Глава 7 основы проектирования технологических процессов обработки данных

7.1 Основные понятия и классификация технологических процессов обработки данных

Под технологическим процессом обработки экономической ин­формации понимается определенный комплекс операций, выпол­няемых в строго регламентированной последовательности с ис­пользованием определенных методов обработки и инструмен­тальных средств, охватывающих все этапы обработки данных, начиная с регистрации первичных данных и заканчивая переда­чей результатной информации пользователю для выполнения функций управления.

Технологические процессы можно классифицировать по раз­личным признакам (рис. 7.1), в частности по типу автоматизи­руемых процессов управления в ЭИС можно выделить:

• технологические процессы, выполняемые в системах обработ­ки данных (СОД);

• технологические процессы аналитической обработки данных в системах подготовки принятия решений (СППР) и эксперт­ных системах (ЭС);

• технологические процессы для разработки новых видов про­дукции и получения чертежной и технологической документа­ции в системах автоматизированного проектирования (САПР);

• технологические процессы, выполняемые в системах электрон­ного документооборота (СЭД).

По отношению к ЭВМ все технологические процессы незави­симо от того, для каких процессов они создаются, условно под­разделяются на внемашинные, имеющие подготовительный ха­рактер, поскольку их выполнение связано с получением первич­ной информации, и внутримашинные, связанные с хранением и обработкой полученной информации.

Рис. 7.1. Схема классификации технологических процессов обработки данных в ЭИС

 

По типу обрабатываемой информации можно выделить про­цессы обработки цифровой, графической, текстовой, мультимедийной информации, знаний для экспертных систем.

По типу используемой аппаратной платформы технологичес­кие процессы выполняются на персональных ЭВМ, в локаль­ных, региональных, глобальных вычислительных сетях.

По типу режима обработки выделяют технологические про­цессы обработки данных, выполняемые в пакетном режиме, ин­терактивной (диалоговой) обработки, в режиме разделения вре­мени, в реальном масштабе времени, и технологии со смешан­ным режимом.

По типу организации информационного обеспечения выделяют технологические процессы, обрабатывающие локальные файлы, локальные и распределенные БД.

По типу организации специального программного обеспечения технологические процессы подразделяются на применяющие фун­кционально-ориентированные пакеты, используемые для автома­тизации решения задач функциональных подсистем, методо-ори-ентированные ППП, применяемые для решения задач класса СППР, профессионально-ориентированные ППП, предназначен­ные для обработки различных типов данных.

Технологический процесс состоит из совокупности техноло­гических операций.

Под технологической операцией будем понимать совокупность функционально связанных действий по преобразованию данных, выполняемых непрерывно на одном рабочем месте. Технологи­ческие операции можно классифицировать по следующим при­знакам (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Схема классификации технологических операции обработки данных

По цели и месту выполнения можно выделить четыре класса операций, отличающиеся трудовыми и стоимостными затрата­ми, связанными с их реализацией и распределением ошибок, вно­симых в технологический процесс. Первый класс характе­ризуется тем, что операции, входящие в него, имеют своей целью получение первичной информации, отражающей содержание процессов, проходящих в цехах, на складах, участках производ­ственной деятельности. К нему относятся следующие техноло­гические операции:

• съем первичной информации, т.е. получение количественной

характеристики показателей (например, количество отпущен­ных материалов, количество изготовленных деталей и т.д.);

• регистрация первичной информации - нанесение всех рекви­зитов оснований (количественных характеристик) и призна­ков на какой-либо носитель;

• сбор первичной информации - получение пакета сообщений, «пачки» документов или файла на машинных носителях;

• передача первичной информации от места возникновения к

месту обработки.

Операции данного класса выполняются в основном на рабо­чих местах (вне пунктов обработки информации), являются са­мыми трудоемкими (трудовые затраты на его выполнение состав­ляют до 50 % всех работ), дорогостоящими и дают наибольший процент ошибок в получаемых данных.

Второй класс операций имеет своей целью ввод данных в ЭВМ, возможное перенесение первичной информации на проме­жуточные машинные носители, загрузку данных в ИБ. В состав класса входят операции: прием, контроль и регистрация инфор­мации в пункте обработки первичной информации в случае па­кетного характера поступления на обработку данных, ввод данных в ЭВМ, контроль ошибок и загрузка в ИБ, ведение ИБ. Данный класс отличается высокой трудоемкостью (до 40% тру­доемкости всего процесса) и множеством допускаемых ошибок. В современных системах обработки данных операции первого и второго классов совмещаются, когда в процессе съема и регист­рации первичной информации одновременно осуществляется ввод данных в ЭВМ.

Третий класс предназначен для выполнения обработки данных ИБ по алгоритмам и получения результатной информации. Данный класс характеризуется наибольшей степенью автоматиза­ции процессов, наименьшей трудоемкостью (5% трудоемкости всех процессов) и наименьшим количеством допускаемых ошибок. В случаях оперативной обработки данных выполнение опера­ции регистрации, ввод данных в ЭВМ и формирование результат­ной информации объединяются в один технологический процесс.

Четвертый класс имеет целью обеспечение достовер­ности и высокого качества результатной информации. К основ­ным операциям данного класса относятся: анализ и контроль полученных результатных документов; выявление и исправле­ние ошибок по причине неправильности введенных исходных данных, сбоев в работе машины, ошибок пользователя, опера­тора или программиста. Трудоемкость данного этапа составля­ет до 5% трудоемкости всех процессов. Обычно этот класс опера­ций выполняется при сложной аналитической обработке данных.

По степени автоматизации все технологические операции можно разделить на следующие классы: операции, выполняемые вручную, машинно-ручным способом, полуавтоматическим и автоматическим способом.

По стадии выполнения операции делятся на подготовительные, основные и заключительные операции.

Основные технологические операции по выполняемой функ­ции в технологическом процессе можно разделить: на рабочие операции и контрольные. В свою очередь, среди рабочих техно­логических операций по характеру обработки выделяют актив­ные (связанные с логическим или арифметическим преобразо­ванием информации) и пассивные (например, операции ввода-вывода).

Контрольные операции могут принадлежать к определенно­му методу организации контроля, которые, в свою очередь, объе­диняются в группы по следующим признакам:

• по времени выполнения: предварительный контроль, текущий контроль, заключительный контроль;

• по степени охвата контролем рабочих операций: поопераци­онный контроль и контурный контроль, охватывающий не­сколько рабочих операций;

• по принципам организации выделяют контроль, организован­ный по принципу дублирования работ (например, метод двой­ного файла, верификации и др.), принципу информационной избыточности (метод контрольных сумм, модульный метод и др.), принципу логической или арифметической увязки пока­зателей (например, балансовый метод).

7.2 Показатели оценки эффективности и выбор варианта организации технологических процессов

В процессе проектирования системы обработки данных про­ектировщик может ориентироваться на несколько вариантов ап­паратной платформы и разработать несколько вариантов техно­логических процессов, среди которых ему необходимо выбрать наилучший. К основным требованиям, предъявляемым к выби­раемому технологическому процессу, относятся:

• обеспечение пользователя своевременной информацией;

• обеспечение высокой степени достоверности полученной информации;

• обеспечение минимальности трудовых и стоимостных затрат,

связанных с обработкой данных.

При выборе варианта технологического процесса обработки экономической информации используют две группы показателей оценки эффективности: показатели достоверности получения и обработки информации и показатели трудовых и стоимостных затрат на проектирование системы и обработку информации.

Для обеспечения выполнения этих требований необходимо в первую очередь выбрать высокопроизводительную и надежную техническую базу, разработать состав основных операций и ме­тоды их реализации. Однако для достижения высокой достовер­ности обработки и получения результатной информации проек­тировщик должен помимо этого организовать систему контроля за достоверностью обработки информации. Для разработки та­кой системы проектировщик обязан проанализировать частоту возникновения ошибок по типам решаемых задач, по классам опе­раций технологического процесса, по видам ошибок и по причи­нам их возникновения. С этой целью необходимо собрать стати­стику ошибок и получить распределение частоты их возникнове­ния по следующим направлениям:

• по видам решаемых задач: например, аналитические, плано­вые, статистические, учетные;

• по классам операций технологического процесса;

• по видам ошибок, связанных с состоянием первичных доку­ментов, с переносом данных на машинные носители, с обра­боткой в ЭВМ, с контролем и выпуском результатных доку­ментов;

• по причинам возникновения ошибок: небрежность пользова­телей и плохое освоение операций по вводу информации в

ЭВМ, вина исполнителя документов, ошибки в проекте (вина

проектировщиков) и др.

Затем следует выбрать определенный метод контроля за каж­дой операцией или группой операций и выполнить оценку степе­ни достоверности получаемой после обработки результатной ин­формации.

Показатель достоверности обработки информации (D) может быть рассчитан по следующей формуле:

D = 1 - P, (1)

где D - величина достоверности процесса обработки;

Р - вероятность появления ошибки, которую можно рассчитать по фор­муле

P = N / Q, (2)

где N- количество ошибочных действий, допущенных на множестве Q;

Q - общее количество действий.

Поскольку проектировщики, как правило, владеют ограни­ченной выборкой по величинам Q и N, то для оценки достовер­ности технологических процессов они используют показатель частоты появления ошибок (f), который рассчитывается по фор­муле (3):

f = DN / DQ, (3)

где f- частота возникновения ошибок;

DN - число ошибок, допущенных на множестве DQ;

DQ - величина доступной выборки общего количества действий.

Для практической оценки степени достоверности вариантов технологических процессов разработано несколько методик, на­пример, применяется методика с помощью оценки величины, об­ратной величине достоверности, - степени недостоверности тех­нологического процесса, заданного для множества n - рабочих и m - контрольных операций некоторого технологического процес­са и представленного в виде схемы (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Схема технологического процесса обработки данных

Каждая рабочая операция (Oi) характеризуется некоторым количеством выполняемых на ней действий или количеством зна­ков (Di) и частотой появления ошибок (fi). Каждая контрольная операция характеризуется применением некоторого j-го метода контроля и показателем эффективности использования данного метода (Lij) для контроля i-й операции, который можно рассчи­тать по формуле (4).

 

(4)

где Lij - коэффициент эффективности j-го метода контроля по i-й операции;

DNi, - общее количество ошибок, допущенных на i-й операции и проверяемых j-м методом контроля, которое включает в себя две величины:

(5)

где Noij - число обнаруженных ошибок;

Nnij - число пропущенных ошибок.

Для характеристики данной системы контроля используются следующие показатели:

• коэффициент исходной недостоверности технологического про­цесса, характеризующий надежность используемой техники и квалификацию работников, показывающий количество оши­бок, приходящееся на одно действие (Кинд):

(6)

где Di - количество действий на i-й операции;

• коэффициент контролируемости технологического процесса (Ккон), характеризующий качество системы контроля и опре­деляющий количество обнаруженных ошибок, приходящееся на одно действие:

(7)

• интегральный коэффициент конечной недостоверности (Ккнд), характеризующий количество пропущенных ошибок при за­данной системе контроля, приходящееся на одно действие:

(8)

При выборе наилучшего технологического процесса обработ­ки экономической информации, помимо использования показа­телей достоверности, применяют оценку, сравнение и выбор по соотношению уровня производительности того или иного вари­анта процесса и значению величин показателей трудовых и сто­имостных затрат на проектирование и эксплуатацию этих про­цессов.

В этом комплексе рассчитывают абсолютные и относи­тельные показатели оценки экономической эффективности тех­нологических процессов.

К группе абсолютных показателей относят:

• показатели, оценивающие величину трудоемкости обработ­ки информации за год по базовому (т.е. тому варианту, кото­рый берется за основу для сравнения) и предлагаемым вари­антам (То) и (Тj);

• показатели, оценивающие величину эксплуатационных стоимостных затрат за год по базовому и предлагаемому вари­антам (Сo) и (Сj);

• показатель оценки снижения трудовых затрат за год (DT), который рассчитывается по формуле

DT = То - Тj, (9)

• показатель снижения стоимостных затрат за год (DС), кото­рый можно рассчитать по формуле

 

DC = Cо - Cj. (10)

Группа относительных показателей оценки эффективности технологических процессов включает:

• коэффициент снижения трудовых затрат за год (Кm), показы­вающий, на какую долю или какой процент снижаются зат­раты предлагаемого варианта по сравнению с базовым, кото­рый рассчитывается по формуле

Кm = DТ / Тo; (11)

• индекс снижения трудовых затрат (Iт), показывающий, во сколько раз снижаются трудовые затраты предлагаемого j -го варианта по сравнению с базовым, и рассчитываемый по фор­муле

Iт = Тo / Тj, (12)

• коэффициент снижения стоимостных затрат за год (Кc), кото­рый рассчитывается по формуле

Кc = DC / Cj; (13)

• индекс снижения стоимостных затрат (Ic), рассчитываемый по формуле

Iс = Сo / Сj, (14)

В свою очередь, показатель трудовых затрат j -й техноло­гический процесс (Tj) рассчитывается по формуле

Tj = Stij, (14)

где tij - показатель трудовых затрат на i-ю операцию j-го технологического процесса, который можно рассчитать по формуле

tij = Q ij / Ni, (16)

где Qij - объем работ, выполненных на i-й операции j-му технологическо­му процессу;

Ni - норма выработки на 1-й операции.

Показатель стоимостных затрат на j-й технологический про­цесс (Сj) представляет собой сумму затрат на j-й технологичес­кий процесс по следующим статьям затрат:

• на заработную плату;

• на амортизацию;

• на материалы;

• на оплату машинного времени;

• на ведение информационной базы;

• накладные расходы.

Этот показатель рассчитывается по формуле

Cj = SCij, (17)

где Сij - показатель стоимостных затрат на (i-ю операцию j-го технологичес­кого процесса, в состав которого включаются следующие компо­ненты:

Cij = Cзп + Cнр + Cа + Cмв + Cм + Cвб (18)

где Сзп - затраты на заработную плату оператора, которые можно рассчи­тать по формуле

Cзп = tij * ri, (19)

где tij-трудоемкость выполнения i-й операции j-го технологического про­цесса;

ri - тарифная ставка i-q операции;

Снр - затраты на накладные расходы, рассчитываемые как производная величина от затрат на заработную плату:

Cнр = Cзп * Кнр, (20)

где Кнр - величина коэффициента накладных расходов, принимаемая, как правило, в размере 0,6 - 0,7 от величины С зп;

Cа - величина амортизационных отчислений на используемую техни­ку, рассчитываемая по формуле

Cа = tij * ai, (21)

где ai, - норма амортизационных отчислений;

Cмв - стоимость машинного времени на ввод информации в ЭВМ, обра­ботку данных и выдачу результатной информации:

Cмj = tmj * c, (22)

где с - стоимость машинного часа;

tmj - длительность выполнения м-й машинной операции j-го технологи­ческого процесса, включающая в себя следующие компоненты:

tm = t1 + t2 + t3, (23)

 

где t1, - длительность выполнения операции ввода исходной информации в ЭВМ, рассчитываемая по формуле

t1 = Qви / Nви, (24)

где Qви - объем вводимой информации в символах (байтах);

Nви - норма вводимой информации с клавиатуры ЭВМ в час;

t2 - длительность обработки информации при решении задачи (в час.), определяемая экспертным путем, если задача сдана в эксплуата­цию, или рассчитываемая гипотетически, например по следующей формуле

t2 = Qоп / Vоб, (25)

где Vоб - быстродействие работы ЭВМ;

Qоп - объем операций, выполняемых ЭВМ по обработке данных при ре­шении задачи, определяемый различными способами, например, произве­дение объема вводимой информации на предполагаемое количе­ство операторов, реализуемых алгоритмом определенного класса задач, т.е.

Qоп = Qоп * R, (26)

где R - число операторов, приходящееся на один байт вводимой информа­ции, характерное для определенного класса задач.

При этом выделяют три класса задач:

- задачи, связанные с ак­туализацией данных в ЭВМ, для которых характерно приблизи­тельно 500 операторов на один байт вводимой информации;

- за­дачи, связанные с оперативной обработкой данных, для которых на один байт вводимой информации приходится выполнение 5000 операторов,

- задачи сложной аналитической обработки данных или связанные с применением экономико-математических мето­дов и моделей, в которых эта величина составляет 20000 опера­торов на один байт вводимой информации;

t3 - время вывода результатной информации пользователю на печать или по каналам связи, рассчитываемое по формуле

t3 = Qвыв / Vвыв, (27)

где Qвыв - объем выводимой информации (в строках или байтах);

Vвыв - скорость работы печатающего устройства (стр./ч) или канала связи (байт/ч);

См - затраты на материалы за год (например, на бумагу);

Свб - годовые затраты на ведение информационной базы.

Кроме того, рассчитывают приведенный показатель годовой экономии (Эг) по формуле

Эг = (Со + Ен * Ко) - (Сj + Ен * Кj), (28)

где Кj и Ko„ - капитальные затраты, включающие в себя затраты на следую­щие направления:

• на приобретение вычислительной техники в базовом и пред­лагаемом вариантах;

• на приобретение вычислительной техники;

• на покупку программного обеспечения;

• на освоение программного обеспечения;

• на проектирование и отладку проекта.

Помимо вышеприведенных показателей эффективности про­ектировщики рассчитывают также показатель срока окупаемос­ти капитальных затрат (Ток), представляющий собой отношение капитальных затрат к экономии стоимостных затрат:

Ток = (Кj – Кo) / DС. (29)

Расчетный коэффициент эффективности Ep является обратной величиной сроку окупаемости и рассчитывается по формуле

Ep = 1 / Ток. (30)

По совокупности вышеприведенных показателей проектиров­щики выбирают наиболее эффективный вариант технологичес­кого процесса обработки информации. Обобщенная технологи­ческая сеть выбора варианта организации технологического про­цесса обработки данных в ЭИС представлена на рис. 7.4.

Вначале осуществляются работы «Определение состава основ­ных операций» (П1) и «Уточнение состава технических средств выполнения операций» (П2). Входными документами для выпол­нения этой работы служат материалы обследования, «Постанов­ка задачи» (Д1.1), «Техническое задание» (Д1.2) и множество пред­варительно выбранных технических средств для операций техно­логического процесса (U2.1). В результате выполнения этих работ проектировщики получают перечень основных операций (Д1.3), описание технико-эксплуатационных характеристик выбранных технических средств (Д2.1) и методов работы с ними (Д2.2), ко­торые поступают в качестве исходных данных на вход следую­щей операции.

На следующей операции выполняется «Выбор метода конт­роля и технических средств, осуществляющих контроль» (ПЗ). На вход операции поступает универсум методов контроля (U3.1). В результате выполнения процедуры получают описание техничес­ких средств и методов выполнения контроля (ДЗ.1).

Далее осуществляется «Разработка вариантов схем техноло­гического процесса обработки данных» (П4). Входными докумен­тами для данной операции являются перечни основных опера­ций, технических характеристик средств и методик выполнения контроля (Д1.3, Д2.2, Д2.1, ДЗ.1). Целью выполнения данной ра­боты является получение блок-схем нескольких вариантов тех­нологических процессов (Д4.1).

Содержанием пятой операции является «Оценка технологи­ческих процессов по достоверности, трудовым и стоимостным показателям» (П5). Данная оценка производится на основе тех­нического задания и методик расчета показателей (U5.1). Резуль­татом выполнения работы является получение таблиц значений показателей (Д5.1).

Заключительной операцией служит «Выбор варианта техно­логического процесса и разработка технологической документа­ции» (П6). Выполнение данной работы основывается на содержа­нии технического задания, требовании гостов и остов на техно-рабочий проект (Д6.1). В результате получают совокупность технологических и инструкционных карт (Д6.2).

Рис. 7.4. Технологическая сеть выбора варианта технологического процесса обработки данных в ЭИС:

Д 1.1 - постановка задачи; Д 1.2 - состав основных операций; U 2.1 - универсум комплекса предварительно выбранных вариантов ТС; Д 2.1 - описание выбранного КТС; Д 2.2 - методы работы; U 3.1 - универсум методов контроля; Д 3.1 - описание методов контроля; Д 3.2 - уточненный вариант КТС; Д 4.1 - варианты схем технических процессов; U 5.1 - универсум методик оценки Т. С., D.; Д 5.1 - таблицы значений показателей; Д 6.1 - требования ТЗ; Д 6.2 - технологические и инструкционные карты

Вопросы для самопроверки

1. Что такое технологический процесс и по каким признакам классифицируются технологические процессы?

2. Что такое технологическая операция и каковы виды техно­логических операций?

3. Каковы принципы и методы организации контроля за досто­верностью обработки данных?

4. Каковы требования, предъявляемые к технологическим про­цессам?

5. Каковы основные показатели определения степени достовер­ности, обеспечиваемые технологическим процессом?

6. Каковы абсолютные и относительные показатели оценки тру­довых затрат, связанных с реализацией технологического процесса?

7. Каковы абсолютные и относительные показатели оценки сто­имостных затрат, связанных с реализацией технологическо­го процесса?