Характеристика современных автоматизированных информационных систем. Общая характеристика автоматизированных информационных систем

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

Традиционные информационные системы (ИС) могут создаваться и использоваться без применения технических средств и, тем более, автоматизированных систем, комплексов и устройств (например, рукописные или печатные на пишущей машинке табличные данные самого различного назначения). Однако подобные технологии в современном обществе применяются крайне редко. Ныне не вызывает сомнений потребность создания и разнообразного использования баз данных, формируемых с помощью универсальных и (или) специализированных компьютерных аппаратно-программных средств.

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

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

Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов. Системы различаются между собой как по составу и по главным целям. Функционирование совокупности связанных между собой и с внешней средой элементов или частей направлено на получение конкретного полезного результата. Например, можно назвать системы образования, энергетические, транспортные, экономические и многие др.

В информатике понятие «система » широко распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно используется для обозначения набора технических средств и программ. Системой может называться аппаратная часть компьютера, множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами и др.

Кроме внешних изменений, влияющих на систему, существует и множество внутренних трансформаций, наиболее существенными (и, как правило, болезненными) из которых являются перемены в организационной структуре 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 на изменяющиеся условия. Для этого используют различные технологии автоматизации элементов системы, и самой системы в целом.

Автоматизация представляет собой комплекс действий и мероприятий технического, организационного и экономического характера. Она позволяет снизить степень участия, а также полностью исключить непосредственное участие человека в осуществлении производственного или иного технологического процесса.

В общем случае автоматизация означает использование технических средств и технологий для выполнения с их помощью каких-либо процессов. Она служит основой коренных изменений в любых предметных областях (в производстве, управлении, обучении, культуреи 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 применения новых информационных технологий – штриховое кодирование, RFID, RAID, СD и DVD, системы теледоступа и телекоммуникаций, электронная почта, другие сервисы Интернета, гипертекстовые, полнотекстовые и графические машиночитаемые данные и др.;

· облегчение возможностей широкого обмена информацией, предоставление услуг, эффективное участие в кооперативных и интеграционных 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 и комплекса средств автоматизации деятельности, реализующая автоматизированные функции по отдельным видам деятельности.

Компонентом автоматизированной системы (АС) считается элемент одного из видов обеспечения (технического, программного, информационного и др.), выполняющий определённую функцию в подсистеме АС и обеспечивающий её работу.

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

Рис. 1. Схема структуры «Постановка задачи»

В состав раздела «Характеристика задачи» входят следующие компоненты:

· 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 получение определённых значений экономического эффекта в сфере управления какими-либо процессами системы или снижение стоимостных и трудовых затрат на обработку информации, улучшение качества и достоверности получаемой информации, повышение оперативности её обработки и т.д., т.е. получение косвенного и прямого эффекта от внедрения данной задачи.

Под экономической сущностью решаемой задачи понимают состав экономических показателей, рассчитываемых при её решении, документы, в которые заносятся эти показатели, перечень исходных показателей, необходимых для получения планируемых результатов и наименования тех первичных документов, в которых они содержатся.

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

Описание алгоритма решения задачи включает формализованное описание входных и результатных показателей, а также перечень формул расчёта результатных показателей в случае решения задачи прямым методом счёта или описание математической модели, экономико-математического метода, применяемого для её реализации, и перечня последовательных шагов выполнения расчётов.

Далее указывают периодичность решения задачи и регламент выдачи результатных документов, требования к организации сбора исходных данных, т.е. к способу и техническим средствам съёма, регистрации, сбора и передачи данных для обработки. Важное значение имеет описание связи задачи с другими задачами подсистемы, в которую она входит, а также с задачами других подсистем или с внешней по отношению к АС средой.

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

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

Далее для каждой задачи разрабатываются все компоненты информационного, технического, правового, организационного, технологического, математического и лингвистического обеспечения, а также некоторые компоненты программного обеспечения.

Перед созданием АС человек организует программу подготовительных мероприятий, следовательно, требуется помимо всего прочего специальное организационное и правовое обеспечение.

В АС с производственными процессами объект и орган управления представляют собой единую человеко-машинную систему, при этом человек обязательно 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 управления коллективами 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 масштабе нескольких организаций.

Под автоматизацией предприятий при этом подразумевается не просто приобретение компьютеров и создание корпоративной сети, но создание информационной системы, включающей в себя компьютеры, программное обеспечение и сети, а главное – организацию информационных потоков. Разновидностью автоматизированных систем, широко используемых в самых различных областях человеческой деятельности, являются информационные 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 выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Под информационной системой понимается организационно упорядоченная совокупность массивов документов и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы.

Одновременно следует отметить, что под информационными процессами подразумевают процессы сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, передачи и распространения информации .

Главная цель информационной системы – этопроизводство и распространение профессиональной информации. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты. Они предназначены для долговременного хранения, обеспечения эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам. В этом смысле их обычно называют системами обработки и хранения информации.

Информационная система является системой информационного обслуживания пользователей и выполняет технологические функции по накоплению, хранению, передаче и обработке информации. Она формируется и функционирует 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 объекту называется информационной базой. Информационная база присуща любому объекту независимо от уровня управленческой техники. Она делится на подсистемы, массивы, показатели, реквизиты. Под массивом понимается структурная единица информации, представляющая набор данных, относящихся к одной задаче (подсистеме).

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

Информационная база – это основа внутримашинного информационного обеспечения, это совокупность всех данных, подлежащих накоплению, хранению, поиску, преобразованию, выдаче в установленном порядке, а также использования для организации общения человека с ЭВМ.

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

Обработка и выдача необходимой информации для коллектива пользователей или задач управления реализуется с помощью программ управления информационной базой.

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

Любая информационная система подразумевает участие в её работе людей. 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 потребности пользователей в применении компьютера, а также проектирующий информационные 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 на практике в форме различных картотек и коллекций бумажных документов. Однако в таких системах отсутствует автоматизация обработки данных. Они позволяют лишь регистрировать и поддерживать в систематизированной форме на бумажных носителях результаты произведенных натурных измерений. Современное понимание информационной системы предполагает использование компьютера в качестве основного технического средства переработки информации. В результате подобные системы становятся автоматизированными.

– это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или) управления данными и информацией, а также для производства вычислений.

Э то человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированную подготовку, поиск и обработку информации в рамках интегрированных сетевых, компьютерных и коммуникационных технологий для оптимизации деятельности в различных предметных областях и сферах управления.

На этой основе создаются различные автоматические и автоматизированные системы управления технологическими процессами. Например, в связи – это автоматическая коммутационная станция. В ней управление осуществляется с помощью технических устройств. Человек лишь следит за ходом технологического процесса и по мере необходимости (например, в случае сбоя) принимает соответствующие действия. Автоматизированная (человеко-машинная) система самостоятельно работать не может. Человек формирует задачи, разрабатывает необходимые обеспечивающие подсистемы, выбирает из выданных ЭВМ вариантов решений наиболее рациональный и др. Кроме того, человек юридически отвечает за результаты принятых им решений.

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

Автоматизированная информационная системапредставляет собой совокупности информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств и специалистов, предназначенных для обработки информации и принятия управленческих решений.

Основное назначение автоматизированных информационных систем не просто собрать и сохранить электронные информационные ресурсы, но и обеспечить к ним доступ пользователей. Одной из важнейших особенностей АИС является организация поиска данных в их информационных массивах (базах данных).

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

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

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

АИПС бывают фактографическими, документальными и мультимедийными.

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

Документальные АИПС отличаются неопределённостью или переменной структурой данных (документов). Для их разработки обычно применяются оболочки АИС.

Значимым аспектом создания АИПС является использование новых информационных технологий (НИТ), которые в большинстве своём базируются на применении автоматизированных технологий и средств автоматизации различных процессов. Внедрение систем автоматизации любых процессов обычно сопровождается пересмотром всех ранее выполнявшихся процедур и операций. Использование АИС зачастую требует значительного изменения ранее выполняемых операций.

Не следует забывать, что НИТ порой кардинально меняют прежние представления и технологии, а попытка подстроить автоматизированные системы и технологии под традиционно выполняемые процессы может иметь отрицательный эффект их внедрения.

АИС отражают уровень формирования высоких технологий на каждой ступени развития общества. Их можно представить как комплексы автоматизированных информационных технологий, составляющих информационную систему, предназначенную для информационного обслуживания потребителей. Структурно АИС включают компоненты и подсистемы, представленные на рис. 2.

Поскольку АИС предназначены для одновременного обслуживания большого количества людей, они используются в разного рода сетях.Современная сетевая информационно-поисковая система представляет собой специализированный информационный портал с развитыми средствами удалённого оперативного доступа, диалоговым языком запросов, ведения перекрестных ссылок между словарными статьями различного уровня, средствами информационно-справочного обслуживания пользователей и автоматического формирования выходных отчётов.

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

Рис. 2. Компоненты АИС

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

· структурированные (формализуемые);

· неструктурированные (не формализуемые);

· частично структурированные.

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

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

В структурированной задаче удаётся выразить её содержание в форме математической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобные задачи обычно приходится решать многократно, и они носят рутинный характер. Целью использования АИС для решения структурированных задач является полная автоматизация их решения, т. е. сведение роли человека к нулю.

Решение неструктурированных задач из-за невозможности создания математического описания и разработки их алгоритма связано с большими трудностями. В этом случае возможности использования АИС невелики. Решение принимается человеком на основе его опыта и, возможно косвенной информации, полученной им из разных источников.

На практике существует сравнительно немного полностью структурированных или совершенно неструктурированных задач. В большинстве случаем можно сказать, что известна лишь часть элементов задач и связей между ними. Такие задачи называются частично структурированными . В этих условиях можно создать автоматизированную информационную систему. Получаемая в ней информация анализируется человеком. Более того, человек принимает участие и в функционировании АИС.

Автоматизированные информационные системы, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельными или экспертными.

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

Пользователь может получить недостающую ему для принятия решения информацию путём установления диалога с моделью в процессе её исследования.

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 результатов моделирования;

· оперативная подготовка и корректировка входных параметров и ограничений модели;

· возможность графического отображения динамики модели;

· возможность объяснения пользователю необходимых шагов формирования и работы модели.

Экспертные информационные системы – это информационные системы, обеспечивающие пользователю выработку и оценку возможных альтернатив за счёт создания экспертных систем, связанных с обработкой знаний.

Экспертная поддержка принимаемых пользователем решений реализуется на двух уровнях.

Работа первого уровня экспертной поддержки исходит из концепции «типовых управленческих решений», в соответствии с которой часто возникающие в процессе управления проблемные ситуации можно свести к однородным классам управленческих решений, т.е. к некоторому типовому набору альтернатив. Для реализации экспертной поддержки на этом уровне создаётся информационный фонд хранения и анализа типовых альтернатив. Если возникшая проблемная ситуация не ассоциируется с имеющимися классами типовых альтернатив, в работу вступает второй уровень экспертной поддержки управленческих решений. Этот уровень генерирует альтернативы на базе имеющихся в информационном фонде данных, правил преобразования и процедур оценки синтезированных альтернатив.

Основные выводы:

Следует запомнить – потребность как постоянно повышать производительность и эффективность труда работников, выпускать больше качественной продукции и т.п., так и оперативного получения необходимой информации привели к созданию как автоматизированных систем управления производственными технологическими процессами (АСУ ТП) и автоматизированных систем управления предприятиями (АСУП), так и появлению автоматизированных информационных и информационно-поисковых систем (АИС и АИПС).

АИС представляет собой одну или несколько информационных баз данных. Информационная база является совокупностью информации по какому-либо объекту и присуща любому объекту независимо от уровня используемой техники. Любая автоматизированная система включает в свой состав АИПС, при этом АИПС могут создаваться для самостоятельного назначения и использования. К категориям персонала относят конечных пользователей, программистов, системных аналитиков, администраторов баз данных и др.

Автоматизированная информационно-поисковая система представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, используемых для хранения, поиска и (или) управления данными и информацией, с целью удовлетворения информационных потребностей пользователей. Она также предназначена для реализации процессов ввода, обработки, и представления данных.

АИС могут быть простыми (элементарные справочные), и сложными системами (экспертные и системы подготовки принятия решений). Они также делятся на: фактографические, документальные и мультимедийные.

АИС, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельными или экспертными. Модельныесистемы предоставляют пользователю математические, статистические, финансовые и другие модели, облегчающие выработку и оценку альтернатив решения. Экспертные системы обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счёт создания экспертных систем, связанных с обработкой знаний.

Различают три типа задач, для которых создаются автоматизированные информационные 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 так называемых офисных информационных систем.

Опыт разработки и внедрения различных классов автоматизированных систем показал высокую экономическую эффективность их применения. Она отражается в хорошей организации труда и производства, повышении точности планирования и реализации поставленных задач, в обеспечении ритмичности работы предприятия, уменьшении доли ручного труда и т.д. Средний срок окупаемости 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.

СТРУКТУРА АИС

Одна из доминирующих категорий АИС - ее структура. Понятие «структура» упот­ребляется достаточно давно и применяется в качестве одного из средств определения понятий формы, организации, отображения со­держания определенного объекта. В общепринятом понимании слово «структура» обозначает совокупность составных частей объекта. Однако эти части могут организовать структуру только при наличии определенных связей между ними. Структура АИС - это способ взаимо­связи элементов системы, обеспечивающий ее целостность. Способы взаимосвязи структурных элементов должны быть такими, чтобы можно было обеспечить целостность объекта, его тождественность самому себе в различных условиях существования. Таким образом, целост­ность АИС - существенная характеристика, относящаяся прежде всего к ее структуре. Целостность АИС - это свойство АИС, обеспечиваю­щее устойчивость и функционирование системы в соответствии с ее назначением. При отсутствии в структуре АИС, например, програм­много модуля по расчету показателей финансового состояния фирмы функция оценки ее финансово-экономического состояния не будет выполняться. А это означает, что способность системы осуществлять свое целевое функционирование в целом становится проблематичной. Кроме того, целостность АИС зависит и от параметров работоспособ­ности ее элементов, например, слабый уровень контроля достовернос­ти данных снижает параметры БД АИС и потенциально нарушает ее целостность.

По характеру решаемых задач современные АИС можно условно разделить на четыре основных класса:

Автоматизированные системы обработки данных (АСОД).

Автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС).

Автоматизированные системы управления (АСУ).

Автоматизированные интеллектуальные информационные систе­мы (АИИС).

Исторически сложилось так, что первыми АИС в системах организационного управления стали АСОД. Автоматизированная система об­работки данных - это разновидность АИС, которая характеризуется большим объемом исходных данных и несложностью алгоритмов их об­работки. Они ориентированы на переработку данных по экономичес­ким задачам, которые не отличаются сложностью алгоритма. Вместе с тем этот класс систем, как правило, перерабатывает большой объем данных. Основной объем вычислительных операций выполняется ме­тодом прямого счета, например обработка данных по составлению сводного баланса предприятия на основе балансов дочерних предпри­ятий. Основная задача АСОД - обработка входных документов (дан­ных) в соответствии с алгоритмом решаемой экономической задачи и своевременная выдача результатных (выходных) документов пользо­вателю.

Едва ли не одновременно с АСОД появились АИПС. Автоматизи­рованная информационно-поисковая система - это разновидность АИС, предназначенная для поиска и выдачи информации по запросу потре­бителя. В задачах управления очень часто прибегают к использованию обширной информации, которая уже имеется и хранится в специально организованных хранилищах (БД). Чтобы принять обоснованное реше­ние, руководитель или специалист обращается с запросом (поисковым предписанием) и таким образом взаимодействует с АИПС.

В процессе управления довольно часто возникают ситуации, вызы­вающие необходимость неоднозначного подхода к выработке и принятию решения по регулированию экономического объекта. Оператор управ­ления, или ЛПР, привлекает для рассмотрения несколько так называе­мых оптимальных вариантов решения. Оптимизация решения задачи проводится средствами АСУ. Автоматизированная система управления - это разновидность АИС, обеспечивающая обработку данных по алго­ритму оптимизации решения экономической задачи. В большинстве случаев АСУ - это более развитой проект АСОД, у которой имеется специальный блок программ, обеспечивающий алгоритм оптимизации. В результате переработки данных по решению оптимизационной зада­чи АСУ выдает несколько оптимальных вариантов. На основе анализа этих вариантов ЛПР принимает решение, более адекватное заданным условиям и критериям решения задачи. Усложнение народнохозяйственных задач и процессов управления вызвали необходимость создания такого средства, которое бы обеспе­чивало получение нового знания или принципиально новой информа­ции, не присутствующей в имеющихся БД. Таким средством стали АИИС. Автоматизированная интеллектуальная информационная систе­ма - это разновидность АИС, предназначенная для генерации новых знаний, не содержащихся в исходных данных в явном виде. В основе АИИС лежит концепция искусственного интеллекта. Функция искус­ственного интеллекта как компонента АИИС состоит в том, чтобы вы­полнить анализ исходных данных, провести определенные логические процедуры и выдать пользователю новое знание об объекте управления. Главные компоненты в структуре АИИС - БЗ, интеллектуальный ин­терфейс и программа логических выводов. Как разновидность АИИС можно рассматривать экспсртные системы.

В теоретическом плане вопросы структуры отдельной АИС можно рассматривать условно разделив ее на обеспечивающую и функцио­нальную части. Каждая из указанных частей дифференцируется на со­ставные компоненты структуры - обеспечивающие и функциональные подсистемы АИС.

Обеспечивающая часть структуры АИС

Отобразим структуру обеспечивающей части и дадим трактовку ос­новных понятий обеспечивающих подсистем АИС (рис. 3.1).

Подсистема «Информационное обеспечение АИС»

Одним из существенных структурных компонентов АИС является подсистема информационного обеспечения. Подсистема «Информацион­ное обеспечение» АИС - это совокупность баз данных, файлов, документов и лингвистических средств, обеспечивающая реализацию информацион­ной составляющей АИС. Структура подсистемы состоит из следующих основных блоков:

Базы данных (БД);

Базы знаний (БЗ);

Лингвистические средства.

Базы данных АИС. Особую значимость для подсистемы составляют БД. На прошлой лекции мы говорил о БД и пришли к выводу, что базы дан­ных представляют собой важнейшее связующее зве­но, соединяющее техническую мощь информационных систем с реальными задачами конкретных ФП и бизнес-прило­жений.

В основе классификации БД могут быть положены различные основания делении.

По форме представления данных различаются одноконтурные и многоконтурные БД. Основная форма представления БД двухконтурная. Первый контур хранится на внешнем накопителе ЭВМ (жесткий магнитный диск, магнитная лента, магнитный барабан и др.), а второй контур как страховой может быть представлен на флоппи и (или) CD и других носителях. Могут быть и трехконтурные БД, когда третий кон­тур представлен и сохраняется на традиционных бумажных документах. БД АИС четвертого контура может быть представлена в форме микро­фильмированной ленты и (или) ее отдельных отрезков.

По характеру содержащейся информации различают фактографиче­ские, документальные и смешанные БД. Фактографическая БД отобра­жает конкретные сведения, необходимые пользователю - факты, свойства продукции, формулы расчета какой-либо величины, отрывок (фрагмент) текста документа, документ полностью и др. Доку­ментальная БД содержит только сведения о документах - библиогра­фическое описание документа, аннотацию, реферат, идентификатор документа, адрес его хранения в БД и т.д. Сам документ хранится, как правило, во внешнем контуре БД - шкафу, хранилище, библиотеке-де­позтарии и др. В документальных БД по массиву первого контура проводится поиск адреса хранения полного текста документа, а затем по адресу осуществляется доступ и к самому документу. Подобное разме­щение документальных БД продиктовано желанием сократить физиче­ский объем информации и обеспечить тем самым быстроту доступа к необходимой информации. При условии высокой производительности ЭВМ, отсутствия дефицита внешней памяти документальные БД объе­диняют во внешней памяти ЭВМ первый и второй контуры.

В смешанных БД представлены как фактографические, так и доку­ментальные массивы информации.

Модели баз данных: иерархические, сетевые, реляционные и объ­ектно-ориентированные.

Иерархическая модель БД построена по принципу древовидного графа, в котором информационные элементы представлены по уровням их сo-подчиненности (иерархии). Например, на первом уровне расположены сведения об объекте («Конкуренты»), на втором уровне - о продукции, которую они поставляют на рынок, на третьем уровне - цена продук­ции и т.д. Таким образом, в структуре иерархии каждый порожденный узел не может иметь более одного порождающего (выходного) узла. Ко­рень дерева здесь не порожденый, а порождающий узел. Узлы, не име­ющие выхода, носят названия листьев. При поиске необходимых дан­ных происходит чтение записей от корня к листьям дерева, т. е. сверху вниз. Достоинством стало то, что подобная структура БД обеспечивает более быстрый доступ и выдачу данных пользователю. Вместе с тем, не­достатком представляется жесткость иерархической структуры. Отсут­ствует информационная гибкость в поиске, так как за один проход не­возможно получить данные, например, о ценах одного товара разных поставщиков. В иерархической модели реализована связь между дан­ными по схеме «один-ко-многим».

Сетевая модель БД имеет независимые типы данных, т.е. «Конкурен­ты», и зависимые типы данных - продукция и цены на продукцию. В сетевых моделях возможны как прямые, так и обратные виды связей между данными (записями). Существует ограничение - каждая связь должна включать в себя основную и зависимую записи. К достоинству сетевой модели можно отнести гибкость организации и доступа к дан­ным относительно иерархической модели. Как недостаток можно ука­зать, что сохраняется относительная жесткость в построении структуры БД. Это влечет необходимость в определенных ситуациях реструктури­рования БД, препятствует реализации более гибкой стратегии поиска данных.

Реляционная модель БД имеет независимую организацию взаимосвязи логических и физических записей. Отношения между данными постро­ены в виде двухмерных таблиц и наделены определенными признаками. Каждый элемент таблицы отображает одно данное. Элементы столбца таблицы имеют одинаковую природу, отображая одно свойство (признак) в строке (записи) таблицы.

При поиске данных строки и столбцы могут анализироваться в лю­бом порядке независимо от их содержания, что существенно улучшает характеристики поиска, как в содержательном, так и в технологическом смысле. Достоинства реляционной модели - в ее основе лежит строгий аппарат реляционной алгебры. В этой модели реализована простота доступа к данным, гибкость поиска и защиты данных, независимость данных, относительная простота построения языка манипулирования данными. Язык запроса в соответствии с реля­ционной алгеброй включает следующие основные понятия: проекция, соединение, пересечение и объединение. Язык описания данных опи­сывает характер поиска данных без указания последовательности дей­ствий, необходимых для получения ответа на запрос.

Объектно-ориентированная модель БД - пример реализации БД более высокого логического уровня. ООБД возникли на концептуальной основе ООП (об-ориент.прогр). В отличие от структурного, ООП базируется не на процедурных (программных) категориях (циклы, декларации, условия и др.), а на более широкой категории - объектах. Объектом можно объявить все, что представляет интерес для обработки данных на ЭВМ - завод, подразделение, работника, программу ЭВМ, запись БД, пиктограмму экранного окна и т.д.

Организация ООБД имеет несколько стадий:

Концептуальная модель, когда множество объектов БД прошли описание по соответствующим правилам;

Логическая модель, когда определены свойства объектов и указа­ны логические взаимосвязи между объектами;

Физическая модель, когда определены адреса и проведено разме­щение объектов в памяти ЭВМ.

В настоящее время для упрощения создания ООБД развиваются си­стемы программирования класса ООП. При этом унифицируются мно­гие процедуры порождения объектов путем создания шаблонов, масок для описания методов и свойств объектов и др. Многие крупные фирмы заняты в настоящее время разработкой систем ООП. Примером может служить фирма Microsoft, предлагающая на рынке такие системы, как Visual Basic, Delphi, C++, Visual FoxPro, Access, MS SQL Server. Эти системы обеспе­чивают не только создание объектов, но и организацию ООБД, предос­тавляют дополнительные средства работы с ними.

В структуре подсистемы «Информационное обеспечение» опреде­ленное место занимает понятие единицы информации и ее свойства.

Единицы информации в АИС могут быть как физическими (синтак­сическими), так и семантическими категориями. К ряду физических единиц можно отнести: бит, байт, символ. К семантическому уровню единиц информации АИС относятся категории, которые обозначают в основном логическую иерархию смысловых единиц информации - атрибут, реквизит-признак, параметр, показатель, запись. Каждая единица ин­формации как логический элемент структуры БД, представляет собой определенный объем смысла, структурированного содержания об уп­равляемом экономическом объекте. Семантическая единица информации БД - это определенный объем информации, отображающий категорию измерения содержания БД.

Наиболее распространенная единица информации об управляемом экономическом объекте - документ. Экономический документ - это материальный носитель с закрепленной на нем экономической инфор­мацией, имеющей юридическую силу.

Семантическая структурная единица документа - показатель. Экономиче­ский показатель - величина (критерий, уровень, индекс, измеритель), отображающая состояние экономического объекта по его отдельной составляющей. В зависимости от характера содержания отображаемой информации показатели можно разделить на качественные, количест­венные, элементар­ные, групповые, интегральные, комплексные, обобщенные, аналитические, прогнозные, плановые, расчетные, статистические и др. Показатель состоит из двух основных единиц - реквизита-признака и реквизита-основания. Реквизит-признак - это часть показа­теля, отображающая качественную сторону состояния объекта, а реквизит-основание - это часть показателя, отображающая количествен­ную сторону состояния объекта. Например, в показателе «Увеличение производства холодильников завода «Айсберг» в 2010 г. по сравнению с 2009 г. составило 10 %» реквизит-основание - 10 %, а вся остальная часть записи - это реквизит-признак.

В организации БД следует также учитывать другую семантическую единицу - атрибут, который связан с логикой показателя, в частности реквизита-признака. Атрибут - элементарная семантическая единица информации, обозначает неделимость атрибута на низшие смысловые компоненты без потери смысла. Так, в вышеуказанном примере атрибутом будет разновидность холодильника, например, «Полюс», «Снежинка» и др. Выделение множества атрибутов играет определенную роль при разработке лингвистических средств информационного обеспечения АИС, в частности, разработке ИПЯ классификационного типа - классификаторов и кодификаторов тех­нико-экономической информации.

Базы знаний АИС. В решении экономических задач особую важность имеют БЗ. БЗ организуются в составе АИИС. База знаний - это сово­купность знаний, организованная по принципам порождения знаний, явно не присутствующих в исходных данных. В отличие от обычной БД в БЗ размещаются знания, получаемые на основе данных, содержащихся в обычных документах, книгах, статьях, отчетах и др. Организация зна­ний в БЗ происходит в соответствии с методологией классификации объектов познания. Каждый объект представляется совокупностью эле­ментов знаний. В соответствии с концептуальными связями элементы объединяются и образуют БЗ.

БЗ широко используются не только для извлечения знаний пользо­вателями, но и для решения задач искусственного интеллекта. В соста­ве экспертных систем применяются статические и динамические БЗ. Статическая БЗ содержит сведения, отображающие особенности кон­кретной предметной области и остающиеся неизменными в ходе реше­ния задачи. Динамическая БЗ применяется для организации сведений, важных для решения конкретной задачи и изменяющихся в процессе ее решения. Генерация БЗ выполняется на основе механизма АИИС с по­мощью набора сведений, правил, аппарата логического вывода и др.

Лингвистические средства АИС. Лингвистические средства АИС - это совокупность ИПЯ, методик индексирования и критерия смыслового соответствия АИС. В составе лингвистических средств содержатся следующие компоненты:

Методики индексирования документов;

Типы, форматы, структуры информационных категорий (данные, показатели, записи, таблицы, файлы, документы с указанием их «шапок» и «боковиков», массивы и др.)

Критерий смыслового соответствия (релевантность)(критерий выдачи) документов и (или) поисковых образов документов по различным классам до­кументальной информации, содержащейся в БД.

В решении задач АИС связующее звено между пользователем и ЭВМ - ИПЯ. Информационно-поисковый язык АИС - это упорядоченное мно­жество понятий, терминов определенной предметной области, предна­значенное для отображения содержания документов и запросов с целью обеспечения ввода документов и запросов в ЭВМ и осуществления по­следующего поиска данных. Словарная единица ИПЯ - ключевое слово, которое может быть как отдельным словом, так и словосочетанием.

Посредством ИПЯ в технологии обработки данных осуществляется индексирование документов и запросов. Индексирование - это сово­купность логических операций по отображению содержания докумен­тов и запросов средствами принятого ИПЯ. По уровню применения технических средств индексирование бывает ручное и автоматическое. При ручном индексировании процессы анализа документов и запросов выполняются без применения ЭВМ. При автоматическом индексировании ЭВМ выполняет функции анализа текстов документов и запро­сов, определения их значимости (весомости) и формирования состава дескрипторов ПОД и ПОЗ. При автоматическом индексировании ЭВМ поручаются функции дериватного, прописного индексирования и авто­матической классификации. Так, например, дериватное индексирова­ние, или индексирование извлечением, представляет собой метод авто­матического индексирования документов, при котором программа ЭВМ анализирует лексический состав текстов и выбирает из них те сло­ва и их сочетания, которые удовлетворяют заданным критериям. Одним из таких критериев может быть критерий поиска. Программы автомати­ческого индексирования довольно сложны и обычно относятся к про­дуктам высокоинтеллектульного труда. Автоматическое индексирова­ние имеет относительно высокую стоимость и применяется в АИС, где это экономически и (или) функционально оправдано. В результате ин­дексирования получаются ПОД и ПОЗ. Поисковый образ документа - это совокупность ключевых слов, кодовых обозначений, отображающих содержание документа, адрес хранения и его системный номер (идентификатор). Поисковый образ запроса - это совокупность ключе­вых слов, отображающих содержание запроса и условия поиска доку­ментов.

В организации стратегии и эффективности поиска документальной информации большое значение имеет критерий поиска. В общем смысле критерий поиска обозначает степень соответствия найденных данных условию поиска. Разновидность критерия поиска - критерий выдачи.

Критерий выдачи, или критерий смыслового (семантического) соот­ветствия (КСС), относится к процедуре поиска документальной инфор­мации и в значительной мере способствует улучшению качества поиска в документальных БД АИС. Критерий смыслового соответствия (релевантность) - это правило, определяющее степень смысловой близости ПОД и ПОЗ и формирующее решение о выдаче данного документа в ответ на запрос пользователя. При поиске документов в документальных БД не всегда происходит полное совпадение ключевых слов ПОД и ПОЗ. Иногда выданный по запросу список документов может быть неполным и не­точным. Критерий смыслового соответствия служит для управления выдачей релевантных, т.е. совпадающих по смыслу запроса пользовате­лей АИС документов. Методика его построения и механизм примене­ния в основном идентичен его статусу в информационно-поисковых системах других ПрО.

1.1. АИС: основные понятия и определения

Прежде чем осмыслить любое сложное понятие, необходимо осмыслить входящие в него более простые понятия. Исходя из этого, прежде чем осмыслить понятие АИС, определим, что есть автоматизация, информация, система и информационная система.

Автоматизация - это замена физического и умственного труда человека работой технических средств, обеспечивающих выполнение работ с заданной производительностью и качеством без вмешательства человека, за которым остаются функции наблюдения и подготовки технических средств к эксплуатации.

Информация - сведения об объектах, явлениях, событиях, процессах окружающего мира, передаваемые устным, письменным или другим способом и уменьшающие неопределенность знаний о них. Эти знания отражают действительность в сознании (мышлении) человека. С середины XX в. информация становится общенаучным понятием, включающим обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом.

Информация должна быть достоверной, полной, адекватной, т. е. определенного уровня соответствия, краткой, ясно и понятно выраженной, своевременной и ценной.

Система может представлять собой один объект или совокупность разнородных, но взаимодействующих и взаимосвязанных по определенным правилам объектов.

ГОСТ 34.003-90 (Приложение 1) дает следующее определение системы и автоматизированной системы.

«Система - совокупность элементов, объединенная связями между ними и обладающая определенной целостностью». Таким образом, система - это совокупность взаимодействующих (взаимосвязанных) элементов, объединенных единством цели и общими целенаправленными правилами взаимоотношений.

Под совокупностью элементов понимается набор элементов, который позволяет системе иметь общие характеристики.

Под взаимосвязанностью элементов подразумевается набор целенаправленных правил взаимоотношений между элементами.

Наличие взаимосвязей определяет организованную сложность системы. Она является свойством системы и определяет количество элементов в системе. Имеется и много элементов за пределами системы (внешняя сфера).

Локализация системы определяет границы системы, выделение ее элементов и связей (существующих и несуществующих).

Часто встречаются две ошибки: исключение существенных связей и учет несущественных связей.

При построении системы должна быть определена целевая функция и разработаны алгоритмы структуры и функции системы.

Когда мы говорим об информационной системе, то имеем в виду взаимосвязанную совокупность средств, методов и персонала, обеспечивающих сбор, хранение, обработку, поиск и выдачу необходимой потребителю информации.

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для сбора, хранения, обработки и выдачи информации в целях решения поставленных задач. Информационные системы необходимы в процессе принятия решений, они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.

«Автоматизированная система - система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций» (ГОСТ 34.003-90, Приложение 1).

При рассмотрении систем выделяют три основных научных направления.

Системный подход - подход, основные задачи которого состоят в разработке методов анализа и синтеза объектов, описания их целостных характеристик, исходя из целенаправленности поведения исследуемой системы и ее частей, взаимодействия с окружающей средой.

Общая теория систем - теория, основная задача которой состоит в том, чтобы, опираясь на понимание системы в виде комплекса взаимосвязанных элементов, найти совокупность законов, объясняющих поведение, развитие и функционирование системы.

Системный анализ - совокупность методов и методик выработки и принятия решений при проектировании, конструировании и управлении сложными объектами (социальными, экономическими, техническими и т. д.).

Следует четко различать понятия информационная система и информационная технология.

«Информационная технология - приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки и использования данных» (ГОСТ 34.003-90).

Закон РФ «Об информации, информатизации и защите информации» от 20.02.1995 г. дает определение ИС, имея в виду, что это АИС (автоматизированная информационная система):

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

Кроме АИС широко распространены АСУ, которым также присущи многие функции АИС, но кроме них еще и функции управления различными объектами и процессами.

Таким образом, АИС - комплекс информационных, программных, технических, организационно-методических и других необходимых средств, обеспечивающих сбор, обработку, хранение, передачу данных, а также манипулирование ими для решения различных задач.

Управление - целенаправленное воздействие на любой самодвижущийся объект или процесс, в результате чего происходит как качественное, так и количественное изменение переменных, определяющих состояние объекта или процесса.

Выделяют два вида управления: предметами и людьми. В первом случае - это управление орудиями производства и различными технологическими процессами. Во втором случае - это управление группой людей (коллективом), обеспечивающее единство действий в целенаправленной работе.

«Автоматизированная система управления (АСУ) - человеко-машинная система, реализующая автоматизированный сбор и переработку информации, необходимой для принятия решений по управлению объектом. АСУ создают для оптимального управления в различных сферах деятельности.

Автоматизированные информационные системы можно разделить на:

• системы информационного обеспечения, имеющие самостоятельное целевое назначение и область применения;
• системы (подсистемы) информационного обеспечения, входящие в состав автоматизированных систем управления (АСУ).

АИС первой группы, как правило, содержат информационную базу, используемую различными потребителями для удовлетворения информационных потребностей при принятии решений. Примером таких систем могут служить электронные библиотечные каталоги, АИС по законодательству (например, Консуль-тант+, Гарант), системы электронного документооборота финансовых документов (например, «Система электронной обработки данных местного уровня» для автоматизации работы районных налоговых инспекций).

К этой группе можно отнести следующие системы:

• информационно-справочные и информационно-поисковые;
• автоматизации документооборота;
• обучающие;
• экспертные;
• искусственного интеллекта;
• геоинформационные;
• гипертекстовые и другие.

Информационно-справочные (ИСС) и информационно-поисковые системы (ИПС) делят на документальные и фактографические.

Документальные системы - системы, предназначенные для поиска, обработки и вывода списков документов по определенным темам и признакам, полных текстов документов или их рефератов, справок различного назначения. Примером могут служить, поисковые возможности системы Консультант+ (См. Приложение 2).

Фактографические системы - системы, предназначенные для поиска, накопления, хранения, обработки и вывода данных по каким-либо фактам, событиям, сведениям.

Системы автоматизации документооборота - совокупность методов и средств для перевода документооборота из бумажной формы в электронную. Например, электронные депозитарии - базы данных, в которых хранятся записи об акционерах.

Обучающие системы - системы тренировочные и контролирующие, наставнические, имитационные и моделирующие, развивающие игры.

Тренировочные и контролирующие системы предназначены для закрепления умений и навыков на основе пройденного теоретического материала. Обучение идет во время ответов обучаемых на предлагаемые вопросы. Если ответы неправильные, предлагаются подсказки.

Наставнические системы предназначены для изучения теоретического материала путем диалога «человек-машина». Если ответы обучаемого неверны, программа предлагает повторно изучить материал.

Имитационные и моделирующие системы используют графически-иллюстративные и вычислительные возможности компьютерных программ и предназначены для построения моделей и ситуаций с возможностью изменения их параметров.

Развивающие игры предлагают обучаемому воображаемую среду, используя возможности которой он реализует те или иные условия и комбинации.

Наиболее известные отечественные обучающие программы: «Урок», «Магистр», «Адонис» и другие, а также зарубежные - «Linkway», «TeachCad» и другие. Многие из обучающих систем являются мультимедийными.

Экспертные системы (ЭС) - системы, которые с помощью ЭВМ и ПО выполняют функции экспертов при решении задач в области их компетенции.

В экспертных системах накапливаются и могут долго храниться ценные данные и знания. В состав ЭС обычно входит база знаний и подсистемы вывода, объяснения, приобретения знаний и другие.

Экспертные системы могут проводить анализ ситуации, выдавать советы и консультации, ставить объективный диагноз. Они решают задачи, которые обычно выполняет специалист в результате проведения экспертизы. ЭС решают задачи на основе дедуктивных рассуждений с помощью эвристик (интуитивно найденных правил), поэтому могут находить решения задач, которые плохо определены и неструктурированны.

По степени автоматизации ЭС делят на:

• информационные - системы, включающие необходимую информацию для выработки решений, не затрагивая самой сути решений, которые после анализа принимает человек;
• информационно-советующие - системы, предоставляющие информацию для принятия решений и содержащие элементы оценки решений, но окончательное решение принимает человек;
• управляющие - системы, осуществляющие по заданным программам целенаправленное воздействие на производственный объект или процесс на основе исходной информации и выработанных решений;
• самонастраивающиеся - системы, которые могут в рамках заданного алгоритма изменить программу при ситуациях, не заданных в ней.

ЭС помогают организациям повышать квалификацию специалистов и эффективность работы. В настоящее время уже имеются тысячи экспертных систем, охватывающих самые разные предметные области. В качестве примеров можно привести DENDRAL - старейшую ЭС в области химии, PROSPECTOR - систему для коммерчески оправданного поиска полезных ископаемых, MYCIN - ЭС в области медицинской диагностики и многие другие.

Системы искусственного интеллекта - системы, в которых с помощью ЭВМ решаются сложные исследовательские задачи. Это задачи машинного перевода с одного естественного языка на другой, автоматического доказательства теорем, распознавания изображений, алгоритмов и стратегий игр, планирования действий роботов и другие.

Искусственный интеллект - совокупность научных дисциплин, изучающих методы решения интеллектуальных (творческих) задач с использованием ЭВМ.

Геоинформационные системы - системы, в которых все данные об объектах привязаны к общей электронной топографической основе. Эти системы предназначены для использования в тех предметных областях, в которых структура объектов и процессов имеет пространственно-географическую привязку.

Гипертекстовые системы - системы с ассоциативным связыванием текстов, так называемым гипертекстом. Гипертекст - обычный текст, который содержит ссылки на связанные по смыслу фрагменты текста того же или другого документа. Гипертекстовые ИПС основаны на идее ассоциативно-навигационного подхода к анализу текстовой информации. Широкое применение они нашли в сети Интернет. С помощью текстового редактора (например, МиШЕсШ) или браузера Интернет пользователь, «щелкнув» мышью по выделенному цветом слову (по гиперссылке), может открыть связанный по этой ссылке текст. Техника гипертекста стала в настоящее время основой для создания разных компьютерных справочных и учебных систем и энциклопедий.

АИС второй группы являются важнейшей составляющей различных АСУ:

• АСУП - АСУ предприятия;
• АСУ ТП - АСУ технологическими процессами;
• АСУ ТО - АСУ территориальными организациями;
• ОГАС - общегосударственная автоматизированная система;
• АСПР - автоматизированных систем плановых расчетов;
• АСГС - АС государственной статистики;
• САПР - систем автоматизированного проектирования;
• АСНИ - АС научных исследований.

В АСУ вычислительная техника используется не только в процессах сбора, хранения и обработки данных, но и в процессах принятия управленческих решений. АСУ базируются на использовании экономико-математических методов, средств вычислительной техники, средств получения и передачи данных. Особенностью является использование средств телекоммуникаций для получения данных с мест их возникновения, а также для отправки информации исполнителям и потребителям.

АСУ - человеко-машинная система, обеспечивающая автоматический сбор и обработку информации с помощью различных программно-аппаратных средств, однако функции контроля и принятия решений выполняются человеком или группой людей.

АСУ можно классифицировать по признакам назначения, ранга, характера действия, сложности и т. д.:

• по назначению - движущимися объектами, диспетчерские, организационные, предприятия, энергетическими установками, технологическими процессами и т. д.;
• по рангу (уровню управления) - локальные (в рамках одной организации), региональные, отраслевые, межотраслевые, республиканские, общегосударственные и международные;
• по характеру действия - непрерывные и дискретные;
• по сложности - малые, средние, большие.

В нашей стране действуют тысячи АСУ во всех отраслях экономики, культуры, образования, медицины.

Эффективно работает и совершенствуется, например, АСУ «Экспресс» - система обслуживания пассажиров и управления перевозками на железнодорожном транспорте. Эта АСУ представляет собой комплекс технических, программных, информационных, технологических и административных средств. Система базируется на ЭВМ единой серии, на единой международной нумерации пассажирских станций и на единой нумерации поездов. Система продажи билетов включает примерно 17 тысяч касс и 10 вычислительных центров (ВЦ). ВЦ имеют машинные вычислительные системы, устройства связи и коммутации (телеобработки). Билетные кассиры с помощью периферийной аппаратуры на своих автоматизированных рабочих местах (АРМ) могут выполнять различные операции по обслуживанию пассажиров.

АСУ «Сирена» - система обслуживания пассажиров Аэрофлота. Она предназначена для резервирования и учета мест на авиалайнерах, продажи билетов и выдачи информации о работе Аэрофлота в крупных городах. Система базируется на больших ЭВМ, взаимодействующих с большим количеством АРМ в пунктах продажи билетов на самолеты. Базы данных «Сирены» хранят годовое расписание авиарейсов, связывающих столицы СНГ и крупных городов России, данные о стоимости перевозок, о наличии свободных мест на каждый авиарейс и другую информацию. Обеспечивается актуализация баз данных.

АСУ «Аврора» введена в действие для обслуживания пассажиров международных линий. Она по многим функциям подобна АСУ «Сирена».

Управление связано с обменом информацией между элементами системы, а также системы с окружающей средой.

Здесь следует отметить, что в системах организационного управления выделяют экономическую информацию , связанную с управлением людьми, и техническую информацию , связанную с управлением техническими объектами.

Экономическая информация представляет собой совокупность различных сведений экономического характера, которые можно фиксировать, передавать обрабатывать, хранить и использовать в процессе планирования, учета, контроля, анализа.

Экономическая информация включает сведения о трудовых, материальных и денежных ресурсах и состоянии объекта управления на определенный момент времени.

Экономическая информация характеризуется большим объемом, многократным использованием, обновлением и преобразованием, большим числом логических операций и относительно несложных математических расчетов для получения многих видов результативной информации.

Теперь мы последовательно переходим к определению понятия «автоматизированная информационная система» основной частью, которой является автоматизированная информационная технология.

Автоматизированная информационная система представляет собой совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных средств и специалистов , предназначенную для обработки информации и принятия управленческих решений.

Таким образом, автоматизированная информационная система есть в терминологии советских ГОСТов – автоматизированная система управления (АСУ) (далее для краткости – автоматизированная системы).

Как мы уже отмечали ранее, создание автоматизированных систем способствует повышению эффективности производства экономического объекта и обеспечивает качество управления. Наибольшая эффективность АСУ достигается при оптимизации планов работы предприятий, быстрой выработке оперативных решений, четком маневрировании материальными и финансовыми ресурсами и т.д.

Поэтому процесс управления в условиях функционирования АСУ основывается на экономико-математических моделях, которые более или менее адекватно отражают свойства объекта управления.

Контрольные вопросы к разделу 1.1

1. Что такое информация, автоматизация, система?
2. Что понимается под совокупностью элементов, их взаимосвязанностью?
3. Что такое локализация системы и ее организованная сложность?
4. В чем заключается разница между информационной системой и информационной технологией?
5. Каково определение автоматизированной информационной системы?
6. На какие группы можно разделить автоматизированные информационные системы?
7. Какие системы можно отнести к каждой группе АИС?

· 1Цели автоматизации

· 2Задачи автоматизации и их решение

· 3Примечания

· 4Литература

Цели автоматизации[править | править вики-текст]

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

· сокращение численности обслуживающего персонала;

· увеличение объёмов выпускаемой продукции;

· повышение эффективности производственного процесса;

· повышение качества продукции;

· снижение расходов сырья;

· повышение ритмичности производства;

· повышение безопасности;

· повышение экологичности;

· повышение экономичности.

Задачи автоматизации и их решение[править | править вики-текст]

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

· улучшение качества регулирования;

· повышение коэффициента готовности оборудования;

· улучшение эргономики труда операторов процесса;

· обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т. ч. с помощью управления каталогом);

· хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

· внедрения современных методов автоматизации;

· внедрения современных средств автоматизации.

Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

В связи с различностью подходов различают автоматизацию следующих технологических процессов:

· автоматизация непрерывных технологических процессов (Process Automation);

· автоматизация дискретных технологических процессов (Factory Automation);

· автоматизация гибридных технологических процессов (Hybrid Automation).

3. Реальные предпосылки к интеграции АС состоят в сходстве их структур и в общности основных принципов их построения. Необходимыми элементами любой автоматизированной информационной системы являются входные и выходные данные, математические модели, методы и алгоритмы их обработки и программные средства, реализующие эти методы, вычислительная техника, а также определенные правила работы с системой. Соответственно в составе любой АС выделяют компоненты следующих видов обеспечения [ГОСТ 34.003-90]:

методическое обеспечение - совокупность документов, описывающих технологию функционирова­ния системы, методы выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов при функционировании АС.

математическое обеспечение - совокупность математи­ческих методов, моделей и алгоритмов, примененных в АС.

информационное обеспечение - совокупность форм доку­ментов, классификаторов, нормативной ба­зы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования ин­формации, применяемой в АС при ее функ­ционировании.

программное обеспечение - совокупность программ на носителях данных и программных докумен­тов, предназначенная для отладки, функ­ционирования и проверки работоспособнос­ти АС.

лингвистическое обеспечение - совокупность средств и правил для формализации естественного языка, используемых для общения пользователей и эксплуатационного персонала АС с комплексом средств автоматизации при функционировании АС.

техническое обеспечение - совокупность всех технических cpедств, используемых при функциоиировании АС.

организационное обеспечение - совокупность доку­ментов, устанавливающих организацион­ную структуру, права и обязанности поль­зователей и эксплуатационного персонала АС в условиях функционирования, провер­ки и обеспечения работоспособности АС.

правовое обеспечение - совокупность правовых норм, регламентирующих правовые отношения при функционировании АС и юридический статус результатов ее функционирования. Примечание. Правовое обеспечение реализуется в организационном обеспечении АС.

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

Типы автоматизированных информационных систем

Какая-либо однозначная и общепринятая классификация АИС отсутствует, однако в науке и индустрии покрайней мере выделяют следующие типы систем по назначению:

· АСУ - Автоматизированные системы управления

· АСУП - Автоматизированные системы управления предприятия

· АСКУЭ- Автоматизированная система контроля и учёта энергоресурсов

· АСУ ТП - Автоматизированные системы управления технологическими процессами

· ГИС - Геоинформационные системы

· ИУС - Информационно-управляющие системы

· ИИС - Информационно-измерительные системы

· ИИС - Интеллектуальные информационные системы

· ИПС - Информационно-поисковые системы

· ИАС - Информационно-аналитические системы

· ИСС - Информационно-справочные системы;

· ЛИС - Лабораторная информационная система

· СИИ - Системы искусственного интеллекта

· СКД, СКУД - Система контроля (и управления) доступом

· ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ АИС

· 1 этап.
Первые информационные системы появились в 1950-х г. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчёта зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счётных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов. Такие системы называют системами обработки транзакций. К транзакциям относят следующие операции: выписка счетов, накладных, составление платёжных ведомостей и другие операции бухгалтерского учёта.

· 2 этап.
В 1960-е г. средства вычислительной техники получили дальнейшее развитие. Появляются операционные системы, дисковая технология, улучшаются языки программирования. Развитие вычислительной техники обусловило появление новых возможностей в автоматизации различных видов деятельности, например, подготовки отчётной документации.
Изменяется отношение к информационным системам. Полученная с их помощью информация применяться для периодической отчётности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.
Появляются системы управленческих отчётов, ориентированные на менеджеров, принимающих решения.

· 3 этап.
В 1970-х – начале 1980-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, под-держивающего и ускоряющего процесс принятия решений.
В 1970-е г. информационные системы продолжают активно развиваться. В это время появляются первые микропроцессоры, интерактивные дисплейные устройства, технология баз данных и дружественное по отношению к пользователю программное обеспечение (средства, позволяющие работать с программой, не изучая её описания). Эти достижения создали условия для появления систем поддержки принятия решений (СППР). В отличие от систем управленческих отчётов, которые предоставляют информацию по заранее установленным формам отчётности, СППР предоставляют её по мере возникновения необходимости.
В 1970–80-х гг. в офисах применяют разнообразные компьютерные и телекоммуникационные технологии, расширяющие область применения информационных систем. К таким технологиям относят: текстовую обработку, настольное издательство, электронную почту и др. Интеграцию этих технологий в одном офисе называют офисной информационной системой. АИС начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.

· 4 этап.
1980-е г. характеризуются тем, что информационные технологии начинают претендовать на новую роль в организации. АИС этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достигать успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.
К концу 1980-х г. концепция использования информационных систем вновь изменяется. АИС становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля.

· 5 этап.
В 1990-е г. весомые преимущества создаются за счёт использования телекоммуникаций, локальных, корпоративных, и глобальных компьютерных сетей. Они, во-первых, позволяют привлекать клиентов сокращением времени обслуживания или предоставления им комфорта, во-вторых, повышают качество и оперативность работы специалистов в процессе принятия решений за счёт скоростного сбора данных от региональных подразделений и оперативного анализа данных. Появляются автоматизированные офисы.

· 6 этап.
Этот этап связывают с началом XXI века. Он характеризуется дальнейшим развитием информационных технологий, которые приводят к появлению методов и средств, обеспечивающих интегрированные решения по автоматизации различных информационных процессов и офисов, позволяющих автоматизировать ручные операции и поиск документов, автоматически передавать и отслеживать перемещение документов и контролировать выполнение поручений, связанных с документами и др. Он характеризуется объектно-ориентированным подходом к проектированию АИС, автоматизацией проектирования, использованием функционально-распределенных информационных (как правило, корпоративных) технологий, а также геоинформационных и когнитивных (интеллектуальных) информационных технологий.

5. Каноническое проектирование – отражает особенности ручной технологии оригинального проектирования, осуществляемого на уровне исполнителей без использования каких-либо инструментальных средств, позволяющих интегрировать выполнение элементарных операций. Каноническое проектирование применяется для небольших локальных ЭИС. 1. Стадия формирования требований к автоматизированной системе- главное на этой стадии – провести предпроектное обследование и дать технико-экономическое обоснование целесообразности создания системы. Здесь формируются требования к функциональной части, обеспечивающим подсистемам, методу проектирования. На стадии обследования целесообразно выделить три этапа: Определение стратегии внедрения ИС – оценка реального объема проекта, его целей и задач на основе выявленных функций и информационных элементов автоматизируемого объекта. Эти задачи могут быть реализованы как заказчиком самостоятельно, так и с привлечением консалтинговых организаций. Этап предполагает тесное взаимодействие с основными пользователями системы и бизнес-экспертами. Основная задача этого взаимодействия – это получить полное и однозначное понимание требований заказчика в результате интервью, бесед или семинаров. По завершении этой стадии появляется возможность определить вероятные технические подходы к созданию системы и оценить затраты на ее реализацию. Сбор материалов обследования – все методы проведения обследования можно объединить в группы по следующим признакам: Выполнение работ по обследованию предметной области в каком-либо подразделении и сбору материалов можно проводить на основе предварительного проведения выбора методов сбора материалов обследования, которые делятся на две группы: Сбор материалов обследования следует проводить с помощью стандартных форм и таблиц, которые удобно читать и обрабатывать Полученное в результате проведенной формализации описание объекта содержит исходные данные для проектирования ИС и определяет параметры будущей системы. На основе анализа строится модель деятельности организации двух видов: модель как есть и модель как будет. По результатам стадии составляется документ технико-экономическое обоснование, где четко сформулировано что получит заказчик, когда он получит готовый продукт (график выполнения работ). В документе желательно отразить не только затраты, но и выгоду проекта(срок оккупаемости и экономический эффект). Ориентировочное содержание этого документа: ограничение, риски условия, в которых будет эксплуатироваться система(архитектура, ПО) сроки завершения отдельных этапов, привлекаемые ресурсы и меры по защите информации. Описание выполняемых функций системы Возможности Интерфейс и разделение функций между пользователями и системой Требования к программным и информационным компонентам ПО Что не будет реализовано в рамках проекта Техническое задание – это документ, определяющий цели, требования и основные исходные данные, необходимые для разработки автоматизированной системы управления (ГОСТ 34.602-89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы»). При разработке технического задания необходимо решить следующие задачи: установить общую цель создания ИС, определить состав подсистем и функциональных задач; разработать и обосновать требования, предъявляемые к подсистемам; разработать и обосновать требования, предъявляемые к информационной базе, математическому и программному обеспечению, комплексу технических средств (включая средства связи и передачи данных); установить общие требования к проектируемой системе; определить перечень задач создания системы и исполнителей; определить этапы создания системы и сроки их выполнения; провести предварительный расчет затрат на создание системы и определить уровень экономической эффективности ее внедрения.

УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ

Полностью автоматизированная информационная система или АИС - это совокупность различных программно-аппаратных средств, которые предназначены для автоматизации какой-либо деятельности, связанной с передачей, хранением и обработкой различной информации. Автоматизированные информационные системы представляют, с одной стороны, разновидность информационной системы или ИС, а с другой стороны, являются автоматизированной системой АС, вследствие этого их часто называют АС или ИС.

В автоматизированных информационных системах за хранение любой информации отвечают: На физическом уровне: внешние накопители; встроенные устройства памяти (RAM); массивы дисков. На программном уровне: СУБД; файловая система ОС; Системы хранения мультимедиа, документов и т. д.

На сегодняшний день достаточно широко применяются разнообразные программные средства при работе с компьютером. В их числе находятся и автоматизированные информационные системы. Информационная система или ИС – это система обработки, хранения и передачи какой-либо информации, которая представлена в определенной форме.

В современной вычислительной технике ИС представляет собой целый программный комплекс, который дает возможность надежно хранить данные в памяти, выполнять преобразования информации и производить вычисления с помощью удобного и легкого для пользователя интерфейса.

Исходя из вышесказанного, использование современных информационных систем позволяет нам: Работать с огромными объемами данных; Хранить какие-либо данные в течение довольно длительного временного периода; Связать несколько компонентов, которые имеют свои определенные локальные цели, задачи и разнообразные приемы функционирования, в одну систему для работы с информацией; Существенно снизить затраты на доступ и хранение к любым необходимым нам данным; Довольно-таки быстро найти всю необходимую нам информацию и т. д.

В качестве классического примера современной информационной системы, стоит упомянуть банковские системы, АС управления предприятиями, системы резервирования железнодорожных или авиационных билетов и т. д.

На сегодняшний день современные СУБД обладают очень широкими возможностями архивации данных и резервного копирования, параллельной обработки различной информации, особенно, если в качестве сервера базы данных используется многопроцессорный компьютер.

Автоматизированная информационная система или АИС – это информационная система, которая использует ЭВМ на этапах ввода информации, ее подготовки и выдачи, то есть является неким развитием ИС, которые занимаются поиском, используя прикладные программные средства. Автоматизированные информационные системы можно смело отнести к классу очень сложных систем и, как правило, не столько с большой физической размерностью, а в связи с многозначностью различных структурных отношений между компонентами системы. Автоматизированная информационная система может быть легко определена как целый комплекс современных автоматизированных информационных технологий, которые предназначены для какого-либо информационного обслуживания. Без внедрения самых современных методов управления, которые базируются на АИС, невозможно и повышение эффективности функционирования предприятий.

Современные АИС позволяют: Повысить производительность работы всего персонала; Улучшить качество обслуживания клиентской базы; Снизить напряженность и трудоемкость труда персонала, а также минимизировать количество ошибок в его действиях.

На сегодняшний день, автоматизированная информационная система, является совокупностью технических (аппаратных), математических, телекоммуникационных, алгоритмических средств, методов описания и поиска объектов программирования, сбора, и хранения информации.

При этом автоматизированные информационные системы (АИС) являются областью информатизации, механизмом и технологией, эффективным средством обработки, хранения, поиска и представления информации потребителю. АИС представляют совокупность функциональных подсистем сбора, ввода, обработки, хранения, поиска и распространения информации. Процессы сбора и ввода данных необязательны, поскольку вся необходимая и достаточная для функционирования АИС информация может уже находиться в составе её БД.

Под базой данных (БД) обычно понимают именованную совокупность данных, отображающую состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

База данных – это совокупность размещаемых в таблицах однородных данных; это и именованную совокупность данных, отображающую состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.
Управляют информационными процессами в БД с помощью СУБД (систем управления базами данных).

Совокупность баз данных обычно называют банком данных. При этом банк данных представляет собой логическую и тематическую совокупность баз данных.

Автоматизированная информационная система (Automated information system, AIS) - это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или) управления данными и информацией, а также для производства вычислений.

Основная цель АИС - хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам для наиболее полного удовлетворения информационных запросов большого числа пользователей. К основным принципам автоматизации информационных процессов относят: окупаемость, надежность, гибкость, безопасность, дружественность, соответствие стандартам.

Выделяют четыре типа АИС:

1) Охватывающий один процесс (операцию) в одной организации;
2) Объединяющий несколько процессов в одной организации;
3) Обеспечивающий функционирование одного процесса в масштабе нескольких взаимодействующих организаций;
4) Реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабе нескольких организаций.

При этом наиболее распространенными и перспективными считаются: фактографические, документальные, интеллектуальные (экспертные) и гипертекстовые АИС.

Для работы с АИС создают специальные рабочие места пользователей (в том числе работников), получившие название "автоматизированное рабочее место " (АРМ).
АРМ - комплекс средств, различных устройств и мебели, предназначенных для решения различных информационных задач.

Общие требования к АРМ: удобство и простота общения с ними, в том числе настройка АРМ под конкретного пользователя и эргономичность конструкции; оперативность ввода, обработки, размножения и поиска документов; возможность оперативного обмена информацией между персоналом организации, с различными лицами и организациями за ее пределами; безопасность для здоровья пользователя. Выделяют АРМ для подготовки текстовых и графических документов; обработки данных, в том числе в табличной форме; создания и использования БД, проектирования и программирования; руководителя, секретаря, специалиста, технического и вспомогательного персонала и другие. При этом в АРМ используются различные операционные системы и прикладные программные средства, зависящие, главным образом, от функциональных задач и видов работ (административно-организационных, управленческих и технологических, персонально-творческих и технических).

АИС можно представить как комплекс автоматизированных информационных технологий, составляющих ИС, предназначенную для информационного обслуживания потребителей. Основные компоненты и технологические процессы АИС изображены на Рис. 3.1.

Рис. 3.1. Основные компоненты и технологические процессы АИС.

АИС могут быть достаточно простыми (элементарные справочные) и сложными системами (экспертные и др., предоставляющие прогностические решения). Даже простые АИС имеют многозначные структурные отношения между своими модулями, элементами и другими составляющими. Это обстоятельство позволяет отнести их к классу сложных систем, состоящих из взаимосвязанных частей (подсистем, элементов), работающих в составе целостной сложной структуры.