Построение автоматизированных информационных систем

Целью создания автоматизированных информационных систем управления является повышение эффективности производственно-хозяйственной деятельности предприятия за счет улучшения использования имеющихся ресурсов. Иными словами, цель создания АИС - мобилизация ресурсов, не находящих применение в силу ограниченных возможностей традиционных методов и средств управления, повышение эффективности производственно-экономических задач и улучшения на этой основе использования производственных ресурсов, а также благодаря рационализации деятельности управленческого персонала. Повышение качества решения планово-экономических задач обусловлено следующими факторами:

- рационализация или оптимизация производственно-хозяйственных планов предприятия;

- оптимизация уровня запасов материальных ресурсов;

- оптимизация календарного планирования;

- ускорение процессов обработки данных.

В настоящее время очевиден факт, что успешное функционирование человеко-машинных информационных систем и технологий определяет качество проектирования. Одной из основных тенденций сегодня является проектирование и внедрение индивидуальной системы управления на базе типовой системы. В ходе этого процесса, на основе базовой системы, выполняются такие работы, как настройка, адаптация, выделение и привязка функций управления, дополнение функциональных возможностей, интеграция с другими системами и т.п. Ясно, что в ходе подобной работы снижаются затраты на создание функционирующей системы. Можно утверждать, что на сегодня этот подход является едва ли не единственным, позволяющим создавать полномасштабные системы управления для крупных предприятий. Во многих случаях предприятия создают собственную автоматизированную информационную систему управления производством. «Причины», по которым типовые системы не принимаются предприятиями, как правило, являются: «уникальность» предприятия и «опора на собственные силы». Первая причина неверная с точки зрения управления, вторая – затратная, и не всегда неоправданная. Отказ от использования типовых систем приводит к резкому росту трудоемкости, ошибок, стоимости, снижению эффекта.

Опыт проектирования автоматизированных информационных систем управления позволяет сформировать четыре подхода создания проектных решений [5]:

1. Элементный подход, который предполагает использование типовых проектных решений по отдельным функциональным задачам управления;

2. Подсистемный подход, базирующийся на использовании накопленного опыта проектирования функциональных подсистем;

3. Объектный подход, основывается на использовании типовых решений для объекта в целом. К сожалению, опыт проектирования информационных систем показал малую эффективность первых трех подходов проектирования, так как требуются значительные доработки, связанные с особенностями системы управления конкретных объектов;

4. Модельный подход, суть которого заключается в последовательной декомпозиции системы управления на основе моделей разного уровня. При создании ИАСУ могут быть построены разнообразные модели, различающиеся методами декомпозиции системы управления, составом выделяемых компонентов. Информационная модель, согласно определению В.П. Зинченко, есть «организованная определенной системой правил и представляемая оператору с помощью средств отображения совокупность информации о состоянии и функционировании объекта воздействия и внешней среды» [22]. В.А.Андреев и Г.П. Пенкин под информационной моделью определяют формализованное описание процессов обработки данных [7].

Информационные модели должны обладать инвариантными свойствами и отвечать ряду требований. Р.Ф. Абдеев [1], выделяет следующие основные требования к информационным моделям:

1. Адекватность модели управляемой системы: геометрическое подобие, динамическое подобие, структурное подобие.

2. Упорядоченно представленная информация, ускоряющая смысловую оценку информации: группирование информации по подсистемам с учетом иерархии; дифференцирование данных по важности для контроля и управления; соблюдение требований инженерной психологии; выделение текущего момента процесса; выделение предстоящих операций.

3. Интегральное представление информации, обеспечивающее целостное ее восприятие: полнота информации; графическое представление информации.

4. Избирательное представление отдельных подсистем и критических параметров: исключение лишней информации; нейтрализация отображения нормальных процессов.

5. Динамичность и адаптивность к изменяющимся условиям и ситуациям: актуализация отдельных сторон процессов; ускоренное отображение вариантов решений.

Техническое проектирование информационных систем при модульном подходе включает в себя три уровня проектирования: концептуальное, логическое и физическое проектирование. На первом уровне описания функциональной структуры автоматизированной информационной системы управления разрабатывается концептуальная модель, представляющая объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения [25].

На концептуальном уровне проектирования определяются принципы проектирования информационной системы, структурно взаимно увязываются проектные идеи и отражаются важнейшие связи в виде концептуальной модели.

Данный уровень проектирования включает подразделы описания организационно-экономической сущности системы управления, а также включает целевые функции, общие характеристики решаемых задач, перечень подразделений организационной структуры, участвующих при решении задач управления, их основные процедуры деятельности, связанные с информационным обеспечением управления и подготовкой принятия управленческих решений (описание регламента и технологических операций по подготовке данных, перечень и структура входной и выходной информации, описание процедуры представления и использования результатов решения задач).

Логический уровень проектирования строится на базе логической модели, отражающей логические связи между элементами данных независимо от их содержания и способа хранения [25]. На логическом уровне проектирования автоматизированной системы управления конкретизируются базы данных и функциональные подсистемы управления, формализуются информационные процессы, развивается и детализируется состав взаимодействий функций, установленных в концептуальном уровне проектирования. Логический уровень проектирования включает в себя следующие подразделы:

- описание внешних информационных связей с другими информационными системами управления (подсистемами, задачами), включая перечень внешних входных и выходных файлов с указанием наименования и формата полей;

- описание внутренних информационных связей, включая описание файлов, которые формируются и используются при решении данной задачи (комплекса);

- описание системы классификации и кодирования, включающие правила, определяющие системы классификации и кодирования, методы и правила распределения объекта на подмножества, перечень, применяемых классификаторов, в том числе всероссийских, отраслевых и локальных.

Формализация системы базы данных представляется в виде описаний самой системы и ее структуры, схемы, отражающей взаимосвязи компонентов системы базы данных. При описании данных в вычислительных системах Дж. Мартин [20] выделяет три вида описания:

1. В виде таблицы, ориентированной на нужды прикладных программ;

2. В виде глобальной логической структуры базы данных, ориентированной для системных аналитиков и администраторов данных;

3. Физической организации базы данных, ориентированной для нужд системного программиста или разработчика.

Основным понятием информационной модели является объект, атрибут и связь. В качестве объектов могут рассматриваться подразделения предприятия, сотрудники, детали и технологические процессы изготовления изделия и т.д. Атрибут объекта есть числовая и текстовая характеристика объекта. Например, для объекта «сотрудник», атрибутами могут быть Ф.И.О., год рождения, паспортные данные и т.д. Объекты между собой взаимосвязаны. В теории информации существующие типы связей между объектами классифицируют: один к одному, один ко многим, многие к одному, и многие ко многим [39].

При проектировании логической модели представляет определенную сложность выявление связей между объектами и распределение функций между атрибутами и объектами. При выявлении связей между объектами следует проверить выполнение следующих правил: один атрибут должен характеризовать не более одного типа объекта и обнаруженные связи являются только прямыми, а не производными других связей.

При распределении функций между атрибутами и объектами следует атрибут рассматривать как самостоятельный объект, в следующих случаях:

- если атрибут сам характеризуется некоторыми другими атрибутами;

- если атрибут имеет самостоятельное значение для решения некоторых из поставленных задач (атрибуты нужны только для характеристики объекта);

- если значение атрибута однозначно идентифицирует некоторый тип объекта;

- если каждый экземпляр информационного элемента может быть связан с несколькими экземплярами объекта.

Физический уровень проектирования автоматизированной системы управления строится на базе физической модели, в которой определяются размещение данных, методы доступа и техника индексирования [25]. На физическом уровне проектирования автоматизированной системы производится описание этапов решения задач, выбора принципа декомпозиции задач на этапы. Результатами физического уровня проектирования являются алгоритмы решаемых задач и реализация решаемых задач автоматизированной системы управления и условия их программно-аппаратной реализации.