС) состоит из следующих основных фаз:

• анализ осуществимости;
• разработка технического задания;
• разработка технического проекта;
• разработка и документирование ПС;
• тестирование ПС;
• внедрение ПС;
• эксплуатация ПС;
• вывод ПС из эксплуатации.

Системный архитектор выполняет контроль проектных решений на всем жизненном цикле программных средств. Контроль осуществляется в форме согласования проектных документов, подготавливаемых и направляемых системному архитектору подразделениями, ответственными за реализацию той или иной фазы жизненного цикла ПС.

Описания фаз ЖЦ системной архитектуры, состава работ по системной архитектуре, проводимых в каждой фазе, исполнителей этих работ, а также соответствия фазам жизненного цикла ПС представлены ниже.

Фазе жизненного цикла системной архитектуры «Начальное документирование» нет прямого соответствия в фазах ЖЦ программных средств. Содержательно эта фаза представлена функциями ее активных участников (см. табл. 1).

Фазе жизненного цикла системной архитектуры «Использование» соответствуют следующие фазы ЖЦ программных средств:

• Разработка технического задания на ПС.
• Разработка технического проекта ПС.
• Тестирование ПС.

Здесь может возникнуть вопрос: а куда делась разработка постановки задачи? И нужна ли она вообще? Фазе жизненного цикла системной архитектуры «Проектирование» соответствуют следующие фазы ЖЦ программных средств:

• Подготовка технического задания на ПС.
• Подготовка технического проекта ПС.

Безусловно, нужна, выражаясь казенным языком, фаза «Анализ объекта автоматизации», включая разработку постановки задачи, формулирование бизнес-требований, и такая фаза, конечно, есть. Однако детальное рассмотрение этих вопросов выходит за рамки статьи, которая ограничена рассмотрением системной архитектуры.

Все же поясним. Потребность в изменении бизнеса и, как следствие, необходимость перестройки бизнес-архитектуры может быть обусловлена:

1. изменениями миссии или стратегии;
2. изменениями рыночной ситуации;
3. регулирующими органами.

После осознания этой потребности производится формулирование бизнес-требований, но все это происходит, когда мы еще находимся в слое бизнес-архитектуры (см. ). Стрелки от сущностей «Продукты» и «Документы», направленные к сущностям «Оборудование», «Программы» и «Данные», соответствуют постановке задачи (бизнес-требованиям). Вернемся к нашему примеру, из которого мы видим, что разработка ТЗ, ТП, тестирование и внедрение хранилища данных используют знания о системной архитектуре системы бухгалтерского учета, которая уже находится в промышленной эксплуатации, а ее системная архитектура в настоящий момент находится в фазе использования. Системная же архитектура хранилища данных в настоящий момент находится в фазе проектирования (см. рис. 8).

Функции активных участников фазы «Проектирование» представлены в табл. 3 .

Фазе жизненного цикла системной архитектуры «Миграция» соответствуют следующие фазы ЖЦ программных средств:

• Тестирование программных средств.
• Внедрение программных средств.

Функции активных участников фазы «Миграция» представлены в табл. 4 .

Таким образом, системная архитектура реально затрагивается на следующих фазах ЖЦ программных средств:

• На фазе "Разработка технического задания на ПС" производится анализ существующей системной архитектуры с целью возможности и целесообразности использования существующих ресурсов для решения вновь поставленных бизнес-задач. Кроме того, при подготовке технического задания по возможности учитываются требования и ограничения, накладываемые существующей системной архитектурой.
• На фазе "Разработка технического проекта ПС" производится собственно формирование или изменение системной архитектуры, необходимое для реализации вновь поставленных бизнес-задач. Требования и ограничения, накладываемые существующей системной архитектурой, учитываются в целях обеспечения преемственности и минимизации расходов на модернизацию.
• На фазах "Тестирование" и "Внедрение" разработанных программных средств требования системной архитектуры используются для формирования необходимой технологической среды для проведения испытаний и эксплуатации этих ПС.

Состав базы знаний по системной архитектуре

Поскольку только перечни того, что необходимо знать о системной архитектуре, очень велики для изложения в журнальной статье (они составляют десятки позиций), далее описаны лишь разделы соответствующей базы знаний и сделана попытка хотя бы наметить содержание этих разделов.

База знаний о системной архитектуре должна состоять как минимум из трех разделов:

1. Текущая системная архитектура.
2. Перспективная (планируемая) системная архитектура.
3. Планы миграции.

Разделы «Текущая системная архитектура» и «Перспективная системная архитектура» имеют одинаковую структуру и состоят из следующих подразделов:

1. Принципы построения системной архитектуры.
2. Основные технические и технологические решения.
3. Требования и стандарты.
4. Прикладная архитектура.
5. Техническая архитектура.
6. Архитектура данных.

Приводятся требования и ограничения, предъявляемые к системной архитектуре со стороны бизнес-архитектуры. Указываются все требования и ограничения - как сформулированные непосредственно в бизнес-архитектуре, так и дополнительные, сформулированные системным архитектором.

Приводится описание принципов построения системной архитектуры, вытекающих из указанных выше требований и ограничений.

Описываются главные технические и технологические решения, составляющие основу системной архитектуры. Например, это может быть решение об использовании ЭВМ AS/400 в качестве основной аппаратной платформы информационной системы банка или решение об использовании СУБД DB2 в качестве основного инструмента управления информационными ресурсами банка.

Каждое решение снабжается комментарием, поясняющим, каким образом данное решение соответствует сформулированным выше принципам построения системной архитектуры.

Главные решения, принимаемые в ходе проектирования системной архитектуры, оформляются отдельными документами, с кратким изложением предыстории, сути проблемы и принятого принципиального решения проблемы, обязательного в последующем при проектировании, разработке и внедрении информационной системы.

Указываются все требования, стандарты и ограничения, которым соответствует системная архитектура. При необходимости отдельные стандарты (требования, ограничения) или ссылки на них могут быть продублированы в последующих главах.

Описываются внутренние стандарты (стандарты предприятия) с указанием кода (если присвоен), наименования, редакции и утвердившего органа.

Описываются дополнительные требования и ограничения, которым должна удовлетворять системная архитектура и элементы информационной инфраструктуры, не получившие статуса стандарта.

Поясняется, какие именно принципы построения системной архитектуры или принятые основные технические и технологические решения обусловили необходимость использования/учета данного стандарта/требования или ограничения.

Описываются прикладные системы (приложения), обеспечивающие исполнение бизнес-функций и бизнес-процессов и их взаимодействие. Уровень детализации описания должен соответствовать программному модулю, понимаемому как программная единица, самостоятельно хранимая в виде файла или раздела библиотеки.

Сетевая архитектура

Содержит описания территориальной коммуникационной инфраструктуры и локальных вычислительных сетей (ЛВС).

Архитектура платформ

Содержит описание операционных систем и оборудования раздельно по серверам и рабочим станциям.

Архитектура данных

Базы и хранилища данных

Содержит описание баз данных и иным способом организованных информационных массивов.

Системы управления базами данных

Содержит описание используемых систем управления базами данных.

Содержит план миграции от текущей системной архитектуры к перспективной.

Если предполагается поэтапная миграция, то сюда же включаются промежуточные миграционные планы.

Как указывалось ранее, план миграции оформляется в виде проекта. Таким образом, по каждому плану в раздел включаются все документы, предусмотренные принятой в Банке методологией управления проектами, как утвержденные, так и находящиеся в стадии разработки или согласования.

Заключение

Выше мы показали, что состав и содержание знаний о системной архитектуре представляют собой глубоко структурированный набор сильно взаимосвязанных сведений. Причем взаимосвязи не ограничиваются связями между сущностями системной архитектуры (см. рис. 3), но и тесно связаны с сущностями бизнес-архитектуры. Так, на практике часто возникает необходимость найти ответ на следующие вопросы:

• Кто в банке выполняет ту или иную бизнес-функцию, насколько регулярно выполняет, какое событие вызывает выполнение этой бизнес-функции, автоматизировано или нет автоматизировано или выполнение этой бизнес-функции?
• Какая информация является входящей для той или иной бизнес-функции, кто является поставщиком этой информации, в каком виде она поступает?
• Какие программные средства используются для выполнения той или иной бизнес-функции, какие еще ИТ-функции выполняют эти программы, какие базы данных и справочники используются, какие экраны и какие отчеты формируются программой?
• Какая информация является входящей и выходящей для той или иной программы, в каком виде поступает входящая информация и формируется исходящая?
• Каким образом организовано информационное взаимодействие двух программ: через формирование/чтение файла, непосредственно через API, через электронную почту, через системы уровня middleware, какова структура информационного обмена, какова периодичность?
• Какие подразделения используют ту или иную программу, кого нужно уведомить при изменении программы или какого-либо регламента?
• Используется ли в настоящий момент та или иная ИТ-функция программы, кем используется, насколько часто?

Конечно, возникает также множество других вопросов, так или иначе связанных с системной и бизнес-архитектурой.

В силу ограниченного размера журнальной статьи разбор этих вопросов выходит за ее пределы. Отметим только, что для структуризации и документирования этих знаний возможностями программ MS Word или MS Excel не обойтись. Необходимо использование более развитых программных комплексов, но еще важнее использование соответствующих методик или даже методологий. Одним из таких руководств, которое, по опыту автора, удовлетворяет нужным требованиям, является «методология ARIS» (ARchitecture of Integrated Information System). Однако это совершенно другая тема, возможно, для другой статьи.

Введение

Термин архитектура все чаще используется вне традиционного строительного контекста, и уже сейчас можно встретить много определений архитектуры (в контексте систем) и архитектуры систем, например:

"Архитектура системы: единая фундаментальная структура системы, описанная в терминах поведения, ограничений, процессов, интерфейсов и элементов системы".
[базовое определение, одобренное INCOSE Systems Architecture Working Group на конференции INCOSE 1996 в Бостоне (Массачусетс) 8 июля 1996 года]

"Архитектура системы описывает основные физические свойства, стиль, структуру, взаимодействия и предназначение системы".
[Process for System Architecture and Requirements Engineering , Derek Hatley, Peter Hruschka, Imtiaz Pirbhai, Dorset House Publishing 2000]

"Архитектура - это набор концепций и правил, характеризующих структуру, семантическое поведение и взаимосвязь между компонентами системы; план конструирования чего-либо. В состав архитектуры входят элементы, образующие конструкцию, отношения между ними, ограничения на эти отношения, описание отдельных компонентов конструкции, а также описание конструкции в целом".
[Architecting with RM-ODP, Janis Putman, Prentice Hall PTR 2001, which references ISO/IEC 10746-2: Information Technology - Open Distributed Processing - Reference Model: Foundations, as the source]

"Архитектура - это структура компонентов программы (системы), взаимосвязей между ними и принципов их разработки и эволюции во времени".

Архитектура - это "структура компонентов, взаимосвязей между ними и принципов их разработки и эволюции о времени".

Хотя эти определения оперируют различными терминами и охватывают различные наборы аспектов, они во многом пересекаются. Все определения сходятся в том, что архитектура описывает следующие компоненты:

• структуру системы: элементы, компоненты и составляющие
• взаимосвязь между этими объектами
• ограничения , установленные для элементов и их взаимосвязей
• поведение системы и взаимодействие между элементами, необходимое для обеспечения такого поведения
• принципы, правила и причины создания системы такой, какая она есть
• физические и логические характеристики и свойства системы
• предназначение системы

Для полного описания всех этих аспектов нужен богатый и потенциально сложный набор данных, однако необходимо помнить о том, что разные заинтересованные лица могут видеть и понимать эти аспекты по-разному. Концепция точек наблюдения позволяет создать несколько срезов архитектуры для того, чтобы показывать заинтересованным лицам только те аспекты, которые нужны им для эффективного участия в проекте. Кроме того, можно рассматривать систему в различных разрешениях - от низкого разрешения, соответствующего высокому уровню абстракции до высокого разрешения, при котором видны конкретные спецификации (компонентов и т.п.) для реализации.

Точки наблюдения

Точка наблюдения (в контексты системы) - это "форма абстракции, которая достигается с помощью определенного набора архитектурных концепций и правил структурирования для того, чтобы сфокусироваться на определенных аспектах системы" . В следующей таблице приведены примеры точек наблюдения для различных аспектов системы. Эти точки наблюдения соответствуют стандарту ISO/IEC 10746-1: Information technology - Open Distributed Processing - Reference Model: Overview.

Общие точки наблюдения.

Это одни из самых распространенных точек наблюдения для систем, ориентированных на программное обеспечение. Для многих систем также требуются дополнительные точки наблюдения, характерные для их предметных областей. Примерами таких предметных областей могут служить безопасность, защита и механическая организация системы. Каждая точка наблюдения охватывает определенный набор характеристик, которые должны быть учтены при разработке архитектуры и проектировании системы. Если архитектура системы во многом зависит от потребностей или точек зрения отдельных заинтересованных лиц или экспертов, целесообразно создать специальные точки наблюдения для них.

Очень важно включить в группу разработчиков архитектуры специалистов с опытом работы с различными точками наблюдения. Например, в группу можно включить аналитиков и пользователей, отвечающих за точку наблюдения исполнителей; архитекторов, отвечающих за точку наблюдения логики продукта; инженеров, которые заинтересованы в физической точка наблюдения; а также экспертов по точкам наблюдения конкретной предметной области.

Уровни абстракции

Помимо точек наблюдения, в архитектуре системы необходимо создать уровни спецификаций. По мере разработки архитектура становится все менее общей и все более детализированной. В RUP различают четыре уровня архитектуры, перечисленные в следующей таблице.

Архитектурные уровни RUP

Проходя через эти уровни, проект системы превращается из абстрактной модели в конкретный план реализации. В модели контекста описываются все внешние элементы (субъекты), взаимодействующие с системой. Эти субъекты могут быть внешними или внутренними по отношению к организации, в которой развертывается система. В обоих случаях субъектами могут быть физические исполнители и другие системы. На уровне анализа разделы системы еще не привязаны к конкретным исполнителям, программному и аппаратному обеспечению. Вместо этого они отражают подходы к распределению функционального наполнения системы по отдельным компонентам. На уровне проектирования происходит выбор типов аппаратного и программного обеспечения и ролей исполнителей. На уровне реализации принимаются решения относительно конкретных видов программного и аппаратного обеспечения, которые будут применяться для реализации системы. Например, на уровне проекта может быть установлено, что потребуется сервер данных. На уровне реализации происходит выбор конкретной платформы и системы управления базой данных.

Модели и диаграммы

Модель - это представление системы с определенного ракурса. Как правило, для системы создается несколько моделей, поскольку как на разработку, так и на эксплуатацию системы можно взглянуть с различных точек зрения. Модели могут создаваться на различных уровнях абстракции - как на сравнительно общих, на которых скрыты, или инкапсулированы, детали реализации, так и на сравнительно детальных, на которых отражены подробные характеристики системы.

Точка наблюдения , как следует из самого названия, это определенная "позиция", с которой наблюдатель видит определенные аспекты или компоненты системы. Для формирования точек наблюдения применяются фильтры, представляющие собой наборы концепций и правил. Как правило, для понимания системы недостаточно изучить модели существующих систем или систем, которые будут созданы в будущем.

Представления - это проекции моделей, в которые входят элементы, значимые для тех или иных точек наблюдения. Обычно для иллюстрации этих проекций применяются диаграммы .

Пересечения точек наблюдения и уровней абстракции содержат представления одной или нескольких моделей, значимых для соответствующих точек наблюдения на соответствующих уровнях абстракции.

Архитектуру системы можно представить в виде набора моделей (и соответствующих диаграмм), характеризующих архитектуру с различных уровней и точек наблюдения. Как показано в следующей таблице, модели и диаграммы существуют не для всех сочетаний точек наблюдения и уровней абстракции. На уровне реализации одна модель охватывает реализацию как аппаратного, так и программного обеспечения для всех конфигураций системы.

Многие представления из числа перечисленных в таблице построены на основе стандартных моделей UML. Например, на уровне анализа точки наблюдения логики система представлена в виде множества взаимодействующих подсистем, обеспечивающих выполнение требований пользователей. Подсистемы в данном случае используются в той же роли, что в стандарте UML. Эти подсистемы, в свою очередь, состоят из подсистем или (в конечном итоге) классов. Уровень проекта точки наблюдения логики соответствует подробному представлению модели классов. Модель процессов - это также стандартная модель классов UML, в которой основное внимание уделяется активным классам системы. В точки наблюдения определенных предметных областей также входят представления рабочих продуктов для одного или нескольких уровней. Набор рабочих продуктов проекта в данной среде должен представлять собой вариант разработки проекта.

Второй постулат заключается в том, что выделяются два понятия:

• собственно архитектура информационной системы – как объективная реальность, включающая существующие компоненты и их связи;
• описание архитектуры (architecture description) – отражение объективной или планируемой реальности в какой-либо документированной форме.

Взаимосвязь этих понятий иллюстрируется на рисунке 3.5 .

Рис. 3.5.

Разделение этих понятий приводит к интересным следствиям. Архитектура системы (внешняя область – Рисунок 3.5) по определению является бесконечно сложным, глубоким и неявным понятием. Только часть этого общего понятия, которая в принципе доступна для восприятия архитекторами, может быть переведена в явную документируемую форму – модель или набор моделей с неизбежными упрощениями, ограничениями и субъективными искажениями. Такая проекция и представляет собой "описание архитектуры". Поэтому при использовании подобных описаний при проектировании систем необходимо всегда помнить об их неизбежной неполноте. При этом совершенно уместным является остроумное замечание о том, что "все модели являются, в общем-то, неверными, но некоторые из них при этом являются полезными".

Таким образом, ИТ- архитектура существует независимо от предпринимаемых в организации проектов по ее описанию, упорядочиванию и развитию. Более того, так как сама система неизбежно претерпевает изменения, то и ИТ- архитектура может со временем меняться даже без целенаправленной деятельности предприятия и его ИТ-службы. Обратимся еще раз к аналогии со строительством: отсутствие решений в области ИТ или бессистемное их принятие на практике приводят к появлению "зоопарка" аппаратных средств и приложений, напоминающих спонтанную застройку в условиях отсутствия градостроительных планов, появление вагончиков и "шанхаев" со всеми вытекающими последствиями.

В дальнейшем мы будем использовать термин " архитектура ", который, в зависимости от контекста, может означать как существующую реальность, так и соответствующее описание.

Еще одно формальное определение приведено в стандарте IEEE 1471 Института инженеров-электриков и электронщиков, который предоставляет метамодель для определения архитектуры. Этот стандарт определяет такие абстрактные элементы архитектуры, как представления, системы, среды, обоснования, заинтересованные стороны и т.д. в соответствии со схемой, показанной на рис. 3.6 .

В соответствии с этим представлением система обладает некоторой архитектурой, которая может быть определенным образом описана с различных точек зрения в зависимости от интереса тех людей (участников), которые рассматривают архитектуру системы. Каждой точке зрения на архитектуру системы соответствует определенное представление , основу которого составляет некоторый набор моделей.

Однако этот стандарт не определяет структуру собственно архитектуры предприятия. Например, говорится о том, что необходимо иметь различные представления архитектуры , но при этом не указывается, какие это должны быть представления. Подробную информацию об этом стандарте описания архитектуры можно получить по адресу http://www.enterprise-architecture.info/Images/Documents/IEEE%201471-2000.pdf .

Возвращаясь к предмету нашего обсуждения, можно рассмотреть различные аспекты понятия архитектуры ИТ. В частности, можно выделять такие подмножества, как системная архитектура ( архитектура систем – System Architecture ) и программная архитектура ( архитектура программного обеспечения – Software Architecture ). Вспомним, что мы уже отмечали неоднозначность трактовки терминов. На практике, в зависимости от контекста, термин "системная архитектура " может относиться либо к архитектуре ИТ-системы предприятия (в дополнение к бизнес-архитектуре) или даже в еще более узком смысле к технологической инфраструктуре информационной системы, либо – к архитектуре сложного продукта или семейства продуктов, выпускаемых предприятием.

В последнем случае понятие разработки системной архитектуры близко по смыслу понятию Системное проектирование. Вообще говоря, Системное проектирование ( Systems Engineering ) – это междисциплинарный подход и средства, предназначенные для создания успешных систем. Он фокусируется на определении нужд потребителя и требуемой функциональности в начале цикла разработки, на документации требований, с переходом к конструкторскому синтезу и комплексной аттестации системы при полном учете таких проблем, как функционирование, производительность , испытания, изготовление, затраты и планирование, обучение и сопровождение, вплоть до вывода из эксплуатации. Системное проектирование интегрирует все нужные дисциплины и группы специалистов в командные усилия, формируя структурированный процесс разработки, который выполняется от создания концепции до осуществления продуктивной работы системы. В системном проектировании учитываются как нужды бизнеса, так и технические потребности всех клиентов для получения качественного продукта, который отвечает потребностям пользователей.

Хотя методика описания и проектирования архитектуры отдельных прикладных систем имеет много общего с подходами к описанию архитектуры предприятия в целом, тем не менее, архитектура программных систем является отдельной областью знаний, которой посвящено большое количество соответствующей литературы. Под "программной архитектурой" , опять же в зависимости от контекста, может пониматься как архитектура взаимодействия приложений в рамках информационной системы предприятия (т.е. архитектура приложений), так и архитектура программных модулей или архитектура взаимодействия различных классов в рамках одного приложения. Каждая из отмеченных архитектур, в свою очередь , может рассматриваться с тем или иным уровнем детализации и под определенным углом зрения. Так, для программной архитектуры традиционными являются следующие перспективы или уровни описания архитектуры:

• концептуальная архитектура определяет компоненты системы и их назначения, обычно в неформальном виде. Это представление часто используется для обсуждения с нетехническими специалистами, такими как руководство, бизнес-менеджеры и конечные пользователи функциональных характеристик системы (что система должна уметь делать, в основном, с точки зрения конечного пользователя);
• логическая архитектура выделяет, прежде всего, вопросы взаимодействия компонент системы, интерфейсы и используемые протоколы. Это представление позволяет эффективно организовать параллельную разработку;
• физическая реализация , которая описывает привязку к конкретным узлам размещения, типам оборудования, характеристикам окружения, таким как, например, используемые операционные системы и т.п.

Все эти "частные" архитектуры – системная архитектура , программная архитектура – представляют, тем не менее, существенный интерес для нашего внимания, так как опираются на одни и те же подходы и методы, а также используют сходные средства описания и представления результатов. Еще более интересным является тот факт, что и сами процессы разработки данных архитектур, требования к архитекторам и понимание того, что является действительно хорошей архитектурой, во многом совпадают. Поэтому мы можем полагать, что для эффективного овладения проблематикой архитектуры предприятия будет, несомненно, полезно использовать соответствующие наработки в данных "смежных" областях, тем более, что в указанных ниже работах достаточное внимание уделяется и нашему основному предмету.

В частности, хорошее введение в предмет Программной архитектуры и в специфику профессии Программного архитектора представляет собой работа . Другим интересным примером анализа различных аспектов деятельности Программного архитектора являются публикации Д. Бредемейера (

Собрана на сайте Университета Карнеги - Меллона .

В настоящее время существует сильная тенденция рассматривать архитектурное и неархитектурное проектирование как различные виды деятельности; делаются попытки определить их как отдельные практики, однако эти виды проектирования в значительной мере «переплетены». Архитектурные решения в сравнении с обычными проектными решениями рассматриваются как более абстрактные, концептуальные и глобальные; они нацелены на успех всей миссии и на наиболее высокоуровневые структуры системы :272 .

Другие определения архитектуры системы

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ System Software Tutorials | Part 02 - SIC Machine Architecture | By Vikash Mehta

✪ Открытый лекторий МИЭТ - Архитектура предприятий

✪ System Architecture: Strategy and Product Development For Complex Systems

✪ 4. System Architecture and Concept Generation

Субтитры

История возникновения понятия

По мере роста сложности решаемых задач возникла необходимость структурирования систем. Однако практики нашли термин «структура» недостаточным для описания всех аспектов системы :272 .

Рехтин поясняет термин архитектура системы следующим образом:

Суть создания архитектуры - структурирование. Структурирование может означать превращение формы в функцию , извлечение порядка из хаоса, или преобразование частично сформированных идей клиента в пригодную для работы концептуальную модель :223-224 .

Термины «архитектура» и «архитектурное проектирование» уже используются в течение приблизительно 30 лет, особенно интенсивно в программной инженерии и таких проблемных областях как ракетно-космическая отрасль :272 .

Сопутствующие понятия

Для более подробного описания принципов построения архитектуры стандарт ISO/IEC/IEEE 42010-2011 вводит следующие понятия :2 .

• Архитектурная группа описаний (англ. architectural view ) - представление системы в целом с точки зрения связанного набора интересов. Каждая группа описаний относится к одному или более стейкхолдеру . Термин «группа описаний» употребляется для выражения архитектуры системы при некотором методе описания.
• Архитектурное описание (англ. architectural description ) - рабочий продукт, использующийся для выражения архитектуры.
• Архитектурный подход (англ. architectural framework ) - соглашения, принципы и практики для описания архитектуры, установленные для конкретной области применения и/или конкретным сообществом стейкхолдеров.
• Архитектурный метод описания (англ. architectural viewpoint ) - спецификация соглашений для конструирования и применения группы описаний. Шаблон или образец, по которому разрабатываются отдельные группы описаний посредством установления назначений и аудитории для группы описаний, а также приемы их создания и анализа. Метод описания устанавливает соглашения, по которым группа описаний создается, отображается и анализируется. Тем самым метод описания определяет языки (включая нотации, описания или типы продуктов), применяемые для определения группы описаний, а также все связанные методы моделирования или приемы анализа, применяемые к данным представлениям группы описаний. Данные языки и приемы применяются для получения результатов, имеющих отношение к адресуемым интересам.
• Вид модели (англ. model kind ) - соглашения по средствам моделирования (например, сети Петри , диаграммы классов , организационные диаграммы и т. д.).

Виды архитектуры

Свод знаний по системной инженерии (SEBoK) делит архитектуру на логическую и физическую :269 .

Логическая архитектура

Логическая архитектура поддерживает функционирование системы на протяжении всего её жизненного цикла на логическом уровне. Она состоит из набора связанных технических концепций и принципов. Логическая архитектура представляется с помощью методов, соответствующих тематическим группам описаний, и как минимум, включает в себя функциональную архитектуру, поведенческую архитектуру и временную архитектуру.

Функциональная архитектура . Функциональная архитектура представляет собой набор функций и их подфункций, определяющих преобразования, осуществляемые системой при выполнении своего назначения.

Поведенческая архитектура . Поведенческая архитектура - соглашение о функциях и их подфункциях, а также интерфейсах (входы и выходы), которые определяют последовательность выполнения, условия для управления или потока данных, уровень производительности, необходимый для удовлетворения системных требований. Поведенческая архитектура может быть описана как совокупность взаимосвязанных сценариев, функций и/или эксплуатационных режимов.

Временная архитектура . Временная архитектура является классификацией функций системы, которая получена в соответствии с уровнем частоты её исполнения. Временная архитектура включает в себя определение синхронных и асинхронных аспектов функций. Мониторинг решений, который происходит внутри системы, следует той же временной классификации :287 .

Физическая архитектура

Цель проектирования физической архитектуры заключается в создании физического, конкретного решения, которое согласовано с логической архитектурой и удовлетворяет установленным системным требованиям.

После того, как логическая архитектура определена, должны быть идентифицированы конкретные физические элементы, которые поддерживают функциональные, поведенческие, и временные свойства, а также ожидаемые свойства системы, полученные из нефункциональных требований к системе.

Физическая архитектура является систематизацией физических элементов (элементов системы и физических интерфейсов), которые реализуют спроектированные решения для продукта, услуги или предприятия. Она предназначена для удовлетворения требований к системе и элементам логической архитектуры и реализуется через технологические элементы системы. Системные требования распределяются как на логическую, так и физическую архитектуру. Глобальная архитектура системы оценивается с помощью системного анализа и, после выполнения всех требований, становится основой для реализации системы :296 .

Архитектурное описание

Архитектура может быть зафиксирована с помощью полного архитектурного описания (АО) (см. рисунок). Стандарт ISO/IEC/IEEE 42010-2011 предписывает различать концептуальную архитектуру системы и одно из описаний данной архитектуры, являющееся конкретным продуктом или артефактом.

В сложных системах АО может разрабатываться не только для системы в целом, но и для компонентов системы. Два разных концептуальных АО могут включать группы описаний, которые будут соответствовать одному и тому же методу описания. Хотя системы, описываемые данными двумя группами описаний, будут соотноситься как целое и часть, это не пример множества групп описаний, соответствующих одному методу. Эти АО считаются отдельными, даже хотя они связаны через системы, которые они описывают :3 .

Концептуальный подход

Концептуальный подход определяет термины и понятия, относящиеся к содержанию и применению АО. На рисунке изображены основные понятия и их взаимосвязи. Все понятия определены в контексте архитектуры определенной системы и соответствующего архитектурного описания. Не нужно предполагать, что у системы существует лишь одна архитектура или что эта архитектура изображается лишь одним архитектурным описанием.

На рисунке прямоугольники изображают классы сущностей.

Линии, соединяющие прямоугольники, изображают связи между сущностями. Связь включает две роли (по одной в каждом направлении). Каждая роль может по желанию быть именована меткой. Роль, направленная от A к B, [помечена] ближе к B, и наоборот. Например, роли между «системой» и «средой» могут читаться: «„система“ живёт в „среде“» и «„среда“ влияет на „систему“». На рисунке роли обладают арностью 1:1, если не указано иное. Роль может обладать множественной арностью, например, роль, обозначенная как «1..*», применяется для обозначения многих, как в связях «один ко многим» или «многие к одному». Ромб (на конце линии связи) обозначает отношение части целого. Например, «группы описаний» являются частью «архитектурного описания». Эта нотация заимствована из UML.

Рассмотрим каждое составляющее концептуальной схемы подробнее. В контексте рассматриваемой схемы система распространяется на отдельные прикладные программные средства, системы в традиционном смысле, подсистемы, системы систем, продукты, семейства продукции, организации в целом и другие интересующие совокупности.

Система обитает в некоторой среде. Среда некоторой системы может влиять на данную систему. Её среда, или контекст, определяет обстановку и обстоятельства разработки, эксплуатации, политических и иных влияний на данную систему. Такая среда может включать другие системы, взаимодействующие с целевой системой, как напрямую через интерфейсы, так и косвенно иными путями. Такая среда определяет границы, определяющие предмет целевой системы по отношению к другим системам.

У каждой системы есть один или более стейкхолдеров . Каждый стейкхолдер обычно принимает участие в системе, или имеет интересы к данной системе. Интересы предполагают учёт таких аспектов системы как производительность, надежность, безопасность, распределённость и способность к эволюции.

Любая система существует для реализации в своей среде одной или более миссий.

В концептуальном подходе архитектурное описание организовано как одна или более архитектурных групп описаний.

Архитектурное описание выбирает для применения один или более подходящих методов описания. Выбор методов описания обычно основывается на соображениях и интересах заинтересованных сторон, которым адресовано это АО. Определение метода описания может возникать совместно с АО, а может быть определено отдельно. Метод описания, определенный отдельно от АО называется библиотечным методом описания.

Группа описаний может состоять из одного или более архитектурных описаний. Каждое такое архитектурное описание разрабатывается с применением установленных соответствующим ему методов архитектурного описания. Архитектурное описание может входить более чем в одну группу описаний :4-6 .

Типы групп описаний архитектуры

Существует три типа группы описаний: функциональные, логические и физические. Каждая из групп предназначена для описания собственных точек зрения и соответствующего им уровня сложности :224 .

Функциональная группа описаний

Данная группа обеспечивает представление с точки зрения пользователей или операторов, которое включает продукты, относящиеся к фазам, сценариям и потокам задач операционной системы. Информационный поток может быть рассмотрен с пользовательского ракурса, также описываются и пользовательские интерфейсы. Примером продуктов, которые могут быть включены в это описание, будут функциональные данные или графики, сценарное описание (включая использование кейсов), блок-схемы задач, организационные диаграммы и схемы информационных потоков :224 .

Логическая группа описаний

Данная группа обеспечивает представление с точки зрения руководителя или заказчика. Логическое представление включает продукты, которые определяют системные границы с её окружением и функциональные интерфейсы с внешними системами, также основные функции и поведение системы, потоки информации, внутренние и внешние наборы данных, внутренних и внешних пользователей, и внутренние функциональные интерфейсы. Примером продуктов могут быть блочные диаграммы функциональных потоков