КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Информатика Тема Основы информационной

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ «Информатика» Тема. Основы информационной культуры Лекция. Информационные процессы в автоматизированных системах

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Понятие информационной системы. 2. Фазы информационного цикла и его модели 3. Структура и классификация информационных систем. 4. Информационный ресурс и его составляющие.

1. Понятие информационной системы По гречески система (systema) — это целое, составленное из частей. Другими словами, система есть совокупность элементов, взаимосвязанных друг с другом и таким образом образующих определенную целостность. Элемент системы — часть системы, выполняющая определенную функцию. Элемент системы может быть сложным, состоящим из взаимосвязанных частей, т. е. тоже представляет собой систему. Такой сложный элемент часто называют подсистемой. Организация системы — внутренняя упорядоченность и согласованность взаимодействия элементов системы. Организация системы проявляется, например, в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы. Структура системы — совокупность внутренних устойчивых связей между элементами системы, определяющая ее основные свойства. Целостность системы, — принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов. В то же время свойства каждого элемента зависят от его места и функции в системе.

Классификация систем, как и любая классификация, может проводиться по различным признакам. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные. Материальные системы представляют собой совокупность материальных объектов. Среди материальных систем можно выделить неорганические (технические, химические и т. п. ), органические (биологические) и смешанные, содержащие элементы как неорганической, так и органической природы. Среди смешанных систем следует обратить особое внимание на человеко машинные (эрготехнические) системы, в которых человек с помощью машин осуществляет свою трудовую деятельность. Важное место среди материальных систем занимают социальные системы с общественными отношениями (связями) между людьми. Подклассом этих систем являются социально экономические системы, в которых общественные отношения людей в процессе производства являются связями между элементами. Абстрактные системы — это продукт человеческого мышления: знания, теории, гипотезы и т. п.

По временной зависимости различают статические и динамические системы. В статических системах с течением времени состояние не изменяется, в динамических системах происходит изменение состояния в процессе ее функционирования. Динамические системы с точки зрения на 6 людателя могут быть детерминированными и вероятностными (стохастическими). В детерминированной системе состояние ее элементов в любой момент полностью определяется их состоянием в предшествующий или последующий момент времени. Иначе говоря, всегда можно предсказать поведение детерминированной системы. Если же поведение предсказать невозможно, то система относится к классу вероятностных (стохастических) систем.

По взаимодействию системы с внешней средой, различают закрытые и открытые системы. Закрытые системы не взаимодействуют с внешней средой, все процессы, кроме энергетических, замыкаются внутри системы. Открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позволяет им развиваться в сторону совершенствования и усложнения. По сложности системы принято делить на: простые, сложные и большие (очень сложные). Простая система — это система, не имеющая развитой структуры (например, нельзя выявить иерархические уровни). Сложная система — система с развитой структурой, состоящая из элементов — подсистем, являющихся в свою очередь простыми системами.

Большая система — это сложная система, имеющая ряд дополнительных признаков: наличие разнообразных (материальных, информационных, денежных, энергетических) связей между подсистемами и элементами подсистем; открытость системы; наличие в системе элементов самоорганизации; участие в функционировании системы людей, машин и природной среды. Для больших систем можно выделить следующие основные признаки: 1. Наличие структуры, благодаря которой можно узнать, как устроена система, из каких подсистем и элементов состоит, каковы их функции и взаимосвязи, как система взаимодействует с внешней средой. 2. Наличие единой цели функционирования, т. е. частные цели подсистем и элементов должны быть подчинены цели функционирования системы, 3. Устойчивость к внешним и внутренним возмущениям. Это свойство подразумевает выполнение системой своих функций в условиях внутренних, случайных изменений параметров и дестабилизирующих воздействий внешней среды. 4. Комплексный состав системы, т. е. элементами и подсистемами большой системы являются самые разнообразные по своей природе и принципам функционирования объекты. 5. Способность к развитию. В основе развития систем лежат противоречия между элементами системы. Снятие противоречий возможно при увеличении функционального разнообразия, а это и есть развитие.

Различают физические и абстрактные модели. При изучении информационных технологий наибольшее распространение получили абстрактные информационные модели. Математические модели, применяемые в экономических иссле дованиях, называют экономико-математическими. Математические модели представляют собой формализованное описание на языке математики исследуемых объектов и отображают в виде математических отношений взаимосвязи параметров этих объектов. Наличие достаточно полной математической модели объекта позволяет разработать алгоритм управления этим объектом, т. е. создать алгоритмическую модель. Если для управления используется ЭВМ, то алгоритмическая модель преобразуется с помощью языков программирования в программу, управляющую работой ЭВМ, а через нее — объектом управления. Информационная модель — это отражение предметной области в виде информации. Предметная область представляет собой часть реального мира, которая исследуется или используется.

Концептуальная модель (КМ) обеспечивает интегрированное представление о предметной области и имеет слабо формализованный характер. Логическая модель (ЛМ) формируется из концептуальной путём выделения конкретной части, её детализации и формализации. Логическая модель, формализующая на языке математики взаимосвязи в выделенной предметной области, называется математической моделью (ММ). С помощью математических методов математическая модель преобразуется в алгоритмическую модель (АМ), задающую последовательность действий, реализующих достижение поставленных целей. На основе алгоритмической модели создаётся машинная программа (П) являющаяся той же алгоритмической моделью, только представленной на языке понятном ЭВМ. Информационная система представляет собой систему по сбору, передаче, переработке информации об объекте, снабжающую работников различного ранга информацией для реализации функции управления. Информационная система создается для конкретного объекта.

Процессы, обеспечивающие работу информационной системы любого назначения, условно можно представить в виде схемы :

2. Фазы информационного цикла и его модели Потребность в создании АИС может обусловливаться либо необходимостью автоматизации или модернизации существующих информационных процессов, либо необходимостью коренной реорганизации в деятельности предприятия. Потребности создания АИС указывают, во-первых, для достижения каких именно целей необходимо разработать систему; во-вторых, к какому моменту времени целесообразно осуществить разработку; в-третьих, какие затраты необходимо осуществить для проектирования системы. Совокупность стадий и этапов, которые проходит АИС в своем развитии от момента принятия решения о создании системы до момента прекращения функционирования системы, называется жизненным циклом АИС. Методология проектирования АИС учитывает спиральную модель ее жизненного цикла. Каждый виток спирали включает полный цикл разработки, в результате которого система выходит на более высокий уровень требований и реализации следующей версии :

Спиральная модель жизненного цикла проекта информационной системы

Стадии жизненного цикла разработки АИС: 1. Планирование и анализ требований системный анализ. Исследование и анализ существующей информационной системы, определение требований к создаваемой АИС, оформление технико экономического обоснования (ТЭО) и технического задания (ТЗ) на разработку АИС. 2. Проектирование (техническое проектирование, логическое проектирование). Разработка в соответствии со сформулированными требованиями состава автоматизируемых функций (функциональная архитектура) и состава обеспечивающих подсистем (системная архитектура), оформление технического проекта АИС. 3. Реализация (рабочее проектирование, физическое проектирование, программирование). Разработка н настройка программ, наполнение баз данных, создание рабочих инструкций для персонала, оформление рабочего проекта. 4. Внедрение (тестирование, опытная эксплуатация). Комплексная отладка подсистем АИС, обучение персонала, поэтапное внедрение АИС в эксплуатацию по подразделениям экономического объекта, оформление акта о приемо сдаточных испытаниях АИС. 5. Эксплуатация АИС (сопровождение, модернизация). Сбор рекламаций и статистики о функционировании АИС, исправле ние ошибок и недоработок, оформление требований к модерни зации АИС и ее выполнение (повторение стадий 2 5).

3. Структура и классификация информационных систем Типы обеспечивающих подсистем Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, назы ваемыхподсистемами. Подсистема — это часть системы, выделенная по какому либо признаку. Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Т. о. , структура любой ИС может быть представлена совокупнос тью обеспечивающих подсистем :

Информационное обеспечение Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в своевременном формиро вании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений. Информационное обеспечение — совокупность единой системы класси фикациии кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных. Техническое обеспечение — комплекс технических средств, предназна ченных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы. Комплекс технических средств составляют: компьютеры любых моделей; устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации; устройства передачи данных и линий связи; оргтехника и устройства автоматического съема информации; эксплуатационные материалы и др.

Математическое и программное обеспечение — совокупность математи ческих методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств. К средствам математического обеспечения относятся: • средства моделирования процессов управления; • типовые задачи управления; • методы математического программирования, математической статистики, теории мас сового обслуживания и др. В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация. К общесистемному программному обеспечению относятся комплексы про грамм, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации. Они служат для расширения функциональных возможностей ком пьютеров, контроля и управления процессом обработки данных. Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность про грамм, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ (ППП), реализующие разработанные модели разной степени адекватности, отражающие функционирование реального объекта. Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико математическую модель задачи, контрольные примеры.

Организационное обеспечение — совокупность методов и средств, регла ментирующихвзаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы. Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, определяющих со здание, юридический статус и функционирование информационных сис тем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации. Главной целью правового обеспечения является укрепление законности. Правовое обеспечение этапов функционирования информационной системы вклю чает: • статус информационной системы; • права, обязанности и ответственность персонала; • правовые положения отдельных видов процесса управления; • порядок создания и использования информации и др.

Классификация ИС

В зависимости от степени (уровня) автоматизации выделяют ручные, автоматизированные и автоматические информационные системы. Ручные ИС характеризуются тем, что все операции по переработке информации выполняются человеком. Автоматизированные ИС — часть функций (подсистем) управления или обработки данных осуществляется автоматически, а часть — человеком. Автоматические ИС — все функции управления и обработки данных осуществляются техническими средствами без участия человека (например, автоматическое управление технологическими процессами). Тенденции развития информационных систем. Различают несколько поколений ИС. Первое поколение ИС (1960 1970 гг. ) строилось на базе центральных ЭВМ по принципу «одно предприятие — один центр обработки» , а в качестве стандартной среды выполнения приложений (функциональных задач) служила операционная система фирмы IBM — MVS.

Второе поколение ИС (1970 1980 гг. ): первые шаги к децентрализации ИС, в процессе которой пользователи стали продвигать информационные технологии в офисы и отделения компаний, используя мини компьютеры. Третье поколение ИС (1980 начало 1990 х гг. ): бум распределенной сетевой обработки, главной движущей силой которого был массовый переход на персональные компьютеры (ПК), Логика корпоративного бизнеса потребовала объединения разрозненных рабочих мест в единую ИС — появились вычислительные сети и распределенная обработка. Четвертое поколение ИС находится в стадии зарождения, но уже понятно, что отличительные черты современных ИС, прежде всего иерархическая организация, в которой централизованная обработка и единое управление ресурсами ИС на верхнем уровне сочетается с распределенной обработкой на нижнем, определяются синтезом решений, апробированных в системах предыдущих поколений.

4. Информационный ресурс и его составляющие Обеспечение любого вида деятельности составляют финансы, материальные ресурсы, штаты и информационные ресурсы. Если первые три вида ресурсов можно рассматривать обособленно, то информационные ресурсы тесно взаимосвязаны с каждым из них и по уровню иерархии стоят выше, так как используются при управлении остальными. Информацию как вид ресурса можно создавать, передавать, искать, принимать, копировать (в той или иной форме), обрабатывать, разрушать. Информационный ресурс — концентрация имеющихся фактов, документов, данных и знаний, отражающих реальное изменяющееся во времени состояние общества, и используемых при подготовке кадров, в научных исследованиях и материальном производстве. Факты — результат наблюдения за состоянием предметной области. Документы — часть информации, определенным образом структурированная и занесенная на бумажный носитель. Данные — вид информации, отличающийся высокой степенью форматированности в отличие от более свободных структур, характерных для речевой, текстовой и визуальной информации.

Знания — итог теоретической и практической деятельности человека, отражающий накопление предыдущего опыта и отличающийся высокой степенью структурированности. Можно выделить три основных вида знаний: 1. декларативные (факторальные), представляющие общее описание объекта, что не позволяет использовать их без предварительной структуризации в конкретной предметной области; 2. понятийные (системные), содержащие помимо первых, взаимосвязи между понятиями и свойства понятий; 3. процедурные (алгоритмические), позволяющие получить алгоритм решения.