arquitectura de aplicaciones

246 Pages·2017·4.39 MB·English

UNIVERSIDAD DE CUENCA

FACULTAD DE INGENIERÍA
MAESTRÍA EN GESTIÓN ESTRATÉGICA DE TECNOLOGÍAS DE LA
INFORMACIÓN

MODELO DE REFERENCIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA
ARQUITECTURA DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN Y SU
APLICACIÓN EN LA UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Tesis previa a la obtención del título de
Magister en Gestión Estratégica de
Tecnologías de la Información

Autor:
Ing. Jorge Stalin Calderón Bustamante
C.I. 1103917397

Director:
Msc. Armando Augusto Cabrera Silva
C.I. 1102725213

CUENCA – ECUADOR
2017
Universidad de Cuenca
Maestría en Gestión Estratégica de TI

Resumen
Las Instituciones de Educación Superior (IES) soportan los procesos definidos en su
cadena de valor en la tecnología y particularmente en los Sistemas de Información
(SI), razón por la cual es fundamental contar con una arquitectura flexible de
aplicaciones que apoyen de forma eficiente su modelo operativo.
El objetivo principal del proyecto fue el generar un modelo de referencia basado en
TOGAF para consolidar la arquitectura de los SI mediante el uso de las tecnologías
disruptivas de acuerdo con el modelo SMACIT (social, móvil, analítica, nube e internet
de las cosas).
Para lograr los objetivos propuestos, se utilizó el método de estudio de caso,
identificando cuatro fases para su implementación: iniciación, diseño, construcción y
aplicación del modelo. Con el fin de verificar la factibilidad del proyecto se realizó una
revisión sistemática de la literatura (SLR) haciendo uso de las bases de datos
científicas indexadas.
En cuanto al desarrollo del modelo, se tomó como referencia el Método de Desarrollo
Arquitectónico de TOGAF (ADM), específicamente tres de sus fases: Preliminar,
Visión arquitectónica y Arquitectura de los SI. Por cada una de ellas, se identificó los
entregables y artefactos necesarios para la definición del modelo arquitectónico de
las aplicaciones.
Para validar el modelo propuesto, se lo aplicó como un caso de estudio a la
Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), seleccionando dentro de los procesos
misionales de su cadena de valor, el macro proceso de Admisión y Matrícula para la
ejecución de cada una de las fases y generación de los entregables definidos.
Palabras clave: Sistemas de Información, Instituciones de Educación Superior,
Arquitectura de Aplicaciones, tecnologías disruptivas, método de desarrollo
arquitectónico.

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Maestría en Gestión Estratégica de TI

Abstract
Higher Education Institutions (HEI) support the processes defined in its value chain in
the technology and particularly in the Information Systems (IS), reason for which it is
fundamental to have a flexible architecture of applications that efficiently support its
operating model. For this reason, the thesis project was designed to propose a
reference model that allows the IES to establish its technological platform in terms of
applications, based on guidelines, standards and best practices of the industry.
The main objective of the project was to generate a reference model based on TOGAF
to consolidate the IS architecture by using disruptive technologies according to the
SMACIT model (social, mobile, analytical, cloud and internet of things).
To achieve the proposed objectives, the case study method was used to identify four
phases for its implementation: initiation, design, construction and application of the
model. In order to verify the feasibility of the project, a systematic review of the
literature (SLR) was carried out using the indexed scientific databases.
Regarding the development of the model, the TOGAF Architectural Development
Method (ADM) was taken as reference, specifically three phases: Preliminary,
Architectural View and SI Architecture. For each of them, the main activities to be
performed were identified, as well as the works and artifacts necessary to define the
architectural model of the applications.
To validate the proposed model, it was applied like a case of study to Universidad
Técnica Particular de Loja (UTPL), for which it was selected inside the processes
misionales of its value chain, the macro process of Admission and Registration for the
execution of each of the phases and deliverables defined.
Keywords: Information Systems, Higher Education Institutions, Applications
Architecture, disruptive technologies, method of architectural development.
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Índice de contenido
Resumen .................................................................................................................... 2
Abstract ...................................................................................................................... 3
1. Planteamiento del problema .............................................................................. 16
1.1 Problemática ............................................................................................ 16
1.2 Objetivos .................................................................................................. 18
1.2.1 Objetivo general ....................................................................................... 18
1.2.2 Objetivos específicos ............................................................................... 18
1.3 Hipótesis .................................................................................................. 18
1.3.1 Hipótesis 1. Viabilidad del modelo ........................................................... 18
1.3.2 Hipótesis 2. Beneficios del modelo .......................................................... 19
1.3.3 Hipótesis 3. Riesgos de adopción ............................................................ 19
1.4 Método ..................................................................................................... 19
1.4.1 Iniciación .................................................................................................. 20
1.4.2 Diseño del modelo ................................................................................... 20
1.4.3 Construcción del modelo ......................................................................... 20
1.4.4 Aplicación del modelo .............................................................................. 21
2. Revisión sistemática de la literatura (SLR) ........................................................ 22
2.1 Planificar la revisión ................................................................................. 22
2.1.1 Examinar el objetivo y las preguntas de investigación ............................. 22
2.1.2 Estrategia de búsqueda ........................................................................... 23
2.1.3 Criterios de inclusión y exclusión ............................................................. 24
2.1.4 Evaluación de calidad .............................................................................. 25
2.1.5 Extracción de datos y estrategias de síntesis de datos ........................... 25
2.2 Realizar la revisión ................................................................................... 26
2.2.1 Búsqueda de artículos ............................................................................. 26
2.2.2 Selección de artículos .............................................................................. 26
2.3 Reportar la revisión .................................................................................. 28
2.3.1 Fuente de los datos ................................................................................. 28
2.3.2 Estado de la citación ................................................................................ 29
2.3.3 Vista temporal .......................................................................................... 30
2.4 Comunidades de investigación activas .................................................... 31
2.5 Clasificación de los artículos primarios .................................................... 32
2.5.1 Análisis individual de los artículos ............................................................ 32
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2.5.1.1 P01. A new paradigm for the continuous alignment of business and IT:
Combining enterprise architecture modelling and enterprise ontology .............. 33
2.5.1.2 P02. ESaaS: A new software paradigm for supporting higher education
in cloud environment .......................................................................................... 33
2.5.1.3 P03. Developing an intelligent cloud for higher education ................. 34
2.5.1.4 P04. Modeling approach using goal modeling and enterprise
architecture for business IT alignment ............................................................... 35
2.5.1.5 P05. Roadmap for the implementation of an enterprise architecture
framework oriented to institutions of higher education in Ecuador ..................... 36
2.5.1.6 P06. IT governance in organizations facing decentralization-case study
in higher education ............................................................................................ 37
2.5.1.7 P07. The architecture of Information Management System through
cloud computing according to Thai Qualifications Framework for Higher Education
…………………………………………………………………………………...38
2.5.1.8 P08. Research on the Architecture of Education Cloud for Joint Training
Programs in Higher Education Institutions ......................................................... 38
2.5.1.9 P09. Potential of information technology as a tool for improving
innovation performance in higher education institutions .................................... 39
2.5.1.10 P10. Value creation drivers in SOA for research and innovation: A
proposed framework for HEI context ................................................................. 40
2.6 Resumen general de la revisión............................................................... 41
2.7 Hallazgos ................................................................................................. 43
3. Marco teórico ..................................................................................................... 44
3.1 Arquitectura de Aplicaciones ................................................................... 44
3.1.1 Definición de arquitectura de software ..................................................... 44
3.1.2 Componentes, conectores y relaciones ................................................... 46
3.1.3 Descripción arquitectónica ....................................................................... 48
3.1.4 Estilos arquitectónicos ............................................................................. 51
3.1.5 Patrones arquitectónicos ......................................................................... 57
3.1.6 Diseño de arquitecturas de software ........................................................ 59
3.2 Arquitectura Empresarial ......................................................................... 64
3.2.1 Arquitectura de TI .................................................................................... 66
3.2.2 Elementos de una Arquitectura Empresarial ............................................ 67
3.2.3 Fases de madurez de la Arquitectura Empresarial .................................. 69
3.2.4 Modelo de Michael Porter ........................................................................ 71
3.2.5 Integración de la arquitectura empresarial a la cadena de valor .............. 72
3.2.6 Modelo conceptual de la cadena de valor y la arquitectura empresarial .. 73
3.3 Marcos de referencia de Arquitectura Empresarial. ................................. 75
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3.3.1 Zachman .................................................................................................. 75
3.3.2 FEA .......................................................................................................... 77
3.3.3 TOGAF .................................................................................................... 78
3.3.4 Gartner ..................................................................................................... 80
3.3.5 Comparativa de marcos de referencia ..................................................... 81
3.4 Tecnologías disruptivas - Modelo SMACIT .............................................. 82
3.4.1 Social ....................................................................................................... 84
3.4.2 Movilidad .................................................................................................. 84
3.4.3 Analítica ................................................................................................... 85
3.4.4 Computación en la nube .......................................................................... 86
3.4.5 Internet de las cosas ................................................................................ 88
4. Marco de referencia TOGAF ............................................................................. 90
4.1 ADM (Método de desarrollo arquitectónico) ............................................. 90
4.1.1 Fase Preliminar ........................................................................................ 92
4.1.2 Fase A. Visión de la arquitectura ............................................................. 93
4.1.3 Fase C. Arquitectura de Sistemas de Información ................................... 94
4.2 Guías y técnicas de ADM ........................................................................ 95
4.2.1 Guías para adaptar ADM ......................................................................... 96
4.2.2 Técnicas para el desarrollo arquitectónico ............................................... 96
4.3 Marco de referencia de contenido arquitectónico .................................... 97
4.4 El continuum de empresa y herramientas. ............................................... 98
4.5 Modelos de referencia ........................................................................... 100
4.5.1 Modelo de referencia técnico (TRM) ...................................................... 100
4.5.2 Modelo de referencia de infraestructura de información integrado (III-RM)
………………………………………………………………………………….101
4.6 Marco de referencia de capacidad arquitectónica.................................. 102
5. Modelo de referencia para la Arquitectura de Sistemas de Información de las IES
…………………………………………………………………………………………105
5.1 Visión general del modelo ...................................................................... 106
5.2 Fase 1. Preliminar .................................................................................. 108
5.2.1 Selección de modelos de referencia y herramientas ............................. 108
5.2.2 Definición del catálogo de principios arquitectónicos ............................. 109
5.2.3 Entregables ............................................................................................ 112
5.2.4 Caso de estudio ..................................................................................... 112
5.3 Fase 2. Visión de la Arquitectura de Aplicaciones ................................. 113
5.3.1 Identificación de los interesados y de requerimientos del negocio. ....... 114
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5.3.2 Definición del alcance ............................................................................ 114
5.3.3 Desarrollo de la visión arquitectónica .................................................... 115
5.3.4 Entregables ............................................................................................ 115
5.3.5 Caso de estudio ..................................................................................... 116
5.4 Fase 3. Arquitectura de Sistemas de Información ................................. 118
5.4.1 Definición de la Arquitectura de línea base (actual) ............................... 118
5.4.2 Definición de Arquitectura futura ............................................................ 119
5.4.3 Análisis de brechas ................................................................................ 126
5.4.4 Definición de la hoja de ruta .................................................................. 131
5.4.5 Entregables ............................................................................................ 132
5.4.6 Caso de estudio ..................................................................................... 132
5.5 Resultados de la aplicación del modelo ................................................. 133
6. Conclusiones y Recomendaciones .................................................................. 138
6.1 Conclusiones ......................................................................................... 138
6.2 Recomendaciones ................................................................................. 140
7. Bibliografía ....................................................................................................... 142
8. Anexos ............................................................................................................. 146
ANEXO 1. FASES DEL ADM TOGAF ............................................................. 147
ANEXO 2: MARCO DE REFERENCIA DE CONTENIDO ARQUITECTÓNICO
…………………………………………………………………………. ……………..155
ANEXO 3. PRINCIPIOS ARQUITECTÓNICOS DE APLICACIONES ............. 159
ANEXO 4. VISIÓN ARQUITECTÓNICA .......................................................... 168
ANEXO 5. DOCUMENTO DE ARQUITECTURA DE APLICACIONES: ESTADO
ACTUAL .......................................................................................................... 178
ANEXO 6. DOCUMENTO DE ARQUITECTURA DE APLICACIONES: ESTADO
FUTURO .......................................................................................................... 199
ANEXO 7. DOCUMENTO DE ARQUITECTURA DE APLICACIONES: HOJA DE
RUTA .............................................................................................................. 215
ANEXO 8. CATÁLOGOS: ARQUITECTURA DE APLICACIONES ................. 222
ANEXO 9. DIAGRAMAS: ARQUITECTURA DE APLICACIONES .................. 228
ANEXO 10. MATRICES: ARQUITECTURA DE APLICACIONES ................... 238

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Índice de tablas
Tabla 1. Base de datos de consulta .................................................................................... 23
Tabla 2. Criterios de inclusión y exclusión ........................................................................... 24
Tabla 3. Criterios para la extracción de datos ..................................................................... 26
Tabla 4. Selección de artículos ........................................................................................... 28
Tabla 5. Distribución de artículos por fuentes de publicación .............................................. 28
Tabla 6. Número de citas por artículo primario .................................................................... 29
Tabla 7. Resumen de citas en artículos primarios ............................................................... 30
Tabla 8. Comunidades de investigación activas .................................................................. 31
Tabla 9. Listado de artículos seleccionados ........................................................................ 32
Tabla 10. Resumen de artículos seleccionados .................................................................. 41
Tabla 11. Distribución y alineación de artículos ................................................................... 42
Tabla 12. Clasificación de conectores ................................................................................. 47
Tabla 13. Descripción del modelo “vistas 4+1” .................................................................... 51
Tabla 14. Estilos arquitectónicos. ........................................................................................ 52
Tabla 15. Clasificación de estilos arquitectónicos. .............................................................. 53
Tabla 16. Estructura de la arquitectura empresarial. ........................................................... 65
Tabla 17. Clasificación de estilos arquitectónicos. .............................................................. 79
Tabla 18. Evaluación de marcos de trabajo de Arquitectura Empresarial. ........................... 82
Tabla 19. Fase Preliminar de ADM ..................................................................................... 92
Tabla 20. Fase A. Visión de la Arquitectura ........................................................................ 93
Tabla 21. Fase C. Arquitectura de Datos. ........................................................................... 94
Tabla 22. Fase C. Arquitectura de Aplicaciones. ................................................................. 95
Tabla 23. Guías para adaptar ADM ..................................................................................... 96
Tabla 24. Técnicas ADM ..................................................................................................... 96
Tabla 25. Clasificación del contenido arquitectónico ........................................................... 97
Tabla 26. Elementos del Continuum Empresarial ................................................................ 99
Tabla 27. Elementos del TRM ........................................................................................... 101
Tabla 28. Estructura de la arquitectura empresarial. ......................................................... 104
Tabla 29. Fases del Modelo de Arquitectura de Sistemas de Información. ....................... 106
Tabla 30. Entregables por las fases del Modelo de Arquitectura de Sistemas de Información.
......................................................................................................................................... 107
Tabla 31. Principios de la Arquitectura Orientada a Servicios. .......................................... 111
Tabla 32. Descripción del modelo 4+1 vistas. ................................................................... 119
Tabla 33. Servicios de aplicación mapeados con sus componentes lógicos y físicos........ 122
Tabla 34. Análisis de brechas .......................................................................................... 128
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Índice de figuras
Figura 1. Fases de implementación del proyecto ............................................................... 19
Figura 2. Proceso de búsqueda. ........................................................................................ 27
Figura 3. Vista temporal de artículos por año de publicación .............................................. 31
Figura 4. Enfoque basado en modelos. .............................................................................. 36
Figura 5. Modelo Integrado de IKM e Innovación. .............................................................. 40
Figura 6. Contexto de la descripción arquitectónica. .......................................................... 48
Figura 7. Modelo conceptual para la descripción arquitectónica. ........................................ 49
Figura 8. Descripción de la arquitectura de software con el modelo "4+1 vistas"................ 50
Figura 9. Arquitectura orientada al dominio en N-Capas. ................................................... 55
Figura 10. Relación Estilos, patrones arquitectónicos y patrones de diseño. ...................... 58
Figura 11. Modelo ISO/IEC 25010. ..................................................................................... 60
Figura 12. Proceso de diseño arquitectónico. ..................................................................... 64
Figura 13. Arquitectura Empresarial. .................................................................................. 67
Figura 14. Diagrama central unificado. Arquitectura Empresarial. ...................................... 68
Figura 15. Fases de madurez de la arquitectura empresarial. ............................................ 71
Figura 16. Cadena de valor de Porter. ............................................................................... 72
Figura 17. Conceptos clave de la cadena de valor y la arquitectura empresarial. ............... 74
Figura 18. Modelo de Zachman. ......................................................................................... 76
Figura 19. Modelo FEA. ..................................................................................................... 78
Figura 20. Método de desarrollo arquitectónico. ................................................................. 80
Figura 21. Modelo de proceso de Gartner de Arquitectura Empresarial. ............................ 81
Figura 22. Beneficios del negocio con la movilidad. ........................................................... 85
Figura 23. Modelos de Cloud. ............................................................................................ 87
Figura 24. Diagrama conceptual. Computación en la nube. ............................................... 88
Figura 25. ADM TOGAF ..................................................................................................... 91
Figura 26. Relación entre entregables, artefactos y bloques de construcción .................... 98
Figura 27. Continuum de empresa ..................................................................................... 99
Figura 28. Modelo de referencia técnico (TRM) ................................................................ 100
Figura 29. Modelo de referencia de Infraestructura de Información Integrada (III-RM) ..... 102
Figura 30. Madurez de la capacidad arquitectónica ......................................................... 103
Figura 31. Fases del modelo de Arquitectura de Sistemas de Información ...................... 107
Figura 32. Visión Arquitectónica de Aplicaciones ............................................................. 117
Figura 33. Servicios de Aplicación por dominio para las IES. ........................................... 121
Figura 34. Modelo de Referencia de la Arquitectura de Aplicaciones de la IES ................ 125
Figura 35. Visión general de la Arquitectura de Aplicaciones ........................................... 126
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Figura 36. Hoja de ruta del plan de migración para la UTPL ............................................ 132
Figura 37. Relación de comunicación entre aplicaciones de Admisión/Matrícula ............. 134
Figura 38. Número de repetición de entidades en las aplicaciones .................................. 135

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