Информационная избыточность

Информационная избыточность - некоторое повторение информации в той или иной форме, позволяющее восстанавливать исходные данные в случае каких-либо нарушений в работе системы. Характерным способом введения избыточности является резервирование - использование дополнительных средств и возможностей с целью сохранения работоспособности системы при отказе одного или нескольких ее элементов. Различают статическую и динамическую избыточность. Статическая избыточность реализуется автоматически сразу после возникновения отказа: система построена так, что после отказа ее ненарушенная часть позволяет продолжить выполнение задания. Динамическая избыточность реализуется только после некоторой перестройки работы системы, получившей сигнал об отказе от устройства контроля.  Информационная избыточность - это процесс дублирования части данных вычислительной системы для обеспечения надежности и контроля данных. Избыточность используется для обеспечения достоверности входных и промежуточных данных, которые в наибольшей степени влияют на нормальное функционирование комплекса программ, а также данных, которые требуют значительного времени восстановления. Для восстановления таких данных требуется их длительное накопление и обработка. Информационная избыточность способствует не только обнаружению искажения данных, но и устранению ошибок. Данные защищают двух- и трехкратным дублированием с соответствующей дисциплиной контроля сохранности и периодическим обновлением. Для менее важных данных информационная избыточность используется в виде помехозащитных кодов, позволяющих только обнаруживать искажения. Искаженные данные исключаются из обработки, и происходит их естественное обновление в процессе последующего функционирования. Многие данные вычислительной системы не защищаются вследствие их частого обновления или слабого влияния возможных искажений на решение основных функциональных задач.

Программная избыточность

Программная избыточность - это процесс, используемый для контроля и обеспечения достоверности важных функций управления и обработки информации.  Программная избыточность базируется на выполнении системой следующих функций:  - взаимное недоверие элементов системы;  - немедленное обнаружение и регистрация ошибок;  - выполнение одинаковых функций разными модулями системы и сопоставление результатов обработки;  - контроль и восстановление данных с использованием других видов избыточности.  При использовании метода взаимного недоверия компоненты системы проектируются, исходя из предположения, что другие компоненты и исходные данные содержат ошибки. Перед началом обработки программные компоненты должны проверить корректность входных параметров и исходных данных и попытаться обнаружить в них ошибки. В случае обнаружения ошибки информация о ней передается другим модулям системы или пользователю для принятия решения. Для повышения надежности выполнения важных функций системы в комплексах программ применяются несколько вариантов модулей, различающихся методами решения задачи или алгоритмом реализации одного и того же метода. Тем самым, появляется возможность сопоставлять результаты обработки одинаковых исходных данных разными модулями и исключать искажение результатов, обусловленное программными ошибками или сбоями в системе.  Программная избыточность также необходима для реализации программ контроля и восстановления данных с использованием информационной избыточности и для функционирования средств защиты, использующих временную избыточность. Следует отметить психологические трудности введения избыточности для обеспечения надежности программ. Традиционный глубокий оптимизм создателей комплексов программ относительно возможности собственных ошибок и внешних возмущений приводит к массовому пренебрежению методами программной защиты или их незначительному использованию. Этому способствует также ограниченность ресурсов вычислительных систем.  Избыточность, необходимая для обеспечения надежного функционирования комплексов программ, должна определяться на начальных этапах проектирования и целенаправленно использоваться для решения задач контроля и восстановления.

27. Общая характеристика математических моделей в эргономике

В проектной практике эргономики большое внима¬ние уделяется развитию математических моделей. Основ¬ное преимущество этих моделей состоит в том, что они позволяют рассматривать эргономические проблемы уже с момента зарождения программы, разработки, а не на предпоследнем этапе только для того, чтобы как-то вклю¬чить человека в систему. Будучи вовлеченными в проект¬ную деятельность с первоначального ее этапа, эргономис¬ты оказываются перед необходимостью кардинального, а не частичного решения проблем человеческого фактора в технике, что, в свою очередь, стимулирует инноваци¬онную деятельность по созданию изделий, рабочих мест и систем. Не менее существенно и то, что эргономические проектные решения в таких случаях, как правило, наиболее экономичные. Кроме традиционных преимуществ, имеются допол¬нительные аргументы в пользу использования математи¬ческих моделей в эргономике [23]. Первый состоит в том, что эргономисты совместно с проектировщиками, инже¬нерами, системотехниками участвуют в создании техни¬ки и технологии. А партнеры эргономистов привыкли иметь дело с количественными показателями. Второй аргумент в пользу математических моделей в эргономике обусловливается ее тесным взаимодействием с общей теорией систем, которая открывает широкие возможнос¬ти для применения математических методов. Суть третье¬го в том, что математическое моделирование является важным средством развития эргономики как научной дисциплины. Четвертый аргумент: математическое моде¬лирование применяется для изучения такого сложного явления, как деятельность человека. Пятый довод: мате-матические модели требуют определенной системы и способствуют повышению культуры в сборе данных. Шестой аргумент в пользу применения математических моделей в эргономике — они позволяют нередко осу¬ществлять синтез там, где раньше он был невозможен. Важно знать не только доводы в пользу применения математических моделей в эргономике, но и те ограниче¬ния и подводные камни, которые с этим связаны. 1.  Возможности моделей ограничены и они могут неаде¬кватно отражать деятельность человека. 2. Модели могут давать повод для необоснованных экстра¬поляции. Например, сервомеханическая модель предла¬галась для применения в эргономике. Вначале эта мо¬дель касалась лишь деятельности оператора при выпол¬нении задачи компенсаторного слежения. Затем пред-принимались   попытки   использовать   ее   для   изучения деятельности, в которой определяющее значение при¬обретают  такие  факторы,  как  память  и  способность прогнозирования.  Однако сервомеханические модели теряют свою эффективность при их экстраполяции на эту область. 3.  Модели могут отрицательно влиять на проектирование работы.  Существует  опасность,   что  проектировщики, используя математические модели, будут видеть в рабо¬чем месте интеграцию отдельных задач, количественно выражаемых, и не будут обращать внимание на соци-альный аспект деятельности. 4.  Модели могут толкать на упрощенные эксперименты. В то же время могут создаваться модели на основе упро¬щенных экспериментов. 5.  Даже простые описательные модели могут иметь свои внутренние проблемы. Тем более это относится к слож¬ным математическим моделям. Многие модели, особен¬но касающиеся когнитивных процессов, настолько слож¬ны, что даже трудно представить возможность их про¬верки, разве только на очень глобальном уровне. 6.  В некоторых случаях модели превращаются в самоцель. Устанавливаются взаимосвязи, которые не имеют прак¬тической ценности. Поскольку практическая пригодность модели редко бывает видна в самом начале работы над нею, то значительные потери времени без практическо-го эффекта — вещь неизбежная. Выделяют три типа эргономических моделей: 1. Модели, которые позволяют прогнозировать деятель¬ность и работоспособность человека, но которые слабо или совсем не учитывают характеристики оборудования. " 2. Модели, позволяющие прогнозировать функционирова¬ние системы, но которые мало или совсем не учитывают характеристик человека и его деятельности, разве что косвенно. 3. Модели, включающие как свойства человека и характе¬ристики деятельности, так и параметры оборудования, т.е. деятельность человека с оборудованием и влияние функционирования оборудования на человека в той форме, в какой они сказываются на эффективности функционирования системы [24]. Математическое моделирование в эргономике соче¬тается с использованием других методов, что характерно не только для этой дисциплины. "Необходимо сочетать моделирование с профессиональным чутьем, расчетами на бумаге, экспертными оценками и достижениями мно-гих других наук. Ни один из методов математического моделирования также не способен родить мудрого реше¬ния, окажись он в руках глупца" [25]. Трудности, испытываемые разработчиками моделей, в первую очередь относятся к алгоритмам и вводимой информации. Наиболее трудно поддающиеся определе¬нию классы переменных — мотивационные и когнитив¬ные. Когда специалисты по эргономике вводят в свою модель такую переменную, как мотивация, они часто определяют ее в таких терминах, как высокая, средняя и низкая. Здесь сразу же напрашивается вопрос: высокое, среднее или низкое — что? Переменная, лишенная объ-ективного содержания, добавляет еще один неизвестный элемент во включающее ее уравнение. Многие модели содержат переменные именно этого типа. В результате большинство из них остаются мертворожденными, так как не основываются на достаточных эмпирических дан¬ных. Сбор и подготовка информации в целях моделиро-вания представляет трудоемкую задачу. Приходится за¬бираться далеко вглубь, что отнюдь не так интересно, как само создание модели. По этой причине эргономисты иногда экономят на информационной базе при разработ¬ке моделей. Это существенно снижает полезность выпол¬ненной работы.

29. Сущность и содержание стандартизации

В условиях развития международной торговли и кооперации успех многих предприятий и отраслей экономики на внешнем и внутреннем рынках во многом определяется тем, насколько их продукция или услуги отвечают современным представлениям о нормах соответствия качества. Ни одно общество не может нормально функционировать без технического законодательства и нормативных документов, которые регламентируют правила, процессы, методы изготовления и контроля продукции, а также гарантируют безопасность жизни, здоровья и благосостояния людей и окружающей среды. С развитием научно-технического прогресса проблема качества продукции не только не упрощается, но становится более сложной и многоплановой. Значительную роль в повышении качества продукции играют стандарты, разрабатываемые в рамках как государственных, так и международных систем стандартизации.

Стандартизация – это деятельность, направленная на разработку и установление требований, норм, правил и характеристик как обязательных для выполнения, так и рекомендуемых, обеспечивающих право потребителя на приобретение товаров надлежащего качества за приемлемую цену, а также право на безопасность и комфортность труда.

Цель стандартизации – достижение максимальной степени упорядочения в той или иной области посредством широкого и многократного использования установленных положений, требований, норм для решения реально существующих, планируемых и потенциальных задач.

Задачи стандартизации заключаются в создании системы нормативной документации, которая охватывает все виды промышленного производства и сферу услуг. При этом процесс стандартизации должен обеспечивать развитие системы за счет принятия прогрессивных требований к продукции или технологическим процессам. В процессе стандартизации разрабатываются следующие основные направления: стандартизация терминологии, стандартизация измерительной и испытательной техники, стандартизация продукции, стандартизация конструкторской документации, стандартизация технологической документации.

В социальном смысле функции стандартизации можно представить следующим образом:

• цивилизующая (гармонизация документов, методов и условий жизни в соответствии с мировыми аналогами);

• информационная (информация по использованию унифицированных методов и приемов);

• документирующая (документирование различного рода процессов и информации о правилах, регламентах, свойствах продукции и пр.);

• ресурсосберегающая (рациональное и экономное использование природных ресурсов);

• социально-культурная (достижение условия взаимозаменяемости и совмещения в документации, технологических процессах и продукции);

• коммуникативная (нормализация социальных методов и способ связи и передачи информации).

Основными результатами деятельности по стандартизации должны быть повышение степени соответствия продукта (услуги), процессов их функциональному назначению, устранение технических барьеров в международном товарообмене, содействие научно-техническому прогрессу и сотрудничеству в различных областях.

Объектом (предметом) стандартизации обычно называют продукцию, процесс или услугу, для которых разрабатывают те или иные требования, характеристики, правила и т.п. Стандартизация может касаться либо объекта в целом (например, подшипник качения), либо его отдельных характеристик (например, химический состав стали, из которой сделаны детали подшипника).

Областью стандартизации называют совокупность взаимосвязанных объектов стандартизации. Например, машиностроение является областью стандартизации, а объектами стандартизации в машиностроении могут быть технологические процессы, типы двигателей, безопасность и экологичность машин и т.п.

Управление качеством – это воздействие на технологические процессы, выявление несоответствий на всех стадиях петли качества (см. ниже) и устранение их, а также причин этих отклонений. Управляющие решения принимаются по результатам контроля, анализа причин нарушений режима, анализа накопившейся информации и т.д.

В процессе стандартизации вырабатываются нормы, правила, требования, руководства и характеристики, касающиеся объекта стандартизации, которые оформляются в виде нормативного документа. Руководство международной организации по стандартизации ISO рекомендует следующие основные виды нормативных документов: стандарты, документы технических условий, своды правил, регламенты (технические регламенты).

Стандарт – это нормативный документ, разработанный на основе консенсуса, утвержденный признанным органом, направленный на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области. В стандарте устанавливаются для всеобщего и многократного использования общие принципы, правила, характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов.

Стандарты бывают международными, региональными, государственными (национальными) и административно-территориальными и принимаются соответствующими органами по стандартизации.

Международные стандарты призваны содействовать развитию стандартизации и смежных видов деятельности в мире с целью обеспечения международного обмена товарами и услугами, а также развития сотрудничества в интеллектуальной, научно-технической и экономической областях. Они охватывают очень обширный диапазон интересов: металлургия, машиностроение, химия, неметаллические материалы, информационная техника, сельское хозяйство, строительство, медицина, упаковка и транспортировка товаров и пр.

Международная организация по стандартам имеет краткое название ISO (ИСО) от греческого слова «isos» (равный). На сегодняшний день в состав ИСО входят более 120 стран мира. Международные стандарты ИСО не имеют статуса обязательных для всех стран участниц и любая страна в мире вправе самостоятельно определять целесообразность и степень их применения. Эмблема организации ISO приведена на рис. 2.1.

30. Информационное обеспечение работ по стандартизации

Ведущую роль по информационному обеспечению работы орга­нов по стандартизации всех стран мира играет Международная орга­низация по стандартизации (ИСО), в составе которой до 2001 г. дей­ствовал Комитет по информационным системам и услугам (ИНФКО).

К компетенции ИНФКО относились координация и гармо­низация деятельности ИСО и членов организации в области ин­формационных услуг, баз данных, маркетинга, продажи стандар­тов и технических регламентов; консультирование Генеральной Ассамблеи ИСО по разработке политики по гармонизации стан­дартов и другим указанным выше вопросам; контроль и руко­водство деятельностью Информационной сети ИСО (ИСОНЕТ).

Создание Информационной сети ИСО — ИСОНЕТ было ос­новной целью деятельности ИНФКО за последние годы. Успех в этой области позволил Совету ИСО принять решение о роспуске ИНФКО с 2001 г., а основные функции этого комитета переданы в Центральный секретариат ИСО.

ИНФКО заменен Группой по вопросам коммерческой поли­тики под руководством Генерального секретаря ИСО. Группа вы­полняет консультационные функции, а в ее состав входят ком­мерческие директора национальных органов по стандартизации.

Критерием отбора членов Группы был опыт национальных организаций по применению современных технологий в стан­дартизации.

Приоритетные цели ИСОНЕТ — обеспечение обмена информаци­ей о международных и национальных стандартах, о документах по стандартизации (в том числе правительственных), об изданиях книг, справочников и учебной литературы в области стандартизации; ус­тановление контактов с информационными системами других меж­дународных организаций (ООН, ЮНЕСКО, МАГАТЭ и др.) и со­здание единого информационного языка, тезауруса.

Использование новейших информационных технологий повы­шает качество работы в области стандартизации, значительно со­кращает время, обеспечивает прозрачность в деятельности орга­низаций, облегчает распространение и широкое применение меж­дународных стандартов, делая их более доступными. В режиме on-line обмен информацией практически мгновенный, а легкое тиражирование нормативных документов не снижает их качества.

При всей положительности вышеуказанного вопрос об охране авторских прав и защите интеллектуальной собственности для меж­дународных организаций по стандартизации актуализировался. Со­гласно мнению специалистов ИСО и МЭК, несмотря на все уве­личивающиеся масштабы использования электронных форматов, стандарты на бумажных носителях, издаваемые традиционным способом, будут существовать всегда.

Центральный секретариат ИСО и Центральное бюро МЭК раз­работали знаки защиты своих авторских прав, которые указываются на нормативных документах этих организаций. Так, при изда­нии стандарта используется бумага с водяными знаками, в опреде­ленном месте имеющая цветную линию. На документе должно быть кратко сформулированное заявление о собственности, логотип орга­низации, знак авторского права с указанием его владельца.

Электронный век берет свое, и (пока еще) незначительное ко­личество МС (но все же есть факт) выходит в свет уже в электрон­ной форме, чаще всего на компакт-диске.

Стандарт в электронной форме должен содержать все знаки защиты авторских прав, которые присущи обычному изданию МС. Такое понятие, как «культура киберпространства», актуализиру­ется и для сферы международной стандартизации.

В случае принятия международного стандарта в национальной системе стандартизации авторское право переходит к стране при­менения. При этом должна иметься ссылка на соответствующий международный нормативный документ.

В информационном обеспечении большую роль играет Меж­дународный классификатор по стандартизации (МКС), служа­щий методической основой для подготовки национальных ука­зателей стандартов.

Основная цель классификации по МКС — гармонизация пра­вил представления информации, а это очень важно для расширения распространения информации о международных и национальных стандартах в мире. К началу 2000 г. около 30 стран составили ука­затели национальных стандартов на основе МКС. В России дей­ствующий Общероссийский классификаторов стандартов (ОКС) является аутентичным текстом МКС. Это обеспечивает информа­ционную совместимость в области стандартизации.

МКС построена по принципу трехуровневой структуры. Пер­вый уровень содержит 40 разделов (областей деятельности, где осу­ществляется стандартизация). Разделы обозначены двумя цифра­ми. Каждый раздел разбивается на группы и подгруппы, обозна­чения которых добавляются к номеру раздела.

Информационное обеспечение в условиях рыночной эконо­мики и конкуренции все в большей степени становится определя­ющим фактором конкурентоспособности в любой области дея­тельности. В сочетании с технологиями материального производ­ства эффективные информационные технологии значительно со­кращают время проектирования и разработки и позволяют вывес­ти на рынок новинку значительно раньше конкурентов.

Последнее десятилетие ознаменовалось появлением CALS - технологий (Continuous Acquisition and Life cycle Support ). Цель этих технологий — непрерывное информационное обеспечение жизненного цикла изделия — направлена прежде всего в сферу вы­сокотехнологичных продуктов. Но идея интегрированной инфор­мационной среды, поддерживающей все этапы жизненного цик­ла, трансформировалась в самостоятельное направление инфор­мационного обеспечения. И в этой области возникла необходимость стандартизации, что и обусловило возникновение еще од­ной задачи в деятельности ИСО.

Различные аспекты CALS-технологий регламентируются меж­дународными и национальными стандартами, которые и являются нормативной базой всех видов работ в рамках CALS - технологий при разработке, создании, управлении жизненным циклом, постав­ках. Концепция CALS предполагает унификацию способов управ­ления и взаимодействия для всех участников данного цикла (заказ­чиков, поставщиков, изготовителей, потребителей, ремонтников). В этом аспекте роль международной стандартизации очевидна.

Основой CALS должна быть интегрированная информацион­ная система как сетевое хранилище данных, охватывающих все фазы жизненного цикла изделия. Информация доступна всем участ­никам процесса (если нет ограничения их прав).

К базовым принципам CALS относятся такие, как виртуаль­ный обмен данными (с электронной цифровой подписью) и интег­рированная логистическая поддержка послепроизводственной фазы жизненного цикла продукта.

Информация, хранящаяся в интегрированной информационной системе, передается участникам посредством программных средств.

По оценкам зарубежных экспертов, после 2005 г. экспорт машинотехнической продукции будет практически невозможен при отсутствии электронного варианта документации, соответствую­щей международным стандартам. На мировом рынке военной техники уже в 2000 г. CALS - технология рассматривалась как ос­новное условие для заключения контракта купли-продажи, при этом особое внимание уделялось интегрированной логистичес­кой поддержке.

Подобные ситуации все чаще возникают на рынке гражданс­кой авиации и другой наукоемкой продукции. По оценкам специ­алистов США, внедрение в производство CALS - технологий по­зволяет сократить затраты на проектирование почти на 30%, вре­мя разработки — на 40—60%, сроки выведения новинки на рынок сокращаются на 20—70%, а затраты на подготовку документации (технической и эксплуатационной) — на 30—40%.

В России принята Межведомственная программа по реализа­ции основных направлений развития CALS-технологий, выпол­нение которой предусмотрено до 2006 г.

Решение проблем, связанных с внедрением CALS-технологий, сопряжено с необходимостью комплексной стандартизации в этой области. Первые стандарты и методические рекомендации уже про­ходят апробацию.

В сети Интернет создан сервер «CALS.RU», содержащий ин­формацию о международных и российских стандартах и методичес­ких нормативных документах в сфере CALS-технологий.