Артем Теплов – Четвертая промышленная революция и ее влияние на общество (страница 28)

2. Принцип открытости/закрытости (Open/Closed Principle), позволяющий IT-системе быть открытой для расширения новыми возможностями, но закрытой для изменения существующей функциональности.

3. Принцип подстановки Барбары Лисков (Liskov Substitution Principle), предусматривающий возможность замены объектов в программе без нарушения корректности её выполнения (объекты должны содержать экземпляры супертипа программы).

4. Принцип инверсии зависимостей (Dependency Inversion Principle) или принцип объектно-ориентированного программирования, суть которого состоит в том, что модули IT-системы не должны содержать ссылки на конкретные реализации, а все зависимости и взаимодействия между ними должны строиться исключительно на основе абстракций (то есть интерфейсов).

5. Принцип разделения интерфейсов (Interface Segregation Principle), согласно которому клиенты не должны зависеть от интерфейсов, которые они не используют.

Разработчиками программного обеспечения обсуждается использование популярных архитектурных паттернов MVP (Model-View-Presenter) и MVVM (Model-View-ViewModel).

Классическая модель разработки программного обеспечения содержит семь строго определённых этапов:

1. Постановка задачи.

2. Проектирование.

3. Написание кода.

4. Сборка всего кода в единое целое.

5. Тестирование.

6. Передача заказчику.

7. Сопровождение.

В рамках этой модели переход к каждому следующему этапу может произойти только по завершении предыдущего. Такой подход к разработке ПО называют «водопадным», потому что рабочий процесс последовательно переходит с этапа на этап подобно потоку в водопаде. «Водопадная» модель обладает преимуществами в виде ясного планирования и контроля рабочего процесса, но не предусматривает гибкость и быструю адаптацию к изменению требований.

Сегодня рассматриваются гибкие методологии разработки программного обеспечения, такие как Scrum, Kanban и Lean. Гибкие методологии предлагают итеративную модель разработки, где рабочий процесс построен на коротких циклах разработки (итерациях), основанных на отзывах клиентов и изменениях требований, а также инкрементальную модель сборки, при которой продукт внедряется и тестируется поэтапно, с непрерывным анализом полученных результатов и корректировкой последующих этапов работы. Гибкие методологии позволяют быстро реагировать на изменения во время работы над проектом и применять «агилевские» практики, такие как непрерывная интеграция и поставка, чтобы обеспечить устойчивость и качество программного обеспечения.

Преимущества гибких методологий заключаются в более эффективном управлении процессом при изменении требований, улучшенном взаимодействии с заказчиком и увеличении скорости итераций разработки. Существенными ограничениями гибких методологий являются сложность управления большими проектами и необходимость высокой коммуникации и сотрудничества в команде разработки.

Следует подчеркнуть важность выбора правильной модели разработки программного обеспечения в контексте Индустрии 4.0, где требуется быстрое внедрение инноваций и адаптация к изменениям. Оптимальное сочетание «водопадной» модели и гибких методологий может способствовать успешной разработке ПО и достижению бизнес-целей в Индустрии 4.0.

Программное обеспечение в Индустрии 4.0

Релиз является окончательной стадией разработки и тестирования программного обеспечения. Чтобы приложение или веб-сервис не потеряли своей актуальности ещё до релиза, IT-компаниям приходится по мере возможности ускорять рабочий процесс, стараясь при этом не навредить качеству продукта и деловой репутации. Появление микросервисной архитектуры и технологий контейнеризации изменило мир разработки программного обеспечения.

Микросервисная архитектура – это подход к разработке ПО, при котором большие приложения разбиваются на более мелкие, независимые и обособленно развёртываемые сервисы. Каждый сервис выполняет конкретную функцию и может быть разработан, модифицирован и масштабирован отдельно от других. Микросервисная архитектура позволяет повысить гибкость и масштабируемость системы, ускорить разработку и внедрение новых функций, а также обеспечить лёгкую поддержку и обновление программного обеспечения. Микросервисы отличаются небольшим размером, легко изменяются, комбинируются и взаимозаменяются.

Контейнеризация – это технология, которая позволяет упаковывать программный код вместе с библиотеками и зависимостями в легковесные, изолированные файлы, называемые контейнерами. Контейнеры обеспечивают однородное окружение и обеспечивают корректный запуск приложений на любой платформе, независимо от конфигурации и операционной системы. Контейнеризация упрощает разработку, тестирование и развёртывание приложений, а также улучшает масштабируемость и надежность системы.

Основными принципами микросервисной архитектуры являются разделение ответственности, независимость и масштабируемость сервисов, а также разнообразие способов коммуникации между сервисами, к примеру, с использованием программного интерфейса API (Application Programming Interface).

В контексте микросервисной архитектуры для разработки, развёртывания и управления сервисами используются различные инструменты, такие как платформа Docker (инструмент для создания и запуска контейнеров) и платформа Kubernetes (инструмент для управления контейнерами).

При использовании микросервисной архитектуры и контейнеризации могут возникнуть некоторые затруднения, состоящие в управлении множеством сервисов, обеспечении безопасности и мониторинга системы, а также масштабируемости и производительности программной системы.

Разработка программного обеспечения для Индустрии 4.0 невозможна без использования концепции Интернета вещей (IoT) и распределённой архитектуры информационных систем.

Интернет вещей представляет собой сеть устройств (вещей), оборудованных датчиками, программным обеспечением и сетевым подключением, которые могут взаимодействовать между собой и с людьми. Эти устройства собирают и передают данные, а также выполняют определённые действия на основе полученной информации. Применение IoT в Индустрии 4.0 предполагает накопление большого количества данных о производственных процессах, оборудовании и продукции, что позволяет осуществлять мониторинг, анализ и оптимизацию производства.

Распределённая архитектура информационных систем включает в себя набор компонентов, представленных на разных платформах, которые работают и взаимодействуют между собой по сети связи для достижения общих целей. Эти компоненты могут быть совершенно разнородными, распределяться по нескольким независимым компьютерам и находиться в различных локациях. Распределённая архитектура информационных систем используется для организации работы IoT устройств, сбора и обработки данных, а также управления производственными процессами.

Применение IoT и распределённой архитектуры информационных систем в Индустрии 4.0 позволяет значительно улучшить эффективность производства. С помощью IoT устройств можно собирать данные о работе оборудования и производственных процессах в режиме реального времени, что позволяет оперативно реагировать на возникающие проблемы и избегать возникновения опасных состояний в технических системах. Распределённая архитектура информационных систем обеспечивает надёжную и масштабируемую работу IoT устройств и обработку больших объёмов данных.

Применение IoT и распределённой архитектуры информационных систем напрямую связано с обеспечением безопасности передачи и хранения данных, а также с защитой от кибератак. Кроме того, требуется разработка подходящих алгоритмов и систем для обработки и анализа больших объёмов данных, а также решение вопросов интеграции разнородных систем и устройств.

Облачные вычисления

Ключевую роль в Индустрии 4.0 играют облачные вычисления, которые оказывают влияние на масштабируемость предприятий, а также дают им конкурентные преимущества за счёт сокращения времени реализации проектов и экономии финансовых ресурсов.

Облачные вычисления – это технология, которая обеспечивает доступ к информационным ресурсам через интернет. Пользователю не нужно иметь дорогостоящее оборудование, покупать или разрабатывать программное обеспечение, хранить данные на собственных серверах, так как он через облачного провайдера получает доступ к виртуальным серверам с необходимыми ему характеристиками. Объём информационных ресурсов практически неограничен, а оплата услуг производится по факту потребления.

Облачные вычисления помогают компаниям разрабатывать, внедрять и использовать новые технологии, не вкладывая огромные средства в создание физической инфраструктуры. Они открывают эпоху прорывных технологий, когда компании могут использовать вычислительные ресурсы, не привязываясь к конкретным серверам или сетям. Сегодня самыми востребованными на рынке моделями облачных вычислительных услуг являются IaaS, PaaS и SaaS.

IaaS (Infrastructure as a Service) – одна из моделей обслуживания в облачных вычислениях, которая по подписке даёт пользователям доступ к фундаментальным информационно-технологическим ресурсам. Использование IaaS можно сравнить с арендой строительной бригады, оснащённой широким набором виртуальных строительных блоков, таких как серверы, сети и хранилища данных, которая предоставляет арендатору цифровые инструменты для разработки и реализации собственных проектов.