Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 34
Лекции по дисциплине
«Введение в профессию»
(автор Галиаскаров Ф.М.)
2013 год
Содержание
Тема № 1. Общая характеристика направления 230700 прикладная информатика…………………………………………………………………………...3
Тема № 2. Структура и состав и особенности обучения отдельным дисциплинам по направлению 230700………………………………………………..4
Тема № 3. Основы управления…………………………………………..6
Тема 4. Информация в управлении экономикой………………………15
Тема 5. Математическое обеспечение АСУП…………………………19
Тема 6. Создания автоматизированных систем (АИС)
и технологий (АИТ)…………………………………………………….23.
Тема 7. Базовые информационные технологии……………………….35
Тема № 1. Общая характеристика направления
230700 Прикладная информатика
2.1 Область профессиональной деятельности выпускника
Область профессиональной деятельности бакалавров включает:
- системный анализ прикладной области, формализация решения прикладных задач и процессов ИС;
- разработка требований к созданию и развитию ИС и ее компонентов;
- технико-экономическое обоснование проектных решений;
- разработка проектов автоматизации и информатизации прикладных процессов и создание ИС в прикладных областях;
- реализация проектных решений с использованием современных информационно-коммуникационных технологий и технологий программирования;
- внедрение проектов автоматизации решения прикладных задач и создания ИС;
- управление проектами информатизации предприятий и организаций;
- обучение и консалтинг по автоматизации решения прикладных задач;
- сопровождение и эксплуатация ИС;
- обеспечение качества автоматизации и информатизации решения прикладных задач и создания ИС.
2.2 Объекты профессиональной деятельности выпускника
Объектами профессиональной деятельности бакалавров являются:
- данные, информация, знания;
- прикладные и информационные процессы;
- прикладные информационные системы.
Особенности объектов профессиональной деятельности определяются характером экономической деятельности предприятий и организаций различных организационно-правовых форм.
2.3 Виды профессиональной деятельности выпускника
Бакалавр по направлению подготовки 230700 Прикладная информатика готовится к следующим видам профессиональной деятельности:
− проектная;
− производственно-технологическая;
− организационно-управленческая;
− аналитическая;
− научно-исследовательская.
2.4 Задачи профессиональной деятельности выпускника
Бакалавр по направлению подготовки 230700 Прикладная информатика должен решать следующие профессиональные задачи в соответствии с видами профессиональной деятельности:
проектная деятельность:
- проведение обследования прикладной области в соответствии с профилем подготовки;
- моделирование прикладных и информационных процессов;
- формирование требований к информатизации и автоматизации прикладных процессов;
- технико-экономическое обоснование проектных решений, составление технических заданий на автоматизацию и информатизацию решения прикладных задач, техническое проектирование ИС в соответствии со спецификой профиля подготовки;
- программирование, тестирование и документирование приложений; аттестация и верификация ИС;
производственно-технологическая деятельность:
автоматизированное решение прикладных задач операционного и аналитического характера;
- информационное обеспечение прикладных процессов;
- внедрение, адаптация, настройка и интеграция проектных решений по созданию ИС; сопровождение и эксплуатация ИС;
организационно-управленческая деятельность:
- участие в организации и управлении информационными процессами, ресурсами, системами, сервисами;
- использование функциональных и технологических стандартов;
- обучение и консультирование пользователей в процессе эксплуатации ИС;
- участие в переговорах с заказчиком; презентация проектов;
аналитическая деятельность:
анализ прикладных процессов, разработка вариантов автоматизированного решения прикладных задач;
- анализ и выбор методов и средств автоматизации и информатизации прикладных процессов на основе современных информационно-коммуникационных технологий;
- оценка затрат и надежности проектных решений;
научно-исследовательская деятельность:
- применение системного подхода к автоматизации и информатизации решения прикладных задач, к построению информационных систем на основе современных информационно-коммуникационных технологий;
- подготовка обзоров, аннотаций, составление рефератов, научных докладов, публикаций и библиографии по научно-исследовательской работе в области прикладной информатики.
Тема № 2. Структура и состав и особенности обучения
отдельным дисциплинам по направлению 230700
Бакалавр в соответствии с целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности, указанными в ФГОС ВПО по направлению по подготовки 230700 Прикладная информатика должен обладать следующими компетенциями:
а) общекультурными (ОК):
Общекультурные компетенции ОК
ОК-1 способен использовать, обобщать и анализировать информацию, ставить цели и находить пути их достижения в условиях формирования и развития информационного общества:
ОК-2 способен логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, владеть навыками ведения дискуссии и полемики;
ОК-3 способен работать в коллективе, нести ответственность за поддержание партнерских, доверительных отношений;
ОК-4 способен находить организационно-управленческие решения и готов нести за них ответственность;
ОК-5 способен самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, стремится к саморазвитию;
ОК-6 способен осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности;
ОК-7 способен понимать сущность и проблемы развития современного информационного общества;
ОК-8 способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;
ОК-9 способен свободно пользоваться русским языком и одним из иностранных языков на уровне, необходимом для выполнения профессиональных задач;
ОК-10 способен использовать методы и средства для укрепления здоровья и обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности;
ОК-11 способен уважительно и бережно относиться к историческому наследию и культурным традициям, толерантно воспринимать социальные и культурные различия;
ОК-12 способен использовать Гражданский кодекс Российской Федерации, правовые и моральные нормы в социальном взаимодействии и реализации гражданской ответственности;
ОК-13 способен понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны;
ОК-14 способен применять основные методы защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий, технику безопасности на производстве;
б) профессиональными (ПК):
Профессиональные компетенции ПК
Общепрофессиональные:
ПК-1способен использовать нормативные правовые документы в профессиональной деятельности;
ПК-2 способен при решении профессиональных задач анализировать социально-экономические проблемы и процессы с применением методов системного анализа и математического моделирования;
ПК-3 способен использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности и эксплуатировать современное электронное оборудование и информационно-коммуникационные технологии в соответствии с целями образовательной программы бакалавра;
Проектная деятельность:
ПК-4 способен ставить и решать прикладные задачи с использованием современных информационно-коммуникационных технологий;
ПК-5 способен осуществлять и обосновывать выбор проектных решений по видам обеспечения информационных систем;
ПК-6 способен документировать процессы создания информационных систем на всех стадиях жизненного цикла;
ПК-7 способен использовать технологические и функциональные стандарты, современные модели и методы оценки качества и надежности при проектировании, конструировании и отладке программных средств;
ПК-8 способен проводить обследование организаций, выявлять информационные потребности пользователей, формировать требования к информационной системе, участвовать в реинжиниринге прикладных и информационных процессов
ПК-9 способен моделировать и проектировать структуры данных и знаний, прикладные и u1080 информационные процессы
ПК-10 способен применять к решению прикладных задач базовые алгоритмы обработки информации, выполнять оценку сложности алгоритмов, программировать и тестировать программы
Организационно-управленческая
и производственно-технологическая деятельность:
ПК-11способен принимать участие в создании и управлении ИС на всех этапах жизненного цикла
ПК-12 способен эксплуатировать и сопровождать информационные системы и сервисы;
ПК-13 способен принимать участие во внедрении, адаптации и настройке прикладных ИС
ПК-14 способен принимать участие в реализации профессиональных коммуникаций в рамках проектных групп, презентовать результаты проектов и обучать пользователей ИС
Аналитическая деятельность:
ПК-15 способен проводить оценку экономических затрат на проекты по информатизации и автоматизации решения прикладных задач;
ПК-16 способен оценивать и выбирать современные операционные среды и информационно-коммуникационные технологии для информатизации и автоматизации решения прикладных задач и создания ИС;
ПК-17 способен применять методы анализа прикладной области на концептуальном, логическом, математическом и алгоритмическом уровнях;
ПК-18 способен анализировать и выбирать методы и средства обеспечения информационной безопасности;
ПК-19 способен анализировать рынок программно-технических средств, информационных продуктов и услуг для решения прикладных задач и создания информационных систем;
ПК-20 способен выбирать необходимые для организации информационные ресурсы и источники знаний в электронной среде
Научно-исследовательская деятельность:
ПК-21способен применять системный подход и математические методы в формализации решения прикладных задач;
ПК-22 способен готовить обзоры научной литературы и электронных информационно-образовательных ресурсов для профессиональной деятельности.
Тема № 3. Основы управления
Объективность и универсальность принципов управления
Наука управления имеет в своей основе систему базовых положений, принципов, которые присущи только ей, и при этом опирается на законы, изучаемые другими науками, связанными с управлением. Очевидно, что, прежде чем приступить к изучению социально-психологических аспектов управления и искусству воздействия на личность и коллектив, необходимо рассмотреть фундаментальные основы управления — его принципы. Дом начинают строить не с крыши, а с его фундамента.
Основными задачами науки управления являются изучение и практическое применение принципов развития всей совокупности управленческих отношений и различных форм их проявления при определении целей, разработке планов, создании экономических и организационных условий для эффективной деятельности трудовых коллективов. Изучение и овладение этими закономерностями являются необходимым условием совершенствования управления общественным и частным производством, улучшения экономической инфраструктуры и подъема народного хозяйства страны.
Поведение одного из основных и наиболее сложных субъектов управления — человека также строится на определенных принципах, внутренних убеждениях, которые определяют его отношение к действительности, на нормах нравственности и морали. Принципы управления объективны, т.е. не зависят от воли и желаний отдельных личностей, хотя любая истина познается через сложнейшую систему субъектно-объектных отношений, и в этом основная трудность управления социумом и отдельной личностью. Эти принципы нельзя считать абсолютной истиной, а только лишь инструментом, позволяющим, хотя немного поднять завесу над сверхсложным миром личности и коллектива и лишь подсказать руководителю, как разумнее воздействовать на контролируемую систему и какую реакцию следует, вероятно, ожидать на управляющее воздействие. Даже самый опытный руководитель, прекрасно владеющий теорией управления, не застрахован от неразумной, эмоциональной реакции на ситуацию.
Принципы управления производством, обществом и личностью опираются на диалектический закон развития, обобщающий опыт человеческой цивилизации.
Принципы управления универсальны, т.е. применимы для воздействия на личность и для оптимального управления любым социумом — официальным (производственным, служебным, гражданским, общественным) или неофициальным (семейным, дружеским, бытовым). Трудно сказать, где роль этих принципов особенно актуальна и важна, несомненно, только, что социальные объекты управления наиболее сложные и ответственные. Хотя природную основу личности составляют ее генетические, биологические особенности (человек формируется примерно на 15% в зависимости от факторов наследственности и на 85% — от своего окружения), все же определяющими факторами являются ее социальные свойства: взгляды, потребности, способности, интересы, морально-этические убеждения и т.п. Социальная структура личности формируется в сфере производственной, общественной деятельности, а также в сфере семьи и быта.
Особо сложным объектом управления является коллектив, т.е. группа людей, объединенная на основе общих задач, совместных действий, постоянных контактов. Интеллектуальный, культурный и моральный потенциал членов коллектива настолько разный, что трудно предсказать реакцию каждой личности на управляющее воздействие. Как сохранить доброжелательные, сердечные отношения в семье, как установить и удержать взаимопонимание со своим коллегой, как нужно воздействовать на коллектив, чтобы добиться выполнения поставленных задач без конфликтов и стрессов? Принципы управления как фундамент сложнейшего из видов искусств — искусства управления не претендуют на роль панацеи на все случаи жизни, но во всех случаях не оставят человека без обоснованных, продуманных специалистами-профессионалами рекомендаций.
Итак, принципы управления определяют закономерности формирования управляемой системы: ее структуры, методы воздействия на коллектив, формируют мотивацию поведения его членов, учитывают особенности технологии и технического оснащения управленческого труда. Искусство управления не может опираться, только на интуицию, талант руководителя. Это искусство основывается на солидной теоретической базе, накопленной за тысячи лет человеческой цивилизацией, — на принципах, законах управления. Рассмотрим важнейшие из этих принципов.
В управлении проблема цели является центральной, она определяет и регулирует действия и является основным законом, сложным алгоритмом поведения, подчиняющим себе все стороны управляющего воздействия. В кибернетике под целью понимается действие обратных связей, при которых информация о разнице между требуемым и фактом стимулирует приближение системы к оптимальному состоянию. Функционирование любой системы, включая и человеческую деятельность, будет эффективной, если в причинно-следственную связь между элементами ее структуры будет включена в качестве важнейшего звена обоснованная, соответствующая условиям и возможностям, четко сформулированная цель.
Производственное, а тем более государственное управление наряду со стратегическими целями должно решать значительный комплекс взаимосвязанных организационных, научных, социальных и технических задач. Одновременно с традиционными, заранее определенными задачами постоянно возникают внештатные ситуации, которые требуют безотлагательного оперативного решениями часто успех деятельности коллектива зависит от умелого решения многочисленных и неожиданно появляющихся острых проблем. Искусство определять важнейшие тактические цели, определять очередность и методы их решения — основа искусства управления и часто основывается на предвидении, интуиции. Однако перечень ключевых, центральных задач и, следовательно, ожидаемый эффект от их решения вполне могут и должны быть определены заранее по каждой из основных подсистем управления.
Итак, один из важнейших принципов управления можно сформулировать коротко и четко: каждое действие должно иметь ясную и определенную цель. Этот принцип распространяется на все виды деятельности человека, от государственного и производственного управления и до тактики поведения личности на бытовом и. межличностном уровнях. Не зная цели и тех результатов, которых можно ожидать при ее достижении, любая акция, любой поступок обречены на провал или могут вызвать серьезный конфликт.
Принцип правовой защищенности управленческого решения
Принцип правовой защищенности требует от руководителей предприятий знания действующего законодательства и принятия управленческих решений только с учетом соответствия этих решений действующим правовым актам. И наконец, соответствует ли искусно отстаиваемое и в итоге принятое управленческое решение нормам морали и этики?
Принцип оптимизации управления
Любая управляемая система эволюционно развивается, совершенствуется, в ней возрастает упорядоченность, оптимизируется структурная организация. Источником, причиной развития являются внутренние противоречия системы, и эволюция системы зависит от своевременного определения этих противоречий, уменьшения или устранения их негативного влияния. Противоречия как диалектическая категория являются необходимым и существенным фактором развития, любого поступательного движения. Но накопление противоречий может привести к хаосу, потере управления, к регрессу.
Своевременная обработка информации о внутренних процессах в системе и ее осмысление позволяют принимать разумные управленческие решения, совершенствовать внутрисистемные связи, повышать эффективность взаимодействия с внешней средой. Оптимизация управления позволяет совершенствовать структуру управляемого объекта и повышает его функциональные возможности, что в итоге ведет к ослаблению или полному устранению внутрисистемных негативных процессов. Этот важный принцип управления можно сформулировать так: оптимизация управления повышает эффективность управляемой системы.
Оптимизация и упрощение сложных производственных систем — необходимое условие для более эффективного использования постоянно растущих объемов информации, что и определяет прогресс этих систем. В народном хозяйстве принцип оптимизации управления диктует необходимость сокращения отраслевых иерархических уровней управления, уменьшения регламентирующей роли государственного аппарата, сковывающей самостоятельность и инициативу, совершенствования структуры управления предприятий и мотивации труда. Все это в итоге повысит эффективность деятельности трудовых коллективов и народного хозяйства в целом.
Централизация управления, говорит теория и подтверждает практика, имеет несомненные преимущества при решении глобальных, стратегических задач. Она позволяет широко, масштабно распределять все виды резервов и ресурсов, но при этом неизбежно подавляется творческая инициатива исполнителей, не всегда оптимально решаются тактические задачи.
Децентрализация управления освобождает членов коллектива от постоянной докучливой опеки, эффективно стимулирует инициативу, полнее раскрывает потенциальные возможности личностей. Рядовой работник выполняет задание с удвоенной энергией, если ему предоставляется хотя бы минимальная степень действительного контроля ситуации.
Итак, как разумнее должен распорядиться своей властью руководитель, первое лицо предприятия, особенно если это предприятие — частная фирма? Теория управления дает четкие, однозначные рекомендации: руководитель должен взять всю организационно-распорядительную власть в свои руки и делегировать значительную часть своих полномочий опытным заместителям, специалистам своего дела. И при этом не мешать их работе мелкой опекой, постоянным контролем, если они в основном успешно выполняют свои служебные обязанности.
Норма управляемости. Остается еще один, весьма существенный вопрос: сколько можно и нужно иметь подчиненных, какова норма управляемости руководителя? Мучительным, сложным путем пришло человечество к пониманию того, что завышенная норма управляемости может привести к потере контроля и дезорганизации работы предприятия.
В. А. Грейкунас обосновал эту зависимость формулой, где число всех видов связей между руководителем и его подчиненными описывается следующим выражением:
К = n [2n-1 + (n -1)],
где n — число подчиненных; К — количество взаимосвязей.
Формула Грейкунаса неумолимо показывает, что если руководителю непосредственно подчинено четыре исполнителя, то количество спорных вопросов, разногласий, а следовательно, и обращений за их решением к начальнику будет порядка 44 раз за рабочий день:
|
Число подчиненных |
Количество обращений |
|
4 |
44 |
|
5 |
100 |
|
6 |
222 |
|
8 |
1080 |
|
15 |
245970(!) |
Норма управляемости руководителя зависит от нескольких факторов:
— типа производства (серийное, мелкосерийное, индивидуальное), его сложности и ответственности;
— оснащенности труда руководителя техническими средствами управления (персональный компьютер и созданная на его основе база информационных данных, эффективность действующих коммуникационных связей и т.д.);
— места руководителя в иерархической структуре, от которого зависит сложность решаемых проблем, мера его ответственности и, естественно, сила эмоциональной нагрузки;
— знаний и опыта руководителя (искусства управления!).
Обычная норма управляемости колеблется от трех до семи непосредственно подчиненных руководителю исполнителей.
Принцип оптимизации лежит в основе любой организационной структуры независимо от применяющихся критериев оптимальности и действующей системы ограничений.
Принцип делегирования полномочий
Самой важной способностью, которой должен обладать руководитель, является способность получения результатов через других... В какой мере он умело передает власть, в той мере умело руководит.
Принцип делегирования полномочий состоит в пере даче руководителем части возложенных на него полномочий, прав и ответственности своим компетентным сотрудникам.
Главная практическая ценность принципа состоит в том, что руководитель освобождает свое время от менее сложных повседневных дел, рутинных операций и может сконцентрировать свои усилия на решении задач более сложного управленческого уровня; при этом, что весьма важно для руководителя, обеспечивается соблюдение нормы управляемости. Одновременно этот метод является целенаправленной формой повышения квалификации сотрудников, способствует мотивации их труда, проявлению инициативы и самостоятельности.
Следует вновь напомнить, что главная задача руководителя — не самому выполнять работу, а обеспечить организацию трудового процесса силами коллектива, взять на себя ответственность и применить власть для достижения поставленной цели. Строить отношения между начальником и подчиненными на хитрости, обмане или лести — аморально и безнадежно ошибочно.
Особо деликатный аспект этого принципа — организация контроля за действиями подчиненных. Мелочная опека ничего, кроме вреда, не даст (нарушение принципа наименьшего воздействия!), отсутствие контроля может привести к срыву работ и анархии. Решение проблемы контроля — в четко налаженной обратной связи, в свободном обмене информацией между коллегами и, конечно, в достаточно высоком авторитете и управленческом мастерстве руководителя. Кстати, опытный чиновник высокого уровня, желая составить объективное мнение о качестве работы руководителя, всегда интересуется, как работают его подчиненные (это очень хорошо характеризует руководителя).
Однако существует комплекс управленческих задач, решение которых следует оставить за руководителем. Это в первую очередь определение целей, политики организации и принятие принципиальных решений. Долг первого лица принять на себя выполнение задач с высокой степенью риска, особо доверительного характера и все необычные, выходящие за рамки сложившегося регламента и традиций операции.
Существует еще одна деликатная проблема — право подписи. Многие руководители считают, что разумно централизовать это право: исполнитель, доверенное лицо, продумал решение, подготовил соответствующий документ и передает его на подпись руководителю, который таким образом осуществляет свое естественное право контроля. Но этот способ взаимодействия свидетельствует, что исполнителю делегируется лишь часть прав и существует много возражений против такого метода:
— исполнитель, лишенный права подписи, имеет все основания считать, что ему доверяют далеко не полностью и такая неопределенность не способствует взаимопониманию;
— децентрализация права подписи ускоряет процесс принятия управленческого решения и уменьшает загрузку руководителя;
— при централизации этого права сложно установить истинного виновника ошибочного решения, часто руководитель подписывает документ, или не читая его, или не вникая в его сущность; у непосредственного исполнителя развивается тенденция передавать все ответственные решения на более высокий уровень управления;
— при централизации права подписи у руководителя возникает уверенность в его значительном превосходстве в знаниях над специалистами-исполнителями, руководитель часто начинает отождествлять свою личность с возглавляемой им организацией.
Эффективность делегирования полномочий очевидна, но не все управляющие спешат его применять по следующим основным причинам:
— боязнь потерять власть и занимаемую должность. Отдавая часть своих полномочий другим, рассуждают они, я сокращаю, естественно, свои права, а это к добру не приведет. Если исполнитель не выполнит свои новые задачи, то придется срочно вмешиваться и исправлять чужие ошибки. Если же подчиненный выполнит задания слишком хорошо, то начальство вполне резонно может задуматься о моем соответствии занимаемой должности;
— амбициозность и недоверие к подчиненным. Низкая оценка способностей своих сотрудников и завышенная самооценка рождают недоверие к персоналу — лучше уж все сделать самому;
— боязнь получить негативную оценку своих действий со стороны коллег и начальства: сам, мол, бездельник, работать не хочет, увиливает от работы и поэтому любит перепоручать свою работу сотрудникам.
Метод единства команды не содержит элементов новизны, но при этом способе управления производственным коллективом особо жестко выполняется одна из основных концепций управления — руководитель не имеет права давать задание исполнителю, минуя его непосредственного начальника. Это правило обязательно соблюдается при всех формах управления, но особо жестко соблюдается именно при организации работ по этому методу.
Существенным недостатком метода является возможность по явления барьера между руководителем и объектом управления, т.к. его подчиненным не всегда выгодны контакты руководителя с низовыми уровнями управленческой структуры.
Важность принципа делегирования полномочий особенно растет в условиях доминирования экономических методов управления, реализация которых практически невозможна без самостоятельности и творческой инициативы исполнителей. Этот принцип еще раз подтверждает справедливость известной формулы: «Никогда не делай сам того, что могут сделать твои подчиненные, кроме тех случаев, когда под угрозой жизнь человека».
Принцип соответствия
Определить соответствие работника занимаемой должности — задача не из легких. Необходим опыт и умение отделить профессиональные деловые качества от словесной мишуры и внешней помпезности сотрудника. Чаще всего люди пытаются откусить больший кусок, чем могут проглотить, ведь обычно человек весьма высокого мнения о своих способностях и интеллекте. Значительно реже встречаются случаи недооценки своих возможностей, робости, застенчивости. Если человеку с хорошим образованием поручить выполнять рутинную канцелярскую работу, то значительная часть его знаний пропадет без пользы, а сам сотрудник будет стараться сменить место работы ради более интересной должности. Важно вовремя поддержать робкого, помочь ему или умерить непомерные амбиции излишне самоуверенного.
Выполняемая работа должна соответствовать интеллектуальным и физическим возможностям исполнителя — вот основа принципа соответствия..
Следствием принципа соответствия является разумная, но редко реализуемая на практике рекомендация: каждый человек должен трезво и объективно оценивать свои возможности и опасаться попасть в «зону своей некомпетентности».
Принцип автоматического замещения отсутствующего
Замещение отсутствующих (болезнь, отпуск, командировка) должно решаться автоматически на основе действующих служебных должностных инструкций и регулироваться формально. В каждой должностной инструкции должно быть ясно и однозначно сказано о необходимости владеть кругом вопросов, относящихся к компетенции двух-трех ближайших коллег для выполнения их функций в особых случаях. В некоторых организациях существуют даже специальные «книги служб», где описываются взаимосвязи близких по функциям должностей.
Есть одно, несколько неожиданное следствие этого принципа — важность служебных должностных инструкций, документов, направленных на выполнение своего долга в рамках права. Мало найдется людей, имеющих опыт работы в органах управления, которые с симпатией относились бы к предписаниям, инструкциям, циркулярам, но их отсутствие ведет к правовому нигилизму, когда все отвечают за все, а в итоге — никто и ни за что. Их много, этих должностных документов, и далеко не все из них составлены грамотно, четко и лаконично.
Принцип первого руководители
Для осознанного применения следующего принципа управления — принципа первого руководителя — рассмотрим ситуацию: вам поручено внедрение ответственного мероприятия. Директор предприятия далек от понимания важности и особенностей порученного вам дела, у вас не сложились с ним необходимые деловые контакты, а вот главный инженер прекрасно понимает всю серьезность порученного вам задания, знает пути его внедрения и с ним у вас самые доверительные, дружеские отношения. Вы подготовили проект необходимого для организации работы приказа, в котором есть традиционный пункт: «Контроль за выполнением настоящего приказа возложить на...» На кого? Ответ очевиден — на главного инженера, вашего потенциального соратника и помощника. Правильно ли это решение? Приступив к выполнению порученного дела, вы подготовили, например, проект штатного расписания, но главный инженер не имеет права утвердить его — это не входит в его компетенцию. И вы вынуждены обращаться к директору, вызывая у него, естественно, неудовольствие. Или вам нужно выполнить незначительный объем работ по капитальному строительству, но и в этом случае главный инженер не может решить ваш вопрос — это юрисдикция заместителя директора по капитальному строительству. И вы вновь вынуждены обращаться к директору.
Принцип первого руководителя гласит: при организации выполнения важного производственного задания контроль за ходом работ должен быть оставлен за первым руководителем предприятия, так как только первое лицо имеет право и возможность решать или поручать решение любого вопроса, возникающего при внедрении этого мероприятия. Так как основной целью внедрения большинства важнейших мероприятий является повышение эффективности социально-экономического функционирования предприятия, то руководить такими работами должен не специалист в какой-то определенной области (например, разработчик АСУ), а только тот специалист, который может охватить всю проблему, стоящую перед предприятием в целом, глубоко знающий цели и задачи, узкие места в его работе, т.е. первый руководитель.
Чаще всего этот принцип применяется при разработке АСУ предприятия, а это всегда сопряжено с решением вопросов правового и организационного характера: изменением структуры управления, введением новых функциональных обязанностей работников аппарата управления и производственного персонала и т.п. Решение всех этих вопросов — прерогатива только первого руководителя предприятия. Разработка и внедрение АСУ, как правило, выполняются не по инициативе директора предприятия, а на основании решения вышестоящих организаций. И сегодня, после перехода предприятий и фирм на работу в условиях рыночных отношений, не приходится обольщаться, что руководитель филиала фирмы будет инициатором внедрения средств и методов компьютерной обработки информации. В этом случае эффективность автоматизации снижается, поскольку специалисты в области АСУ не имеют достаточных прав, чтобы обязать службы предприятия перейти на новую технологию управления, а разработка проекта АСУ без участия руководителя предприятия обречена на существенные пробелы и недоработки.
Создание новых управленческих технологий требует проведения комплекса подготовительных работ, участие первого руководителя в которых необходимо: решить вопросы финансирования, перераспределения прав и обязанностей исполнителей, привлечения к работам специалистов других смежных организаций должен именно он. Среди подготовительных мероприятий следует особо отметить:
— проведение обучения и повышение квалификации сотрудников предприятия;
— организацию обмена опытом и командировок специалистов на те родственные предприятия, где работы по автоматизации развиваются наиболее успешно;
— проведение бесед и семинарских занятий разработчиков новой системы с ведущими специалистами предприятия.
Анализ срыва выполнения многих важных программ, серьезных заданий показывает, что одной из причин таких срывов является несоблюдение этого принципа управления.
Принцип одноразового ввода информации
В деятельности руководителя информация, ее оперативность и достоверность, играет решающую роль, так как она является предметом, средством и продуктом управленческого труда. Один раз введенная в память компьютера информация может неоднократно использоваться для решения целого комплекса информационно связанных задач — вот суть этого важного принципа управления. Этот метод накопления производственной, экономической, кадровой и нормативно-справочной информации является основой для создания баз и банков данных, незаменимым инструментом для получения руководителем и всеми структурными подразделениями предприятия объективных и достоверных данных о ходе технологического процесса. Напомним, что базой данных является совокупность сведений, хранящихся в запоминающих устройствах компьютера, а банк данных — более мощная система хранения информации — функционально организованное информационное обеспечение коллектива пользователей или совокупности решаемых в системе задач. Создание автономного банка данных дает возможность отделить информацию от прикладных программ, облегчить доступ к ней различным категориям пользователей и более надежно хранить информацию.
Еще одно важное следствие реализации принципа одноразового ввода информации и создания на его основе банков и баз данных — возможность прямого доступа конечного потребителя к хранящейся информации без какого-либо посредника. Разработанные диалоговые процедуры действуют на основе алгоритмических языков сверхвысокого уровня, но (несмотря на устрашающее название) освоить эти языки — дело нескольких часов или дней. Работая в диалоговом режиме с банком данных, специалисты и работники аппарата управления могут самостоятельно решать задачи и уйти от традиционной зависимости от программистов, которые уже давно чувствуют себя элитой управления. Базы и банки данных всегда создаются с определенной степенью избыточности, т. е. учитываются динамичность и непрерывное развитие системы в целом, что обязательно приводит к увеличению объемов обрабатываемой информации и появлению новых типов управленческих задач.
Реальное применение принципа одноразового ввода информации дает возможность управляющим всех уровней использовать и своей работе большие объемы достоверной и оперативной информации. Например, управляющий фирмой или супермаркетом может легко получать ежедневную, еженедельную, месячную и годовую информацию с нарастающим итогом о цене каждого из большой номенклатуры товаров, о количестве проданного товара и о складских остатках его, о текущих расходах и прибыли и т.д. Часть этой информации вводится в базу данных автоматически, с помощью складских или цеховых регистраторов производства, а в магазинах — с помощью устройства, считывающего записанную на упаковке информацию о товаре. «Отдельные управляющие могут теперь принимать решения, основываясь на информации, подготавливаемой внутри их компаний, без выхода на сторонние базы данных. Внутрифирменные базы данных позволяют менеджеру получать сведения о его бизнесе, о рынках, конкуренции, ценах и прогнозах за несколько часов, а когда-то на это ему требовались месяцы работы. Благодаря этой новой автоматизации процедура принятия решений, которая раньше была прерогативой высшего руководства, теперь передается находящимся на производстве управляющим, которые теперь лучше информированы».
Принцип новых задач
Применение современных систем математического программирования и технических средств обработки информации позволяет решать и накапливать принципиально новые производственные и научные задачи. Неразумно создавать автоматизированные системы только в расчете на традиционные методы управления производством и действующие технологии. Применение современной компьютерной техники и мощного комплекса программных средств позволяет создавать новые методики планирования и управления, новые информационные технологии, которые в традиционных системах нельзя было применить из-за невозможности обработки большого объема информации в жесткие сроки.
В отраслевых и государственных фондах алгоритмов и программ собран практически весь комплекс задач по технической подготовке производства, технико-экономическому планированию, оперативному управлению, бухгалтерскому учету, управлению финансами, сбыту и реализации продукции, контролю ее качества, по учету кадров, контролю исполнения и т.д. Опытный руководитель всячески содействует внедрению в производственную практику этого большого комплекса отлаженных и прошедших проверку на реальных массивах информации задач, что позволяет быстро обрабатывать и получать любую объективную, достоверную информацию и освободить исполнителей от рутинного, унизительного ручного труда.
Однако внедрение принципа новых задач постоянно встречает при реализации заметное сопротивление. Руководитель должен быть готов к этой негативной реакции на нововведения и понимать ее причины: боязнь сокращения рабочего дня, а следовательно, и заработка, и даже потери рабочего места; опасность снижения социального статуса и того, что возникнут новые нормы и требования к интенсификации труда. Наиболее обоснованной причиной сопротивления любым новациям является боязнь безработицы, которая стала за последние годы реальной составляющей нашей повседневности. Есть и другие, более личностного характера причины: критика и отказ от традиционных методов работы могут восприниматься как личная обида, опасения узкой специализации и монотонности новых условий труда, непонимание сути и последствий нововведений и, наконец, главное — боязнь обесценивания, девальвации своей личности, ее социального значения. Вновь уместно напомнить, что управление является не только наукой, но и великим искусством. Когда управление предприятием осуществляется только на основе рациональных, научно обоснованных, но традиционных методов, в этом таится угроза развитию и появляется вероятность потери самых талантливых, неординарно мыслящих специалистов, способных выдвигать и решать принципиально новые задачи.
Принцип повышения квалификации
Характерной чертой любого общества, стремящегося к процветанию, является повышенное внимание к системе образования — от начального до дипломированных специалистов.
Однако многочисленные исследования показывают, что после окончания вуза ежегодно теряется в среднем около 20% знаний, научно-технический прогресс обрекает большинство специалистов на отставание по основным направлениям своих профессиональных знаний. Рекомендуется повышать свои знания специалистам в области машиностроения каждые 5,2 года, в химической промышленности — каждые 4,8, в металлургии — каждые 3,9, а в сфере бизнеса — каждые 2 года.
Принцип управления настоятельно требует обязательного повышения квалификации всех сотрудников, занятых в производственном процессе, независимо от занимаемой должности. Рыночная экономика современной России предъявляет более серьезные требования к повышению квалификации руководителей предприятий, чем при социалистическом плановом ведении хозяйства. В первую очередь это относится к тем, кто принимает стратегические управленческие решения, кто несет ответственность за развитие предприятия, за постоянное обновление продукции и реализацию новых технологических и организационных решений. Процесс обучения человека не так прост, как кажется многим непосвященным. Обучение человека начинается с рождения и продолжается всю жизнь, но интенсивность восприятия, столь удивительная в младенческие годы, падает с годами, и в период интеллектуального и физического расцвета личности способность к обучению значительно снижается. Этот странный на первый взгляд факт подтверждается многими исследованиями педагогов, психологов и социологов.
Другим методом обучения является ротация по службе, когда специалистов различного профиля перемещают на срок от трех месяцев до года из отдела в отдел. Ротация позволяет ознакомить сотрудников фирмы со многими сторонами деятельности предприятия, уяснить необходимость координации и взаимосвязи отделов. Необходимость ротации и постоянного повышения своего профессионального мастерства объясняется особенностями человеческой психики. Поступая на работу, человек обычно полон честолюбивых надежд, оптимизма, новая работа и новый коллектив стимулируют инициативу. Не всегда эти надежды сбываются, и после периода разочарования, фрустрации работник осваивается на новом рабочем месте и начинает компетентно разбираться в стоящих перед ним задачах. Следующие этапы — приобретение прочных навыкни, мастерства и — новая волна недовольства собой, своим местом в коллективе, человек ощущает потребность в дальнейшем творческом развитии и материальном стимулировании своего труда.
Руководителя и специалиста, ответственного за обучение, ждет много трудностей на этом пути, ведь не все имеют педагогические способности, не всегда владеют необходимыми методиками, да и время, как всегда, на обучение тратить жалко — очень живучи в нас старые взгляды на повышение квалификации. Обобщение опыта внутрифирменного обучения позволяет определить наиболее характерные педагогические ошибки:
— изучаемые новые технологии, производственные приемы, экономические или управленческие правила и нормы обычно кажутся специалистам ясными и простыми. Слушатели, робея перед авторитетом и боясь показаться некомпетентными, стесняются переспросить, задать дополнительные, иногда действительно наивные вопросы. Необходимо проявить терпение и чаще применять один нехитрый педагогический прием: сложную тему лучше изложить дважды, один раз — увлекательно, интересно, может быть, даже упрощая, вульгаризируя проблему, а второй раз — академически строго, четко и грамотно;
— обилие нового материала. Преподаватель, которому все, конечно, ясно, иногда не может оценить новизну и объем потока неожиданной для слушателей информации и искренне удивляется плохой стартовой подготовке учащихся. «Да как же вы этого не знаете? Чему вас раньше учили?» Преподаватель обязан заранее получить информацию об уровне знаний слушателей, быть готовым к неоднородности их подготовки и чаще давать слушателям возможность отдохнуть от усвоения сложного материала с помощью дружелюбной шутки, анализа какого-нибудь производственного казуса, вовлечь слушателей в непринужденную дискуссию.
Тема 4. Информация в управлении экономикой
Статистическая теория информации и аналогичные ей теории не получили распространения в обработке информации для управления экономическими объектами. Это связано с тем, что такой подход не учитывает специфику экономических данных, характер их использования в управлении. Не учитываются смысловые взаимосвязи, степень необходимости для управления, формы представления, уровень и частота использования, достоверность и другие важные характеристики. Информация, используемая для принятии управленческих решений на всех уровнях, весьма разнообразна по своему содержанию. На уровне фирм (предприятий) к ней относятся:
- технические характеристики средств производства (в первую очередь, оборудования);
- описание технологии и условий производства;
- рыночная конъюнктура (цены, объемы спроса);
- сведения об оборотных средствах;
- сведения о кадровом составе;
- сведения о наличии и потребностях в ресурсах;
- нормативы, плановые задания; совокупность расчетных показателей (таких, как фондоемкость, рентабельность, себестоимость); различные приказы, инструкции, методики.
Перечисление и конкретизацию можно было бы продолжить, но у всех этих сведений есть общий признак - они относятся к производственно-хозяйственной деятельности людей. По этому признаку их определяют как экономическую информацию.
Можно согласиться с определением экономической информации, сформулированным В. Д. Бройдо. Согласно ему, «Экономическая информация - это та информация, которая возникает при подготовке и в процессе производственно-хозяйственной деятельности и используется для управления этой деятельностью».
Виды экономической информации
Содержательная классификация циркулирующей в разных объектах информации зависит от отраслевой принадлежности и уровня управления. Тем не менее, в процессе обработки информация проходит аналогичные стадии, общие в управлении разными экономическими объектами. На рис. 1. предложена упрощенная схема обработки, в которой отражаются назначение информации и источники ее возникновения. Указанные виды информации различаются:
- формой представления;
- организацией хранения;
- характером обработки.
Рис. 1. Классификация экономической информации по характеру ее использования в управлении
Безусловно, схема, представленная на рис. 1., носит предельно обобщенный характер, однако она охватывает практически всю конкретно-числовую информацию, выделяемую из системы управления в процессе ее функционирования.
Входная информация поступает в орган управления извне. Часть ее, первичная информация, поступает от объекта управления и получается в результате непосредственного измерения или подсчета. Допустим, для фирм, занятых в сфере промышленного производства, это объем выпущенной продукции, количество брака, численность рабочих, время простоев, запасы на складе и т. д., для банков и финансовых компаний - ставка рефинансирования, объем активов и пассивов, кредитов и депозитов, действующие нормы выплат по ним и т. д. Первичная информация теснее всего соприкасается с конкретной стороной деятельности управляемых экономических объектов, причем включает как медленно изменяющиеся (условно постоянные), так и оперативные данные.
Особенностью первичной информации является то, что она очень часто содержит объемные характеристики работы объекта. На основании этих объемных характеристик с использованием нормативно-справочных данных в дальнейшем получается подробная оценка фактического состояния и динамики управляемого объекта. С точки зрения процесса управления, первичная информация выполняет роль обратной связи, поступающей от управляемого объекта и показывающей достигнутые результаты, а также отклонения от нормативного функционирования объекта. Остальная часть входной информации - ее иногда называют внешней и условно делят на осведомляющую и директивную – которая поступает из сторонних по отношению к управляющей системе органов. Директивная информация исходит из вышестоящих органов и в зависимости от характера подчиненности может включать параметры и условия формирования обязательных (налоговых) выплат, плановые задания и их корректировки, выделенные лимиты. Осведомляющая информация поступает от вышестоящих органов, а также от фирм, предприятий и организаций, связанных с объектом управления. Это поставщики, подрядчики, транспортные организации, финансовые институты (банки, пенсионные фонды, страховые компании), территориальные органы государственной власти. Если директивные данные непосредственно влияют на цели функционирования объекта, то осведомляющие определяют условия его работы. Директивные и осведомляющие данные, в отличие от первичных, преимущественно имеют стоимостной или безразмерный характер.
По частоте изменения и форме использования выделяют нормативно-справочную информацию. Это экономические, технологические, материальные и трудовые нормативы, расчетные коэффициенты, каталоги, номенклатурные справочники. Нормативно-справочная информация отличается большей стабильностью и, как правило, проще организуется в однородные массивы. Нормативно-справочная информация так же, как и входная, является исходным материалом для последующей обработки и поступает в орган управления извне. По этому признаку ее можно было бы отнести к входной информации, но в отличие от последней нормативно-справочная информация используется многократно и после первоначального ввода длительное время хранится в системе управления. Поэтому мы считаем необходимым включить ее в состав внутренней информации, то есть информации, хранимой и обрабатываемой внутри системы управления. Наиболее характерными операциями ее обработки являются выборка из соответствующих массивов и обновление. При создании информационных систем специфика хранения, обновления и использования нормативно-справочной информации обусловливает ее выделение вместе со средствами поиска и обновления в отдельную подсистему.
Из нормативно-справочной и входной информации в результате обработки получается все обилие производной информации. Методы обработки могут быть самыми разными, от простой передачи, агрегирования и группировки до сложных экономических расчетов, граничащих с анализом. Производная информация, полученная в результате таких расчетов, отражает более сложные экономические характеристики производства: себестоимость разных видов продукции, производительность труда, рентабельность. Для сравнения текущей работы объекта с директивными заданиями часть производной информации выражается в тех же показателях, что и директивные задания. Однако производная информация неизмеримо шире по составу и форме представления, чем входная и выходная, поскольку она отражает все разнообразие используемой информации и сложность ее обработки. Она во многом зависит от типа экономико-математических моделей, которые используются при организации процессов управления. Получение производной информации является целью обработки и определяет выбор соответствующих методов.
В обработке как процессе преобразования информации можно выделить этап получения прогнозной, плановой и учетной информации. Учетная информация относится к фактическому процессу производства и его конкретным экономическим условиям. В нее входят как первичная информация, так и часть производной. Это данные о фактическом выпуске продукции по стоимости, номенклатуре и качеству, о затратах ресурсов, потерях, запасах, использовании оборудования, начисленной заработной плате, налоговых и премиальных выплатах и др. Они получаются из первичных данных с использованием принятых нормативов, тарифов, цен, ставок и других видов нормативно-справочной информации. Специфика учета как функции управления определяет специфику обработки учетной информации и необходимость ее первоочередной автоматизации.
Учетная информация описывает уже совершившиеся процессы, реально существующие условия. Она определенна и не зависит от последующих действий или принимаемых решений. В отличие от нее прогнозная и плановая информация может корректироваться при изменении условий или целей. Расчеты учетных и плановых данных образуют в некотором смысле встречные потоки. В процессе расчетов учетные данные в основном агрегируются, группируются и идут от натуральных показателей к стоимостным, а плановые данные - наоборот, от стоимостных и укрупненных натуральных показателей к детальным данным технической подготовки и обеспечения производства.
Учетная и плановая информация является основой всего процесса управления, включая регулирование, анализ, прогнозирование и другие функции. Так, оценка деятельности фирмы получается при прямом сравнении соответствующих показателей учетных и плановых данных. Вместе с нормативно-справочной учетная и плановая информация оказывается внутренней для органов управления и при создании информационных систем должна храниться в ее информационной базе. Над ней проводятся наиболее сложные виды обработки, обеспечивая решение управленческих задач. Окончательным итогом обработки можно считать получение выходных данных. Выходными их называют потому, что подразумевается управление ими (или контроль) со стороны вышестоящих (внешних) органов. Обычно данные при этом физически не удаляются, а участвуют в последующих циклах обработки. Часть из них поступает к объекту управления, а часть - к вышестоящим органам и другим подразделениям.
Информация, поступающая к объекту управления, оказывает нужные воздействия и тем самым влияет на его дальнейшую работу. Эта информация обычно вырабатывается с участием человека, определяется в процессе принятия решений, и поэтому ее называют управляющей. Примером могут служить фонды экономического стимулирования, объем и структура инвестиций, перераспределение ресурсов и т. д.
Информация, поступающая к вышестоящим органам, имеет характер отчетности и может выдаваться в установленных статистическими и налоговыми органами формах. Она значительна по объему. Деление выходной информация на управляющую и отчетную оказывается условным, так как она может пересекаться, содержать одни и те же данные. К выходным относят также данные, поступающие к другим подразделениям и являющиеся для них осведомляющими.
Большая часть экономических данных выражена в форме показателей, состоящих из названия переменной величины, представленного набором качественных признаков, и количественного основания. Показатели оказываются теми элементами, с помощью которых описываются экономические объекты и процессы, причем минимальными элементами, достаточными для образования документа. Под обработкой данных понимается получение расчетным или аналитическим путем новых показателей, составление новых данных из имеющихся показателей.
Некоторую часть информации нельзя выразить через показатели. Например, такие, как методические материалы, структура объекта, модель его функционирования, технология производства, методы решения задач и т. д. Такая информация не выражена в конкретно-числовой форме, но она может быть представлена в графической форме, с помощью блок-схемы или описана текстом. Она используется в экономическом управлении в неявном виде, задает условия принятия решений, служит для содержательного качественного анализа. При создании информационных систем на ее основе определяются методы и очередность (схема) обработки, а также реализующие их программы.
Характеристики экономической информации
Среди наиболее важных характеристик экономической информации, отражающих предъявляемые к ней требования, могут быть названы корректность, ценность, достоверность, точность, актуальность, полнота.
Говорят, что информация является корректной, если она обладает такими формой и содержанием, которые обеспечивают ее однозначное восприятие всеми потребителями.
Под ценностью понимают свойство информации, отражающее, в какой степени она способствует достижению целей и задач ее потребителя (например, управляющей системы).
Свойство достоверности связывает содержательную сторону информации как отражения некоторой объективной реальности с самой реальностью, а точность определяется мерой близости (удаленности) их друг от друга.
Понятие актуальности информации неявно подразумевает возможность изменений во времени состояния того объекта, к которому она относится. Актуальность информации отражает ее адекватность действительному состоянию референтного объекта.
Полнота информации отражает ее достаточность или недостаточность для принятия управленческого решения.
Тема 5. Математическое обеспечение АСУП
Математическое обеспечение (МО) АСУ — это система методов, приемов и средств, позволяющих эффективно разрабатывать программы решения на ЭВМ конкретных задач АСУ, управлять работой ЭВМ в процессе решения этих задач, контролировать правильность работы ЭВМ.
Основными положениями, которыми необходимо руководствоваться при создании МО АСУ, являются следующие:
- совместимость и базирование разрабатываемого МО АСУ на имеющемся МО ЭВМ;
- ориентированность выбираемых средств МО на задачи АСУ;
- достаточное разнообразие средств автоматизации программирования;
- возможность эффективного внесения изменений в рабочие программы;
- возможность однозначного и исчерпывающего описания алгоритмов;
- возможность оптимизации работы программ частного применения;
- модульность построения программ.
МО АСУ служит для представления пользователю широкого спектра услуг по технологии программирования. Его можно разделить на две части: составление управляющих программ и составление обрабатывающих программ.
Управляющие программы осуществляют первоначальную загрузку оперативной памяти машин и управление работой АСУП, включая обработку прерываний, распределение работы каналов, загрузку программ из библиотеки в оперативную память. Управляющие программы обеспечивают многопрограммную работу, осуществляют связь с оператором.
Обрабатывающие программы включают в себя систему автоматизации программирования и обслуживающие программы.
Функции системы автоматизации программирования следующие: запись программ на входных языках программирования; трансляции программ на внутренний язык ЭВМ; объединение (сборка) нужных конфигураций (сегментов) из стандартных подпрограмм; отладка программ на уровне входных языков; корректировка программ на уровне входных языков.
Основными задачами обслуживающих программ являются следующие: запись программ в библиотеку; исключение программ из библиотеки; перезапись программ с одного магнитного носителя на другой, печать и вывод программ на перфоносители; вызов нужных программ в процессе работы в оперативную память и настройка ее по месту размещения.
Основными компонентами МО АСУ являются системная диспетчерская программа и библиотека стандартных подпрограмм и типовых программ, предназначенных для обработки производственно-экономической информации.
Системная диспетчерская программа обеспечивает функционирование АСУП в режиме, определенном производственно-хозяйственной или административной деятельностью.
Библиотека стандартных подпрограмм, имеющаяся в МО ЭВМ, является переходной ступенью к разработке системной библиотеки, ориентированной на процессы обработки информации в АСУ. Системная библиотека должна содержать:
- программы ввода и преобразования в машинную форму документов и других письменных источников исходных данных;
- программы для организации машинных массивов, характеризуемых как большими объемами, так и сложностью их структуры, для эффективного поиска и извлечения требуемых данных из массивов;
- программы для преобразования данных в наиболее приемлемую для человека форму (в виде графиков, схем, изображений) и вывода их на внешние устройства.
Управлять, естественно, всегда стремятся как можно лучше - обеспечить выпуск продукции лучшего качества с минимальными издержками, достичь наивысшей производительности труда, быстрее достичь намеченной цели и т. д., и т. п.
Качество управления прямо зависит от качества принимаемых решений и точности их реализации. При поиске лучших решений часто недостаточно только опыта и интуиции тех, кто принимает решения. Лиц, принимающих решения (сокращенно ЛПР), требуется вооружить соответствующими методами и инструментами принятия решений, позволяющими находить приемлемые решения, сравнивать их между собой и выбирать наиболее подходящие для имеющихся условий и требований. Одним из таких инструментов являются математика и экономика - математические методы. Название «экономико-математические» эти методы получили из-за того, что решаемые с их помощью задачи имеют экономический смысл, а формулируются и решаются с помощью математики. Математические выражения связывают основные факторы, влияющие на качество решений, манипуляции с ними помогают находить искомые решения.
Формализованная постановка задач управления позволяет использовать средства вычислительной техники для анализа допустимых управляющих решений, поиска наиболее рационального или даже оптимального решения. За руководителем остается принятие окончательного решения, а также учет и анализ трудно формализуемых факторов, влияющих на функционирование объекта управления. Нахождение оптимальных планов производства, наиболее рациональных маршрутов перевозок, определение оптимального уровня запасов и т.д.- примеры задач, решаемых с помощью экономико-математических методов. Попытки применения математики для решения экономических задач начались до появления ЭВМ и АСУ. Еще в 1939 г. Л. В. Канторович опубликовал работу «Математические методы организации и планирования производства».
К математическим моделям для АСУ предъявляется ряд требований. Во-первых, математическая модель объекта управления должна достаточно полно (адекватно) описывать основные закономерности его функционирования. Во-вторых, должна быть ориентирована на использование определенных методов (или группы методов), с помощью которых можно найти искомое решение. В-третьих, время нахождения управляющих решений должно быть приемлемым. При этом определенные ограничения накладываются используемой ЭВМ- ее быстродействием и объемом памяти.
Применение математических моделей должно предусматриваться при создании АСУ, а сами модели должны быть такими, чтобы их можно было непосредственно использовать в процессе управления. Это непременное условие требует тесной увязки разработок моделей с выбором структуры выполнения работ, требует соответствующего информационного обеспечения, новых методов ведения работ и даже новых форм документов. Это требование связано с тем, что математические модели должны быть органически включены в поток работ системы управления. Поэтому разработчики математических моделей, помимо знания математики, должны четко представлять себе сущность самих задач или функции управления, знать возможности используемой ЭВМ, возможности и структуру математического обеспечения, процедуру работ. Наконец, применяемые модели необходимо обеспечить соответствующей информацией. Как бы хорошо модель ни описывала поведение объекта, если на практике невозможно получить достоверные данные о значении всех переменных, входящих в модель, то ее использование невозможно. Ограничения, накладываемые ЭВМ, возможностями информационного обеспечения, и ряд других часто приводят к необходимости огрубления моделей, т. е. нахождения приближенных описаний поведения объектов управления. При этом, естественно, существуют пределы, за которые выходить нельзя, чтобы не получить недостоверные результаты.
Использование математических моделей в работе системы управления требует наличия соответствующей нормативной базы, наличия классификаторов, оперативно корректируемой информации, адекватного технического обеспечения и т.д. Отсутствие всех этих факторов - одна из причин недостаточного уровня применения мате матики в АСУ.
Другая причина - чисто «математическая». Чтобы применить математическую модель, ее нужно иметь. Сложность реальных задач, необходимость учета множества часто весьма разнородных параметров и ограничений, нелинейностей, случайных событий определяют трудности с разработкой самих математических моделей, причем таких, которые можно непосредственно использовать в процессах управления для получения лучших управляющих решений. Практика показала, что для административного управления нужна «своя» математика, так как классические аналитические методы, с успехом применяемые при управлении техническими объектами, часто «не работают» в системах организационного управления (хотя в ряде случаев их применение позволяет получить необходимые результаты). Аналитические методы пригодны тогда, когда модель представляет собой систему сравнительно небольшого числа линейных или разностных уравнений первого или второго порядка, и малопригодны в случае больших порядков, необходимости учета нелинейностей, случайных возмущений. На практике не так много задач, которые могут быть решены классическими оптимизационными методами или методами математического программирования.
Следует заметить, что сложность задач управления, большая размерность математических уравнений, являющихся моделями этих задач, как правило, делают нереальной и нецелесообразной разработку единых «глобальных» моделей, описывающих работу всей системы управления, ее отдельных функций.
В практике управления постоянно требуется оценивать эффективность (качество) принимаемых решений. При этом необходимо оценивать влияние различных факторов на эффективность - изменений маршрута прохождения деталей на производительность оборудования, изменения цены на спрос и т. д., и т. п. При решении таких зада приходится иметь дело с множеством чисел - отсюда название «численные методы». Причем результаты вычислений также нужны в численной форме. В большинстве случаев аналитические методы при этом непригодны. Приходится обращаться к численным методам машинной обработки.
Машинная имитация - это эксперимент, проводимый с помощью ЭВМ не на реальном объекте, а на его модели, описывающей поведение изучаемой системы в течение определенного отрезка времени с введением в случае необходимости изменений в значение параметров, и структуру и взаимосвязь. При этом модель объекта не обязательно должна быть записана в виде математических уравнений - она может быть словесным описанием операций, производимых над набором чисел, вместе со значениями этих чисел (так называемая операторная форма записи). Эти модели дают алгоритм, т. е. последовательность действий, операций, осуществление которых приводит к искомому конкретному решению. Другими словами, алгоритмические методы дают не столько решение, сколько способ его нахождения, что существенно расширяет их возможности по сравнению с аналитическими методами.
Уравнения, используемые в имитационном моделировании, отражают предположения, связывающие управляемые переменные, внешние возмущения и результаты тех или иных действий или решений. В реальных условиях значения ряда переменных являются случайными. Поэтому характеристики функционирования систем в этих случаях имеют вид законов распределения вероятностей, конкретные значения переменных получаются на основе статистических выводов.
С помощью численных (алгоритмических) методов решаются модели массового обслуживания и управления запасами, ряд моделей оперативного планирования и управления производством, финансовые модели, модели деловых игр и т. д. Пожалуй, именно на модели деловой игры наиболее наглядно можно представить применение машинных экспериментов в управлении. Деловая игра - это численный эксперимент с моделью, причем при самом активном участии человека на этапах принятия решений. Эксперименты с моделью позволяют наблюдать влияние различных параметров на результаты функционирования системы, изменяя и уточняя различные предположения в модели, вводя изменения в функциональные характеристики и расчетные формулы.
Еще одна и достаточно принципиальная особенность моделей машинной имитации связана с тем, что многие из них позволяют ЛПР участвовать в нахождении решений, вмешиваться в процессы счета. Это достигается использованием режима диалога с ЭВМ.
Модели для машинных экспериментов, рассчитанные на практическое применение, должны удовлетворять ряду требований. Одно из них - удобство ввода данных и изменения их значений, а также подготовка машинных программ для осуществления экспериментов на ЭВМ. Если исходные данные могут быть введены и в пакетном режиме, то изменение их значений, т. е. оперативное изменение параметров функционирования систем, лучше (а часто просто необходимо) вести в диалоговом режиме. Есть несколько вариантов организации такого диалога.
К сожалению, в реальных моделях «подправить» недопустимый набор на основе одной только интуиции практически невозможно. Это обстоятельство приводит к тому, что диалог становится более сложным (и более содержательным) и для человека, и для машины: на ЭВМ возлагается формирование допустимых наборов управляющих воздействий и «исправление» недопустимых. Для формирования допустимых наборов управляющих воздействий могут в свою очередь использоваться математические модели, а для «исправления» недопустимых разрабатываются специальные поисковые алгоритмы.
Способы организации данных предусматривают структуру их представления, позволяющую изменять как отдельные значения, так и целый набор данных. В частности, это удобно делать с помощью так называемых древовидных структур, списочной организации данных, набора данных. Такие структуры позволяют достаточно легко оперировать с массивами, добавляя новые данные, изменяя значения старых, контролировать и направлять информационные потоки. При этом человеку обеспечивается постоянный доступ к информации, хранящейся в памяти ЭВМ. Наконец, языки имитационного моделирования включают в себя механизмы, позволяющие описывать динамику состояния систем, смену их состояний во времени. Все это дает возможность описывать поведение имитируемых систем в терминах, специально созданных на базе основных понятий имитации. Особенно важно, что в основе языков имитационного моделирования лежат естественные языки.
Хотя в настоящее время численные методы решения экстремальных задач достаточно хорошо разработаны (по крайней мере для определенных классов задач) выбор конкретного метода для использования в АСУ представляет собой нетривиальную задачу, поскольку для одной и той же модели методы отыскания управляющих воздействий могут отличаться по скорости сходимости, времени счета, объему требуемой памяти ЭВМ и ряду других показателей. Более того, случается, что методы, в целом хорошо «работающие» в определенном классе задач, для конкретной задачи этого класса могут оказаться хуже, чем «менее хорошие».
Тема 6. Создания автоматизированных систем (АИС)
и технологий (АИТ)
Структурная и функциональная организация АИС и АИТ
Автоматизация в общем виде представляет собой комплекс действий и мероприятий технического, организационного и экономического характера, который позволяет снизить степень участия или полностью исключить непосредственное участие человека в осуществлении той или иной функции производственного процесса, процесса управления.
АИС можно рассматривать как человеко-машинную систему с автоматизированной технологией получения результатной информации, необходимой для информационного обслуживания специалистов и оптимизации процесса управления в различных сферах человеческой деятельности.
В зависимости от технологического и функционального аспектов рассмотрения АИС может быть разбита на несколько составляющих элементов.
Используя технологический аспект рассмотрения, в АИС выделяют аппарат управления, а также технико-экономическую информацию, методы и средства ее технологической обработки. Выделив аппарат управления, оставшиеся элементы, технологически тесно взаимоувязанные, при условии единого системного использования экономико-математических методов и технических средств управления образуют автоматизированную информационную технологию данных (АИТ).
Функции АИТ определяют ее структуру, которая включает следующие процедуры: сбор и регистрацию данных; подготовку ин формационных массивов; обработку, накопление и хранение данных; формирование результатной информации; передачу данных от источников возникновения к месту обработки, а результатов (расчетов) — к потребителям информации для принятия управленческих решений.
Как правило, экономическая информация подвергается всем процедурам преобразования, но в ряде случаев некоторые процедуры могут отсутствовать. Последовательность их выполнения также бывает различной, при этом некоторые процедуры могут повторяться. Состав процедур преобразования и особенности их выполнения во многом зависят от экономического объекта, ведущего автоматизированную обработку информации.
Сбор и регистрация информации происходят по-разному в различных экономических объектах. Наиболее сложна эта процедура в автоматизированных управленческих процессах промышленных предприятий, фирм, где производятся сбор и регистрация первичной учетной информации, отражающей производственно-хозяйственную деятельность объекта. Не менее сложна эта процедура и в финансовых органах, где происходит оформление движения денежных ресурсов.
Передача информации осуществляется различными способами: с помощью курьера, пересылка по почте, доставка транспортными средствами, дистанционная передача по каналам связи с помощью других средств коммуникаций. Дистанционная передача по каналам связи сокращает время передачи данных, однако для ее осуществления необходимы специальные технические средства, что удорожает процесс передачи. Предпочтительным является использование технических средств сбора и регистрации, которые, собирая автоматически информацию с установленных на рабочих местах датчиков, передают ее в ЭВМ для последующей обработки, что повышает ее достоверность и снижает трудоемкость.
Машинное кодирование - процедура машинного представления (записи) информации на машинных носителях в кодах, принятых в ПЭВМ. Такое кодирование информации производится путем переноса данных первичных документов на магнитные диски, информации с которых затем вводится в ПЭВМ для обработки.
Хранение и накопление экономической информации вызвано многократным ее использованием, применением условно-постоянной, справочной и других видов информации, необходимостью комплектации первичных данных до их обработки. Хранение и накопление информации осуществляется в информационных базах, на машинных носителях в виде информационных массивов, где данные располагаются по установленному в процессе проектирования порядку.
Обработка экономической информации производится на ПЭВМ, как правило, децентрализовано, в местах возникновения первичной информации, где организуются автоматизированные рабочие места специалистов той или иной управленческой службы (отдела материально-технического снабжения и сбыта, отдела главного технолога, конструкторского отдела, бухгалтерии, планового отдела и т.п.). Обработка, однако, может производиться не только автономно, но и в вычислительных сетях, с использованием набора ПЭВМ программных средств и информационных массивов для решения функциональных задач.
Принятие решения в автоматизированной системе организационного управления, как правило, осуществляется специалистом с применением или без применения технических средств, но в последнем случае на основе тщательного анализа результатной информации, полученной на ПЭВМ. Задача принятия решений осложняется тем, что специалисту приходится искать из множества допустимых решений наиболее приемлемое, сводящее к минимуму потери ресурсов (временных, трудовых, материальных и т.д.).
Содержательный аспект рассмотрения элементов АИТ позволяет выявить подсистемы, обеспечивающие технологию функционирования.
Технологическое обеспечение АИТ состоит из подсистем, автоматизирующих информационное обслуживание пользователей, решение задач с применением ЭВМ и других технических средств управления в установленных режимах работы.
Технологическое обеспечение АИТ по составу однородно для различных систем, что позволяет реализовать принцип совместимости систем в процессе их функционирования. Обязательными элементами обеспечения АИТ являются информационное, лингвистическое, техническое, программное, математическое, правовое, организационное и эргономическое.
Информационное обеспечение (ИО) представляет собой совокупность проектных решений по объемам, размещению, формам организации информации, циркулирующей в АИТ. Оно включает в себя совокупность показателей, справочных данных, классификаторов и кодификаторов информации, унифицированные системы документации, специально организованные для автоматического обслуживания, массивы информации на соответствующих носителях, а также персонал, обеспечивающий надежность хранения, своевременность и качество технологии обработки информации.
Лингвистическое обеспечение (ЛО) объединяет совокупность языковых средств для формализации естественного языка. С помощью лингвистического обеспечения осуществляется общение человека с машиной. ЛО включает информационные языки для описания информационной базы АИТ (документов, показателей, реквизитов и т.п.), языки управления данными информационной базы АИТ, языковые средства информационно-поисковых систем, языковые средства автоматизации проектирования АИТ, систему терминов и определений, используемых в процессе разработки и функционирования автоматизированных систем управления.
Техническое обеспечение (ТО) представляет собой комплекс тех нических средств, обеспечивающих работу АИТ. Центральное место среди всех технических средств занимает ПЭВМ. Структурными элементами технического обеспечения наряду с техническими средствами являются также методические и руководящие материалы, техническая документация и обслуживающий эти технические средства персонал.
Программное обеспечение (ПО) включает совокупность программ, реализующих функции и задачи АИТ и обеспечивающих устойчивую работу комплексов технических средств. В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программы, а также инструктивно-методические материалы по применению программного обеспечения и персонал, занимающийся его разработкой и сопровождением на весь период жизненного цикла АИТ.
Математическое обеспечение (МО) — это совокупность матема тических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при решении функциональных задач и в процессе автоматизации проектировочных работ АИТ. Математическое обеспечение включает средства моделирования процессов управления, методы и средства решения типовых задач управления, методы оптимизации исследуемых управленческих процессов и принятия решений (методы многокритериальной оптимизации, математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и т.д.). Техническая документация по этому виду обеспечения АИТ содержит описание задач, задания по алгоритмизации, экономико-математические модели задач, текстовые и контрольные примеры их решения. Персонал составляют специалисты по организации управления объектом, постановщики задач управления, специалисты по вычислительным методам, проектировщики АИТ.
Организационное обеспечение (ОО) представляет собой комплекс документов, регламентирующих деятельность персонала АИТ в условиях функционирования АИС. В процессе решения задач управления данный вид обеспечения определяет взаимодействие работников управленческих служб и персонала АИТ с техническими средствами и между собой.
Правовое обеспечение (ПрО) представляет собой совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при создании и внедрении АИС и АИТ. Правовое обеспечение на этапе разработки АИС и АИТ включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика в процессе создания АИС и АИТ, с правовым регулированием различных отклонений в ходе этого процесса, а также обусловленные необходимостью обеспечения процесса разработки АИС и АИТ различными видами ресурсов. Правовое обеспечение на этапе функционирования АИС и АИТ включает права, обязанности и ответственность персонала, порядок создания и использования информации в АИС, процедуры ее регистрации, сбора, хранения, передачи и обработки, порядок приобретения и использования электронно-вычислительной техники и других технических средств, порядок создания и использования математического и программного обеспечения.
Эргономическое обеспечение (ЭО) как совокупность методов и средств, используемых на разных этапах разработки и функционирования АИТ, предназначено для создания оптимальных условий высокоэффективной и безошибочной деятельности человека в АИТ, для ее быстрейшего освоения. В состав эргономического обеспечения АИТ входят:
Теоретические и организационные принципы создания АИС и АИТ.
Проектирование имеет целью обеспечить эффективное функ ционирование АИС и взаимодействие АИТ со специалистами, использующими в сфере деятельности конкретного экономического объекта ПЭВМ и развитые средства коммуникации для выполнения своих профессиональных задач и принятия управленческих решений.
Именно качественное проектирование обеспечивает создание такой системы, которая способна функционировать при постоянном совершенствовании ее технических, программных, информационных составляющих, т. е. ее технологической основы, и расширять спектр реализуемых управленческих функций и объектов взаимодействия.
Первоначально сформулированные академиком В.М. Глушковым научно-методические положения и практические рекомендации по проектированию автоматизированных систем в настоящее время сложились как основополагающие принципы создания АИС: системности, развития, совместимости, стандартизации и унификации, эффективности.
Проблемы проектирования автоматизированных информационных систем в экономике связаны, с одной стороны, с общими теоретическими основами развития экономики и конкретного экономического объекта (предприятия, фирмы, организации, органа регионального управления, банка, налоговой службы и т.п.), а с другой — со спецификой технологии компьютерной обработки данных. Поэтому рассмотренные базовые принципы дополняются организационно-технологическими принципами, без которых невозможна разработка новых информационных технологий.
Принцип абстрагирования заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечении от несущественных с целью представления проблемы в более простом, общем виде, удобном для анализа и проектирова ния.
Принцип формализации заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы, использованию формализованных методов описания и моделирования изучаемых и проектируемых процессов.
Принцип концептуальной общности заключается в неукоснительном следовании единой методологии на всех этапах проектирования автоматизированной системы и всех ее составляющих.
Принцип непротиворечивости и полноты заключается в наличии всех необходимых элементов во вновь создаваемой системе и согласованном их взаимодействии.
Принцип независимости данных предполагает, что модели данных должны быть проанализированы и спроектированы независимо от процессов их обработки, а также от их физической структуры и распределения в технической среде.
Принцип структурирования данных предусматривает необходимость иерархической организации элементов информационной базы системы.
Принцип доступа конечного пользователя заключается в том, что пользователь должен иметь средства доступа к базе данных, которые он может использовать непосредственно (без программирования).
Принцип автоматизации проектирования имеет целью повысить эффективность самого процесса проектирования и создания АИС, обеспечивая при этом сокращение временных, трудовых и стоимостных затрат за счет внедрения индустриальных методов.
Стадии, этапы создания, внедрения и функционирования
АИС, АРМ и АИТ в экономике
Жизненный цикл (ЖЦ) — период создания и использования АИС (АИТ), охватывающий ее различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данной автоматизированной системе и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления у пользователей.
Жизненный цикл АИС и АИТ позволяет выделить четыре основные стадии:
От качества проектировочных работ зависит эффективность функционирования системы. Поэтому каждая стадия проектирования разделяется на ряд этапов и предусматривает составление документации, отражающей результаты работы.
I стадия — предпроектное обследование:
1-й этап — сбор материалов для проектирования — формирование требований, изучение объекта проектирования, разработка и выбор варианта концепции системы;
2-й этап — анализ материалов и формирование документации — создание и утверждение технико-экономического обоснования и технического задания на проектирование системы на основе анализа материалов обследования, собранных на первом этапе.
II стадия — проектирование: 1-й этап — техническое проектирование, где ведется поиск наиболее рациональных проектных решений по всем аспектам разработки, создаются и описываются все компоненты системы, а результаты работы отражаются в техническом проекте;
2-й этап — рабочее проектирование, в процессе которого осуще ствляется разработка и доводка программ, корректировка структур баз данных, создание документации на поставку, установку технических средств и инструкций по их эксплуатации, подготовка для каждого пользователя системы обширного инструкционного материла, оформленного в виде должностных инструкций исполнителям-специалистам.
III стадия — ввод системы в действие:
1-й этап — подготовка к внедрению — установка и ввод в экс плуатацию технических средств, загрузка баз данных и опытная эксплуатация программ, обучение персонала;
2-й этап — проведение опытных испытаний всех компонентов системы перед передачей в промышленную эксплуатацию, обучение персонала;
3-й этап — сдача в промышленную эксплуатацию; оформляется актами приема-сдачи работ.
IV стадия — промышленная эксплуатация — кроме повседневного функционирования включает сопровождение программных средств и всего проекта, оперативное обслуживание и администрирование баз данных.
На каждом этапе ЖЦ формируется определенный набор документов и технических решений, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, полученные на предыдущем этапе. Этап завершается проверкой предложенных решений и документов на их соответствие сформулированным требованиям и начальным условиям.
Методы ведения проектировочных работ
Создание автоматизированных информационных систем и технологий в экономике может осуществляться по двум вариантам.
Первый вариант предполагает, что этой работой занимаются специали зированные фирмы, имеющие профессиональный опыт подготовки программных продуктов конкретной ориентации (бухгалтерский промышленный учет, бухгалтерский учет в банках, автоматизация конкретных банковских операций и т.п.), их продажи и дальнейшего сопровождения в организациях, эксплуатирующих поставленные программные средства и системы.
Если АИС и АИТ создаются по второму варианту, проектированием и созданием разработок в этой области занимаются проектировщики-программисты, находящиеся в штате предприятий и организаций, где осуществляется переход на использование новых технических средств, создаются новые информационные технологии и системы.
В процессе разработки автоматизированных систем, рабочих мест и технологий проектировщики сталкиваются с рядом взаимосвязанных проблем:
Радикальное решение этих проблем дают современные структурные методы, среди которых центральное место занимает методология струк турного анализа.
Структурным анализом называется метод исследования системы, который начинается с ее общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру со все большим числом уровней.
Структурный анализ предусматривает разбиение системы на уровни абстракции с ограниченным числом элементов на каждом из уровней (обычно от 3 до 6—7). На каждом уровне выделяются лишь существенные для системы детали. Данные рассматриваются в совокупности с операциями, выполняющимися над ними. Используются строгие формальные правила записи элементов информации, составления спецификации системы и последовательное приближение к конечному результату.
Методология структурного анализа базируется на ряде общих принципов. В качестве двух базовых принципов используются принцип декомпозиции и принцип иерархического упорядочивания.
Первый принцип предполагает решение трудных проблем структуризации комплексов функциональных задач путем разбиения их на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения.
Второй принцип декларирует, что устройство этих частей также существенно для понимания при детальном формализованном их описании.
На предпроектной стадии проводится изучение и анализ всех особенностей объекта проектирования с целью уточнения требований заказчика, их формализованного представления и документирования.
Целью анализа на этой стадии является преобразование общих, неясных знаний о требованиях к будущей системе в точные (по возможности) определения. Так, на этом этапе определяются:
Методы, используемые на стадии предпроектного обследования, подразделяются на методы изучения и анализа фактического состояния объекта (технологии), методы формирования заданного состояния, методы графического представления фактического и заданного состояний.
• устный или письменный опрос Устный опрос производится по за ранее составленному вопроснику на рабочем месте специалиста с записью ответов и позволяет в форме несложной беседы понять технологию работы и опыт опрашиваемого. Недостатком этого метода является разнородность результатов опроса.
• письменное анкетирование С помощью перечня вопросов дает полную и основательную информацию. При достаточно большом количестве анкет практикуется их обработка на ЭВМ. Существенное влияние на качество результатов оказывают четкость, недвусмысленность вопросов, поэтому разработка перечня вопросов предполагает знание принципиальной проблемной ситуации.
• наблюдение, измерение и оценка С помощью этих методов соби раются сведения о параметрах, признаках и объектах в соответствующей сфере исследования. Важные для изучения параметры, признаки и объекты точно оцениваются сотрудниками и регистрируются в карточках или в формулярах. Накопление сведений и анализ результатов при достаточно большом количестве наблюдений выполняется на ЭВМ.
• групповое обсуждение Проводится проектировщиками, програм мистами совместно с пользователями или заказчиками с целью обобщения и обсуждения всех важных для решения проблем вопросов и определения необходимых задач.
• анализ задач Суть этого метода состоит в вертикальной и гори зонтальной структуризации задач и их распределении между исполнителями на основе заданной структуры объекта. Задачи расчленяются до такой степени, чтобы имелась возможность определить результаты, решения, полномочия, алгоритмы, входную и выходную информацию. Анализ задач — это первый этап и предпосылка описания задач, которые являются основой для построения технологии получения результатов, разработки должностных инструкций и планов распределения функций при работе в новых технологических условиях.
• анализ процесса Используется для подготовки решений, касающихся реорганизации технологии информационных процессов. С помощью анализа процесса решения задач разрабатываются необходимые изменения, которые должны быть внесены в информационную технологию.
В целом методы изучения и анализа фактического состояния управленческой деятельности и существующей технологии решения задач предназначены для установления и оценки процессов, функций, предъявляемых к работникам требований, последовательности выполнения технологических операций и средств труда, продолжительности и сроков выполнения работ, потоков информации. Они способствуют сбору необходимых материалов и формированию необходимой исходной основы для проектирования АИС и АИТ.
Основываются на теоретическом обосновании всех составных частей и элементов АИС исходя из целей, требований и условий заказчика. К данным методам относятся:
Метод моделирования процесса управления.
В процессе изучения объекта проектирования строятся экономико-организационные и информационно-логические модели, которые включают задачи, структуры и ресурсы объекта. Они отражают хозяйственные и управленческие отношения, а также связанные с ними информационные потоки.
Метод структурного (модульного) проектирования позволяет раз работать проект из четко разграниченных блоков (модулей), между которыми устанавливаются связи посредством входной и выходной информации, а также показывается иерархия их подчиненности.
Метод декомпозиции модулей предусматривает дальнейшее разбиение подкомплексов задач на отдельные задачи, показатели.
Анализ и моделирование информационных процессов предназначен для выявления и представления в каждом случае взаимосвязи между результатом, процессом обработки и вводом данных. Он используется также для анализа и формирования информационных связей между рабочими местами работников управления. С этой целью описываются входная и выходная информация, а также алгоритм обработки информации применительно к каждому рабочему месту. Путем обнаружения и последовательного соединения многочисленных цепочек обработки и передачи данных формируются сложные информационные процессы, и осуществляется учет потребности в информации отдельных пользователей.
3. Методы графического представления фактического и заданного состояний предусматривают использование для наглядного представления процессов обработки информации в форме блок-схем, графиков прохождения документов и т.д. Графические методы являются составной частью любого проекта и необходимы для практической работы, поскольку выполняют роль вспомогательного средства при описании внедрения новых технологий. К наиболее известным из них относятся блок - схемный метод, методы стрелочных диаграмм, сетевых графиков, таблиц последовательности операций прохождения процессов. Различия методов выражаются в степени их реализации на ПЭВМ, наглядности, глубине отражаемых процессов.
Особенности проектирования АИТ
При проектировании автоматизированная информационная технология рассматривается в пяти взаимосвязанных аспектах.
1. Техническом — как аппаратно-коммуникационный комплекс, имеющий конкретную конфигурацию и служащий для обработки и передачи информации.
2. Программно-математическом — как набор статистических, математических, инфологических, алгоритмических и прочих машинно-ориентированных моделей, а также реализующих их компьютерных программ.
3. Методическом — как совокупность средств реализации функций управления по отношению к экономическому объекту — предприятию, объединению, региональному хозяйству.
4. Организационном — как описание документооборота и регламента деятельности аппарата управления.
5. Пооперационном — как совокупность технологических, логических и арифметических операций, реализуемых в автоматическом режиме.
Исходя из реальных условий конкретной предметной области формулируются основные требования к АИТ. Перечислим наиболее общие из них, характерные для современных АИС.
Названные свойства АИТ обеспечиваются применением современных высокоразвитых аппаратно-программных комплексов, средств связи и формулируются в процессе проектирования разработчиками системы.
Существует множество инструментальных средств, облегчающих создание АИТ. Например, можно назвать системы Oracle, Visual C++, CA-Visual Objects, а также CASE-технологии, позволяющие конструировать сложные компьютерные системы из отдельных стандартизированных программных модулей.
Другой класс пользователей — специалисты проблемной области, которые применяют в своей деятельности программные средства с широкими технологическими возможностями, такие как WinWord, CorelDraw, Excel, MS Project, MS Access.
Третий класс пользователей – это пользователи, общающиеся с компьютером на упрощенном естественном языке при помощи ориентированных на непрофессионалов программных продуктов.
Роль пользователя в создании АИС и АИТ.
АИС создается для удовлетворения информационных потребностей конкретного пользователя, и он принимает непосредственное участие в ее работе. Под функционированием АИС в данном случае подразумевается решение задач пользователем на основе информационного, программного обеспечения, которые созданы проектировщиками и другими специалистами на этапах проектирования и подготовки процесса автоматизации обработки информацию.
При переходе на массовое использование в управлении персональных ЭВМ нужно конкретизировать цель автоматизации, разработать стратегию и тактику ее достижения. Внедрение средств автоматизации для совершенствования управления – достаточно сложная задача прежде всего потому, что автоматизированные системы носят человеко-машинный характер.
Опыт создания АИС и АИТ показывает, что только специалист наиболее полно и квалифицированно может дать описание выполняемой работы, входной и выходной информации. Участие пользователя не может ограничиваться лишь постановкой задач, он должен проводить и пробную эксплуатацию АИС и АИТ. Находясь за компьютером, пользователь может обнаружить недостатки постановок задач, корректировать при необходимости входную и выходную информацию, формы выдачи результатов, их оформление в виде документов.
Участие пользователя в создании АИС и АИТ должно обеспечивать в перспективе как оперативное и качественное решение задач, так и сокращение времени на внедрение новых технологий. При этом происходит активное обучение пользователя, повышает уровень его квалификации как постановщика, разработчика. Все необходимые потребителю навыки работы в новой технологической среде совершенствуются и закрепляются в процессе опытной эксплуатации АИС и последующей работы. Однако до этого пользователь должен быть заранее ознакомлен с методикой проведения обследования объекта, порядком обобщения его результатов, что ему поможет определить и выделить подлежащие автоматизированной обработке задачи и функции, квалифицированно сделать их постановку.
Технология постановки экономических задач.
Постановка задачи — это описание задачи по определенным правилам, которое дает исчерпывающее представление о ее сущности, логике преобразования информации для получения результата. На основе постановки задачи программист должен представить логику ее решения и рекомендовать стандартные программные средства, пригодные для ее реализации.
Через постановку задачи устраняются трудности взаимодействия «пользователь — прикладной программист. Постановка задачи ведется на стадии проектирования компьютерных информационных систем. Для постановки задачи используются сведения, необходимые и достаточные для полного представления ее логической и информационной сущности. Такими сведениями располагает экономист, осуществляющий решение задачи в условиях ручной обработки или с использованием компьютерной техники. При постановке задач пользователь, прежде всего, должен описать информационное обеспечение, алгоритмы их решения. Ошибки пользователя на этапе постановки задачи увеличиваются многократно по своим последствиям, если их обнаруживают на конечных фазах создания или использования прикладных программных продуктов.
Создание программного продукта может вестись и самим поль зователем, причем это более предпочтительный вариант в отношении простоты построения программы. Однако с точки зрения профессиональных программистов в таких программах может быть большое число погрешностей, так как они менее эффективны по машинным ресурсам, быстродействию и многим другим традиционным критериям.
Пользователь, как правило, приобретает и применяет готовые программные пакеты, по своим функциям удовлетворяющие его потребности, ориентированные на определенные виды деятельности (бухгалтерскую, финансовую, плановую и т.д.). Такое направление является на сегодня ведущим в сфере компьютеризации и информатизации обслуживания пользователей. Нередко оно дополняется разработкой оригинальных прикладных программ.
При описании постановки задачи обращается внимание на ее объемно-временные характеристики. Они отражают объемы входной и выходной информации (количество документов, строк, знаков, обрабатываемых в единицу времени), временные особенности поступления, обработки и выдачи информации.
В процессе описания постановки задачи важной является точность и полнота названий всех информационных единиц и их совокупностей. В условиях автоматизированной обработки кроме привычных для восприятия наименований показателей в документах (наименования строк и граф) имеют место нетрадиционные формы представления информации.
Четкость наименований информационных совокупностей и их идентификации, устранение синонимов в названиях экономических показателей обеспечивают более высокое качество результатов обработки.
Для количественных и стоимостных реквизитов указывается единица измерения.
Для каждого вида входной и выходной информации дается описание всех элементов информации, участвующих в автоматизированной обработке. Описание строится в виде таблицы, в которой присутствуют:
Наименование реквизита должно соответствовать документу или вытекать из него. Не допускаются даже мелкие погрешности в на именованиях реквизитов.
Идентификатор представляет собой условное обозначение, с помощью которого можно оперировать значением реквизита. Идентификатор может строиться по мнемоническому принципу, использоваться для записи алгоритма и представлять собой сокращенное обозначение полного наименования реквизита. Идентификатор должен начинаться только с алфавитных символов, хотя может включать и алфавитно-цифровые символы, общее их количество обычно регламентировано.
Разрядность реквизита необходима для просчета объема занимаемой памяти. Она указывается количеством знаков (алфавитных, цифровых и алфавитно-цифровых).
Постановка задачи выполняется в соответствии с планом. Организационно-экономическая сущность задачи
Описание исходной (входной) информации:
Описание результатной (выходной) информации:
Описание алгоритма решения задачи (последовательности дейст вий и логики решения задачи):
Описание, используемой условно-постоянной информации:
Тема 7. Базовые информационные технологии
МУЛЬТИМЕДИА-ТЕХНОЛОГИИ
В настоящее время мультимедиа-технологии являются бурно развивающейся областью информационных технологий. В этом направлении активно работает значительное число крупных и мелких фирм, технических университетов и студий (в частности ІВМ, Аррlе, Моtoгоlа, Рhіlірs, Sоnу, Іntеl и др. ). Области использования чрезвычайно многообразны: интерактивные обучающие и информационные системы, САПР, развлечения и др.
Многокомпонентную мультимедиа среду целесообразно разделить на три группы: аудиоряд, видеоряд, текстовая информация.
Другим направлением является использование в мультисреде звуков (одноголосая и многоголосая музыка, вплоть до оркестра, звуковые эффекты) MIDI (Мusісаl Іnstrument Digitale Interface). В данном случае звуки музыкальных инструментов, звуковые эффекты синтезируются программно-управляемыми электронными синтезаторами. Коррекция и цифровая запись МIDI-звуков осуществляется с помощью музыкальных редакторов (программ-секвенсоров). Главным преимуществом МІDI является малый объем требуемой памяти — 1 минута МIDI-звука занимает в среднем 10 кбайт.
Динамический видеоряд представляет собой последовательность статических элементов (кадров).
С точки зрения технических средств на рынке представлены как полностью укомплектованные мультимедиа-компьютеры, так и отдельные комплектующие и подсистемы (Multimedia upgrade Kit), включающие в себя звуковые карты, приводы компакт-дисков, джойстики, микрофоны, акустические системы.
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В настоящее время в соответствии с требованиями новых информационных технологий создаются и функционируют многие системы управления, связанные с необходимостью отображения информации на электронной карте:
• геоинформационные системы;
• системы федерального и муниципального управления;
• системы проектирования;
• системы военного назначения и т.д.
Эти системы управления регулируют деятельность технических и социальных систем, функционирующих в некотором операционном пространстве (географическом, экономическом и т.п.) с явно выраженной пространственной природой.
При решении задач социального и технического регулирования в системах управления используется масса пространственной информации: топография, гидрография, инфраструктура, коммуникации, размещение объектов.
Основным классом данных геоинформационных систем (ГИС) являются координатные данные, содержащие геометрическую информацию и отражающие пространственный аспект. Основные типы координатных данных: точка (узлы, вершины), линия (незамкнутая), контур (замкнутая линия), полигон (ареал, район). На практике для построения реальных объектов используют большее число данных (например, висячий узел, псевдоузел, нормальный узел, покрытие, слой и др.).
Рассмотренные типы данных имеют большее число разнообразных связей, которые можно условно разделить на три группы:
• взаимосвязи для построения сложных объектов из простых элементов;
• взаимосвязи, вычисляемые по координатам объектов;
• взаимосвязи, определяемые с помощью специального описа ния и семантики при вводе данных.
Основой визуального представления данных при использовании ГИС-технологий является графическая среда, основу которой составляют векторные и растровые (ячеистые) модели.
Векторные модели основаны на представлении геометрической информации с помощью векторов, занимающих часть пространства, что требует при реализации меньшего объема памяти. Используются векторные модели в транспортных, коммунальных, маркетинговых приложениях ГИС.
В растровых моделях объект (территория) отображается в про странственные ячейки, образующие регулярную сеть. Каждой ячейке растровой модели соответствует одинаковый по размерам, но разный по характеристикам (цвет, плотность) участок поверхности. Ячейка модели характеризуется одним значением, являющимся средней характеристикой участка поверхности. Эта процедура называется пикселизацией. Растровые модели делятся на регулярные, нерегулярные и вложенные (рекурсивные или иерархические) мозаики. Плоские регулярные мозаики бывают трех типов: квадрат, треугольник и шестиугольник.
Квадратная форма удобна при обработке больших объемов информации, треугольная — для создания сферических поверхностей. В качестве нерегулярных мозаик используют треугольные сети неправильной формы Они удобны для создания цифровых моделей отметок местности по заданному набору точек.
Таким образом, векторная модель содержит информацию о местоположении объекта, а растровая о том, что расположено в той или иной точке объекта. Векторные модели относятся к бинарным или квазибинарным. Растровые позволяют отображать полутона. Основной областью использования растровых моделей является обработка аэрокосмических снимков.
Цифровая карта может быть организована в виде множества слоев (покрытий или карт подложек). Слои в ГИС представляют набор цифровых картографических моделей, построенных на основе объединения (типизации) пространственных объектов, имеющих общие функциональные признаки. Совокупность слоев образует интегрированную основу графической части ГИС.
Важным моментом при проектировании ГИС является размерность модели. Применяют двухмерные модели координат (2D) и трехмерные (3D). Двухмерные модели используются при построении карт, а трехмерные — при моделировании геологических процессов, проектировании инженерных сооружений (плотин, водохранилищ, карьеров и др.), моделировании потоков газов и жидкостей. Существуют два типа трехмерных моделей: псевдотрехмерные, когда фиксируется третья координата и истинные трехмерные.
ТЕХНОЛОГИИ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
Наряду с позитивным влиянием на все стороны человеческой деятельности широкое внедрение информационных технологий привело к появлению новых угроз безопасности людей. Это связано с тем обстоятельством, что информация, создаваемая, хранимая и обрабатываемая средствами вычислительной техники, стала определять действия большей части людей и технических систем. В связи с этим резко возросли возможности нанесения ущерба, связанные с хищением информации.
Все виды информационных угроз можно разделить на две большие группы:
• отказы и нарушения работоспособности программных и технических средств;
• преднамеренные угрозы, заранее планируемые злоумышленниками для нанесения вреда.
Выделяют следующие основные группы причин сбоев и отказов в работе компьютерных систем:
• нарушения физической и логической целостности хранящихся в оперативной и внешней памяти структур данных, возникающие по причине старения или преждевременного износа их носителей;
• нарушения, возникающие в работе аппаратных средств из-за их старения или преждевременного износа;
• нарушения физической и логической целостности хранящихся в оперативной и внешней памяти структур данных, возникающие по причине некорректного использования компьютерных ресурсов;
• нарушения, возникающие в работе аппаратных средств из-за неправильного использования или повреждения, в том числе из-за неправильного использования программных средств;
• неустраненные ошибки в программных средствах, не выявленные в процессе отладки и испытаний, а также оставшиеся в аппаратных средствах после их разработки.
Помимо естественных способов выявления и своевременного устранения, указанных выше причин, используют следующие специальные способы защиты информации от нарушений работоспособности компьютерных систем:
• внесение структурной, временной, информационной и функ циональной избыточности компьютерных ресурсов;
• защиту от некорректного использования ресурсов компьютерной системы;
• выявление и своевременное устранение ошибок на этапах разработки программно-аппаратных средств.
Структурная избыточность компьютерных ресурсов достигается за счет резервирования аппаратных компонентов и машинных носителей данных, организации замены отказавших и своевременного пополнения резервных компонентов. Структурная избыточность составляет основу остальных видов избыточности.
Внесение информационной избыточности выполняется путем периодического или постоянного (фонового) резервирования данных на основных и резервных носителях. Зарезервированные данные обеспечивают восстановление случайно или преднамеренно уничтоженной и искаженной информации. Для восстановления работоспособности компьютерной системы после появления устойчивого отказа кроме резервирования обычных данных следует заблаговременно резервировать и системную информацию, а также подготавливать программные средства восстановления.
Функциональная избыточность компьютерных ресурсов достигается дублированием функций или внесением дополнительных функций в программно-аппаратные ресурсы вычислительной системы для повышения ее защищенности от сбоев и отказов, например периодическое тестирование и восстановление, а также самотестирование и самовосстановление компонентов компьютерной системы.
Защита от некорректного использования информационных ресурсов заключается в корректном функционировании программного обеспечения с позиции использования ресурсов вычислительной системы. Программа может четко и своевременно выполнять свои функции, но некорректно использовать компьютерные ресурсы из-за отсутствия всех необходимых функций (например, изолирование участков оперативной памяти для операционной системы и прикладных программ, защита системных областей на внешних носителях, поддержка целостности и непротиворечивости данных).
Выявление и устранение ошибок при разработке программно-аппаратных средств достигается путем качественного выполнения базовых стадий разработки на основе системного анализа концепции, проектирования и реализации проекта.
Однако основным видом угроз целостности и конфиденциальности информации являются преднамеренные угрозы, заранее планируемые злоумышленниками для нанесения вреда. Их можно разделить на две группы:
• угрозы, реализация которых выполняется при постоянном участии человека;
• угрозы, реализация которых после разработки злоумышленником соответствующих компьютерных программ выполняется этими программами без непосредственного участия человека.
Задачи по защите от угроз каждого вида одинаковы:
• запрещение несанкционированного доступа к ресурсам вы числительных систем;
• невозможность несанкционированного использования компьютерных ресурсов при осуществлении доступа;
• своевременное обнаружение факта несанкционированных действии, устранение их причин и последствий.
Основным способом запрещения несанкционированного доступа к ресурсам вычислительных систем является подтверждение подлинности пользователей и разграничение их доступа к информационным ресурсам, включающего следующие этапы:
• идентификация;
• установление подлинности (аутентификация);
• определение полномочий для последующего контроля и раз граничения доступа к компьютерным ресурсам.
Идентификация необходима для указания компьютерной системе уникального идентификатора обращающегося к ней пользователя. Идентификатор может представлять собой любую последова тельность символов и должен быть заранее зарегистрирован в системе администратора службы безопасности.
В процессе регистрации заносится следующая информация:
• фамилия, имя, отчество (при необходимости другие характеристики пользователя);
• уникальный идентификатор пользователя;
• имя процедуры установления подлинности;
• эталонная информация для подтверждения подлинности (например, пароль);
• ограничения на используемую эталонную информацию (например, время действия пароля);
• полномочия пользователя по доступу к компьютерным ресурсам.
Установление подлинности (аутентификация) заключается в проверке истинности полномочий пользователя.
Для особо надежного опознания при идентификации используются технические средства, определяющие индивидуальные характеристики человека (голос, отпечатки пальцев, структура зрачка). Однако такие методы требуют значительных затрат и поэтому используются редко.
Наиболее массово используемыми являются парольные методы проверки подлинности пользователей. Пароли можно разделить на две группы: простые и динамически изменяющиеся.
Простой пароль не изменяется от сеанса к сеансу в течение ус тановленного периода его существования.
Во втором случае пароль изменяется по правилам, определяемым используемым методом. Выделяют следующие методы реализации динамически изменяющихся паролей:
• методы модификации простых паролей. Например, случайная выборка символов пароля и одноразовое использование паролей;
• метод «запрос—ответ», основанный на предъявлении пользователю случайно выбираемых запросов из имеющегося массива;
• функциональные методы, основанные на использовании не которой функции F с динамически изменяющимися параметрами (дата, время, день недели и др.), с помощью которой определяется пароль.
Для защиты от несанкционированного входа в компьютерную систему используются как общесистемные, так и специализированные программные средства защиты.
После идентификации и аутентификации пользователя система защиты должна определить его полномочия для последующего контроля санкционированного доступа к компьютерным ресурсам (разграничение доступа). В качестве компьютерных ресурсов рассматриваются:
• программы;
• внешняя память (файлы, каталоги, логические диски);
• информация, разграниченная по категориям в базах данных;
• оперативная память;
• время (приоритет) использования процессора;
• порты ввода-вывода;
• внешние устройства.
Различают следующие виды прав пользователей по доступу к ресурсам:
• всеобщее (полное предоставление ресурса); • функциональное или частичное; • временное.
Наиболее распространенными способами разграничения доступа являются:
• разграничение по спискам (пользователей или ресурсов);
• использование матрицы установления полномочий (строки матрицы — идентификаторы пользователей, столбцы — ресурсы компьютерной системы);
• разграничение по уровням секретности и категориям (например, общий доступ, конфиденциально, секретно);
• парольное разграничение.
Защита информации от исследования и копирования предполагает криптографическое закрытие защищаемых от хищения данных. Задачей криптографии является обратимое преобразование некоторого понятного исходного текста (открытого текста) в кажущуюся случайной последовательность некоторых знаков, часто называемых шифротекстом, или криптограммой.
В шифре выделяют два основных элемента — алгоритм и ключ. Алгоритм шифрования представляет собой последовательность преобразований обрабатываемых данных, зависящих от ключа шифрования. Ключ задает значения некоторых параметров алгоритма шифрования, обеспечивающих шифрование и дешифрование информации. В криптографической системе информация I и ключ К являются входными данными для шифрования и дешифрования информации. При похищении информации необходимо знать ключ и алгоритм шифрования.
По способу использования ключей различают два типа крипто графических систем: симметрические и асимметрические.
В симметрических (одноключевых) криптографических системах ключи шифрования и дешифрования либо одинаковы, либо легко выводятся один из другого.
В асимметрических (двухключевых или системах с открытым Ключом) криптографических системах ключи шифрования и дешифрования различаются таким образом, что с помощью вычислений нельзя вывести один ключ из другого. ' Скорость шифрования в двухключевых криптографических системах намного ниже, чем в одноключевых. Поэтому асимметриче ские системы используют в двух случаях:
• для шифрования секретных ключей, распределенных между пользователями вычислительной сети;
• для формирования цифровой подписи.
Одним из сдерживающих факторов массового применения методов шифрования является потребление значительных временных ресурсов при программной реализации большинства хорошо известных шифров (DES, FEAL, REDOC, IDEA, ГОСТ). Одной из основных угроз хищения информации является угроза доступа к остаточным данным в оперативной и внешней памяти компьютера.
Под остаточной информацией понимают данные, оставшиеся в освободившихся участках оперативной и внешней памяти после удаления файлов пользователя, удаления временных файлов без ведома пользователя, находящиеся в неиспользуемых хвостовых частях последних кластеров, занимаемых файлами, а также в кластерах, освобожденных после уменьшения размеров файлов и после форматирования дисков.
Основным способом защиты от доступа к конфиденциальным остаточным данным является своевременное уничтожение данных в следующих областях памяти компьютера:
• в рабочих областях оперативной и внешней памяти, выделенных пользователю, после окончания им сеанса работы;
• в местах расположения файлов после выдачи запросов на их удаление.
Уничтожение остаточных данных может быть реализовано либо средствами операционных сред, либо с помощью специализированных программ. Использование специализированных программ (автономных или в составе системы защиты) обеспечивает гарантированное уничтожение информации.
Подсистема защиты от компьютерных вирусов (специально разработанных программ для выполнения несанкционированных действий) является одним из основных компонентов системы за щиты информации и процесса ее обработки в вычислительных системах.
Выделяют три уровня защиты от компьютерных вирусов [20]:
• защита от проникновения в вычислительную систему вирусов известных типов;
• углубленный анализ на наличие вирусов известных и неизвестных типов, преодолевших первый уровень защиты;
• защита от деструктивных действий и размножения вирусов, преодолевших первые два уровня.
Поиск и обезвреживание вирусов осуществляются как автономными антивирусными программными средствами (сканеры), так и в рамках комплексных систем защиты информации.
Среди транзитных сканеров, которые загружаются в оперативную память, наибольшей популярностью в нашей стране пользуются антивирусные программы Aidstest Дмитрия Лозинского и DrWeb Игоря Данилова. Эти программы просты в использовании и для детального ознакомления с руководством по каждой из них следует прочитать файл, поставляемый вместе с антивирусным средством.
Широкое внедрение в повседневную практику компьютерных сетей, их открытость, масштабность делают проблему защиты информации исключительно сложной. Выделяют две базовые подзадачи:
• обеспечение безопасности обработки и хранения информации в каждом из компьютеров, входящих в сеть;
• защита информации, передаваемой между компьютерами сети.
Решение первой задачи основано на многоуровневой защите автономных компьютерных ресурсов от несанкционированных и некорректных действий пользователей и программ, рассмотренных выше.
Безопасность информации при сетевом обмене данными требует также обеспечения их конфиденциальности и подлинности. Защита информации в процессе передачи достигается на основе защиты каналов передачи данных, а также криптографического закрытия передаваемых сообщений. В идеальном случае защита каналов передачи данных должна обеспечивать их защиту, как от нарушений работоспособности, так и несанкционированных действий (например, подключения к линиям связи). По причине большой протяженности каналов связи, а также возможной доступности их отдельных участков (например, при беспроводной связи) защита каналов передачи данных от несанкционированных действий экономически неэффективна, а в ряде случаев невозможна. Поэтому реально защита каналов передачи данных строится на основе защиты нарушений их работоспособности.
CASE-ТЕХНОЛОГИИ
На данный момент в технологии разработки программного обеспечения существуют два основных подхода к разработке информационных систем, отличающиеся критериями декомпозиции: функционально-модульный (структурный) и объектно-ориентированный.
Функционально-модульный подход основан на принципе алгорит мической декомпозиции с выделением функциональных элементов и установлением строгого порядка выполняемых действий.
Объектно-ориентированный подход основан на объектной де композиции с описанием поведения системы в терминах взаимодействия объектов.
Главным недостатком функционально-модульного подхода является однонаправленность информационных потоков и недостаточная обратная связь. В случае изменения требований к системе это приводит к полному перепроектированию, поэтому ошибки, заложенные на ранних этапах, сильно сказываются на продолжительности и стоимости разработки. Другой важной проблемой является неоднородность информационных ресурсов, используемых в большинстве информационных систем. В силу этих причин в настоящее время наибольшее распространение получил объектно-ориентированный подход.
Под CASE-технологиеи будем понимать комплекс программных средств, поддерживающих процессы создания и сопровождения программного обеспечения, включая анализ и формулировку требований, проектирование, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом (CASE-средство может обеспечивать поддержку только в заданных функциональных областях или в широком диапазоне функциональных областей) [5].
В связи с наличием двух подходов к проектированию программного обеспечения существуют CASE-технологии ориентированные на структурный подход, объектно-ориентированный подход, а также комбинированные. Однако сейчас наблюдается тенденция переориентации инструментальных средств, созданных для структурных методов разработки, на объектно-ориентированные методы, что объясняется следующими причинами:
• возможностью сборки программной системы из готовых компонентов, которые можно использовать повторно;
• возможностью накопления проектных решений в виде библиотек классов на основе механизмов наследования;
• простотой внесения изменений в проекты за счет инкапсуляции данных в объектах;
• быстрой адаптацией приложений к изменяющимся условиям за счет использования свойств наследования и полиформизма;
• возможностью организации параллельной работы аналитиков, проектировщиков и программистов.
Рассмотренные ранее концепции объектно-ориентированного подхода и распределенных вычислений стали базой для создания консорциума Object Management Group (OMG), членами которой являются более 500 ведущих компьютерных компаний (Sun, DEC, IBM, HP, Motorola и др.). Основным направлением деятельности консорциума является разработка спецификаций и стандартов для создания распределенных объектных систем в разнородных средах. Базисом стали спецификации под названием Object Management Architecture (ОМА).
ОМА состоит из четырех основных компонентов, представляю щих спецификации различных уровней поддержки приложений
• архитектура брокера запро сов объектов (CORBA — Common Object Request Broker Architecture) определяет механизмы взаимодействия объектов в разнородной ceти;
• объектные сервисы (Object Services) являются основными системными сервисами, используемы ми разработчиками для создания приложений;
• универсальные средства (Common Facilities) являются высо коуровневыми системными сервисами, ориентированными на под держку пользовательских приложений (электронная почта, средст ва печати и др.);
• прикладные объекты (Application Object) предназначены для решения конкретных прикладных задач.
Исходя из основных положений объектно-ориентированного подхода рассмотрим концепцию идеального объектно-ориентированного CASE-средства.
Современные CASE-средства поддерживают процессы инжиниринга и автоматизированного реинжиниринга.
Идеальное объектно-ориентированное CASE-средство должно содержать четыре основных блока: анализ, проектирование, разработка и инфраструктура [34].
Основные требования к блоку анализа:
• возможность выбора выводимой на экран информации из всей совокупности данных, описывающих модели;
• согласованность диаграмм при хранении их в депозитарии; • внесение комментариев в диаграммы и соответствующую документацию для фиксации проектных решений;
• возможность динамического моделирования в терминах событий;
• поддержка нескольких нотаций.
Основные требования к блоку проектирования:
• поддержка всего процесса проектирования приложения;
• возможность работы с библиотеками, средствами поиска и выбора;
• возможность разработки пользовательского интерфейса;
• поддержка стандартов OLE, ActiveX и доступ к библиотекам HTML или Java;
• поддержка разработки распределенных или двух- и трехзвенных клиент-серверных систем (работа с CORBA, DCOM, Internet). Основные требования к блоку реализации: • генерация кода полностью из диаграмм;
• возможность доработки приложений в клиент-серверных CASE-средствах типа Power Builder;
• реинжиниринг кодов и внесение соответствующих изменений в модель системы;
• наличие средств контроля, которые позволяют выявлять не соответствие между диаграммами и генерируемыми кодами и обнаруживать ошибки как на стадии проектирования, так и на стадии реализации. Основные требования к блоку инфраструктуры:
• наличие репозитория на основе базы данных, отвечающего за генерацию кода, реинжиниринг, отображение кода на диаграммах, а также обеспечивающего соответствие между моделями и программными кодами;
• обеспечение командной работы (многопользовательской работы и управление версиями) и реинжиниринга.
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
По мере эволюции вычислительных систем сформировались следующие разновидности архитектуры компьютерных сетей: • одноранговая архитектура;
• классическая архитектура «клиент—сервер»;
• архитектура «клиент—сервер» на основе Web-технологии. При одноранговой архитектуре все ресурсы вычислительной системы, включая информацию, сконцентрированы в центральной ЭВМ, называемой еще мэйнфреймом (main frame — центральный блок ЭВМ).
В качестве основных средств доступа к информационным ресурсам использовались однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральной ЭВМ кабелем. При этом не требовалось никаких специальных действий со стороны пользователя по настройке и конфигурированию программного обеспечения.
Явные недостатки, свойственные одноранговой архитектуре и развитие инструментальных средств привели к появлению вы числительных систем с архитектурой «клиент—сервер». Особенность данного класса систем состоит в децентрализации архитектуры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютерные сети.
Создание данного класса систем связано с появлением персональных компьютеров, взявших на себя часть функций центральных ЭВМ. В результате появилась возможность создания глобальных и локальных вычислительных сетей, объединяющих персональные компьютеры (клиенты или рабочие станции), использующие ресурсы, и компьютеры (серверы), предоставляющие те или иные ресурсы для общего использования.
Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов:
• компонент представления, реализующий интерфейс с пользователем;
• прикладной компонент, обеспечивающий выполнение прикладных функций;
• компонент доступа к информационным ресурсам, или менеджер ресурсов, выполняющий накопление информации и управление данными.
На основе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры «клиент—сервер»:
• модель доступа к удаленным данным;
• модель сервера управления данными;
• модель комплексного сервера;
• трехзвенная архитектура «клиент—сервер».
Модель доступа к удаленным данным, при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:
• невысокая производительность, так как вся информация об рабатывается на рабочих станциях;
• снижение общей скорости обмена при передаче больших объемов информации для обработки с сервера на рабочие станции.
При использовании модели сервера управления данными кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (например, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совмещены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (например, SQL в случае использования базы данных), либо вызовами функций специализированных программных библиотек. Запросы к информационным ресурсам на правляются по сети менеджеру ресурсов (например, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных. Наиболее существенные особенности данной модели:
• уменьшение объемов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществляется на сервере, а не на рабочих станциях;
• унификация и широкий выбор средств создания приложений;
• отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом, что затрудняет совершенствование вычислительной системы.
Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объемов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.
Модель комплексного сервера строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером.
Преимущества модели комплексного сервера:
• высокая производительность;
• централизованное администрирование;
• экономия ресурсов сети.
Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объемов информации.
Архитектура «клиент—сервер», при которой прикладной компонент расположен на рабочей станции вместе с компонентом представления (модели доступа к удаленным данным и сервера управления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.
При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкости прикладного компонента для него может быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трезвенной архитектуре «клиент—сервер» (рис. 5. 17). Первое звено — компьютер—клиент, второе — сервер приложений, третье — сервер управления данными. В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько прикладных функций, каждая из ко торых оформляется как отдельная служба, предоставляющая неко торые услуги всем программам. Серверов приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление неко торого набора услуг.
Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете. Архитектура «клиент-сервер», основанная на Web-технологии Представлена на рис. 5. 18.
В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и ин терпретируются программой навигации (Web-навигатор, Web-броузер), функционирующей на рабочей станции. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от бумажной Web-страница может быть связана с компьютерными программами и содержать ссылки на другие объекты. В Web-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:
• другую часть Web-документа;
Word или Excel), размещаемый на любом компьютере сети;
• мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);
• программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет передана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;
• любой другой сервис — электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.
Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору необходимо получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение. Таким образом, Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.
Интернет — бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан.
В настоящее время направление развития Интернета в основном определяет «Общество Internet», или ISOC (Internet Society). ISOC — это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин IAB (Internet Architecture Board), который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адресация в Интернете). Пользователи Интернета выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF — еще один общественный орган, он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета.
Финансовая основа Интернета заключается в том, что каждый платит за свою часть. Представители отдельных сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные соединения. Учебное заведение или коммерческое объединение платит за подключение к региональной сети, которая, в свою очередь, платит за доступ к Интернету поставщику на уровне государства. Таким образом, каждое подключение к Интернету кем-то оплачивается на предыдущую просмотренную, поставить закладку. В этом заключается основное преимущество WWW. Пользователя не интересует, как организовано и где находится огромное структурирован ное хранилище данных. Графическое представление подключения различных серверов представляет собой сложную невидимую электронную паутину.
Серверы Web — специальные компьютеры, осуществляющие хранение страниц с информацией и обработку запросов от других машин. Пользователь, попадая на какой-нибудь сервер Web, получает страницу с данными. На компьютере пользователя специаль ная программа (броузер) преобразует полученный документ в удобный для просмотра и чтения вид, отображаемый на экране. Серверы Web устанавливаются, как правило, в фирмах и организациях, желающих распространить свою информацию среди многих пользователей, и отличаются специфичностью информации.
Организация и сопровождение собственного сервера требует значительных затрат. Поэтому в WWW встречаются «разделяемые» (shared) серверы, на которых публикуют свои данные различные пользователи и организации. Это самый дешевый способ опубликования своей информации для обозрения. Такие серверы зачастую представляют своеобразные информационные свалки.
Серверы FTP представляют собой хранилища различных файлов и программ в виде архивов. На этих серверах может находиться как полезная информация (дешевые условно бесплатные утилиты, программы, картинки), так и информация сомнительного характе ра, например порнографическая.
Электронная почта является неотъемлемой частью Интернета и одной из самых полезных вещей. С ее помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма, статьи, деловые бумаги и др.). Время пересылки зависит от объема, обычно занимает минуты, иногда часы. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес. Надо отметить, что подключение к электронной почте может быть организовано и без подключения к Интернету.
Необходимый интерфейс пользователя реализуется с помощью браузера, который, получив от него запрос с Интернет-адресом, преобразовывает его в электронный формат и посылает на определенный сервер. В случае корректности запроса, он достигает WEB-сервера, и последний посылает пользователю в ответ информацию, хранящуюся по заданному адресу. Браузер, получив информацию, делает ее читабельной и отображает на экране. Современные браузеры имеют также встроенную программу для электронной почты.
Среди наиболее распространенных браузеров необходимо выделить Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.
Подсоединение к Интернету для каждого конкретного пользователя может быть реализовано различными способами: от полного подсоединения по локальной вычислительной сети (ЛВС) до доступа к другому компьютеру для работы с разделением и использованием программного пакета эмуляции терминала.
Фактически выход в Интернет может быть реализован несколькими видами подключений:
• доступ по выделенному каналу;
• доступ по ISDN (Integrated Services Digital Network — цифровая сеть с интегрированными услугами);
• доступ по коммутируемым линиям;
• с использованием протоколов SLIP и РРР.
Корпорациям и большим организациям лучше всего использо вать доступ по выделенному каналу. В этом случае, возможно, наиболее полно использовать все средства Интернета. Поставщик сетевых услуг при этом сдает в аренду выделенную телефонную линию с указанной скоростью передачи и устанавливает специальный компьютер-маршрутизатор для приема и передачи сообщений от телекоммуникационного узла организации. Это дорогостоящее подключение. Однако, установив такое соединение, каждый компьютер ЛВС-организации является полноценным членом Интерне та и может выполнять любую сетевую функцию.
ISDN — это использование цифровой телефонной линии, соединяющей домашний компьютер или офис с коммутатором телефонной компании. Преимущество ISDN — в возможности доступа с очень высокими скоростями при относительно низкой стоимости. При этом по Интернету предоставляется такой же сервис, как и по коммутируемым линиям. Услуги телефонных компаний, предоставляющих сервис ISDN, доступны не на всей территории России.
Наиболее простои и дешевый способ получения доступа к сети (Dial — up Access) осуществляется по коммутируемым линиям. В этом случае пользователь приобретает права доступа к компьютеру, который подсоединен к Интернету (хост-компьютеру или узлу Интернета). Войдя по телефонной линии (при этом используется модем и программное обеспечение для работы в коммутируемом режиме) с помощью эмулятора терминала в удаленную систему, необходимо в ней зарегистрироваться и далее уже можно пользо ваться всеми ресурсами Интернета, предоставленными удаленной системе. Пользователь в таком режиме арендует дисковое пространство и вычислительные ресурсы удаленной системы. Если требуется сохранить важное сообщение электронной почты или другие данные, то это можно сделать в удаленной системе, но не на диске пользовательского компьютера: сначала нужно записать файл на диск удаленной системы, а затем с помощью программы передачи данных перенести этот файл на свой компьютер. При таком доступе пользователь не может работать с прикладными программами, для которых нужен графический дисплей, так как в такой конфигурации с компьютера, подсоединенного к Интернету, нет возможности передать графическую информацию на компьютер пользователя.
При дополнительных финансовых затратах и в коммутируемом режиме можно получить полный доступ к Интернету. Это достигается применением протоколов SLIP и РРР. Один называется «межсетевой протокол последовательного канала» (Serial Line Internet Protocol — SLIP), а другой — «протокол точка — точка» (Point-to-Point Protocol — РРР). Одно из главных достоинств SLIP и РРР состоит в том, что они обеспечивают полноценное соединение с Интерне-том. Пользовательский компьютер не использует какую-то систему как «точку доступа», а непосредственно подключается к Интернету. Но для подключения средних и больших сетей к Интернету эти протоколы не подходят, поскольку их быстродействия недостаточ но для одновременной связи со многими пользователями.
Современные сети создаются по многоуровневому принципу. Передача сообщений в виде последовательности двоичных сигналов начинается на уровне линий связи и аппаратуры, причем линий связи не всегда высокого качества. Затем добавляется уровень базового программного обеспечения, управляющего работой аппаратуры. Следующий уровень программного обеспечения позволяет наделить базовые программные средства дополнительными необходимыми возможностями. Расширение необходимых функциональ ных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем приводит к тому, что пользователь в конце концов получает по-настоящему дружественный и полезный инструментарий.
Моделью Интернета можно считать почтовое ведомство, пред ставляющее собой сеть с коммутацией пакетов. Там корреспонденция конкретного пользователя смешивается с другими письмами, отправляется в ближайшее почтовое отделение, где сортируется и направляется в другие почтовые отделения до тех пор пока не достигнет адресата.
Для передачи данных в Интернете используются интернет-протокол (IP) и протокол управления передачей (TCP).
С помощью интернет-протокола (IP) обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети. Это могут быть сети Ethernet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Правила, по которым информация переходит из одной сети в дру гую, называются протоколами.
Межсетевой протокол (Internet Protocol — IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с данными пользователя, когда они поступят. Некоторая адресная информация приводится в начале каждого пользовательского сообщения. Она дает сети достаточно сведений для доставки пакета данных, так как каждый компьютер в Интернете имеет свой уникальный адрес.
Для более надежной передачи больших объемов информации служит протокол управления передачей (Transmission Control Protocol — TCP). Информация, которую пользователь хочет передать, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, подсчитывается ее контрольная сумма, чтобы можно было на приемной стороне проверить, вся ли информация получена пра вильно, а также расположить данные в правильном порядке. На каждую порцию добавляется информация протокола IP, таким образом получается пакет данных в Интернете, составленный по правилам TCP/IP.
По мере развития Интернета и увеличения числа компьютерных узлов, сортирующих информацию, в сети была разработана доменная система имен — DNS, и способ адресации по доменному принципу. DNS иногда еще называют региональной системой наименований.
Доменная система имен — это метод назначения имен путем передачи сетевым группам ответственности за их подмножество. Каждый уровень этой системы называется доменом. Домены в именах отделяются друг от друга точками: inr.msk.ru. В имени может быть различное число доменов, но практически — не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени, число имен, входящих в соответствующую группу возрастает.
Все компьютеры Интернета способны пользоваться доменной системой. Работающий в сети компьютер всегда знает свой собственный сетевой адрес. Когда используется доменное имя, например mx.ihep.ru, компьютер преобразовывает его в числовой адрес. Для этого он начинает запрашивать помощь у DNS-серверов. Это узлы, рабочие машины, обладающие соответствующей базой данных, в число обязанностей которых входит обслуживание такого рода запросов. DNS-сервер начинает обработку имени с его правого конца и двигается по нему влево, т.е. сначала осуществляет поиск адреса в самой большой группе (домене), потом постепенно сужает его. Но для начала опрашивается на предмет наличия нужной информации местный узел. Если местный сервер адрес не знает он связывается с корневым сервером. Это сервер, который знает адреса серверов имен высшего уровня (самых правых в имени), здесь это уровень государства (ранга домена ш). У него запрашивается адрес компьютера, ответственного за зону su. Местный DNS-сервер связывается с этим более общим сервером и запрашивает у него адрес сервера, ответственного за домен ihep.su. Теперь уже запрашивается этот сервер и у него выясняется адрес рабочей машины тх.
Важное значение имеют правовые и этические нормы работы в Интернете, так как это не просто сеть, а сеть сетей, каждая из которых может иметь свои собственные правила поведения и обычаи.
Правила эти довольно общи, и все будет в порядке, если пользователь помнит некоторые общие положения. К счастью, эти указания не очень строги. Если вы держитесь в отведенном ими пространстве, вы можете делать все, что угодно. Когда же вы теряете уверенность в правоте своих поступков, свяжитесь с вашим поставщиком сети и выясните точно, дозволено это или нет. Может быть, вы хотите вполне законного, но выяснение подлинной законности всегда остается на вашей ответственности. Незнание закона, как известно, не освобождает от ответственности.
На законы Интернета влияют три основных положения:
• государство субсидирует большие части Интернета. Эти субсидии исключают коммерческое использование;
• Интернет — не только национальная, но самая настоящая глобальная сеть. При передаче чего бы то ни было через национальные границы начинают действовать экспортные законы; государственные законы в разных местах могут существенно различаться;
• при пересылке программного обеспечения (или идеи) из од ного места в другое, необходимо считаться с интеллектуальной собственностью и лицензионными ограничениями.
ТЕХНОЛОГИИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
С развитием компьютерных технологий менялся смысл, вкла дываемый в понятие информационной системы. Современная информационная система — это набор информационных техно логий, направленных на поддержку жизненного цикла информа ции и включающего три основные процесса: обработку данных, управление информацией и управление знаниями. В условиях резкого увеличения объемов информации переход к работе со знаниями на основе искусственного интеллекта является, по всей вероятности, единственной альтернативой информационного общества.
Воспользуемся определением «интеллектуальной системы» проф. Д.А. Поспелова: «Система называется интеллектуальной, если в ней реализованы следующие основные функции:
• накапливать знания об окружающем систему мире, класси фицировать и оценивать их с точки зрения прагматической полезности и непротиворечивости, инициировать процессы получения новых знаний, осуществлять соотнесение новых знаний с ранее хранимыми;
• пополнять поступившие знания с помощью логического вывода, отражающего закономерности в окружающем систему мире или в накопленных ею ранее знаниях, получать обобщенные знания на основе более частных знаний и логически планировать свою деятельность;
• общаться с человеком на языке, максимально приближенном к естественному человеческому языку, и получать информацию от каналов, аналогичных тем, которые использует человек при восприятии окружающего мира;
• уметь формировать для себя или по просьбе человека (пользователя) объяснение собственной деятельности, оказывать пользователю помощь за счет тех знаний, которые хранятся в памяти, и тех логических средств рассуждений, которые присущи системе».
Перечисленные функции можно назвать функциями представления и обработки знаний, рассуждения и общения. Наряду с обязательными компонентами, в зависимости от решаемых задач и области применения в конкретной системе эти функции могут быть реализованы в различной степени, что определяет индивидуальность архитектуры.
База знаний представляет собой совокупность сред, хранящих знания различных типов. Рассмотрим кратко их назначение.
База фактов (данных) хранит конкретные данные, а база правил — элементарные выражения, называемые в теории искусственного интеллекта продукциями. База процедур содержит прикладные программы, с помощью которых выполняются все необходимые преобразования и вычисления. База закономерностей включает различные сведения, относящиеся к особенностям той среды, в которой действует система. База метазнаний (база знаний о себе) содержит описание самой системы и способов ее функционирования: - сведения о том, как внутри системы представляются единицы ин формации различного типа, как взаимодействуют различные компоненты системы, как было получено решение задачи
База целей содержит целевые структуры, называемые сценариями, позволяющие организовать процессы движения от исходных фактов, правил, процедур к достижению той цели, которая поступила в систему от пользователя, либо была сформулирована самой системой в процессе ее деятельности в проблемной среде.
Управление всеми базами, входящими в базу знаний, и организацию их взаимодействия осуществляет система управления базами знаний. С ее же помощью реализуются связи баз знаний с внешней средой. Таким образом, машина базы знаний осуществляет первую функцию интеллектуальной системы.
Выполнение второй функции обеспечивает часть интеллектуальной системы, называемая решателем и состоящая из ряда блоков, управляемых системой управления решателя. Часть из блоков реализует логический вывод. Блок дедуктивного вывода осуществ ляет в решателе дедуктивные рассуждения, с помощью которых из закономерностей из базы знаний, фактов из базы фактов и правил из базы правил выводятся новые факты. Кроме этого данный блок реализует эвристические процедуры поиска решений задач, как по иск путей решения задачи по сценариям при заданной конечной цели. Для реализации рассуждений, которые не носят дедуктивного характера, т.е. для поиска по аналогии, по прецеденту и пр., используются блоки индуктивного и правдоподобного выводов. Блок планирования используется в задачах планирования решений совместно с блоком дедуктивного вывода. Назначение блока функциональных преобразований состоит в решении задач расчетно-логического и алгоритмического типов.
Третья функция — функция общения — реализуется как с помощью компоненты естественно-языкового интерфейса, так и с помощью рецепторов и эффекторов, которые осуществляют так называемое невербальное общение и используются в интеллектуальных роботах.
В зависимости от набора компонентов, реализующих рассмотренные функции, можно выделить следующие основные разновидности интеллектуальных систем:
• интеллектуальные информационно-поисковые системы;
• экспертные системы (ЭС);
• расчетно-логические системы; • гибридные экспертные системы.
Интеллектуальные информационно-поисковые системы являются системами взаимодействия с проблемно-ориентированными (фак тографическими) базами данных на естественном, точнее ограниченном как грамматически, так и лексически (профессиональной лексикой) естественном языке (языке деловой прозы). Для них характерно использование, помимо базы знаний, реализующей семантическую модель представления знаний о проблемной области, лингвистического процессора.
Экспертные системы являются одним из бурно развивающихся классов интеллектуальных систем. Данные системы в первую очередь стали развиваться в математически слабо формализованных областях науки и техники, таких как медицина, геология, биология и др. Для них характерна аккумуляция в системе знаний и правил рассуждений опытных специалистов в данной предметной области, а также наличие специальной системы объяснений.
Расчетно-логические системы позволяют решать управленческие и проектные задачи по их постановкам (описаниям) и исходным данным вне зависимости от сложности математических моделей этих задач. При этом конечному пользователю предоставляется возможность контролировать в режиме диалога все стадии вычислительного процесса. В общем случае, по описанию проблемы на языке предметной области обеспечивается автоматическое построение математической модели и автоматический синтез рабочих программ при формулировке функциональных задач из данной предметной области. Эти свойства реализуются благодаря наличию базы знаний в виде функциональной семантической сети и компонентов дедуктивного вывода и планирования.
В последнее время в специальный класс выделяются гибридные экспертные системы. Указанные системы должны вобрать в себя лучшие черты как экспертных, так и расчетно-логических и информационно-поисковых систем. Разработки в области гибридных экспертных систем находятся на начальном этапе.
Наиболее значительные успехи в настоящее время достигнуты в таком классе интеллектуальных систем, как экспертные системы (ЭС).
ЭС называют вычислительную систему использования знаний эксперта и процедур логического вывода для решения проблем, которые требуют проведения экспертизы и позволяют дать объяснение полученным результатам.
ЭС обладает способностями к накоплению знаний, выдаче ре комендаций и объяснению полученных результатов, возможностями модификации правил, подсказки пропущенных экспертом условий, управления целью или данными. ЭС отличают следующие характеристики: интеллектуальность, простота общения с компьютером, возможность наращивания модулей, интеграция неоднородных данных, способность разрешения многокритериальных задач при учете предпочтений лиц, принимающих решения (ЛПР), работа в реальном времени, документальность, конфиденциальность, унифицированная форма знаний, независимость механизма логического вывода, способность объяснения результатов.
В настоящее время можно выделить следующие основные сферы применения ЭС: диагностика, планирование, имитационное моделирование, предпроектное обследование предприятий, офисная деятельность, а также некоторые другие.
Практика показывает, что по сравнению со статическими ЭС гораздо больший эффект дают ЭС, используемые в динамических процессах (экспертные системы реального времени — ЭСРВ), которые занимают около 70% рынка таких систем и находят все более широкое применение в управлении непрерывными процессами (химические производства, цементная промышленность, атомная энергетика и т.д.).
По сравнению с общей схемой в ЭС часто отсутствует возможность общения с системой на близком к естественному языке или с использованием визуальных средств, поскольку взаимодействие с такой системой осуществляется с использованием языка типа ПРОЛОГ или с применением ПРОЛОГ-идей.
Важное место в теории искусственного интеллекта (ИИ) занимает проблема представления знаний. В настоящее время выделяют следующие основные типы моделей представления знаний:
1. Семантические сети, в том числе функциональные;
2. Фреймы и сети фреймов;
3. Продукционные модели.
Семантические сети определяют как граф общего вида, в кото ром можно выделить множество вершин и ребер. Каждая вершина графа представляет некоторое понятие, а дуга — отношение между парой понятий. Метка и направление дуги конкретизируют семантику. Метки вершин семантической нагрузки не несут, а используются как справочная информация.
Различные разновидности семантических сетей обладают раз личной семантической мощностью, следовательно, можно описать одну и ту же предметную область более компактно или громоздко.
Фреймом называют структуру данных для представления и опи сания стереотипных объектов, событий или ситуаций. Фреймовая модель представления знаний состоит из двух частей:
• набора фреймов, составляющих библиотеку внутри представ ляемых знаний;
• механизмов их преобразования, связывания и т.д. Существует два типа фреймов:
• образец (прототип) — интенсиональное описание некоторого множества экземпляров;
• экземпляр (пример) — экстенсиональное представление фрейм-образца.
Слоты — это некоторые незаполненные подструктуры фрейма, заполнение которых приводит к тому, что данный фрейм ставится в соответствие некоторой ситуации, явлению или объекту.
В качестве данных фрейм может содержать обращения к процедурам (так называемые присоединенные процедуры). Выделяют два вида процедур: процедуры-демоны и процедуры-слуги. Проце дуры-демоны активизируются при каждой попытке добавления или удаления данных из слота. Процедуры-слуги активизируются толь ко при выполнении условий, определенных пользователем при создании фрейма.
Продукционные модели — это набор правил вида «условия — действие», где условиями являются утверждения о содержимом базы данных, а действия представляют собой процедуры, которые могут изменять содержимое базы данных.
Формально продукция определяется следующим образом:
(0; Q; Р; С; А-> В; N,
где (0 — имя продукции (правила); Q — сфера применения правила; Р — предусловие (например, приоритетность); С—предикат (отношение); А-> В — ядро; N— постусловия (изменения, вносимые в систему правил).
Диалог может быть построен на системе вопросов, задаваемых пользователем, компьютером, или фактов — данных, хранящихся в базе данных. Возможен смешанный вариант, когда в базе данных недостаточно фактов.
При прямом поиске пользователь может задавать две группы вопросов, на которые, компьютер дает объяснения:
1) КАК получено решение. При этом компьютер должен выдать на экран трассу в виде ссылок на использованные правила;
2) ПОЧЕМУ компьютер задал какой-то вопрос. При этом на экран выдается своеобразная трасса, которую компьютер хотел бы использовать для вывода после получения ответа на задаваемый вопрос. Вопрос ПОЧЕМУ может быть задан как в процессе консультации, так и после выполнения программы.
Специфичен алгоритм поиска, реализуемый логическими языками: он является фактически последовательным перебором по дереву сверху вниз слева направо.
Выделим следующие характеристики ЭС: назначение, проблемная область, глубина анализа проблемной области, тип используемых методов и знаний, класс системы, стадия существования, инструментальные средства.
Назначение определяется следующей совокупностью параметров: цель создания экспертной системы — для обучения специалистов, для решения задач, для автоматизации рутинных работ, для тиражирования знаний экспертов и т.п.; основной пользователь — не специалист в области экспертизы, специалист, учащийся.
Проблемная область может быть определена совокупностью параметров предметной области и задач, решаемых в ней. Каждый из параметров можно рассматривать как с точки зрения конечного пользователя, так и разработчика экспертной системы.
С точки зрения пользователя предметную область можно харак теризовать ее описанием в терминах пользователя, включающим наименование области, перечень и взаимоотношения подобластей и т.п., а задачи, решаемые существующими экспертными системами, — их типом. Обычно выделяют следующие типы задач:
• интерпретация символов или сигналов — составление смыслового описания по входным данным;
• диагностика — определение неисправностей (заболеваний) по симптомам;
• предсказание — определение последствий наблюдаемых ситуаций;
• конструирование — разработка объекта с заданными свойствами при соблюдении установленных ограничений;
• планирование — определение последовательности действий, приводящих к желаемому состоянию объекта;
• слежение — наблюдение за изменяющимся состоянием объекта и сравнение его показателей с установленными или желаемыми;
• управление — воздействие на объект для достижения желаемого поведения.
С точки зрения разработчика целесообразно выделять статические и динамические предметные области. Предметная область называется статической, если описывающие ее исходные данные не изменяются во времени (точнее, рассматриваются как не изменяющиеся за время решения задачи). Статичность области означает неизменность описывающих ее исходных данных. При этом производные данные (выводимые из исходных) могут и появляться заново, и изменяться (не изменяя, однако, исходных данных). Если исходные данные, описывающие предметную область, изменяются за время решения задачи, то предметную область называют динамической. Кроме того, предметные области можно характеризовать следующими аспектами: числом и сложностью сущностей, их атрибутов и значений атрибутов; связностью сущностей и их атрибутов; полнотой знаний; точностью знаний (знания точны или правдоподобны: правдоподобность знаний представляется некоторым числом или высказыванием).
Решаемые задачи, с точки зрения разработчика экспертной системы, также можно разделить на статические и динамические. Будем говорить, что ЭС решает динамическую или статическую задачу, если процесс ее решения изменяет или не изменяет исходные данные о текущем состоянии предметной области.
В подавляющем большинстве существующие ЭС исходят из предположения о статичности предметной области и решают статистические задачи. Будем называть такие ЭС статистическими. ЭС, которые имеют дело с динамическими предметными областями и ре шают статические или динамические задачи, будем называть динамическими.
Большинство существующих ЭС решают задачи расширения, в которых нет ни изменений предметной области, ни активных агентов, преобразующих ее. Подобное ограничение неприемлемо при работе в динамических областях. По степени сложности структуры ЭС делят на поверхностные и глубинны.
Поверхностные ЭС представляют знания об области экспертизы в виде правил (условие—действие). Условие каждого правила определяет образец некоторой ситуации, при соблюдении которой правило может быть выполнено. Поиск решения состоит в выполнении тех правил, образцы которых сопоставляются с текущими данными (текущей ситуацией в РП). При этом предполагается, что в процессе поиска решения последовательность формируемых таким образом ситуаций не оборвется до получения решения, т.е. не возникнет неизвестной ситуации, которая не сопоставится ни с одним правилом. Глубинные ЭС, кроме возможностей по верхностных систем, обладают способностью при возникновении неизвестной ситуации определять с помощью некоторых общих принципов, справедливых для области экспертизы, какие действия следует выполнить.
По типу используемых методов и знаний ЭС делят на традиционные и гибридные. Традиционные ЭС используют в основном неформализованные методы инженерии знаний и неформализованные знания, полученные от экспертов. Гибридные ЭС используют методы инженерии знаний, формализованные методы, а также данные традиционного программирования и математики.
Вспомогательные средства построения ЭС состоят из программ, оказывающих помощь в приобретении знаний у эксперта, и представлении их, и программ, которые помогают разрабатывать проекты экспертных систем.
Средства поддержки — это просто пакеты программ, которые прилагаются к средству построения ЭС, чтобы упростить его ис пользование, облегчить диалог и сделать его более эффективным. Это — средства отладки, ввода-вывода, объяснения, редакторы баз знаний.
Традиционные ЭС имеют лишь один механизм поддержки принятия решений — логический вывод и лишь одно средство представления знаний — правила. В последнее время активно развивается новое поколение ЭС — гибридные экспертные системы (ГЭС).
Для использования ГЭС в качестве средства поддержки принятия управленческих решений необходимо предусмотреть возможность учета характеристик лица, принимающего решение (ЛПР). В этом случае в экспертной системе должна присутствовать гибкая схема логического вывода, а поддержка принятия решений должна осуществляться в соответствии с конкретной аналитической моделью пользователя.
Эксперт соответствующей предметной области должен иметь возможность задавать оценки объектов, выявленные в результате его взаимодействия с подсистемой обработки экспертных знаний. Полученные таким образом экспертные знания будут храниться в базе экспертных знаний.