Организация и средства информационных технологий обеспечения управленческой деятельности.
Информационные технологии: основные понятия, терминология и классификация.
1. Структура автоматизированной информационной системы (АИС).
2. Функциональные элементы АИС.
1. Структура автоматизированной информационной системы (АИС)
Современный этап развития кибернетики характеризуется интенсивным расширением работ по создания информационных систем (ИС) для сбора, хранения, обработки и передачи больших массивов информации, необходимой для эффективного управления в промышленности, энергетике, на транспорте, при решении экономических задач, в банковско-финансовой сфере, и во многих других областях человеческой деятельности.
В настоящее время в нашей стране (а в других странах несколько ранее) разрабатываются и успешно применяются для решения многих задач автоматизированные информационные технологии и системы, основанные на вычислительных комплексах, которые и называются АИС. Они включают в себя территориально распределенные ЭВМ, источники и потребителей информации, объединенные каналами связи.
Основные принципы и функции АИС могут быть рассмотрены на примере общей структуры человеко-машинной системы (ЧМС) управления (рис. 1).
от человека – запрос на требуемую информацию;
от СОИ – результаты обработки информации,
необходимые для принятия решения – сведения;
к СОИ – информация, характеризующая состояние системы.
Рис. 1
Вследствие высокой сложности управляемой системы, зачастую человек оказывается не способным воспринять и переработать всю исходную информацию, поступающую к нему. Задачей АИС является прием, обращение и преобразование информации с целью получения именно тех сведений, которые в данный момент требуются человеку для принятия решения.
АИС (АСОИ) называется системная организация технологического процесса выполнения информационных процедур с использованием технических и программно-математических средств для решения задач организационно-экономического (производственного, технологического и т. д.) управления.
В этом определении подчеркивается, что речь идет о технологии решения управленческих задач с применением средств автоматизации.
ПРИМЕР. Пусть управляемой системой является магазин. Тогда данные, характеризующие магазин как систему, поступают с мест продаж, со складских помещений, от поставщиков и т.д. Вся эта информация представляет собой в некотором роде сырой материал, малопригодный для принятия конкретных решений. Так, в частности, если принимается решение о распределении заказов на товары, то управляющему требуются сведения только о тех товарах, запасы которых находятся ниже установленного уровня. Задачей АИС в этом случае является извлечение из имеющихся данных сведений о товарах, остатки которых ниже определенного уровня, и представление этих сведений в форме удобной для использования человеком.
Источники данных и пользователи системы могут находиться в пунктах территориально удаленных от центра обработки, и это вызывает необходимость включения в систему каналов передачи информации.
СОИ с территориально удаленными устройствами по способу ввода информации в ЭВМ подразделяются на два класса:
· Системы с промежуточным носителем информации (off-line system);
· Системы с непосредственным обращением (on-line system) (рис. 2, 3).
Информация от источников по каналам связи поступает на устройства сбора и накопления информации. В дальнейшем данные вводятся в вычислительную систему, где соответствующим образом обрабатываются и могут распечатываться на специальных бланках (формах) и доставляться по назначению.
Рис. 2.
Наиболее часто такие системы используются для одновременного обслуживания большого числа абонентов. Основа такой системы состоит в том, что абонент передает информацию к ЭВМ в небольшом объеме и сравнительно редко. Поэтому по одному и тому же каналу с достаточным быстродействием при соответствующем периферийном оборудовании можно одновременно обслуживать значительное число абонентов.
Рис. 3.
Системы второго типа являются более быстрыми с точки зрения доступа и информации. Однако они же, как правило, и значительно более дорогие в проектировании, установке и использовании. Поэтому на промышленных и региональных объектах наибольшее распространение получили СОИ, относящиеся к первому классу.
В зависимости от возможностей, которые предоставляются абонентам в режиме разделения времени (off-line), системы подразделяются на три вида:
· Специализированные системы с выполнением заранее определенных функций (системы резервирования билетов, банковские системы, системы планирования управления предприятием, информационно-поисковые системы и т.д.);
· Системы, в которых каждый абонент может работать по произвольным программам при условии, что все абоненты пользуются одним и тем же языком программирования и одним и тем же транслятором. Обычно в таких системах абоненты имеют одинаковые оконечные устройства;
· Системы, в которых абоненты могут пользоваться различными алгоритмическими языками. В таких системах часто применяется различное оконечное оборудование.
По структурному построению выделяются два основных типа АИС (рис. 4).
К первому типу, получившему наибольшее распространение на промышленных предприятиях и системах регионального управления и планирования, относятся централизованные СОИ. Ко второму, как правило используемым в частных система, - децентрализованные системы из совокупности равноправных вычислительных машин.
Рис. 4.
Сбор информации, характеризующей систему управления, является одной из основных задач, возникающих в АИС. По характеру поступления информации источники информации подразделяются на внутренние и внешние.
Внутренние источники располагаются внутри организации, и поступающая от них информация планируется заранее по объему и частоте поступления. Эти данные используются не только для оценки настоящего состояния управляемого объекта, но и для оценки результативности ранее принятых решений.
Внешние источники располагаются вне организации и не имеют четкого распорядка ввода данных в систему (например, заказы от потребителей и.т.п.).
Основным средством для решения задачи передачи информации является использование проводных, кабельных, радиорелейных, спутниковых и других типов каналов связи. По скорости передачи информации все каналы передачи делятся на:
· низкоскоростные (на телеграфных линиях);
· каналы средней скорости (на телефонных линиях);
· высокоскоростные (объединения телефонных каналов, специальные кабельные линии).
Основные функции по обработке информации, которые возлагаются на АИС, состоят в следующем:
· сбор и первичное преобразование исходных данных в форму пригодную для обработке в системе;
· классификация данных или объединение информации по соответствующим категориям;
· сортирование данных, или упорядочивание категорий, классифицированных по заданным критериям;
· вычисления;
· обобщение данных с целью получением итоговых сведений;
· хранение данных, т.е. процессе упорядоченного накопления данных для последующего использования;
· поиск информации, или нахождение требуемых данных в устройствах хранения;
· размножение данных, состоящее в копировании имеющихся массивов или их частей;
· передача информации.
Перечисленные функции могут выполняться в зависимости от системы и уровня автоматизации различными способами (рис. 5).
Рис. 5.
Основной подход, который используется при рассмотрении основных требований к АИС состоит в том, что ожидаемый экономический эффект от применения системы должен превышать затраты, связанные с ее внедрением.
Функционирование АСОИ означает, эксплуатацию системы в некоторых условиях решения управленческих задач, поддержание ее в заданном состоянии, отвечающем техническим информационным и другим требованиям.
Организация функционирования АСОИ возлагается на вычислительные центры (ВЦ), а в случае децентрализованной обработки данных частично и на управленческий персонал. Однако, и в этом случае необходимо обобщение информационного обеспечения всей совокупности задач в едином месте, чтобы не нарушать принципы АСОИ. Поэтому децентрализованная обработка данных не исключает централизованного ведения информационного фонда соответствующей функциональной части АСОИ. Более того, децентрализованная обработка данных эффективна лишь в условиях функционирования автоматизированного банка данных и при сочетании ее с централизованным ведением последнего.
Организация функционирования АСОИ зависит от выбранного режима сбора первичных данных, который можно свести с следующим основным вариантам:
· централизованному приему данных, зафиксированных в документах, непосредственно на ВЦ;
· приему машиночитаемых документов и других машинных носителей на ВЦ ;
· децентрализованному сбору данных в местах их возникновения с последующей передачей по каналам связи в ЭВМ или доставкой в форме машинных носителей для ввода в ЭВМ.
С позиций режимов эксплуатации ЭВМ и вычислительных систем выделяются следующие основные варианты функционирования АСОИ:
· пакетная обработка (решение комплекса задач, объединенных каким-либо признаком, например, учет);
· телеобработка (удаленное решение задач с использованием каналов связи);
· в режиме реального времени;
· диалоговая обработка данных.
Выдача обработанной информации производится также многовариантно, основными приемами являются:
· централизованная выдача информации с фиксацией данных на бумажных носителях при получении промежуточного носителя или без него;
· децентрализованная выдача информации с фиксацией данных на бумажных носителях при получении промежуточного носителя или без него;
· децентрализованная выдача информации с отображением на дисплеи при наличии возможностей вывода еще и на печать при получении промежуточного носителя или без него.
В отдельных случаях функционирование АСОИ может иметь характерные особенности, определенные условиями и конкретными задачами.
2. Функциональные элементы АИС
Функциональное построение АИС может рассматриваться с двух принципиальных позиций: во-первых, с позиции организации процесса обработки информации, т.е. какие данные, в каких объемах поступают в систему, по каким алгоритмам происходит обработка этих данных, как организовано хранение информации, ее защита и т.д.; во-вторых, с пространственно-топологических позиций, т.е. какие и где размещаются техническое средства АИС и по какой схеме осуществляется их соединение в систему. При этом решение круга задач, относящихся к организации процесса обработки данных, в большей степени соответствует инженерной составляющей АИС, в то время, как пространственно-топологические задачи характеризуют конкретные конструкторские решения.
С точки зрения организации процесса обработки информации составными элементами АИС являются:
функциональное обеспечение;
математическое обеспечение;
информационное обеспечение;
программное обеспечение;
организационное обеспечение;
техническое обеспечение.
Функциональное обеспечение представляет собой модели предметной области, отражающие процессы информационного обмена (взаимодействия) структурных элементов объекта управления. Формами представления функционального обеспечения АИС чаще всего являются имитационные модели. При этом основным требованием к имитационной модели является как можно более полное соответствие моделируемых процессов реальным процессам обмена информации. Моделями ФО являются вероятностные, графовые, алгебраические модели.
Функциональное обеспечение АИС тесно связано, а в некоторых случаях точно соответствует математическому обеспечению. В общем же случае математическое обеспечение представляет собой модели расчета каких-либо параметров или характеристик объекта управления. Как правило эти модели имеют законченный аналитический вид и позволяют получить точное значение требуемого параметра. Математическое обеспечение принимается в качестве функционального в тех случаях, когда удается с помощью аналитических форм описать алгоритмы информационного взаимодействия элементов АИС.
Информационное обеспечение представляет собой массивы данных чаще всего организованных в виде таблиц, т.е. базы данных. Модельное представление данных определяется возможностями конкретной СУБД. Основными моделями БД, поддерживаемыми современными СУБД являются:
· иерархическая;
· сетевая;
· реляционная.
Помимо БД информационное обеспечение может быть представлено в виде отдельных файлов в ASCII-формате.
Программное обеспечение АИС является наиболее сложной составляющей как по решаемым задачам, так и по составу элементов. К основным элементам ПО относятся операционные системы, утилиты, СУБД, системы программирования, стандартные и специальные ППП. При этом перечисленные элементы ПО решают задачи автоматизации процесса функционирования объекта управления и поддержки принятия решений лицом, принимающим решения. Кроме того, глубина и качество проработки ПО в значительной мере определяют качество АИС. а правильность выбора таких составляющих, как ОС, утилиты, среда программирования определяют возможности системы по ее расширяемости и конкурентоспособности системы.
Организационное обеспечение АИС устанавливает требования к формам взаимодействия системы с окружающей средой, к интерфейсам с пользователями, к порядку использования информационных, программных и технических средств АИС, к защите информации в АИС, а также условия эксплуатации, необходимую квалификацию персонала и меры безопасности.
Техническое обеспечение определяет возможности АИС по взаимодействию с системами старшего звена (например, АСУ-П, АСУ-ТП), а также решает задачи ввода и вывода данных и передачи, обработки и хранения информации. Элементами ТО являются компьютеры (серверы, рабочие станции), печатающие устройства (принтеры, плоттеры), сканирующие устройства, сетевое и коммутационное оборудование. От выбора элементов ТО зависит живучесть АИС, т.е. как долго система будет соответствовать требованиям времени.
Процесс функционирования АИС исходя из рассмотренных позиций функционального построения, делится на внутренний, т.е. процесс обработки информации, поступающей в систему, и внешний, т.е. процесс взаимодействия технических средств АИС с техническими средствами систем старшего звена (АСУ-П, АСУ-ТП) и внешней средой. При этом элементы АИС обеспечивающие организацию обработки информации (внутренний процесс) объединяются в функциональную схему (рис. 6).
Функционирование АИС в рамках представленной схемы осуществляется следующим образом.
Информация (исходные данные, необходимые для работы системы и запросы) поступают в систему через средства ввода данных. В зависимости от специфики использования АИС применяются стандартные устройства (клавиатура, сканер, сетевой адаптер, модем, цифровой видео или фотоаппарат) или специальные (датчики). Средства ввода данных осуществляют первичную обработку информации в соответствии с заложенными в них алгоритмами. Работой этих устройств, как правило, управляет операционная система, в рамках которой функционирует АИС, или в некоторых случаях специальное программное обеспечение.
Рис. 6.
Пройдя первичную обработку данные в формате ОС поступают в программную часть АИС для преобразования к формату системы и отображения с помощью программного пользовательского интерфейса из состава организационного обеспечения. Данная операция должна быть предусмотрена для контроля правильности вводимых данных, причем сама контроль может осуществляться как автоматически с помощью программных средств, так и пользователем.
В функциональной части АИС реализуются алгоритмы функционирования объекта управления, в соответствии с которыми осуществляется выбор моделей расчета параметров системы. При этом исходные данные для моделей расчета поступают из функциональной части и информационной подсистемы (базы данных).
В базе данных хранится информация нормативно-справочного характера, а также результаты расчетов. Форма хранения информации в БД определяется потребностями конкретной организации. Однако, исходные данные обычно хранятся в виде таблиц, а результаты вычислений оформляются в виде отчетов (средствами СУБД) или полнотекстовых документов. Физически Б размещается на устройстве хранения информации. Управления физическим размещением элементов данных обеспечивает СУБД. В связи с этим эффективность работы информационной подсистемы АИС в основном определяется возможностями СУБД по организации схемы адресации и доступа к записям.
Результаты расчетов, полученные в ходе реализации соответствующих математических моделей, в качестве параметра текущего состояния системы поступают в функциональную часть системы для отображения на устройствах вывода и перевода системы в следующее состояние и в базу данных для формирования отчетов и хранения
Результаты функционирования АИС отображаются на экране монитора или выводятся на печатающее устройства в соответствии с принципами, определенными в организационном обеспечении. На данном этапе происходит преобразование информации из формата АИС в формат операционной системы. Доставка результатов потребителям осуществляется устройствами вывода информации, в качестве которых выступают стандартные устройство вывода (мониторы, печатающие устройства, сетевые адаптеры, модемы) и специальные устройства (ЦАП, устройства управления, исполнительные механизмы).
Рассмотренный процесс функционирования АИС не зависит от ее пространственно-топологического размещения. В том случае, когда элементы системы находятся на различных технических средствах, процесс обработки информации рассматривается как распределенный.