Общие принципы проектирования информационных систем (ис)
Методологическую основу проектирования ИС, к которым относятся АС и АСОИУ, составляет системный подход, в соответствии с которым любая система представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов (элементов подсистемы), функционирующих совместно для достижения общей цели.
С позиций кибернетики процесс управления как направленное воздействие на элементы этой системы для достижения цели можно представить в виде информационного процесса, связавшего внешнюю среду, объект и систему управления.
При этом внешняя среда и объект управления информируют систему управления о своем состоянии, система управления анализирует эту информацию, вырабатывает управляющее воздействие и при необходимости модифицирует цель и структуру всей системы.
Структуру ИС с позиций кибернетики можно представить в виде следующего рисунка:
Рисунок 1 – Структура ИС с позиций кибернетики.
ИП1 – информационный поток из внешней среды в систему управления, включающий желаемые значения всех переменных процесса управления.
ИП2 – информационный поток из системы управления во внешнюю среду, включающий выходные сигналы и продукты системы.
ИП3 – информационный поток из системы управления на объект управления, т.е. прямая кибернетическая связь, включающий информацию для осуществления процессов управления.
ИП4 – информационный поток из объекта в систему управления, т.е. обратная кибернетическая связь, включающий информацию о состоянии объекта управления.
В ИС объект управления представляет собой комплекс материальных элементов (на промышленных предприятиях это сырье, материальное оборудование, готовая продукция, работники) и административно-хозяйственных процессов (на промышленных предприятиях это основное и вспомогательное производство, снабжение, сбыт и т.д.).
Система управления представляет собой совокупность взаимодействующих подсистем ИС (контуры управления машинами и механизмами, контуры контроля и сигнализации, подсистемы связи с оператором и т.п.), осуществляет следующие функции управления:
Планирование – функция, определенная цель функционирования ИС на различный период времени.
Учет – функция, отображающая состояние объекта управления в результате выполнения процессов управления.
Контроль – функция, с помощью которой определяется отклонение учетных данных от плановых.
Оперативное управление – функция, осуществляющая регулирование всех процессов с целью исключения возникающих отклонений в данных.
Анализ – функция, определяющая тенденции в работе ИС и резервы, которые учитываются при планировании на следующий временной период.
Следовательно, ИС должна накапливать и обрабатывать поступающую учетную информацию и аналитические данные, служащие основой для прогнозирования, развития ИС, корректирования ее целей и выработки управляющих сигналов для нового цикла управления.
К обработке информации в ИС предъявляются следующие требования:
Полнота и достаточность (и не более!) информации для реализации функционального управления.
Своевременность предоставления информации.
Обеспечение необходимой степени достоверности информации.
Экономичность обработки информации, т.е. затраты на обработку данных не должны превышать получаемый эффект.
Адаптивность к изменяющимся информационным потребностям пользователей.
Одним из основных свойств ИС является делимость на подсистемы, которая имеет ряд достоинств как при разработке, так и при эксплуатации ИС, а именно:
Упрощение разработки и модернизации ИС в результате специализации групп разработчиков по подсистемам.
Упрощение внедрения и поставки готовых подсистем в соответствии с очередностью выполнения работ.
Упрощение эксплуатации ИС вследствие специализации работников предметной области.
Обычно выделяют функциональные и обеспечивающие подсистемы:
- функциональные подсистемы ИС информативно обслуживают определенные виды деятельности.
- обеспечивающие подсистемы осуществляют интеграцию функциональных подсистем в единый комплекс за счет создания и функционирования (в виде единой платформы) информационной, математической, программной, технической, технологической и организационной подсистем.
К обеспечивающим подсистемам относятся, в частности, подсистемы связи и обеспечения питания ИС, трудоемкость и стоимость разработки и создания которых может достигать 50% от разработки ИС в целом.
Разработка большинства ИС состоит из нескольких этапов, важнейшими из которых являются:
Сбор и классификация сведений об автоматизируемом процессе или объекте управления, поиск логических несоответствий и неоднозначностей в его словесном описании, в результате чего процесс можно представить в формализованном виде «черного ящика» с известными входными и выходными сигналами, что значительно упрощает разработку ИС.
Определение четких требований к будущей системе (включая требования различных стандартов, надзорных государственных органов и т.п.)
Составление формализованного описания связей входных и выходных сигналов, что позволяет определить необходимые управляющие воздействия для получения желаемых результатов управления
Составление формализованного описания алгоритма управления процессом, используя известные связи между входными и выходными сигналами и требования к системе. Разбивка системы управления на подсистемы со своими алгоритмами управления, а алгоритмов управления подсистем – на частные алгоритмы, что позволит в дальнейшем значительно сократить время на разработку ИС в целом.
Разбивка процесса создания ИС на отдельные этапы, исходя из собранных сведений о будущей системе, ее подсистемах и алгоритме функционирования. Для каждого этапа должны быть четко прописаны критерии его завершения (например, приемо-сдаточные испытания с подписанием актов) и определены примерные временные рамки реализации.
Подбор команды для реализации проекта по результатам пп.(4), (5); выбор одной из возможных схем управления проектом; принятие решений о привлечении сторонних организаций-субподрядчиков, решение основных организационных вопросов.
Собственно проектирование, включающее в себя подбор необходимого оборудования, разработку проектных решений по выбранным алгоритмам, управление командами проектировщиков, разработку документации на проект и решение возникающих организационных вопросов.
Этап реализации проекта. На данном этапе проектная организация как правило осуществляет общий контроль за ходом выполнения проектных решений, дорабатывает рабочую документацию по проекту, а также обладает правом совещательного голоса.
Этап эксплуатации. Формально не относится к разработке ИС, однако зависит от ее результатов. Наступает после реализации и сдачи проекта заказчику и может проходить без участия, либо с минимальным участием проектной организации
При разработке ИС для снижения трудоемкости и сокращения сроков создания системы необходимо пользоваться формализованными методами на всех вышеприведенных этапах конструирования. Описание некоторых подобных методик будет приведено в соответствующих разделах настоящих методических указаний.