§1.1 Информационные системы и технологии. Их классификация в организационном управлении.

Информационные технологии управления : учеб. пособие для вузов / под ред. проф. Г.А. Титоренко. – М.: ЮНИТИ–ДАНА, 2002. – 280с.

6. 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 (см. Рис. 3).

о т человека – запрос на требуемую информацию;

от СОИ – результаты обработки информации,

необходимые для принятия решения – сведения;

к СОИ – информация, характеризующая состояние системы.

Рисунок 3

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.

По структурному построению выделяются два основных типа АИС (см. 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.

Сбор информации, характеризующей систему управления, является одной из основных задач, возникающих в АИС. По характеру поступления информации источники информации подразделяются на внутренние и внешние.

Рисунок 4

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.

7. 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 (см. Рис. 5).

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.

Рисунок 5

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.

1. Компьютерные коммуникации

Компьютерные коммуникации служат для дистанционной передачи данных с одного компьютера на другой и являются не только самым но­вым, но и самым перспективным видом телекоммуникаций. Они обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с традиционными средст­вами общения людей и передачи информации — позволяют не только пе­редавать, получать, но и хранить, и обрабатывать информацию. Проблема передачи информации с одного компьютера на другой возникла практиче­ски одновременно с появлением компьютеров. Можно, конечно, переда­вать информацию с помощью внешних носителей информации - магнит­ных или компакт - дисков. Но этот способ достаточно медленный и неудобный. Значительно лучше соединить компьютеры кабелем, загрузить специальную программу для передачи информации и, таким образом, получить простейшую компьютерную сеть. Например, для создания прямого соединения компьютеров, работающих под управлением операционной системы Windows, не требуется специального программного и аппаратного обеспечения.

При объединении нескольких компьютеров процесс обмена информа­цией становится сложнее, однако принципы соединения остаются те же, что и для двух компьютеров. Для подключения компьютеров к линиям связи используются модемы или сетевые карты, если связь осуществляется по специальным выделенным линиям. Кроме того, на каждом компьютере устанавливаются программы для работы в сети. Таким образом: компью­терная сеть — это объединение компьютеров с помощью модемов, линий связи и программ, обеспечивающих обмен информацией. Компьютерные сети позволяют осуществлять новую технологию обработки информации и совместного использования ресурсов - аппаратных, программных и ин­формационных. Новая технология получила название - распределенная обработка данных.

В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети разделяют на локальные и распределенные (глобальные и территориаль­ные). Локальной называется компьютерная сеть, объединяющая компью­теры, расположенные в одном помещении, в одном здании или в соседних зданиях. В локальной сети используют единый комплект протоколов для всех пользователей. Сегодня наиболее распространенными сетевыми опе­рационными системами, обеспечивающими работу пользователей в сети по единому протоколу, являются NetWare фирмы Novell, Windows NT Server фирмы Microsoft и сетевые ОС семейства UNIX. Все большее рас­пространение получает система Linux. Важно отметить, что эта операци­онная система распространяется свободно, т.е. является free - ware про­граммным обеспечением.

Если же соединенные компьютеры находятся в разных частях города, в разных городах или странах, то такие сети называются распределенными. К распределенной сети могут подключаться не только отдельные компью­теры, но и локальные сети. Распределенные сети мирового масштаба на­зывают глобальными.

Самой известной глобальной сетью является INTERNET. Основой функционирования глобальной сети ИНТЕРНЕТ является базовая семи­уровневая эталонная модель взаимосвязи открытых систем — протокол TCP/IP (Transfere Communication Protocol /Internet Protocol).

Основное различие между всеми названными сетями заключается в управлении доступом к информации и в том, как происходит обмен дан­ными. В зависимости от способов управления доступом и обмена данными сети подразделяются по топологии и технологии. Последовательно рассмотрим представление данных в сетях, виды используемых топологий и технологий.

Топология — это схема соединения каналами связи компьютеров или узлов сети между собой. Используются следующие виды соединений: об­щая шина, звезда, кольцо.

Метод доступа — это технология, определяющая использование ка­нала передачи данных, соединяющего узлы сети на физическом уровне. Самыми распространенными технологиями сегодня являются Ethernet, Arcnet и Token - Ring (говорящее кольцо).

2. ЛВС; корпоративные сети; Internet

ЛВС (LAN - Lokal Area Network) представляет собой группу компьютеров и других устройств, размещенных на относительно небольшом пространстве и соединенных линиями связи, которые позволяют любому устройству непосредственно взаимодействовать с любым другим устройством в этой сети. Зарубежные источники дают даже близкую оценку – около шести миль (10 км) в радиусе; использование высокоскоростных каналов.

WAN (Wide Area Network) – глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN – сети с коммутацией пакетов (Frame Relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети.

Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС ( англ. LAN - Lokal Area Network ) относится к географически ограниченным ( территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

В производственной практики ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

ЛВС позволяют решать следующие задачи:

1. Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

2. Разделение данных предоставляет возможность доступа и управле­ния базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.

3. Разделение программных средств, предоставляет возможность одно­временного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

4. При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляе­мая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

5. Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план.

Все ЛВС работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей – в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

3. Классификация сетей.

1. по принципу построения:

а) одноранговые сети. В одноранговой сети, все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера, и, как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент и как сервер. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать дос­тупными для всех. Одноранговую сеть называют так же рабочей группой. Рабочая группа –это небольшой коллектив, поэтому в одноранговой сети не более 10 компьютеров.

Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одно ранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных и дорогих компьютеров.

В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций.