Главные вкладки

    Курс лекций "Устройство функционирования информационной системы
    учебно-методическое пособие на тему

    Целью настоящего курса  лекций курса - дать студентам знания по основам теории и практики в области разработки, проектирования, функционирования и эксплуатации информационных систем (ИС).

    Дисциплина имеет целью ознакомить учащихся с информационными технологиями анализа сложных систем и основанными на международных стандартах методами проектирования информационных систем, обучить студентов принципам построения функциональных и информационных моделей систем, проведению анализа полученных результатов, применению инструментальных средств поддержки проектирования информационных систем.

    Скачать:

    ВложениеРазмер
    Файл kurs_lektsiy_2.docx891.59 КБ

    Предварительный просмотр:

    Государственное бюджетное образовательное учреждение Астраханской области среднего профессионального образования

    «Астраханский государственный политехнический колледж»

    (ГБОУ АО СПО «АГПК»)

    КУРС ЛЕКЦИЙ

    по дисциплине

    Устройство функционирования  информационной системы

    (наименование дисциплины)

    для студентов специальности

    230103.52 «Информационные системы (по отраслям)»

    (наименование специальности)

    5 семестр

    2014


    ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

    Целью настоящего курса  лекций курса - дать студентам знания по основам теории и практики в области разработки, проектирования, функционирования и эксплуатации информационных систем (ИС).

    Дисциплина имеет целью ознакомить учащихся с информационными технологиями анализа сложных систем и основанными на международных стандартах методами проектирования информационных систем, обучить студентов принципам построения функциональных и информационных моделей систем, проведению анализа полученных результатов, применению инструментальных средств поддержки проектирования информационных систем.

    В ходе достижения цели решаются следующие задачи:

    • теоретическое изучение целей  автоматизации производства;
    • ознакомление с  типами организационных структур;
    • изучение  реинжиниринга  бизнес-процессов;
    • рассмотрение требований к проектируемой системе,
    • ознакомление с классификацией  информационных систем
    • изучение структуры информационной системы
    • изучение понятия жизненного цикла информационной системы;
    • ознакомление с моделями  жизненного цикла информационной системы
    • изучение  методов проектирования информационной системы;
    • изучение технологии проектирования информационной системы;
    •  изучение составления  технического  задания;
    • расчет  оценки и управления качеством информационной системы;
    • рассмотрение организации труда при разработке информационной системы;
    • расчет оценки необходимых ресурсов для реализации проекта.
    • выделение  жизненных циклов проектирования информационной системы;
    • использование  методов  и критериев оценивания предметной области и методов определения стратегии развития бизнес-процессов организации;
    • использование  и расчет  показателей  и критериев оценивания информационной системы.

    Курс направлен на изучение  устройства и функционирования информационных систем,  изучения современных методов и средств  для  проектирования информационных систем.  Проектирование ИС охватывает  области:  проектирование объектов данных, проектирование программ, учет конкретной среды или технологии.  Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта,  

    Знание устройства и функционирования информационных систем  является основой успешной карьеры в сфере проектирования информационной системы.  Предмет «Устройство и функционирования информационных  систем» сочетает в себе как теоретические  методы, так и методы рачсета оценки качества функционирования ИС, которые используются при разработке информационных систем различной направленности. 

    Курс лекций соответствует рабочей программе 3 поколения  по дисциплине «Устройство и функционирование информационный системы» для специальности 230103.52 «Информационные системы (по отраслям)», а также требованиям ФГОС СПО.

    Для составления данного курса лекций была использована следующая литература:

    1. Емельянова Н. З., Партыка Т. Л., Попов И. И.   «Устройство и функционирование информационных систем», М, Форум "Инфра-М", 2011,  Учебное пособие.

    2. Емельянова Н.З. , Партыка Т.Л., Попов И.И. Основы построения автоматизированных информационных систем. М, Форум "Инфра-М", 2009. Учебное пособие.  
    3. Грекул В.И., Денищенко Г.Н, Коровкина Н.Л.  Проектирование информационных систем., М, 2009г,серия «Основы  информационных технологий».
    4. Гвоздева В.А., Лаврентьева И..Ю. Основы построения автоматизированных систем, М,  ИД форум, инфра-М, 2010.


    РАЗДЕЛ 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

    Тема 1.1.  Информационные системы: основные понятия

    Тема 1.2 Средства автоматизированных информационных систем

    Тест №1

    РАЗДЕЛ 2 ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АИС

    Тема 2.1 Классификация методов проектирования систем

    Тема 2.2. Жизненный цикл ИС

    Тема 2.3. Организация разработки ИС

    Тема 2.4. Проектирование ИС и реинжиниринг бизнес-процессов

    Тема 2.5. Спецификация функциональных требований к ИС

    Тест №2

    РАЗДЕЛ 3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ АИС

    Тема 3.1 Оценка и управление качеством ИС

    Тема 3.2. Организация труда при разработке информационной системы;

    Тест №3

    ГЛОССАРИЙ


    РАЗДЕЛ 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

    Тема 1.1.  Информационные системы: основные понятия

    Предмет, его основные задачи и области применения.

    Во все времена при решении любых задач и принятии решений человек стремился иметь как можно более полную и достоверную информацию. Постепенно человечество получало все больше информации об окружающем мире и создавало большие объемы информации во всех областях своей деятельности. По мере накопления этой информации требовались соответствующие методы и средства ее обработки для целенаправленного использования.

    Человечество прошло несколько информационных революций, связанных с изобретением письменности, книгопечатания, появлением электрических и электромеханических, а также электронных устройств. Каждая из этих революций была связана с появлением принципиально новых, более совершенных технических средств для сбора, хранения, обработки, использования и передачи информации.

    Эти информационные процессы осуществляются в информационных технологиях и системах. Под информационной системой (ИС) понимается организованная совокупность программно-технических и других вспомогательных средств, технологических процессов и функционально с ними связанных групп работников, которые обеспечивают сбор, представление и накопление информации в определенной предметной области, поиск и выдачу сведений, необходимых для удовлетворения информационных потребностей пользователей. Использование компьютеров и современных средств связи в ИС позволяет говорить об автоматизированных информационных системах (АИС).

    АИС освобождают работников от рутинной работы посредством ее автоматизации, снижают объемы документов на бумажных носителях, совершенствуют документооборот. За счет использования математических методов и интеллектуальных средств АИС помогают выбирать наиболее рациональные варианты решения задач, в том числе задач управления. Они предоставляют потребителю разнообразные услуги, снижают затраты на них.

    Наступило время автоматизации предприятий, когда для этого нужно не просто приобрести компьютеры и создать корпоративные связи, но создать и информационную систему, включающую в себя компьютеры, сети, программное обеспечение, а главное — оптимальную организацию информационных потоков.

    Первые автоматизированные информационные системы, реализуемые на электромеханических бухгалтерских счетных машинах, появились начиная с 50-х годов прошлого столетия. В основном они предназначались для повышения скорости обработки расчетных документов (счетов и расчета зарплаты). В 1960-е годы вычислительная техника получила дальнейшее развитие. Наряду с новыми аппаратными средствами появляются операционные системы, дисковая технология, совершенствуются языки программирования. Это обусловило появление новых возможностей в автоматизации различных видов деятельности, например, подготовки отчетной документации. Появляются информационные системы управленческих отчетов (СУО), предназначенные для управленцев (менеджеров), принимающих решения. Период 1960-х — начала 70-х годов ознаменовался разработкой управленческих ИС для обработки производственной информации. В 1970-е годы информационные системы продолжают активно развиваться. Появляются микропроцессоры, интерактивные дисплейные устройства, дружественное по отношению к пользователю программное обеспечение, технология баз данных. Эти достижения создали условия для появления систем поддержки принятия решений (СППР), предоставляющих информацию по мере возникновения необходимости. СППР используют данные, оборудование, модели, программное обеспечение, труд специалистов с целью поддержки принятия решений управленцами на всех стадиях:

    • информационной, когда исследуется среда и определяются события и условия, требующие принятия решений;
    • проектной, когда разрабатываются и оцениваются возможные направления деятельности
    • в процессе аналитического моделирования на основе имеющегося набора технологий;
    • выбора, когда обосновывают и отбирают вариант (альтернативу), организуя слежение за его реализацией.

    С 1980-х годов в офисах начали применять различные компьютерные и телекоммуникационные технологии: текстовую обработку, настольное издательство, электронную почту. Интеграцию этих технологий в одном офисе стали называть офисной информационной системой (ОИС). ОИС начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений. ОИС расширили область применения ИС. Создаются системы стратегического характера. Они принимают вид автоматизированных офисов, в которых обрабатываемая информация является стратегическим ресурсом. Актуальная и вовремя предоставленная информация помогает организации добиваться успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по оптимальной цене и т. д. Все это обеспечивает эффективность работы организации.

    Влияние  информационных систем на эффективность работы предприятия

    В современных условиях производство не может существовать и развиваться без высокоэффективной системы управления, базирующейся на самых современных информационных технологиях. Постоянно изменяющиеся требования рынка, огромные потоки информации научно-технического, технологического и маркетингового характера требуют от персонала предприятия, отвечающего за стратегию и тактику развития высокотехнологического предприятия быстроты и точности принимаемых решений, направленных на получение максимальной прибыли при минимальных издержках.

    Оптимизация затрат, быстрое реагирование производства на все возрастающие требования потребителей в условиях жесткой рыночной конкуренции не могут базироваться только на опыте и интуиции менеджеров. Необходим всесторонний контроль над всеми центрами затрат, математические методы анализа, прогнозирования и планирования. Использование информационных систем оказывает влияние на многие характеристики организации. Ниже приведены некоторые из них.

    1. Производительность труда (операционная эффективность). Для повышения производительности труда (скорости, стоимости и качества выполнения рутинных задач) в организациях применяют системы обработки транзакций. Например, для управления запасами на складе, чтобы сократить расходы, связанные с их содержанием определяется оптимальный запас изделий на складе, отслеживается текущее количество. Производительность труда в офисе повышается за счет применения текстовых редакторов, систем настольного издательства и презентационной графики.

    2. Функциональная эффективность. Например, компания American Express, производящая кредитные карточки для повышения эффективности функций разрешения кредита, использует системы искусственного интеллекта, которые объединяют в себе мастерство лучших менеджеров по кредиту.

    3. Эффективность бизнеса. Рыночные условия требуют от организаций постоянно изыскивать новые возможности для повышения конкурентоспособности. Весомые преимущества создаются за счет использования телекоммуникационных технологий, которые позволяют привлекать клиентов комфортными условиями, сокращением времени и стоимости их обслуживания, также повышать качество и оперативность работы менеджеров. Например, электронная коммерция, которая представляет собой обмен товарами между партнерами по бизнесу и включает электронный документооборот, электронную систему платежей и электронную торговлю. Увеличение эффективности бизнеса происходит через снижение стоимости и расширение потенциала рынка.

    4. Качество обслуживания клиентов. Например, применение банкоматов, банкомат работает ежедневно 24 часа в сутки и позволяет снимать со счета наличные в любое время суток.

    5. Создание и улучшение продукции. Продукция бывает двух видов: информационно-интенсивная и традиционная. Информационно-интенсивная продукция выпускается в банковской деятельности, страховании, финансовом обслуживании и т. п. На основе современных информационных технологий информационно-интенсивная продукция может быть создана и улучшена.

    6. Возможность изменения основ конкуренции. Например, дистрибьютор журналов и газет, используя современные информационные технологии, фиксировал информацию о еженедельных поставках и возврате печатной продукции от каждого продавца и определил доход от единицы площади каждого издания для каждого продавца. После сравнения полученных результатов он произвел группировку их по экономически и этнически подобным районам и сообщил каждому из продавцов оптимальный для его района ассортимент изданий, что позволило существенно увеличить доход.

    7. Закрепление клиентов и отдаление конкурентов. Информационные системы дают мгновенный доступ к информации о важнейших факторах, влияющих на достижение поставленных задач, и содействуют привлечению клиентов за счет клиентов конкурента. Например, банковские пластиковые карточки дают более надежную защиту от кражи наличных денег, поэтому клиент нередко выбирает именно тот банк, который предоставляет услуги в виде пластиковых карточек.

    Основные цели автоматизации

    1. Повышение производительности
    2. Достижение оптимальных условий прохождения технологического процесса
    3. Достижение максимальной повторяемости
    4. Снижение трудозатрат при обслуживании оборудования
    5. Получение оперативной информации о ходе производственного процесса

    Повышение производительности

    Обеспечивается за счет увеличения доли машинного времени в общем цикле производства.

    • внедрение станков с ЧПУ, автоматических линий и т.п.
    • автоматизация вспомогательных процессов (загрузки, разгрузки, контроля и т.п.)
    • снижение времени производства, путем уменьшения доли холостых перемещений и задания более жестких характеристик протекания процессов

    Достижение оптимальных условий прохождения технологического процесса

    Обеспечивается за счет внедрения автоматических систем управления, позволяющих частично или полностью снять функции оперативного управления с человека и возложить их на машину.

    Достижение максимальной повторяемости

    Обеспечивается внедрением автоматических систем управления, использующих более точную систему измерений и оптимизированное оперативное управление технологическим процессом.

    Снижение трудозатрат при обслуживании оборудования

    Обеспечивается за счет автоматизации сбора данных о состоянии оборудования и условиях прохождения технологического процесса. Также путем внедрения прогрессивных систем управления, наделённых большим арсеналом функций самодиагностики и контроля.

    Получение оперативной информации о ходе производственного процесса

    Обеспечивается внедрением систем сбора данных, как с конкретного оборудования, так и со всех участков производства.

    Необходимость автоматизации обработки информационных потоков.

    В любом предприятии возникает проблема такой организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Для эффективного руководства организацией и оптимального выполнения работ современным руководителям и специалистам постоянно требуется иметь в распоряжении обширную и достоверную информацию. Этого можно достичь в настоящее время только с помощью средств и методов автоматизации информационных потоков.

    Информационный поток — информация, рассматриваемая в процессе ее движения в пространстве и времени в определенном направлении.

    Правильный выбор или разработка программных продуктов для автоматизации информационных потоков в рамках информационных систем — первейшая задача современных организаций. Для проведения совещаний нужно иметь автоматизированные офисы, а для выполнения технологических процессов — АИС (в том числе АСУ), функционирующие в рамках определенных предметных областей, организаций, производств и т. д. Введение новых безбумажных технологий, использующих ЭВМ и новые организационные формы их применения, повышает требования к защите информации при оперативности информационного обмена. Так в многоуровневых системах организационного управления, таких как банки, налоговые службы и т. п., информационное обеспечение представляет собой сеть Банков данных, в которых эти требования обеспечиваются.

    Основные понятия: информация, данные, способы сбора и хранения информации.

    Термин информация происходит от латинского слова informatio – разъяснение, изложение. В середине ХХ века термин «информация» превратился в общенаучное понятие, означающее обмен сведениями между людьми, между человеком и автоматом, между автоматами, а также обмен сигналами в животном и растительном мире.

    Для того чтобы в материальном мире происходил обмен информацией, ее преобразование и передача, должны существовать носитель информации, передатчик, канал связи, приемник и получатель информации. Канал связи представляет собой среду, в которой происходит передача информации. Канал связи объединяет источник и получателя информации в единую информационную систему (рис. 1).

    Система (от греческого systema — целое, составленное из частей соединение) — это совокупность элементов, взаимодействующих друг с другом, образующих определенную целостность, единство. Приведем некоторые понятия, часто использующиеся для характеристики системы.

    1. Элемент системы — часть системы, имеющая определенное функциональное назначение. Сложные элементы систем, в свою очередь состоящие из более простых взаимосвязанных элементов, часто называют подсистемами.
    2. Организация системы — внутренняя упорядоченность, согласованность взаимодействия элементов системы, проявляющаяся, в частности, в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы.
    3. Структура системы — состав, порядок и принципы взаимодействия элементов системы, определяющие основные свойства системы. Если отдельные элементы системы разнесены по разным уровням и внутренние связи между элементами организованы только от вышестоящих к нижестоящим уровням и наоборот, то говорят об иерархической структуре системы.
    4. Архитектура системы — совокупность свойств системы, существенных для пользователя.
    5. Целостность системы — принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств отдельных ее элементов (эмерджентность свойств) и, в то же время, зависимость свойств каждого элемента от его места и функции внутри системы.

    Информационная система — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели»

    В Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информации» дается следующее определение:

    «Информационная система — организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы»

    Подобные информационные системы существуют как в технических системах, так и в человеческом обществе и живой природе. Информационные системы можно разделить на естественные и искусственные. К первым относятся все естественно возникшие системы. Такими системам являются биологические организмы. Искусственными информационными системами являются информационные системы, созданные человеком.

    image003

    Рис.1. Информационная система.

    Зарегистрированные сигналы называются данными. Для их регистрации с целью хранения и передачи необходим некоторый язык. Этот язык должен быть понятен как отправителю информации, так и ее получателю. Данные могут нести в себе информацию о событиях, происходящих в материальном мире. Однако данные не тождественны информации. Для получения информации нужен метод обработки данных. Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов их обработки.

    Информация существует только в момент взаимодействия данных и методов. В остальное время она содержится в виде данных. Таким образом, во-первых, не существует информации самой по себе как некоторой самостоятельной сущности без ее носителя в виде некоторых материальных процессов, во-вторых, не существует информации безотносительно к субъекту, способному извлекать ее из полученного сообщения. Из одних и тех же данных разные получатели могут извлечь разную информацию в зависимости от адекватности методов их обработки.

    Данные являются объективными, так как это результат регистрации объективно существующих сигналов, вызванных изменениями в материальных телах и полях. В то же время методы являются субъективными, так как в их основе лежат алгоритмы, составленные людьми.

    Получатель информации оценивает ее в зависимости от того, для решения какой задачи она будет использована.

    При сборе информации исходными документами являются те, которые служат источниками информации для других документов. Производные документы (показатели) формируются на основании других документов. Первичные документы непосредственно отражают входную информацию. Конечные документы — выходные документы, а также непосредственно влияющие на объект управления.

    Информация, полученная для выработки управляющих воздействий, называется управляющей (оперативной), требующей немедленной реакции системы управления.

    Поток информации рассматривается как совокупность двух понятий — схемы и элементов потока.

    Схема потока информации задается указанием отношения вхождения относительно каждого элемента потока.

    Элементами потока могут быть документы, элементы документов (показатели, реквизиты), операторы (люди, устройства, подразделения). Операторы могут быть источниками и потребителями.

    Вопросы  для самопроверки:

    1. Дайте определение термина «информационные системы».

    2. Что такое «информационные ресурсы»

    6. Основные принципы существования информационной системы.

    7. Требования, предъявляемые к обработке информации в информационной системе.

    8. Что такое информационный поток?

    9.  В чем заключается анализ информационных потоков?

    Типы организационных структур  АИС

    Система - объект или процесс, в котором элементы-участники связаны некоторыми связями и отношениями.

    Подсистема - часть системы с некоторыми связями и отношениями.

    Любая система состоит из подсистем, подсистема любой системы может быть сама рассмотрена как система. Границы рассматриваемой системы определяются доступными ресурсами и окружением.

    Пример. Наука - система, обеспечивающая получение, проверку, фиксацию (хранение), актуализацию знаний общества. Наука имеет подсистемы: математика, информатика, физика, экономика и др. Любое знание существует лишь в форме систем (систематизированное знание). Теория - наиболее развитая система их организации, позволяющая не только описывать, но и объяснять, прогнозировать события, процессы.

    Цель - образ несуществующего, но желаемого, с точки зрения задачи или рассматриваемой проблемы, состояния среды, т.е. такого состояния, которое позволяет решать проблему при данных ресурсах. Это описание, представление некоторого наиболее предпочтительного (с точки зрения поставленной цели и доступных ресурсов) состояния системы.

    Пример. Основные социально-экономические цели общества: экономический рост; полная трудовая занятость населения; экономическая эффективность производства; стабильный уровень цен; экономическая свобода производителей и потребителей; справедливое распределение ресурсов и благ; социально-экономическая обеспеченность и защищенность; торговый баланс на рынке; справедливая налоговая политика.

    Задача - некоторое множество исходных посылок (входных данных к задаче ), описание цели, определенной над множеством этих данных, и, может быть, описание возможных стратегий достижения этой цели или возможных промежуточных состояний исследуемого объекта.

    Решить задачу означает определить четко ресурсы и пути достижения указанной цели при исходных посылках. Решение задачи - описание, представление состояния системы, при котором достигается указанная цель ; решением задачи называют и сам процесс нахождения этого состояния.

    Понятие проблемы в системном анализе - шире, чем понятие задачи, и состоит обычно из ряда взаимосвязанных задач.

    Проблема - описание, хотя бы содержательное, ситуации, в которой определены: цель, достигаемые (достижимые, желательные) результаты и, возможно, ресурсы и стратегия достижения цели (решения). Проблема проявляется поведением системы.

    Описание (спецификация) системы - это идентификация ее определяющих элементов и подсистем, их взаимосвязей, целей, функций и ресурсов, т.е. описание допустимых состояний системы.

    Если входные посылки, цель, условие задачи, решение или, возможно, даже само понятие решения плохо (частично) описываемы, формализуемы, то эти задачи называются плохо формализуемыми. Поэтому при решении таких задач приходится рассматривать целый комплекс формализованных задач, с помощью которых можно исследовать эту плохо формализованную задачу. Сложность их исследования заключается в необходимости учета различных, а часто и противоречивых критериев определения, оценки решения задачи.

    Пример. Плохо формализуемыми будут, например, задачи восстановления "размытых" текстов, изображений, составления учебного расписания в любом большом вузе, составления "формулы измерения интеллекта", описания функционирования мозга, социума, перевода текстов с одного языка на другой с помощью ЭВМ и др.

    Определим, пока не формализованно, понятие структуры системы.

    Структура - все то, что вносит порядок во множество объектов, т.е. совокупность связей и отношений между частями целого, необходимых для достижения цели.

    Пример. Примеры структур: извилины мозга, факультет, государственное устройство, кристаллическая решетка вещества, микросхема. Кристаллическая решетка алмаза - структура неживой природы; пчелиные соты и полосы зебры - структуры живой природы; озеро - структура экологической природы; партия (общественная, политическая) - структура социальной природы, и т.д.

    Базовые топологии структур (систем) приведены на  рисунке 2-5.

    Структура линейного типа


    Рисунок  2.
     Структура линейного типа

    Структура иерархического типа (первая цифра - номер уровня)


    Рисунок
     3. Структура иерархического типа (первая цифра - номер уровня)

    Структура сетевого типа (вторая цифра - номер в пути)


    Рисунок
      4.  Структура сетевого типа (вторая цифра - номер в пути)

    Структура матричного типа


    Рисунок 5
    . Структура матричного типа

    Пример. Примером линейной структуры является структура станций метро на одной (не кольцевой) линии в одном направлении. Примером иерархической структуры может служить структура управления вузом: "Ректор - Проректор - Декан - Заведующий кафедрой, подразделением - Преподаватель кафедры, сотрудник подразделения".

    Пример сетевой структуры - структура организации работ при строительстве дома: некоторые работы, например, монтаж стен, благоустройство территории и др. можно выполнять параллельно. Пример матричной структуры - структура работников отдела НИИ, выполняющих работы по одной и той же теме.

    Кроме указанных основных типов структур, используются и другие, образующиеся с помощью их корректных комбинаций - соединений и вложений.

    В современных компьютерных архитектурах, компьютерных системах и сетях важно правильно выбрать эффективную структуру и топологию.

    "Система" в переводе с греческого означает "целое, составленное из частей". Это одна из абстракций системного анализа, которую можно конкретизировать, выразить в конкретных формах.

    Можно теперь дать более полное определение системы.

    Система - это средство достижения цели или все то, что необходимо для достижения цели (элементы, отношения, структура, работа, ресурсы) в некотором заданном множестве объектов (операционной среде).

    Структура системы


    Рисунок 6.
     Структура системы

    Для описания системы важно знать, какие она имеет структуру (строение), функции (работу) и связи (ресурсы) с окружением.

    Совокупность элементов и связей между ними позволяет судить о структуре системы.

    Любая система имеет внутренние состояния, внутренний механизм преобразования входных данных в выходные (внутреннее описание), а также имеет внешние проявления ( внешнее описание ).

    Внутреннее описание дает информацию о поведении системы, о соответствии (несоответствии) внутренней структуры системы целям, подсистемам (элементам) и ресурсам в системе, внешнее описание - о взаимоотношениях с другими системами, с целями и ресурсами других систем (см. рис.6).

    Внешнее описание системы определяется ее внутренним описанием.

    Пример. Банк есть система. Внешняя среда банка - система инвестиций, финансирования, трудовых ресурсов, нормативов и т.д. Входные воздействия - характеристики (параметры) этой системы. Внутренние состояния системы - характеристики финансового состояния. Выходные воздействия - потоки кредитов, услуг, вложений и т.д. Функции системы - банковские операции, например, кредитование. Функции системы также зависят от характера взаимодействий системы и внешней среды. Множество выполняемых банком (системой) функций зависят от внешних и внутренних функций, которые могут быть описаны (представлены) некоторыми числовыми и/или нечисловыми, например, качественными, характеристиками или характеристиками смешанного, качественно-количественного характера.

    Структура АИС Составные части АИС

    Информационная система - это средство организации информационного обеспечения процесса управления, способствующее своевременному поступлению необходимой и достоверной информации во все звенья системы управления, нуждающиеся в ней. К информационным системам относятся и автоматизированные системы управления технологическим процессом и информационно-поисковые системы.

    АИС относятся к большим системам и требуют деления на отдельные части и элементы: подсистемы, набор задач, отдельные задачи. Подсистема - относительно самостоятельная часть системы, выделенная по определенному признаку.

    Cтруктуру АИС составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами. ( рис.7)

    Рисунок 7. Cтруктура АИС

    Функциональные подсистемы составляют содержательную часть автоматизированной системы.  Именно в функциональных подсистемах сосредотачиваются задачи, реализующие конкретные функции системы управления. Задачи управления объединяются в функциональные подсистемы исходя из принципа однотипности относительно функции управления.

    Обеспечивающие подсистемы создают условия для работы функциональных подсистем. Выделяют следующие обеспечивающие подсистемы: информационное обеспечение, математическое обеспечение, техническое обеспечение, программное обеспечение, лингвистическое обеспечение, правовое обеспечение.

    АС состоит из двух подсистем: функциональной и обеспечивающей. Функциональная часть АС включает в себя ряд подсистем, охватывающих решение конкретных задач планирования, контроля, учета, анализа и регулирования деятельности управляемых объектов. В ходе аналитического обследования могут быть выделены различные подсистемы, набор которых зависит от вида предприятия, его специфики, уровня управления и других факторов. Для нормальной деятельности функциональной части АС в ее состав входят подсистемы обеспечивающей части АС (так называемые обеспечивающие подсистемы).

    Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем. Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.

    Вопорсы  для самопроверки

    1. Что такое цель, структура, система, подсистема, задача, решение задачи, проблема?
    2. Каковы основные признаки и топологии систем? Каковы их основные типы описаний?
    3. Какова  структура АИС?
    4. Дайте характеристику подсистем АИС.

    Задачи и упражнения

    1. Каковы подсистемы системы "ВУЗ"? Какие связи между ними существуют? Описать их внешнюю и внутреннюю среду, структуру. Классифицировать (с пояснениями) подсистемы. Описать вход, выход, цель, связи указанной системы и ее подсистем. Нарисовать топологию системы.
    2. Привести пример некоторой системы, указать ее связи с окружающей средой, входные и выходные параметры, возможные состояния системы, подсистемы. Пояснить на этом примере (т.е. на примере одной из задач ), возникающих в данной системе конкретный смысл понятий "решить задачу " и "решение задачи ". Поставить одну проблему для этой системы.

    Темы для научных исследований и рефератов, интернет-листов

    1. Плохо структурируемые и формализуемые системы.
    2. Свойства систем, их актуальность и необходимость. Примеры.

    Тема 1.2  Средства автоматизированных информационных систем

    Обеспечивающие компоненты (подсистемы) являются общими для всех информационных систем независимо от их функционального назначения. Состав обеспечивающих подсистем не зависит от выбранной предметной области. В состав обеспечивающих компонентов входят подсистемы: информационного, технического, программного, лингвистического, организационного, правового, математического обеспечения.

    1. Информационное обеспечение – совокупность единой системы классификации и кодирования технико-экономической информации, унифицированной системы документации и информационной базы (рис. 8).

     


    Рисунок 8. Информационное обеспечение АИС

    2. Техническое обеспечение – комплекс технических средств, предназначенных для обработки данных в информационной системе. В состав комплекса входят: электронные вычислительные машины, осуществляющие обработку информации; средства подготовки данных на машинных носителях; средства сбора и регистрации информации; средства передачи данных по каналам связи; средства накопления и хранения данных и выдачи результатной информации; вспомогательное оборудование; организационная техника.

    3. Математическое обеспечение – совокупность алгоритмов и программ, необходимых для управления системой и решения с ее помощью задач обработки информации вычислительной техникой.

    4. Программное обеспечение – совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для их эксплуатации. По видам выполняемых функций программное обеспечение подразделяется на системное, прикладное и инструментальное (рис. 5.6).

     5. Лингвистическое обеспечение – совокупность языковых средств и правил формализации естественного языка, включающих методы сжатия и раскрытия текстовой информации в целях повышения эффективности машинной обработки информации и облегчающих общение человека с информационной системой.

    6. Организационное обеспечение – совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами, программным обеспечением и между собой в процессе создания и функционирования информационной системы.

    7. Правовое обеспечение – совокупность юридических документов, регламентирующих правоотношения при создании, внедрении и функционировании информационной системы с констатацией регламентных отношений по формированию, хранению, обработке промежуточной и результатной информации. К правовым документам на этапе создания системы относятся: договор между разработчиком и заказчиком, документы, регламентирующие отношения между участниками процесса создания системы. К правовым документам на этапе внедрения системы относятся: характеристика статуса создаваемой системы, правовые полномочия подразделений системы, правовые полномочия отдельных видов процессов обработки информации, правовые отношения пользователей в применении технических средств.

    8. Методическое обеспечение – совокупность законодательных, нормативных актов и инструкций по бухгалтерскому учету, налогообложению и другим областям, обеспечивающих юридическую поддержку принятия решений и позволяющих разработать алгоритмы обработки учетной информации.

    9. Эргономическое обеспечение – совокупность методов и средств, предназначенных для создания оптимальных условий высокоэффективной и безошибочной деятельности специалистов в процессе создания и функционирования информационной системы. Оно включает: комплексы различной документации, содержащей эргономические требования к рабочим местам, условиям работы персонала, программному обеспечению и т. д.; комплекс методов, учебно-методических материалов и технических средств, позволяющих сформулировать требования к уровню подготовки персонала и создать систему отбора кадров и методик, обеспечивающих высокую эффективность работы специалистов в условиях функционирования информационной системы.

    10. Технологическое обеспечение соответствует разделению информационной системы на подсистемы по технологическим этапам обработки различных видов информации:

    11. Организационное обеспечение определяет порядок разработки и внедрения информационной системы, организационную структуру и состав работников, для которых правовые инструкции содержатся в правовом обеспечении.

    Принципы создания информационного обеспечения 

    Основной принцип создания информационного обеспечения (ИО) — решение задачи удовлетворения информационных потребностей пользователя и (или) системы управления объектом (производством.)

    При решении этих задач осуществляется:

    • накопление информации;
    • обмен информацией;
    • обработка информации;
    • управление данными;
    • формализация данных и знаний.

    Создание ИО проходит следующие этапы:

    • исследование информационных потоков;
    • разработка системы классификации и кодирования;
    • разработка унифицированных форм представления данных в информационной базе;
    • накопление массивов данных и работа с ними.

    Информационное обеспечение определяет размещение и формы организации информации в системе, представляя собой совокупность методов и средств построения и реализации информационной базы.

    ИО реализуется (рис. 9) как:

    1. Внешнее (немашинное) ИО, которое, однако, должно учитывать принципы автоматизации информационных процессов. Его состав:
    • СКК (система классификации и кодирования);
    • НСД (нормативно-справочные документы);
    • ОД (оперативные документы);
    • ММ (методические и инструктивные материалы).

    Движение этих документов реализуется в соответствии с организационной структурой управления.

    1. Внутримашинное ИО включает:
    • ИМ (информационные массивы), составляющие информационную базу системы;
    • ПП (пакеты программ).

    ИО реализуется в виде банков данных и банков знаний, в основе построения которых — модели накопления данных и представления знаний. Эти процессы должны быть формализованы на концептуальном и логическом уровнях.

    Рис. 2.1. Состав информационного обеспечения

    Рисунок 9. Состав информационного  обеспечения

    Традиционно, в соответствии с ГОСТ 34.03-90, информационное обеспечение рассматривалось как «совокупность форм документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в АС при ее функционировании».

    Информационное обеспечение (ИО) - предоставление информационных ресурсов в распоряжение какого-либо объекта или субъекта.

    Цель информационного обеспечения - своевременная выдача необходимой достоверной информации для выработки и принятия управленческих решений.

    ИО - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, методология построения баз данных.

    Данная подсистема предназначена для своевременного представления информации, принятия управленческих решений. ИО предприятия представляет собой информационную модель данного объекта. Для создания ИО нужно ясное понимание целей и задач, функций системы управления; совершение системы документооборота; выявление движения информации от момента ее возникновения и до ее использования на различных уровнях управления; наличие и использование классификации и кодирования информации; создание массивов информации на машинных носителях; владение методологией создания информационных моделей.

    При организации ИО используется системный подход, обеспечивающий создание единой информационной базы; разработку типовой схемы обмена данными между различными уровнями системы и внутри каждого уровня; организацию единой схемы ведения и хранения информации; обеспечение решаемых задач исходными данными;

    Основными функциями ИО являются:

    • наблюдение за ходом производственно-хозяйственной деятельности,
    • выявление и регистрация состояния управляемых параметров и их отклонение от заданных режимов;
    • подготовка к обработке первичных документов, отражающих состояние управляемых объектов; обеспечение автоматизированной обработки данных;
    • осуществление прямой и обратной связи между объектами и субъектами управления.

    Под классификацией понимается условное расчленение множества элементов информации на подмножества на основании сходства или различия по какому-то признаку

    Классификация - система распределения объектов по классам в соответствии с определенным признаком (основание классификации).

    Объекты необходимо классифицировать для:

    • выявления общих свойств информационного объекта, который определяется информационными параметрами (реквизиты).
    • для разработки правил, алгоритмов обработки информации.

    Классификатор - это документально оформленный систематизированный свод наименований и кодов определенного множества показателей, объединяемых по некоторым общим признакам.  При классификации нужно соблюдать требования полнота охвата; однозначность реквизитов; возможность включения новых объектов.

    В АИС внедрены общесоюзные, отраслевые и локальные классификаторы. Всего в связи эксплуатируется более 300 общесоюзных, отраслевых и локальных классификаторов. Из общесоюзных классификаторов различных категорий используются такие, как «Система обозначений единиц измерения», «Система обозначения органов государственного управления», «Система обозначения объектов административно-территориального деления» и др. В настоящее время в эксплуатации находится более 20 отраслевых классификаторов, из которых наиболее распространены следующие: «Отраслевой классификатор предприятий и организаций отрасли связи», «Классификатор подсистем и задач АСУ», «Отраслевая система классификации и кодирования средств связи», «Отраслевой классификатор технико-экономических показателей» и т. д.

    Существует две системы классификации объектов: иерархическая и фасетная.
    При иерархической системе множество объектов разбивается на соподчиненные подмножества. Каждый объект на определенном уровне характеризует конкретное значение выбранного признака классификации. Для последующей классификации нужно задать новые признаки. Количество уровней классификации называется глубиной классификации.

    Фасетная система - позволяет выбирать признаки классификации (фасеты) независимо друг от друга. Каждый фасет содержит совокупность однородных значений данного классификационного признака.

    Классификация - основа кодирования.

    • Кодирование - это процесс перевода информации, выраженной одной системой знаков, в другую, т. е. перевод обычной записи информации в запись с помощью шифров.
    • Шифр-это условное отображение информационного понятия (позиции). Он характеризует одно понятие или одну позицию множества с помощью символов (букв или цифр).

    Цель кодирования - представление информации в более компактном и удобной форме при записи ее на машинный носитель; приспособление к передаче по каналам связи; упрощение логической обработки. Система кодирования применяется для замены названия объекта на какой-либо код. Код строится на основе использования букв и цифр.

    Классификация системы кодирования - предварительная классификация объектов. Значительная доля внемашинного ИО - документация. К документам предъявляется ряд требований по составу, содержанию. Единство требований составляет единую систему документации.

    Цель - обеспечить сопоставимость показателей различных сфер народного хозяйства. Типичные ошибки в документации: большой объем лишней информации; дублирование. Поэтому к ней предъявляются единые требования. Различают: входные документы (первичные), которые  содержат необработанные сведения; выходные - результат обработки (результативные).

    Информационная база, записанная на машинные носители информации и используемая для решения задач на ЭВМ, называется базой данных

    Информационная база - основа внутримашинного ИО. Это совокупность всех данных, подлежащих накоплению, хранению, поиску, преобразованию, выдаче в установленном порядке, а также использования для организации общения человека с ЭВМ.

    Требования при формировании массивов в ИБ: полное отражение состояния объекта; включение расчетных данных из первичных массивов; рациональное построение базы; минимизация времени на поиск данных, использование эффективных технических носителей; обеспечение надежности хранения; обеспечение своевременности обновления и наращивания массивов.

    Организационная подборка сведений о каком-либо объекте или процессе либо о ряде однородных объектов или процессов называется массивом информации.

    1.  По отношению к системе управления: входные (содержат исходные данные, а также запросы на решение задач), выходные (содержат результаты машинной обработки данных, предназначенных для дальнейшего использования), внутренние (создаются и используются внутри автоматизированных информационных систем).
    2. По содержанию: базисные (содержат данные для решения задач); служебные (для управления процедурами обработки данных и повышения качества результативной информации.(справочники, каталоги)).
    3. По длительности использования: постоянные (содержат неизменные данные), условно-постоянные (записывается информация, которая продолжительный период остается неизменной), переменные (включаются постоянно изменяющиеся данные).

    Условно-постоянные подразделяются на группы:

    • нормативные (нормы затрат материальных и трудовых ресурсов);
    • справочно-табличные (справочные данные по персоналу, счетам);
    • расценочные (цены на материалы, готовую продукцию, расценки);
    • постоянно-учетные (данные о состоянии отдельных ресурсов);
    • регламентирующие (данные об обязанностях персонала).

    Переменные массивы организуются в виде оперативных, накапливаемых, промежуточных, результативных массивов. Информационная база может быть создана либо как множество файлов, каждый из которых отражает множество управленческих документов, либо как база данных. При создании базы данных файлы организуются специальным образом (они не являются независимыми).
    Выводы:

    1. Информация есть сообщение новых, ранее не известных сведений.
    2. Информационное обеспечение - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.
    3. Реквизит - это элементарная информационная совокупность, при дальнейшем расчленении которой данные теряют смысл.
    4. Совокупность информации по какому-либо объекту называется информационной базой.
    5. Организационная подборка сведений о каком-либо объекте или процессе либо о ряде однородных объектов или процессов называется массивом информации.
    6. Кодирование - это процесс перевода информации, выраженной одной системой знаков, в другую, т. е. перевод обычной записи информации в запись с помощью шифров.
    7. Шифр-это условное отображение информационного понятия (позиции). Он характеризует одно понятие или одну позицию множества с помощью символов (букв или цифр).
    8. Под классификацией понимается условное расчленение множества элементов информации на подмножества на основании сходства или различия по какому-то признаку
    9. Для кодирования информации в системе управления применяются в основном три кода: порядковый, иерархический и матричный.
    10. Классификатор - это документально оформленный систематизированный свод наименований и кодов определенного множества показателей, объединяемых по некоторым общим признакам.
    11. Информационное обеспечение АИС — это совокупность баз данных и файлов операционной системы, форматной и лексической баз, а также языковых средств, предназначенных для ввода, обработки, поиска и представления информации в форме, необходимой потребителю.

    Базы данных

    База данных представляет собой управляемую совокупность данных, являющихся исходной информацией для решения задач АСУ и принятия управляющих решений.
    База данных может включать информацию для всех задач, решаемых в АСУ, или для групп задач.

     Система управления базой данных представляет собой совокупность языковых и программных средств, обеспечивающих формирование и введение массивов данных.

    Обработка и выдача необходимой информации для коллектива пользователей или задач управления реализуется посредством программ управления информационной базой. Система управления банком данных включает манипулятор и набор сервисных программ и существует для организации взаимодействия между программами, контроля и защиты данных.

    Базы данных — именованные совокупности структурированных, организованных данных, отображающих состояние объектов и их отношений в определенной предметной области.

    Данные, отображающие сведения об определенной предметной области, могут поступать из внешней и внутренней среды системы как в неструктурированном виде (например, различные документы на естественном языке), так и в структурированной форме (анкеты, таблицы). Естественно, что способы сбора и обработки таких данных отличаются друг от друга. Эти данные необходимо так структурировать, т. е. создать такие структурированные документы, чтобы стала возможной их программная обработка. В общем случае документ представляет собой зафиксированную на материальном носителе информацию (данные) с реквизитами, позволяющими ее идентифицировать.

    Сбор информации осуществляется от источников по каналам получения информации. Отнесение информации к определенной предметной области — сложная классификационная и плохо поддающаяся автоматизации задача, поэтому эта операция, как правило, выполняется специалистами.

    Далее осуществляется комплектование БД, т. е. выполняется предварительная обработка и рубрикация информации. Далее неструктурированная информация подлежит структуризации.

    Структуризация информации — процесс представления неформализованной документированной информации на информационном языке представления данных в конкретной АИС.

    Структурированная информация заносится в БД системы и устанавливается ее связь с уже имеющейся в базе информацией.

    Структура БД организована в зависимости от типа модели данных (иерархическая, сетевая, реляционная). Иерархическая модель — наборы данных, представляющие сущности предметной области и отношения между ними, организованные в виде древовидной (иерархической) структуры В иерархической модели соблюдается строгая последовательность -обхода по вертикали или горизонтали. Операции над данными имеют строгую определенность: найти указанное дерево, в этом дереве найти указанный уровень, в уровне найти указанную запись и т. д. Соблюдается строгая последовательность перехода от родительской сущности к дочерней.

    Сетевая модель — наборы данных (объекты), которые имеют связи между любыми объектами любого уровня.

    Реляционная модель — наборы данных (объекты) и связи между ними, представленные в виде таблиц (двухмерных массивов).

    К физической структуре БД относят файлы первичных (исходных) данных, файлы вторичной (справочной) информации, тезаурусы и словари данных (см. описание лексической базы), индексы.

    Файлы исходных данных содержат объекты, подлежащие обработке.

    Файлы вторичной информации содержат описания объектов или их элементов.

    Индекс — указатель (файл), связывающий адрес объекта с его содержанием. Включает список и частотный словарь.

    В настоящее время для создания баз данных (БД) АИС используют различные СУБД — системы управления базами данных. Современные СУБД — это многопользовательские системы, которые специализируются на управлении массивами информации одним или множеством одновременно работающих пользователей.

    Среди наиболее известных СУБД можно отметить: иерархические — IMS (Information Management System) фирмы IBM, «ОКА» и «ИНЭС» отечественные, реляционные — MS Access, Lotus Approach, Borland dBase, Borland Paradox, MS Visual FoxPro, MS SQL Server, Oracle.

    Современные реляционные СУБД обеспечивают набор средств для поддержки таблиц и отношений между связанными таблицами, развитый пользовательский интерфейс и средства программирования высокого уровня.

    СУБД различаются по своим возможностям и требованиям к вычислительной технике. Различают два основных класса СУБД:

    • персональные — ориентированы на работу одного пользователя на ПК (dBase, FoxPro, MS Access и др.);
    • многопользовательские — ориентированы на параллельную работу многих пользователей на больших компьютерах (MS SQL Server).

    Персональная СУБД имеет удобный интерфейс и применяется как единая программа.

    Информация БД размещается в файлах (в реляционных БД — в табличных файлах).

    Часто СУБД приспособлены для работы в сетевой среде, что дает возможность разместить файлы базы данных на файловом сервере и иметь доступ к этой информации всем пользователям, компьютеры которых включены в локальную сеть..

    Математическое обеспечение

    Назначение, состав и структура математического обеспечения (МО)

    МО в АС предназначено для реализации управляющих решений, рассматриваемых как совокупность действий для достижения поставленных целей в рамках технического задания.

    Состав МО:

    1. Математическое описание (формализация) задач.
    2. Математические модели и их оптимизация.
    3. Данные, подготовленные для описания исследуемых процессов.
    4. Алгоритмы решения задач.
    5. Анализ моделей и алгоритмов по результатам выполненных работ на ЭВМ.

    Система математического обеспечения АС должна выполнять следующие функции:

    • реализацию любых процедур обработки данных;
    • компоновку рабочих программ решения конкретных задач из стандартных программ и оригинальных блоков;
    • организацию управления процессом решения задач и их комплексов;
    • реализацию экономико-математических методов решения оптимизационных задач. МО АС должна содержать средства автоматизации программирования задач, а также средства компоновки рабочих моделей конкретных систем из стандартных программ и их обслуживания.

    В МО по последовательности проектирования АСУ рассматривают три уровня:

    1. математическое обеспечение конкретной АС, которой определяется мощность АС;
    2. автоматизацию проектирования АС;
    3. автоматизацию программирования и организацию работ на ЭВМ.

    Разработка МО предполагает выполнение следующих этапов:

    • создание модели системы;
    • разработку укрупненного алгоритма;
    • разработку алгоритмов отдельных элементов МО;
    • проверку достоверности алгоритмов (выбор вычислительных средств, проведение программирования, проверку достоверности программы).

    Прежде всего выполняют постановку задачи моделирования:

    • определение требований к исходной информации, ее сбор;
    • выдвижение гипотез и предположений;
    • определение параметров и переменных модели;
    • обоснование выбора показателей и критериев эффективности системы;
    • определение содержания и описание модели (основной документ).

    Так как АСУ является информационной системой, то ее функционирование есть последовательность действий по обработке информации, предназначенной для управления. Поэтому рассмотрим структуру МО на примере АСУ. МО АСУ включает совокупность методов и средств, позволяющих строить экономико-математические модели задач управления объектом: методы + модели + алгоритмы обработки информации.

    На рис. 10 представлена схема состава МО системы.

    Рисунок 10. Состав математического обеспечения:

    С — средства; Д — документация; М — методы; СМ — средства моделирования; ОЗУ — описания задач управления; МОМ — методы оптимизации моделей; ММС — методы математической статистики; 03 — описание задач; ЗА — задания на алгоритмическом языке; ЭММ — экономико-математическая модель; А — алгоритм решения задач; П — контрольный пример; МОЗ — методы определения типа задач; МОС — методы оценки вычислительной сложности алгоритмов; МОО — методы оценки отношений

    Формализация и моделирование

    Основным фактором успешного решения задач является научно обоснованная формализация задачи. Наиболее трудной является формализация задач на уровне спецификаций, когда необходимо содержательное представление задачи перевести в формальное описание. Решение формализованной задачи позволяет получить чёткие оценки ожидаемых результатов. Формализация успешно осуществляется на основе математического моделирования, которое является неотъемлемой частью науки управления, успешно реализуемой в рамках ИСО.

    Существует множество различных типов моделей: физические, аналоговые, интуитивные и т. д. Особое место среди них занимают математические модели (ММ), которые, по мнению академика А.А. Самарского, и являются самым большим достижением научно-технической революции XX в.

    Модель — это информационный образ реального объекта, воспроизводящий данный объект (систему) с определенной степенью точности и в форме, часто отличной от формы самого объекта.

    Назначение модели — поиск значений управляемых переменных, оптимизирующих критерий эффективности операций.

    Создание моделей реальных бизнес-проектов и объектов управления является высшей точкой операционного подхода к решению задач информационного управления.

    Модель позволяет выявить альтернативы решения задачи и оценить результаты, к которым они приводят, определить данные, необходимые для оценки имеющихся альтернатив. Это обеспечивает получение обоснованных выводов. Модель является средством формирования четкого представления о действительности.

    1. Модель может быть физической копией реального объекта. В таких случаях говорят о физическом моделировании, физических моделях (копии самолетов, автомобилей — уменьшенные или увеличенные копии). Их свойства близки свойствам реального объекта, а стоимость гораздо меньше.
    2. Аналоговые модели — аналог исследования объекта, в той или иной форме воспроизводящий функции реального объекта (график, описанная связь между величинами).
    3. Математические модели (ММ) — совокупность математических объектов (чисел, символов, множеств и т. д.) и связей между ними, отражающих в символьной форме важнейшие для исследования свойства объекта.
    4. Семантические модели отражают функции исследования объекта в виде семантических алгоритмов (правил, свойств, признаков), описанных в словесной форме.

    Моделирование — способ системного анализа проектирования, при котором используют математические или физические модели функционирования всей системы или ее части. Полнота и реальность модели зависят от тех вопросов, на которые надо ответить, от степени изученности системы, а также среды ее функционирования.

    Математическое моделирование (ММ) — важнейший трудоемкий и наукоемкий процесс при создании и сопровождении сложных автоматизированных информационных систем. ММ позволяет в должной степени оценить вероятность успеха, связанные с этим риски, прибыли и ущербы. В результате правильного моделирования углубляются и моделируются знания о системе, о связи возможных результатов с различными характеристиками этой системы, условиях ее создания и функционирования, степени достижения целей, которые перед ней ставились. Все вышеперечисленное позволяет заказчику правильно и доказательно сформулировать требования технического задания (ТЗ), разработчику — рационально их выполнить без излишних затрат ресурсов, а пользователю — максимально эффективно реализовать на практике заложенный потенциал системы.

    Математическое моделирование — процесс создания математических моделей и оперирование ими с целью получения требуемых сведений о реальном объекте. Математическая модель должна отражать сущность моделируемой проблемы управления.

    Последовательно осуществляют разработку математической модели и ее машинную реализацию:

    1. построение концептуальной модели;
    2. разработку алгоритма модели системы;
    3. разработку программы реализации модели системы;
    4. проведение машинных экспериментов с моделью системы.

    К математическим моделям предъявляются требования универсальности, адекватности и экономичности (меньше затрат ресурсов).

    Классификация математических моделей приведена в табл. 1.

    Структурные математические модели отображают структурные свойства объекта, а также топологические и геометрические.

    В топологических моделях отображаются состав и взаимосвязи элементов объекта. Топологические модели могут иметь форму графов, таблиц (матриц), списков и т. п. (например, в транспортной системе — расписания).

    Функциональные математические модели предназначены для отображения процессов (физических или информационных), протекающих в объекте при его функционировании или изготовлении. Обычно функции модели содержат алгоритмы, связывающие переменные, внутренние, внешние или выходные параметры. Выделение аспектов описания позволяет выделять комплексы алгоритмов, относящихся к той или иной деятельности объекта, и приводят декомпозицию системы к определенному признаку.

    Деление объектов на иерархические уровни приводит к определенным уровням моделирования. В зависимости от места и иерархии описаний математические модели делятся на микро-, макро- и метамодели. Эти модели по своей структуре и содержащимся в них математическим объектам могут не различаться, что позволяет применять одинаковые алгоритмы их решения. Различие состоит в том, что на более высоком уровне компоненты модели принимают вид сложных совокупностей элементов предыдущего уровня. Этими же аспектами определяется и разделение моделей по степени детализации описаний объектов.

    По способу представления свойств объектов выделяют математические модели: аналитические, алгоритмические, имитационные, семантические.

    Автоматизированное проектирование оптимальных объектов и систем на основе математических методов с использованием компьютеров содержит две основные задачи:

    • разработку математической модели объекта, содержащей все основные технико-экономические требования к создаваемому объекту (работоспособность, технологичность, допустимая стоимость и т. п.)
    • организацию такого вычислительного процесса, который автоматизирует выполнение всех требований математической модели.

    Операционная модель — это совокупность алгоритмов, описывающих функциональные свойства проектируемого объекта, отвечающего всем требованиям, предъявляемых в рамках конкретных задач проектирования. Операционная модель выражает зависимость критерия эффективности операции от выбранных параметров, а также условий проведения операций. Функционально это выражается зависимостью W = = F(A/, Xj), где W — выражения критерия эффективности операции; F — оператор (символ модели); Aj — информация, вводимая в модель, на которую оператор не оказывает влияние; X, — управляемые параметры.

    Схема метода построения операционных математических моделей приведена на рис. 11.

    В аналитических моделях критерий связан с величинами Aj и X/ математическими зависимостями, по которым можно определить экстремальное значение либо непосредственно, либо с помощью численных методов на ЭВМ. Связь между W и X/ и A j может быть очень сложной.

    Общих математических методов нахождения экстремума функции любого вида при произвольных ограничениях не существует. Но для целевой функции и системы ограничений, обладающих определенными свойствами, имеются специальные методы, исследуемые математическим программированием.

    Рисунок  11. Схема метода построения операционных математических моделей

    Алгебраическое моделирование — процесс функционирования системы во времени, причем имитируются элементарные явления, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени.

    Статистические модели строятся методом статистических испытаний случайных чисел.

    Одним из важнейших видов математического моделирования является вероятностное (статистическое) моделирование, когда используется вероятностное подобие. Вероятностные модели определяют средний суммарный результат, получающийся от действия многих случайных факторов. В модели с помощью случайных чисел имитируется действие неопределенных и случайных факторов.

    Моделирование больших и очень больших систем прежде всего выполняют с помощью алгоритмического моделирования, которое описывает процесс функционирования системы во времени. При этом имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени.

    Для разработки укрупненного алгоритма выполняют построение логической схемы алгоритма модели системы с учетом математических соотношений полученных при формализации задач. При этом выполняются:

    • разработка структуры массивов информации;
    • определение для каждого массива носителя информации;
    • разделение процедуры решения задачи (комплекса задач) на отдельные самостоятельные элементы;
    • разработка укрупненного алгоритма из выделенных самостоятельных элементов.

    Разработка алгоритмов отдельных элементов МО предполагает построение подробных блок-схем машинной реализации всех составляющих МО. Предусматриваются различные реакции на различные сбойные ситуации.

    После алгоритмизации осуществляют программирование с помощью выбранных вычислительных средств, проверку достоверности программы. Достоверность алгоритма проверяют путем реализации его с помощью программ на ЭВМ. Отладка выполняется на конкретном примере. Далее проводят опытную эксплуатацию в различных ситуациях. При необходимости осуществляют доработку МО.

    Документация на МО должна полностью содержать сведения, необходимые заказчику, в понятном и квалифицированном изложении. При сдаче системы в эксплуатацию заказчику передают необходимую документацию по МО на машинных носителях с программами обучения персонала работе с документами и системой. При эксплуатации системы ведется авторский надзор, выполняется совместный анализ полученных результатов и устранение

    Вопорсы  для самопроверки:

    1. Что входит в состав АИС?
    2. Какова типовая структура АИС?
    3. Что включает обеспечивающая часть АИС? Охарактеризуйте ее.
    4. Что включает функциональная часть АИС? Охарактеризуйте ее на примере системы.
    5. Каково назначение и состав математического обеспечения (МО) АИС?
    6. Какие функции реализует система математического обеспечения АС?
    7. Что такое математическое моделирование в АИС?

    Программное обеспечение

    Назначение и состав программного обеспечения (ПО)

    Программное обеспечение АИС — совокупность программ, обеспечивающих функционирование комплекса ее технических средств, реализацию целей и задач АИС.

    ПО включает в себя ОС (операционные системы), ППП (пакеты прикладных программ) и системы программирования (СП).

    Основное назначение ОС — осуществлять управление данными, процессами, задачами, заданиями и обеспечивать связь человека с компьютером.

    ПО тесно связано с математическим обеспечением (МО), так как составляется на базе МО, на основе алгоритмов.

    Состав программного обеспечения показан на рисунке 12.

    Рисунок  12. Состав программного обеспечения:

    УЧ — управляющая часть; 04 — обрабатывающая часть; ПОН — программы общего назначения; ПФН — программы функционального назначения; ОВП — организация выполняемого процесса; ВИБ — ведение информационной базы

    Операционная система — комплекс программ, управляющих всеми узлами ЭВМ и системой в целом. ОС должна обеспечивать требуемый режим обработки данных.

    В настоящее время широко распространены такие ОС как UNIX и разработанные под ее влиянием MS DOS, Windows 95/NT, OS/2. Для персональных компьютеров, часто используют версии Windows 2000, Windows ХР и другие.

    Основной принцип построения ОС заключается в выделении типовых процедур и оформлении их в виде стандартных блоков. Такой принцип называется модульным.

    Программный модуль — это программный блок, реализующий определенную функциональную возможность и рассчитанный на стандартные формы связи. Наиболее крупными программными блоками ОС являются супервизор и монитор.

    Супервизор — совокупность программ, которые постоянно находятся в оперативной памяти и координируют поток задач через систему. Он распределяет ресурсы системы (время центрального процессора, оперативную память, устройства ввода- вывода и т. п.), планирует все операции исправления возможных неисправностей, осуществляет обслуживание по таймеру.

    Монитор — совокупность программ, которые обеспечивают управление решением задач на ЭВМ в различных режимах. Монитор получает от работающих программ или от оператора управляющие команды-директивы и организует их выполнение.

    Постоянно в ОП находится только часть монитора — резидент, остальная часть монитора хранится во внешней памяти и вызывается по мере необходимости.

    В некоторых ЭВМ супервизор + монитор образуют программу-диспетчер.

    Особое внимание следует обратить на выбор сетевых ОС. Следует учитывать, насколько система способна взаимодействовать с другими ОС сети, как обеспечивает безопасность и защищенность данных, сколько пользователей может обслуживать, можно ли ее переносить на другую платформу и т. д.

    Внутреннее ПО тесно связано со структурой ЭВМ и реализует возможности, заложенные в аппаратуре.

    Система программирования (СП) предназначена для автоматизации процесса программирования задач и содержит удобную для работы программиста инструментальную оболочку, трансляторы алгоритмических языков высокого уровня и обслуживающие программы.

    СП содержит средства автоматизированной разработки и отладки программ, организации выполняемого процесса (ОВП) и ведения информационной базы (ВИБ).

    СП могут быть одноязычными (Visual Basic, Turbo С, Turbo Pascal) и многоязычными, т. е. когда отдельные части программных модулей написаны на разных языках (СП OS/360, СП UNIX и др.). После компиляции они объединяются в исполняемые модули. Каждый язык программирования в большей степени пригоден для определенного класса задач (информационных, оптимизации и т. д.), поэтому система программирования содержит целый набор языков, которые используют для решения задач разного типа.

    СП могут быть замкнутыми и открытыми, когда в систему можно добавлять ЯП с транслятором.

    Язык программирования (ЯП) — система формального описания различных задач с помощью ограниченного набора терминов по определенным правилам пользования ими.

    Транслятор — программирующая программа для перевода программы, записанной на входном языке, в машинные коды.

    Машинная (рабочая) программа — программа решения некоторой задачи, записанная в машинных кодах.

    По виду трансляции системы делят на интерпретирующие (производится пошаговый перевод инструкций с ЯП на машинный язык) и компилирующие (выполняется перевод инструкций всего модуля с ЯП на машинный язык).

    Пакеты прикладных программ (ППП) или Приложения.

    ППП — совокупность программ, совместимых между собой и обеспечивающих решение задач из некоторой области знаний, называемой предметной областью пакета.  ППП могут быть программы общего назначения (ПОН) и программы функционального назначения (ПФН).

    К ПОН можно отнести системы программирования на языках высокого уровня, СУБД, программы-редакторы текстов, изображений, издательские системы. Первые реализуют типовые режимы работы вычислительной системы.

    К ПФН относят пакеты программ, предназначенные для решения задач в определенной предметной области. Деление это достаточно условно.

    ППП — структурно сложные системы программ, предназначенные для решения задач определенного класса. Проблемно- ориентированные системы предназначены для автоматизированного создания ПО. На их основе создаются ППП для вычислительного процесса и ведения информационной базы.

    Стандартная программа (прикладная программа) — общеупотребительная программа, построенная так, что ее можно включать в состав ППП для решения разных задач.

    Библиотеки стандартных программ (БСП) формируются и содержатся на магнитных носителях (МН) под определенными именами (библиотеки статистической обработки данных, линейной алгебры, дифференцированного и интегрального исчисления, отыскания квадратного корня, нахождения экстремума). Например, SSP — пакет научных прикладных программ, реализующих методы численного анализа и статистики.

    ПО можно разделить на внутреннее, обеспечивающее нормальную работу ЭВМ, и внешнее, позволяющее потребителю решать на ЭВМ необходимые задачи ввода, обработки, анализа и вывода информации наиболее простым и удобным образом.

    Внутренне ПО состоит из эксплутационных (тестовых и диагностических) программ, проверяющих исправность оборудования ЭВМ, системы программирования и операционной системы (рис. 13).

    Внешнее ПО состоит из программ типовых процессов обработки данных в АИС (ввода, контроля, сортировки, корректировки, дублирования, поиска и вывода информации), программ решения конкретных задач и диспетчерскую программу системы.

    Внешнее ПО решает конкретные задачи АС в соответствии с иерархическими уровнями системы управления.

    Рисунок  13. Состав программного обеспечения

    Техническое обеспечение. Состав, структура и функции ТС в  ИС

    Техническое обеспечение АС — совокупность средств реализации управляющих воздействий, средств получения, ввода, подготовки, преобразования, обработки, хранения, регистрации, вывода, отображения, использования и передачи информации и эксплуатационной документации ( ГОСТ 2.601).

    Состав КТС — это номенклатура комплекса технических средств.

    В состав комплекса технических средств АИС входят:

    • средства подготовки и регистрации информации (СПР);
    • средства сбора и передачи информации (ССП);
    • средства хранения и обработки информации (СХО);
    • средства вывода и воспроизведения информации (СВВ).

    Структура КТС- пространственное размещение ТС и система информационной связи между ТС и персоналом. В соответствии с ГОСТ 34.201-89 должна быть разработана структурная схема комплекса ТС АИС, составлен перечень и дано описание технических средств, составлена ведомость и спецификация оборудования и материалов, схема соединения внешних проводок, таблица соединений и подключений оборудования. Должна быть составлена Инструкции по эксплуатации КТС.

    Кроме КТС к техническому обеспечению (ТО) (рис. 14) относятся:

    ММ — методические материалы, включающие:

    М — методику выбора КТС;

    ТПР — библиотеки типовых программных решений для функционирования КТС;

    МО — методику оценки показаний качества функционирования КТС;

    П — персонал по разработке, внедрению и эксплуатации ТС, включающий:

    ПВТ — персонал по обслуживанию вычислительной техники;

    ППС — персонал по периферийным средствам;

    ПСТ — персонал по системам телеобработки данных;

    ПСО -персонал по средствам оргтехники;

    ОП — обслуживающий персонал.

    КТС является одной из основных составных частей АИС, ее материально-технической базой, на которой реализуются все задачи системы. С помощью ТС реализуются функции автоматизированного сбора информации от первоисточников, ее анализ и представление, хранение, обработка, отображение, передача.

    Для осуществления основных функций технические средства должны отвечать следующим требованиям:

    • быть информационно совместимыми между собой и обслуживающим персоналом, что обеспечивается совпадением форм представления информации, видов машинных носителей, языков, кодов, вводом данных в ТС;

    Рисунок  14. Состав технического обеспечения

    • структура КТС должна соответствовать структуре управления объектом, обеспечивая автоматизированное управление выполняемых функций, в том числе функций контроля;
    • для обеспечения быстрого решение задач ТС должны быть качественной конструкции, современного и удобного дизайна, иметь дружественный интерфейс для работы пользователя;
    • должен соблюдаться принцип экономичности выбора и использования ТС, т. е. минимум затрат на создание (приобретение) технических средств, их эксплуатацию и используемых для размещения площадей.

    Например, система «Экспресс», предназначенная для автоматизации обслуживания пассажиров в масштабе всей нашей страны, имеет следующий состав и структуру (рис. 15).

    Рисунок 15. Состав и структура системы «Экспресс»

    Управляет работой комплекса периферийных устройств АРМ устройство управления, построенное на базе микропроцессора. В АРМ в качестве устройств вывода служат:

    • дисплей для визуального представления текстов оператора АРМ и ответов из ВЦ;
    • билетопечатающее устройство;
    • устройство вывода статистической и отчетной документации;
    • светооптическое табло для вывода данных о наличии мест в поездах.

    Некоторые АРМ взаимодействуют между собой в режиме локальной сети, передавая данные с дисплея на дисплей, с магнитного диска (МД) одного АРМ на МД другого.

    Массивы справочных данных хранятся на гибких магнитных дисках. Создан мощный справочно-информационный фонд, создается банк данных, содержащий информацию о номерах пассажирских поездов со всевозможными характеристиками, тарифносправочные данные, таблицы кодирования станций и поездов, перечень пунктов продажи билетов.

    Средства  сбора и передачи  информации.

    Средства сбора и передачи информации — различные датчики, ЭВМ, ее сетевое и телекоммуникационное оборудование, а также системы и средства связи общего назначения.

    Датчики — устройства, преобразующие широкий круг информационных и технологических параметров в сигналы, которые могут быть обработаны в техническом устройстве (ЭВМ). Датчики могут автоматически снимать с объектов такие параметры как расходы количества вещества, состав газа, влажность и т. д.

    Сбор информации может осуществляться в ручном, механизированном, автоматизированном и автоматическом режимах.

    Ручные и механизированные картотеки, автоматизированные хранилища документов и, наконец, сбор информации с помощью современных технических средств в настоящее время уживаются, но все большее предпочтение отдается методам автоматизированного и автоматического сбора и передачи информации.

    Современные ЭВМ содержат в своем составе большой и разнообразный набор устройств для запоминания, регистрации, отображения, ввода и вывода информации. Эти устройства называются периферийными. Огромное значение имеет не только совершенствование технических характеристик периферийных устройств, но и рациональная организация их работы. Скорость их работы ниже работы процессора. Поэтому время, затрачиваемое на подготовку, ввод, вывод больших массивов данных, на порядки превышает время работы процессора. Задача — повысить эту скорость. Поэтому в современных ЭВМ введены унифицированные устройства управления вводом-выводом, обеспечивающие обмен информацией между ОП машины и внешними устройствами. Эти устройства называются каналами связи.

    Каждый канал — независимое устройство, подключаемое к процессору для управления обменом между ОЗУ (оперативным запоминающим устройством) и внешними устройствами. По способности одновременно обслуживать несколько периферийных устройств различают селективные и мультиплексные каналы.

    Наиболее эффективно работают каналы, выполненные в виде небольших процессоров, осуществляющих операции обмена, контроля за правильной передачей информации, редактирование и анализ текста, распределение внешней памяти и различные операции по сортировке и группировке массивов. Широкие функции выполняют специальные процессоры управления обменом в устройствах связи с абонентами. Эти процессоры вводят информацию с телексов и выводят на телексы, факсы, осуществляют запись информации на внешний магнитный носитель, редактируют обмен информации.

    Устройства передачи данных — совокупность ТС и магнитных накопителей (НМ), предназначенная для обмена информацией между ее источниками, потребителями и объектами управления. Обмен информацией происходит по каналам связи._Канал связи — совокупность ТС и физическая среда, предназначенная для передачи сигнала. Физическая среда, по которой распространяется сигнал, называется линией.

    Системы связи бывают локальными, интегральными, территориальными, общегосударственными.

    Наиболее распространенный режим связи абонентов — коммутация сообщений, когда тракт передачи информации организуется поэтапной передачей сообщений через центры коммутации, по мере освобождения каналов данного направления.

    Компьютерные сети классифицируют как локальные, глобальные, корпоративные, региональные (в том числе городские).

    Локальные сети — совокупность ЭВМ и линий связи, расположенных на небольшой территории и принадлежащих, как правило, одной организации. В локальных сетях используются качественные линии связи — коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели, витая пара. Скорость передачи данных 10, 16 и 100 Мбит/с.

    По типу используемых компьютеров локальные сети относятся к однородным, т. е. к программно совместимым.

    Глобальные сети — территориально рассредоточенные на большие расстояния компьютеры, объединенные скоростными каналами связи. В глобальных сетях применяются сложные методы передачи данных: модуляция, асинхронность, контрольное суммирование, квитирование, повторная передача искаженных фрагментов. Скорость передачи данных 2400, 9600, 28 800, 33 600 бит/с и 64 Кбит/с, на магистральных каналах — до 2 Мбит/с. Но в некоторых коммерческих глобальных сетях, использующих оптическую цифровую передачу данных по оптоволоконным линиям связи, скорости передачи данных приближаются к скоростям передачи по локальным сетям. По типу используемых компьютеров глобальные сети относятся к неоднородным, т. е. к программно несовместимым.

    В зависимости от способа управления сетевыми ресурсами сети могут быть централизованными (управление сосредоточено на одном из серверов) и децентрализованными (управление осуществляет каждый сервер).

    В настоящее время широко применяются многотерминальные локальные и глобальные системы. В рамках таких систем успешно решаются задачи доступа к ЭВМ-серверам и обмена информацией между различными пользователями. Видеотерминалы соединяются с компьютерами через телефонные сети с помощью специальных устройств — модемов, которые преобразуют данные из цифровой формы в аналоговую и наоборот. Модем обеспечивает модуляцию и демодуляцию сигнала при его передаче по телефонным линиям. Основная характеристика качества модема — скорость передачи (пропускная способность канала), измеряемая в бит/с (бод). Существуют протоколы модемной связи, которые утверждает Международный телекоммуникационный союз.

    Принцип удаленного доступа позволяет обмениваться информацией между различными ЭВМ в автоматическом режиме, т. е. осуществлять обмен файлами, синхронизировать БД, передавать сообщения по электронной почте и т. д.

    Потребность в совместном использовании информационных ресурсов, их сборе и передаче привели к соединению миникомпьютеров (персональных компьютеров) в локальные вычислительные сети (ЛВС). В локальных сетях уже в 1980-х гг. широко применялись стандартные технологии объединения компьютеров в сеть (Ethernet, Arc net и др.). Для создания сети нужны были сетевые адаптеры, например Ethernet, и стандартный кабель, к которому подключались адаптеры через разъемы. На компьютере в этом случае устанавливалась одна из сетевых операционных систем (например, NetWare).

    Локальные сети классифицируют по признакам расстояния и скорости передачи информации:

    • расстояние 10-500 м, скорость 2400-19200 бод. ЛВС ориентированы на массового пользователя;
    • расстояние — до 1 км, скорость 19200-1 Мбод. ЛВС включают кроме ПЭВМ технологическое оборудование с встроенной микропроцессорной техникой (средства автоматизации, кассовые аппараты), а также средства электронной почты;
    • расстояние — до нескольких километров, скорость — до 120 Мбод. ЛВС включают ПЭВМ, мини-ЭВМ и ЭВМ среднего класса. Они используются для организации сложных производственных процессов в гибких автоматизированных модулях, САПР и т. п.;
    • расстояние — до 10 км, скорость 10-50 Мбод. ЛВС объединяют все классы ЭВМ. Используются для управления сложным производством, отраслью и т.п.

    Локальные сети постоянно совершенствуются. В них теперь применяется новое коммуникационное оборудование — коммутаторы, шлюзы, маршрутизаторы.

    Эта техника используется уже и для построения больших корпоративных сетей.

    Кроме персональных компьютеров в сетях используют и другие типы ЭВМ, особенно большие ЭВМ, так называемые «мэйнфреймы» и суперЭВМ.

    Появление высокоскоростных каналов связи привело к развитию глобальных сетей. С 1999 г. реализуется международный проект 174 стран по созданию сверхскоростных каналов связи протяженностью 275 тыс. км.

    По существу глобальные сети объединяют компьютеры всего мира. Глобальные сети используют уже существующие системы телефонной и телеграфной связи. Скорости передачи данных в таких сетях невысоки (десятки килобит в секунду), а передача файлов идет в фоновом режиме, обычно по электронной почте. Для правильной передачи данных применяют сложные процедуры контроля и восстановления данных.

    В глобальных сетях появились службы доступа к огромным информационным ресурсам. Самая популярная в настоящее время — глобальная сеть Интернет, объединяющая локальные, региональные и другие сети в единое информационное пространство. Интернет включает самые разные модели ЭВМ, поэтому для их объединенной работы приняты специальные протоколы.

    Протокол — совокупность правил, определяющих передачу данных между компонентами компьютерной сети.

    В Интернете действуют два главных протокола: IP (Internet Protocol) — межсетевой протокол и TCP (Transmission Control Protocol) — протокол управления передачей. В соответствии с IP-протоколом передаваемые данные разбиваются с помощью прикладной программы на блоки определенного формата, упаковываются в пакеты, имеющие номер и заголовок, и передаются по определенным маршрутам, а поступающие пакеты обрабатываются. TCP-протокол управления потоком данных следит за комплектностью и порядком получения и сборки пакетов. Работа по этим протоколам подобна работе почтовой службы.

    На основе протоколов IP и TCP разработаны сетевые сервисные протоколы:

    • FTP (File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов;
    • HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — протокол передачи гипертекста;
    • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол пересылки электронной почты;
    • NNTP (Network News Transfer Protocol) — протокол передачи новостей (телеконференций);
    • Telnet — протокол удаленного доступа.

    В Интернете в десятках миллионов компьютеров хранится огромный объем доступной информации. Компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой адрес, по которому его можно найти с любого другого компьютера сети.

    В сетях широко применяются методы обработки всех видов информации, в том числе аудио- и видеоинформации, т. е. мультимедийной.

    Корпоративные сети — компьютерные сети, основной задачей которых является передача, защита и использование информации в рамках определенной сферы деятельности (например, военная, банковская и т. д.).

    Региональные сети — компьютерные сети, предназначенные для обслуживания информационными ресурсами крупной территории. Они используют цифровые магистральные линии связи (часто оптоволоконные), скорость передачи информации составляет примерно 45 Мбит/с. Часто объединяют локальные сети территории и соединяют их с глобальной сетью.

    Синтез технологий всех видов информационных сетей (локальных, глобальных, вычислительных, телефонных, телевизионных и т. д.), над которым сейчас работают специалисты, позволит создать совершенную технологию передачи данных. Для создания такой технологии постоянно совершенствуются все элементы сетей: компьютеры, коммуникационное оборудование, операционные системы и сетевые приложения.

    В качестве коммуникационного оборудования, кроме кабельных систем, используются повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модульные концентраторы. Это оборудование, связанное с ЭВМ и работающее под управлением соответствующего ПО, осуществляет организацию доступа к сети, управление передачей информации, предоставление различных услуг пользователям.

    Правовое, организационное, методическое  и эргономическое обеспечение

    Правовое, организационное, методическое и эргономическое обеспечение

    ГОСТ 34.003-90 предлагает следующие определения:

    Правовое обеспечение АС — «совокупность правовых норм, регламентирующих правовые отношения при функционировании АС и юридический статус результатов ее функционирования».

    Организационное обеспечение АС — «совокупность документов, устанавливающих организационную структуру, права и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала АС в условиях функционирования, проверки и обеспечения работоспособности АС».

    Методическое обеспечение АС — «совокупность документов, описывающих технологию функционирования АС, методы выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов при функционировании АС».

    Эргономическое обеспечение АС — «совокупность реализованных решений в АС по согласованию психологических, психофизиологических, антропометрических, физиологических характеристик и возможностей пользователей АС с техническими характеристиками комплекса средств автоматизации АС и параметрами рабочей среды на рабочих местах персонала АС».

    Правовое обеспечение АИС. Главной целью правового обеспечения является укрепление законности. В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, местных органов власти.

    Специалисты и другие пользователи, работающие с системой, прежде всего должны знать действующие в стране законы, регламентирующие области работ, с которыми они соприкасаются. Им должны быть хорошо известны основные положения таких Законов Российской Федерации как:

    1. «Закон об информации, информатизации и защите информации» от 20 февраля 1995 г. № 24-ФЗ.
    2. «Закон о правовой охране для электронных вычислительных машин и баз данных» от 23 сентября 1992 г. № 3523-1.
    3. «Закон о стандартизации» от 10 июня 1993 г. № 5154-1.
    4.  «Закон о сертификации продукции и услуг» от 27 апреля 1993 г. № 5151-1 (в редакции от 27 декабря 1995 г. № 211-ФЗ; от  1 марта 1998 г. № 30-Ф3; от 31 июля 1998 г. № 154-ФЗ).
    5. «Закон об участии в международном информационном обмене» от 4 июля 1996 г. № 85-ФЗ.
    6. «Закон об авторском праве и смежных правах» от 9 июля 1993 г. № 5351-1 (в редакции от 19 июля 1995 г. № 110-ФЗ).

    В этих законах определены основные принципы разработки, создания, сертификации и лицензирования информационных систем и средств их обеспечения, правовой режим участия в международном информационном обмене посредством АИС и пр.

    В 1990-е годы издан сборник межгосударственных стандартов «Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы». Эти стандарты устанавливают виды, наименование, комплектность и обозначение документов, разрабатываемых на всех стадиях и этапах создания автоматизированных систем.

    Так, требования к содержанию документов, разрабатываемых при создании АС, устанавливают:

    • Руководящий документ по стандартизации РД 50-34.698-90;
    • Единая система программной документации (ЕСПД);
    • Единая система конструкторской документации (ЕСКД);
    • Систему проектной документации для строительства (СПДС);
    • ГОСТ 34.602.

    В нашей стране действует Единая система программной документации, представляющая собой комплекс взаимоувязанных государственных стандартов в области программирования. Эти стандарты регламентируют все виды программ и программной документации, процессы их разработки, оформления и обращения (сопровождение, тиражирование). Например, при создании ПО для АИС необходимо выполнять требования ЕСПД, которая содержит:

    • основополагающие и организационно-методические стандарты;
    • стандарты, определяющие формы и содержание программных документов, применяемых при обработке данных;
    • стандарты, обеспечивающие автоматизацию разработки программных документов.

    Для создания АИС должны быть изданы приказы руководящего органа о начале работ и организации информационной службы, а также общеотраслевые нормативные акты, регламентирующие отношения разработчика и заказчика. При разработке системы необходимо выполнять требования Государственных и отраслевых стандартов на разработку информационного и другого обеспечения, Государственных стандартов на разработку проектной документации. Необходимо разработать нормативные акты на получение и использование комплекса технических средств, издать правовое положение службы АИС (АСУ).

    Функционирование системы осуществляется на основе положения о службах, обеспечивающих работу системы. Для персонала издаются должностные инструкции. При работе следует выполнять требования нормативных актов о создании, использовании и защите информации, о регламентировании технологического процесса ее автоматизированной обработки, об использовании вычислительной техники.

    Отдельные виды АИС должны функционировать только в соответствии с их правовым положением, включая нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием отклонений от договора.

    АИС (или ее элементы) должна пройти лицензирование (разрешение на использование и распространение), а ее продукция — сертификацию (подтверждение на соответствие установленным требованиям).

    Организационное обеспечение АИС — совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации АИС. Организационное обеспечение реализует функции:

    • анализа действующей системы управления организацией, для которой создается АИС, выделение процессов, подлежащих автоматизации;
    • подготовки задач, подлежащих автоматизации;
    • разработки управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения задач для повышения эффективности системы управления.

    Организационное обеспечение АИС базируется на системе организационно-распорядительной документации. Эти документы применяются при оформлении распорядительной и исполнительной деятельности органов управления и подчиненных им подразделений. Эти документы различают по способу получения, содержанию и назначению, стабильности реквизитов.

    Организационное обеспечение включает не только документы, но и те структурные подразделения, которые осуществляют управление и функционирование системы.

    Непосредственно с АИС работают:

    • специалист (администратор) или группа специалистов, которые несут ответственность за поддержку данных в БД, ее целостность, защиту данных от несанкционированного доступа, работу с пользователями системы;
    • операторы подготовки данных, умеющие работать с интерфейсрм АИС, вводят их в БД, руководствуясь специальными инструкциями;
    • разработчики приложений — специалисты, которые обращаются к БД через СУБД для написания нужных программ на языках программирования;
    • интерактивные пользователи АИС — лица, имеющие право на ввод, обработку и вывод данных в определенной области;
    • конечные пользователи — лица, получающие информацию из БД по запросам для использования ее при решении необходимых задач.

    Организационными элементами системы являются коллективы людей или отдельные исполнители. Связи между организационными элементами могут быть информационными, соподчинения и взаимодействия. Оптимальная организация этих специалистов в структурные подразделения определяет эффективность разработки и функционирования системы.

    Руководящий документ по стандартизации РД 50-34.698-90 рекомендует при создании АС разрабатывать документ по организационному обеспечению «Описание организационной структуры». В нем должны быть отображены изменения в организационной структуре управления объектом, организация новых подразделений и реорганизация существующих подразделений.

    Методическое обеспечение АС напрямую зависит от сферы деятельности (управление, исследование, проектирование и т. п.) и предметной области, для которой она создавалась или в которой функционирует. Прежде всего, это справочники, методические указания и другая нормативно-методическая литература — инструкции, руководства и т. п. Это может быть конструкторско-технологическая документация, плановые, учетные и отчетные документы, картотеки нормативов.

    Руководящий документ по стандартизации РД 50-34.698-90 рекомендует в области методического обеспечения разрабатывать:

    • методику (технологию) автоматизированного проектирования;
    • технологическую инструкцию;
    • руководство пользователя;
    • описание технологического процесса обработки данных.

    В документе «Методика (технология) автоматизированного проектирования» указывают основные пути и направления решения задачи, ограничения на решение, критерии оценки результатов. Описывают математические методы проектирования, состав и назначение процедур, порядок их взаимодействия. Определяют состав и формирование массивов информации, перечень обозначений элементов и диапазон изменения их значений, критерии оценки исходных данных, методы и модели решения. На каждой проектной процедуре указывают состав входных нормативно-справочных данных, правила доступа к ним, порядок выполнения, состав и форму выходных данных. Приводят анализ полученного решения на соответствие заданным критериям.

    В документе «Технологическая инструкция» приводят выполняемые операции. Указывают наименование технологической операции (операций), приводят сведения о порядке и правилах ее (их) выполнения, перечень персонала, осуществляющего технологический процесс обработки данных.

    Документ «Руководство пользователя» содержит, как правило, следующие разделы:

    • Введение (указывают область применения, краткое описание возможностей, уровень подготовки пользователей, перечень эксплуатационной документации);
    • Назначение и условия применения (указывают виды деятельности, автоматизируемые функции, средства автоматизации и условия их применения, ПО, носители данных, БД, требования к подготовке персонала);
    • Подготовка к работе (указывают содержание дистрибутивного носителя данных, порядок загрузки данных и программ, проверки работоспособности);
    • Описание операций (указывают содержание выполняемых функций, задач, комплексов задач и процедур, описание операций по обработке данных для выполнения указанных задач, дают подробное описание каждой операции);
    • Аварийные ситуации (указывают действия при сбоях системы, отказах технических средств, разрушении целостности БД, при несанкционированном доступе и т. д.);
    • Рекомендации по освоению (дают описание контрольного примера, правила его запуска и выполнения, другие рекомендации по освоению и эксплуатации).

    В документе «Описание технологического процесса обработки данных» задают технологический процесс сбора и обработки данных на периферийных устройствах при децентрализованной обработке данных или на вычислительном центре. Рассматривают состав и последовательность выполнения работ по сбору, регистрации, подготовке, контролю, обработке, передаче и отображению информации. Приводят перечень документации на каждую операцию технологического процесса.

    Эргономическое обеспечение АС учитывает психологические, психофизиологические, антропометрические, физиологические характеристики и возможности пользователей АС при выборе и разработке технических средств АИС и организации благоприятной рабочей среды на рабочих местах персонала.

    В требования по эргономике и технической эстетике входят показатели, которые задают необходимое качество взаимодействия человека с техническим средством (машиной) и комфортность условий работы персонала.

    Вопорсы  для самопроверки:

    1. Каково назначение и состав программного обеспечения АИС?
    2. Каково назначение и состав технического обеспечения АИС?
    3. Какова структура комплекса технических средств (КТС) АИС?
    4. Каковы требования, предъявляемые к КТС?
    5. Какие вы знаете средства сбора и передачи информации? Кратко охарактеризуйте их.
    6. Что необходимо учитывать при выборе КТС?

    РАЗДЕЛ 2 ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АИС

    Тема.  Классификация методов проектирования систем

    Понятия и определения технологии проектирования.  

    Проектирование (от лат. projectus – брошенный вперед) – это процесс создания проекта – прототипа, прообраза предлагаемого или возможного объекта, состояния.

    Понятия «проектирование» охватывает все составляющие процесса научных/прикладных исследований: анализ, синтез, «исследование», «разработка» и т. п.;

    В отличие от таких размытых понятий как «познание» или «мышление» имеет конкретную цель: создание проекта. Обладает возможностью последовательной детализации и конкретизации (могут быть выделены стадии/этапы проектирования). Традиционные виды проектирования: архитектурно-строительное, машиностроительное, технологическое.

    Проектирование информационных систем – сравнительно новый вид проектирования. Здесь необходимо вспомнить определение проектируемого объекта:

    Информационная система (ИС) — это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. С развитием информатики и вычислительной техники задачи и функции ИС все усложняются. Соответственно растут стоимость ИС и повышается риск потерять вложения в разработку и/или внедрение ИС. Для минимизации этих рисков целесообразно сначала создать проект информационной системы, который бы адекватно отражал ее свойства и функции. Отсюда и появилось проектирование ИС как самостоятельный вид проектирования.  Создание ИС обычно осуществляется на основе требований со стороны ее предполагаемых пользователей. При этом следует помнить, что эти требования зачастую изменяются в процессе проектирования.

    Таким образом, процесс проектирования ИС можно охарактеризовать как процесс принятия проектно-конструкторских решений, направленных на получение описания (проекта) системы, удовлетворяющего требованиям заказчика.

    Под проектом ИС будем понимать проектно-конструкторскую и технологическую документацию, в которой представлено описание проектных решений по созданию и эксплуатации ЭИС в конкретной программно-технической среде.

    Проектирование ИС – это процесс преобразования входной информации об объекте проектирования, а также о методах проектирования и опыте проектирования объектов аналогичного назначения в проект ИС в соответствии с имеющимися нормативными требованиями и стандартами.

    С этой точки зрения содержание проектирования ИС сводится к последовательной формализации проектных решений на различных этапах жизненного цикла информационной системы. В результате выполнения всех этапов проектирования получаем набор согласованных моделей (проект) ИС.

    Проектирование ИС охватывает три основные области: проектирование объектов данных, которые будут реализованы в базе данных; проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным; учет конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры (файл-сервер или клиент-сервер), параллельной обработки, распределенной обработки данных и т.п.

    Цель проектирования можно определить как решение ряда взаимосвязанных задач, включающих в себя обеспечение на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации: требуемой функциональности системы и уровня ее адаптивности к изменяющимся условиям функционирования; требуемой пропускной способности системы; требуемого времени реакции системы на запрос; безотказной работы системы; необходимого уровня безопасности; простоты эксплуатации и поддержки системы.

    Объектами проектирования ИС являются отдельные элементы или их комплексы функциональных и обеспечивающих частей. Так, функциональными элементами в соответствии с традиционной декомпозицией выступают задачи, комплексы задач и функции управления. В составе обеспечивающей части ЭИС объектами проектирования служат элементы и их комплексы информационного, программного и технического обеспечения системы.

    В качестве субъектов проектирования ИС выступают: коллективы специалистов-проектировщиков; заказчик (физическое лицо или организация), для которого необходимо разработать ИС. Масштабы разрабатываемых систем определяют состав и количество участников процесса проектирования. При большом объеме и жестких сроках выполнения проектных работ в разработке системы могут принимать участие несколько проектных коллективов (организаций-разработчиков). В этом случае выделяется головная организация, которая координирует деятельность всех организаций-соисполнителей. Форма участия соисполнителей в разработке проекта системы может быть различной. Наиболее распространенной является форма, при которой каждый соисполнитель выполняет проектные работы от начала до конца для какой-либо части разрабатываемой системы. Обычно это бывает функциональная подсистема или взаимосвязанный комплекс задач управления. Реже встречается форма участия соисполнителей, при которой отдельные соисполнители выполняют работы на отдельных этапах процесса проектирования. Возможен вариант, при котором функции заказчика и разработчика совмещаются, то есть ИС проектируется собственными силами.

     Осуществление проектирования ИС предполагает использование проектировщиками определенной технологии проектирования, соответствующей масштабу и особенностям разрабатываемого проекта.

    Технология проектирования – это совокупность концептуальных методов и средств (методологий) проектирования ИС, а также методов и средств организации проектирования, то есть управления процессом создания или модернизации проекта информационной системы.

    В основе технологии проектирования лежит технологический процесс, который определяет действия, их последовательность, состав исполнителей, средства и ресурсы, требуемые для выполнения этих действий.

    Таким образом, технология проектирования задается регламентированной последовательностью технологических операций, выполняемых в процессе создания проекта на основе того или иного метода, то есть дает нам ответы не только на вопросы «что» и «как» должно быть сделано для создания проекта, но и на вопрос «в какой последовательности» и «кем».

    Технология проектирования предполагает возможность выбора различных методов и средств проектирования.

    Выбор оптимальной совокупности следует осуществлять с учетом следующих требований к технологии проектирования:

    • Обеспечение создания ИС, отвечающей целям и задачам организации, а также предъявляемым требованиям по автоматизации производственных процессов заказчика;
    • Гарантированное создание системы с заданным качеством в заданные сроки и в рамках установленного бюджета проекта (с минимизацией трудовых и стоимостных затрат);
    • Поддержка удобной дисциплины сопровождения, модификации и наращивания системы;
    • Обеспечение преемственности разработки, т.е. использование в разрабатываемой ИС существующей информационной инфраструктуры организации (задела в области информационных технологий);
    • Обеспечение роста производительности труда проектировщика при использовании выбранной технологии;
    • Обеспечение надежности процесса проектирования и эксплуатации проекта;
    • Простота ведения проектной документации.

    Основная цель использования той или иной технологии проектирования: снижение сложности (и стоимости) процесса создания ИС за счет полного и точного описания этого процесса, а также применения современных методов и технологий создания ИС на всем ее жизненном цикле - от замысла до реализации.

    Классификация методов проектирования систем

    Методы проектирования ИС можно классифицировать по следующим основаниям:

    По степени автоматизации:

    • Методы ручного проектирования – без использования специальных программных средств.
    • Методы компьютерного проектирования – с использованием специальных программных средств, позволяющих выполнять генерацию или конфигурацию проектных решений.

    По степени использования типовых проектных решений:

    • Методы оригинального (индивидуального) проектирования, когда проектные решения разрабатываются «с нуля» в соответствии с требованиями конкретной ИС;
    • Методы типового проектирования, позволяющие выполнять проектирование конкретной ИС путем конфигурации готовых (типовых) проектных решений.

    Типовое проектирование выполняется на основе опыта, полученного при разработке индивидуальных проектов. Типовые проекты, как обобщение опыта для некоторых групп организационно-экономических систем или видов работ, в каждом конкретном случае связано с множеством специфических особенностей и различается по степени охвата функций управления, выполняемым работам и разрабатываемой проектной документа.

    По степени адаптивности проектных решений:

    • Адаптация путем реконструкции (переработка соответствующих компонентов ИС, перепрограммирование программных модулей);
    • Адаптация путем параметризации (настройка проектных решений в соответствии с изменяемыми параметрами);
    • Адаптация путем реструктуризации (перегенерация используемого набора проектных решений в соответствии с изменениями модели предметной области).

    Анализ различных методов проектирования позволил выделить следующие классы технологий проектирования:

    • Каноническое проектирование;
    • Индустриальное проектирование, которое подразделяется на два подкласса:
    • Автоматизированное проектирование;
    • Типовое проектирование.

    Каноническое проектирование характеризуется использованием методов ручного проектирования и направлено на получение оригинальных проектов (с минимальным использованием типовых проектных решений).

    Индустриальное проектирование ориентировано на использование современных средств автоматизации. Индустриальное проектирование в последнее время получило широкое применение, однако это не исключает использования в отдельных случаях канонической технологии.

    Средства проектирования информационных систем – это комплекс инструментальных средств, обеспечивающих в рамках выбранной технологии проектирования поддержку полного жизненного цикла ИС.

    Используя указанное определение, можно сформулировать основные признаки средств проектирования ИС:

    • Инвариантность к объекту проектирования (в рамках выбранной методологии проектирования); Охват всех этапов жизненного цикла ИС (для совокупности средств!);
    • Техническая, программная и информационная совместимость друг с другом;
    • Простота освоения и применения;
    • Экономическая целесообразность использования.

    Все средства проектирования ИС можно разделить на два класса:

    Компьютерные, которые можно подразделить на следующие подклассы:

    • Средства проектирования операций обработки информации (алгоритмические языки, библиотеки стандартных подпрограмм и классов, инструменты тестирования и отладки программ);
    • Средства проектирования отдельных компонентов ИС (специализированные пакеты программ мат. статистики и мат. программирования, СУБД, графические и текстовые редакторы и др.);
    • Средства автоматизированной разработки различных этапов проекта ИС – CASE-средства.

    Прочие – в основном стандарты, регламентирующие процесс создания ИС: стандарты проектирования, стандарты оформления проектной документации, стандарты пользовательского интерфейса.

    Проектирование ИС охватывает три основные области:

    • проектирование объектов данных, которые будут реализованы в базе данных;
    • проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;
    • учет конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры (файл-сервер или клиент-сервер), параллельной обработки, распределенной обработки данных и т.п.

    Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта. В общем виде цель проекта можно определить как решение ряда взаимосвязанных задач, включающих в себя обеспечение на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации:

    • требуемой функциональности системы и уровня ее адаптивности к изменяющимся условиям функционирования;
    • требуемой пропускной способности системы;
    • требуемого времени реакции системы на запрос;
    • безотказной работы системы;
    • необходимого уровня безопасности;
    • простоты эксплуатации и поддержки системы.

    Классификация  информационных систем

    Информация в современном мире превратилась в один из наиболее важных ресурсов, а информационные системы (ИС) стали необходимым инструментом практически во всех сферах деятельности.

    Разнообразие задач, решаемых с помощью ИС, привело к появлению множества разнотипных систем, отличающихся принципами построения и заложенными в них правилами обработки информации.

    Информационные системы можно классифицировать по целому ряду различных признаков. В основу рассматриваемой классификации положены наиболее существенные признаки, определяющие функциональные возможности и особенности построения современных систем. В зависимости от объема решаемых задач, используемых технических средств, организации функционирования, информационные системы делятся на ряд групп (классов) (рис.16).

    По типу хранимых данных ИС делятся на фактографические и документальные. Фактографические системы предназначены для хранения и обработки структурированных данных в виде чисел и текстов. Над такими данными можно выполнять различные операции. В документальных системах информация представлена в виде документов, состоящих из наименований, описаний, рефератов и текстов. Поиск по неструктурированным данным осуществляется с использованием семантических признаков. Отобранные документы предоставляются пользователю, а обработка данных в таких системах практически не производится.

    Основываясь на степени автоматизации информационных процессов в системе управления фирмой, информационные системы делятся на ручные, автоматические и автоматизированные.


    Рисунок  16
    . Классификация информационных систем

    Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком.

    В автоматических ИС все операции по переработке информации выполняются без участия человека.

    Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль в выполнении рутинных операций обработки данных отводится компьютеру. Именно этот класс систем соответствует современному представлению понятия "информационная система".

    В зависимости от характера обработки данных ИС делятся на информационно-поисковые и информационно-решающие.

    Информационно-поисковые системы производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. (Например, ИС библиотечного обслуживания, резервирования и продажи билетов на транспорте, бронирования мест в гостиницах и пр.)

    Информационно-решающие системы осуществляют, кроме того, операции переработки информации по определенному алгоритму. По характеру использования выходной информации такие системы принято делить на управляющие и советующие.

    Результирующая информация управляющих ИС непосредственно трансформируется в принимаемые человеком решения. Для этих систем характерны задачи расчетного характера и обработка больших объемов данных. (Например, ИС планирования производства или заказов, бухгалтерского учета.)

    Советующие ИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и учитывается при формировании управленческих решений, а не инициирует конкретные действия. Эти системы имитируют интеллектуальные процессы обработки знаний, а не данных. (Например, экспертные системы.)

    В зависимости от сферы применения различают следующие классы ИС.

    Информационные системы организационного управления - предназначены для автоматизации функций управленческого персонала как промышленных предприятий, так и непромышленных объектов (гостиниц, банков, магазинов и пр.).

    Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учет, управление сбытом, снабжением и другие экономические и организационные задачи.

    ИС управления технологическими процессами (ТП) - служат для автоматизации функций производственного персонала по контролю и управлению производственными операциями. В таких системах обычно предусматривается наличие развитых средств измерения параметров технологических процессов (температуры, давления, химического состава и т.п.), процедур контроля допустимости значений параметров и регулирования технологических процессов.

    ИС автоматизированного проектирования (САПР) - предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

    Интегрированные (корпоративные) ИС - используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от планирования деятельности до сбыта продукции. Они включают в себя ряд модулей (подсистем), работающих в едином информационном пространстве и выполняющих функции поддержки соответствующих направлений деятельности. Типовые задачи, решаемые модулями корпоративной системы, приведены в таблице 2

    Таблица 2. Функциональное назначение модулей корпоративной ИС.

    Подсистема маркетинга

    Производственные подсистемы

    Финансовые и учетные подсистемы

    Подсистема кадров (человеческих ресурсов)

    Прочие подсистемы (например, ИС руководства)

    Исследование рынка и прогнозирование продаж

    Планирование объемов работ и разработка календарных планов

    Управление портфелем заказов

    Анализ и прогнозирование потребности в трудовых ресурсах

    Контроль за деятельностью фирмы

    Управление продажами

    Оперативный контроль и управление производством

    Управление кредитной политикой

    Ведение архивов записей о персонале

    Выявление оперативных проблем

    Рекомендации по производству новой продукции

    Анализ работы оборудования

    Разработка финансового плана

    Анализ и планирование подготовки кадров

    Анализ управленческих и стратегических ситуаций

    Анализ и установление цены

    Участие в формировании заказов поставщикам

    Финансовый анализ и прогнозирование

    Обеспечение процесса выработки стратегических решений

    Учет заказов

    Управление запасами

    Контроль бюджета, бухгалтерский учет и расчет зарплаты

    Анализ современного состояния рынка ИС показывает устойчивую тенденцию роста спроса на информационные системы организационного управления. Причем спрос продолжает расти именно на интегрированные системы управления. Автоматизация отдельной функции, например, бухгалтерского учета или сбыта готовой продукции, считается уже пройденным этапом для многих предприятий.

    Вопорсы  для самопроверки:

    1. Каковы классы методологий проектирования АИС?
    2. Каковы методы разработки АИС? Дайте их характеристику.
    3. Что значит классифицировать АИС? Приведите основания классификации.
    4. По каким принципам происходит деление АИС по масштабу?
    5. Какова классификация групповых и корпоративных АИС по способу организации?
    6. Как классифицировать АИС по видам выполняемых операций?
    7. Что понимают под одноуровневой и многоуровневой многоцелевыми системами?

     Тема.  Жизненный цикл ИС

    Методология проектирования информационных систем описывает процесс создания и сопровождения систем в виде жизненного цикла (ЖЦ) ИС, представляя его как некоторую последовательность стадий и выполняемых на них процессов. Для каждого этапа определяются состав и последовательность выполняемых работ, получаемые результаты, методы и средства, необходимые для выполнения работ, роли и ответственность участников и т.д. Такое формальное описание ЖЦ ИС позволяет спланировать и организовать процесс коллективной разработки и обеспечить управление этим процессом.

    Жизненный цикл ИС можно представить как ряд событий, происходящих с системой в процессе ее создания и использования.

    Модель жизненного цикла отражает различные состояния системы, начиная с момента возникновения необходимости в данной ИС и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления. Модель жизненного цикла - структура, содержащая процессы, действия и задачи, которые осуществляются в ходе разработки, функционирования и сопровождения программного продукта в течение всей жизни системы, от определения требований до завершения ее использования.

    В настоящее время известны и используются следующие модели жизненного цикла:

    • Каскадная модель (рис.16) предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.
    • Поэтапная модель с промежуточным контролем (рис.17). Разработка ИС ведется итерациями с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки позволяют учитывать реально существующее взаимовлияние результатов разработки на различных этапах; время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.
    • Спиральная модель (рис.18). На каждом витке спирали выполняется создание очередной версии продукта, уточняются требования проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка. Особое внимание уделяется начальным этапам разработки - анализу и проектированию, где реализуемость тех или иных технических решений проверяется и обосновывается посредством создания прототипов (макетирования).

    Каскадная модель ЖЦ ИС


    Рисунок 16.
     Каскадная модель ЖЦ ИС

    Поэтапная модель с промежуточным контролем


    Рисунок 17
    . Поэтапная модель с промежуточным контролем

    Спиральная модель ЖЦ ИС


    Рисунок 18
    . Спиральная модель ЖЦ ИС

    На практике наибольшее распространение получили две основные модели жизненного цикла:

    • каскадная модель (характерна для периода 1970-1985 гг.);
    • спиральная модель (характерна для периода после 1986.г.).

    В ранних проектах достаточно простых ИС каждое приложение представляло собой единый, функционально и информационно независимый блок. Для разработки такого типа приложений эффективным оказался каскадный способ. Каждый этап завершался после полного выполнения и документального оформления всех предусмотренных работ.

    Можно выделить следующие положительные стороны применения каскадного подхода:

    • на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;
    • выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

    Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении относительно простых ИС, когда в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования к системе. Основным недостатком этого подхода является то, что реальный процесс создания системы никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания ИС оказывается соответствующим поэтапной модели с промежуточным контролем.

    Однако и эта схема не позволяет оперативно учитывать возникающие изменения и уточнения требований к системе. Согласование результатов разработки с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, а общие требования к ИС зафиксированы в виде технического задания на все время ее создания. Таким образом, пользователи зачастую получают систему, не удовлетворяющую их реальным потребностям.

    Спиральная модель ЖЦ была предложена для преодоления перечисленных проблем. На этапах анализа и проектирования реализуемость технических решений и степень удовлетворения потребностей заказчика проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию работоспособного фрагмента или версии системы. Это позволяет уточнить требования, цели и характеристики проекта, определить качество разработки, спланировать работы следующего витка спирали. Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который удовлетворяет действительным требованиям заказчика и доводится до реализации.

    Итеративная разработка отражает объективно существующий спиральный цикл создания сложных систем. Она позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем и решить главную задачу - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым активизируя процесс уточнения и дополнения требований.

    Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения вводятся временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла, и переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. Планирование производится на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.

    Несмотря на настойчивые рекомендации компаний - вендоров и экспертов в области проектирования и разработки ИС, многие компании продолжают использовать каскадную модель вместо какого-либо варианта итерационной модели. Основные причины, по которым каскадная модель сохраняет свою популярность, следующие:

    1. Привычка - многие ИТ-специалисты получали образование в то время, когда изучалась только каскадная модель, поэтому она используется ими и в наши дни.
    2. Иллюзия снижения рисков участников проекта (заказчика и исполнителя). Каскадная модель предполагает разработку законченных продуктов на каждом этапе: технического задания, технического проекта, программного продукта и пользовательской документации. Разработанная документация позволяет не только определить требования к продукту следующего этапа, но и определить обязанности сторон, объем работ и сроки, при этом окончательная оценка сроков и стоимости проекта производится на начальных этапах, после завершения обследования. Очевидно, что если требования к информационной системе меняются в ходе реализации проекта, а качество документов оказывается невысоким (требования неполны и/или противоречивы), то в действительности использование каскадной модели создает лишь иллюзию определенности и на деле увеличивает риски, уменьшая лишь ответственность участников проекта.
    3. Проблемы внедрения при использовании итерационной модели. В некоторых областях спиральная модель не может применяться, поскольку невозможно использование/тестирование продукта, обладающего неполной функциональностью (например, военные разработки, атомная энергетика и т.д.). Поэтапное итерационное внедрение информационной системы для бизнеса возможно, но сопряжено с организационными сложностями (перенос данных, интеграция систем, изменение бизнес-процессов, учетной политики, обучение пользователей). Трудозатраты при поэтапном итерационном внедрении оказываются значительно выше, а управление проектом требует настоящего искусства. Предвидя указанные сложности, заказчики выбирают каскадную модель, чтобы "внедрять систему один раз".

    Каждая из стадий создания системы предусматривает выполнение определенного объема работ, которые представляются в виде процессов ЖЦ. Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих входные данные в выходные. Описание каждого процесса включает в себя перечень решаемых задач, исходных данных и результатов.

    Существует целый ряд стандартов, регламентирующих ЖЦ ПО, а в некоторых случаях и процессы разработки.

    Среди наиболее известных стандартов можно выделить следующие:

    • ГОСТ 34.601-90 - распространяется на автоматизированные системы и устанавливает стадии и этапы их создания. Кроме того, в стандарте содержится описание содержания работ на каждом этапе. Стадии и этапы работы, закрепленные в стандарте, в большей степени соответствуют каскадной модели жизненного цикла.
    • ISO/IEC 12207:1995 - стандарт на процессы и организацию жизненного цикла. Распространяется на все виды заказного ПО. Стандарт не содержит описания фаз, стадий и этапов.
    • Custom Development Method (методика Oracle) по разработке прикладных информационных систем - технологический материал, детализированный до уровня заготовок проектных документов, рассчитанных на использование в проектах с применением Oracle. Применяется CDM для классической модели ЖЦ (предусмотрены все работы/задачи и этапы), а также для технологий "быстрой разработки" (Fast Track) или "облегченного подхода", рекомендуемых в случае малых проектов.
    • Rational Unified Process (RUP) предлагает итеративную модель разработки, включающую четыре фазы: начало, исследование, построение и внедрение. Каждая фаза может быть разбита на этапы (итерации), в результате которых выпускается версия для внутреннего или внешнего использования. Прохождение через четыре основные фазы называется циклом разработки, каждый цикл завершается генерацией версии системы. Если после этого работа над проектом не прекращается, то полученный продукт продолжает развиваться и снова минует те же фазы. Суть работы в рамках RUP - это создание и сопровождение моделей на базе UML.
    • Microsoft Solution Framework (MSF) сходна с RUP, так же включает четыре фазы: анализ, проектирование, разработка, стабилизация, является итерационной, предполагает использование объектно-ориентированного моделирования. MSF в сравнении с RUP в большей степени ориентирована на разработку бизнес-приложений.
    • Extreme Programming (XP). Экстремальное программирование (самая новая среди рассматриваемых методологий) сформировалось в 1996 году. В основе методологии командная работа, эффективная коммуникация между заказчиком и исполнителем в течение всего проекта по разработке ИС, а разработка ведется с использованием последовательно дорабатываемых прототипов.

    В соответствии с базовым международным стандартом ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО делятся на три группы:

    1. Основные процессы:
    • приобретение;
    • поставка;
    • разработка;
    • эксплуатация;
    • сопровождение.
    1. Вспомогательные процессы:
    • документирование;
    • управление конфигурацией;
    • обеспечение качества;
    • разрешение проблем;
    • аудит;
    • аттестация;
    • совместная оценка;
    • верификация.
    1. Организационные процессы:
    • создание инфраструктуры;
    • управление;
    • обучение;
    • усовершенствование.

    Здесь приведены ориентировочные описания основных процессов ЖЦ. Вспомогательные процессы предназначены для поддержки выполнения основных процессов, обеспечения качества проекта, организации верификации, проверки и тестирования ПО. Организационные процессы определяют действия и задачи, выполняемые как заказчиком, так и разработчиком проекта для управления своими процессами.

    Согласно современной методологии, процесс создания ИС представляет собой процесс построения и последовательного преобразования ряда согласованных моделей на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ) ИС.

    На каждом этапе ЖЦ создаются специфичные для него модели - организации, требований к ИС, проекта ИС, требований к приложениям и т.д. Модели формируются рабочими группами команды проекта, сохраняются и накапливаются в репозитории проекта.

    Создание моделей, их контроль, преобразование и предоставление в коллективное пользование осуществляется с использованием специальных программных инструментов - CASE-средств.

    Процесс создания ИС делится на ряд этапов (стадий), ограниченных некоторыми временными рамками и заканчивающихся выпуском конкретного продукта (моделей, программных продуктов, документации и пр.).

    Обычно выделяют следующие этапы создания ИС:

    • формирование требований к системе,
    • проектирование,
    • реализация,
    • тестирование,
    • ввод в действие,
    • эксплуатация и сопровождение

    Начальным этапом процесса создания ИС является моделирование бизнес-процессов, протекающих в организации и реализующих ее цели и задачи. Модель организации, описанная в терминах бизнес-процессов и бизнес-функций, позволяет сформулировать основные требования к ИС. Это фундаментальное положение методологии обеспечивает объективность в выработке требований к проектированию системы. Множество моделей описания требований к ИС затем преобразуется в систему моделей, описывающих концептуальный проект ИС. Формируются модели архитектуры ИС, требований к программному обеспечению (ПО) и информационному обеспечению (ИО). Затем формируется архитектура ПО и ИО, выделяются корпоративные БД и отдельные приложения, формируются модели требований к приложениям и проводится их разработка, тестирование и интеграция.

    Целью начальных этапов создания ИС, выполняемых на стадии анализа деятельности организации, является формирование требований к ИС, корректно и точно отражающих цели и задачи организации-заказчика. Чтобы специфицировать процесс создания ИС, отвечающей потребностям организации, нужно выяснить и четко сформулировать, в чем заключаются эти потребности. Для этого необходимо определить требования заказчиков к ИС и отобразить их на языке моделей в требования к разработке проекта ИС так, чтобы обеспечить соответствие целям и задачам организации.

    Задача формирования требований к ИС является одной из наиболее ответственных, трудно формализуемых и наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки. Современные инструментальные средства и программные продукты позволяют достаточно быстро создавать ИС по готовым требованиям. Но зачастую эти системы не удовлетворяют заказчиков, требуют многочисленных доработок, что приводит к резкому удорожанию фактической стоимости ИС. Основной причиной такого положения является неправильное, неточное или неполное определение требований к ИС на этапе анализа.

    На этапе проектирования прежде всего формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа. Построение логической и физической моделей данных является основной частью проектирования базы данных. Полученная в процессе анализа информационная модель сначала преобразуется в логическую, а затем в физическую модель данных.

    Параллельно с проектированием схемы базы данных выполняется проектирование процессов, чтобы получить спецификации (описания) всех модулей ИС. Оба эти процесса проектирования тесно связаны, поскольку часть бизнес-логики обычно реализуется в базе данных (ограничения, триггеры, хранимые процедуры). Главная цель проектирования процессов заключается в отображении функций, полученных на этапе анализа, в модули информационной системы. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: разметку меню, вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.

    Конечными продуктами этапа проектирования являются:

    • схема базы данных (на основании ER-модели, разработанной на этапе анализа);
    • набор спецификаций модулей системы (они строятся на базе моделей функций).

    Кроме того, на этапе проектирования осуществляется также разработка архитектуры ИС, включающая в себя выбор платформы (платформ) и операционной системы (операционных систем). В неоднородной ИС могут работать несколько компьютеров на разных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем. Кроме выбора платформы, на этапе проектирования определяются следующие характеристики архитектуры:

    • будет ли это архитектура "файл-сервер" или "клиент-сервер";
    • будет ли это 3-уровневая архитектура со следующими слоями: сервер, ПО промежуточного слоя (сервер приложений), клиентское ПО;
    • будет ли база данных централизованной или распределенной. Если база данных будет распределенной, то какие механизмы поддержки согласованности и актуальности данных будут использоваться;
    • будет ли база данных однородной, то есть, будут ли все серверы баз данных продуктами одного и того же производителя (например, все серверы только Oracle или все серверы только DB2 UDB). Если база данных не будет однородной, то какое ПО будет использовано для обмена данными между СУБД разных производителей (уже существующее или разработанное специально как часть проекта);
    • будут ли для достижения должной производительности использоваться параллельные серверы баз данных (например, Oracle Parallel Server, DB2 UDB и т.п.).

    Этап проектирования завершается разработкой технического проекта ИС.

    На этапе реализации осуществляется создание программного обеспечения системы, установка технических средств, разработка эксплуатационной документации.

    Этап тестирования обычно оказывается распределенным во времени.

    После завершения разработки отдельного модуля системы выполняют автономный тест, который преследует две основные цели:

    • обнаружение отказов модуля (жестких сбоев);
    • соответствие модуля спецификации (наличие всех необходимых функций, отсутствие лишних функций).

    Последний тест информационной системы - приемо-сдаточные испытания. Такой тест предусматривает показ информационной системы заказчику и должен содержать группу тестов, моделирующих реальные бизнес-процессы, чтобы показать соответствие реализации требованиям заказчика.

    Необходимость контролировать процесс создания ИС, гарантировать достижение целей разработки и соблюдение различных ограничений (бюджетных, временных и пр.) привело к широкому использованию в этой сфере методов и средств программной инженерии: структурного анализа, объектно-ориентированного моделирования, CASE-систем.

    Вопорсы  для самопроверки.

    1. Перечислите этапы и стадии жизненного цикла АИС.
    2. Перечислите модели жизненного цикла?
    3. Какие положительные стороны можно выделить в применении каскадного подхода?
    4. На какие три группы делятся процессы ЖЦ ПО с базовым международным стандартом  ISO/IEC 12207?
    5. К чему относится формирование требований к системе, проектирование, реализация, тестирование и т.д.?
    6. Назовите этапы типового проектирования.
    7. Что является конечным этапом проектирования?

    Тема. Организация разработки ИС

    Стадии и этапы канонического проектирования

    Организация канонического проектирования ИС ориентирована на использование главным образом каскадной модели жизненного цикла ИС. Стадии и этапы работы описаны в стандарте ГОСТ 34.601-90.

    В зависимости от сложности объекта автоматизации и набора задач, требующих решения при создании конкретной ИС, стадии и этапы работ могут иметь различную трудоемкость. Допускается объединять последовательные этапы и даже исключать некоторые из них на любой стадии проекта. Допускается также начинать выполнение работ следующей стадии до окончания предыдущей.

    Стадии и этапы создания ИС, выполняемые организациями-участниками, прописываются в договорах и технических заданиях на выполнение работ:

    Стадия 1. Формирование требований к ИС.

    На начальной стадии проектирования выделяют следующие этапы работ:

    • обследование объекта и обоснование необходимости создания ИС;
    • формирование требований пользователей к ИС;
    • оформление отчета о выполненной работе и тактико- технического задания на разработку.

    Стадия 2. Разработка концепции ИС.

    • изучение объекта автоматизации;
    • проведение необходимых научно-исследовательских работ;
    • разработка вариантов концепции ИС, удовлетворяющих требованиям пользователей;
    • оформление отчета и утверждение концепции.

    Стадия 3. Техническое задание.

    • разработка и утверждение технического задания на создание ИС.

    Стадия 4. Эскизный проект.

    • разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям;
    • разработка эскизной документации на ИС и ее части.

    Стадия 5. Технический проект.

    • разработка проектных решений по системе и ее частям;
    • разработка документации на ИС и ее части;
    • разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий;
    • разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта.

    Стадия 6. Рабочая документация.

    • разработка рабочей документации на ИС и ее части;
    • разработка и адаптация программ.

    Стадия 7. Ввод в действие.

    • подготовка объекта автоматизации;
    • подготовка персонала;
    • комплектация ИС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями);
    • строительно-монтажные работы;
    • пусконаладочные работы;
    • проведение предварительных испытаний;
    • проведение опытной эксплуатации;
    • проведение приемочных испытаний.

    Стадия 8. Сопровождение ИС.

    • выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами;
    • послегарантийное обслуживание.

    Состав и содержание работ на предпроектной стадии создания ИС

    При исследовании существующего экономического объекта (системы) разработчики должны уточнить границы изучения, определить круг пользователей будущей ИС различных уровней и выделить классы и типы объектов, подлежащих последующей автоматизации.
    Важнейшими объектами обследования могут являться:

    • структурно-организационные звенья предприятия (например, отделы управления, цехи, участки, рабочие места);
    • функциональная структура, состав хозяйственных процессов и процедур;
    • стадии (техническая подготовка, снабжение, производство, сбыт) и элементы хозяйственного процесса (средства труда, предметы труда, ресурсы, продукция, финансы).

    При каноническом проектировании основной единицей обработки данных является задача. 

    Поэтому функциональная структура проблемной области на стадии предпроектного обследования изучается в разрезе решаемых задач и комплексов задач. При этом задача в содержательном аспекте рассматривается как совокупность операций преобразования некоторого набора исходных данных для получения результатной информации, необходимой для выполнения функции управления или принятия управленческого решения. В большинстве случаев исходные данные и результаты их преобразований представляются в форме экономических документов. Поэтому к числу объектов обследования относятся компоненты потоков информации (документы, показатели, файлы, сообщения).

    Кроме того, объектами обследования служат:

    • технологии, методы и технические средства преобразования информации;
    • материальные потоки и процессы их обработки.

    Основной целью выполнения первого этапа предпроектного обследования «Сбор материалов» является:

    • выявление основных параметров предметной области (например, предприятия или его части);
    • установление условий, в которых будет функционировать проект ИС;
    • выявление стоимостных и временных ограничений на процесс  проектирования.

    На этом этапе проектировщиками выполняется ряд технологических операций и решаются следующие задачи:

    • предварительное изучение предметной области;
    • выбор технологии проектирования;
    • выбор метода проведения обследования;
    • выбор метода сбора материалов обследования;
    • разработка программы обследования;
    • разработка плана-графика сбора материалов обследования;
    • сбор и формализация материалов обследования.

    В операции, связанной с комплексом технических средств, на выбор ЭВМ оказывает влияние большое число факторов, которые принято объединять в следующие группы:

    1. Факторы, связанные с параметрами входных информационных потоков, поступающих на обработку ЭВМ: объем информации, тип носителя информации, характер представления информации.

    2. Факторы, зависящие от характера задач, которые должны решаться на ЭВМ, и их алгоритмов: срочность решения, возможность разделения задачи на подзадачи, выполняемые на другой ЭВМ, количество файлов с условно-постоянной информацией.

    1. Факторы, определяемые техническими характеристиками ЭВМ: производительность процессора, емкость оперативной памяти, поддерживаемая операционная система, возможность подключения различных устройств ввода-вывода.
    2. Факторы, относящиеся к эксплуатационным характеристикам ЭВМ: требуемые условия эксплуатации.
    3.  Факторы, учитывающие стоимостные оценки затрат на приобретение, на содержание обслуживающего персонала, на проведение ремонтных работ.

    Методы проведения обследования

    Перед началом работ по проведению обследования необходимо выбрать метод проведения обследования. Все методы можно объединить в группы по следующим признакам:

    • по цели обследования выделяют метод организации локального проведения обследования, используемый для разработки проекта отдельной задачи или для комплекса задач, и метод системного обследования объекта, применяемый для изучения всего объекта с целью разработки для него проекта ИС в целом;
    • по числу исполнителей, проводящих обследование, применяется индивидуальное обследование, осуществляемое одним проектировщиком, и бригадное с выделением ряда бригад — исполнителей, изучающих все подразделения предприятия, и одной координирующей бригады;
    • по степени охвата предметной области применяют метод сплошного обследования, охватывающего все подразделения экономической системы, и выборочное, применяемое при наличии типовых по структуре подразделений (например, цехов или складов);
    • по степени одновременности выполнения работ первого и второго этапов предпроектной стадии выделяют метод последовательного проведения работ, при котором проектировщики сначала собирают данные о предметной области, а затем их изучают (часто применяют при отсутствии опыта в выполнении такого рода работ), и метод параллельного выполнения работ, когда одновременно со сбором происходит изучение полученных материалов обследования, что значительно сокращает время на проведение предпроектной стадии и повышает качество получаемых результатов.

    Выполнение работ по обследованию предметной области в каком-либо подразделении и сбору материалов можно проводить на основе предварительного выбора методов, совокупность которых можно разделить на две группы:

    • методы сбора, выполняемого силами проектировщиков-исполнителей, включающие методы проведения бесед и опросов, анализа материалов обследования, личных наблюдений, фотографии рабочего дня и хронометража рабочего времени специалиста при выполнении им той или иной работы;
    • методы сбора, выполняемого силами специалистов предметной области, которым предлагается либо заполнять тетрадь-дневник на осуществляемые работы, либо проводить документную инвентаризацию рабочего места, либо использовать метод самофотографии рабочего дня, позволяющий выявить состав операций и получаемые при этом документы;
    • метод бесед и консультаций с руководителями, который чаще всего проводится в форме обычной беседы с руководителями предприятий и подразделений или в форме деловой консультации со специалистами по вопросам, имеющим глобальный характер и относящимся к определению проблем и стратегий развития и управления предприятием;
    • метод опроса исполнителей на рабочих местах, который используется в процессе сбора сведений непосредственно у специалистов. Заранее составляют список сотрудников, с которыми намереваются беседовать, разрабатывают перечень вопросов о роли и назначении работ в деятельности объекта, порядке их выполнения;
    • метод анализа операций, который заключается в расчленении рассматриваемого делового процесса, работы на ее составные части, задачи, расчеты, операции и даже их элементы. После этого анализируется каждая часть в отдельности, выявляются повторяемость отдельных операций, многократное обращение к одной и той же операции, их степень зависимости друг от друга;
    • расчетный метод, который применяется для определения трудоемкости и стоимости работ, подлежащих переводу на выполнение с помощью ЭВМ, а также для установления объемов работ по отдельным операциям.

    При выборе метода следует учитывать следующие критерии:

    • степень личного участия проектировщика в сборе материала;
    • временные, трудовые и стоимостные затраты на получение сведений в подразделениях.

    Проектировщику необходимо знать и в каждом конкретном случае применять наиболее экономичный, обеспечивающий нужную полноту сведений метод сбора материалов обследования.

    Обследование проводится по заранее разработанной программе, составленной во время выполнения операции по форме, содержащей перечень вопросов, ответы на которые дадут полное представление о деятельности изучаемого объекта и будут учтены при создании проекта ИС. Вопросы можно систематизировать по трем основным направлениям исследования объекта.

    1. Получение представления об объекте изучения (например, предприятии) в целом, включая выяснение целей функционирования, значений основных параметров деятельности и т. д.
    2. Изучение и описание организационно-функциональной структуры объекта (как правило, относится к аппарату управления). При этом исследуются функции, выполняемые в структурных подразделениях, хозяйственные процессы и процедуры, выявляются комплексы задач, обусловленные функциями, процессами и процедурами, определяется состав входной и выходной информации по каждой задаче.
    3. Изучение и описание структуры информационных и/или материальных потоков: состава и структуры компонентов потоков, частоты их возникновения, объемов за определенный период, направления движения, процедур обработки, в которых участвуют эти компоненты. Источником сведений являются интервью со специалистами предметной области, экономическая документация и расчеты. Описание информационной структуры выполняется на уровне экономических документов и показателей.

    Для организации труда проектировщиков во время сбора материалов обследования и его последующего анализа необходимо выполнение разработки «Плана-графика выполнения работ на предпроектной стадии».

    «План-график» служит инструментом для планирования и оперативного управления предпроектной стадией.

    Последней операцией, выполняемой проектировщиками на этом этапе, является «Проведение сбора и формализации материалов обследования», в процессе которой члены бригад должны:

    • проинтервьюировать специалистов подразделений изучаемой предметной области; собрать сведения обо всех объектах обследования, в том числе о предприятии в целом, функциях управления, методах и алгоритмах реализации функций, составе обрабатываемых и рассчитываемых показателей;
    • выявить формы документов, отражающих хозяйственные процессы и используемые классификаторы, макеты файлов, сведения об используемых технических средствах и технологиях обработки данных; проконтролировать вместе с пользователем их правильность;
    • сформировать «Отчет об обследовании» и выполнить другие работы.

    Отчет об обследовании объекта

    Сбор материалов обследования следует проводить с помощью стандартных форм и таблиц, которые удобно читать и обрабатывать. Все получаемые документы охватывают три группы:

    1. Содержащие описание общих параметров объекта.
    2. Формализующих материалы обследования по каждому структурному подразделению.
    3. Содержащие описание компонентов каждого информационного потока, включая документы, информационные файлы, процедуры обработки и характеристики этих компонентов.

    Общие параметры описывают организационные структуры, распределение функций, реализуемых каждым структурным подразделением.

    Описание организационной структуры должно включать состав и взаимосвязь подразделений и лиц, реализующих функции и задачи управления. Описание производственной структуры объекта должно отражать состав и взаимосвязь подразделений, реализующих производство товаров или услуг. Описание функциональной структуры призвано отображать распределение функций, хозяйственных процессов и процедур управления между составляющими организационной структуры и должно предполагать проведение классификации процедур, связанных с обработкой данных, коммуникацией между сотрудниками или принятием управленческих решений.

    Описание материальных потоков предполагает отображение маршрутов движения средств, предметов и продуктов труда, рабочей силы между подразделениями производственной структуры и будет включать: описание видов продукции или услуг, ресурсов; описание технологических операций, их частоту и длительность выполнения; объемы перемещаемых ресурсов, продукции или услуг, используемые средства транспортировки.

    Характеристики структурных подразделений имеют в своем составе, помимо форм, аналогичных тем, которые входят в первую группу, формы описания информационных потоков, которые осуществляют связь задач внутри каждого подразделения, а также связи подразделений.

    Форма описания документопотоков включает следующие характеристики: наименование входных документов, количество их экземпляров; объемные данные по каждому документопотоку; перечень информационных файлов, где используются эти документы; носитель, на котором хранятся данные; время создания; время использования; перечень полей файлов; выходные документы, получаемые на основе информации файлов.

    Описания информационных потоков. Формы характеристик документов включают: наименование подразделения, тип документа (первичный, промежуточный или результатный), назначение документа, наименование документа, периодичность создания или время использования. Форма описания документов содержит: перечень показателей; описание структуры документов; перечень реквизитов; распределение реквизитов по разделам документа; типы реквизитов.

    Форма характеристик процедур обработки данных включает: наименование подразделения, где используется процедура, задачу, в которую входит данная процедура; входную информацию, ее объемы; используемые файлы и их объемы; частоту обращения процедуры к файлу; блок-схему процедуры; выходные данные процедуры. Форма описания процедур обработки содержит: наименование задачи; операции процедуры; количество операций; используемую технику; стоимостные и временные затраты.

    Полученное в результате проведенной формализации описание объекта содержит исходные данные для проектирования ИС и определяет параметры будущей системы. Так, материальные потоки обусловливают объемы обрабатываемой информации, состав первичных данных, периодичность и сроки сбора, их источники, необходимые для разработки информационной базы.

    Анализ материалов обследования

    На основе формализованного описания предметной области выполняется этап «Анализ материалов обследования», целями которого являются:

    • сопоставление всей собранной об объекте информации с теми требованиями, которые предъявляются к объекту, определение недостатков функционирования объекта обследования;
    • выработка основных направлений совершенствования работы объекта обследования на базе внедрения проекта ИС, выбор направлений проектирования (выбор инструментария) и оценка эффективности применения выбранного инструментария;
    • обоснование выбора решений по основным компонентам проекта ИС и определение общесистемных, функциональных и локальных требований к будущему проекту и его частям.

    Выполнение всех этих операций завершается составлением технико-экономического обоснования (ТЭО) и формированием технического задания (ТЗ). Целью разработки ТЭИ проекта ИС являются оценка основных параметров ограничивающих проект ИС, обоснование выбора и оценка основных проектных решений по отдельным компонентам проекта. При этом различают организационные параметры, характеризующие способы организации процессов преобразования информации в системе, информационные и экономические параметры, характеризующие затраты на создание и эксплуатацию системы, экономию её эксплуатации.

    Вопорсы  для самопроверки:

    1. Сколько стадий и этапов создания ИС?

    2. Расскажите кратко о всех стадиях и этапах ИС.
    3. Каковы основные этапы канонического проектирования АИС
    4. Содержание и результаты предпроектного обследования.