信息系统项目管理师教程第3版.docx
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信息系统项目管理师教程第3版
信息系统项目管理师教程（第3版）
第 1 章 信息化知识
1.1 信息系统与信息化
工业化不仅造就了高速发展的生产力，更重要的是造就了一支规模宏大的人才队伍，其主要力量是工程师。
信息化是一场比工业化更加深刻和更加广泛的社会变革，它要求在产品或服务的生产过程中实现管理流程、组织机构、生产技能和生产工具的变革。
在这场变革中，一定要造就一支规模更为宏大的人才队伍，这支队伍不但有业务专家与技术专家，还得有项目管理专业人员。
这是因为，作为信息化主体的计算机信息系统工程是一项复杂的社会和技术工程，无论是内容、规模、深度和广度，还是技术、工具、业务和流程，都在不断地在发展和创新。
信息是一种客观事物，它与材料、能源一样，都是社会的基础资源。
但是，理性认识信息却只有几十年的历史。
1948年，美国科学家香农（ClaudeE.Shannon）在对通信理论深入研究的基础上，提出了信息的概念，创立了信息理论。
此后，人们对信息的研究迅速增加，形成了一个新的学科――信息论。
至今，信息论已发展成为一个内涵非常丰富的学科，与控制论和系统论并称为现代科学的“三论”。
计算机技术和网络技术的迅速发展和普及，更加重了“三论”在现代科学技术中的地位。
同时，信息论为计算机技术和网络技术的发展提供了方向上的指导，为信息化提供了较好的理论支撑。
1.1.1 信息的基本概念
香农指出，信息就是能够用来消除不确定性的东西。
香农不但给出了信息的定义，还给出了信息的定量描述，并确定了信息量的单位为比特（bit）。
一比特的信息量，在变异度为2的最简单情况下，就是能消除非此即彼的不确定性所需要的信息量。
这里的“变异度”是指事物的变化状态空间为2，例如，大和小、高和低、快和慢等。
香农将热力学中的熵引入信息论。
在热力学中，熵是系统无序程度的度量，而信息与熵正好相反，信息是系统有序程度的度量，表现为负熵，计算公式如下：
1.信息的特征
香农关于信息的定义揭示了信息的本质，同时，人们通过深入研究，发现信息还具有很多其他的特征，列举如下：
（1）客观性。
信息是客观事物在人脑中的反映，而反映的对象则有主观和客观的区别，因此，信息可分为主观信息（例如，决策、指令和计划等）和客观信息（例如，国际形势、经济发展和一年四季等）。
主观信息必然要转化成客观信息，例如，决策和计划等主观信息要转化成实际行动。
因此，信息具有客观性。
（2）普遍性。
物质决定精神，物质的普遍性决定了信息的普遍存在。
（3）无限性。
客观世界是无限的，反映客观世界的信息自然也是无限的。
无限性可分为两个层次，一是无限的事物产生无限的信息，即信息的总量是无限的；二是每个具体事物或有限个事物的集合所能产生的信息也可以是无限的。
（4）动态性。
信息是随着时间的变化而变化的。
（5）相对性。
不同的认识主体从同一事物中获取的信息及信息量可能是不同的。
（6）依附性。
信息的依附性可以从两个方面来理解，一方面，信息是客观世界的反映，任何信息必然由客观事物所产生，不存在无源的信息；另一方面，任何信息都要依附于一定的载体而存在，需要有物质的承担者，信息不能完全脱离物质而独立存在。
（7）变换性。
信息通过处理可以实现变换或转换，使其形式和内容发生变化，以适应特定的需要。
（8）传递性。
信息在时间上的传递就是存储，在空间上的传递就是转移或扩散。
（9）层次性。
客观世界是分层次的，反映它的信息也是分层次的。
（10）系统性。
信息可以表示为一种集合，不同类别的信息可以形成不同的整体。
因此，可以形成与现实世界相对应的信息系统。
（11）转化性。
信息的产生不能没有物质，信息的传递不能没有能量，但有效地使用信息，可以将信息转化为物质或能量。
另外，根据各行业信息的不同，信息还可以具有安全性和及时性等特性，而且，信息应用的场合不同，其侧重面也不一样。
例如，对于金融信息而言，其最重要的特性是安全性；而对于市场信息而言，其最重要的特性是及时性。
2.信息的功能
信息在人类认识世界和改造世界的过程中，与物质、能源一样，发挥着十分重要的作用。
其主要功能如下：
（1）为认识世界提供依据。
人们认识世界，首先要获取认识对象的有关信息，并通过对这些信息的加工获得有关知识，从而形成正确的认识。
（2）为改造世界提供指导。
人们认识世界的目的是改造世界，而改造世界就必须有正确的观念作指导。
这些观念包括活动的计划、环境分析、结果的预测和发展变化的对策等，这些都离不开信息的指导。
（3）为有序的建立提供保证。
人们所有活动的目的都是使得客观世界变得更加有序。
这种有序至少要包括两种情况，一是使得本来有序的客观世界得到改善，变得更加有序；二是打破原来的有序，建立一种新的有序。
无论哪种情况，都需要有信息的保证。
（4）为资源开发提供条件。
人类社会的生存和发展要建立在资源之上，所有这些资源可分为两类，即有形资源和无形资源。
有形资源包括物质和能量，物质供给材料、能量供给动力，是人类发展的基础；无形资源主要是信息资源，信息供给智力，是人类发展的精神力量。
无论是开发有形资源还是无形资源，都需要信息。
（5）为知识生产提供材料。
生产是人类生存和发展的基础和前提，既包括物质产品的生产，也包括精神产品的生产，其中知识的生产是精神产品生产的主要内容，而信息则为知识的生产提供材料。
3.两个相关概念
与信息相关的概念主要有两个，分别是数据和知识。
（1）信息与数据。
信息是经过加工后的数据，数据是信息生成的材料，是信息的存在形式和状态，即信息是被解释或被理解的数据。
例如，有一条数据库记录“张友生，博士，永州，……”，其中，“张友生”、“博士”和“永州”等都是数据，但它们组合起来是关系数据库中的一条记录，三者之间是有逻辑关系的，从谓词演算的角度来看，就容易理解为“张友生博士是永州人”。
至此，三者就成为信息了。
（2）信息与知识。
知识是经过加工的信息。
例如，有两条数据库记录，分别为“张友生，湖南，永州”和“王勇，湖南，湘潭”，其语义为“张友生是湖南永州人”和“王勇是湖南湘潭人”，这是信息。
如果得出“张友生和王勇都是湖南人”就是知识了。
1.1.2 信息系统的基本概念
系统是由相互联系、相互依赖、相互作用的事物或过程组成的具有整体功能和综合行为的统一体。
在日常生活中，经常使用“系统”的概念，例如，经济领域中的商业系统和金融系统，自然界中的水利系统和生态系统等。
从数学角度来看，系统是一个集合，是由许多相互作用、相互依存的事物（集合元素），为了达到某个目标组成的集合。
研究系统的一般理论和方法，称为系统论。
系统是系统论的主要研究对象，而要研究系统，首先应该认识系统的特性。
1.系统的特性
系统的总体特性是系统整体上的属性，系统的这些特性通常是很难提前预测的，只有当所有子系统和元素被整合形成完全的系统之后才能表现出来。
系统的特性可以从整体性、层次性、目的性、稳定性、突变性、自组织性、相似性、相关性和环境适应性等方面表现出来。
（1）整体性。
系统是一个整体，元素是为了达到一定的目的，按照一定的原则，有序地排列起来组成系统，从而产生出系统的特定功能。
（2）层次性。
系统是由多个元素组成的，系统和元素是相对的概念。
元素是相对于它所处的系统而言的，系统是从它包含元素的角度来看的，如果研究问题的角度变一变，系统就成为更高一级系统的元素，也称为子系统。
（3）目的性。
任何一个系统都有一定的目的或目标。
（4）稳定性。
在外界作用下的开放系统有一定的自我稳定能力，能够在一定范围内进行自我调节，从而保持和恢复原来的有序状态，以及原有的结构和功能。
（5）突变性。
突变性是指系统通过失稳，从一种状态进入另一种状态的一种剧烈变化过程，它是系统质变的一种基本形式。
（6）自组织性。
开放系统在系统内外因素的作用下，自发组织起来，使系统从无序到有序，从低级有序到高级有序。
（7）相似性。
系统具有同构和同态的性质，体现在系统结构、存在方式和演化过程具有共同性。
系统具有相似性，根本原因在于世界的物质统一性。
（8）相关性。
元素是可分的和相互联系的，组成系统的元素必须有明确的边界，可以与别的元素区分开来。
另外，元素之间是相互联系的，不是哲学上所说的普遍联系那种联系，而是实实在在的、具体的联系。
（9）环境适应性。
系统总处在一定环境中，与环境发生相互作用。
系统和环境之间总是在发生着一定的物质和能量交换。
2.信息系统
简单地说，信息系统就是输入数据，通过加工处理，产生信息的系统。
面向管理是信息系统的显著特点，以计算机为基础的信息系统可以定义为，结合管理理论和方法，应用信息技术解决管理问题，为管理决策提供支持的系统。
管理模型、信息处理模型和系统实现条件三者的结合，产生信息系统，如图1-1所示。
图1-1 信息系统
管理模型是指系统服务对象领域的专门知识，以及分析和处理该领域问题的模型，也称为对象的处理模型；信息处理模型指系统处理信息的结构和方法。
管理模型中的理论和分析方法，在信息处理模型中转化为信息获取、存储、传输、加工和使用的规则；系统实现条件指可供应用的计算机技术和通信技术、从事对象领域工作的人员，以及对这些资源的控制与融合。
1.1.3 信息化的基本概念
信息化是充分利用信息技术，开发利用信息资源，促进信息交流和知识共享，提高经济增长质量，推动经济社会发展转型的历史进程。
信息化构成要素主要有信息资源、信息网络、信息技术、信息设备、信息产业、信息管理、信息政策、信息标准、信息应用、信息人才等。
1.信息化的层次
从内容层次看，信息化的内容包括核心层、支撑层、应用层与边缘层等几个方面。
从产生的角度看，信息化的层次包括产品信息化、企业信息化、产业信息化、国民经济信息化和社会生活信息化。
（1）产品信息化。
产品信息化是信息化的基础，包含两层意思，一是产品所含各类信息比重日益增大、物质比重日益降低，产品日益由物质产品的特征向信息产品的特征迈进；二是越来越多的产品中嵌入了智能化元器件，使产品具有越来越强的信息处理功能。
（2）企业信息化。
企业信息化是国民经济信息化的基础，是指企业在产品的设计、开发、生产、管理、经营等多个环节中广泛利用信息技术，并大力培养信息人才，完善信息服务，加速建设企业信息系统。
（3）产业信息化。
产业信息化是指农业、工业、服务业等传统产业广泛利用信息技术，大力开发和利用信息资源，建立各种类型的数据库和网络，实现产业内各种资源、要素的优化与重组，从而实现产业的升级。
（4）国民经济信息化。
国民经济信息化是指在经济大系统内实现统一的信息大流动，使金融、贸易、投资、计划、通关、营销等组成一个信息大系统，使生产、流通、分配、消费等经济的四个环节通过信息进一步联成一个整体。
（5）社会生活信息化。
社会生活信息化是指包括经济、科技、教育、军事、政务、日常生活等在内的整个社会体系采用先进的信息技术，建立各种信息网络，大力开发有关人们日常生活的信息内容，丰富人们的精神生活，拓展人们的活动时空。
2.国家信息化体系要素
我国国家信息化管理部门曾经列出了国家信息化体系的六个要素，它们组成了一个有机的整体。
如图1-2所示。
图1-2 国家信息化体系的要素
（1）信息资源。
信息资源的开发和利用是国家信息化的核心任务，是国家信息化建设取得实效的关键，也是我国信息化的薄弱环节。
信息资源开发和利用的程度是衡量国家信息化水平的一个重要标志。
（2）信息网络。
信息网络是信息资源开发和利用的基础设施，包括电信网、广播电视网和计算机网络。
这三种网络有各自的形成过程、服务对象和发展模式，它们的功能有所交叉，又互为补充。
信息网络在国家信息化的过程中将逐步实现三网融合，并最终做到三网合一。
（3）信息技术应用。
信息技术应用是指把信息技术广泛应用于经济和社会各个领域，它直接反映了效率、效果和效益。
信息技术应用是信息化体系六要素中的龙头，是国家信息化建设的主阵地，集中体现了国家信息化建设的需求和效益。
（4）信息产业。
信息产业是信息化的物质基础，包括微电子、计算机、电信等产品和技术的开发、生产、销售，以及软件、信息系统开发和电子商务等。
从根本上来说，国家信息化只有在产品和技术方面拥有雄厚的自主知识产权，才能提高综合国力。
（5）信息化人才。
人才是信息化的成功之本，而合理的人才结构更是信息化人才的核心和关键。
合理的信息化人才结构要求不仅要有各个层次的信息化技术人才，还要有精干的信息化管理人才、营销人才，法律、法规和情报人才。
（6）信息化政策法规和标准规范。
信息化政策和法规、标准、规范用于规范和协调信息化体系各要素之间的关系，是国家信息化快速、有序、健康和持续发展的保障。
1.1.4 信息系统生命周期
信息系统建设周期长、投资大、风险大，比一般技术工程有更大的难度和复杂性。
这是因为技术手段复杂；内容复杂，目标多样；投资密度大，效益难以计算；环境复杂多变。
信息系统在使用过程中，随着其生存环境的变化，要不断维护、修改，当它不再适应的时候就要被淘汰，就要由新系统代替老系统，这种周期循环称为信息系统的生命周期，如图1-3所示。
图1-3 信息系统的生命周期
从图1-3可以看出，信息系统的生命周期可以分为系统规划、系统分析、系统设计、系统实施、系统运行和维护五个阶段。
1.系统规划阶段
系统规划阶段的任务是对组织的环境、目标及现行系统的状况进行初步调查，根据组织目标和发展战略，确定信息系统的发展战略，对建设新系统的需求做出分析和预测，同时考虑建设新系统所受的各种约束，研究建设新系统的必要性和可能性。
根据需要与可能，给出拟建系统的备选方案。
对这些方案进行可行性研究，写出可行性研究报告。
可行性研究报告审议通过后，将新系统建设方案及实施计划编写成系统设计任务书。
2.系统分析阶段
系统分析阶段的任务是根据系统设计任务书所确定的范围，对现行系统进行详细调查，描述现行系统的业务流程，指出现行系统的局限性和不足之处，确定新系统的基本目标和逻辑功能要求，即提出新系统的逻辑模型。
系统分析阶段又称为逻辑设计阶段。
这个阶段是整个系统建设的关键阶段，也是信息系统建设与一般工程项目的重要区别所在。
系统分析阶段的工作成果体现在系统说明书中，这是系统建设的必备文件。
它既是给用户看的，也是下一个阶段的工作依据。
因此，系统说明书既要通俗，又要准确。
用户通过系统说明书可以了解未来系统的功能，判断是不是所要求的系统。
系统说明书一旦讨论通过，就是系统设计的依据，也是将来验收系统的依据。
3.系统设计阶段
简单地说，系统分析阶段的任务是回答系统“做什么”的问题，而系统设计阶段要回答的问题是“怎么做”。
该阶段的任务是根据系统说明书中规定的功能要求，考虑实际条件，具体设计实现逻辑模型的技术方案，也就是设计新系统的物理模型。
这个阶段又称为物理设计阶段，可分为总体设计（概要设计）和详细设计两个子阶段。
这个阶段的技术文档是系统设计说明书。
4.系统实施阶段
系统实施阶段是将设计的系统付诸实施的阶段。
这一阶段的任务包括计算机等设备的购置、安装和调试、程序的编写和调试、人员培训、数据文件转换、系统调试与转换等。
这个阶段的特点是几个互相联系、互相制约的任务同时展开，必须精心安排、合理组织。
系统实施是按实施计划分阶段完成的，每个阶段应写出实施进展报告。
系统测试之后写出系统测试分析报告。
5.系统运行和维护阶段
系统投入运行后，需要经常进行维护和评价，记录系统运行的情况，根据一定的规格对系统进行必要的修改，评价系统的工作质量和经济效益。
1.1.5 信息系统开发方法
信息系统是一个极为复杂的人机交互系统，它不仅包含计算机技术、通信技术和网络计划，以及其他的工程技术，而且，它还是一个复杂的管理系统，需要管理理论和方法的支持。
因此，与其他工程项目相比，信息系统工程项目的开发和管理显得更加复杂，所面临的风险也更大。
同时，由于我国开展信息化工作的时间并不长，用户基础比较薄弱，发达地区和边远地区还存在一些差别，市场变化很大。
那么，如何选择一个合适的开发方法，以保证在多变的市场环境下，在既定的预算和时间要求范围内，开发出让用户满意的信息系统，这是项目经理所必须要面临的问题。
1.结构化方法
结构是指系统内各个组成要素之间的相互联系、相互作用的框架。
结构化方法也称为生命周期法，是一种传统的信息系统开发方法，由结构化分析（StructuredAnalysis，SA）、结构化设计（StructuredDesign，SD）和结构化程序设计（StructuredProgramming，SP）三部分有机组合而成，其精髓是自顶向下、逐步求精和模块化设计。
结构化方法假定待开发的系统是一个结构化的系统，其基本思想是将系统的生命周期划分为系统规划、系统分析、系统设计、系统实施、系统维护等阶段。
这种方法遵循系统工程原理，按照事先设计好的程序和步骤，使用一定的开发工具，完成规定的文档，在结构化和模块化的基础上进行信息系统的开发工作。
结构化方法的开发过程一般是先把系统功能视为一个大的模块，再根据系统分析与设计的要求对其进行进一步的模块分解或组合。
总结起来，结构化方法的主要特点列举如下：
（1）开发目标清晰化。
结构化方法的系统开发遵循“用户第一”的原则，开发中要保持与用户的沟通，取得与用户的共识，这使得信息系统的开发建立在可靠的基础之上。
在开发过程中，开发人员应该始终与用户保持联系，从调查研究入手，充分理解用户的需求和业务活动，不断地让用户了解工作的进展情况，校准工作方向。
（2）开发工作阶段化。
结构化方法每个阶段的工作内容明确，注重对开发过程的控制。
每个阶段工作完成后，要根据阶段工作目标和要求进行审查，这使各阶段工作有条不紊地进行，便于项目管理与控制。
（3）开发文档规范化。
结构化方法每个阶段工作完成后，要按照要求完成相应的文档，以保证各个工作阶段的衔接与系统维护工作的便利。
（4）设计方法结构化。
在系统分析与设计时，从整体和全局考虑，自顶向下地分解；在系统实现时，根据设计的要求，先编写各个具体的功能模块，然后自底向上逐步实现整个系统。
结构化方法是目前最成熟、应用较广泛的一种工程化方法，它特别适合于数据处理领域的问题，但不适应于规模较大、比较复杂的系统开发，这是因为结构化方法具有以下不足和局限性：
（1）开发周期长。
采用结构化方法进行系统开发，按照顺序历经各个阶段，直到系统实施阶段结束后，用户才能使用系统。
业界将这种现象形象地比喻为“只闻其声，不见其人”。
这样，一方面使用户在较长的时间内不能得到（甚至无法感觉到）一个可实际运行的物理系统；另一方面，由于开发周期长，系统的环境（例如，市场环境、业务结构等）必定会有变化，这就使得最后开发出来的系统在投入使用之前就已经面临淘汰，这种系统难以适应环境变化。
（2）难以适应需求变化。
在信息系统集成项目中，用户需求的变化是不可避免的，然而，结构化方法要求分析师在系统分析阶段充分掌握和理解用户需求。
否则，如果在系统分析阶段需求不明确，或者需求经常变更，就会导致后续的开发过程返工甚至无法进行。
这是很多信息系统集成项目失败的主要原因之一，因为分析师不一定是用户业务领域的行业专家，可能与用户“隔行如隔山”，交流起来比较困难，想一次性就准确描述用户的需求的企图注定是个幻想。
（3）很少考虑数据结构。
结构化方法是一种面向数据流的开发方法，比较注重系统功能的分解与抽象，兼顾数据结构方面不多。
尽管结构化方法也包括数据建模和数据库设计，但它仍是以模块为系统开发的核心环节，而且，从SA阶段的数据流图到SD阶段的模块结构图的转变也比较困难。
以上问题在实际应用中有的已经解决，同时也产生了其他一些方法，例如，原型法、面向对象方法等。
2.面向对象方法
面向对象（Object-Oriented，OO）方法认为，客观世界是由各种对象组成的，任何事物都是对象，每一个对象都有自己的运动规律和内部状态，都属于某个对象类，是该对象类的一个元素。
复杂的对象可由相对简单的各种对象以某种方式而构成，不同对象的组合及相互作用就构成了系统。
OO方法是当前的主流开发方法，拥有很多不同的分支体系，主要包括OMT（ObjectModelTechnology，对象建模技术）方法、Coad/Yourdon方法、OOSE（Object-OrientedSoftwareEngineering，面向对象的软件工程）方法和Booch方法等，而OMT、OOSE和Booch已经统一成为UML（UnitedModelLanguage，统一建模语言）。
有关UML的详细知识，将在3.1.7节进行介绍。
使用OO方法构造的系统具有更好的复用性，其关键在于建立一个全面、合理、统一的模型（用例模型与分析模型）。
与结构化方法类似，OO方法也划分阶段，但其中的系统分析、系统设计和系统实现三个阶段之间已经没有“缝隙”。
也就是说，这三个阶段的界限变得不明确，某项工作既可以在前一个阶段完成，也可以在后一个阶段完成；前一个阶段工作做得不够细，在后一个阶段可以补充。
OO方法使系统的描述及信息模型的表示与客观实体相对应，符合人们的思维习惯，有利于系统开发过程中用户与开发人员的交流和沟通，缩短开发周期。
OO方法可以普遍适用于各类信息系统的开发，但是，OO方法也存在明显的不足。
例如，必须依靠一定的OO技术支持，在大型项目的开发上具有一定的局限性，不能涉足系统分析以前的开发环节。
当前，一些大型信息系统的开发，通常是将结构化方法和OO方法结合起来。
首先，使用结构化方法进行自顶向下的整体划分；然后，自底向上地采用OO方法进行开发。
因此，结构化方法和OO方法仍是两种在系统开发领域中相互依存的、不可替代的方法。
3.原型化方法
结构化方法和面向对象方法有一个共同点，即在系统开发初期必须明确系统的功能要求，确定系统边界。
从工程学角度来看，这是十分自然的：
解决问题之前必须明确要解决的问题是什么。
然而，对于信息系统建设而言，明确问题本身不是一件轻松的事情。
原型化方法也称为快速原型法，或者简称为原型法。
它是一种根据用户初步需求，利用系统开发工具，快速地建立一个系统模型展示给用户，在此基础上与用户交流，最终实现用户需求的信息系统快速开发的方法。
（1）原型的概念和分类
通常，原型是指模拟某种产品的原始模型。
在系统开发中，原型是系统的一个早期可运行的版本，它反映最终系统的部分重要特性。
如果在获得一组基本需求说明后，通过快速分析构造出一个小型的系统，满足用户的基本要求，使得用户可在试用原型系统的过程中得到亲身感受和受到启发，做出反应和评价，然后开发者根据用户的意见对原型加以改进。
随着不断试验、纠错、使用、评价和修改，获得新的原型版本，如此周而复始，逐步减少分析和通信中的误解，弥补不足之处，进一步确定各种需求细节，适应需求的变更，从而提高了最终产品的质量。
从原型是否实现功能来分，可分为水平原型和垂直原型两种。
水平原型也称为行为原型，用来探索预期系统的一些特定行为，并达到细化需求的目的。
水平原型通常只是功能的导航，但并未真实实现功能。
水平原型主要用在界面上；垂直原型也称为结构化原型，实现了一部分功能。
垂直原型主要用在复杂的算法实现上。
从原型的最终结果来分，可分为抛弃式原型和演化式原型。
抛弃式原型也称为探索式原型，是指达到预期目的后，原型本身被抛弃。
抛弃式原型主要用在解决需求不确定性、二义性、不完整性、含糊性等；演化式原型为开发增量式产品提供基础，逐步将原型演化成最终系统。
主要用在必须易于升级和优化的场合，特别适用于Web项目。
（2）原型法的开发过程
原型法的开发过程如图1-4所示。
图1-4 原型法的开发过程
√确定用户基本需求。
在需求分析师和用户的紧密配合下，快速确定系统的基本需求。
这些需求可能是不完全的、粗略的，但却是最基本的、易于描述和定义的。
这个阶段一般不产生对外的正式文档，但对于大型系统而言，应该形
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