лекции аис

БОУ ОО СПО «Сибирский профессиональный колледж»

2014

Основы построения АИСКонспект лекций

Провидошина А.А.

ЛЕКЦИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ 2 часа

2

Тема 1. Введение

Цель лекционного занятия: сформировать представление о содержаниеучебной дисциплины и ее задачи, связь с другими дисциплинами, историисоздания и развития АИС.

План лекционного занятия:

1. содержание учебой дисциплины;2. цели изучения дисциплины;3. связь с другими дисциплинами;4. перечень самостоятельных работ студента5. исторические сведения появления и развития АИС

1. Содержание учебой дисциплины

Дисциплина: «Основы построения автоматизированныхинформационных систем» изучается в количестве: 40 часов из них 4 часаотводятся на лабораторные работы, а также 11 часов самостоятельной работыстудентов по следующим разделам:

Раздел 1.Общая характеристика автоматизированных информационныхсистем

Раздел 2. Типовые средства автоматизированных информационныхсистем

Раздел 3. Особенности функционирования автоматизированныхинформационных систем

2. Цели и задачи изучения дисциплины

Целью изучения курса “Основы построения автоматизированныхинформационных систем” является формирование фундаментальныхтеоретических знаний по организации автоматизированной обработкиинформации, автоматизированным информационным системам, а такжеознакомление с возможностями применения новых информационныхтехнологий.


3

3. Связь с другими дисциплинами

Учебная дисциплина проводиться, основываясь на знаниях, полученныхна общепрофессиональных и специальных дисциплинах: «Операционныесистемы и среды», «Технология разработки программных продуктов»,«Технические средства информатизации», «Разработка и эксплуатацияудаленных баз данных», «Компьютерные сети», «Информационнаябезопасность».

4. Перечень самостоятельных работ студента

В ходе выполнения самостоятельной работы студент должен выполнитьреферат по предложенной теме.

Вид, название и краткое содержание задания

Формаотчетности и

контроля

Самостоятельная работа № 1. Информация иинформационные процессы

Защита реферата,зачет

Самостоятельная работа № 2. Базовые типыинформационных систем.


Самостоятельная работа № 3. Организационно-математическое обеспечение.


Самостоятельная работа № 4. Пути повышенияэффективности автоматизированных систем.


Самостоятельная работа № 5. Перспективные направленияавтоматизированных систем


Самостоятельная работа № 6. Назначение и общая структураАИС.


5. Исторические сведения появления и развития АИС

Вторая половина XX в. ознаменовалась крупным технологическимрывком научно-технического прогресса (НТП). Появление в середине XX в.


4

электронно-вычислительных машин / компьютеров открыло новыевозможности обработки информации и управления.

Исторически создание вычислительной техники, ЭВМ / компьютеровявилось выдающимся результатом развития электротехники и техническихзнаний в целом. Постепенно наращивалась память, повышался уровеньпрограммного обеспечения, и компьютеры стали приобретать не тольковычислительные, но и другие функции.

Социальное значение компьютеров первых поколений состояло ввозможности автоматизации интеллектуальных функций человека. Это само посебе было чрезвычайным явлением в 40-50х.гг. прошлого столетия, порождалобурные дискуссии типа «может ли машина мыслить» и ряд других.

До конца 70-х гг. влияние «техников» в социально-экономическомназначении компьютеров было приоритетным.

Потребитель и его интересы в использовании компьютеровразработчиками, хотя и не отрицались, однако не были приоритетны на этомэтапе.

Применение компьютеров для вычислительных задач и особенно длярешения управленческих проблем резко изменило ситуацию. «Неожиданно»выяснилась сравнительно невысокая эффективность использования имеющихсяв то время ЭВМ.

Создание на базе ЭВМ средств связи автоматизированных системуправления (АСУ):

· Технологическими процессами (АСУ ТП);· Предприятиями (АСУП);· Отраслями (ОАСУ);· Общегосударственным уровнем управления (ОГАСУ)

вывело разработчиков и потребителей на новый, более высокий уровеньпонимания возможностей использования вычислительной техники в социально-экономическом развитии общества.

Создание вычислительных комплексов зеркально отражало жесткоцентрализованную структуру управления в нашей стране.

Вычислительный комплекс был организован так, что потребитель«обслуживался, приспосабливался, подгонялся» к нему, а не наоборот. Этобыло неудобством принципиального характера, которое неизбежноскладывалось на эффективности использования комплексов и ЭВМ этихпоколений.

Сравнительно низкая эффективность АСУ объясняется не только слабойориентацией на потребителя, но и тем, что психология последнего на этомэтапе была настроена не неавтоматизированные, традиционные методыобработки информации. Необоснованной «страшилкой» было мнение, чтоавтоматизация приведет к значительному сокращению рабочих мест и др.зарубежная и отечественная практика показали, что значительное увеличение


5

возможностей обработки информации при использовании ЭВМ в управлении неуменьшает, а наоборот увеличивает число рабочих мест, предъявляя при этомк работнику новые, специфические и более высокие профессиональныетребования.

Программное обеспечение как основной инструмент использования ЭВМза последние полвека превратилось в крупное и обособленное направлениевысокоинтеллектуальной деятельности, неотъемлемое от компьютера.

Образовалось четко выраженная компьютерная технология (технико-программное обеспечение), которая является исходной базой для всегопроцесса обработки информации.

Второй технологический рывок- это успехи в микроминиатюризации,нанотехнологиях – позволил создать персональные компьютеры. Значениясоздания персонального компьютера в том, что он стал обслуживатьпотребителя, т.е. вектор социального назначения ПК стал таким, каким он идолжен быть.

Третий технологический рывок НТП (научно-технического прогресса) –создание новейших средств телекоммуникаций, сетей и сетевых методовпередачи информации. Появление сетей передачи информации различнойсложности и уровня, включая создание «Мировой паутины» - Интернета,создало принципиально новую среду – глобальное информационноепространство без географических границ.

Информационные системы связаны семантической (содержательной)обработкой информации, которые основаны на использовании закономерностейязыкознания, лингвистики, теории классификации, терминологии и др.

Именно от тщательности и глубокого решения семантических проблемпредметной области зависит непосредственно эффективность конкретныхинформационных систем, а следовательно, и процесса информатизации кактакового.

ЛЕКЦИЯ 2. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 4 часа

6

Тема 2. Автоматизированные системы: основные понятия

Содержание темы:1. Понятия автоматизированной информационной системы.

В результате успешного изучения темы Выузнаете:· основные термины и понятия, связанные

с автоматизированными информационными системами, их историей создания иразвития;

· об автоматизированных, информационных и автоматизированныхинформационных системах, а также их видах;

приобретете умения и навыки:· связанные с понятием и особенностями автоматизированных

информационных систем;· связанные с понятием об этапах развития автоматизированных

информационных систем.

Основные понятия, которые необходимо запомнить в результатеизучения материалов занятия:

· система;· автоматизированная система;· информационная система;· информационная база;· автоматизированная информационная система;· автоматизированная информационно-поисковая система;· модельная и экспертная автоматизированные информационные

системы.

Понятия автоматизированной информационной системы

Информация в современном мире превратилась в один из наиболееважных ресурсов, а информационные системы стали необходимыминструментом практически во всех сферах деятельности.

Традиционные информационные системы (ИС) могут создаваться ииспользоваться без применения технических средств и, тем более,автоматизированных систем, комплексов и устройств (например, рукописныеили печатные на пишущей машинке табличные данные самого различногоназначения). Однако подобные технологии в современном обществе


7

применяются крайне редко. Ныне не вызывает сомнений потребность созданияи разнообразного использования баз данных, формируемых с помощьюуниверсальных и (или) специализированных компьютерных аппаратно-программных средств.

Разнообразие задач, решаемых с помощью компьютеров, привело кпоявлению множества разнотипных систем, отличающихся принципамипостроения и заложенными в них правилами обработки информации.

Система (греч. «целое, составленное из частей, соединение») – этомножество элементов, связанных друг с другом определенными отношениями,и образующих определённую целостность, единство.

Под системой понимают любой объект, который одновременнорассматривается как единое целое, и как объединенная в интересах достиженияпоставленных целей совокупность разнородных элементов. Системыразличаются между собой как по составу и по главнымцелям. Функционирование совокупности связанных между собой и с внешнейсредой элементов или частей направлено на получение конкретного полезногорезультата. Например, можно назвать системы образования, энергетические,транспортные, экономические и многие др.

В информатике понятие «система» широко распространено и имеетмножество смысловых значений. Чаще всего оно используется для обозначениянабора технических средств и программ. Системой может называтьсяаппаратная часть компьютера, множество программ для решения конкретныхприкладных задач, дополненных процедурами ведения документации иуправления расчетами и др.

Кроме внешних изменений, влияющих на систему, существует имножество внутренних трансформаций, наиболее существенными (и, какправило, болезненными) из которых являются перемены в организационнойструктуре и методах управления. При этом могут меняться как сами процессы,так и состав системы.

Поскольку в данном курсе рассматриваются компьютерные технологии,то в дальнейшем речь будет идти о компьютерных (электронных)автоматизированных системах.

Система должна быть гибкой, чтобы успевать реагировать наизменяющиеся условия. Для этого используют различные технологииавтоматизации элементов системы, и самой системы в целом.


8

Автоматизация представляет собой комплекс действий и мероприятийтехнического, организационного и экономического характера. Она позволяетснизить степень участия, а также полностью исключить непосредственноеучастие человека в осуществлении производственного или иноготехнологического процесса.

В общем случае автоматизация означает использование техническихсредств и технологий для выполнения с их помощью каких-либо процессов.Она служит основой коренных изменений в любых предметных областях (впроизводстве, управлении, обучении, культуре и др.).

Основными задачами автоматизации являются:· сокращение трудозатрат при выполнении традиционных процессов и

операций;· устранение рутинных операций;· ускорение процессов обработки и преобразования информации;· расширение возможностей осуществления статистического анализа и

повышение точности учётно-отчётной информации;· повышение оперативности и качественного уровня обслуживания

пользователей;· модернизация или полная замена элементов традиционных

технологий;· расширение возможностей организации и эффективного

использования информационных ресурсов организации за счёт примененияновых информационных технологий – штриховое кодирование, RFID, RAID,СD и DVD, системы теледоступа и телекоммуникаций, электронная почта,другие сервисы Интернета, гипертекстовые, полнотекстовые и графическиемашиночитаемые данные и др.;

· облегчение возможностей широкого обмена информацией,предоставление услуг, эффективное участие в кооперативных иинтеграционных системах.

Добавление к понятию «система» термина «автоматизированная»отражает способы создания и функционирования такой системы.

Автоматизированная система (согласно ГОСТу) – это система,состоящая из взаимосвязанной совокупности подразделений организации икомплекса средств автоматизации деятельности, реализующаяавтоматизированные функции по отдельным видам деятельности.


9

Компонентом автоматизированной системы (АС) считается элементодного из видов обеспечения (технического, программного, информационногои др.), выполняющий определённую функцию в подсистеме АС иобеспечивающий её работу.

Первое, с чего начинают при создании каких-либо автоматизированныхсистем – это постановка задачи (Рис. 1.). Рассмотрим этот этап.


10

Рис. 1. Схема структуры «Постановка задачи»

В состав раздела «Характеристика задачи» входят следующиекомпоненты:

· описание цели;· назначение решения конкретной задачи;· перечень функций и процессов, реализуемых решаемой задачей;· характеристика организационной и технико-экономической сущности

задачи;· обоснование целесообразности автоматизации решения задачи;· указание перечня объектов, для которых решается задача;· описание процедур решения задачи;· указание периодичности решения задачи и требований к организации

сбора первичных данных;· описание связей с другими задачами.

Под целью автоматизации решения задачи подразумевают получениеопределённых значений экономического эффекта в сфере управления какими-либо процессами системы или снижение стоимостных и трудовых затрат наобработку информации, улучшение качества и достоверности получаемойинформации, повышение оперативности её обработки и т.д., т.е. получениекосвенного и прямого эффекта от внедрения данной задачи.

Под экономической сущностью решаемой задачи понимают составэкономических показателей, рассчитываемых при её решении, документы, вкоторые заносятся эти показатели, перечень исходных показателей,необходимых для получения планируемых результатов и наименования техпервичных документов, в которых они содержатся.

Организационная сущность задачи – это описание порядка решениязадачи; организационной формы, применяемой для её решения; режимарешения; состава файлов с постоянной и переменной информацией; способаполучения и ввода первичной информации в ЭВМ; формы выдачи результатов:на печать, на экран, на электронный носитель или для передачи по каналамсвязи.

Описание алгоритма решения задачи включает формализованноеописание входных и результатных показателей, а также перечень формулрасчёта результатных показателей в случае решения задачи прямым методомсчёта или описание математической модели, экономико-математическогометода, применяемого для её реализации, и перечня последовательных шаговвыполнения расчётов.

Далее указывают периодичность решения задачи и регламент выдачирезультатных документов, требования к организации сбора исходных


11

данных, т.е. к способу и техническим средствам съёма, регистрации, сбора ипередачи данных для обработки. Важное значение имеет описание связи задачис другими задачами подсистемы, в которую она входит, а также с задачамидругих подсистем или с внешней по отношению к АС средой.

Описание входной информации состоит из перечня входных сообщений;перечня структурных единиц информации; описания периодичностивозникновения и сроков получения информации; наименования иидентификатора по каждой форме документа.

Описание выходной информации включает в себя: перечень и описаниевыходных сообщений, документов; перечень структурных единиц информации;периодичность возникновения и сроки получения информации; наименованиедокумента; идентификатор по каждой форме документа.

Далее для каждой задачи разрабатываются все компонентыинформационного, технического, правового, организационного,технологического, математического и лингвистического обеспечения, а такженекоторые компоненты программного обеспечения.

Перед созданием АС человек организует программу подготовительныхмероприятий, следовательно, требуется помимо всего прочего специальноеорганизационное и правовое обеспечение.

В АС с производственными процессами объект и орган управленияпредставляют собой единую человеко-машинную систему, при этом человекобязательно входит в контур управления.

По определению автоматизированная система – это человеко-машинная система, предназначенная для сбора и обработки информации,необходимой для управления производственным процессом, то есть управленияколлективами людей.

Выделяют четыре типа автоматизированных систем:1. Охватывающий один процесс (операцию) в организации.2. Объединяющий несколько процессов в организации.3. Обеспечивающий функционирование одного процесса в масштабе

нескольких взаимодействующих организаций.

4. Реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабенескольких организаций.

Под автоматизацией предприятий при этом подразумевается не простоприобретение компьютеров и создание корпоративной сети, но созданиеинформационной системы, включающей в себя компьютеры, программноеобеспечение и сети, а главное – организацию информационных потоков.Разновидностью автоматизированных систем, широко используемых в самыхразличных областях человеческой деятельности, являются информационные


12

системы. Добавление к понятию «система» термина «информационная»отражает цель её создания и функционирования.

Информационная система – это взаимосвязанная совокупность средств,методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачиинформации в интересах достижения поставленной цели.

Под информационной системой понимается организационноупорядоченная совокупность массивов документов и информационныхтехнологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники исвязи, реализующих информационные процессы.

Одновременно следует отметить, что под информационнымипроцессами подразумевают процессы сбора, обработки, накопления, хранения,поиска, передачи и распространения информации[1].

Главная цель информационной системы – это производство ираспространение профессиональной информации. Информационные системыобеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации,необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Онипомогают анализировать проблемы и создавать новые продукты. Онипредназначены для долговременного хранения, обеспечения эффективногопоиска и передачи информации по соответствующим запросам. В этом смыслеих обычно называют системами обработки и хранения информации.

Информационная система является системой информационногообслуживания пользователей и выполняет технологические функции понакоплению, хранению, передаче и обработке информации. Она формируется ифункционирует в регламенте, определённом методами и структурой,принятыми в конкретной предметной области и даже на конкретном объекте,реализуя цели и задачи, стоящие перед ним.

Совокупность информации по какому-либо объектуназывается информационной базой. Информационная база присуща любомуобъекту независимо от уровня управленческой техники. Она делится наподсистемы, массивы, показатели, реквизиты. Под массивом понимаетсяструктурная единица информации, представляющая набор данных,относящихся к одной задаче (подсистеме).

Информационная база, записанная на машинные (электронные) носителиинформации и используемая для решения задач на ЭВМ, называется базойданных.

Информационная база – это основа внутримашинногоинформационного обеспечения, это совокупность всех данных, подлежащихнакоплению, хранению, поиску, преобразованию, выдаче в установленномпорядке, а также использования для организации общения человека с ЭВМ.

http://www.e-biblio.ru/book/bib/01_informatika/sg.html#_ftn1


13

База данных представляет собой управляемую совокупность данных,являющихся исходной информацией для решения задач управления и принятияуправляющих решений. База данных может включать информацию для всехзадач, решаемых в автоматизированных системах, или для групп задач.

Обработка и выдача необходимой информации для коллективапользователей или задач управления реализуется с помощью программуправления информационной базой.

Система управления базой данных представляет собой совокупностьязыковых и программных средств, обеспечивающих формирование и ведениеэлектронных массивов данных.

Любая информационная система подразумевает участие в её работелюдей. Среди персонала, имеющего отношение к информационным системам,выделяют такие категории, как конечные пользователи, программисты,системные аналитики, администраторы баз данных и др.

Системный аналитик – это человек, оценивающий потребностипользователей в применении компьютера, а также проектирующийинформационные системы, которые соответствуют этим потребностям.

Специалисты по обработке данных профессионально анализируют,проектируют и разрабатывают систему.

Человека, использующего результат работы компьютерной программы,называют конечным пользователем.

Конечный пользователь – это человек или любое другое живое существо,использующее информационную систему или имеющуюся в ней информацию.

Информационные системы сотни лет существуют и используются напрактике в форме различных картотек и коллекций бумажных документов.Однако в таких системах отсутствует автоматизация обработки данных. Онипозволяют лишь регистрировать и поддерживать в систематизированной формена бумажных носителях результаты произведенных натурныхизмерений. Современное понимание информационной системы предполагаетиспользование компьютера в качестве основного технического средствапереработки информации. В результате подобные системы становятсяавтоматизированными.

Автоматизированная информационная система – это совокупностьпрограммных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или)управления данными и информацией, а также для производства вычислений.

Это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированнуюподготовку, поиск и обработку информации в рамках интегрированныхсетевых, компьютерных и коммуникационных технологий для оптимизациидеятельности в различных предметных областях и сферах управления.

На этой основе создаются различные автоматические иавтоматизированные системы управления технологическими процессами.Например, в связи – это автоматическая коммутационная станция. В нейуправление осуществляется с помощью технических устройств. Человек лишь


14

следит за ходом технологического процесса и по мере необходимости(например, в случае сбоя) принимает соответствующие действия.Автоматизированная (человеко-машинная) система самостоятельно работать неможет. Человек формирует задачи, разрабатывает необходимыеобеспечивающие подсистемы, выбирает из выданных ЭВМ вариантов решенийнаиболее рациональный и др. Кроме того, человек юридически отвечает зарезультаты принятых им решений.

Автоматизированная информационная система (АИС) – это комплекспрограммных, технических, информационных, лингвистических,организационно-технологических средств и персонала, предназначенный длярешения задач справочно-информационного обслуживания и (или)информационного обеспечения пользователей.

Автоматизированная информационная система представляетсобой совокупности информации, экономико-математических методов имоделей, технических, программных, технологических средств и специалистов,предназначенных для обработки информации и принятия управленческихрешений.

Основное назначение автоматизированных информационных систем непросто собрать и сохранить электронные информационные ресурсы, но иобеспечить к ним доступ пользователей. Одной из важнейших особенностейАИС является организация поиска данных в их информационных массивах(базах данных).

Направленность АИС на удовлетворение информационных потребностейпользователей вызвала появление автоматизированных информационно-поисковых систем. Практически АИС являются автоматизированнымиинформационно-поисковыми системами (АИПС).

Автоматизированная информационно-поисковая система – этопрограммный продукт, предназначенный для реализации процессов ввода,обработки, хранения, поиска, представления данных т.п.

С точки зрения выполняемых задач и представляемых пользователямвозможностей, АИПС могут быть как достаточно простыми (элементарныесправочные), так и сложными системами (экспертные и другие,предоставляющие прогностические решения).

АИПС бывают фактографическими,документальными и мультимедийными.

Фактографические АИПС обычно используют табличные реляционныеБД с фиксированной структурой данных (записей).


15

Документальные АИПС отличаются неопределённостью илипеременной структурой данных (документов). Для их разработки обычноприменяются оболочки АИС.

Значимым аспектом создания АИПС является использование новыхинформационных технологий (НИТ), которые в большинстве своём базируютсяна применении автоматизированных технологий и средств автоматизацииразличных процессов. Внедрение систем автоматизации любых процессовобычно сопровождается пересмотром всех ранее выполнявшихся процедур иопераций. Использование АИС зачастую требует значительного измененияранее выполняемых операций.

Не следует забывать, что НИТ порой кардинально меняют прежниепредставления и технологии, а попытка подстроить автоматизированныесистемы и технологии под традиционно выполняемые процессы может иметьотрицательный эффект их внедрения.

АИС отражают уровень формирования высоких технологий на каждойступени развития общества. Их можно представить как комплексыавтоматизированных информационных технологий, составляющихинформационную систему, предназначенную для информационногообслуживания потребителей. Структурно АИС включают компоненты иподсистемы, представленные на рис. 2.

Поскольку АИС предназначены для одновременного обслуживаниябольшого количества людей, они используются в разного родасетях.Современная сетевая информационно-поисковая система представляетсобой специализированный информационный портал с развитыми средствамиудалённого оперативного доступа, диалоговым языком запросов, веденияперекрестных ссылок между словарными статьями различного уровня,средствами информационно-справочного обслуживания пользователей иавтоматического формирования выходных отчётов.

Основные задачи автоматизации информационных процессов(автоматизированных информационных систем) те же, что и основные задачиавтоматизации (см. выше).


16

Рис. 2. Компоненты АИС

При этом различают три типа задач, для которых создаютсяавтоматизированные информационные системы:

· структурированные (формализуемые);· неструктурированные (не формализуемые);· частично структурированные.

Структурированная (формализуемая) задача – это задача, гдеизвестны все её элементы и взаимосвязи между ними.

Неструктурированная (не формализуемая) задача – это задача, вкоторой невозможно выделить элементы и установить между ними связи.

В структурированной задаче удаётся выразить её содержание в формематематической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобныезадачи обычно приходится решать многократно, и они носят рутинныйхарактер. Целью использования АИС для решения структурированных задачявляется полная автоматизация их решения, т. е. сведение роли человека кнулю.

Решение неструктурированных задач из-за невозможности созданияматематического описания и разработки их алгоритма связано с большимитрудностями. В этом случае возможности использования АИС невелики.


17

Решение принимается человеком на основе его опыта и, возможно косвеннойинформации, полученной им из разных источников.

На практике существует сравнительно немного полностьюструктурированных или совершенно неструктурированных задач. Вбольшинстве случаем можно сказать, что известна лишь часть элементов задачи связей между ними. Такие задачи называются частичноструктурированными. В этих условиях можно создать автоматизированнуюинформационную систему. Получаемая в ней информация анализируетсячеловеком. Более того, человек принимает участие и в функционированииАИС.

Автоматизированные информационные системы, разрабатывающиеальтернативы решений, могут быть модельными или экспертными.

Модельные автоматизированные информационные системы – этоинформационные системы, предоставляющие пользователю математические,статистические, финансовые и другие модели, использование которыхоблегчает выработку и оценку альтернатив решения.

Пользователь может получить недостающую ему для принятия решенияинформацию путём установления диалога с моделью в процессе еёисследования.

Основными функциями модельной информационной системы являются:· возможность работы в среде типовых математических моделей,

включая решение основных задач моделирования типа «как сделать, чтобы?»,«что будет, если?», анализ чувствительности и др.;

· достаточно быстрая и адекватная интерпретация результатовмоделирования;

· оперативная подготовка и корректировка входных параметров иограничений модели;

· возможность графического отображения динамики модели;· возможность объяснения пользователю необходимых шагов

формирования и работы модели.

Экспертные информационные системы – это информационныесистемы, обеспечивающие пользователю выработку и оценку возможныхальтернатив за счёт создания экспертных систем, связанных с обработкойзнаний.

Экспертная поддержка принимаемых пользователем решенийреализуется на двух уровнях.

Работа первого уровня экспертной поддержки исходит из концепции«типовых управленческих решений», в соответствии с которой часто


18

возникающие в процессе управления проблемные ситуации можно свести коднородным классам управленческих решений, т.е. к некоторому типовомунабору альтернатив. Для реализации экспертной поддержки на этом уровнесоздаётся информационный фонд хранения и анализа типовых альтернатив.Если возникшая проблемная ситуация не ассоциируется с имеющимисяклассами типовых альтернатив, в работу вступает второй уровень экспертнойподдержки управленческих решений. Этот уровень генерирует альтернативы набазе имеющихся в информационном фонде данных, правил преобразования ипроцедур оценки синтезированных альтернатив.

Основные выводы:Следует запомнить – потребность как постоянно повышать

производительность и эффективность труда работников, выпускать большекачественной продукции и т.п., так и оперативного получения необходимойинформации привели к созданию как автоматизированных систем управленияпроизводственными технологическими процессами (АСУ ТП) иавтоматизированных систем управления предприятиями (АСУП), так ипоявлению автоматизированных информационных и информационно-поисковых систем (АИС и АИПС).

АИС представляет собой одну или несколько информационных базданных. Информационная база является совокупностью информации покакому-либо объекту и присуща любому объекту независимо от уровняиспользуемой техники. Любая автоматизированная система включает в свойсостав АИПС, при этом АИПС могут создаваться для самостоятельногоназначения и использования. К категориям персонала относят конечныхпользователей, программистов, системных аналитиков, администраторов базданных и др.

Автоматизированная информационно-поисковая система представляетсобой совокупность программных и аппаратных средств, используемых дляхранения, поиска и (или) управления данными и информацией, с цельюудовлетворения информационных потребностей пользователей. Она такжепредназначена для реализации процессов ввода, обработки, и представленияданных.

АИС могут быть простыми (элементарные справочные), и сложнымисистемами (экспертные и системы подготовки принятия решений). Они такжеделятся на: фактографические, документальные и мультимедийные.

АИС, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельнымиили экспертными. Модельные системы предоставляют пользователюматематические, статистические, финансовые и другие модели, облегчающиевыработку и оценку альтернатив решения. Экспертные системы обеспечиваютвыработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счёт созданияэкспертных систем, связанных с обработкой знаний.


19

Различают три типа задач, для которых создаются автоматизированныеинформационные системы: структурированные (формализуемые),неструктурированные (не формализуемые) и частично структурированные.

Активное использование текстовой и табличной обработки данных,настольных издательств, электронной почты и других сервисов Интернета,привело к интеграции этих технологий в одном офисе и созданию такназываемых офисных информационных систем.

Опыт разработки и внедрения различных классов автоматизированныхсистем показал высокую экономическую эффективность их применения. Онаотражается в хорошей организации труда и производства, повышении точностипланирования и реализации поставленных задач, в обеспечении ритмичностиработы предприятия, уменьшении доли ручного труда и т.д. Средний срококупаемости таких систем составлял в среднем два года.

Контрольные вопросы:1. Система, АС, ИС, АИС (понятия и характеристика).2. Основные задачи автоматизации (перечислить).3. Что является компонентом автоматизированной системы?4. Главное назначение информационных систем?5. Назовите четыре типа автоматизированных систем.6. Назовите типы автоматизированных информационно-поисковых

систем.7. Модельная и экспертная автоматизированные информационные

системы (понятия и характеристика).8. Перечислите и охарактеризуйте этапы развития АИС.9. Назовите пользователей АИС.

ЛЕКЦИЯ 3. СОСТАВ И СТРУКТУРА АИС. ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ АИС 4 часа

20

Тема 3. Состав и структура АИС. Этапы разработки и эксплуатации АИС

Цель лекционного занятия: сформировать представление о составе иструктуре АИС, изучить этапы разработки и эксплуатации АИС.

План лекционного занятия:

1. Состав и структура АИСØ Сосотав АИСØ Структура АИС. Функциональные и обеспечивающие подсистемы

2. Этапы разработки и эксплуатации автоматизированных системØ Содержание этапов создания АС на различных стадиях

1. Состав и структура АИС

1.1. Состав АИС

Как правило, в состав АИС входят:

· информационные ресурсы, представленные в виде баз данных (баззнаний), хранящих данные об объектах, связь между которыми задаетсяопределенными правилами;

· формальная логико-математическая система, реализованная в видепрограммных модулей, обеспечивающих ввод, обработку, поиск и выводнеобходимой информации;

· интерфейс, обеспечивающий общение пользователя с системой в удобнойдля него форме и позволяющий работать с информацией баз данных;

· персонал, определяющий порядок функционирования системы,планирующий порядок постановки задач и достижения целей;

· комплекс технических средств.

Состав АИС представлен на рис. 1.1.

Информационные ресурсы включают машинную и немашиннуюинформацию. Машинная информация представлена в виде баз данных, баззнаний, банков данных. Базы (банки) данных могут быть централизованнымиили распределенными.


21

Рис. 1.1. Состав АИС

Комплекс технических средств (КТС) включает совокупность средстввычислительной техники (ЭВМ разных уровней, рабочие места операторов,каналы связи, запасные элементы и приборы) и специальный комплекс(средства получения информации о состоянии объекта управления, локальныесредства регулирования, исполнительные устройства, датчики и устройстваконтроля и наладки технических средств).

Программное обеспечение (ПО) состоит из общего ПО (операционныесистемы, локальные и глобальные сети и комплексы программ техническогообслуживания, специальные вычислительные программы) и специального ПО(организующие программы и программы, реализующие алгоритмы контроля иуправления).

Персонал и инструктивно-методические материалы составляюторганизационное обеспечение системы.

Процедуры и технологии разрабатываются на основе логико-математических моделей и алгоритмов, составляющих основу математическогообеспечения системы, и реализуются с помощью ПО и КТС, а такжеинтерфейса, обеспечивающего доступ пользователя к информации.

Например, в состав экспертной системы (ЭС) входят:

· интерфейс, позволяющий передавать в базу данных информацию иобращаться к системе с вопросом или за объяснением;

· рабочая память (БД), которая хранит данные об объектах;· диспетчер, определяющий порядок функционирования ЭС;· машина вывода — формально-логическая система, реализованная в виде

программного модуля;· База знаний (БЗ) — совокупность всех имеющихся сведений о

предметной области, записанных с помощью формальных структурпредставления знаний (набора правил, фреймов, семантических сетей).


22

Важнейшей составляющей ЭС является блок объяснений. Он позволяетпользователю задавать вопросы и получать разумные ответы.

1.2. Структура АИС. Функциональные и обеспечивающие подсистемы

Структура — определенное внутреннее устройство системы.

Исходя из определения, что информационная система — взаимосвязаннаясовокупность средств, методов и персонала, используемых для сбора, хранения,обработки и выдачи информации в целях решения поставленных задач, ееструктуру следует рассматривать как совокупность определенным образоморганизованных подсистем, обеспечивающих выполнение этих процессов.

АИС состоит, как правило, из функциональной и обеспечивающейчастей, каждая из которых имеет свою структуру.

Функция есть проявление взаимодействия системы с внешней средой.Проявление функции во времени называется функционированием.

Функциональная часть — совокупность подсистем, зависящих отособенностей АСУ. Эти подсистемы разделяются по определенному признаку(функциональному или структурному) и объединяют в себе соответствующиекомплексы задач управления.

Обеспечивающая часть — совокупность информационного,математического, программного, технического, правового, организационного,методического, эргономического, метрологического обеспечения.

Структура АИС представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Структура АИС


23

Обеспечивающая часть

Информационное обеспечение АИС — это совокупность баз данных ифайлов операционной системы, форматной и лексической баз, а такжеязыковых средств, предназначенных для ввода, обработки, поиска ипредставления информации в форме, необходимой потребителю. Подробно обинформационном обеспечении (ИО) см. в разд. 2.1.

ИО включает массивы форматированных (и неформатированных)документов, классификаторы, кодификаторы, словари, нормативную базу дляреализации решений по объемам, размещению и формам существованияинформации в АИС, а также совокупность средств и правил для формализацииестественного языка, используемых при общении пользователей и персоналаАС с комплексом средств автоматизации.

В настоящее время ИО рассматривают как совокупность собственно ИО илингвистического обеспечения. При этом собственно ИО включает файлыоперационных систем и БД, а лингвистическое — форматную базу,лексическую базу и языковые средства.

Математическое обеспечение — «совокупность математических методов,моделей и алгоритмов, примененных в АС» (ГОСТ 34.03-90).

Программное обеспечение — совокупность общесистемных иприкладных программ, а также инструктивно-методической документации поих применению.

Техническое обеспечение — комплекс технических средств,обеспечивающих работу системы. Это технические средства сбора,регистрации, передачи, обработки, отображения, размножения информации.

Правовое обеспечение — совокупность нормативно-правовыхдокументов, определяющих права и обязанности персонала в условияхфункционирования системы, а также комплекс документов, регламентирующихпорядок хранения и защиты информации, правил ревизии данных, обеспечениеюридической чистоты совершаемых операций.

Организационно-методическое обеспечение — совокупность документов,определяющих организационную структуру системы автоматизации длявыполнения конкретных автоматизируемых функций.

Эргономическое обеспечение — совокупность методов и средств посозданию оптимальных условий для работы специалистов в рамках АИС.

Метрологическое обеспечение — методы и средства метрологии иинструкции по их применению для всех компонентов АИС.


24

Функциональная часть

Функция системы — совокупность действий, направленных надостижение определенной частной цели. Функции АИС подразделяются наинформационные, управляющие, защитные и вспомогательные.

Информационные функции реализуют сбор, обработку и представлениеинформации о состоянии автоматизируемого объекта оперативному персоналуили передачу этой информации для последующей обработки. Это могут бытьследующие функции: измерение параметров, контроль, вычислениепараметров, формирование и выдача данных оперативному персоналу или всмежные системы, оценка и прогноз состояния АС и ее элементов.

Управляющие функции вырабатывают и реализуют управляющиевоздействия на объект управления. К ним относятся: регулированиепараметров, логическое воздействие, программное логическое управление,управление режимами, адаптивное управление.

Защитные функции могут быть технологические и аварийные.

При автоматизированной реализации функций различают следующиережимы:

· диалоговый (персонал имеет возможность влиять на выработкурекомендаций по управлению объектом с помощью ПО и КТС);

· советчика (персонал принимает решение об использованиирекомендаций, выданных системой);

· ручной (персонал принимает управляющие решения на основеконтрольно-измерительной информации).

Подсистемы функциональной части системы строят в соответствии синформационными и управляющими функциями.

Подсистема сбора информации осуществляет сбор информации поканалам связи разными способами: ручным, автоматизированным, иногдаавтоматическим.

Операторы выполняют первичный сбор и систематизацию информации.Собранная информация анализируется с точки зрения выявления сущностей,которые будут являться прообразами создаваемых таблиц БД (если БДреляционная). Далее информация направляется в подсистему представления,хранения и обработки информации.

Подсистема представления, хранения и обработки информациивыполняет предмашинную подготовку данных и ввод их в базу данных,рассматриваемую как информационную модель предметной области.Операторы при участии администратора базы данных по определеннымправилам на основе инструкций заполняют базу данных подготовленной


25

информацией. В этой подсистеме осуществляется проверка данных надостоверность и непротиворечивость, редактирование, обработка и анализданных, осуществляется сохранность накапливаемых данных, восстановлениеутерянных. Основой этой подсистемы является информационный фонд — базаданных (БД), управляемая системой управления базами данных (СУБД).

База данных — именованная совокупность структурированных,организованных данных, отображающая состояние объектов и их отношений вопределенной предметной области.

Система управления базами данных — совокупность методов, языковыхи программных средств, предназначенных для создания, ведения ииспользования БД многими пользователями. СУБД позволяют создавать ихранить большие массивы данных и манипулировать ими.

В совокупности информационный фонд, а также средства и методы егообработки могут представлять собой банк данных.

Банк данных (БнД) — система специально организованных данных,программных, языковых, организационных и технических средств,предназначенных для централизованного накопления и коллективногомногоцелевого использования данных.

Характер представления информации и ее логическая организация в БДзависят от типа системы.

В документальных АИС документы при вводе в БД не структурируются.Для поиска документа создается его поисковый образ (ПОД) — карточкареквизитов.

В фактографических АИС данные при вводе в БД структурируются ихранятся в виде множества экземпляров структурных элементов, которыесодержат сведения по фактам, событиям. Структура объекта включаетконечный набор реквизитов (характеристик). Например, хранятся данные оперсонале. Запись о каждом сотруднике содержит такие реквизиты, какфамилия, имя, отчество и т. д.

В геоинформационных системах данные структурированы в отдельныеинформационные объекты, которые привязаны к общей топографическойоснове (электронной карте).

В этой подсистеме особое внимание уделяется вопросам поддержанияцелостности БД, т. е. достоверности и непротиворечивости хранимой иобрабатываемой информации, а также вопросам защиты информации.

Подсистема выдачи и распространения информации осуществляет поискнеобходимых данных по запросам, создание готовых документов и отчетов,передает готовые документы по каналам связи и предоставляет требуемуюинформацию потребителям.

Приведенная выше схема структуры АИС осуществляется, в основном, винформационно-справочных, информационно-поисковых системах. Структураболее сложных систем, по существу, представляет собой АИСУ, т. е. АИСуправления, АСУ различных уровней и назначения.


26

Например, АИС «Налог» представляет собой систему организационногоуправления органами Госналогслужбы. Это многоуровневая система,осуществляющая:

· первый (высший) уровень (Президент РФ, Правительство РФ,Государственная налоговая служба РФ) — методологическоеруководство и контроль за налогообложением по разным видам налоговна уровне страны;

· второй уровень (Налоговые службы краев и областей, Налоговые службыреспублик, Налоговые службы Москвы и Санкт-Петербурга) —методическое руководство и контроль над налогообложением по разнымвидам налогов на уровре территорий;

· третий уровень (Налоговые инспекции районов, Налоговые инспекциигородов, Налоговые инспекции городских районов) — непосредственноевзаимодействие с налогоплательщиками.

В налоговой системе процесс управления является информационным.АИС налоговой службы состоит из обеспечивающей и функциональной частей.

Обеспечивающая часть включает информационное, программное,техническое и другие виды обеспечения, характерные для АИСорганизационного типа.

Функциональная часть отражает предметную область и представляетсобой совокупность подсистем, зависящих от особенностей АСУ. Каждомууровню АИС соответствует свой состав функционального обеспечения.

Так, на втором уровне структура системы выглядит следующим образом(рис. 1.3).

Рис. 1.3. Структура АИС «Налог» (второй уровень)


27

Подсистема методической, ревизионной и правовой деятельностиобеспечивает работу с законодательными актами, постановлениями, указами идругими правительственными документами, а также с нормативными иметодическими документами Госналогслужбы РФ. В подсистемеосуществляется сбор, обработка и анализ информации, поступающей оттерриториальных налоговых инспекций.

Подсистема контрольной деятельности обеспечивает документальнуюпроверку предприятий и ведение Государственного реестра предприятий ифизических лиц. Реестр предприятий содержит официальную регистрационнуюинформацию о предприятиях (юридических лицах), а реестр физических лиц —информацию о налогоплательщиках, обязанных представлять декларацию одоходах и уплачивать отдельные виды налогов с физических лиц.

Подсистема аналитической деятельности Государственных налоговыхинспекций (ГНИ) предусматривает анализ динамики налоговых платежей,прогнозирование величины сбора отдельных видов налогов, экономический истатистический анализ хозяйственной деятельности предприятий региона,определение предприятий, подлежащих документальной проверке, анализналогового законодательства и выработку рекомендаций по егосовершенствованию, анализ деятельности территориальных налоговыхинспекций.

Подсистема внутриведомственных задач решает задачи, обеспечивающиедеятельность аппарата ГНИ и включает в себя делопроизводство,бухгалтерский учет, материально-техническое снабжение, работу с кадрами.

Подсистема подготовки типовых отчетных форм формирует сводныетаблицы статистических показателей, которые характеризуют типовые видыдеятельности ГНИ регионального уровня по сбору различных видов налоговыхплатежей, и контролирует этот процесс.

Структура системы на третьем уровне включает следующиефункциональные подсистемы:

· регистрации предприятий;· камеральной проверки;· ведения лицевых карточек предприятий;· анализа состояния предприятия;· документальной проверки;· ведения нормативно-правовой документации;· внутриведомственных задач;· обработки документов физических лиц.


28

Подробно описывать эти подсистемы здесь не представляетсяцелесообразным.

Отметим, что функциональные подсистемы состоят из комплексов задач,которые характеризуются определенным экономическим содержанием идостижением конкретной цели. В комплексе задач используются различныепервичные документы и составляются выходные документы на основевзаимосвязанных алгоритмов расчетов, которые базируются на методическихматериалах, нормативных документах, инструкциях и т. п.

Рассматривая АИС как информационную автоматизированную системууправления предприятием (АСУП) можно, например, представить ее структурув виде, изображенном на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Структура АСУП

2.Этапы разработки и эксплуатации автоматизированных систем

Перед началом работ по проведению обследования необходимо выбратьметод проведения обследования. Все методы можно объединить в группы последующим признакам:

·по цели обследования выделяют метод организации локальногопроведения обследования, используемый для разработки проектаотдельной задачи или для комплекса задач, и метод системногообследования объекта, применяемый для изучения всего объекта с целью


29

разработки для него проекта ИС в целом;·по числу исполнителей, проводящих обследование, применяется

индивидуальное обследование, осуществляемое однимпроектировщиком, и бригадное с выделением ряда бригад —исполнителей, изучающих все подразделения предприятия, и однойкоординирующей бригады;

·по степени охвата предметной области применяют метод сплошногообследования, охватывающего все подразделения экономическойсистемы, и выборочное, применяемое при наличии типовых по структуреподразделений (например, цехов или складов);

·по степени одновременности выполнения работ первого и второго этаповпредпроектной стадии выделяют метод последовательного проведенияработ, при котором проектировщики сначала собирают данные опредметной области, а затем их изучают (часто применяют приотсутствии опыта в выполнении такого рода работ), и методпараллельного выполнения работ, когда одновременно со сборомпроисходит изучение полученных материалов обследования, чтозначительно сокращает время на проведение предпроектной стадии иповышает качество получаемых результатов.

Выполнение работ по обследованию предметной области в каком-либоподразделении и сбору материалов можно проводить на основепредварительного выбора методов, совокупность которых можно разделить надве группы:

·методы сбора, выполняемого силами проектировщиков-исполнителей,включающие методы проведения бесед и опросов, анализа материаловобследования, личных наблюдений, фотографии рабочего дня ихронометража рабочего времени специалиста при выполнении им тойили иной работы;

·методы сбора, выполняемого силами специалистов предметной области,которым предлагается либо заполнять тетрадь-дневник наосуществляемые работы, либо проводить документную инвентаризациюрабочего места, либо использовать метод самофотографии рабочего дня,позволяющий выявить состав операций и получаемые при этомдокументы;

·метод бесед и консультаций с руководителями, который чаще всегопроводится в форме обычной беседы с руководителями предприятий иподразделений или в форме деловой консультации со специалистами повопросам, имеющим глобальный характер и относящимся к определениюпроблем и стратегий развития и управления предприятием;

·метод опроса исполнителей на рабочих местах, который используется впроцессе сбора сведений непосредственно у специалистов. Заранее


30

составляют список сотрудников, с которыми намереваются беседовать,разрабатывают перечень вопросов о роли и назначении работ вдеятельности объекта, порядке их выполнения;

·метод анализа операций, который заключается в расчленениирассматриваемого делового процесса, работы на ее составные части,задачи, расчеты, операции и даже их элементы. После этогоанализируется каждая часть в отдельности, выявляются повторяемостьотдельных операций, многократное обращение к одной и той жеоперации, их степень зависимости друг от друга;

· расчетный метод, который применяется для определения трудоемкостии стоимости работ, подлежащих переводу на выполнение с помощьюЭВМ, 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.Обследование проводится по заранее разработанной программе,

составленной во время выполнения операции по форме, содержащей переченьвопросов, ответы на которые дадут полное представление о деятельностиизучаемого объекта и будут учтены при создании проекта ИС. Вопросы можносистематизировать 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 структурыобъекта (как правило, относится к аппарату управления). При этомисследуются функции, выполняемые в структурных подразделениях,хозяйственные процессы и процедуры, выявляются комплексы задач,обусловленные функциями, процессами и процедурами, определяетсясостав входной и выходной информации по каждой задаче.

3. Изучение и описание структуры информационных и/или материальныхпотоков: состава и структуры компонентов потоков, частоты ихвозникновения, объемов за определенный период, направлениядвижения, процедур обработки, в которых участвуют эти компоненты.Источником сведений являются интервью со специалистамипредметной области, экономическая документация и расчеты. Описаниеинформационной структуры выполняется на уровне экономическихдокументов и показателей.


31

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

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

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

• проинтервьюировать специалистов подразделений изучаемойпредметной области; собрать сведения обо всех объектах обследования, в томчисле о предприятии в целом, функциях управления, методах и алгоритмахреализации функций, составе обрабатываемых и рассчитываемых показателей.

Содержание этапов создания АС на различных стадиях

С целью улучшения управления ходом проектирования каждая стадиядетализируется, т. е. разбивается на этапы.

Этап создания автоматизированной системы — часть стадии созданияАС, определяемая по характеру работ, его результату или специализацииисполнителей.

Содержание этапов создания АС регламентировано в Приложении 1 ГОСТ34.601-90.

На 1-й стадии «Формирование требований к АС»

на 1-м этапе «Обследование объекта и обоснование необходимостисоздания АС» проводят сбор данных об объекте и видах егодеятельности. Оценивают качество функционирования объекта и егосоставляющих. Выявляют проблемы и задачи, которые можнорешать с помощью средств автоматизации. Дают технико-экономическую, социальную и другие виды оценокцелесообразности создания системы.На 2-м этапе «Формирование требований пользователей к АС»готовят исходные данные для формирования требований к АС,


32

формулируют и оформляют требования пользователей. Готовяттакие документы как характеристика объекта автоматизации,допустимые затраты на разработку, ввод в действие и эксплуатациюсистемы, ожидаемый эффект, условия создания и функционированиясистемы.На 3-м этапе «Составление отчета о выполненной работе и заявкина разработку системы (тактико-технического задания — ТТЗ)»оформляют отчет о выполненных на 1-й стадии работах и заявку наразработку ТТЗ или аналогичного по содержанию другогодокумента.

На 2-й стадии «Разработка концепции АС»на 1-м этапе «Изучение объекта» детально изучают объектавтоматизации.На 2-м этапе «Проведение необходимых научно-исследовательскихработ» (НИР) выполняют поиск путей и оценки возможностиреализации всех требований пользователей, оформляют иутверждают отчеты по НИР.На 3-м этапе «Разработка вариантов концепции АС и выборварианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользо-вателя» проводят разработку альтернативных вариантов концепцииАС, планов и ресурсов их реализации, оценку достоинств инедостатков и выбирают из нескольких разработанных оптимальныйвариант. Определяют порядок и условия приемки системы, ееэффективность.На 4-м этапе «Оформление отчета о выполненной работе»составляют и оформляют отчет, в котором содержится описаниевыполненных работ на данной стадии, обоснование и описаниевыбранного варианта концепции системы.

На 3-й стадии «Разработка и утверждение технического задания насоздание АС» разрабатывают, оформляют, согласовывают и утверждаюттехническое задание на создание АС, при необходимости — и на частисистемы.

Техническое задание (ТЗ) — основной документ для создания АС,который разрабатывается в соответствии с ГОСТ 34.602-89. В ТЗ представленывсе основные технические, организационные, программные, информационно-логические и лингвистические решения. Отмечается, что требования к системедолжны отвечать современному уровню развития науки и техники и быть по


33

уровню не ниже, чем существующие аналоги. ТЗ должно содержать девятьразделов:

1) общие сведения;2) назначение и цели создания (развития) системы;3) характеристика объектов автоматизации;4)требования к системе;5) состав и содержание работ по созданию системы;6) порядок контроля и приемки системы;7) требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта

автоматизации к вводу системы в действие;8) требования к документированию;9) источники разработки.Раздел «Общие сведения» содержит выходные данные системы

(наименование, условное обозначение, шифр договора), наименование иреквизиты предприятий разработчика и заказчика. Раздел включает переченьутвержденных документов на создание системы, плановые сроки создания АС,сведения об источниках и порядке финансирования работ, порядок предъ-явления заказчику результатов работ по созданию системы и ее частей, включаятехнические, программные и информационные комплексы.

Раздел «Назначение и цели создания (развития) системы» описываетназначение системы (вид автоматизируемой деятельности, перечень объектовавтоматизации), а также цели ее создания (различные показатели объектаавтоматизации, которые нужно достичь).

Раздел « Характеристика объектов автоматизации» содержит краткиесведения об объекте автоматизации, сведения об условиях его эксплуатации ихарактеристики окружающей среды.

Раздел «Требования к системе « состоит из подразделов:1) требования к системе в целом;2) требования к функциям (задачам), выполняемым системой;3) требования к видам обеспечения.

В 1 -м подразделе указывают требования к структуре и функ-ционированию системы, численности и квалификации персонала, требования кэргономике, надежности, безопасности, эксплуатации системы. Перечисляютсявсе требования к защите информации от несанкционированного доступа,влияния внешних воздействий и сохранности при авариях. Излагаютсятребования к патентной чистоте, стандартизации и унификации и т. д.

Во 2-м подразделе приводят перечень функций и задач, выполняемых вкаждой подсистеме, характеристики времени (периода) и точности реализации


34

каждой функции, задачи или комплекса задач, требования к качеству ихвыполнения, достоверности и форме представления выходной информации.Задают также перечень и критерии отказов для каждой функции.

В 3-м подразделе излагают требования к информационному,лингвистическому, математическому, программному, техническому,метрологическому, организационному, методическому и другим видамобеспечения АС.

В любой АИС первостепенное значение имеет информационноеобеспечение, поэтому в ТЗ должны быть приведены четкие требования ксоставу, структуре и способам организации данных в системе, кинформационному обмену между составляющими системы и совместимости сосмежными системами. Использование действующих всероссийских и другихклассификаторов, а также унифицированных документов данного предприятияимеет особое значение. В них излагаются четкие требования к выбору СУБД,структуре сбора, обработки, передачи, представления данных, их защите,контролю, хранению, обновлению и восстановлению. Описывается процедурапридания юридической силы документам, которые будут произведенысистемой. Требования к лингвистическому обеспечению содержатрекомендации по применению в АС языков программирования, интерфейса,кодированию и декодированию данных, средствам описания предметнойобласти и т. д.

Для математического обеспечения приводят требования к составу испособам использования или разработки в АС методов, моделей и алгоритмов.

Для программного обеспечения приводят перечень покупныхпрограммных средств, а также требования к независимости ПО от техническихсредств и операционной системы, к качеству ПО и необходимостисогласования разрабатываемых программ с фондом алгоритмов и программ.

Требования к техническому обеспечению содержат сведения поиспользованию в АС различных видов технических средств, программно-технических комплексов и других комплектующих изделий, сгруппированныхпо их функциональным, конструктивным и эксплуатационнымхарактеристикам.

В стандарте излагаются также требования к другим видам обеспеченияАС, которые должны быть приведены в Техническом задании.

Раздел «Состав и содержание работ по созданию (развитию) системы»включает перечень стадий и этапов работ, сроки их выполнения, переченьорганизаций-исполнителей работ, ссылки на документы согласования. Здесь


35

должен быть также приведен перечень документов по ГОСТ 34.201,предъявляемых в результате работ, вид и порядок экспертизы техническойдокументации, программа работ по обеспечению надежности системы,перечень работ по метрологическому обеспечению.

Раздел «Порядок контроля и приемки системы» содержит статусприемочной комиссии, виды, состав, объем и методы испытаний системы и еечастей в соответствии с действующими нормами, общие требования к приемкеработ по стадиям, а также порядок согласования и утверждения документации,подлежащей приемке.

Раздел «Требования к составу и содержанию работ по подготовке объектаавтоматизации к вводу системы в действие» включает перечень исполнителей инеобходимых мероприятий для подготовки объекта автоматизации к вводу АСв действие:

• приведение поступающей в систему информации к виду, пригодному дляобработки в ЭВМ;

• необходимые изменения в объекте;• создание условий для выполнения требований ТЗ;• создание необходимых подразделений и служб;• сроки и порядок комплектования штатов, обучение персонала.Раздел «Требования к документированию» содержит согласованный

перечень документов по ГОСТ 34.201 и научно-техническую документацию(НТД) отрасли заказчика, перечень документов на машинных носителях,требования к микрофильмированию документов, а также требования подокументированию комплектующих элементов межотраслевого применения.Все документы должны быть оформлены в соответствии с требованиями ЕСКД(Единая система конструкторской документации) и ЕСПД (Единая системапрограммной документации).

Раздел «Источники разработки» включает перечень документов иинформационных материалов, на основе которых разработано ТЗ и которыедолжны быть использованы при создании системы:

• технико-экономическое обоснование;• отчеты о законченных НИР;• материалы на отечественные и зарубежные системы-аналоги.В качестве Приложения к ТЗ на АС обычно дают расчет ожидаемой

эффективности системы и оценку ее научно-технического уровня.На 4-й стадии «Эскизный проект»

на 1-м этапе «Разработка предварительных проектных решений посистеме и ее частям» определяют функции АС и ее подсистем,


36

состав решаемых в них задач, концепцию и структуруинформационной базы, функции СУБД и основных программныхсредств, состав вычислительной системы.На 2-м этапе «Разработка документации на АС и ее части»выполняют разработку, оформление, согласование и утверждениедокументации, определенной в стандарте и полностью описывающейпринятые проектные решения.

На 5-й стадии «Технический проект»на 1-м этапе «Разработка проектных решений по системе и еечастям» осуществляют общие решения по системе и ее частям,разрабатывают функционально-алгоритмическую структурусистемы, алгоритмы решения задач. Выбирают языкипрограммирования и принимают решения по ведениюинформационной базы, системе классификации и кодирования,программному обеспечению. Определяют функции персонала АС иее организационную структуру, комплекс технических средств.На 2-м этапе «Разработка документации на АС и ее части»выполняют работы, аналогичные 2-му этапу предыдущей стадии.На 3-м этапе «Разработка и оформление документации на поставкуизделий для комплектования АС и (или) технических требований(технических заданий) на их разработку» готовят и оформляютдокументацию на поставку изделий для комплектования АС.Определяют технические требования и составляют ТЗ на разработкуизделий, которые серийно не изготовляются.На 4-м этапе «Разработка заданий на проектирование в смежныхчастях проекта объекта автоматизации» выполняют разработку,оформление, согласование и утверждение заданий на про-ектирование и выполнение работ (строительных, электротехни-ческих, санитарно-технических и других), проектирование всмежных частях, связанных с созданием АС.

На 6-й стадии «Рабочая документации»на 1-м этапе «Разработка рабочей документации на систему и еечасти» разрабатывают рабочие документы, которые содержатнеобходимые и достаточные сведения для выполнения работ повводу АС в действие и ее эксплуатации. Виды документовприведены в таблицах стандарта ГОСТ 34.201. Это различныеведомости, пояснительные записки, схемы, перечни, задания,


37

инструкции, описания, обоснования, конструкторские документы,программные документы.На 2-м этапе « Разработка или адаптация программ» выполняютразработку программного обеспечения системы и (или) адаптациюприобретаемых программных средств. В соответствии с ГОСТ19.101 разрабатывают программную документацию.

На 7-й стадии «Ввод в действие»на 1-м этапе «Подготовка объекта автоматизации к вводу АС вдействие» осуществляют организационную подготовку,включающую реализацию решений по организационной структуреАС, обеспечение подразделений инструктивно-методическимиматериалами, внедрение классификаторов информации.На 2-м этапе «Подготовка персонала» обучают персонал ипроверяют его способность обеспечить функционирование АС.На 3-м этапе «Комплектация АС поставляемыми изделиями»обеспечивают получение и входной контроль качества комплек-тующих изделий серийного и несерийного производства, материалови монтажных изделий.На 4-м этапе «Строительно-монтажные работы» строятспециализированные здания (помещения) для размещения техниче-ских средств и персонала АС, сооружают кабельные каналы,осуществляют монтаж технических средств и линий связи,испытывают их и сдают для выполнения пусконаладочных работ.На 5-м этапе «Пусконаладочные работы» выполняют автономнуюналадку технических и программных средств, загружаютинформацию в базу данных, проверяют систему ее ведения, на-лаживают все средства системы.На 6-м этапе «Проведение предварительных испытаний» всоответствии с программой и методикой проводят испытания наработоспособность системы и соответствие ТЗ. Далее устраняютвыявленные неисправности и вносят необходимые изменения вдокументацию на АС. Оформляют акт о приемке системы в опытнуюэксплуатацию.На 7-м этапе «Проведение опытной эксплуатации» осуществляютэксплуатацию и ее анализ, при необходимости дорабатываютпрограммное обеспечение, дополнительно налаживают технические


38

средства и оформляют акт о завершении опытной эксплуатациисистемы.На 8-м этапе «Проведение приемочных испытаний» в соответствиис программой и методикой выполняют испытания на соответствиеТЗ, анализируют результаты и устраняют недостатки, выявленныепри испытаниях, оформляют акт о приемке системы в постояннуюэксплуатацию.

На 8-й стадии «Сопровождение АС»на 1-м этапе «Выполнение работ в соответствии с гарантийнымиобязательствами» устраняют недостатки, выявленные приэксплуатации АС в течение гарантийных сроков, и вносятнеобходимые изменения в документацию.На 2-м этапе «Послегарантийное обслуживание» осуществляютанализ работы системы, выявляют отклонения от проекта,устанавливают причины этих отклонений и устраняют их, вносятнеобходимые изменения в документацию на АС.

Приведенные стадии и этапы разработки систем не всегда могут бытьреализованы полностью. Разработка проходит только все необходимые дляконкретной системы стадии и этапы.

Например, рассматривая этапы разработки экспертных систем, выделяютследующие:

1) идентификация — определение проблемы и ее концептуальноеописание, определение ресурсов, целей, экспертов;

2) концептуализация — выделение ключевых понятий системы,отношений и характеристик, достаточных для полного и детального описанияобъекта;

3) формализация и моделирование — описание введенных понятий нанекотором формальном языке, построение модели исследуемой области;

4) рабочее проектирование — разработка документации для созданияобщего и функционального обеспечения системы;

5) выполнение — создание одного или нескольких прототипов системы;6) тестирование — оценка выбранного метода представления знаний и

работоспособности всей системы в целом на основе проверки прототипа;7) опытная эксплуатация — проверка пригодности системы для конечного

пользователя;8) модификация системы — введение изменений в модель и

документацию системы, полное или частичное перепрограммирование идоведение прототипа до состояния нового программного продукта.


39

Стандартизация и типизация, использование типовых проектных решенийкак составных частей или блоков при проектировании АС позволилизначительно сократить трудоемкость разработки и время внедрения, получитьбольшее разнообразие проектных решений.

Создание АС предусматривает разработку комплексов проектных решенийтрех классов:

1. Комплекс задач и методик обработки данных, алгоритмов и программдля информационного обслуживания и реализацию функций управления.Проектные решения могут быть здесь развиты до масштабов подсистем илиинформационных систем.

2. Определение структуры, состава, размещения и порядок использованияТС и ПО, предназначенных для предварительной подготовки данных, ихпередачи между компонентами системы для решения задач обработки данных ивыдачи ее результатов потребителю.

3. Определение организационных решений и действий персонала на всехстадиях разработки, внедрения и функционирования как отдельных задач иприкладных систем, так и систем в целом.

Контрольные вопросы (ответить в тетради письменно)1. Что такое информация, автоматизация, система?2. Что понимается под совокупностью элементов, их взаимосвязанно-

стью?3. В чем заключается разница между информационной системой и

информационной технологией?4. Каково определение автоматизированной информационной

системы?5. На какие группы можно разделить автоматизированные

информационные системы?6. Какие системы можно отнести к каждой группе АИС?7. Что такое информационный поток?8. В чем заключается анализ информационных потоков?9. Каковы современные средства электронного документооборота?10. Что входит в состав АИС?11. Каковы информационные ресурсы АИС?12. Что включает комплекс технических средств АИС?13. Какова типовая структура АИС?14. Что включает обеспечивающая часть АИС? Охарактеризуйте ее.15. Что включает функциональная часть АИС?

ЛЕКЦИЯ 4. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 4 часа

40

Тема 4. Информационное обеспечение АИС

Цель лекционного занятия: прочное усвоение знаний об информационномобеспечении (ИО) АИС.

развивающая - развитие логического мышления;воспитательная - формирование представлений о значенииинформационного обеспечения при разработке АИС.

Требования к знаниям и умениямСтудент должен иметь представление о назначении информационногообеспечения АИС.Студент должен знать:

· понятия ИО обеспечивающей подсистемы АИС;· назначение и классификацию ИО обеспечивающей подсистемы АИС.

Студент должен уметь:· различать назначение ИО обеспечивающей подсистемы;· отличать ИО от других обеспечивающих подсистем АИС.

Конспект лекции

Информационное обеспечение - совокупность единой системыклассификации и кодирования информации, унифицированных системдокументации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации,а также методология построения баз данных.

Структурная схема терминов

Понятие и структура ИО

Информация есть сообщение новых, ранее не известных сведений.

Получателем информации может быть человек, организация и машина.Единицей информации является количество информации, сообщенной в видеответа <Да> или <Нет> на один вопрос.

Понятие и структура ИО

Внутримашинное ИО Внемашинное ИО


41

Например, одной единицы информации достаточно для того, чтобыузнать о положении выключателя: задается вопрос <Включен ливыключатель?>; ответ <Да> означает, что включен, ответ <Нет> -выключен.

Значение информации определяется тем, что она является основойпонятия управленческих решений, осуществляет взаимосвязь междуподсистемами и задачами АИС. Единица информации получила название "бит",это сокращение английских слов binary digit -двоичная единица. Системасчисления, в которой каждое число выражается с помощью двух цифр 0 и 1.

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

Цель информационного обеспечения - своевременная выдачанеобходимой достоверной информации для выработки и принятияуправленческих решений.

ИО - совокупность единой системы классификации и кодированияинформации, унифицированных систем документации, схем информационныхпотоков, циркулирующих в организации, методология построения баз данных.

Данная подсистема предназначена для своевременного представленияинформации, принятия управленческих решений. ИО предприятияпредставляет собой информационную модель данного объекта. Для созданияИО 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;


42

Основными функциями ИО являются:· наблюдение за ходом производственно-хозяйственной деятельности,

выявление и регистрация состояния управляемых параметров и ихотклонение от заданных режимов;

· подготовка к обработке первичных документов, отражающих состояниеуправляемых объектов;

· обеспечение автоматизированной обработки данных; осуществлениепрямой и обратной связи между объектами и субъектами управления.

ИО автоматизированных информационных систем состоит извнемашинного и внутримашинного ИО.

Внемашинное ИО включает систему классификации и кодированиятехнико-экономической информации; систему документации; схемуинформационных потоков (документооборота: первичные, результативные,нормативно-справочные документы).

Внутримашинное ИО содержит массивы данных на машинныхносителях и программу организации доступа к этим данным.

Внемашинное ИО - информация, которая воспринимается человеком безкаких-либо технических средств (документы).

Под классификацией понимается условное расчленение множестваэлементов информации на подмножества на основании сходства илиразличия по какому-то признаку.

Информационное обеспечение АСУ

Внемашинное ИО Внутримашинное ИО

КлассификаторыТЭИ

Массивы информации(системы нормативно-

справочной информации ит.д.)

Системадокументов и

форм

Системы общенияпользователей с ЭВМ

Информационныебазы данных

Индивидуальныефонды (файлы)

данных


43

Классификация - система распределения объектов по классам всоответствии с определенным признаком (основание классификации). Объектынеобходимо классифицировать для:

-выявления общих свойств информационного объекта, которыйопределяется информационными параметрами (реквизиты).

-для разработки правил, алгоритмов обработки информации.

Реквизит - это элементарная информационная совокупность, придальнейшем расчленении которой данные теряют смысл.

Реквизиты представляются либо числами (год, стоимость), либопризнаками (фамилия, цвет).

Классификатор - это документально оформленныйсистематизированный свод наименований и кодов определенногомножества показателей, объединяемых по некоторым общим признакам.

При классификации нужно соблюдать требования:· полнота охвата;· однозначность реквизитов;· возможность включения новых объектов.

Признак сходства или различия, положенный в основу классификацииэлементов множества, называется основанием классификации.

В АИС внедрены общесоюзные, отраслевые и локальныеклассификаторы. Всего в связи эксплуатируется более 300 общесоюзных,отраслевых и локальных классификаторов. Из общесоюзных классификаторовразличных категорий используются такие, как «Система обозначений единицизмерения», «Система обозначения органов государственного управления»,«Система обозначения объектов административно-территориального деления»и др. В настоящее время в эксплуатации находится более 20 отраслевыхклассификаторов, из которых наиболее распространены следующие:«Отраслевой классификатор предприятий и организаций отрасли связи»,«Классификатор подсистем и задач АСУ», «Отраслевая система классификациии кодирования средств связи», «Отраслевой классификатор технико-экономических показателей» и т. д. В отрасли связи эксплуатируется более 210локальных классификаторов.

Существует две системы классификации объектов: иерархическая ифасетная.


44

При иерархической системе множество объектов разбивается насоподчиненные подмножества. Каждый объект на определенном уровнехарактеризует конкретное значение выбранного признака классификации. Дляпоследующей классификации нужно задать новые признаки. Количествоуровней классификации называется глубиной классификации. Плюсы: простотапостроения, использование независимых классификационных признаков вразличных ветвях иерархической структуры. Минусы: жесткая структура -сложно ввести изменения, невозможность группировать объекты по заранее непредусмотренным сочетаниям признаков.

Фасетная система - позволяет выбирать признаки классификации(фасеты) независимо друг от друга. Каждый фасет содержит совокупностьоднородных значений данного классификационного признака. Плюсы:использование большого числа признаков классификации; возможностьмодификации всей системы без изменения структуры группировок. Минусы:сложность построения - нужно учитывать все многообразие фасетов.

Классификация - основа кодирования.· Кодирование - это процесс перевода информации,

выраженной одной системой знаков, в другую, т. е. перевод обычнойзаписи информации в запись с помощью шифров.

· Шифр-это условное отображение информационного понятия(позиции). Он характеризует одно понятие или одну позицию множествас помощью символов (букв или цифр).

Цель кодирования - представление информации в более компактном иудобной форме при записи ее на машинный носитель; приспособление кпередаче по каналам связи; упрощение логической обработки. Системакодирования применяется для замены названия объекта на какой-либо код. Кодстроится на основе использования букв и цифр. Код характеризуется длиной(числом позиций), структурой (порядком расположения символов). Методы всистеме кодирования: классификационный и регистрационный.

Классификация системы кодирования - предварительная классификацияобъектов. Существует поразрядная классификация; система повторения;комбинированная система.

Регистрационная - не требует предварительной классификации объектов.Существует порядковая и серийная.

Порядковая система кодирования - последовательная нумерацияобъектов числами натурального ряда. Используется когда количество объектовневелико (1,2,3...)

Плюсы: простота и малозначность.


45

Минусы: с появлением новых объектов логическая стройностьнарушается.

Серийная система кодирования предполагает деление объектов наклассы, серии. Внутри серии - порядковая система.

Используется когда количество групп невелико (1.1, 1.2 ...2.2, 2.2...).Плюсы: возможно, предусмотреть резерв серии; можно подвести итог по

серии.Минусы: нужно предусмотреть правильный резерв.

Поразрядная (позиционная) система - используется для кодированиясложных номенклатур, объекты которых могут формироваться по различнымпризнакам.

Например. К-4-2: К - позиция для института, 4 - позиция курса, 2 -позиция группы. Плюсы: четкое выделение классификационных признаков;логичность построения.

Система повторения - используются буквенные или цифровыеобозначения, непосредственно характеризующие объект.

Например, план счетов. Счет 10 - сырье и материалы. Внутри счета -несколько субсчетов, раскрывающих содержание счета.

Комбинированная система - используется для кодирования больших исложных номенклатур, которые необходимо группировать по несколькимсоподчиненным или независимым признакам.

Значительная доля внемашинного ИО - документация. К документампредъявляется ряд требований по составу, содержанию. Единство требованийсоставляет единую систему документации. Цель - обеспечить сопоставимостьпоказателей различных сфер НХ. Типичные ошибки в документации: большойобъем лишней информации; дублирование. Поэтому к ней предъявляютсяединые требования. Различают: входные документы (первичные) содержатнеобработанные сведения; выходные - результат обработки.(результативные).

Внемашинное ИО также включает информационные потоки. Схемаинформационных потоков отражает маршруты движения информации отисточников формирования к получателю. Построение схем обеспечиваетисключение дублирования, классификацию и рациональное представлениеинформации, оптимизацию путей прохождения документов и рациональнуюобработку. Единицы информационных потоков: документы, показатели,реквизиты.


46

Внутримашинное ИО - это совокупность всех данных, записанных намашинных носителях, сгруппированных по определенным признакам. ИОформирует информационную среду.

Совокупность информации по какому-либо объекту называетсяинформационной базой. Информационная база присуща любому объектунезависимо от уровня управленческой техники. Она делится на подсистемы,массивы, показатели, реквизиты. Под массивом понимается структурнаяединица информации, представляющая набор данных, относящихся к однойзадаче (подсистеме).

Информационная база, записанная на машинные носители информации ииспользуемая для решения задач на ЭВМ, называется базой данных.

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

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

Классификация массивов

Организационная подборка сведений о каком-либо объекте илипроцессе либо о ряде однородных объектов или процессов называетсямассивом информации.

1. По отношению к системе управления: входные (содержат исходныеданные, а также запросы на решение задач), выходные (содержатрезультаты машинной обработки данных, предназначенных длядальнейшего использования), внутренние (создаются и используютсявнутри автоматизированных информационных систем).

2. По содержанию: базисные (содержат данные для решения задач);служебные (для управления процедурами обработки данных иповышения качества результативной информации (справочники,каталоги)).

3. По длительности использования: постоянные (содержат неизменныеданные), условно-постоянные (записывается информация, котораяпродолжительный период остается неизменной), переменные(включаются постоянно изменяющиеся данные).


47

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 бытьсоздана либо как множество файлов, каждый из которых отражает множествоуправленческих документов, либо как база данных. При создании базы данныхфайлы организуются специальным образом (они не являются независимыми).

Организационная структура банка данных включает базу данных,систему его управления, архив, систему управления архивом, библиотекупрограмм и администратора БД.

База данных представляет собой управляемую совокупность данных,являющихся исходной информацией для решения задач АСУ и принятияуправляющих решений.

База данных может включать информацию для всех задач, решаемых вАСУ, или для групп задач.

Система управления базой данных представляет собой совокупностьязыковых и программных средств, обеспечивающих формирование и введениемассивов данных.

Обработка и выдача необходимой информации для коллективапользователей или задач управления реализуется посредством программуправления информационной базой. Система управления банком данныхвключает манипулятор и набор сервисных программ и существует дляорганизации взаимодействия между программами, контроля и защиты данных.

Администратор занимается управлением и координацией работ банкаданных, принимает решения при сбоях, обслуживает пользователей и т.д.

Одним из важнейших банков данных АС является нормативно-справочная база данных, включающая все применяемые данные справочников,ценников и других нормативных документов, необходимых для решения задач.Нормативно-справочная база создается или для комплексов задач, или системыв целом.

Выводы по теме

1. Информация есть сообщение новых, ранее не известных сведений.


48

2. Информационное обеспечение - совокупность единой системыклассификации и кодирования информации, унифицированных системдокументации, схем информационных потоков, циркулирующих ворганизации, а также методология построения баз данных.

3. Реквизит-это элементарная информационная совокупность, придальнейшем расчленении которой данные теряют смысл.

4. Совокупность информации по какому-либо объекту называетсяинформационной базой.

5. Организационная подборка сведений о каком-либо объекте или процесселибо о ряде однородных объектов или процессов называется массивоминформации.

6. Кодирование - это процесс перевода информации, выраженной однойсистемой знаков, в другую, т. е. перевод обычной записи информации взапись с помощью шифров.

7. Шифр - это условное отображение информационного понятия (позиции).Он характеризует одно понятие или одну позицию множества с помощьюсимволов (букв или цифр).

8. Под классификацией понимается условное расчленение множестваэлементов информации на подмножества на основании сходства илиразличия по какому-то признаку

9. Для кодирования информации в системе управления применяются восновном три кода: порядковый, иерархический и матричный.

10.Классификатор - это документально оформленный систематизированныйсвод наименований и кодов определенного множества показателей,объединяемых по некоторым общим признакам.

11.Информационное обеспечение подразделяется на внемашинное ивнутримашинное.

Контрольные вопросы:

1. Что такое информация? Единицы измерения информации. По какимпризнакам может быть классифицирована информация в системеуправления?

2. Дайте характеристику методов исследования потоков информации.3. Какие системы кодирования информации применяются? Приведите

примеры классификаторов4. Какова структура информационного обеспечения АИС?

ЛЕКЦИЯ 5. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 2 часа

49

Тема 5. Программное обеспечение АИС

Цель лекционного занятия: прочное усвоение знаний об информационномобеспечении (ИО) АИС.

развивающая - развитие логического мышления;воспитательная - формирование представлений о значенииинформационного обеспечения при разработке АИС.

Требования к знаниям и умениямСтудент должен иметь представление о назначении программного обеспеченияАИС.Студент должен знать:

· понятия и структура ПО;· общесистемное ПО;· ведомость эксплуатационных документов.

Математическое и программное обеспечение (МО, ПО)- совокупностьматематических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализациицелей и задач информационной системы, а также нормальногофункционирования комплекса технических средств.

Понятие и структура ПО

Для реализации на ЭВМ задач требуется создание математического,лингвистического и программного обеспечения.

Программное обеспечение развивается исходя из требований другихподсистем и при обработке данных является связующим звеном междукомплексом технических средств и другими подсистемами. Таким образом, ПОпризвано оживить технические средства, то есть заставить их выполнятьоперации по обработке информации.

· ПО - совокупность комплекса различных по функциям ивзаимосвязанных программ, участвующих в решении задач управления, ипрограммных документов, необходимых для эксплуатации этихпрограмм.

Программа - упорядоченная последовательность команд компьютера длярешения задач.

Структура ПО - 3 части: общее ПО (общесистемное или системное ПО);прикладное (специализированное ПО); программная документация.

Прикладное ПО предназначено для решения прикладных задач.


50

Общее ПО предназначено для обеспечения работы различныхкомпонентов АИС.

Программная документация - нужна для пользователей ПО. Онаописывает основные возможности программных средств, режимы, порядок ихиспользования, а также требования к информационному и техническомуобеспечению.

Общесистемное ПО

Общесистемное программное обеспечение - совокупность программ ипрограммных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ,т.е. это совокупность программ, рассчитанных на широкий круг пользователейи предназначенных для организации вычислительного процесса и решенийчасто встречающихся задач обработки информации. ОПО - 3 части: базовоеПО, системы программирования (языки программирования), сервисное ОПО.

Базовое ПО - включает: операционные системы, операционные оболочки(текстовые и графические), сетевые операционные системы.

Операционные системы - разрабатываются с учетом мощности ЭВМ ипоставляются вмести с ЭВМ фирмой-изготовителем. ОС предназначены длявыполнения пользовательских программ, для планирования и управленияресурсами ЭВМ. ОС планирует решение задачи, следит за ее осуществлением,создает различные режимы решения задач, управляет вводом-выводом. любаяОС содержит управляющие программы и обрабатывающие программы.

Управляющие программы нужны для управления работой оборудованияЭВМ в различных режимах. Функции управляющих программ: загрузка ОС воперативную память с машинных накопителей; управление заданиями иодиночными программами; управление работой устройств ввода-вывода.

Управляющая часть называется супервизор.Обрабатывающие программы включают выполнение вычислительных

процедур.

Функции обрабатывающих программ: управление архивами и каталогамиданных, расположенных на внешних носителях; трансляция команд сразличных языков программирования на машинный язык; редактирование игенерация программных модулей.

К обрабатывающим программам относятся: программы сортировкиданных, программы объединения массивов, программы пересылки данных изодного устройства в другое.


51

Основной принцип построения ОС состоит в выделении отдельныхфункций и оформление их в виде отдельных блоков, т.е. модульный принциппостроения.

Модуль - программный блок, который реализует определенную функцию

ОС для ПК: однопрограммные, многопрограммные (многозадачные),одно и многопользовательские, сетевые и несетевые. Т.о. основу общего ПОсоставляет операционная система (ОС). Она предназначена для управленияресурсами ЭВМ, аппаратными средствами, программами и данными. В составобщего программного обеспечения входят также тестовые программы,предназначенные для анализа работоспособности устройств вычислительногокомплекса, а также обслуживающие программы, используемые для учета,копирования и контроля программ и данных. Часть средств общего ПО можетпоставляться отдельными компонентами. К ним относятся: программы,реализующие методы теледоступа; сетевые протоколы; программы машиннойграфики; программы обработки текстов; программы обработки речевыхсигналов; системы управления базами данных.

Методы теледоступа задают режимы обмена данными междупользователем и ЭВМ по каналам связи.

Сетевые протоколы являются набором специальных программ иаппаратных средств, управляющих процессами обмена сообщениями в сетиЭВМ.

Машинная графика реализуется набором программ, обеспечивающихвозможность отображения на устройствах вывода графической информации.

Средства обработки текстовой информации включают в себя программыредактирования (переименование, удаление, объединение, перенос и т.п.)включают в себя программы звуковых синтезаторов и анализаторов.

СУБД - набор языковых и программных средств для создания и ведениясовместного использования БД.

Все перечисленные средства зависят от ОС ЭВМ.

ОС ЭВМ - это комплекс программ, осуществляющих управлениевыполнением программ пользователей, т.е. осуществляющих ввод-выводпрограмм и данных, отладку программ, оценку затраченных ресурсов,компиляцию, распределение памяти, организацию данных.

Состав ОС зависит от типа ЭВМ. ОС общего назначения содержат:

· управляющие программы, которые автоматизируют выполнение потоковзаданий, осуществляют взаимодействие с устройствами ЭВМ,


52

организацию мультипрограммной работы, а также работу всехобрабатывающих программ.

· системные обрабатывающие программы обеспечивают основныеоперации по обработке данных.

Сетевые ОС - комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу,хранение данных в сети. Сетевая ОС обеспечивает доступ ко всем ресурсамсети, распределяет и перераспределяет различные ресурсы сети. Наиболеераспространены локальные сетевые ОС - Unix (для создания средних ибольших сетей); Novell Netware 3.11 (для создания средних сетей: 20-30пользователей).

Операционные оболочки - специальные программы, предназначенные дляоблегчения работы, общения пользователей с ОС. Это программная надстройкак ОС. Они существуют с текстовым интерфейсом и с графическиминтерфейсом.

Объекты операционной оболочки: меню, которое предоставляет списоквозможностей; окна ввода-вывода; пиктограммы.

В зависимости от организации решения задач на ЭВМ различаютследующие режимы работы операционной системы: индивидуальный;пакетный, мультипрограммирование, разделение времени.

При индивидуальном режиме ЭВМ постоянно или на время решениязадачи находится полностью в распоряжении одного потребителя. Пакетнаяобработка предполагает, что пользователь не имеет непосредственного доступак ЭВМ. Подготовленные им задачи в виде программ и исходных данныхзагружаются оператором в ЭВМ и решаются пакетами.Мультипрограммирование предполагает возможность одновременно решатьнесколько задач по различным программам с учетом приоритета. При этом вкаждый момент времени решается одна задача. Если при решении задачипоявилась необходимость решения другой с более высоким приоритетом, торешение задачи прерывается, решается вторая задача, а после ее решенияпродолжается решение первой задачи с того места, где произошла остановка.

Режим разделения времени предполагает одновременное решениенескольких задач. Соотношения скорости ЭВМ и реакции человека оченьсильно отличаются, и у потребителя создается полная иллюзия работы виндивидуальном режиме.

Основными целями операционной системы являются: увеличениепроизводительности вычислительной системы (ВС) путем обработкинепрерывного входного потока заданий и совместного использования ресурсовВС одновременно выполняющимися в ОП задачами (эффектмультипрограммирования); планирование использования ВС в соответствии сприоритетами отдельных заданий, ведение учета и контроля использованияресурсов обеспечение программистов средствами разработки и отладки


53

программ; обеспечение оператора средствами управления ВС; универсальностьоперационной системы.

Сервисное ОПО - включает программы диагностики работоспособностикомпьютера, антивирусы, архивацию, обслуживание сети. Это программы,которые направлены на поддержание работы элементов системы в рабочемсостоянии. Они называются утилитами и обеспечивают обслуживание ЭВМ,служат для выполнения вспомогательных операций по обработке. Наиболеераспространены: Norton Utilities, PC-TOOLS, антивирусные программы,программы резервного копирования, программы защиты отнесанкционированного доступа, программы криптографического шифрования.Антивирусные программы оцениваются по следующим критериям: точностьобнаружения вируса, эффективное устранение вирусов, простое использование,стоимость, работа в локальной сети.

Технологические системы программирования - это совокупностьинструментальных и языковых средств, поддерживаемых стандартными ОС,которые обеспечивают законченный цикл разработки и сопровожденияпрограмм для одной АСУ

Системы программирования - системы, которые автоматизируютпроцедуры создания программы. Они включают языки, трансляторы с языков,правила программирования.

Языки, на которых пользователи составляют программы, называютсяалгоритмическими.

Трансляторы - программы, обеспечивающие перевод с языкапрограммирования на машинный язык.

Существует технология автоматизированной разработки ПО - КЕЙС-технология. Средства КЕЙС - технологии:

· встроенные в систему реализации - все решения по проектированию иреализации привязаны к выбранной системе управления;

· независимые от системы реализации - они ориентированы наунификацию начальных процессов жизненного цикла системы.

Специальное ПО АС - это совокупность программ, разрабатываемых присоздании конкретной АСУ. Специальное ПО ориентированные на конкретногопользователя и используют серийные ОС. К ним относятся непосредственноприкладные программы для решения разнообразных классов задачфункциональной подсистемы АСУ-СВЯЗЬ и пакеты прикладных программ(ППП) различного назначения. ППП - это совокупность взаимосвязанныхпрограмм, предназначенных для реализации функций или групп функций АСУи настраиваемая при конкретном применении.

Проблемно-ориентированные ППП и конкретные программыразрабатываются для нужд АСУ различных отраслей в соответствии с ЕСПД(единой системой программной документации) и должны содержать:


54

· формуляр, где содержатся основные характеристики программы,описание ее комплектности и сведения об эксплуатации;

· описание применения, где содержатся сведения о назначении программы,области применения решаемых задач и о методах их реализации,ограничениях на применение, минимальной конфигурации техническихсредств;

· руководство системного программиста, где содержатся сведения дляпроверки, обеспечения функционирования и настройки программы наусловия конкретного применения;

· руководство программиста, где описываются все конкретные сведениядля эксплуатации программы;

· руководство оператора, где содержатся сведения для обеспеченияпроцедуры общения оператора с ЭВМ в процессе выполненияпрограммы.

Программы на носителе данных с программой и эксплуатационнойдокументацией, разработанные и испытанные в соответствии с действующимистандартами и зарегистрированные в Государственном фонде алгоритмов ипрограмм называются программной продукцией.

Пакеты прикладных программ - это мощное средство автоматизациипрограммирования, которое представляет пользователю совокупностьязыковых и программных средств, ориентированных на определенный классзадач.

ППП различают по назначению:

· общего назначения в АС - это организация и ведение информационнойбазы; информационно-справочных систем; ввода-вывода, окруженияСУБД;

· функционального назначения - это оперативное управлениепроизводством; техническая подготовка производства; бух. учет ифинансы; кадры и т.д.

Рассмотрим ППП общего назначения. Предназначены для разнообразныхпользователей и производство их конкретизируется в специализированныхорганизациях. ППП состоят из комплекса программных модулей идокументации, могут быть как простой так и сложной структуры.

ППП простой структуры - набор программных модулей, каждый изкоторых используется сам по себе или является подпрограммой. Модульнаяструктура ППП модификацию и замену отдельных модулей, и пополнениепакета. ППП простой структуры не могут настраиваться на измененияинформационной потребности конкретного пользователя.


55

Например: ППП простой структуры - это библиотека стандартныхпрограмм для выполнения простейших мат. операций.

ППП сложной структуры обладают внутренней организацией иуправлением и содержат:

1. Управляющую программу;2. Транслятор с входного языка;3. Модули пакета;4. Обслуживающие программы.

· Управляющая программа определяет последовательность работымодулей ППП, обмен данными и взаимосвязь с ОС, в которой работаетпакет.

· Транслятор с входного языка интегрирует или компилирует требованияпользователя.

· Модули пакета рабочие программы.· Обслуживающие программы обеспечивают отладку, диагностику, анализ

ошибок. Документация на ППП составляется в соответствии с ЕСПД(единой системой программной документации) и содержит:

· Пояснительную записку;· Описание содержания ППП и алгоритм реализации;· Описание применения ППП;· Схемы программ;· Руководство оператора;· Руководство программиста;· Исходные программы;· Эксплуатационные программы;· Описание контрольного примера;· Руководство по пользованию ППП;

Ведомость эксплуатационных документов.

ППП функционального назначения: (в связи)

· АС комплексных расчетов за услуги связи (АСКР)· АС ведения отраслевых классификаторов ТЭИ (АСВОК ТЭИ)· АС контроля исполнения документов (АСКИ)· АС подписных операций (подписка центр)· Управление кадрами предприятий и организаций (кадры)· Обработка смешанных таблиц

1. Общая характеристика математического обеспечения (МО)


56

2. Назначение и структура имитационных моделей

1. МО АСУ - это совокупность математических методов, моделей иалгоритмов обработки информации, используемой при создании АСУ.

Математическое моделирование - метод исследования систем с помощьюих моделей, т.е. описания математическими методами количественных илогических зависимостей, происходящих в элементах и междуэлементами системы. Модель не повторяет в точности исследуемыйобъект, она лишь воспроизводит его основные функции.

В АСУ-связь применяют следующие математические модели:

Теория массового обслуживания позволяет изучить массовый спрос приобслуживании клиентов предприятиями связи, для эффективногообслуживания случайного потока заявок при ограниченных ресурсахсистемы, при ремонте оборудования, а также для оценки работывычислительных систем.

В системах связи теория позволяет определить качество обслуживания изатраты (технические, материальные, денежные), обеспечивающиедостижение заданного качества.

Показателями качества обслуживания являются: длина очереди; среднеевремя ожидания начала обслуживания; среднее число занятых каналов;вероятность отказа в обслуживании; степень загруженностиобслуживающей системы и др. Для построения модели массовогообслуживания задаются вероятностные характеристики входящихпотоков, зависящие от моментов поступления требований в систему;структура системы обслуживания; вероятностные характеристикиобслуживания требований в системе.

Теория информации используется для оценки работы систем связи припередаче сообщений.

Теория телетрафика - общетехническая дисциплина анализа иоптимального синтеза сложных систем: систем связи, вычислительныхсистем и систем управления. Для АСУ важным разделом теории являетсясистема управления сетями связи, которая позволяет получатьколичественные оценки качества сетей и передачи сообщений.

Теория сетей - математический аппарат анализа потоков на сетях связи.Теория сетей используется при управлении сетями, их проектировании,при решении задач оптимального распределения потоков сообщений.


57

2. К имитационным моделям прибегают в тех случаях, когда другие методыизучения систем не могут дать необходимого описания системы.

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ (ИМ) - это совокупность воспроизводящихизучаемый процесс моделей, математического и программногообеспечения ЭВМ. Имитационное моделирование применяется дляизучения сложных, развивающихся систем. Оно направлено наотыскивание оптимальных решений, которые получают в результатенеоднократного проигрывания на модели определенных хозяйственныхситуаций с последующей оценкой выходных данных моделиматематическими методами.

ИМ содержит модели внешней среды и системы, состоящей из множестваупрощенных моделей системы, блоки принятия решения и диалога междулицом, принимающим решение (ЛПР), и ЭВМ. (рис. 1)

Модель внешней среды служит для прогноза параметров, оказывающихвоздействие на изучаемую систему.

Модель системы отражает все основные функции моделируемого объекта,причем отдельные элементы не только воспроизводят функции своихпрообразов, но и решают задачи их оптимизации. Важным в ИМ являетсямоделирование связей между отдельными элементами, учет временныхзадержек в реакциях элементов на то или иное внешнее или внутреннеевоздействие.

Блок принятия решений служит для оценки поведения модели приразличных хозяйственных ситуациях, которые задаются ЛПР из блокадиалога.

Блок диалога предоставляет ЛПР возможность задавать, а затемпроигрывать на моделях внешней среды и системы предполагаемыесостояния спроса цен на оборудование и материалы, тарифы на услугисвязи, состояние производственных фондов и трудовых ресурсов.

Рисунок 2.3.1. Структура имитационной модели


58


Разработка ИМ проходит в несколько этапов:

1. изучение реального процесса, выявление функции каждого элементасистемы и связи между ними;

2. отбор экономических параметров, характеризующих изучаемый процесс.Используя эти параметры в качестве входных и выходных сигналов,разрабатывают математические модели элементов и связей между ними.

3. построение первоначальной имитационной модели и исследование еесвойств. В случае расхождения выходов реального процесса иимитационной модели при одних и тех же входных воздействияхпроводится подгонка моделей элементов модели, вызывающихнаибольшие расхождения.

4. реализация имитационной модели в виде комплекса программ на ЭВМ,выполнение необходимых расчетов и анализ полученных результатов.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимается под МО АС?2. Что понимается под математическим моделированием?3. Что позволяет изучить теория массового обслуживания?4. Перечислить показатели качества обслуживания.5. Какие еще теории применяют в АСУ-связь?6. Когда прибегают к имитационным моделям?7. Перечислить основные блоки ИМ и их функции.8. В сколько этапов происходит разработка ИМ?9. Охарактеризовать этапы разработки ИМ

ЛЕКЦИЯ 6. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 2 часа

59

Тема 6. Математическое обеспечение

Цель лекционного занятия: прочное усвоение знаний о математическомобеспечении (ИО) АИС.

Требования к знаниям и умениямСтудент должен иметь представление о назначении математическогообеспечения АИС.

Студент должен знать:· Назначение, состав и структура математического обеспечения· Модели и алгоритмы обработки информации в автоматизированных

системах

1 Назначение, состав и структура математического обеспечения

МО АИС является одной из важнейших обеспечивающих подсистемАИС, наряду с ИО и ПО. Программу работы ЭВМ легче составлять поимеющейся алгебраической формуле, поэтому разработка МО на стадиитехнического проектирования системы всегда предшествует разработке ПО.Разработкой МО занимаются специальные подразделения (отделы) со штатомматематиков, результаты их труда должны быть понятны и полезныпрограммистам.

МО АИС – это совокупность математических методов, моделей иалгоритмов обработки информации, использованная при решении задач винформационной системе (функциональных и автоматизации проектированияинформационных систем).

Иногда, написание алгоритма программы обработки выделяют вотдельную обеспечивающую подсистему: АО (алгоритмическое обеспечение),которое занимает промежуточное положение между МО и ПО, мы будемвключать раздел алгоритмизации в МО.

Назначение МО АИС:

1. построение экономико-математической модели АИС;2. нахождение оптимального решения при раскрытии этой модели;3. проведение анализа полученного решения.

К средствам МО относят:- средства моделирования процессов управления;- типовые задачи управления;


60

- методы математического программирования, математическойстатистики, теории массового обслуживания и др.

Техническая документация по этому виду обеспечения АИСсодержит:

- описание задач,- задания по алгоритмизации:- экономико-математические модели задач,- текстовые и контрольные примеры их решения.

Персонал составляют:- специалисты по организации управления объектом,- постановщики задач управления,- специалисты по вычислительным методам,- проектировщики АИС.

Понятие математической моделиПонятие модели вообще и математической модели в частности в

настоящее время является одним из самых распространенных.

Между изучаемым объектом и моделью должно быть сходство, котороепозволяло бы устанавливать степень их подобия. Модель, как правило,упрощает реальный объект, физическое явление или процесс, однакосущественные и типичные для данного класса объектов элементы должны бытьсохранены (Ex: в физике законы, описывающие свойства газов и жидкостейвыведены для их моделей – т.е. идеальных газов и жидкостей).

В теории управления рассматриваются поведенческие модели, т.е.сходство с системой–оригиналом должно состоять в поведении.

Система обладает входами, через которые в нее поступают материальные,энергетические и информационные потоки, и выходами, благодаря которымрезультаты преобразования в системе поступают во внешнюю среду.

Т.о. модель должна реагировать на изменение входных параметров такимизменением своих параметров выхода, которое отражает поведение оригинала.

Одной из центральных моделей теории управления является модель«черного ящика» (что, как и в какой последовательности происходит внутри –неважно).

Для каждого объекта-оригинала можно подобрать очень много чем-тоудачных моделей. Степень сходства может быть разной.


61

Модели процессов и явлений служат не только для лучшего пониманияих закономерностей, но и для проведения различных опытов (особенно этоважно в организационных системах, где очень дорого изучать последствияразных вариантов изменения). (Ex: план поставок материальных ресурсов).

Выделение системы в качестве объекта моделирования требует:

- наличие объекта – оригинала, состоящего из множества элементов;- существования наблюдателя-исследователя;- задачи, определяющей для наблюдателя границы рассмотрения

объекта моделирования, выделения его существенных свойств.По поводу объекта моделирования исследователь выдвигает гипотезы –

определенные предложения, предсказания, основанные на небольшом числеопытных данных, наблюдений, догадок. При этом человек широко используетаналогии – суждения о каком-либо частном сходстве двух различных объектов,которые, по мнению исследователя, могут помочь в объяснении поведенияизучаемого объекта моделирования. На основе аналогий и выдвигаемыхгипотез человек вырабатывает некоторую систему представлений о свойствахобъекта моделирования, его поведении. Эта система представленийоформляется в виде рисунков, графиков, уравнений, макетов, механизмов, т.е.строится модель рассматриваемого объекта, выступающая абстрактным илиматериальным его заменителем.

Таким образом, модель – это представление исследуемого объекта внекоторой форме, отличной от формы его реального существования, изучениекоторой дает о нем новые знания.

Моделирование – это представление объекта в виде модели дляполучения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с егомоделью.


62

Структура математического обеспечения АИСМАТЕМАТИЧЕСКОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Методы выбораматематического

обеспеченияСредства Документация

- методыопределениятипа задач

- средствамоделирования процессовуправления

- описаниезадачи

- методы оценкивычислительной сложности

- описаниетиповых задачуправления

- задание наалгоритмизацию

- методы оценкиотклонений

- полученногорешения отоптимального

- методыоптимизациимоделей

- экономико-математ.модель

- методы матем.статистики

- Алгоритм- контрольный

пример

ЛЕКЦИЯ 7. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 4 часа

63

Тема 7. Техническое обеспечение

Цель лекционного занятия: прочное усвоение знаний о техническомобеспечении (ИО) АИС.

Требования к знаниям и умениямСтудент должен иметь представление о назначении технического обеспеченияАИС.

Студент должен знать:· Назначение, состав и структура технического обеспечения

Техническое обеспечение (ПО) АИС

Техническое обеспечение (ТО) - комплекс технических средств,предназначенных для работы информационной системы, а такжесоответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Структурная схема терминов

Понятие и структура ТО АИС

Техническое обеспечение (ТО) - совокупность технических средств,предназначенных для работы информационной системы, а такжесоответствующая документация по наладке, установке, монтажу, контролюэтих технических средств.

ТО состоит из (структура ТО):

1. Комплекс технических средств (КТС);2. Документация;


64

3. Кадры, занимающиеся установкой и обслуживанием технических средств(ТС) (некоторые не выделяют в отдельную группу).

КТС - совокупность взаимосвязанных единым управлением и автономныхтехнических средств, предназначенных для сбора, хранения, накопления,обработки, передачи, вывода информации; а также средств оргтехники иуправления ТС.

Документация:

· общесистемная - государственные отраслевые стандарты по ТО;· специализированная - методики по всем этапам разработки ТО;· нормативно-справочная - используется при выполнении расчетов по ТО.

Классификация технических средств

Основное подразделение: компьютеры и оргтехника.

По процедурно-функциональному признаку:

· средства сбора и регистрации информации и устройства ввода-вывода;· средства передачи данных и линии связи;· средства обработки;· средства хранения и вывода информации;· средства оргтехники;· средства сбора и регистрации информации и устройства ввода.

С появлением новых информационных технологий эти ТС имеют высокоезначение. На предприятиях это средства сбора - датчики, счетчики и т.д.

Устройства ввода: 1) клавиатура; 2) графические планшеты (для ручного вводаграфической информации); 3) сканеры, читающие автоматы; 4) манипуляторы(мышь, джойстик); 5) сенсорные экраны, 6) микрофоны и т.д.

Средства передачи информации:

Информация может передаваться:


65

1. На самом предприятии между различными его подразделениями сейчасиспользуются локальные вычислительные сети (в одном здании или вблизлежащих)).

Основные компоненты локальной сети: кабели, передающая среда,рабочая станция; АРМ на основе рабочей станции; платы интерфейсасети; серверы сети.

Локальная сеть позволяет рабочим станциям обмениваться информациейи использовать общую информацию.

2. Информация может передаваться из одного предприятия в другое . Здесьиспользуются: а)аппаратура и устройства передачи данных (АПД); б)каналы связи.

Аппаратура передачи данных и устройства передачи:

· телеграф, телетайп; телефакс, телекс; сетевые адаптеры.· технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с

каналом связи. Один адаптер обеспечивает сопряжение ЭВМ с однимканалом связи;

· мультиплексоры (многоканальные адаптеры) - устройства сопряженияЭВМ с несколькими каналами связи;

· модемы (ЭВМ подключается к АТС). Это специальное устройство,способное преобразовывать (модулировать) цифровой сигнал нааналоговый и обратно. Модем на другом конце линии демодулируетсигнал обратно.

· терминалы (ПК);· концентраторы (предназначены для сжимания информации, объединения

каналов, передачи информации в высокоскоростном режиме связи);· повторитель (в локальной сети, где кабель определенной длины, для

увеличения его протяженности ставится повторитель (локальный идистанционный)). Локальный повторитель соединяет фрагменты сетей,расположенных на расстоянии до 50 метров. Дистанционный - до 2000метров;

· специальные шифровальные аппараты.

Каналы связи - узлы связи, включающие мощные ЭВМ, настроенные напередачу и управление информацией, а не на ее обработку; плюс ПО.


66

Три вида каналов связи: наземные; высокочастотные (обеспечиваютсяназемными ретрансляционными связями); спутниковые (при передаче надалекие расстояния).

Средства обработки данных. Это компьютеры - 4 класса: микро; малые(мини); большие и супер ЭВМ.

Главные характеристики ЭВМ - быстродействие и объем памяти.

МикроЭВМ - 2 группы:

1. Универсальные (многопользовательские и однопользовательские);2. Специализированные (многопользовательские (серверы) и

однопользовательские (рабочие станции)).

Многопользовательские - мощные ЭВМ, оборудованные несколькимитерминалами и функционирующие в режиме разделения времени.

Персональные - ЭВМ, удовлетворяющие требованиям доступности иуниверсальности.

Рабочие станции - однопользовательские мощные ЭВМ.Специализирующиеся на выполнении одного вида работы.

Серверы - многопользовательские ЭВМ в сетях, выделенные дляобработки запросов от всех станций сети.

ПК - основа АС. Существуют стационарные (настольные) и переносные.

Малые ЭВМ - могут работать в режиме разделения времени и вмногозадачном режиме; надежные и простые в эксплуатации.

Большие ЭВМ - мейнфреймы. Характеристики: большой объем памяти;высокая отказоустойчивость и производительность; высокая надежность;защита данных; возможность подключения большого числа пользователей.

Супер ЭВМ - мощные многопроцессорные ЭВМ. Они приспособлены длямногозадачного режима работы.


67

Серверы. Это компьютер, выделенный для обработки запросов от всехстанций сети и представляющий этим станциям доступ к системным ресурсам ираспределяющий эти ресурсы. Мощные серверы можно отнести к малым ибольшим ЭВМ. Сейчас лидером являются серверы Маршалл, а такжесуществуют серверы Крэй (64 процессора).

Основные средства хранения:

· машинная память (основная и внешняя). Внешняя память используетсядля долговременного хранения информации - накопители.

· магнитные носители· оптические CD-диски. Первые CD-диски предназначались только для

считывания. В последние годы были созданы диски, на которыхинформация может записываться пользователем (Recordable CD).

· CD-ROM; базы данных; микрофильмы, микрокарты - системы храненияинформации - информация на них заносится при помощи специальныхустройств.

Устройства вывода:

Мониторы - это устройства, предназначенное для отображенияинформации, вводимой пользователем с клавиатуры или выводимойкомпьютером.

Принтеры - это устройство вывода на бумажный носитель текстовой играфической информации (струйный, матричный, лазерный).

Плоттеры (графопостроители) - устройства для вывода чертежей и схембольших форматов на бумагу.

Форма использования средств обработки данных

Наиболее распространенная форма - ЭВМ. Раньше чаще использовалисьвычислительные центры (ВЦ).

Вычислительный центр - организуется и специализируется на обработкеинформации. ВЦ обладают самостоятельностью, планируют свои деятельность,имеют юридический адрес.


68

По структуре ВЦ подразделяются на несколько отделов: отдел поподготовке задач, отдел по реализации машинного решения задач, техническоеобслуживание парка, для выполнения управленческих работ. ТС, используемыев ВЦ: многомашинные вычислительные комплексы.

Распределенная обработка данных (РОД) - децентрализованная на 1 ЭВМ.Для получения общих результатов, все сводится на один компьютер.Распределенная обработка выполняется на несвязанных между собой ЭВМ,представляющих распределенную систему. Для реализации РОД были созданымногомашинные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному изнаправлений: многомашинные вычислительные комплексы (ММВК),компьютерные сети.

ММВК - группа установленных рядом компьютеров, объединенных спомощью специальных средств сопряжения и выполняющая совместно единыйинформационно-вычислительный процесс. Они могут быть локальными идистанционными.

Локальные - компьютеры находятся в одном помещении и не требуютспециальных средств сопряжения.

Дистанционные - компьютеры устанавливаются в соседних помещениях.Для передачи данных используются каналы связи.

Сеть - форма использования ТС. Это совокупность компьютеров итерминалов, соединенных при помощи каналов связи в единую систему,удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

Отличия сети от ММВК: размерность (в состав ММВК входят 2-3 ЭВМ);разделение функций между ЭВМ (в ММВК функции обработки, передачиданных могут быть реализованы в 1 ЭВМ, а в сетях эти функции распределенымежду отдельными ЭВМ); необходимость решения в сети задачимаршрутизации сообщений (сообщения от одной ЭВМ к другой могут идти помаршрутам).

Классификация сетей:

1. По функциональному назначению: информационные сети,вычислительные, смешанные.


69

2. По размещению информации в сети: сети с централизованным банкомданных, сети с распределенным банком данных.

3. По территории расредоточенности: глобальные, региональные,локальные.

Глобальные сети - объединяют абонентов из разных стран.Взаимодействие может осуществляться по телефону, радио, спутников.Техническая основа - линии связи, узлы связи.Региональные сети - объединяют абонентов в 1 регионе, городе.Локальные сети - абоненты в пределах небольшой территории.

ЭВМ, объединенные в сеть подразделяются на основные ивспомогательные.

Основные - абонентские ЭВМ. Они выполняют все необходимыеинформационно-вычислительные работы. Это может быть любой компьютер.Вспомогательные ЭВМ (серверы) - отвечают за передачу информации от однойЭВМ к другой.

В локальных сетях используется 2 режима работы: рабочая станция -"файл-сервер"; клиент-сервер.

Общее - схема обслуживания пользователя, различаются сложностью,объемом выполняемых функций, технической оснащенностью.

Рабочая станция - "файл-сервер" - обработка данных с использованиемфайлового сервера (на нем находится база данных и общие программы). Серверобеспечивает доступ к базе данных. По сети идут копии баз данных. Т.е.станция посылает запрос, и к нему возвращается ВСЯ копия базы данных безразбора.

Клиент-сервер - выделение отдельного сервера. На нем находится нетолько общая база данных, но и программы поиска. Это позволяет запрашиватьне все данные, а только те, которые необходимы пользователю. Пример этойтехнологии - "клиент-банк".

АРМ - Анализируя сущность АРМ, специалисты определяют их чащевсего как профессионально-ориентированные малые вычислительные системы,расположенные непосредственно на рабочих местах специалистов ипредназначенные для автоматизации их работ. Это совокупность методических,


70

языковых, технических, программных средств, позволяющих организоватьработу конечных пользователей в некоторой области.


1. Техническое обеспечение (ТО) - комплекс технических средств,предназначенных для работы информационной системы, а такжесоответствующая документация на эти средства и технологическиепроцессы.

2. Классификация технических средств:· средства сбора и регистрации информации и устройства ввода-

вывода;· средства передачи данных и линии связи;· средства обработки;· средства хранения и вывода информации;· средства оргтехники.

3. Сеть - форма использования ТС. Это совокупность компьютеров итерминалов, соединенных при помощи каналов связи в единую систему,удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

4. Глобальные сети - объединяют абонентов из разных стран. Региональныесети - объединяют абонентов в 1 регионе, городе.

5. Локальные сети - абоненты в пределах небольшой территории.

АРМ - профессионально-ориентированные малые вычислительныесистемы, расположенные непосредственно на рабочих местах специалистов ипредназначенные для автоматизации их работ. Это совокупность методических,языковых, технических, программных средств, позволяющих организоватьработу конечных пользователей в некоторой области.

ЛЕКЦИЯ 8. ПРИМЕРЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АИС 2 часа

71

Тема 8. Примеры функционирования АИС

Цель лекционного занятия: прочное усвоение знаний о техническомобеспечении (ИО) АИС.

Требования к знаниям и умениямСтудент должен иметь представление о назначении технического обеспеченияАИС.

Студент должен знать:· Назначение, состав и структура технического обеспечения

Российская торговая система (РТС)

Российская торговая система (РТС) - система внебиржевой торговли ценнымибумагами - представлена на рис. 2.24.

Рис. 2.24. Состав КТС и ПО Российской торговой системы

Технический комплекс РТС имеет иерархическую структуру в центресистемы находится центральный сервер Stratus Continиит. Сервер ROOTвыполняет роль интерфейса между центральным сервером и рабочимистанциями. Сервер ROOT, как и промежyrочные серверы INTERМ, непроизводит обработку вводимых данных. Промежyrочный сервер INTERМявляется, в сущности, копией сервера ROOT, из которого исключены функциипроверки прав ДОС1)'Па и обмена сообщениями с сервером Stratus. За счетиспользования нескольких серверов INTERМ достигается масштабированиесистемы и оптимизация потоков данных. Рабочая станция РТС обеспечиваетприем поступающей от центрального сервера информации на персональный


72

компьютер клиента, ее отображение на экране и резервное копирование влокальную базу данных, а также формирование сообщений об изменениикотировок и отчетах о сделках.

Структура Российской торговой системы представлена на рис. 2.25 ивключает обеспечивающую и функциональную части.

На центральном сервере Stratus Continuum выполняется обработкаинформации о котировках и сделках. Здесь осуществляются про верки правдоступа участников, контроль за правильностью вводимых торговых лотов,сведение отчетов о сделках, ведение журналов ввода котировок и сделок,первичная обработка статистической информации, обеспечивается надежностьработы торговой системы.

На сервере ROOT выполняются функции:• про верки прав доступа и обеспечения защиты информации,

передаваемой между сервером и рабочими станциями;• получения от центрального сервера информации о котировках и сделках

и перевода ее в формат таблиц реляционных баз данных, необходимый длядальнейшей передачи на рабочие станции.

Сообщение, сформированное на рабочей станции, без каких-либоизменений доставляется на центральный сервер Stratus, где обрабатывается.


73

При этом достигается высокое быстродействие и надежность работы торговойсистемы.

Промежyrочный сервер INTERМ может обслуживать как регион, так иодну или несколько компаний-участников и позволяет оперативновосстанавливать актуальность базы данных на рабочей станции РТС.Промежуточные серверы используют также и для замены клиентскогопрограммного обеспечения.

Рабочая станция РТС проводит предварительную проверку информации,содержащейся в сообщении. Окончательная проверка производится нацентральном сервере Stratus, после чего происходят соответствующиеизменения в базе данных.

Автоматизированная информационная система инженерно-авиационнойслужбы авиакомпании

АИС инженерно-авиационной службы авиакомпании разрабатываласьЗАО «Лазекс», Центром открытых систем и высоких технологий, 000 «Ресурс-Центр».

АИС предназначена для автоматизации деятельности служб авиакомпании,которые осуществляют:

• работу с различными документами, имеющими характер нормативно-справочной информации АИС;

• разработку, согласование, утверждение и публикацию контрольно-распорядительных документов;

• сбор и обработку информации об инженерно-техническом персонале;• сбор и обработку информации об отказах авиационной техники;• материально-техническое обеспечение авиационной техники;• подготовку и проведение регламентных работ;• сбор и обработку информации о наработках воздушных судов, систем и

агрегатов с ограниченным ресурсом;• создание моделей надежности А Т и поддержку эксплуатации средств по

состоянию;• составление расписаний.

АИС предназначена для формирования единой информационной среды,обеспечивающей решение задач по организации электронногодокументооборота. В рамках единой информационной среды решаются задачи:

• автоматизации процессов сбора, хранения и доведения дозаинтересованных лиц различных нормативно-справочных документов,имеющих отношение к деятельности Заказчика;

• автоматизации процессов регистрации, хранения и публикациидокументов, являющихся входящей и исходящей корреспонденцией;


74

• автоматизации процессов разработки, хранения, согласования,утверждения регистрации и публикации контрольно-распорядительныхдокументов (приказов, распоряжений);

• формализации процессов постановки и контроля выполнения заданий,поручений, приказов и распоряжений;

• сбора, хранения и анализа информации о жизненном цикле воздушныхсудов, узлов и агрегатов;

• сбора, хранения и анализа истории отказов воздушных судов, узлов иагрегатов, включая информацию об их обслуживании техническимислужбами Заказчика;

• перехода к обслуживанию всех служб Заказчика на основе единыхтехнических средств и программно-аппаратного комплекса. Особоевнимание уделено формированию распределенной информационнойсреды, решающей в масштабах всех служб Заказчика задачу ввода вэксплуатацию воздушных судов нового поколения (Ту-204, Ту-214,Ту324, Ту-334, Ил-96, ... ).

Формирование единой информационной среды позволяет:1) создать единую информационную среду с обеспечением оперативного

доступа заинтересованных лиц к необходимой им информации;2) адаптировать существующие авиационно-технические базы

авиакомпаний и заводов к обслуживанию воздушных судов нового поколенияпо безремонтной стратегии поддержания летной годности;

3) широко внедрить систему технической эксплуатации воздушных судовпо состоянию;

4) внедрить современные эффективные системы повышения качестватехнического обслуживания и ремонта (ТоиР) , соответствующие требованияммеждународных стандартов;

5) создать условия для обеспечения поддержания летной годностисредних и мелких авиакомпаний.

По итогам внедрения АИС в эксплуатацию компания получаетвозможность:

1) повышения оперативности влияния на российский и международныйрынок авиаперевозок;

2) повышения возможности извлечения прибыли за счет выполнениязначительного объема работ по поддержанию технического состояниявоздушных судов, принадлежащих авиакомпании;

З) сокращения расходов, связанных с простоями и нерациональнымиспользованием парка воздушных судов;

4) снижения расходов на выполнение ремонтных и регламентных работ.


75

АИС представляет собой распределенный программно-аппаратныйкомплекс, обеспечивающий организацию электронного документооборота,сбор, хранение и анализ информации о жизненном цикле воздушных судов,узлов и агрегатов, истории отказов, включая информацию об их обслуживаниитехническими службами в масштабах всех организаций Заказчика.

Комплекс включает:• технические средства, на которых функционирует АИС;• базовые проrpаммные средства, в среде которых функционируют

прикладные подсистемы АИС;• подсистемы, указанные на рис. 2.26.

Например, подсистема организации информационного взаимодействиясотрудников инженерно-авиационных служб (НАС) предназначена дляобеспечения распределенной работы сотрудников ИАС организаций Заказчикав рамках единой информационной среды. Подсистема включает наборстандартных сервисов виртуального офиса:


76

• почтовую службу;• единую многоуровневую адресную книгу;• набор личных и корпоративных календарей-планировщиков дел и

событий.Кроме стандартных сервисов поддерживаются:• регистрация, хранение и публикация электронных копий документов,

имеющих нормативно-справочный характер;• регистрация, хранение и публикация электронных копий документов,

являющихся входящей и исходящей корреспонденцией;• процессы разработки, хранения, согласования, утверждения регистрации

и публикации электронных копий контрольно-распорядительных документов(приказов, распоряжений);

• процессы постановки и контроля выполнения заданий, поручений,приказов и распоряжений.

Данная подсистема не привязана к специфике инженерно-авиационныхслужб и может быть внедрена во всех структурных подразделениях компании.

Подсистема сбора и обработки информации об инженерно-техническомперсонале обеспечивает:

• ведение стандартного кадрового учета персонала инженерно-авиационных служб компании;

• учет про хождения персоналом переподготовки и получения лицензийдля работы с различными видами авиационной технологии;

• планирование прохождения персоналом переподготовки и отслеживаниесроков действия лицензий.

Подсистема составления расписания обеспечивает:• составление и обновление сезонного расписания;• составление на его основе расписания полетов;• составление коммерческими службами компаний расписания грузовых и

чартерных рейсов;• публикацию расписания в стандартном виде для пассажиров и клиентов

авиакомпании.Подcистема сбора и обработки информации об отказах авиационной

техники (ТгоиЫеshооting) обеспечивает:• регистрацию отказов авиационной техники по данным бортовых и

наземных журналов;• регистрацию действий персонала инженерно-авиационных служб по

устранению отказов;• подготовку плана устранения неисправностей сотрудниками

департамента по контролю качества по электронному запросу сотрудников,выполняющих работы на авиационной технике;

• подготовку брифингов для экипажей по пилотированию воздушныхсудов с не устраненными дефектами;


77

• регистрацию замен систем и агрегатов при устранении отказовавиационной техники;

• подготовку аналитических сводок по возникающим отказам и методам ихустранения в масштабах всех организаций Заказчика.

Подсистема сбора и обработки информации о наработках воздушныхсудов, систем и агрегатов с ограниченным ресурсом (Flight Log) обеспечивает:

• ввод информации о наработках воздушных судов и другие необходимыеданные как для российского, так и для зарубежного парка воздушных судов;

• ввод информации о расходе топлива;• ввод информации о расходе масла.

Контрольные вопросы к разделу 2.11. Каково определение и принципы создания информационного обеспечения(ИО)?2. Каковы этапы создания ИО?3. Каков состав информационного обеспечения ЛИС?4. Что такое структуризация информации и как она структурируется в базахданных?5. Что такое форматная база?6. Что такое лексическая база?7. Что такое Единая система классификации и кодирования информации?Приведите примеры общероссийских классификаторов.

ЛЕКЦИЯ 9. ТИПЫ АИС 4 часа

78

Тема 9. Типы АИС

Все системы можно классифицировать по различным признакам (подклассификацией понимается разбиение множества на подмножества всоответствии с признаками сходства и различия), но среди множества классовесть специфический класс - АИС, в которых представление, хранение иобработка информации осуществляются с помощью средств вычислительной ителекоммуникационной техники.

Любая классификация позволяет структурировать информационноепространство и локализовать определенную проблему с целью изучения еевзаимосвязи с остальными элементами системы.

Классифицировать АИС по типам - значит, распределить их поопределенным основаниям, характерным признакам. АИС классифицируют(типизируют) по разным основаниям:

• назначению;• показателю условной информационной мощности;• степени автоматизации;• характеру представления и использования информации;• сфере применения;• территориальному (административному) делению;• экономическим показателям;• масштабу;• способу организации;• видам выполняемых операций и другим.

По назначению разрабатывают системы: административные,общественные, политические, социальные, правовые, оборонные,коммерческие, финансовые, образовательные, технологические, транспортные,связи и другие По показателю условной информационной мощности (поколичеству параметров) выделяют системы:

• наименьшие (10-40);• малые (41-160);• средние (161-650);• повышенные (651-2500);-. высокие (251 и выше).

На рис. 3.1 представлена классификация АИС по следующим признакам:• степень автоматизации;• характер используемой информации;• сфера применения.

В ручных ИС все операции по переработке информации выполняютсячеловеком. Примером могут служить ручные картотеки, каталоги и т. д.


79

В автоматических ИС все операции по переработке информациивыполняются техническими средствами без участия человека. Вавтоматизированных ИС все операции по переработке информациивыполняются, в основном, с помощью технических средств, но при участиичеловека.

По характеру представления, использования и логической организацииинформации выделяют АИС информационно-поисковые и справочные,которые включают фактографические, документальные, геоинформационныесистемы, а также информационно-решающие системы.

Информационно-поисковые системы (ИПС) выполняют ввод,систематизацию, хранение и выдачу информации по запросам.

Сложного преобразования информации в таких системах не выполняется.ИПС могут быть документальными и фактографическими, т. е. работать или сдокументами, или с фактами из них.

В документальных ИС нерасчлененный документ является элементоминформации, на входе это входной документ. Информация при вводе (входнойдокумент), как правило, не структурируется, или структурируется вограниченном виде. для вводимого документа могут устанавливатьсянекоторые формализованные позиции вид, дата изготовления, назначение,тематика и т. д. Поиск документов в системе осуществляется по поисковомуобразу документа (ПОД) - набору реквизитов (формализованных позиций),отражающих основные формализованные характеристики документа (вид,назначение, дата изготовления, тематика и т. п.)


80


81

Некоторые виды документальных АИС обеспечивают установлениелогической взаимосвязи вводимых документов – соподчиненность посмысловому содержанию, взаимные отсылки по каким-либо критериям и т.п.Определение и установление таких взаимосвязей представляет собой сложнуюмногокритериальную и многоаспектную аналитическую задачу, которая невсегда может быть в полной мере формализована.

Примером документальных систем могут служить правовые системы«Консультант Плюс», «Гарант», «Кодекс» и другие, содержащие всенормативные документы по правовому законодательству страны, которыехранятся и регулярно обновляются.

Фактографические АИС накапливают и хранят данные в виде множестваэкземпляров одного или нескольких типов структурных элементов(информационных объектов). В фактографических ИС элементом информацииявляется запись (агрегат) - данные (структурные элементы) обинформационных объектах.

Экземпляры структурных элементов или их совокупность дают сведенияоб отдельных фактах или их совокупности. По своей структуре каждый типинформационного объекта - набор реквизитов, характеризующий сведения обобъектах АИС. Перед вводом информации в базу она обязательно должна бытьструктурирована и занесена по определенным реквизитам.

Например, фактографическая АИС, построенная по принципу телефоннойкниги, каждому абоненту В базе данных ставит в соответствие запись,состоящую из набора таких реквизитов, как фамилия, имя, отчество, адреспроживания и номер телефона.

Комплектование информационной базы данных в фактографических АИСвключает, как правило, обязательный процесс структуризации входнойинформации из документального источника.

Структуризации при этом осуществляется через определение (выделение,вычисление) экземпляров информационных объектов определенного типа,информация о которых имеется в документе, и заполнение их реквизитов.

Примером фактографических систем могут служить системы о личномсоставе любой организации, где о каждом сотруднике в базе накапливаетсяинформация по соответствующим реквизитам ( фамилия, имя, отчество, годрождения и т .п.).

В геоинформационных системах (ГИС) обрабатывается геодезическая,картографическая, статистическая, аэрокосмическая информация. Данныемогут быть представлены в обычной (аналоговой) или цифровой форме.Данные организованы в виде отдельных информационных объектов сопределенным набором реквизитов, привязанных к общей электроннойтопографической основе (электронной карте). Базы данных ГИС формируютсяна основе карт, представленных в цифровой форме. Цифровые карты служатосновой для привязки (пространственного координирования) объектов и наборатематических слоев данных (лесные ресурсы, водные ресурсы, здания и


82

сооружения и т. д.). Совокупность всех слоев образует общуюинформационную основу ГИС.

ГИС классифицируют по следующим признакам: характеру модели;структуре модели баз данных (БД); особенностям модели интерфейса.

ГИС применяются для информационного обеспечения в тех предметныхобластях, структура информационных объектов и процессов в которых имеетпространственно-географический компонент, например маршруты транспорта,коммунальное хозяйство и т. д.

ГИС является пространственной информационной системой,общегеографической или отраслевой и может быть:

• по тематике - социально-экономической, туризма, кадастровой,лесопользования, водных ресурсов, использования земель и другой;

• по территориальному признаку - общенациональной или региональной;• по целям - многоцелевой и специализированной.

В гипертекстовых системах поиск информации осуществляется поссылкам (гиперссылкам) - выделенным цветом или подчеркнутым, связаннымпо смыслу фрагментам текста того же или другого документа. Гипертекст -набор страниц, организованных в некоторую последовательность с помощьюссылок.

Активное развитие технологий текстового поиска стимулировало созданиепоисковых систем более общего класса, которые имеют дело не только стекстовыми документами, но и с информацией, представленной в различныхсредах. В таких системах (их называют мультимедийными) содержаниеобъектов поиска документов - представляет собой сочетание текстовыхэлементов, статических изображений, музыкальных произведений,мультфильмов, видеоклипов и т. п.

С другой стороны, АИС этого типа можно классифицировать по видамвыполняемых операций:

• информационно-измерительные системы (ИИС) обеспечиваютавтоматизацию сбора и регистрации информации о состоянии элементовнаблюдаемых процессов;

• информационно-поисковые системы (ИПС) обеспечивают выполнениепоисковых операций. Выделяют ИПС документального типа и ИПСфактографического типа. В настоящее время есть комбинированные ИПС,сочетающие возможности документального и фактографического поиска;

• информационно-справочные системы (ИСС) обеспечивают поиск иразличные виды обработки информации с целью информирования пользователяо состоянии системы для формирования решений по управлению объектом;

• информационно-советующие системы (ИСоС) обеспечиваютформирование множества альтернатив принятия решений по управлениюобъектом. Лицо, принимающее решение (лпр), выбирает конкретный вариантуправляющего воздействия из предложенных альтернатив;


83

• информационно-управляющие системы (ИУС) обеспечиваютформирование оптимального варианта управляющих воздействий, которыйпередается лпр либо непосредственно на управляемый элемент системы.

Приведенная классификация учитывает только специфику выполняемыхопераций, а на реальном объекте могут использоваться различные сочетанияИС для обеспечения с перекрытием потребностей системы. Так, например, вкрупной библиотеке базовой системой (реализующей основную функциюобъекта) будет ИПС, дополнительно необходима ИСС, обеспечивающая сборстатистических данных об использовании фондов, о затратах на содержаниебиблиотеки и т. д. Если необходимо управлять условиями хранениябиблиотечного фонда, потребуются ИИС и ИУС, обеспечивающие сборинформации об условиях хранения и поддержания этих параметров в заданномдиапазоне.

По территориальному (административному) признаку различают системы:• общероссийские;• областные (краевые);• общереспубликанские;• городские.

В них решаются задачи баланса производственных. Отраслей хозяйства ивсех необходимых видов ресурсов на территории, их рациональногоиспользования, создания различных региональных ИСП и т. Д.

Можно выделить класс экономических АИС. К экономическим АИСотносятся:

• отраслевые АИС;• информационные системы промышленных предприятий;• бухгалтерские АИС;• банковские АИС;• АИС рынка ценных бумаг;Специфика данного класса заключается в использованииэкономических (хозяйственных, производственных) параметровпри отражении состояния элементов системы.

ЛЕКЦИЯ 10. ЭФФЕКТИВНОСТЬ АИС 4 часа

84

Тема 10. Эффективность АИС

Сегодня эффективные решения множества научно-теоретических ипрактических вопросов обеспечения создаваемых и эксплуатируемыхавтоматизированных информационных систем могут быть возможны лишь прицеленаправленном применении стандартов. Действующие на практикестандарты лишь отражают суть научно-технических достижений, юридическификсируя требования и рекомендации, выполнение которых способствуетповышению качества систем.

В Международной организации по стандартизации (lSO) подкомитет«Программная инженерия» преобразован в подкомитет «Системная ипрограммная инженерия» (SC7 ЛС 1). Если следовать терминологии в областипрограммной инженерии, то инженерия - это применение науки и математики,с помощью которых свойства материалов и источники энергии становятсяполезными для людей. По определению Института программной инженерии(Software Engineering Institute, Camegie Меllоп University), системнаяинженерия - это избирательное приложение научно-технических усилий по:

• преобразованию функциональных потребностей в описание системнойконфигурации и обеспечению совместимости, которая наилучшим образомудовлетворяет этим потребностям по показателям эффективности;

• объединению связанных технических параметров и обеспечениюзависимости всех физических, функциональных и программно-техническихинтерфейсов способом, оптимизирующим в целом определение ипроектирование всей системы;

• объединению возможностей всех инженерных дисциплин испециальностей в единое системное достижение.

Под системой, согласно стандарту ICOIIEC 15288 «Системная инженерия -процессы жизненного цикла систем», понимается совокупностьвзаимодействующих элементов, упорядоченная для достижения одной илинескольких поставленных целей.

Существует большое количество определений понятия эффективность.В словаре экономических терминов слову эффективность дается

определение: «эффективность - относительный эффект, результативностьпроцесса, операции, проекта, определяемые как отношение эффекта, результатак затратам, расходам, обусловившим обеспечившим его получение. В словаретерминов антикризисного управления - «эффективность производства –рыночная стоимость произведенной продукции, деленная на суммарныезатраты ресурсов организации».

В ГОСТ 34.003-90 эффективность АИС определяется как степеньдостижения целей, поставленных при ее создании.

Целью разработки и эксплуатации каждой АИС является устойчивое еефункционирование во внешней среде в течение длительного ( в идеале -неограниченного) периода времени.


85

Это достигается, если при создании руководствоваться следующимикритериями:• новизной и преимуществом разрабатываемой АИС по отношению к

существующей на предприятии или предлагаемым рынком соответствующимпрограммным продуктам;

• мобильностью или совместимостью разрабатываемой АИС относительноранее установленной или существующей на предприятии в данный момент;

• сложностью разрабатываемой АИС с точки зрения восприятияпользователей;

• возможностью использования всех видов тестирования, дающихмаксимально возможные варианты проверки;

• возможностью модернизации при внешних изменениях среды или потребованию заказчика.

У каждого из заказчиков, разработчиков, производителей и пользователейсложных систем (в любой области применения), служб обеспечения качества ибезопасности, экспертов испытательных лабораторий и органов сертификациинеизбежно возникают принципиальные системные вопросы:

«Как достичь уровня международных стандартов?», понимая под этимуровень качества и конкурентоспособности;

«Достижимы ли ожидаемые эффекты?», на что можно рассчитыватьреально в пределах выделенных ресурсов по завершении проекта;

Таким образом, необходимо прибегнуть к ТРЕБОВАНИЯМСИСТЕМООБРАЗУЮЩИХ СТАНДАРТОВ, т. е. тех стандартов, которыепринципиальным образом определяют облик системы и ее эффективность.

Практика построения и эксплуатации АИС показывает, что невозможнопровести всесторонние испытания системы за приемлемое время. Они связаны,прежде всего, с большим количеством проверок функционирования примножественных вариантах использования.

Поэтому логическим продолжением является все более возрастающеевлияние роли МОДЕЛИРОВАНИЯ как объективного гаранта всестороннейэффективности создаваемой системы.

Математические и иного рода модели, а также поддерживающие ихпрограммные комплексы должны активно эксплуатироваться, что означает ихширокое применение при:

• принятии решений в жизненном цикле системы;• при формировании требований ТЗ;• сравнительном анализе и оценке, а также обосновании техническихрешений;• проведении испытаний (в том числе и касающихся сертификации);• настройке технологических параметров;• контроле качества и безопасности создаваемых, модернизируемых и

эксплуатируемых систем.


86

Если при этом ограничиваться формальными критериями эффективности,такое использование является на практике основой РАЦИОНАЛЬНОГОУПРАВЛЕНИЯ, т. е. управления, приводящего к достижению цели покритерию минимума или максимума выбранного показателя эффективностипри задаваемых параметрах. Характерным примером рациональногоуправления в общем случае является максимальный выигрыш (прибыль,уровень качества или безопасности и т. п.) при ограничениях или минимальныхзатратах на достижение приемлемого уровня качества и/или безопасности.

Project control (согласно ISOIIEC 2382-20/1990 «Информационнаятехнология.») - контроль, управление проектом - деятельность, связанная сконтролем развития проектом, направлением его развития, качеством ииспользованием ресурсов, а также сравнение этих показателей с плановыми.

Quality control (согласно ISO 9000:2000. «Система менеджмента качества.Основные положения и словарь») - контроль, управление качеством - частьменеджмента, направленная на выполнение требований к качеству.

Configuration management (IEEE Std 610.12: 1990) – управлениеконфигурацией - дисциплина, применяющая техническое и административноеруководство и надзор с целью идентификации документированияфункциональных и физических характеристик, регистрации и составленияотчетов по обработке этих изменений и состоянию реализации, а такжепроверки соответствия заданным требованиям.

Project management (согласно РМВОК:2000) – управление проектом -применение знаний, опыта, средств и методов при реализации проекта с цельюудовлетворения требований к проекту.

Quality management (согласно ISO 9000:2000) – управление качеством -скоординированная деятельность по руководству и управлению организациейприменительно к качеству.

Risk management (согласно стандарту Электронной промышленнойАссоциации EIA 731-1: 1996 «Модель возможностей в системной инженерии»)- управление рисками - организованный процесс распознавания и оценкирисков и реализации средств для поддержки рисков на приемлемом уровне.

Operability (согласно ISO 9126-1 «Информационные технологии») -управляемость - способность программного продукта предоставлятьпользователю возможность управлять этим продуктом и контролировать его.

Определим логически связанный контур, направленный на повышениеэффективности и качества АИС : « требования системообразующих стандартовподдерживающие их математические модели оценки вероятности успеха,риска, прибылей и ущербов - способы рационального управления на баземоделирования сертификация, юридически подтверждающая соответствиетребованиям стандартов».

Математическое моделирование является наиболее эффективным припостроении АИ С. Его применение дает возможность оперативно и


87

аргументированно решать на всех этапах жизненного цикла научно-технические задачи:

• оценки рыночной перспективности создаваемых систем и возможностейпоставщиков, организации эффективных систем менеджмента качества;

• обоснования системотехнического облика и количественных требованийтехнического задания к характеристикам систем, технологиям их создания ифункционирования, к квалификации разработчиков и пользователей;

• оценки выполнимости требований заказчика и степени ихудовлетворенности по мере развития проекта и в процесс е функционированиясистемы;

• оценки и обоснования технических решений по проектированию, анализаи снижения рисков при управлении проектами;

• исследования вопросов защищенности систем от потенциальных угрозбезопасности, в том числе от террористических угроз и угроз информационнойбезопасности, выявления «узких мест» и уязвимости системы и рациональныхпутей их устранения с указанием условий, когда это принципиально возможно;

• оценки качества систем и обоснования их эффективной эксплуатации идругие.

Современные АИС - это системы, выполняющие свои функциипосредством сбора, хранения и обработки информации на основе интеграциивозможностей человека, компьютеров, различного рода программно-технических средств и средств связи.

Отличительной особенностью АИС от других автоматизированных системявляется то, что на вход системы подается входная информация. Результатомфункционирования системы является выходная информация, которая впоследующем используется в соответствии с целевым назначением.

АИС являются неотъемлемой частью более объемлющих СИСТЕМ. В этойсреде требования к функционированию АИС формируются с ориентацией надостижение целей СИСТЕМЫ. Учитываются условия использования АИС (втом числе потенциальные угрозы), выделяемые ресурсы на создание иэксплуатацию, функциональные возможности источников информации,потребности со стороны управляемых объектов, а также требования и условиявзаимодействия с другими системами. С точки зрения системного анализаприменение любого рода АИС преследует общую цель - надежное исвоевременное представление полной, достоверной и конфиденциальнойинформации для последующего использования.

В свою очередь, с точки зрения математической формализацииреализуемые процессы сбора, обработки и хранения информации вполнеоднотипны. Вместе со сформулированной целью этого будет достаточно дляформирования требований и выбора общих показателей качествафункционирования АИС в любых различных областях применения. В общемслучае анализ АИС заключается во взаимосвязанной оценке показателейнадежности и своевременного представления, полноты и конфиденциальности


88

используемой информации. При этом нарушение безопасности информации вАИС может отрицательно сказаться как на качестве процессов представления,так и на качестве используемой информации.

Безопасность информации и используемого ПО является одним изнеобходимых условий требуемого качества функционирования АИС. Онаопределяется состоянием защищенности системы от различных угроз, и в итоге- способностью ЛИС обеспечить конкретному пользователю доступность,целостность и конфиденциальность требуемой информации. Качествофункционирования ЛИС с учетом факторов, воздействующих на информацию,определяется уровнями целостности системы и ее составных компонентов.Уровни целостности должны устанавливаться в техническом задании,оцениваться и в случае необходимости уточняться при проектировании иразработке, контролироваться при производстве и эксплуатации АИС ипереосмысливаться при ее совершенствовании и развитии. Характеристикикачества функционирования АИС должны оцениваться и контролироваться спомощью показателей, формируемых в зависимости от угроз, возможностей ихвозникновения и сценариев их потенциальной реализации с учетом спецификиАИС.

ЛЕКЦИЯ 11. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ АИС 4 часа

89

Тема 11. Стандартизация и сертификация АИС

Проблемы обеспечения качества функционирования и информационнойбезопасности автоматизированных информационных систем в самыхразличных областях их применения являются для России остро актуальными.Создание персональных ЭВМ, появление возможностей практическинеограниченного развития автоматизированных систем на базе локальных иглобальных сетей, внедрение ЭВМ в структуры государственного управления,разрабатываемое вооружение и военную технику, в системы передачиинформации, в финансовые и банковские системы, в другие критические сферыдеятельности человека позволили, с одной стороны, на несколько порядковувеличить объемы перерабатываемой информации и за счет этого повыситьоперативность и качество решения прикладных задач, а с другой стороны -поставило пользователей информации в жесткую зависимость от правильностьфункционирования программно-технических средств и качества используемойвыходной информации.

До конца 80-х годов в условиях ос1рого дефицита вычислительныхресурсов (таких как быстродействие процессора, емкость оперативной ивнешней памяти ЭВМ) отечественной промышленности в целом удавалосьобеспечивать выполнение требований к качеству функционирования АИС. Этодостигалось, главным образом, за счет создания специализированныхинформационно-вычислительных систем и программного обеспечения, жесткоориентированных на конкретные функции. Следствием явилось непомерноеувеличение стоимость и сроков разработки, сокращение жизненного цикласистем из-за невозможности их развития на современной вычислительнойплатформе, переносимости и сопровождаемости программного обеспечения(ПО). В условиях перехода России к рыночной экономике такой подход кразработке АИС себя полностью исчерпал.

Современный этап создания и развития отечественных АИСхарактеризуется следующими условиями, способствующими снижению ихкачества:

• жесткой конкурентной борьбой (в том числе и с зарубежными фирмамисовместными предприятиями) за отечественный рынок сбыта информации;

• расширением областей функционального применения,совершенствованием и развитием существующих АИС, объективнойнеобходимостью существенного увеличения объема перерабатываемой ипередаваемой информации с использованием средств автоматизации;

• использованием непроверенного ПО (в том числе зарубежногообщесистемного и технологического ПО ввиду недостаточности; качественныхотечественных аналогов), представляемого в виде «черного ящика» безисходных текстов и являющегося по этой причине потенциальным обладателемзакладных элементов, создающих угрозу информационной безопасности АИС.


90

В этих условиях наиболее перспективным способом проверкидостигнутого качества выступает сертификация, которая только начинаетвнедряться в практику создания и применения АИС в России. Сертификация -подтверждение достигнутого качества независимыми экспертами с выдачейсертификата соответствия требованиям стандартов. Комплекс проблемсертификации АИ С в принципе близок к проблемам, которые приходитсярешать для других видов изделий. Однако вследствие их новизны, высокойсложности объектов сертификации и многообразия показателей качествапоявился ряд особенностей этих проблем:

• научно-методические проблемы состоят в создании эффективных позатратам ресурсов методов сертификационных испытаний, гарантирующихдостоверное определение заданных показателей качества функционированияАИС и соответствие документации;

• технологические проблемы заключаются в обеспечении реализацииметодов испытаний АИС средствами автоматизации, тестирования иорганизации регламентированных проверок качества программ, данных идокументации на разных этапах их создания и при сертификационныхиспытаниях;

• проблемы стандартизации и нормативной документации сводятся ксозданию, последующему выбору и адаптации документов, применяемых длясертификационных испытаний АИС;

• организационные проблемы состоят в создании международных,государственных и ведомственных органов, ответственных за сертификациюАИС, в определении их прав и обязанностей, в оснащении их необходимыминормативно-методическими и инструментально-технологическими средствами;

• экономические проблемы СВОДЯТСЯ к выявлению, оценке иприменению экономически эффективных методов испытаний АИС,обеспечивающих заданную достоверность определения качества ихфункционирования, к разработке экономических механизмов взаимодействияорганизаций и специалистов по сертификации с разработчиками и заказчикамиАИС;

• правовые проблемы заключаются, прежде всего, в создании юридическихмеханизмов процессов сертификации и использования их результатов, созданиинормативов, правил взаимодействия и распределения экономической июридической ответственности между поставщиками, испытателями ипотребителями (заказчиками) АИС за несоответствие реальных показателейкачества гарантированным характеристикам сертифицированных изделий.

Наибольшую сложность при организации сертификации представляютнаучно-методические и технологические проблемы, а также проблемынормативной документации. Во многом это объясняется принципиальнымиизменениями современных объектов информатизации:


91

• формализуется и фиксируется широкий спектр конкретных показателейкачества функционирования АИС (резко возросли требования к ихинформационной безопасности);

• значительно увеличилось количество АИС, предназначенных дляобработки информации и управления сложными объектами в реальномвремени;

• комплексы программных средств и баз данных, предназначенных в АИСдля решения единой целевой задачи, могут размещаться на удаленных иразнородных аппаратных платформах, образуя системы распределеннойобработки информации (в том числе открытые системы);

• масштабы или размерность функционально законченных, проблемно-ориентированных программных средств (ПС) резко возросли и достигают сотентысяч и миллионов строк текста, а объем информации баз данных (БД) -десятков и сотен мегабайт, трудоемкость создания таких ПС и БД измеряетсясотнями человеко-лет, а длительность разработки и актуализации баз данныхдостигает нескольких лет;

• накоплено огромное количество функционально законченныхвысококачественных программных компонентов, пакетов прикладныхпрограмм и информационных массивов баз данных, готовых к повторномуиспользованию в различных приложениях и сочетаниях.

В этих условиях сертификация АИС призвана повысить степень доверия ксистеме, оценить достигнутый уровень ее качества. Вместе с тем, попыткимеханического выполнения полного набора требований сотен стандартов идругих нормативных документов при создании АИС, различающихсяпринадлежностью и спецификой функционального применения, могутпривести к обратному эффекту вследствие отсутствия обоснованнойтехнической политики в области обеспечения качества функционированияАИС. Поэтому сертификация АИС должна гармонично вписываться в процессысоздания и эксплуатации АИС для достижения целей проводимой техническойполитики.

При этом важным представляется дальнейшее проведение научныхисследовании в направлениях поиска путей повышения качествафункционирования и информационной безопасности АИС, разработкигосударственной технической политики в области сертификации АИС,создания адекватного комплекса нормативной и методической документации,инструментально-технологических средств испытаний.

Организационно-правовые документы в области стандартизации исертификации.

Обзор существующих правовых документов Стандарты,регламентирующие обеспечение адекватности функционированияавтоматизированных информационных систем


92

К стандартам, регламенrирующим обеспечение адекватностифункционирования ЛИС, отнесены стандарты в области систем качества,стандарты, регламентирующие управление пpоектированием, разработку итестирование ПО, а также документирование АИС. При изложении материалаиспользуются очень близкие термины: программные средства, программныепродукты и программное обеспечение. В международных стандартах, какправило, для основных используемых терминов при водятся определения втексте самого стандарта, при этом наблюдаются незначительные отличия приопределении одного и того же термина в различных стандартах. ПосколькуЭТИ отличия малосущественны с точки зрения применения программ в АС, вдальнейшем для понимания изложения будем придерживаться следующихопределений: программное средство - программа, предназначенная длямногократного применения на различных объектах разработчика любымспособом и снабженная комплектом программных документов (по ГОСТ28195-89); программный продукт - набор компьютерных программ, процедур исвязанные с ними документация и данные (по стандарту ISO/IEC 12207-95);программное обеспечение АИС - совокупность программ на носителях данныхи программных документов, предназначенная для отладки, функционированияи проверки работоспособности АС (по ГОСТ 34.003-90).

ЛЕКЦИЯ 12. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АИС 2-4 часа

93

Тема 12. Тенденции развития АИС

Активное использование объектных технологий. В разработках АИСпрочные позиции заняли объектные технологии. Их использование в этойобласти продолжает расширяться. В значительной мере этому способствуетсоздание развитой объектной инфраструктуры.

Большой вклад в ее формирование вносит консорциум OMG (ObjectManagement Group), который вот уже почти полтора десятилетия ведетактивную работу по созданию комплекса стандартов интероперабельныхнеоднородных распределенных объектных сред. Центральное место в этомкомплексе занимает стандарт архитектуры интероперабельности CORBA, атакже ряд дополнительных стандартов горизонтальной и вертикальной сферы.

Стандарты горизонтальной сферы включают спецификации комплексаобъектных сервисов, функционирующих в архитектурной средё CORВA, языкапредставления метаданных инструментов объектного анализа ипроектирования, компонентной модели, метамодели для представленияметаданных хранилищ данных.

Стандарты вертикальной сферы определяют объектные среды (средыбизнес-объектов) для многих областей приложений.

Существенный вклад в компонентные технологии внесла корпорацияMicrosoft, которая первой разработала компонентную объектную модель СОМ(Component Object Model) [24] и ее распределенную версию DCOM (DistributedComponent Model), ставшие основой ряда программных продуктов компании.

Важное значение имеет создание компанией Sun Microsystems и широкоераспространение объектного языка программирования Java, а такжеоснованного на этом языке комплекса средств компонентной разработкиприложений из повторно используемых объектных компонентов -компонентная модель JavaBeans, архитектура Enterprise JavaBeans, а такжетехнология Java 2 Enterprise Edition.

Наряду с указанными общими элементами объектной инфраструктуры,независимыми от класса АИС, созданы также ее элементы, ориентированные наотдельные классы систем, - системы баз данных, Web, текстовые системы.

Основой разработки коммерческих объектных СУБД стал стандартобъектных баз данных консорциума ODMG (Object Data Маnagement Group).Разработаны стандарты API объектных СУБД для объектных языковnporpаммирования Java и Smalltalk. Миграция реляционных приложений базданных в объектную среду обеспечивается новым стандартом языка запросовSQL: 1999, поддерживающим объектно-реляционную модель данных, а такжеобъектно-реляционными SQL-серверами, созданными ведущими поставщикамипроrpаммного обеспечения систем баз данных.

Объектный подход нашел применение и в технологиях Web. Технология Jаvа-аплетов обеспечивает мобильность программного обеспечения в среде WеЬ


94

с помощью Web-браузеров со встроенной виртуальной машиной Java (JavaVirtual Machine, NM).

Консорциумом W3C был разработан стандарт DOM (Document ObjectModel), обеспечивающий объектное представление XMLдокументов - единицыинформационных ресурсов в новой технологической платформе Web,основанной на языке XML.

Объектное направление в области АИС хорошо оснащеноинструментальными средствами CASE, основанными на методах объектногоанализа и проектирования и использующими стандартизованныйконсорциумом OMG язык UML (Unified Modeling Language) для представленияметаданных.

Интеграция неоднородных информационных ресурсов. Благодаряактивным разработкам АИС многие организации стали обладателямиколлекций информационных ресурсов разной природы, каждая из которыхподдерживается собственными программными средствами, обеспечивающимидля пользователя свой специфический интерфейс. В таких условияхпользователю было бы желательно иметь единый интерфейс для доступа ковсем этим информационным ресурсам. Поскольку появилось много источниковинформации, хотелось бы иметь возможность получения более полной иинтегрированной информации с использованием нескольких источников.Коллективы, осуществляющие совместную деятельность, стремятсяобъединить информационные ресурсы, которыми они располагают.

Все эти и другие причины создали предпосылки для проведенияисследований и разработок в области интеграции неоднородныхинформационных ресурсов. Эти исследования приобрели большуюактуальность в области АИС, особенно в последние годы.

Под ИНТЕГРАЦИЕЙ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ понимаетсяобеспечение пользователям доступа к нескольким источникаминформационных ресурсов в терминах единого материализованного иливиртуального представления, исключающего избыточность информации налогическом или семантическом уровне.

Неоднородность информационных ресурсов может проявляться вразличных аспектах, например:

• в различии парадигм моделирования данных (реляционная модель,объектная модель и т.п.);

• В многообразии сред представления ресурсов (текстовая, аудио и т. д.);• В разной степени стpуктурированности данных (структурированные,

слабостpуктурированные, неструктурированные);• в различиях интерпретации их содержания, в различии программных

систем, которые их поддерживают, и т. д.

Интеграция информационных ресурсов охватывает большой комплекспроблем, к числу которых относятся, в частности:


95

• разработка интегрирующих моделей данных;• создание методов отображения моделей данных;• создание архитектур систем интеграции;• разработка адаптеров (Wrapper) - компонентов таких архитектур,

обеспечивающих интероперабельность интегрируемых неоднородныхинформационных ресурсов;

• создание посредников (Mediator) - компонентов архитектур интеграции,обеспечивающих семантическую интеграцию информационных ресурсов;

• интеграция схем объединяемых баз данных;• разработка языков описания онтологии;• создание методов слияния онтологии и другие.

Технологии интеграции неоднородных информационных ресурсов уженаходят практическое применение. Некоторые относительно простыевозможности интеграции обеспечиваются программными продуктами. Болеесложные проблемы семантической интеграции пока еще являются предметомизучения многих исследовательских проектов.

Архитектура распределенных систем. Распределенные АИС стали внастоящее время обыденной реальностью. В многочисленных корпоративныхАИС используются распределенные базы данных. Отработаны методыраспределения данных и управления распределенными данными,архитектурные подходы, обеспечивающие масштабируемость систем,реализующие принципы многозвенной архитектуры «клиент-сервер», а такжеархитектуры промежуточного слоя.

Начинают применяться на практике мобильные архитектуры.Это относится как к системам баз данных, так и к приложениям Web.

Возрождается подход к построению распределенных систем, основанный наодноранговой архитектуре (Peer-to-Peer), при котором, в отличие отдоминирующей сегодня в распределенных системах архитектуры «клиент-сервер», роли взаимодействующих сторон в сети не фиксируются. Ониназначаются в зависимости от ситуации в сети, от загруженности ее узлов.

Мобильные Ане. в связи с интенсивным развитием коммуникационныхтехнологий активно развиваются мобильные АИС.

Разработаны технические средства и программное обеспечение для ихсоздания. Благодаря этому стали развиваться мобильные системы баз данных.Многие научные коллективы проводят исследования специфическихособенностей таких систем, создают разнообразные их прототипы. Важныминструментом для разработки мобильного программного обеспечения сталитехнологии Java.

Создан стандарт протокола беспроводного доступа приложений в Web(Wireless Application Protocol - WАР), который уже поддерживаетсянекоторыми моделями сотовых телефонов.


96

Поддержка метаданных. В разработках АИС больше внимания сталиуделять метаданным. Здесь предпринимаются шаги в двух направлениях -стандартизация представления метаданных и обеспечение их поддержки всистеме.

В АИС используются разнообразные способы и средства представленияметаданных (различного рода репозитории метаданных). Отсутствиеунификации в этой области значительно осложняет решение проблеммобильности приложений, повторного использования и интеграцииинформационных ресурсов и информационных технологий, а такжереинжиниринга АИС для преодоления указанных трудностей активно ведутсяразработки стандартов метаданных, ориентированных на различныеинформационные технологии. В этой области уже существует рядмеждународных, национальных и индустриальных стандартов, определяющихпредставление метаданных и обмен метаданными В АИС. Некоторые из нихуже приобрели статус стандартов де-факто. Ограничимся здесь упоминаниемлишь наиболее значимых из них.

Вероятно, первым стандартом де-факто этой категории был язык описанияданных CODASYL для баз данных сетевой структуры. Из более позднихстандартов следует назвать: стандарт языка запросов SQL для реляционных базданных, содержащий определение так называемой информационной схемы –совокупности представлений схем реляционных баз данных; компонентстандарта объектных баз данных ODMG, описывающий интерфейсырепозитория объектных схем; международный стандарт IRDS (InfonnationResource Dictionary Systems), описывающий системы для создания и поддержкисправочников информационных ресурсов организации.

К числу стандартов метаданных Web относится подмножество языка XML,используемое для описания логической структуры ХМL-документовнекоторого типа. Это описание называется DTD (Document Туре Definition).Кроме того, платформа XМL включает стандарт XМL Schema, предлагающийболее развитые возможности для описания ХМL-документов. Стандарт RDF(Resource Definition Framework) определяет простой язык представления знанийдля описания содержимого XML-документов. Наконец, разрабатываемыйстандарт OWL (Ontology Web Language) определяет формальный языкописания онтологии, предназначенный для семантического Web.

Стандарт языка UМL (Unified Modeling Language), обеспечивающийпредставление метаданных инструментов CASE для визуального объектногоанализа и проектирования, разработан консорциумом ОМО. Этот языкподдерживается во многих программных продуктах CASE. Консорциум ОМОсоздал также стандарт XMI (XML Metadata Interchange) для обменаметаданными между инструментами CASE, использующими язык UML.


97

Работы по развитию существующих и созданию новых стандартовпредставления метаданных для АИС продолжаются. Более подробные сведенияо рассматриваемых стандартах можно найти в энциклопедии.

Семантическая обработка информационных ресурсов.Ранее, еще в 70-80-е годы, предпринимались попытки создания систем,

основанных на знаниях. Был выполнен ряд посвященных этим проблемамисследовательских проектов в Стэндфордском университете (США), вуниверситете Торонто (Канада) и других крупных научных центрах. Былисозданы различные исследовательские прототипы систем баз данных,поддерживающих семантические модели данных, а также информационно-поисковых систем, в которых в качестве языков запросов использовалисьестественные языки. Поисковые системы такого типа создавались и в нашейстране.

В последние годы активно велись работы по семантическому текстовомупоиску. В то время как действующая реализация WеЬ предусматриваетинтерпретацию информационных ресурсов человеком, семантический поискпозволит создавать приложения с их компьютерной интерпретацией.

Управление потоками данных. Управление потоками данных- одно изновых формирующихся направлений в области АИС, связанное с обработкойданных сетевого трафика, данных, порождаемых различного рода датчиками,потоков сообщений электронной почты и т. п. Стали создаватьсяпредназначенные для этой цели инструментальные средства, которые называютсистемами управления потоками данных (Data Stream Management System -DSMS) общего назначения. Возникло специфическое направление, связанное спотоками документов, а в области текстовых систем - фильтрация потоков.

Специфика этого класса АНС состоит в том, что, в отличие от систем базданных и систем текстового поиска, они имеют дело не с базой данных иликоллекцией документов, содержащейся в среде хранения информационныхресурсов системы, а с потоком транзитных ресурсов, которые нужнообрабатывать «на проходе ». В связи с этим необходимо разрабатывать новыетехнологии для решения проблем, связанных с информационными ресурсамитакой природы.

Совместное использование информационных технологий. В последниегоды стали появляться инструментальные средства и крупные АИС, в которыхсовместно используются различные информационные технологии из областибаз данных, текстовых систем и Web.

Так, создан ряд коммерческих СУБД, которые наряду с традиционнымидля технологий баз данных функциями управления данными предоставляютвозможности текстового поиска. Простейшие возможности контекстногопоиска обеспечивают популярные Web-браузеры. Поисковые машины Webиспользуют реализованную в этой среде технологию доступа кинформационным ресурсам вместе с технологиями текстового поиска. В новомклассе СУБД, называемых ХМL-ориенrированными, совместно используются


98

технологии баз данных и технологии XМL. В среде Web обеспечивается доступк базам данных SQL по запросам пользователей. Создаются интегрированныесистемы, предусматривающие доступ к базам данных и к текстовыминформационным ресурсам с использованием единого интерфейса. Одна изтаких систем создана компанией IBM.

С середины 90-х годов во многих странах стали активно разрабатыватьсяАИС нового класса, называемые электронными библиотеками. Одной изосновных особенностей продвинутых систем такого рода является поддержка иобеспечение интеграции неоднородных информационных ресурсов. Поэтомунастоятельной необходимостью в электронных библиотеках стало совместноеиспользование различных информационных технологий - технологий базданных, технологий текстового поиска, технологий Web.

Рост масштабов АВС. Совершенствование технических возможностейсредств вычислительной техники, развитие коммуникационных средств итехнологий управления информационными ресурсами в последние годыпривели к появлению более крупных АИС. Речь идет о масштабах систем нетолько относительно объема поддерживаемых информационных ресурсов, но ичисла их пользователей. Появились системы очень больших баз данных(гигабайты и даже петабайты данных) - системы текстового поиска с огромнымколичеством документов. Объем информационных ресурсов Web в настоящеевремя исчисляется многими миллионами страниц. Корпоративные системы базданных насчитывают тысячи пользователей. На порядок больше пользователейимеют некоторые информационные сервисы Web. Количество таких крупныхсистем продолжает расти.

Глобализация АВС. Усиливается тенденция к глобализации АИС.Глобализация АИС имеет две стороны - обеспечение глобального доступапользователей к системе и интеграция информационных ресурсов,распределенных в глобальной сети. Уникальной глобальной АИС являетсяWeb. В ней воплощаются обе указанные стороны глобализации АИС. Онаобеспечивает глобальный доступ к явно представленным на Web-сайтахинформационным ресурсам, а также к ресурсам «скрытой» Web. Вместе с темна платформе Web создаются разнообразные приложения, обеспечивающиеинтеграцию распределенных в Web информационных ресурсов.Многочисленные глобальные системы создаются в настоящее время какприложения Web для электронного бизнеса, для поддержки научнойкооперации различных коллективов ученых во многих областях знаний вмеждународном и национальном масштабе, в библиотечном деле и в другихсферах.

Среда Web предоставляет для поддержки таких систем идеальные условия.Конвергенция технологий. Одна из важных тенденций в области АИС

состоит в конвергенции различных пластов технологий АИС. Имеет местовзаимопроникновение идей, заимствование подходов и техники из смежныхобластей информационных технологий.


99

Действительно, в системах текстового поиска используютсязаимствованные из технологий баз данных методы прямого доступа кинформационным ресурсам на основе техники индексирования. ТехнологииWeb используют методы текстового поиска, отработанные за долгие годы вспециально предназначенных для этого системах текстового поиска. Втехнологической платформе XML, создаваемой для Web нового поколения,используются многие ключевые концепции и подходы к управлению данными,созданные в области баз данных, такие как модель данных, схема,многоуровневое представление данных, ограничения целостности данных идругие. В свою очередь, в технологиях баз данных зарождается новый класссистем баз данных, предназначенных для поддержки коллекций ХМL-документов. Появились коммерческие ХМL-ориентированные СУБД.

Развитие стандартов информационных технологий. Последнеедесятилетие стало периодом интенсивной деятельности по стандартизацииразличных аспектов информационных технологий. Эта деятельностьосуществляется не только силами официальных органов стандартизации, но имногочисленными специально для этих целей учрежденнымииндустриальными консорциумами.

Благодаря созданию стандартов в этой области обеспечиваетсяпереносимость приложений и информационных ресурсов между различнымипрограммно-аппаратными платформами, интероперабельность программныхпродуктов различных поставщиков и созданных на их основе приложений,повторное использование ресурсов, в частности метаданных и программныхкомпонентов приложений. Появилась возможность измеренияпроизводительности различных систем на эталонных тестах и сравнительнойоценки результатов измерений и т. д.

Создано немалое количество международных, национальных ииндустриальных стандартов разного назначения, многие из которых стали ужестандартами де-факто. Стандарты реляционных и объектных баз данных,многочисленные стандарты Web, хранилищ данных, интероперабельныхнеоднородных распределенных объектных сред, стандарты геоданных,компонентных моделей и архитектур представляют лишь часть проведенной вэтой области огромной работы. Деятельность по созданию и развитиюстандартов информационных технологий активно продолжается.

Автоматизированная разработка АИС. Крупное достижение технологийсовременных АИС состоит в создании методов их анализа и проектирования,которые в течение двух-трех десятилетий прошли испытания на практике. Наих основе разработаны инструментальные средства CASE, которыепоставляются многими компаниями-разработчиками программногообеспечения. Такие технологии широко применяются прежде всего длясоздания систем баз данных. Важное место в этой области принадлежитметодам объектного анализа и проектирования. Консорциумом OMG создан


100

стандарт унифицированного визуального языка моделирования UML,основанного на таких методах.

Язык UML поддерживают в настоящее время многие программныепродукты.

Разработчики Web-сайтов также располагают развитым инструментальнымоснащением, которое существенно облегчает создание Web-страниц сосложным дизайном, позволяет динамически генерировать Web-страницы наоснове содержимого баз данных по запросам пользователей, разрабатывать иотлаживать встраиваемые в Web-страницы Jаvа-скрипты и т. д.

Создатели систем текстового поиска имеют в своем распоряжениивспомогательные средства для автоматизированной разработки тезаурусов,словарей и т. д., для сканирования и ввода документов, автоматического ихиндексирования.

Современный этап технологий программирования представляет собойкомпонентное программирование (СОМ Object Model) как тенденция развитияООП (технологии СОМ, СОМ+, .Net (компании Мiсrоsоft), CORВA, Jawa идругие).

Компонентное программировании (КП) - скорее динамический процесс, ане статическая модель с четким набором основных принципов. На сменустарым идеям приходят новые, но сохраняется преемственность в целях. Однаиз целей – создание технологии для разработки (программирования)распределенных систем.

Распределенность, независимость - некоторые из ключевых слов,характеристик КП в целом.

Компонентные технологии позволяют формировать сложныераспределенные приложения, некоторые части которых выполняют вразличных узлах локальной или глобальной сети. Недостатки процедурногоподхода:

• особенность состоит в раздельном хранении функций и данных;• хранение в одном массиве не только указателя, но и информации о типе

данных.Недостатки ООП:• не полностью решена задача повторного использования кода;• упаковка класса в динамически компонируемую библиотеку не всегда

достижима.Основная идея КП - распространение классов в бинарном виде (т. е. не в

виде исходного кода) и предоставление доступа методом класса через строгоопределенные интерфейсы, что позволяет снять проблему несовместимостикомпиляторов и обеспечивать смену версий классов без перекомпиляциииспользующих их приложений.

Интерфейсам отводится не только роль посредника между клиентом исервером, они задают семантику сервиса.


101

Компонент - это хранилище (в виде DLL или ЕХЕ-файлов) для одного илинескольких классов.

Клиент должен знать только уникальный идентификатор класса иинтерфейс(ы), обеспечивающий(ие) доступ к реализованным данным классомметодам. В реестре системы хранится информация о месте компонента,содержащего данный класс.

Это позволяет системе прозрачно для клиента перенаправлять вызовыметодов к определенному компоненту и возвращать результаты, при этомобеспечивается:

• независимость от языка программирования;• прозрачность местоположения сервера для клиента.Основные принципы КЛ, реализованные в рамках технологии СОМ.

1. Инкапсуляция находится на более высоком уровне, чем ООП.Интерфейс - абстрактный базовый класс, который не имеет элементов

данных и является прямым потомком не более чем одного другого интерфейса.

2. Наследование интерфейсов, а не классов. Классы могут включаться вразные компоненты. Новый интерфейс может наследовать ранее написанныминтерфейсам.

Повторное использование кода не выполняется, но разработчик можетдобавить функциональность старого компонента к функции нового двумяспособами:

1. Контейнеризации - вызывая методы старого компонента.Новый компонент является посредником между клиентом и старым

компонентом;

2. Агрегации - новый компонент не работает посредником, вызовыклиента, относящиеся к старому компоненту, направляются прямо новомукомпоненту.

3. Полиморфизм. Если описан некоторый интерфейс, то любое числоклассов может реализовать его любым способом на любом языке(поддерживающем СОМ). При этом не должна меняться семантика интерфейса.

4. Бинарное представление. Компоненты распространяются ииспользуются в бинарном виде, т. е. в виде («черного ящика». Это дает новыевозможности, например, для использования различных языковпрограммирования при реализации компонентов и использующих их клиентов.

5. Инфраструктура для распределенных приложений частичнообеспечивается самой архитектурой системы, реализующей СОМ, частично засчет использования дополнительных сервисов.

Важная тенденция развития в области АИС состоит в том, что повышаетсяудельный вес систем, которые создаются с использованием тех или иныхсредств автоматизированной разработки.


102

Повышается культура проектирования и реализации крупных АИС,основанных на технологиях баз данных. Все большее признание специалистовполучают стандарты системного проектирования, обеспечивающиеэффективное управление жизненным циклом создаваемой системы, отсутствиеупущений в процессе разработки, высокое ее качество.

В условиях рыночной экономики уделяется серьезное вниманиеуправлению проектами систем, не только технологическим, но иэкономическим их аспектам. для этого развиваются необходимые методы исоздаются инструментальные средства.

Documents

лекции аис