Пользовательский интерфейс является неотъемлемой частью информационной системы (далее – ИС). Именно интерфейс служит средством представления пользователя об удобстве и функционале ИС. При этом сложность проектирования пользовательского интерфейса достаточно велика. Так, согласно [1] существует 4 категории проблем разработки интерфейсов:
1. Высокая трудоемкость разработки интерфейса. В среднем она составляет более половины времени реализации проекта. В некоторых источниках данная цифра доходит до 70 % [1, 2]. В связи с этим минимизация времени разработки пользовательского проекта является актуальным направлением.
2. Неадекватность интерфейса требованиям пользователя. Данная проблема связана с разработкой множества итераций интерфейса из-за разрыва между программистами и пользователями. В связи с этим актуальным направлением является включение специалистов предметной области в разработку интерфейса.
3. Не ориентированность интерфейса под деятельность пользователя. Связана с тем, что структура деятельности пользователя и структура интерфейса не всегда соответствуют друг другу. В связи с этим необходимо оптимальное распределение функций между человеком и системой.
4. Интерфейс нельзя настроить согласно условиям среды использования системы. Данная проблема связана с невозможностью изменения интерфейса по мере изменения бизнес-процессов организации. В связи с этим актуальным направлением является разработка гибкого пользовательского интерфейса (далее – ГПИ), позволяющего своевременно реагировать на изменяющуюся экономическую обстановку.
Таким образом, необходимо разработать подход к созданию пользовательского интерфейса ИС, позволяющего решить данные проблемы.
Целью исследования является разработка подхода к созданию гибкого пользовательского интерфейса информационной системы на основе преобразования IDEF0-диаграммы методом функционально-структурного анализа.
Предлагаемый подход рассматривает комплексные вопросы организации взаимодействия между человеком и машиной, обеспечения гибкости системы и привлечения специалистов предметной области к разработке ИС.
Материалы и методы исследования
ГПИ является сложным программным комплексом, к которому предъявляются следующие требования и перед которым ставятся следующие задачи:
1) структура базы данных (далее – БД) ГПИ должна минимизировать избыточность данных, обеспечивая их целостность;
2) сокращение сроков разработки и обновления пользовательского интерфейса ИС с учетом специфики предметной области;
3) наличие возможности пользователю создать свой собственный интерфейс основываясь на бизнес-процессах, которые он должен выполнять;
4) интерфейс должен иметь модульную структуру с возможностью интеграции с другими системами;
5) разработанный интерфейс должен быть «гибким», т.е. способным быстро реагировать на изменяющиеся условия внутренней и внешней среды;
6) принципы, заложенные в основу ГПИ, должны способствовать сокращению времени на выполнение типовых операций предприятия.
Таким образом, выдвинуты требования к разрабатываемому ГПИ, реализация которых позволит осуществить разработку современной ИС.
В рамках ранее опубликованной статьи [3] рассматривался начальный этап разработки ИС, основанный на включении модуля бизнес-процессов в структуру ИС, что позволяет распределить потоки задач между подразделениями предприятия. Следующим этапом разработки ИС, рассмотренным в рамках данной статьи, является подход к созданию ГПИ методом функционально-структурного анализа, основанный на формировании ГПИ в рамках IDEF0-диаграммы существующих бизнес-процессов организации. В рамках данного подхода ГПИ должен иметь модульную структуру с возможностью включения в ИС предприятия. При этом структура должна быть выстроена таким образом, чтобы привлечь внимание к наиболее важным единицам информации [4].
Базовым этапом создания ГПИ является разработка структуры БД ГПИ ИС, в рамках которого осуществляется связь между функциональными блоками системы и элементами пользовательского интерфейса. Структура БД ГПИ представлена на рис. 1.
Главной особенностью данной структуры является реализация отношения «один ко многим» между таблицами при помощи внешних ключей, столбца данных, который появляется в одной таблице и совпадает с первичным ключом другой таблицы [5; 6]. Реализация данного отношения позволит минимизировать избыточность данных, обеспечивая их целостность.
В рамках данной статьи реализованы базовые элементы интерфейса, функционально представленные элементом управления, таблицей и элементами ввода. Данная организация структуры БД интерфейса позволяет создать универсальную структуру БД, позволяющую минимизировать избыточность данных, обеспечивая их целостность. Все эти элементы привязываются к интерфейсу при помощи ключевого поля ID_interface, соответствующему полю ID таблицы связи между функциональными блоками и интерфейсами int_funct.
Элементы управления представлены кнопкой обработки данных, информация о которой хранится в таблице button.
Элементы ввода представлены полем ввода, нередактируемым полем ввода и комбинированным списком, информация о которых хранится в таблицах textbox, textbox_NE и combobox соответственно. В данных таблицах хранятся данные об их имени, названии, расположении на экране и элементе управления, обрабатывающем занесенные в них данные.
Кроме того, у данных элементов существуют вспомогательные таблицы, хранящие их числовые значения в колонке value. Связь между вспомогательными и основными таблицами элементов интерфейса осуществляется посредством следующих ключевых полей: ID_textbox_NE – ID для таблиц textbox_NE_Value и textbox_NE для нередактируемого поля ввода, ID_textbox – ID для таблиц textbox _Value и textbox для редактируемого поля ввода, ID_combobox – ID для таблиц Combobox_Value и combobox для комбинированного списка.
Таблицы, описывающие элемент интерфейса таблицу, представлены таблицами tables, columns, parent_column, в рамках которых описывается имя таблицы и колонок, их статус (редактируемая или нередактируемая) и связь между колонками верхнего и нижнего уровня.
Таким образом, разработанная структура БД ГПИ позволит минимизировать избыточность данных, обеспечивая их целостность.
Следующим этапом создания ГПИ является его формирование с помощью интерфейсных стрелок и функциональных блоков в рамках IDEF0-диаграммы. Данный этап выполняется в рамках средства проектирования бизнес-процессов CA ERwin Process Modeler при непосредственном участии специалиста предметной области. При этом пользователь должен учесть все функциональные особенности своего интерфейса, такие как расположение элементов на странице, их функции и данные для заполнения.
Рис. 1. Структура БД ГПИ
Главной особенностью подхода к построению ГПИ из IDEF0-диаграммы является разграничение элементов, отвечающих за бизнес-процессы и интерфейс. Для этого в рамках функционального блока, содержащего пользовательский интерфейс, необходимо установить статус «Interface». После этого, все элементы, расположенные внутри данного блока, будут являться объектами пользовательского интерфейса.
Пример IDEF0-диаграммы, в рамках которой реализован ГПИ, представлен на рис. 2. В данном примере для функционального блока Block1 установлен статус «Interface».
Пример IDEF-диаграммы с базовым набором элементов ГПИ представлен на рис. 3. В данном примере присутствуют шесть основных элементов ГПИ: поле ввода – textbox1, нередактируемое динамично изменяющееся поле – textbox_NE1, комбинированный список – combobox1, элемент таблицы – table1, кнопка – button и элементы подписи данных – Data1, Data2, Data3, Data4, Enter.
В свою очередь, декомпозиция элемента таблицы предполагает формирование новой диаграммы, содержащей соответствующие колонки с присущими им данными. Полученная диаграмма является дочерней диаграммой, а составляющие ее функциональные блоки являются дочерними блоками, которые отображают главные подфункции блока-предка [7]. Пример декомпозиции элемента таблицы представлен на рис. 4. В рамках данного примера представлена двухуровневая структура заголовков таблицы с тремя колонками верхнего уровня column1, column2, column3 и тремя колонками нижнего уровня column1_1, column1_2, column1_3, реализованными в рамках column1.
Стоит отметить, что отличительной особенностью таблицы является наличие редактируемых и справочных колонок. В целях разграничения между ними используется поле статуса, в соответствии с которым все столбцы, требующие редактирования, имеют статус «W». В свою очередь, справочные колонки имеют в поле Definition указание на столбец из БД, содержащий набор данных. Указание следует делать в следующем порядке через точку: БД, таблица, колонка.
Следующим этапом создания ГПИ является сохранение в средстве проектирования бизнес-процессов CA ERwin Process Modeler IDEF0-диаграммы в формате *.XML с его последующим экспортом в ИС и распознанием. Экспорт IDEF0-диаграммы основывается на распознании имен и связей между функциональными блоками и интерфейсными стрелками в XML-файле. Данный этап осуществляется с помощью разработанной программы для ЭВМ «Конструктор операционных процессов информационной системы», написанной в среде Microsoft Visual Studio 2015 на языке C# (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017614218, опубликовано 10.04.2017 г.).
Рис. 2. Пример IDEF0-диаграммы, в рамках которой реализован ГПИ
Рис. 3. Пример IDEF0-диаграммы с базовым набором элементов ГПИ
Рис. 4. Пример декомпозиции элемента таблицы
Рис. 5. Пример WEB-интерфейса
Заключительным этапом создания ГПИ является чтение данных из БД, полученных конвертированием в нее IDEF0-диаграммы. Данный этап осуществляется с помощью разработанной программы для ЭВМ «Гибкий пользовательский интерфейс информационной системы» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017618423, опубликовано 01.08.2017 г.). Программа анализирует данные, записанные в каждую таблицу, и формирует элементы интерфейса. Гибкость интерфейса достигается за счет оперативного изменения его структуры в результате изменений внутренней и внешней среды без непосредственного участия разработчика системы, что способствует увеличению эффективности работы, снижению трудозатрат и времени для выполнения основных технологических и вспомогательных операций.
Пример WEB-интерфейса, сформированного на основе IDEF0-диаграммы с базовым набором элементов интерфейса, приведенным выше, представлен на рис. 5.
Результаты исследования и их обсуждение
Научная новизна разработанного подхода к созданию ГПИ ИС на основе преобразования IDEF0-диаграммы интерфейса, созданной в средстве проектирования бизнес-процессов, состоит в применении метода функционально-структурного анализа.
Реализация предложенного метода позволит разработать модульный ГПИ, ориентированный на пользователя и его задачи, с возможностью бесконфликтного включения в структуру других ИС и настройки согласно условиям предметной области.
Таким образом, предложенный подход способствует разработке ГПИ ИС, реализация которого повысит устойчивость и конкурентоспособность предприятия в условиях изменяющейся внутренней и внешней среды.
Выводы
1. Разработана структура БД ГПИ, позволяющая минимизировать избыточность данных, обеспечивая их целостность.
2. Предложен подход к разработке ГПИ на основе функционально-структурного анализа посредством преобразования IDEF0-диаграммы, что позволяет сократить сроки разработки и обновления пользовательского интерфейса ИС с учетом специфики предметной области.
3. Предложен подход к конвертированию IDEF0–диаграммы из средства проектирования бизнес-процессов CA ERwin Process Modeler в MySQL БД посредством анализа XML-файла, позволяющий включить данные диаграммы бизнес-процессов в ИС как структурного звена с последующим распределением между подразделениями предприятия.
4. Предложенный подход позволит пользователю создать свой интерфейс, основываясь на бизнес-процессах, которые он должен выполнять.
5. Предложенный подход к разработке ГПИ ИС реализован в виде программного продукта. Свидетельство о регистрации программ для ЭВМ № 2017618423 от 01.08.2017 г.