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
БУ - упорядоченная систему сбора, регистрации и обобщения информации в денежном выражении об имуществе, обязательствах организаций и их движении путем сплошного, непрерывного, взаимосвязанного и документального учета всех хозяйственных операций.
Сущность БУ в 3 функциях:
- регистрация хозяйственных операций,
- обработка информации,
- предоставление информации пользователям.
Сущность предмета БУ раскрывается через учитываемые им объекты и хоз. деят-ть предприятия, которую отражает и контролирует БУ в процессе использования имеющихся в его распоряжении средств.
Цель БУ - формирование информации для внешних пользователей (о финансовом положении организации, финансовых результатах и изменениях в финансовом положении ) и внутренних пользователей (информации, необходимой руководству организации для принятия управленческих решений, планирования, анализа и контроля производственной и финансовой деятельности).
Особенности БУ:
БУ обязаны вести все организации, находящиеся на территории Российской Федерации, а также филиалы и представительства иностранных организаций, если иное не предусмотрено международными договорами Российской Федерации.
Предмет БУ – хоз. деят-ть предприятия с точки зрения совокупности хозяйственных процессов, обеспечивающих необходимый финансовый результат, финансово-хозяйственную деятельность предприятия.
Финансово-хозяйственная деятельность складывается из:
Метод БУ совокупность способов и приемов решения главных задач управления материальными, трудовыми и финансовыми ресурсами с, целью исчисления прибыли, позволяющих получить всестороннюю характеристику хозяйственной деятельности предприятия:
В "Законе о БУ" объектами учета является:
Объекты БУ объединяют в две группы:
Для правильного отражения в учете средств любого предприятия они группируются по двум признакам:
- по составу (видам) и размещению,
- по источникам формирования и целевому назначению.
Для функционирования предприятию требуются различные ресурсы: материальные, денежные, финансовые. Совокупность этих ресурсов в денежном измерителе представляет собой капитал. В ходе деятельности предприятия капитал постоянно изменяется, т.е. совершает экономический кругооборот. При этом денежная форма меняется на материальную и затем вновь превращается в деньги. Кругооборот капитала состоит из трех стадий: снабжения, производства и реализации. Все эти процессы связаны, совершаются на предприятии непрерывно. Каждый процесс состоит из совокупности хозяйственных операций. Хоз. операция - движение капитала. Каждая хоз. операция - это односложное действие, направленное на изменение хозяйственных средств в процессе хозяйственной деятельности предприятия.
Для комплексного отражения хозяйственной деятельности в учете применяют следующие виды измерителей:
По своему влиянию на хозяйственные средства хозяйственные операции делятся на четыре типа:
1 тип. Хозяйственные операции, увеличивающие одновременно хозяйственные средства актива и пассива на одну и ту же величину.
2 тип. Хозяйственные операции, уменьшающие одновременно актив и пассив хозяйственных средств на одну и ту же величину.
3 тип. Это операции, увеличивающие и уменьшающие одновременно на одну и ту же величину хозяйственные средства, относящиеся к активу.
4 тип. Операции, увеличивающие и уменьшающие одновременно она одну и ту же величину хозяйственные средства, относящиеся к пассиву.
Классификация хозяйственных средств: основные, оборотные, денежные, средства в расчетах, отвлеченные.
Классификация хозяйственных процессов:
- процесс заготовления
- процесс производства
- процесс реализации.
Источники средств:
|
Собственны |
Заемные |
|
- уставный капитал - добавочный капитал - амортизация - прибыль - фонды специального назначения |
- ссуды - кредиторская задолженность |
По составу и размещению средства делятся (какие средства и где размещены):
- внеоборотные;
- оборотные;
- отвлеченные средства.
Внеоборотные активы (ст-ть ложится на себест-ть продукции предприятия):
Оборотные активы:
Отвлеченные средства:
Группировка средств по источникам формирования и целевому назначению означает: из каких источников получены средства предприятия и на какие цели. К источникам относятся собственные и заемные средства.
Собственный капитал – это чистая стоимость имущества, определяемая как разница между стоимостью активов (имущества) организации и ее обязательствами:
Заемный капитал - средства, полученные предприятием на определенный срок (до одного года или более одного года), а затем эти средства должны быть возвращены по принадлежности, состоит из:
Целевое финансирование (счет 86) – целевые поступления, полученные из бюджета, от физических лиц, от юридических лиц, для заранее определенных предстоящих расходов и платежей.
Система счетов – способ текущей регистрации и группировки изменений в составе хоз. ср-тв и источников их образования, хоз. процессов и их рез-татов.
Система счетов позволяет проводить систематический контроль над каждой хоз. операцией и периодически проверять деятельность предприятия.
Счета БУ - это способ группировки текущего учета и контроля за остатками и движением средств и каждого источника открывается отдельный счет. Схематично счет - двусторонняя таблица, левая сторона которой - Д-т, а правая К-т. Наименование счета соответствует учитываемому объекту.
В балансе указываются остатки средств и их источников. При открытии бух. счетов эти остатки переносятся на счета и называются сальдо, указываются на 1 число месяца. В течение месяца на счетах записываются хоз. операции, которые отражаются по д-ту или по к-ту счета. По окончании месяца подсчитываются итоги операций, называемыми дебетовыми и кредитовыми оборотами. После подсчета оборотов определяется сальдо на начало следующего месяца. Так как счета открываются на основании баланса, то они бывают активными и пассивными.
Активные - счета, на которых учитываются остатки и движение средств по составу и размещению. Сальдо в этих счетах всегда дебетовое.
Пассивные - счета, на которых учитываются остатки и движение средств по источникам формирования и целевому назначению. Сальдо - кредитовое.
При записи операций увеличение учитываемого объекта отражается по кредиту, а уменьшение - по дебиту. В активных и пассивных счетах значение дебета и кредита противоположное.
Активно-пассивные - счета, которые имеют признаки активного и пассивного счета. Например, одна и та же организация может быть одновременно дебитором и кредитором. На одном счете учитывают и дебиторскую и кредиторскую задолженность. Такой счет имеет развернутое сальдо, т.е. и дебетовое и кредитовое. Дебетовое сальдо означает остаток дебиторской задолженности, а кредитовое - кредиторской. По дебету и кредиту отражается уменьшение или увеличение соответствующий задолженности.
При изменениях в балансе, происходящих под влиянием хозяйствующих операций, каждая операция вызывает равновеликие изменения в двух статьях баланса. Равенство итогов актива и пассива баланса не нарушается. При отражении операций на счетах, каждая хозяйственная операция будет вызывать двойные и равновеликие изменения. Это позволяет отражать хозяйственные операции на счетах способом двойной записи.
Сущность двойной записи - каждая хозяйственная операция записана в дебет одного счета и кредит другого в одинаковой сумме.
Экономическая взаимосвязь между счетами благодаря двойной записи, называется корреспонденцией счетов.
Письменное указание корреспонденции счетов называется бухгалтерской статьей или проводкой. Бухгалтерские проводки бывают простые и сложные. В простой проводке дебетуется и кредитуется по одному счету, в сложной дебетуется один счет, а кредитуется несколько.
Составление бухгалтерских проводок и разноска (запись) их на счета бухгалтерского учета является основной работой бухгалтера. От правильности составления проводок зависит правильность ведения бухгалтерского учета. Чтобы правильно составить бухгалтерскую проводку необходимо:
1) по содержанию хозяйственной операции определить, на какие счета она должна быть записана;
2) что происходит с учитываемыми объектами: увеличение или уменьшение;
3) какие это счета по отношению к балансу (активные или пассивные);
4) значение дебета и кредита в активных и пассивных счетах.
Экономическая взаимосвязь между счетами благодаря двойной записи, называется корреспонденцией счетов.
Письменное указание корреспонденции счетов называется бухгалтерской статьей или проводкой. Различают 2 вида проводок:
В зависимости от способа группировки и обобщения данных, степени детализации учетной информации, все счета БУ подразделяют на синтетические (обобщенные) и аналитические (детализированные).
Синтетические – это достаточно обобщенная характеристика средств, их источников и движения в едином денежном измерителе.Учет, осуществляемый на синтетических счетах, называется синтетическим. Количество этих счетов ограничено.
Существует специальный документ – план счетов. Данные этих счетов заносятся в баланс. Как правило, баланс составляется не сразу по данным счетов, а по оборотной ведомости.
В основу группировки счетов бухгалтерского учета положены экономические особенности учитываемых средств и ресурсов, характер участия этих ресурсов в кругообороте капитала, а также особенности хозяйственных процессов. Предварительно сгруппированные по признаку экономического содержания отражаемых на них хозяйственных операций счета расположены в плане счетов в определенной экономически обоснованной последовательности. В нем сначала помещены разделы со счетами имущества и процессов, а затем разделы со счетами по учету источников этого имущества.
План счетов имеет 9 разделов:
В едином плане предусмотрено около 80 синтетических счетов (счета I порядка). Однако производственные предприятия используют около 60 счетов, а если они помимо основной деятельности осуществляют и капитальное строительство, то 63-66 счетов. Предусмотренные в плане счетов субсчета (счета II порядка) применяются предприятиями в зависимости от потребности – для целей анализа, контроля и составления отчетности. Предприятиям предоставлено право уточнять содержание субсчетов, а также вводить дополнительные, исключать или объединять отдельные субсчета. В Инструкции по применению плана счетов раскрыты краткое экономическое содержание и назначение каждого счета, определен порядок ведения синтетического учета, приведена типовая схема корреспонденции того или иного счета с другими синтетическими счетами.
На основании плана счетов главный бухгалтер предприятия разрабатывает так называемый рабочий план счетов, который будет использоваться на данном предприятии.
Аналитические – ведется детализированный учет. Отражают детальные данные по каждому отдельному виду имущества, обязательств организаций и процессов. Учет, осуществляемый на аналитических счетах, называется аналитическим. Открываются в дополнение к синтетическим с целью их детализации и получения частных показателей по каждому отдельному виду имущества, обязательств организаций и процессов.
Между этими счетами существует прямая связь, которая проявляется в следующем. Остатки и обороты синтетического счета должны быть равны остаткам и оборотам всех аналитических счетов, открытых в дополнение своего синтетического счета.
Каждую хозяйственную операцию записанную по дебету или кредиту синтетического счета, отражают в той же сумме соответственно на дебете или кредите нескольких аналитических счетов, открытых в дополнение своего синтетического счета.
Их количество не ограничено. Учет ведется как в денежном, так и в натурально измерении.
Синтетические и аналитические счета взаимосвязаны между собой, что объясняется параллельностью записи на них и сальдо на протяжении месяца по синтетическим счетам равно общему итогу сальдо по аналитическому счету.
Понятно, если синтетический счет активный, то аналитический счет, относящийся к нему также активный.
Бух баланс – способ обобщения, группировки и отражения в денежной форме хозяйственных средств и источников их образования на определенную дату. Сумма всех вложенных в производство средств всегда равна сумме средств по местам их размещения.
Графически представляет собой двустороннюю таблицу, где правая сторона «Пассив» (сумма остатков пассивных счетов), левая сторона – Актив (сумма остатков средств с активных счетов).
Итог Актива и Пассива должен быть всегда равным между собой. Это равенство обусловлено тем, что в обеих частях баланса показывают одни и те же средства предприятия, но сгруппированные по разным признакам.
Данные баланса необходимы для контроля над наличием и структурой хозяйственных средств и их источников, для анализа финансового состояния и платежеспособности предприятия, размещения средств, степени изношенности основных средств. На основе данных баланса строится оперативное финансовое планирование любого предприятия, осуществляется контроль за движением денежных потоков в соответствии с полученной прибылью.
Данные баланса широко используются налоговыми службами, кредитными учреждениями, а также органами государственного управления, знакомит собственников, менеджеров и других лиц, связанных с управлением, с имущественным состоянием хозяйствующего субъекта.
Баланс – это способ периодического обобщенного выражения состояния средств предприятия и для ведения учета хозяйственных операций не используется. В нем не указывают последовательные изменения (увеличение или уменьшение) каждой отдельной статьи, а приводят лишь итоговые данные о состоянии средств на определенную дату.
В настоящее время бухгалтерский отчет включает следующие формы:
По своему построению бухгалтерский баланс представляет собой два ряда чисел, итоги которых постоянно равны между собой. Это состояние равновесия – важнейший внешний признак баланса.
Актив баланса предприятий включает статьи, в которых показываются определенные группы элементов хозяйственного оборота, объединенные в зависимости от стадий кругооборота средств.
Статьи актива располагаются в порядке возрастающей ликвидности, при которой в первом разделе баланса показывается недвижимое имущество, которое практически до конца своего существования сохраняет первоначальную форму.
Пассив баланса показывает:
Пассив = обязательства за полученные ценности(услуги) или требования (обязательства) на полученные предприятием ресурсы(активы).
Статьи пассива баланса группируются по возрастающей срочности возврата. Первое место занимает уставной капитал, за ним следуют остальные статьи.
Значение статей баланса чаще всего совпадает с значением счетов плана счетов. Некоторые статьи баланса требуют объединение остатков по нескольким близким по экономическому содержанию счетам. Например, статья «Незавершенное производство» включает данные счетов Основного производства, Полуфабрикатов собственного производства, Вспомогательных производств, Обслуживающих производств и хозяйств, Некапитальных работ, а статья «Расчеты с дебиторами за товары, работы и услуги» - счетов Товаров отгруженных, Расчетов с покупателями и заказчиками, Расчетов с разными дебиторами и кредиторами и т.д.
|
Активы |
Пассивы |
|
1. Внеоборотные активы - НМА (остаточная стоимость) - основные средства (остаточная) - незавершенное строительство (фактич.) - доходные вложения в мат.ценности - долгосрочные финансовые вложения - прочие внеоборотные активы 2. Оборотные активы - запасы (остатки по факт. себестоимости) - НДС по приобретенным ценностям - дебиторская задолженность (через 12 мес.) - дебит. Задолженность (в т. 12 мес.) - краткосрочные финансовые вложения - денежные средства - прочие оборотные активы |
3. Капитал и резервы - уставный капитал (80) - добавочный капитал (82) - резервный капитал (83) - фонды социальной сферы - целевые финансирование и поступление - нераспределенная прибыль прошлых лет - нераспределенная прибыль отчетного года - непокрытый убыток прошлых лет - непокрытый убыток отчетного года 4. Долгосрочные обязательства - кредиты банков через 12 месяцев - займы через 12 месяцев - прочие 5. Краткосрочные обязательства (сумма кредиторской задолженности, подлежащей погашению в течение 12 месяцев) - кредиты банков,- займы - кредиторская задолженность (поставщики, векселя, подрядчики, дочерние предприятия, рабочий персонал, внебюджетные фонды, бюджет, авансы) - задолженность учредителям - доходы будущих периодов - резервы предстоящих периодов,- прочие краткосрочные обязательства. |
При организации БУ затрат на производство следует руководствоваться Положением по БУ «Расходы организации» (ПБУ 10/99).
Существует несколько классификаций расходов:
2. Основной задачей БУ затрат на производство является калькулирование - исчисление фактической себестоимости отдельных видов и всей товарной продукции. В соответствии с этой задачей учет затрат осуществляется в следующих разрезах:
3. В БУ затраты на производство различают:
4. По элементам затраты группируются исходя из экономического содержания. К таким элементам относятся:
Сведения о затратах по каждому из элементов группируются по кредиту соответствующих счетов, а корреспонденция позволяет делить эти затраты между хозяйственными процессами. Т. о., система счетов БУ обеспечивает учет всех затрат по экономическим элементам и их распределение между хозяйственными процессами.
5. Кроме того, расходы, связанные с производством и продажей продукции при планировании, учете и калькулировании себестоимости группируются по следующим статьям затрат:
Смета расходов – документ, в котором отражаются статьи затрат на производство продукции и сумма этих затрат.
По указанным статьям расходов производится калькулирование себестоимости продукции и составляются калькуляции. Поэтому эти статьи называются калькуляционными. После учета производственных затрат проводится калькулирование фактической себестоимости продукции - исчисление себестоимости произведенной продукции, выполненных работ и оказанных услуг. Данные калькуляции фактической себестоимости продукции широко используются в управлении производством для контроля за соблюдением принятой предприятием плановой себестоимости продукции и рентабельности производства, укрепления хозяйственного расчета, выявления резервов и путей дальнейшего снижения затрат труда и материальных ресурсов.
Методологические основы организации учета затрат на производство и калькулирование себестоимости продукции разрабатываются и утверждаются Минфином и Госкомстатом России.
Позаказный метод используется в индивидуальных и мелкосерийных производствах. Процесс изготовления готовой продукции при этом разбивается на отдельные технологически связанные этапы. Готовую продукцию выпускает только один, последний в технологической цепочке цех. Производственные затраты собираются вначале по цехам, затем суммируют по организации в целом, после чего производят расчет себестоимости единицы продукции по сумме всех затрат. При позаказном методе объектом учета и калькулирования является отдельный производственный заказ, создаваемый на заранее определенное количество продукции. Себестоимость заказа определяется суммой всех затрат но производство со дня открытия заказа до дня его выполнения и закрытия. Отчетную калькуляцию составляют после того, как работы по заказу будут полностью выполнены.
Попередельный метод применяется в таких отраслях промышленности, в которых обрабатываемое сырье последовательно проходит несколько отдельных, самостоятельных фаз обработки – переделов. Каждый передел, за исключением последнего, представляет собой законченную фазу обработки сырья, в результате которой организация получает не конечный продукт обработки, а полуфабрикат собственного производства. Полуфабрикаты собственного производства не только используются в следующих переделах внутри организации, но и продаются на сторону другим организациям как покупные изделия и комплектующие. Затраты на изготовление продукции при данном методе учитываются по видам однородных изделий, статьям калькуляции и переделам. Себестоимость конечного продукта будет составлять сумму затрат всех переделов (стоимость продукции в промежуточных переделах не калькулируется).
Изучение бухгалтерских пакетов прикладных программ целесообразно начать с анализа признаков, определяющих специфику их применения в условиях объекта компьютеризации:
Центральное место в учетной политике занимает форма БУ и технология обработки учетной информации. Допустимость широкого маневра в формировании и проведении учетной политики диктует требования к обеспечению гибкости автоматизации БУ. При этом речь должна идти об автоматизированной гибкости, поскольку «ручная» практически исчерпала свои потенциальные возможности.
При значительных объемах учетной информации обеспечить полноту, достоверность, своевременность и объективность информации можно лишь используя преимущества новых информационных технологий.
Эффективное использование средств вычислительной техники для автоматизированного ведения БУ и отчетности во многом определяется квалификацией бухгалтера.
В настоящее время существует несколько пакетов прикладных программ, ориентированных на бухгалтерский учет, например, такие как «Галактика», «Парус», «1С: Предприятие», «Бест».
Эти программы построены примерно по одному и тому же принципу – модульному, каждая из них разбита на модули, которые ориентированы на определенную отрасль экономики и в том числе БУ, анализа и планирования.
В виде временных или динамических рядов представлено большинство данных в экономике, производстве и во многих случаях - в технике: динамика валового национального продукта, изменение спроса (душевого потребления) на производственную продукцию, рост (падение) цен, отклонения в параметрах выпускаемой продукции, характеристики работающего оборудования и т.д.
Временной ряд - последовательность наблюдений (измерений, отсчетов) x1 , x2 , ..., xk ,..., xn , упорядоченная во времени. То есть xk = x(tk ) , k=1,... , n.
Анализ временных рядов - классификация и анализ данных в соответствии с временными интервалами. Исследуются следующие компоненты конкретной реализации временного ряда: тренд, циклические, сезонные и нерегулярные изменения (колебания).
Цели анализа могут быть различными:
1) сжатое описание характерных особенностей ряда;
2) предсказание будущего на основе знаний прошлого;
3) управление процессом, порождающим ряд.
Временной ряд x1 , x2 , ..., xn имеет два главных отличия от случайной выборки, образованной из наблюдений переменной X.
Разложение ряда на составляющие осуществляется для их отдельного изучения. Ряд может быть представлен как смесь четырех компонент X = T+C+S+,
Т - Тренд - длительная тенденция изменения экономических показателей – способ представления процесса, заданного в виде динамического или статического ряда.
С – Циклические изменения - повторяющиеся изменения временного ряда с периодом, превышающим год.
S – сезонные колебания – повторяются в определенное время года.
- случайная компонента – несистематический эффект.
Сезонность отражает внутригодичные колебания, связанные с погодой, праздниками, обычаями – они являются результатом влияния природно-климатических условий, общих экономических факторов, а также ряда многочисленных разнообразных частично регулируемых факторов.
Сезонные колебания – это колебания, которые имеют определенный и постоянный период, равный годовому промежутку. Динамический ряд в этом случае называют тренд - сезонным, или сезонным рядом динамики.
Сезонные колебания характеризуются специальными показателями, которые называются индексами сезонности Is. Совокупность этих показателей отражает сезонную волну. Индексами сезонности являются процентные отношения фактических внутригодовых уровней к постоянной или переменной средней.
Выделение сезонных колебаний возможно, когда во временных рядах отсутствуют (или устранены с помощью фильтрации) явно выраженные циклические колебания и тенденция: S+ = Y-T.
В основу схемы положено разделение совокупною продукта на две чисти промежуточный и конечный продукт; все нар.хоз-во представлено в виде совокупности n отраслей, при этом каждая отрасль фигурирует как производящая и как потребляющая. Как пр-лю отрасли отвечает строка таблицы, как потребителю - столбец. Рассмотрим МОБ в разрезе его крупных составляющих частей. Выделяются 4 части, имеющие различное экономическое содержание, они называются квадрантами баланса и обозначены на схеме. 1-й квадрант МОБ - это шахматная таблица межотраслевых материальных связей. Показатели, помещенные на пересечении строк и столбцов, представляют собой величины потоков продукции и в общем виде обозначаются , где i и j – соотв-но номера отраслей производящих и потребляющих. x21 понимается как стоимость средств пр-ва, произведенных в отрасли с номером 2 и потребленных в качестве мат. затрат в отрасли номер 1. Т.о., 1й квадрант по форме представляет собой квадратную матрицу порядка п, сумма всех эл-тов которой равняется годовому фонду возмещения затрат средств производства в материальной сфере. Во 2м квадранте представлена конечная продукция всех отраслей материального производства, при этом под конечной понимается продукция выходящая из сферы производства в область конечного использования (на потребление и накопление). В ранее приведенной схеме этот раздел дан укрупнено в виде одного столбца Y{; в развернутой схеме баланса конечный продукт каждой отрасли показан дифференцированно но направлениям использования на личное потребление населения, общественное потребление, на накопление, экспорт и т.д. таким образом, второй квадрант характеризует отраслевую мат.стр-ру нац.дохода, а в развернутом виде - также распределение национального дохода на фонд накопления и фонд потребления, структуру потребления и накопления по отраслям производства и потребителям. 3й квадрант характеризует национальный доход, но по стоимостному составу. В качестве элементов условно чистой продукции принимается амортизация cj и чистая продукция (v;. +m,-), где v; - оплата. труда, mj - чистый доход. Таким образом, Z J = с +(Vj +mj-). Четвертый квадрат баланса находится на пересечении столбцов второго квадранта (конечной продукции) и строк третьего квадранта (условно чистой продукции). Этим определяется содержание квадранта: он отражает конечное распределение и использование национального дохода. В результате перераспределения первоначально созданного национального дохода образуются конечные доходы населения, предприятий, государства. Важным является тот факт, что общий итог четвертого квадранта, так же как второго и третьего, должен быть равен созданному за год национальному доходу. Хотя валовая продукция отраслей не входит в рассмотренные выше четыре квадранта, она представлена на принципиальной схеме (v+m), в двух местах: в виде столбца справа от второго квадрата и в виде строки ниже третьего квадранта. Эти столбец и строка играют важную роль для проверки правильности заполнения квадрантов и для разработки экономико-математической модели межотраслевого баланса. Если, как показано на схеме, обозначить валовой продукт некоторой отрасли X с нижним индексом, равным номеру данной отрасли, то можно записать два важных соотношения: 1). Схему баланса по столбцам. Можно сделать вывод, что итог мат.затрат любой потребляющей отрасли и ее условно чистой продукции равен валовой продукции этой отрасли, т.е. X =+Z; j=1,n. Это соот-ние охватывает систему из п уравнений, отражающих стоимостный состав пр-ции всех отраслей материальной сферы. 2) Рассмотрим сумму баланса но строкам. Можно сделать вывод, что валовая продукция той или иной отрасли равна сумме материальных затрат потребляющих се продукцию отраслей и конечной продукции данной отрасли, т.е. . Эта формула описывает систему из п уравнений, которые называются уравнениями распределения продукции отраслей материальною пр-тва по направлениям использования. Просуммируем по всем отраслям уравнения (7.1), и результате получим: Аналогичное суммирование уравнений (7.2) даст: . Левые части обоих ур-ний равны, так как представляют собой весь валовой общественный продукт. Первые слагаемые правых частей этих равенств также равны, их величина равна итогу первого квадранта. Сл-но, должно соблюдаться соот-ние .Левая часть этого уравнения есть сумма 3 квадранта, а правая часть итог 2 квадранта.
Макроэкономика функционирования многоотраслевого хозяйства требует баланса между отдельными отраслями. Каждая отрасль, с одной стороны, является производителем, а с другой – потребителем продукции, выпускаемой другими отраслями. Возникает задача расчета связи между отраслями через выпуск и потребление продукции разного вида. Впервые эта проблема была сформулирована в виде математической модели В.В.Леонтьевым.
Рассмотрим n отраслей, каждая из которых производит свой однородный продукт. Часть продукции идет на внутрипроизводственное потребление, другая часть предназначенна для целей конечного потребления. Обычно процесс производства рассматривается за некоторый период времени.
Введем следующие обозначения:
xi – общий объем продукции i-той отрасли (ее валовой выпуск);
xij – объем продукции i-той отрасли, потребляемый j-й отраслью при производстве объема продукции xj;
yi – объем продукции i-й отрасли, предназначенный для реализации (потребления) в непроизводственной сфере - продукт конечного потребления. К нему относятся личное потребление граждан, удовлетворение общественных потребностей и т.п.
xi=xi1+xi2+…+xin+yi, i=1,2,…,n. (1) Уравнения (1) называют соотношением баланса. Т.е. валовый выпуск xi расходуется на производственное потребление xi1+xi2+…+xin и непроизводственное yi.
Введем аij = хij/xi – остается постоянным в течении ряда лет, что обуславливается примерным постоянством используемой технологии.
Т.о. для любого объема xj продукции отрасли j необходимо затратить продукцию отрасли i в количестве aijxi, где aij – коэффициент прямых затрат - постоянный коэффициент, т.е. материальные издержкипропорционльны объему производственной продукции (материалоемкости).
При таком допущении технология производства принимается линейной, а само допущение называется гипотезой линейности. Согласно этой гипотезе, имеем: xij=aijxj; i,j=1,2,…n. (2),
Тогда уравнения (1) можно переписать в виде системы уравнений:
x1=a11x1+a12x2+…+a1nxn+y1,
x2=a21x1+a22x2+…+a2nxn+y2,
……………………………. (3)
xn=an1x1+an2x2+…+annxn+yn.
Введем векторы-столбцы объемов произведенной продукции (вектор валового выпуска), объемов продукции конечного потребления (вектор конечного потребления) и матрицу коэф-тов прямых затрат:
, , A= (4)
Тогда система уравнений (3) в матричной форме имеет вид . Это соотношение называют уравнением линейного межотраслевого баланса. С описанием матричного представления (4) это уравнение носит название модели Леонтьева.
Уравнение межотраслевого баланса можно использовать в двух целях:
Перепишем систему (4) с использованием единичной матрицы Е в виде ( Е – А ) = (5)
Если существует обратная матрица , то существует и единственное решение уравнения (5): . (6)
Матрица В = называется матрицей полных затрат, bij – элемент матрицы В – величина валового выпуска подукции i-ой отрасли, необходимого для обеспечения выпуска единицы конечного подукта j-ой отрасли yj = 1 (j = 1,…,n).
Исходя из экономического смысла значения хi д.б. ≥ 0 при yi, ai ≥ . Матрица А ≥ 0 называется продуктивной, если для любого вектора Y ≥ 0, существует решение Х ≥ 0 уравнения ( Е – А ) =. Модель наз. продуктивной. Критерий продуктивности А: если сумма элементов по любому ее столбцу (строке) не превосходит единицы : , причем хотя бы для одного столбца (строки) эта сумма строго меньше единицы.
Рассмотрим n отраслей, каждая из которых производит свой однородный продукт. Часть продукции идет на внутрипроизводственное потребление, другая часть предназначенна для целей конечного потребления. Обычно процесс производства рассматривается за некоторый период времени.
Введем следующие обозначения:
xi – общий объем продукции i-той отрасли (ее валовой выпуск);
xij – объем продукции i-той отрасли, потребляемый j-й отраслью при производстве объема продукции xj;
yi – объем продукции i-й отрасли, предназначенный для реализации (потребления) в непроизводственной сфере - продукт конечного потребления. К нему относятся личное потребление граждан, удовлетворение общественных потребностей и т.п.
xi=xi1+xi2+…+xin+yi, i=1,2,…,n. (1) Уравнения (1) называют соотношением баланса. Т.е. валовый выпуск xi расходуется на производственное потребление xi1+xi2+…+xin и непроизводственное yi.
В. Леонтьев, рассматривая развитие американской экономики в послевоенный период, обратил внимание на важное обстоятельство. А именно, величины аij = хij/xi остаются примерно постоянными в течениии ряда лет. Это обуславливается примерным постоянством используемой технологии.
Т.о. для любого объема xj продукции отрасли j необходимо затратить продукцию отрасли i в количестве aijxi, где aij – коэффициент прямых затрат - постоянный коэффициент, т.е. материальные издержкипропорционльны объему производственной продукции (материалоемкости).
Матрица А = {aij} – матрица коэффициентов прямых затрат: A=.
Матрица В = называется матрицей полных затрат, bij – элемент матрицы В – величина валового выпуска подукции i-ой отрасли, необходимого для обеспечения выпуска единицы конечного подукта j-ой отрасли yj = 1 (j = 1,…,n).
Основу информационного обеспечения модели МОБ составляет технологическая матрица, содержащая коэффициенты прямых материальных затрат на производство единицы продукции. Предполагается, что для производства единицы продукции в j-той отрасли требуется определенное количество затрат промежуточной продукции i-той отрасли, равное а (i, j). Оно не зависит от объема производства в отрасли и является довольно стабильной величиной во времени.
Коэффициент прямых материальных затрат показывает, какое количество продукции i-той отрасли необходимо, если учитывать только прямые затраты, для производства единицы продукции j-той отрасли.
В отличие от коэффициентов прямых затрат а (i, j), коэффициенты b (i, j) называются коэффициентами полных материальных затрат и включают в себя как прямые (отражают количество средств производства, израсходованных непосредственно при изготовлении данного продукта), так и косвенные затраты (относятся к предшествующим стадиям производства и входят в производство продукта не прямо, а через промежуточные средства производства). Коэффициент полных материальных затрат b (i, j) показывает, какое количество продукции i - той отрасли нужно произвести, чтобы с учетом прямых и косвенных затрат этой продукции получить единицу конечной продукции j - той отрасли. Существует другое определение коэффициента полных материальных затрат - это сумма прямых и косвенных затрат продукции i - той отрасли для производства единицы конечной продукции j - той отрасли через все промежуточные продукты на всех предшествующих стадиях производства.
, ∑ - единичная матрица.
Эти соотношения связывают валовой выпуск отраслей (¯x) и конечное использование отраслей (¯у).
Реализация данного модельного аппарата позволяет органам управления ответить на вопросы:
Такая взаимосвязь модели позволяет решать:
1). предполагаем, что величины конечного использования продукции отраслей yi заданы, то есть yi = ỹi.
Полагая, что в прогнозном периоде не произойдет существенных технологических изменений в сравнении с отчетным периодом, то есть технологическая матрица А – постоянна, модель будет иметь вид:
,
выбор модели определяется наличием у пользователя соответствующего пакета программ (решение систем линейных уравнений, транспонирование матриц).
2) объем производства предполагается заданным , .
Валовое накопление в рамках заданного валового выпуска можно оценить, предварительно оценив такие показатели, как конечное потребление, динамика которого является достаточно инертной, и сальдо экспорта-импорта.
3). Оценке интенсивности влияния факторов: конечного спроса, технологических изменение – на структурные сдвиги в экономике базируется на соотношении
Структурные сдвиги за период [t0,t1] подразумевается изменения в структуре валового выпуска отраслей, которые количественно выражаются в виде вектор-столбца I и определяется по формуле:
xt0, xt1 – вектор-столбцы валовых выпусков отраслей в соответствующие периоды.
Сдвиги в структуре валового выпуска отраслей экономики могут происходить под воздействием 3 факторов:
Чтобы выявить реальные структурные изменения, свободные от искажающего воздействия ценового фактора, последний должен быть исключен из анализа.
Методика оценки влияния факторов на структурные изменения в экономике:
Используя эту формулу, можно количественно оценить степень интенсивности влияния каждого фактора на изменение структуры валового выпуска:
- первое слагаемое указывает величину структурных сдвигов, обусловленных изменением конечного спроса
- второе слагаемое определяет структурные сдвиги под влиянием технологических изменений.
Классификация системы балансовых построений на базе МОБ:
Отчетные и плановые балансы. Отчетные балансы характеризуют взаимосвязи между отраслями по данным отчетного периода. Плановые балансы дают представление об изменении межотраслевых связей в будущем под влиянием сдвигов в технологии производства или изменений в отраслевой структуре конечного спроса и его функциональных элементов.
По объекту наблюдения выделяют МОБ продукции, МОБ потоков труда, капитала и инвестиций.
МОБ продукции можно также подразделить на натуральные и стоимостные. Натуральные балансы характеризуют связи между отраслями в натуральных измерителях. Они представляют, по сути, интеграцию материальных балансов производства, распределения и использования продукции в натуральном измерении. Стоимостные балансы характеризуют связи между отраслями экономики в единых измерителях - стоимостных оценках потоков продукции. Это дает преимущества при проведении аналитических и прогнозных расчетов.
Рассмотрим использование МОБ для анализа труда. Можно определить прямые и косвенные затраты труда на 1цу продукции и разработка на этой основе балансовых продуктово – трудовых моделей, исходной моделью служит отчетный МПБ в натуральном выражении. В этом балансе по строкам представлено распределение каждого отдельного продукта на производство других товаров и его конечное потребление. Отдельной строкой дается распределение затрат живого труда в производстве всех видов продукции, предполагается, что трудовые затраты выражены в единицах труда одинаковой степени сложности.
Обозначим затраты живого труда в производстве jго продукта L, а объем производства этого продукта (валовый продукт), xi . Тогда прямые затраты труда на 1цу jго вида продукции (коэффициент прямой трудоемкости):
Полные затраты труда – сумма прямых затрат живого труда и затрат овеществленног труда, перенесенных на продукт через израсходованные средства производства. Если обозначить величину полных затрат труда на 1цу jго вида продукции Tj , то произведение типа aijTj отражают затраты овеществленного труда, перенесенного на 1цу jго продукта через iое средство производства, при этом предполагается, что коэффициенты прямых материальных затрат aij выражены в натуральных единицах. Тогда полные трудовые затраты (коэффициент полной трудоемкости):
(1)
X и F – векторы столбцы валовой и конечной продукции.
Это соотношение (1) – основное балансовое равенство в теории межотраслевого баланса труда. В данном случае его конкретное экономическое содержание , вт.ч. стоимость конечной подукции оцененной по полным затратам труда , = совокупным затратам живого труда с помощью показателей трудоемкости более полно и точно, чем при использованиии стоимостных показателей, выявляяется структура затрат на выпуск различных видов продукии и соотношения между затратами живого и овеществленного труда.
Рассмотренные выше межотраслевые балансовые модели являются: статическими, т.е. такими в которых все зависимости отнесены к одному моменту времени. В отличие от статистических, динамические модели призваны отразить не состояние, а процесс развития экономики, установить непосредственную взаимосвязь между предыдущими и последующими этапами развития и тем самым приблизить анализ на основе экономико-математической- модели к реальным условиям развития экономической системы. В рассматриваемой здесь динамической модели, являющейся развитием статистической межотраслевой модели, производственные капитальные вложения выделяются из состава конечной продукции, исследуются их структура и влияние на рост производства. В основе построения модели в виде динамической системы уравнений лежит математическая зависимость между величиной капитальных вложений и приростом продукции. Решение системы, как я в случае статической модели, приводит к определению уровней производства, но в динамическом варианте в отличие от статического, эти искомые уровни зависят от объемов производства в предшествующих периодах. Принципиальная схема первых двух квадрантов динамического межотраслевого баланса приведена ниже в таблице. Модель содержит две матрицы межотраслевых потоков. Матрица текущих производственных затрат с элементами x совпадает с соответствующей матрицей статического баланса. Элементы второй матрицы ΔФ показывают, какое количество продукции i -той отрасли направлено в текущем периоде в j -тую отрасль в качестве производственных капитальных вложений в ее основные фонды. Материально это выражается в приросте в потребляющих отраслях производственного оборудования, сооружений, производственных площадей, транспортных средств и др.
В статическом балансе потоки капиталовложений не дифференцируются по отраслям-потребителям и отражаются общей величиной в составе конечной продукциикаждой i-той отрясли, В динамической схеме конечный продукт включает продукцию i -той отрасли, идущую в личное потребление. накопление непроизводственной сферы, прирост оборотных фондов. незавершенного строительства, на экспорт. Таким образом, сумма потоков капиталовложений и конечного продукта динамической модели равна коночной продукции статического баланса: поэтому уравнение распределения продукции вида (7.2) в динамическом балансе преобразуется в следующее: (7.2'.!)Межотраслевые тиски текущих затрат можно выразить, как в статической модели, через валовую продукцию отраслей с помощью коэффициентом прямых материальных затрат: .
МОБ по характеру модели могут быть следующими:
Статическая открытая модель схематически представляет собой наложенные крест - накрест две прямоугольные таблицы: таблицу затрат на производство продукции и таблицы распределения продукции на цели промежуточного и конечного потребления. Эта модель МОБ обладает рядом недостатков, из-за которых ее трудно использовать для прогнозирования на длительный период. Например, в модели предполагаются независимыми объемы инвестиций и объемы выпуска. Кроме того, предполагаются постоянными коэффициенты затрат. Чтобы избежать несоответствия, были разработаны динамические модели планирования, которые отличаются тем, что учитывают предыдущее развитие экономики, а не только фиксируют состояние на данный период.
Закрытая модель отражает состояние замкнутой экономической системы, в которой вообще отсутствует автономно задаваемый конечный спрос.
МОБ с элементами оптимизации проводится с целью поиска оптимальных отраслевых пропорций в экономике страны. Его практическая реализация связана с решением вопроса критерия оптимизации социально - экономического развития страны, а также проблемы многообразия технологических способов производства продукции данного вида
Динамическая модель в отличие от статической отражает обратную связь между инвестициями, с одной стороны, и объемом прироста валовой продукции, с другой. Схематически это выражается в появлении дополнительной таблицы, отражающей связь между инвестициями и приростом валовой продукции по отраслям.
Отличие динамической модели от статистической в том, что из состава конечного продукта вычленяют инвестиции в основной капитал, которые рассматриваются как функция прирост производства за период [t-1,t].
Это позволяет в рамках одной модели отражать взаимосвязь между предыдущими и последующими этапами развития.
В отличие от динамической модели, статические модели разрабатываются лишь для отдельно взятых периодов, а развитие экономики отображается рядом независимо от рассчитанных моделей.
Упрощенная динамическая 3хотраслевая модель МОБ имеет вид:
(1)
- объем чистого конечного продукта i-той отрасли, включающий продукцию, идущую на конечное потребление, чистый экспорт, прирост материальных оборотных средств, капитальный ремонт;
- коэффициенты вложений;
- прирост валовой продукции i-той отрасли.
С точки зрения практического применения динамической модели МОБ представляют интерес коэффициенты вложений.
,
- поставка продукции фондообразующей отрасли i на инвестиционные цели в отрасль j.
Экономический смысл коэффициента вложения – он показывает, сколько продукции i-й отрасли должно быть вложено в j-ю отрасль для увеличения производства годовой продукции j-й отрасли на 1.
В рамках динамической модели МОБ предполагается, что в периоде (t-1) производственные мощности отраслей используются полностью и прирост продукции обеспечен за счет капиталовложений
Данное допущение модели ограничивает ее использование в условиях переходной экономики, характеризующейся падением производства, следовательно, неполным использованием производственных мощностей.
Итак, зная уровни производства в отраслях в предыдущем периоде , прогнозируя чистый конечный продукт в разрезе отраслей в прогнозном периоде , а также полагая неизменной технологию
и капиталоемкость производства, можно определить валовую продукцию отраслей xit.
Экономическая информационная система (ЭИС) представляет собой совокупность организационных, технических, программных и информационных средств, объединенных в единую систему с целью сбора, хранения, обработки и выдачи необходимой информации, предназначенной для выполнения функций управления.
Основные принципы построения ЭИС.Методологические принципы:
1. системный подход. Каждое явление рассматривается во взаимосвязи с другими. Система сосредотачивает внимание на объекте как на едином целом, а не на отдельных его частях. Этапы формирования системы: определение целей системы, определение требований к системе; определение функциональных подсистем ИС, структуры и задач в общей системе управления; выявление и анализ связи между подсистемами; Установление порядка функционирования всей системы в целом и ее динамики; синтез интегрированной системы.
2. принцип решения новых задач - не просто использовать ЭВМ для традиционных методов, но и перестраивать эти методы в соответствии с теми возможностями которыми располагает ЭВМ. Выявить и решать задачи, которые не решаются в виду их сложности.
3. принцип первого руководителя разработка и внедрение ЭИС производятся под непосредственным руководством первого руководителя, иначе система ориентируется на рутинные проблемы.
4. разработчик обязан стремиться к тому что бы предлагаемые им проектные решения подходили к возможно более широкому кругу заказчиков.
5. принцип развития исходя из перспектив развития объектов автоматизации ЭИС должна создаваться с учетом возможности пополнения и обновления функций и состава ЭИС без нарушения ее функционирования.
6. принцип совместимости при создании система должны быть реализованы информационные интерфейсы благодаря которым она может взаимодействовать с другими системами в соответствии с установленными правилами.
7. принцип модульности в построения программного и информационного обеспечения ЭИС, то есть ЭИС строится из набора функционально независимых блоков.
8. принцип разработки сверху – вниз проектируемая система рассматривается как древовидная структура составленная из отдельных модулей.
9. принцип стандартизации при создании ЭИС должны быть рационально применены типовые унифицированные и стандартизованные элементы, проектные решения, ППП.
10. принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами и целевыми эффектами, включая конечные результаты автоматизации.
11. принцип единой информационной базы - чтобы исходная информация один раз воспринятая и введенная в ЭВМ могла быть использована многократно.
ЭИС предназначены для решения задач обработки данных, автоматизации конторских работ, выполнения поиска информации и отдельных задач, основанных на методах искусственного интеллекта.
Задачи обработки данных обеспечивают обычно рутинную обработку и хранение экономической информации с целью выдачи (регулярной или по запросам) сводной информации, которая может потребоваться для управления экономическим объектом.
При выборе информационной технологии следует учитывать факторы:
Одним из основных свойств ЭИС является делимость на подсистемы, это позволяет:
Выделяют функциональные и обеспечивающие подсистемы. Функциональные подсистемы ЭИС информационно обслуживают определенные виды деятельности экономической системы (предприятия), характерные для структурных подразделений экономической системы и (или) функций управления. Интеграция функциональных подсистем в единую систему достигается за счет создания и функционирования обеспечивающих подсистем, таких, как информационная, программная, математическая, техническая, технологическая, организационная и правовая подсистемы.
Функциональная подсистема ЭИС - комплекс экономических задач с высокой степенью информационных обменов (связей) между задачами. Под задачей будем понимать некоторый процесс обработки информации с четко определенным множеством входной и выходной информации (например, начисление сдельной заработной платы, учет прихода материалов, оформление заказа на закупку и т.д.).
Состав функциональных подсистем во многом определяется особенностями экономической системы, размером, характером деятельности предприятия.
Функциональные подсистемы ЭИС могут строиться по различным принципам:
Управление сбытом готовой продукции;
Управление производством;
Управление материально-техническим снабжением;
Управление финансами;
Управление персоналом.
При этом в подсистемах рассматривается решение задач на всех уровнях управления, обеспечивая интеграцию информационных потоков по вертикали.
Планирование;
Регулирование (оперативное управление);
Учет;
Анализ.
Функциональный принцип:
Перспективное развитие;
Технико-экономическое планирование;
Бухгалтерский учет и анализ хозяйственной деятельности.
Предметный принцип (подсистемы управления ресурсами):
Подсистемы, построенные по функциональному принципу, охватывают все виды хозяйственной деятельности предприятия (производство, снабжение, сбыт, персонал, финансы). Подсистемы, построенные по предметному принципу, относятся в основном к оперативному уровню управления ресурсами.
В состав обеспечивающих подсистем входят подсистемы организационного, правового, технического, математического, программного, информационного, лингвистического и технологического обеспечения.
Подсистема «Организационное обеспечение» (ОО) является одной из важнейших подсистем ЭИС, от которой зависит успешная реализация целей и функций системы.
Подсистема «Правовое обеспечение» (ПРО) - регламентирует процесс создания и эксплуатации ЭИС, которая включает совокупность юридических документов с констатацией регламентных отношений по формированию, хранению, обработке промежуточной и результативной информации системы.
Подсистема «Техническое обеспечение» (ТО) - представляет комплекс технических средств, предназначенных для обработки данных в ЭИС. В состав комплекса входят электронные вычислительные машины, осуществляющие обработку экономической информации, средства подготовки данных на машинных носителях, средства сбора и регистрации информации, средства передачи данных по каналам связи, средства накопления и хранения данных и выдачи результатной информации, вспомогательное оборудование и организационная техника.
Подсистема «Математическое обеспечение» (МО) – это совокупность математических моделей и алгоритмов для решения задач и обработки информации с применением вычислительной техники, а также комплекс средств и методов, позволяющих строить экономико-математические модели задач управления. В состав МО входят: средства МО (средства моделирования типовых задач управления, методы многокритериальной оптимизации, математической статистики, теории массового обслуживания и др.); техническая документация (описание задач, алгоритмы решения задач, экономико-математические модели); методы выбора МО (методы определения типов задач, методы оценки вычислительной сложности алгоритмов, методы оценки достоверности результатов).
Подсистема «Программное обеспечение» (ПО) - совокупность компьютерных программ, описаний и инструкций по их применению на ЭВМ.
ПО делится на два комплекса:
Подсистема «Информационное обеспечение» (ИО) – это совокупность единой системы классификации и кодирования технико-экономической информации, унифицированной системы документации и информационной базы.
В состав ИО включаются два комплекса:
Центральным компонентом информационного обеспечения является база данных, через которую осуществляется обмен данными различных задач и обеспечивается интегрированное использование различных информационных объектов в функциональных подсистемах.
Подсистема «Лингвистическое обеспечение» (ЛО) - совокупность научно-технических терминов и других языковых средств, используемы в информационных системах; правил формализации естественного языка, включающих методы сжатия и раскрытия текстовой информации с целью повышения эффективности автоматизированной обработки информации и облегчающих общение человека с ЭИС. Языковые средства, включенные в подсистемы ЛО, делятся на две группы:
Подсистема «Технологическое обеспечение» (ТО) - соответствует разделению ЭИС на подсистемы по технологическим этапам обработки различных видов информации: Первичной и результатной; Организационно-распорядительной документации; Технологической документации и чертежей; Баз данных и знаний; Научно-технической информации, ГОСТов и технических условий, правовых документов и дел.
Все обеспечивающие системы связаны между собой и с функциональными подсистемами.
Стадии создания экономических информационных систем (ЭИС) по ГОСТу
Фактически выделяют 4 стадии:
На этой стадии:
Техническое задание на автоматизированную систему (ТЗ на АС) - это документ, оформленный в установленном порядке и определяющий цели создания АС, требования к АС и основные исходные данные, необходимые для ее разработки, а также план-график создания АС (ГОСТ 34.003). В соответствии с ним осуществляется в дальнейшем разработка АС и ее приемка при вводе в действие.
ТЗ на АС разрабатывают как на систему в целом, так и на части АС.
Структура технического задания.
1. Общие сведения.
2. Назначение и цели создания (развития) системы.
2.1. Назначение системы.
2.2. Цели создания системы.
.3. Характеристика объектов автоматизации.
4. Требования к системе.
4.1. Требования к системе в целом.
4.2. Требования к функциям (задачам), выполняемым системой.
4.3. Требования к видам обеспечения, состав и содержание которых зависит от вида АС.
5. Состав и содержание работ по созданию системы.
6 Порядок контроля и приемки системы.
7. Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие.
8. Требования к документированию.
9. Источники разработки.
ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА ЭИС:
1. Функциональная полнота - система должна обеспечивать получению любой необходимой пользователю информации на некотором заданном интервале времени.
2. Временная обеспеченность – возможность получения нужной информации в требуемое время.
3. Функциональная надежность- получение безошибочной информации в заданные сроки.
4. Эффективность – система должна приносить пользу.
5. Адаптивность – система должна обладать способностью приспосабливаться к частично изменившимся условиям объекта и обеспечивать устойчивое функционирование на большом интервале времени.
6. Иерархическая агрегируемость – возможность быть составной частью с системой более высокого уровня.
ЭИС накапливает и перерабатывает поступающую учетную информацию и имеющиеся нормативы и планы в аналитическую информацию, служащую основой для прогнозирования развития экономической системы, корректировки ее целей и создания планов для нового цикла воспроизводства.
К обработке информации в ЭИС предъявляются следующие требования:
Требования к функциональной и информационной полноте:
Основными свойствами информационной технологии являются:
Результатом технологических описаний является совокупность реализуемых в системе информационно-технологических процессов.
На физическом уровне информационная технология реализуется с помощью программно-аппаратных средств информационной технологии, объединенных в соответствующие подсистемы: управления, обмена, накопления, обработки, представления знаний. При организации на предприятии распределенных системы обработки и накопления данных решение частных функциональных задач управления возлагается на автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов. Под АРМ понимают рабочие места специалиста-управленца (обычно письменный стол), укомплектованные персональным компьютером с ПО, позволяющим в автоматизированном режиме решать задачи возложенные на специалиста.
Для повышения эффективности и степени автоматизации информационной технологии, реализуемой с помощью АРМ, последние должны быть объединены в локальные сети с выходом в корпоративную и глобальную сеть.
Для каждого объекта управления нужно предусмотреть автоматизированные рабочие места, соответствующие их функциональному назначению. Однако принципы создания АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.
Согласно принципу системности АРМ следует рассматривать как системы, структура которых определяется функциональным назначением.
Принцип гибкости означает приспособляемость системы к возможным перестройкам благодаря модульности построения всех подсистем и стандартизации их элементов.
Принцип устойчивости заключается в том, что система АРМ должна выполнять основные функции независимо от воздействия на нее внутренних и внешних возможных факторов. Это значит, что неполадки в отдельных ее частях должны быть легко устранимы, а работоспособность системы - быстро восстановима.
Эффективность АРМ следует рассматривать как интегральный показатель уровня реализации приведенных выше принципов, отнесенного к затратам по созданию и эксплуатации системы.
АРМ должен отвечать следующим требованиям:
Профессиональная ориентация АРМ определяется функциональной частью ПО (ФПО). Именно здесь закладывается ориентация на конкретного специалиста, обеспечивается решение задач определенных предметных областей.
Традиционно бухгалтерский учет разделяется на участки: банковские операции, учет основных средств, складской учет и т.д. Этот подход положен в основу большей части бухгалтерских программ. Начиная работать с такой программой, на экране появляется перечень этих участков. За каждым из них скрывается программной модуль. Такие модули называются автоматизированными рабочими местами. В каждом таком АРМ собраны все функции соответствующего участка: в АРМ банковских операций – оформление платежных документов, регистрация выписок, формирование журналов-ордеров, оборотно-сальдовых ведомостей и прочих отчетных банковских документов; в АРМ учета основных средств – функции ведения картотеки, расчета износа, формирования инвентаризационных ведомостей и т.д.
На предпроектной стадии:
Объектами обследования обычно являются:
Предпроектная стадия включает следующие этапы:
Вся получаемая документация разбивается на три группы.
1. документы, содержащие описание общих параметров экономической системы, ее организационной структуры, матричной модели распределения функций, реализуемых каждым структурным подразделением; описания общих характеристик функций управления экономической системой, хозяйственных процессов и процедур, реализующих эти функции.
2. документы, формализующие материалы обследования по каждому структурному подразделению, имеющая в своем составе, помимо форм, аналогичных тем, которые входят в первую группу, формы описания информационных потоков по подразделениям, которые осуществляют связь задач внутри каждого подразделения между собой, а также связи между подразделениями.
3. документы,содержащие описание компонентов каждого информационного потока, включая документы, информационные файлы, процедуры обработки и характеристикам них компонентов.
II. Анализ материалов обследования. Цель:
Предварительный выбор комплекса технических средств зависит от следующих факторов:
1. параметры входных информационных потоков, поступающих на обработку ЭВМ: объем информации, тип носителя информации, характер представления информации.
2. характер задач, которые должны решаться на ЭВМ, и их алгоритмов: срочность решения, возможность разделения задачи на подзадачи, выполняемые на другой ЭВМ, количество файлов с условно-постоянной информацией.
3. технические характеристики ЭВМ: производительность процессора, емкость оперативной памяти, поддерживаемая операционная система, возможность подключения различных устройств ввода-вывода.
4. эксплуатационные характеристики ЭВМ: требуемые условия эксплуатации, необходимый штат обслуживающего персонала и его квалификация.
5. стоимостные оценки затрат на приобретение, на содержание обслуживающего персонала, на проведение ремонтных работ.
Выбор типа операционных систем.
ОС осуществляют управление работой ПЭВМ, ее ресурсами, запускают на выполнение различные прикладные программы, выполняют всевозможные вспомогательные действия по запросу пользователя. Различают однопользовательские, многопользовательские и сетевые.
К факторам, определяющим выбор конкретного класса ОС и его версии, относятся: необходимое число поддерживаемых программных продуктов; требования к аппаратным средствам; требование поддержки сетевой технологии; наличие дружественного интерфейса и простота использования; возможность переконфигурации и быстрой настройки на новые аппаратные средства; быстродействие; совместимость с другими ОС; поддержка новых информационных технологий и др.
Выполнение всех этих операций завершается составлением ТЭО и формированием ТЗ на операции. Целью разработки «Технико-экономического обоснования» проекта ЭИС являются оценка основных параметров, ограничивающих проект ЭИС, обоснование выбора и оценка основных проектных решений по отдельным компонентам проекта. При этом различают следующие параметры:
Основными объектами параметризации в системе являются задачи, комплексы задач, экономические показатели, процессы обработки информации.
Модель – условный образ какого-либо объекта, приближенно воссоздающий этот объект с помощью некоторого языка. В экономико-математических моделях таким объектом является экономический процесс (например, использование ресурсов, распределение изделий между различными типами оборудования), а языком – классические и специально разработанные математические методы.
Экономико-математическая модель – математическое описание исследуемого экономического процесса или объекта. Эта модель выражает закономерности экономического процесса в абстрактном виде с помощью математических соотношений. Использование математического моделирования в экономике позволяет углубить количественный экономический анализ, расширить область экономической информации.
Можно выделить 3 основных этапа экономико-математического моделирования:
Процедура экономико-математического моделирования заменяет дорогостоящие и трудоемкие натуральные эксперименты расчетами. При использовании экономико-математических методов достаточно быстро и дешево производится на ЭВМ сравнение многочисленных вариантов планов и управленческих решений. В результате отбираются наиболее оптимальные варианты.
Основой проверки достоверности информации служит качество функционирования ОУ, т.е. принятых управленческих решений. Оценивается по выходным параметрам в соответствии с внешними критериями и представлениии о необходимости и достаточности. Информация должна уловлетворять задачам экономическим, бухгалтерским, финансовым, управленческим.
Если для любого х у* =уфакт, u = 0, информация соответствует
Если для любого х у* !=уфакт, информация не соответствует
Процедуры:
I.
1. определяется значение изменения информации, в соответствии с которым восстанавливаются данные,
2. к закону накладываются требования и ограничения сос стороны УП
II. не хватает одного значения: 1. определяется значение
2. рассчитывается среднее по 2м соседним.
3. включаются ИТ, опыт УП.
III. экстраполяция и прогнозирование
1. пошаговая прямая экстраполяция
2. проверка: изменяется ли закон функционирования системы
1 и 2 в цикле
3. ошибка неувязки – доводят до + или – 5% и проводят обратную пошаговую экстраполяцию.
Если заданы факторы внешнего воздействия - прогнозирование.
ЖЦ ИС – непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ИС и заканчивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации.
Т.о. ЖЦ ИС охватывает все стадии и этапы ее создания, сопровождения и развития.
Проект ИС – проектно – технологическая документация.
Проектирование ИС – процесс преобразования входной информации в объекте проектирования в проект ИС в соответствии со стандартами.
Процесс проектирования – последовательная формализация проектных решений на стадиях ЖЦ ИС.
ЖЦ – планирование и анализ требований, техническое и рабочее проектирование, ввод в эксплуатацию и эксплуатация и модернизация системы.
Объекты проектирования – отдельные элементы и комплексы функциональных и обеспечивающих систем.
Для разработки проекта используется определенная технология проектирования – совокупность методологий и средств проектирования, средств организации и управления проектированием. Методология проектирования определяет концепцию проектирования, реализуется набором методов проектирования.
1. Каскадная методология – последовательное выполнение проектных процедур:
Формирование требований к АИС → Проектирование → Реализация → Тестирование → Ввод в эксплуатацию → Эксплуатация и сопровождение.
2. Итерационная методология – разделение системы на отдельные модули и разработка этих модулей относительно независимо друг от друга. На этапе тестирования отсутствующий модуль заменяется информационной заглушкой, и проводится частичное тестирование функций системы. Существуют обратные связи.
3. Спиральная или прототипная методология
Ф – показывает степень завершенности проекта.
Степень готовности системы является возрастающей функцией, зависящей от времени работы над системой. Система в данном случае состоит из нескольких версий.
Не требуется проводить тотальное обследование предметной области, достаточно выявить основные проблемы и на их основе создать прототип системы. После этого система отдается на эксплуатацию, и проработав с ней люди понимают, что еще необходимо изменить и доделать. Тогда систему дополняют и расширяют.
У всех методологий есть существенный недостаток – запаздывание с получением результатов.
ИТ – совокупность информационных, энергетических, материальных потоков, вводимых, обрабатываемых, хранимых, выдаваемых пользователю по определенным законам их преобразования с использованием соответствующих технических средств. При этом вырабатывается цель (состояние системы в результате), стратегия ее достижения, критерии оценки результатов, значения управления, ограничения и внешние условия.
ИТ на предприятии имеет основную цель создания информационного продукта, позволяющего формировать управляющие воздействия на производство. Цель производства – создание конкурентоспособной продукции с минимальными затратами, обеспечивающими максимальную прибыль. Для реализации цели разрабатывается модель, отражающая все виды потоков(от материальных до технических) и алгоритмы их обработки в рамках системы управления производством. Для увеличения эффективности управления создается автоматизированная ЭИС управления предприятием, в которой основным является контур ИТ. ИТ в управлении предприятием учитывает сложившиеся информационные потоки и их содержание в организационной структуре.
При автоматизации управления предприятием выполняются следующие фазы производства, позволяющие выдерживать сформулированную в математической модели управления траекторию достижения цели.
U – внешние возмущающие воздействия
Фазы производства реализуются на концептуальном уровне ИТ совокупностью информационных процессов.
На физическом уровне ИТ реализуется с помощью программно – аппаратных средств ИТ, объединенных в соответствующие подсистемы: управления, обмена, накопления, обработки, представления. Реализуется с помощью АРМ, укомплектованных ПК ПО, позволяющим в автоматизированном режиме решать задачи. Физическая реализация ИТ на предприятии сопоставляется с организационной структурой и представляет собой шинную «клиент-серверную сеть», разбитую на сегменты, обмен между которыми осуществляется через устройство коммутации..
Мультипрограммирование или многозадачность — это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько программ.
Критерии эффективности вычислительных систем являются:
В зависимости от критерия эффективности ОС делятся на системы пакетной обработки и системы реального времени. Некоторые ОС могут поддерживать одновременно несколько режимов, например часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть — в режиме реального времени или в режиме разделения времени.
При пакетном режиме обработки задачи, а точнее, программы с соответствующими исходными данными накапливаются на дисковой памяти ЭВМ, образуя «пакет». Обработка заданий осуществляется в виде их непрерывного потока. Размещенные на диске задания образуют входную очередь, из которой они выбираются автоматически последовательно или по установленным приоритетам. Входные очереди могут пополнять в определенные моменты времени. Такой режим позволяет максимально загрузить ЭВМ, так как отсутствуют простои между заданиями, но дает задержки в получении решения из-за того, что некоторое время задание простаивает в очереди. При этом время не имеет значения.
Пользователь не имеет непосредственного общения с ЭВМ. Сбор и регистрация информации, ввод и обработка не совпадают по времени. Вначале пользователь собирает информацию, формируя ее в пакеты в соответствии с видом задач или каким-то др. признаком. (Как правило, это задачи неоперативного характера, с долговременным сроком действия результатов решения). После завершения приема информации производится ее ввод и обработка, т.е., происходит задержка обработки.
Характерная черта - ввод потока заданий осуществляется с локальных устройств ввода.
Выполнение режима включает три фазы обработки:
Применение пакетного режима позволяет уменьшить вмешательство оператора в процесс решения задачи, требует только предварительного ввода данных, исключает возможность вмешательства пользователя и, таким образом, изменения последовательности выполняемых действий. Однако, за счет этого появляется более полная загрузка оборудования, которое начинает работать по жесткому графику. В некоторых случаях для решения задачи выполняется и параллельная обработка данных. Пакетный режим более тесно связан с бумажной технологией.
Используется, как правило, при централизованном способе обработки информации. Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени.
Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используется следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие разные требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась c6алансированная загрузка всех устройств вычислительной машины.
Пакеты заданий бывают 2х типов:
В вычислительных системах, работающих под управлением пакетных ОС, невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. Пакетный режим повышает эффективность функционирования аппаратуры, но снижает эффективность работы пользователя.
1C – пакетная, но все равно регламентированная по временным нормативам со стороны государственных финансовых, налоговых, пенсионных органов по сдаче им отчетности.
Еще одна разновидность мультипрограммирования используется в системах реального времени, предназначенных для управления от компьютера различными техническими объектами (например, станком, спутником, научной экспериментальной установкой и т. д.) или технологическими процессами (например, гальванической линией, доменным процессом и т. п.). Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная управляющая объектом программа. В противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны, толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме. Таким образом, критерием эффективности здесь является способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы — реактивностью. Требования ко времени реакции зависят от специфики управляемого процесса.
В системах реального времени мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется по прерываниям (исходя из текущего состояния объекта – ассинхронный режим) или в соответствии с расписанием плановых работ (синхронный режим – привязан ко времени).
Существует 2 типа:
Способность аппаратуры компьютера и ОС к быстрому ответу зависит в основном от скорости переключения с одной задачи на другую и, в частности, от скорости обработки сигналов прерывания. Если при возникновении прерывания процессор должен опросить сотни потенциальных источников прерывания, то реакция системы будет слишком медленной. Время обработки прерывания в системах реального времени части определяет требования к классу процессора даже при небольшой его загрузке.
В системах реального времени не стремятся максимально загружать все устройства, наоборот, при проектировании программного управляющего комплекса обычно, закладывается некоторый «запас» вычислительной мощности на случай пиковой нагрузки. Статистические аргументы о низкой вероятности возникновения пиковой нагрузки, основанные на том, что вероятность одновременного возникновении большого количества независимых событий очень мала, не применимы ко многим ситуациям в системах управления. Например, в системе управления атомной электростанцией в случае возникновения крупной аварии атомного реактора многие аварийные датчики сработают одновременно и создадут коррелированную нагрузку. Если система реального времени не спроектирована для поддержки пиковой нагрузки, то может случиться так, что система не справится с работой именно тогда, когда она нужна в наибольшей степени.
Режим реального времени используется при обработке данных в информационных технологиях, предназначенных для управления физическими процессами. В таких системах информационная технология должна обладать высокой скоростью реакции, чтобы успеть за короткий промежуток времени обработать поступившие данные и использовать полученные результаты для управления процессом. Поскольку в технологической системе управления потоки данных имеют случайный характер, вычислительная система всегда должна быть готова получать входные сигналы и обрабатывать их. Повторить поступившие данные невозможно, поэтому потеря их недопустима.
Технологическая природа процесса накопления, обработки и обмена информации в современных ИТ такова, что не м.б. реализована на одном специализированном ПК. Для обработки информации в ЭИС сегодня создают ВС, как локальные, так и распределенные. Сеть – совокупность программных, технических и коммуникационных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных процессов. Именно в таких сетях процесс обмена данными реализуется в наиболее полн6ом виде и составляет основу открытых систем. Распределенные ВС создаются в целях объединения информационных ресурсов. Координация разработок сетей осуществляется на основе базовой эталонной модели (OSI) стандарта ISO. Основным понятием модели является система - автоматизированной совокупности вычислительных средств, осуществляющих обработку информации. Основная задача сети состоит в обеспечении взаимодействия прикладных процессов, расположенных в различных системах. Система считается открытой, если выполняется стандартный множество функций взаимодействия, принятое в сети. Область взаимодействия открытых сетей определяется последовательно – параллельно группами функций или моделей взаимодействия, реализуемыми программными или аппаратными средствами. Модели, образующие область взаимодействия, прикладных процессов и физических средств соединения, делятся на 7 иерархических уровней, любые из которых выполняет определенную функциональную задачу.
При верхнем уровне вместе с прикладными процессами образуют область обработки данных, реализующих информационные процессы, выполняемые в системах. Процессы этой области используют сервис по транспортировке данных четвертого уровня, который осуществляет процедуры передачи информации от системы отправителя к системе – адресату. При нескольких уровнях образуют область передачи м/у множеством взаимодействующих систем, реализуют коммуникационные процессы по обработке данных. Для описания и регламентирования процессы взаимодействия уровней взаимодействия используют протоколы ОС, которое однозначно определяет правила взаимодействия одноименных уровней работающих друг с другом абонентов. Функции выполняемые протоколами уровней в различных системах, принято объединять в группы, именуемые службами. Транспортная служба обеспечивает выполнение задач, связанных с передачей информации. Она охватывает транспортный, сетевой, канальный и физический уровни. Над ней находится абонентская служба, которая располагается на прикладном, представительном и сеансовом уровнях их предназначена для обеспечения соединения прикладных процессов с транспортным. Наиболее важными функциями протоколов: защита от ошибок, управление потоками данных, защита сети от перегрузок, выполнение операций по маршрутизации сообщений и opt used ресурсов в сети, обеспечивающие большую степень доступности услуг сети путем образования нескольких маршрутов м/у абонентами. При подключении компонентов сети д.б. однозначно определены правила их стыковки – интерфейсы (свод правил по взаимодействию м/у функциональными компонентами, расположенными в сложных уровнях и входящими в одну систему). Одной из важнейших сетевых технологий является распределённая обработка данных, позволяющая повысить эффективность удовлетворения информационной потребности пользователя и обеспечить гибкость и оперативность принимаемых им решений. При распределённой обработке производится работа с базой, т.е. представление данных, их обработка. Работа с БД осуществляется на персональном компьютере клиента, а поддерживающие Базы в актуальном состоянии – на сервере. При наличии распределённой БД она размещается на нескольких серверах. Создание таких БД было вызвано двумя тенденциями обработки данных: интеграцией и централизацией. Интеграция подразумевает централизованное управление и ведение БД. Децентрализация обеспечивает хранение данных в местах их возникновения или обработки, при этом скорость обработки повышается, стоимость снижается, увеличивается степень надёжности системы. При проектировании РБД осуществляется разбиение на фрагменты. Эффективность работы пользователя с РБД зависит от обеспеченности их информацией о данных в БД, их структуре и размещении. Эту задачу решает сетевой словарь – справочник данных, находящийся в одной ЭВМ или нескольких. Он тоже может иметь распределённую структуру.
При избыточном размещении необходимо определить степень дублирования фрагментов. Выгоды, получаемые от дублирования, пропорциональны соотношению объемов выборки данных и их обновления. Для поддержания целостности базы данных требуется корректировка всех копий. Преимущества дублирования уменьшаются с увеличением стоимости хранения фрагментов и, увеличиваются, так как повышается устойчивость системы против отказов. Эффективность работы пользователей с РБД зависит от обеспеченности их информацией о содержащихся в РБД данных, их структуре и размещении.
К организации баз данных предъявляются такие общие требования:
"Прозрачность" распределенной обработки означает независимость пользователей и программ от типа локальной вычислительной сети и применяемого сетевого программного обеспечения. Обработка запроса пользователя может производиться на нескольких ЭВМ.
Архитектура сети – это конструирование сложных объединений ПК, предоставляющих пользователям широкий набор различных информационных ресурсов. Архитектура сетей имеет набор характеристик:
Для описания взаимодействия компонентов в сети используются протоколы и интерфейсы.
Протокол в ИС — это документ, однозначно определяющий правила взаимодействия одноименных уровней работающих друг с другом абонентов. Так же описывается протоколами взаимодействие и других одноименных групп программ: транспортных, канальных и т.д. Таким образом, сеть представляется протоколами семи уровней.
Наиболее важными функциями протоколов на всех уровнях сети являются: защита от ошибок, управление потоками данных в сети, защита ее от перегрузок; выполнение операций по маршрутизации сообщений и оптимизации использования ресурсов в сети, обеспечивающее большую степень доступности услуг сети путем образования нескольких маршрутов между двумя абонентами.
Интерфейс — свод правил по взаимодействию между функциональными компонентами, расположенными в смежных уровнях и входящими в одну и ту же систему.
При разработке протоколов и интерфейсов учитывается свойство открытости с целью их дальнейшего развития и обеспечения взаимодействия с другими средствами и абонентами. Эту работу проводит Международная организация по стандартизации в содружестве с организациями различных стран.
Собранные статистические данные необходимо определенным образом обработать с тем, чтобы из статистического сырья выявить статистические данные. Такая обработка является следующим после наблюдения стадией статистического исследования и представляет собой сводку исходных данных для получения обобщающих характеристик исследуемого процесса, проводимую с помощью использованных методов группировок или таблиц.
1. Метод статистических группировок и таблиц. Комплекс последовательных действий по обобщению конкретных единичных фактов, образующих совокупность в целях выявления типичных черт и закономерностей, присущих изучаемому явлению в целом.
Метод группировок: статистическая сводка включает в себя распределения исходных данных по группам, качественно однородным по одному или нескольким признакам, и получение групповых итогов. Для правильного выделения качественно однородных групп следует выбирать основные, наиболее существенные для данного явления признаки. Одним из этапов процесса группировки является построение рядов распределения, то есть группировка единиц наблюдения по величине или значению признака.
Результаты статистической группировки и сводки излагаются в виде статистической таблицы, являющихся наиболее рациональной, систематизированной, компактной и наглядной формой представления массовых данных. Разновидностью табличных построений можно считать и разного рода матрицы абсолютных и относительных статистических показателей.
2. Методы анализа с помощью обобщающих показателей. Статистический анализ является заключительной стадией статистического исследования.
В процессе статистического анализа исследуется структура, динамики и взаимосвязи общественных явлений и процессов.
Выделяют следующие основные этапы анализа:
Характерным для статистических методов на этой стадии является использование обобщающих показателей: абсолютных, относительных, средних величин и индексных систем. Некоторые общие черты формирования обобщающих показателей устанавливаются средние величины, за которыми скрываются индексные различия. Они характеризуют степень однородности статистической совокупности по данному признаку. Показатели вариации определяют степень и границы вариации признака. Соотношение показателей можно выражать взаимосвязь признаков. Конечная задача статистического исследования структуры - анализ внутренних связей в объекте исследования. Характер этих связей более наглядно проявляется в динамике структурных изменений. Исследования динамики обычно носит дифференциальный и интегральный характер. Фиксация состояний процесса образует интегральный динамический ряд, который исследуется на основе обобщающих аналитических показателей, специальных приемов обработки и моделирования рядов динамики. Прогнозирование дальнейшего хода развития общественных явлений осуществляется с помощью экстраполяции. Закономерности причинно-следственных связей устанавливаются с помощью корреляционно-регрессионного анализа, методов многомерного статистического анализа, статистических группировок, сопоставления параллельных рядов, построения систем взаимосвязанных индексов.
Процесс развития, движения социально-экономических явления во времени – динамика. Для отображения динамики строят ряды динамики – ряды, изменяющихся во времени значений статистического показателя, расположенных в хронологическом порядке.
Классификация рядов динамики:
Для анализа ряда динамики необходимо выполнение условий:
Чтобы привести уровни ряда динамики к сопоставимому виду, прибегают к "смыканию рядов динамики" – объединение в один или несколько рядов, уровни которых исчислены по разной методологии или разным территориальным границам. Для осуществления смыкания необходимо, чтобы для одного из периодов имелись данные, исчисленные разной методологии. Ряды динамики приводят к одному основанию, то есть к одному и тому же периоду времени, уровень которого принимается за базу сравнения, а все остальные – в виде коэффициентов или в процентах по отношению к нему.
В динамических рядах происходят изменения, определяющие некое общее направление развития – тенденции развития (тренд). Прежде чем перейти к выделению тренда, следует проверить гипотезу, существует ли он вообще. Один из методов проверки наличия тренда – метод Фостера - Стюарта. Кроме определения наличия тенденции явления позволяет обнаружить тренд дисперсии уровней ряда динамики, что важно знать при анализе и прогнозировании экономических явлений.
Расчет состоит из этапов:
S характеризует тенденцию изменения дисперсии ряда динамики. d - изменение тенденций в среднем.
- среднее значение величины S, определенное для ряда, в котором уровни расположены случайным образом
1 – стандартная ошибка величины S
2 – стандартная ошибка величины d.
После того, как установлено наличие тенденции в ряду динамики, производится ее описание с помощью методов сглаживания. Методы сглаживания разделяются на 2 основные группы:
Метод усреднений по левой и правой половине. Разделяют ряд динамики на две части, находят на каждой из них среднее арифметическое значение и проводят через полученные точки линию тренда на графике.
Метод укрупнения интервалов. Для наглядного представления тренда применяется метод укрупнения интервалов, основанный на укрупнении периодов времени, к которым относятся уровни ряда.
Метод простой скользящей средней. Сглаживание ряда динамики с помощью скользящей средней заключается в том, что вычисляется средний уровень из определенного числа первых по порядку уровней ряда, затем – средний уровень из такого же числа, начиная со второго, далее – начиная с третьего. Каждое звено скользящей средней – это средний уровень за соответствующий период, который относится к середине выбранного периода.
Алгоритм:
yi – фактическое значение i-го уровня
m – число уровней, входящих в интервал сглаживания (m - нечетное)
yt – текущий уровень ряда динамики
i – порядковый номер уровня в интервале сглаживания
р – при нечетном m р = (m-1)/2.
При четном применяется центрирование – нахождение из двух смежных скользящих средних для отнесения полученного уровня к определенной дате. При центрировании необходимо находить скользящие суммы, скользящие средние нецентрированные по этим суммам и средние из двух смежных нецентрированных скользящих средних.
Метод взвеш.скользящей средней. Отличается от простой тем, что уровни входящие в интервал усреднения, суммируются с различными весами. Это связано с тем, что аппроксимация сглаживаемого ряда динамики в пределах интервала сглаживания осуществляется с использованием уровней, рассчитанных по полиному: , i – порядковый номер уровня в интервале сглаживания. Пок-ли изм-ния уровня ряда динамики: абс.прирост хар-ет размер увеличения (уменьшения) уровня ряда за опред-ный пром-ток врем. Темп прироста или - показывает, во сколько раз данный уровень ряда больше базового уровня, если больше 1; или какую часть базового уровня составляет уровень текущего периода за некоторый пром-ок времени, если меньше 1. Темп прироста – хар-ет отн.скорость изменения уровня ряда в единицу времени. .
В ситуациях, когда первичная информация полностью или частично недостоверна или отсутствует, применяются процедуры восстановления информации.
Назначение этих процедур заключается в следующем:
Перечисленные требования реализуются при помощи:
Процедуры, связанные с непосредственным восстановлением информации чаще всего используют 2 вида моделей:
1. Связанный со сравнением обучающей выборки с фактическими значениями, где под обучающей выборкой понимают некоторые расчетные данные, полученные экспериментальным путем (моделированием, заданием значений) и фактическими.
Обучающая выборка – это набор ряда данных, которые отражают специфику изучаемого ряда или каким должен быть ряд. Фактическая выборка связывается по критерию неувязки значчений и критерию «похожести» функции. Недостающие значения в фактическом ряду получаются по закону, заданному обучающей выборкой. Критерием качества отклонения является либо минимум ско, либо минимум смо.
, где - невязка, - персеченный коэффициент.
Полученные таким образом данные отвечают требованиям «похожести» фактических данных на обучающую выборку.
Недостатком метода является:
2.Комплекс моделей, в которых , где - заданный закон, в котором заранее определены требования к восстанавливаемой информации. задает класс моделей: линейные, квадратичные, - когда известна физика изучаемого процесса.
Все процедуры, связанные с восстановлением информации так или иначе содержат ошибки, не существует матеметических процедур, позволяющих с абсолютной точностью получить значение отсутствующей информации. Поэтому задача исследования состоит в выборе метода, позволяющего с наибольшей точностью получить значение отсутствующей информации.
Алгоритм восстановления отсутствующей информации включает в себя следующие блоки:
Структурно восстановление информации можно представить в виде:
Случайной величиной называют величину , которая в результате испытания примет одно и только одно возможное значение , наперед не известное и зависящее от случайных причин, которые заранее не могут быть уточнены.
Наиболее употребляемыми характеристиками связи 2х СВ являются меры их линейной связи.
Для количественной оценки взаимосвязи 2х наборов данных, представленных в безразмерном виде коэффициент корреляции выборки представляет собой ковариацию 2х наборов данных, деленную на произведение их стандартных отклонений.
, , , -1<f<1.
Корреляционный анализ дает возможность установить, ассоциированны ли наборы данных по величине, т.е. большие значения из одного набора данных связаны с большими значениями другого набора (+ корреляция), или малые значения одного набора данных связаны с большими значениями другого набора данных ( «-» корреляция), или данные 2х диапазонов никак не связаны (корреляция близка к 0).
Ковариация для вычисления среднего произведения отклонений точек данных от относительных средних – является мерой связи между 2мя диапазонами данных:
Ковариационный анализ дает возможность установить, ассоциированны ли наборы данных по величине, т.е. большие значения из одного набора данных связаны с большими значениями другого набора (+ ковариация), или малые значения одного набора данных связаны с большими значениями другого набора данных ( «-»ковариация), или данные 2х диапазонов никак не связаны (ковариация близка к 0).
«+» переменные изменяются в одном направлении
«-» в противоположных.
Дисперсия – средний квадрат отклонений индивидуальных значений признака от средней величины.
СКО – обобщающая характеристика размеров вариации признака в совокупности. =
Парная регрессия характеризует связь между двумя признаками: результативным и факторным. Аналитическая связь между ними описывается уравнениями:
Прямой - , Гиперболы , Параболы
Модель линейной регрессии (линейное уравнение) является наиболее распространенным (и простым) видом зависимости между экономическими переменными.
Определить тип уравнения можно, исследуя зависимость графически.
Сущность МНК заключается в нахождении параметров модели (а0, а1), при которых минимизируется сумма квадратов отклонений эмпирических (фактических) значений результативного признака от теоретических, полученных по выбранному уравнению регрессии: . Проводят дифференцирование S по коэффицентам и приравнивают уравнения к 0.
Из системы уравнений, получаем: Здесь
Параметр а1 называется коэффициентом регрессии. Его величина показывает среднее изменение результата с изменением фактора на единицу.
После того как получено уравнение множественной регрессии, необходимо измерить тесноту связи между результативным признаком и факторными признаками. Для измерения степени совокупного влияния отобранных факторов на результативный признак рассчитывают совокупный коэффициент детерминации R2 и совокупный коэффициент множественной корреляции R - общие показатели тесноты связи многих признаков.
Множественный коэффициент детерминации R2, представляющий собой множественный коэффициент корреляции в квадрате, показывает, какая доля вариации результативного признака, обусловлена изменением всех факторов, входящих в уравнение множественной регрессии.
Множественный коэффициент корреляции R вычисляется при наличии линейной связи между результативным и несколькими факторными признаками. Пределы изменения совокупного коэффициента множественной корреляции: 0 R 1. Чем ближе R к 1, тем точнее уравнение множественной линейной регрессии отражает реальную связь.
Проверка адекватности моделей, построенных на основе уравнений регрессии, начинается с проверки значимости каждого коэффициента регрессии. Значимость коэффициента регрессии осуществляется с помощью t-критерия Стьюдента (отношение коэффициента регрессии к его средней ошибке):
.
Коэффициент регрессии считается статистически значимым, если превышает tтабл - табличное (теоретическое) значение t-критерия Стьюдента для заданного уровня значимости (0,05) и n-k-1 степеней свободы: , где n - число наблюдений, k - число факторных признаков.
Проверка адекватности всей модели осуществляется с помощью F-критерия и величины средней ошибки аппроксимации .
Значение средней ошибки аппроксимации, определяемой по формуле
не должно превышать 12 - 15 %.
Расчетное значение F-критерия определяется по формуле и сравнивается с табличным:
, где - коэффициент множественной детерминации.
Величина Fтабл находится по таблицам при заданном уровне значимости (0,05) и числе степеней свободы 1= k, 2= n-k-1. Если Fрасч Fтабл, связь признается существенной.
Изучение связи между тремя и более связанными между собой признаками носит название множественной (многофакторной) регрессии. При исследовании зависимостей методами множественной регрессии задача формулируется также как и при использовании парной регрессии, то есть требуется определить аналитическое выражение связи между результативным признаком (У) и факторными признаками (х1…хn), найти функцию .
Построение моделей множественной регрессии включает несколько этапов:
Выбор формы основывается на априорном теоретическом анализе изучаемого явления и подборе известных типов математических моделей.
Среди многофакторных регрессионных моделей выделяют линейные и нелинейные. Основное значение имеют линейные модели, которые содержат независимые переменные только в первой степени:
,
где а0 - свободный член;
а1, а2, . . ., аk - коэффициенты регрессии;
х1, х2, . . ., хk - факторные признаки.
После того как получено уравнение множественной регрессии, необходимо измерить тесноту связи между результативным признаком и факторными признаками. Для измерения степени совокупного влияния отобранных факторов на результативный признак рассчитывают совокупный коэффициент детерминации R2 и совокупный коэффициент множественной корреляции R - общие показатели тесноты связи многих признаков.
Множественный коэффициент детерминации R2, представляющий собой множественный коэффициент корреляции в квадрате, показывает, какая доля вариации результативного признака, обусловлена изменением всех факторов, входящих в уравнение множественной регрессии.
,
- парные коэффициенты корреляции, - коэффициенты регрессии.
Множественный коэффициент корреляции R вычисляется при наличии линейной связи между результативным и несколькими факторными признаками. 0 R 1. Чем ближе R к 1, тем точнее уравнение множественной линейной регрессии отражает реальную связь.
Частный коэффициент детерминации показывает на сколько процентов вариация результативного признака объясняется вариацией iго признака.
Проверка адекватности моделей, построенных на основе уравнений регрессии, начинается с проверки значимости каждого коэффициента регрессии. Значимость коэффициента регрессии осуществляется с помощью t-критерия Стьюдента (отношение коэффициента регрессии к его средней ошибке):
.
Коэффициент регрессии считается статистически значимым, если превышает tтабл - табличное (теоретическое) значение t-критерия Стьюдента для заданного уровня значимости (0,05) и n-k-1 степеней свободы: , где n - число наблюдений, k - число факторных признаков.
Проверка адекватности всей модели осуществляется с помощью F-критерия и величины средней ошибки аппроксимации .
Значение средней ошибки аппроксимации, определяемой по формуле
не должно превышать 12 - 15 %.
Расчетное значение F-критерия определяется по формуле и сравнивается с табличным: , где - коэффициент множественной детерминации.
Величина Fтабл находится по таблицам при заданном уровне значимости (0,05) и числе степеней свободы 1= k, 2= n-k-1. Если Fрасч Fтабл, связь признается существенной.
Многие экономические процессы описываются нелинейными функциональными зависимостями. Для такого процесса необходимо определить аналитическую связь между результативным признаком и факторным. Чтобы правильно выбрать тип нелинейной зависимости, необходимо знать характер и основные виды.
Социально -экономические явления можно описать используя модели:
Нелинейные формы зависимости приводятся к линейным путем линеаризации.
5. В полиномных моделях: а0 показывает усредненное влияние на у неучтенных факторов, а1…n, - на сколько в среднем изменилось значение у при увеличении факторного признака на 1цу. Такие модели описывают процессы, в которых последовательне развитие не зависит от достигнутого уровня.
2. Дальнейшее развитие зависит от достаточности уравнения.
Чтобы выбрать вид кривой пользователю необходимо использовать метод характеристик прироста. Временной ряд сглаживается методом простой порстой скользящей средней. Вычисляются первые средние приросты, вторые, и ряд производных величин.
(),
В соответствии с результатами изменений этих величин выбирается криваяя. После отбора кривых, определяются параметры. Параметры полимиальной модели определяются МНК.
Экспотенциальных: 1) логарифмируют выражение по некоторому основанию, а затем для неизвестных параметров составляют на основе МНК систему уравнений. Решая эту систему, находят логарифмы параметров, а затем и сами параметры. Соответствие модели исследуемому процессу – адекватность.
Проверка адекватности моделей, построенных на основе уравнений регрессии, начинается с проверки значимости каждого коэффициента регрессии. Значимость коэффициента регрессии осуществляется с помощью t-критерия Стьюдента (отношение коэффициента регрессии к его средней ошибке):
.
Коэффициент регрессии считается статистически значимым, если превышает tтабл - табличное (теоретическое) значение t-критерия Стьюдента для заданного уровня значимости (0,05) и n-k-1 степеней свободы: , где n - число наблюдений, k - число факторных признаков.
Проверка адекватности всей модели осуществляется с помощью F-критерия и величины средней ошибки аппроксимации .
Значение средней ошибки аппроксимации, определяемой по формуле
не должно превышать 12 - 15 %.
, где - коэффициент множественной детерминации.
Если Fрасч Fтабл, связь признается существенной.
Временной ряд – это совокупность значений какого-либо показателя за несколько последовательных моментов или периодов времени. Каждый уровень временного ряда формируется под воздействием факторов:
В большинстве случаев фактический уровень временного ряда можно представить как сумму или произведение трендовой, циклической и случайной компонент. В случае суммы – модель аддитивная, в случае произведения – модель мультипликативная.
Пусть исследуется показатель Y. Его значение в текущий момент (период) времени t обозначают yt; значения Y в последующие моменты обозначаются yt+1, yt+2, … , yt+k, … ; значения Y в предыдущие моменты обозначаются yt-1, yt-2, … , yt-k, … .
Если при анализе развития экономического процесса во времени используются в качестве объясняющих переменных не только текущие их значения, но и некоторые предыдущие по времени значения, а также само время T, то модель называется динамической.
Переменные, влияние которых характеризуется определенным запаздыванием - лаговые переменные. Лаг - временное запаздывание.
Причин наличия лагов в экономике много, например:
Динамические модели подразделяются на два класса:
При наличии во временном ряде тенденции и циклических колебаний значения каждого последующего уровня ряда зависят от предыдущих. Корреляционную зависимость между последовательными уровнями временного ряда называют автокорреляцией уровней ряда.
Количественно ее можно измерить с помощью линейного коэффициента корреляции между уровнями исходного временного ряда и уровнями этого ряда, сдвинутыми на несколько шагов во времени.
Два важных свойства коэффициента автокорреляции:
Последовательность коэффициентов автокорреляции уровней первого, второго и т.д. порядков называют автокорреляционной функцией временного ряда. График зависимости этой функции от величины лага (порядка коэффициента корреляции) называется коррелограммой. И сама автокорреляционная функция, и коррелограмма позволяют выявить структуру ряда (определить лаг, при котором автокорреляция наиболее высокая, а следовательно, и лаг, при котором связь между текущим и предыдущим уровнями ряда наиболее тесная).
Если наиболее высоким оказался коэффициент автокорреляции первого порядка, исследуемый ряд содержит только тенденцию (то есть трендовый компонент T). Если наиболее высоким оказался коэффициент автокорреляции порядка τ, ряд содержит циклические колебания (циклическую компоненту S) с периодичностью в τ моментов времени. Если ни один из коэффициентов автокорреляции не является значимым, можно сделать одно из двух предположений относительно структуры ряда: либо ряд не содержит тенденции и циклических колебаний, либо ряд содержит сильную нелинейную тенденцию, для выявления которой нужно провести дополнительный анализ.
Экстраполяция предполагает, что закономерность развития, действующая в прошлом (внутри ряда динамики), сохранится и в будущем. Экстраполяция, проводимая в будущее, называется перспективной и в прошлое ретроспективной. Обычно, говоря об экстраполяции рядов динамики, подразумевают чаще всего перспективную экстраполяцию.
Теоретической основой распространения тенденции на будущее является известное свойство социально-экономических явлений, называемое инерционностью.
Применение экстраполяции базируется на следующих предпосылках:
Надежность и точность прогноза зависят от того, насколько близкими к действительности окажутся эти предположения, и как точно удалось охарактеризовать выявленную в прошлом закономерность.
Прогнозирование – известны некоторые действующие факторы и необходимые условия и предпосылки.
Чем короче срок экстраполяции, тем более надежные и точные результаты дает прогноз.
Экстраполяцию можно представить формулой , где - прогнозируемый уровень, - текущий уровень прогнозируемого ряда, Т – период укрупнения, - параметр уравнения тренда.
Выделяют следующие методы экстраполяции:
Экстраполяция дает возможность получить точечное значение прогноза. Точное совпадение фактических данных и прогностических точечных оценок, полученных путем экстраполяции кривых, характеризующих тенденцию, имеет малую вероятность. Возникновение таких отклонений объясняется следующими причинами:
При анализе рядов динамики иногда приходится прибегать к определению некоторых неизвестных уровней внутри данного ряда динамики, то есть к интерполяции.
При интерполяции считается, что ни выявленная тенденция, ни ее характер не претерпели существенных изменений в том промежутке времени, уровень (уровни) которого нам не известен.
Основная тенденция развития (тренд) - плавное и устойчивое изменение уровня явления или процесса во времени, свободное от случайных колебаний. Для выявления тренда проведят следующие процедуры:
Для построения трендов чаще всего используют следующие функции:
Целью статистического анализа временных рядов является прогнозирование будущих значений исследуемого экономического показателя. Прогнозирование можно осуществлять либо на основе выявленных закономерностей изменения самого исследуемого показателя во времени и экстраполяции его прошлого поведения на будущее, либо на основе выявленной зависимости исследуемого показателя от других экономических факторов, будущие значения которых контролируемы, известны или легко предсказуемы.
Применение прогнозирования предполагает, что закономерность развития, действующая в прошлом (внутри ряда динамики), сохранится и в прогнозируемом будущем, то есть прогноз основан на экстраполяции. Экстраполяция, проводимая в будущее, называется перспективной и в прошлое ретроспективной. Обычно, говоря об экстраполяции рядов динамики, подразумевают чаще всего перспективную экстраполяцию.
Применение экстраполяции в прогнозировании базируется на следующих предпосылках:
Надежность и точность прогноза зависят от того, насколько близкими к действительности окажутся эти предположения, а также как точно удалось охарактеризовать выявленную в прошлом закономерность. Экстраполяцию следует рассматривать как начальную стадию построения окончательных прогнозов. Механическое использование экстраполяции может стать причиной погрешности и неправильных выводов. Всегда следует учитывать все необходимые условия, предпосылки и гипотезы, связывая их с тщательным содержательным экономико-теоретическим анализом.
Чем короче срок экстраполяции, тем более надежные и точные результаты дает прогноз. За короткий период не успевают сильно измениться условия развития явления и характер его динамики.
Некоторые авторы различают такие понятия, как прогнозирование и предсказание. Оценим модель по которой предвидится будущее значение переменной Y:
В этом случае, если будущее значение xt+p известно, то такое оценивание Y называется предсказанием. Если же действительное значение xt+p неизвестно, то говорят, что делается прогноз значения Y. Очевидно, что точность прогноза ниже точности предсказания.
На базе статистических методов при анализе динамических моделей можно определить вероятную ошибку предсказаний. Пусть xt+p есть истинное значение исследуемого показателя Y в момент времени (t+p). При этом - значение по уравнению регрессии (построенному по уравнению МНК). Тогда ошибка предсказания определяется как .
Относительная ошибка прогноза определяется как отношение ошибки прогноза к действительному значению переменной, выраженное в процентах: .
Однако при достаточно медленном изменении Y значение является относительно небольшим, что может создать иллюзию качественного прогноза. Поэтому чаще вместо абсолютных значений исследуемой величины используют приросты этих значений: прогнозируемый прирост и реальный прирост за рассматриваемый период: .
Х.Тейл предложил для осуществления прогнозов использовать стандартную среднеквадратическую ошибку: , где k – количество прогнозных периодов,
При абсолютно точных прогнозах числитель предыдущей дроби будет равен нулю, т.е. U=0. При “наивном” прогнозе U=1. Т. о., близость значения U к нулю является признаком качественного прогноза.
Для определения ориентировочных размеров экономических явлений в будущем используется метод экстраполяции. Под экстраполяцией понимают нахождение уровней за пределами изучаемого ряда, т.е. продление в будущее тенденции, наблюдавшейся в прошлом (перспективная экстраполяция). Экстраполяцию рядов динамики осуществляют различными способами, например, экстраполируют ряды динамики выравниванием по аналитическим формулам: зная уравнение для теоретических уровней и подставляя в него значение t за пределами исследуемого ряда, рассчитывают для t вероятностные Для нахождения интересующего нас аналитического выражения тенденции на любую дату t необходимо определить средний абсолютный прирост и последовательно прибавить его к последнему уровню ряда столько раз, на сколько периодов экстраполируется ряд, то есть экстраполяцию можно сделать по формуле:
- экстраполируемый уровень, (i+t) – номер этого уровня (года).
i – номер последнего уровня (года) исследуемого периода, за который рассчитан
t – срок прогноза (период упреждения)
- средний абсолютный прирост.
Однако следует помнить, что использование среднего абсолютного прироста для прогноза возможно только при следующем условии: где .
Одномерная оптимизация заключается в нахождении точки х*, в которой целевая функция f(x) принимает минимальное (максимальное) значение: f(х*) → min (max). Функция f(x) имеет локальный минимум, если в окрестности х* справедливо неравенство: f(x) > f(х*). Глобальный минимум – неравенство выполняется на множестве .
Необходимым условием экстремума в точке х* является равенство нулю первой производной, т.е. решить уравнение . Данному условию удовлетворяют как локальные и глобальные экстремумы, так и точки перегиба. С целью получения достаточных условий требуется расчет вторых производных в найденных точках решенного уравнения.
Если вторая производная в данной точке больше 0, то это min. Наоборот – max.
Многомерная безусловная оптимизация.
Пусть задана функция n действительных переменных f(x1, …, xn)=f(x), определенная на множестве , х – вектор-столбец , обозначающий точку в n-мерном евклидовом пространстве с координатами x1, …, xn.
Функция f(x) имеет локальный минимум в точке , если в ее окрестности выполняется: f(x*) f(x), глобальный минимум – неравенство выполняется на множестве .
Необходимым условием существования экстремума функции нескольких переменных в точке х* является равенство нулю всех частных производных в этой точке.
Данная система может иметь как одно, так и несколько решений. Точки х* называются стационарными. Для проверки полученных точек на экстремум необходимо провести исследование вторых производных. При этом рассчитывается матрица Гессе Н(х*), представляющая квадратную матрицу вторых частных производных f(x). Достаточным условием минимума является положительно определенная матрица Н, а максимума - отрицательно.
Основные этапы решения задач оптимизации:
1. Выделение объекта или системы (выделение совокупности факторов, влияющих на целевую функцию; формирование вида допустимой области и характера ограничений).
2. Определение количественного критерия, на основе которого можно выявить лучшие условия функционирования объекта.
3. Математическое описание объекта, т.е. построение мат. модели.
4. Выбор способа оптимизации (прямой – на объекте методами поиска и планирования эксперимента; на основе мат. моделей).
5. Выбор метода оптимизации, который определяется тремя факторами: вид критерия, характер ограничений, размерность задачи. Аналитические, графические, численные.
6. Реализация задачи на ЭВМ
7. Анализ результатов и проверка на объекте.
Обычный симплекс – метод.
Симплексом в пространстве n переменных называют выпуклый многогранник, имеющий n+1 вершину. В обычном симплекс-методе используется правильный симплекс (все ребра которого равны). На примере двумерного случая рассмотрим решение задачи оптимизации. Выбирается начальный симплекс – треугольник, т.к. двумерное пространство, с вершинами х(1) – х(2) – х(3). Размещение правильного симплекса в пространстве может быть осуществлено двумя путями:
1. Одна вершина перемещается в начало координат, а остальные вершины располагаются так, чтобы ребра , выходящие из первой вершины, образовывали одинаковые углы с соответствующими координатными осями.
2.Центр симплекса перемещается в начало координат, а (n+1)-я вершина на ось х0. Остальные вершины располагаются симметрично относительно координатных осей.
В вершинах исходного симплекса рассчитывается значение целевой функции ,,. Из этих трех значений выбирается «наихудшая» точка. Через центр тяжести противолежащей грани хц.т. строится новая вершина симплекса х(4). В результате получается новый симплекс х(2)-х(3)-х(4). Вычисляется значение целевой функции в х(4). Среди новых вершин ищется «наихудшая». Эта вершина вновь отображается через середину противолежащей грани, вся процедура повторяется. Признаком окончания поиска является процедура зацикливания, когда вновь отображенная вершина оказывается «наихудшей». В этом случае необходимо уменьшить размеры симплекса. Процедура повторяется до тех пор, пока длина ребра не станет меньше заданной точности.
Метод деформируемых многогранников (метод Нельдера – Мида).
Данный метод более эффективен, чем обычный симплекс – метод, так как симплекс меняет свою форму от цикла к циклу.
Если , следовательно, - новая вершина симплекса, иначе, за новую вершину берется точка, полученная после отображения .
б) , то сжатие β < 1.
в) , то редукция (уменьшение размеров симплекса (обычно в 2 раза)), т.е. координаты всех вершин симплекса сдвигаются на половину расстояния до наилучшей точки. . Критерием остановки алгоритма является среднеквадратичная величина разности значений функции в вершинах симплекса и среднего ее значения, т.е. .
Градиент – вектор, направленный в сторону наискорейшего возрастания функции. Вектор, противоположный градиенту, называется отрицательным градиентом. Градиент целевой функции grad f(x) – если целевая функция непрерывна и дифференцируема, то существует ее градиент, определяемый как вектор – столбец, составленный из частных производных целевой функции по всем факторам:
Градиент всегда направлен перпендикулярно к линии уровня в данной точке. Длина вектора градиента: . Суть всех градиентных методов заключается в использовании вектора градиента для определения направления движения к оптимуму. Согласно необходимому условию существования экстремума функции в точке экстремума градиент функции обращается в ноль. Это свойство часто используется для проверки условия окончания поиска в градиентных методах, т.е. . Общий алгоритм всех градиентных методов заключается в построении из некоторой начальной точки х(0) последовательности приближений: x(k+1) = x(k) - λ(k) S(k), где S(k) – единичный вектор в направлении градиента f(x) в точке x(k), λ(k) – величина шага в направлении градиента.
Градиентные методы с дроблением шага. Методы с постоянным шагом.
Величина шага αk выбирается: , где 0 < ε < 1 - произвольно выбранная постоянная величина. При минимизации функции выбираем α > 0. На k-й итерации проверяем выполнение неравенства при αk = α. Если оно выполнено, полагаем αk = α и переходим к следующей итерации. Если нет, то шаг αk дробим до тех пор, пока оно не выполнится.
Метод наискорейшего спуска или крутого восхождения Бокса - Уилсона.
Метод наискорейшего спуска – это процесс, на каждой итерации которого шаг αk выбирается из условия минимума функции f(x) в направлении движения, т.е. .
В этом методе направление движения из точки xk касается линии уровня в точке xk+1. Последовательность точек x0, x1, … , xk, зигзагообразно приближается к точке минимума х*, причем звенья этого зигзага ортогональны между собой. Шаг α выбирается из условия минимизации по α функции , поэтому .Т.о., направления спуска на двух последовательных итерациях взаимно ортогональны.
Методы случайного поиска характеризуются тем, что в них используется элемент случайности либо при выборе текущей точки, либо текущего направления поиска, либо величины шага. Плюсы: возможность нахождения как локальных, та и глобальных экстремумов; нечувствительность к оврагам и к повышенной размерности задачи; простота реализации и отделки программ; надежность и помехоустойчивость. Минусы: большое количество вычислений функции; медленная сходимость в районе экстремума.
Простой случайный поиск ненаправленный, т.е. все последующие статистические испытания проводятся независимо от результатов предыдущих. Пусть необходимо найти экстремум f(x) при условии x
Точка x1 выбрана случайным образом. Вычисляем y1=f(x1) и y2=f(x2). Сравниваем и выбираем минимальное (максимальное) f(x1) и f(x2). Проводим N экспериментов и получаем искомую точку. Оценим N: пусть n – размерность вектора переменных (х1, х2, …, хn). Объем n-мерного исходного прямоугольника равен V=. Пусть необходимо найти решение с точностью εi для каждой из переменных, тогда для нахождения оптимальной точки необходимо попасть в область с объемом: Vε = . Вероятность попадания в эту область при одном испытании равна: Pε = Vε,/V. Испытания независимы, поэтому вероятность непопадания за N экспериментов равна (1 - Pε)N. Вероятность того, что решение можно найти за N испытаний: P = 1 – (1 - Pε)N , N>=. Другим критерием остановки алгоритма метода случ. поиска является след.: поиск прекращают в том случае, когда количество выпавших подряд неудачных точек станет больше заранее выбранного числа.
Методы получения случ. точки в зад. обл. пространства. Пусть случ. число генерируется равномерно распределенным на интервале z=. Чтобы привести его к диапазону , необходимо yi = . Для получения случ. координаты точки в диапазоне х= используют xj=ai+yj(bi-ai) , где i – размерность задачи, j – число опытов.
Метод случайных направлений. Из некоторой исходной точки x(k) производится шаг в случайном направлении, который определяется случайным вектором S(k) по соотношению:
X(k+1)=X(k)+hS(k), где h – величина шага (const). Если в X(k+1) значение функции улучшается, то шаг считается удачным и запоминается f(X(k+1)), затем производится новый шаг и т.д. Если шаг неудачный, то выбирается новое случайное направление из точки X(k). Поиск заканчивается, если после выполнения m шагов из одной точки улучшения функции не происходит (mn).Модификации с hconst. Задается εi, i=1, … ,n. После выполнения серии с m неудачных опытов поиск не заканчивают, а производят уменьшение шага и снова повторяют опыты. Критерий остановки: hmin εi. Получение случайной точки в заданной области t = ; . Для получения случайной координаты точки в диапазоне от , есть формула:
; j = 1, 2, …, N, i = 1, 2, …, n.
Получение случайных векторов
Случайный вектор определяем в n-мерном пространстве, он с равной вероятностью может принимать любое направление и имеет длину равную 1. Данный вектор может быть получен из последовательности случайных чисел и имеет компоненты:
Постановка задачи:
Необходимо определить экстремум функции f(x1, … , xn) → min (max) при условиях:
, f, g, h – заданные функции.
Или: построение мат. модели задачи исследования операций начинается с описания множества G допустимых решений и критериев оптимальности.
Критерий оптимальности – признак, на основании которого проводится сравнительная оценка допустимых решений и выбор оптимального решения. Любой элемент множества – допустимое решение, а выбранный элемент – оптимальное решение.
Общая классификация методов.
Если принятие решения происходит в наперед известном и не изменяющемся во времени информационном состоянии – это задача статической оптимизации.
Статическая оптимизация в зависимости от наличия ограничений на целевую функцию бывает безусловной и условной. Безусловная оптимизация, в свою очередь, бывает одномерной и многомерной.
Условная оптимизация, в зависимости от вида критерия, делится на оптимизацию линейным программированием (критерий линейный), линейным программированием, динамическим программированием (если критерий зависит от времени).
Линейным программированием называется раздел математики, в котором изучаются методы нахождения минимума или максимума линейной функции конечного числа переменных при условии, что переменные удовлетворяют конечному числу дополнительных условий (ограничений), имеющих вид линейных уравнений или линейных неравенств.
Задача ЛП в общем случае формулируется как нахождение таких значений действительных переменных x1 ,x2, …, xn, для которых линейная целевая функция f(x) принимает min (max) значение, т.е. в матричной форме:
называется симметричной формой записи задачи ЛП (или стандартной задачей ЛП). Здесь x=(x1, x2,…,xn)TRT, cT=(c1, c2,…,cn), А-матрица (аij) размера mn, b=(b1, b2,…,bn)T.
Совокупность чисел x=(x1, x2,…,xn)T, удовлетворяющих ограничениям задачи ЛП, называется допустимым решением (или планом). Все допустимые решения образуют область допустимых решений (ОДР). План x=(x1*,x2*,…,xn*)T, при котором целевая функция f(x) принимает min (max) значение, называется оптимальным планом.
Методы решения задач ЛП делятся на два типа: точные и приближенные. Точные - симплексные методы. Приближенные методы - различные варианты градиентных схем оптимизации, методы случайного поиска. Наибольшее распространение у симплексных (последовательный перебор угловых точек, при котором значение целевой функции улучшается от итерации к итерации (от одной угловой точки к другой).
Для задачи ЛП с n переменными, подчиненными m ограничениям (m<n), можно получить решение, придавая каким либо из (n-m) переменным произвольные значения и разрешая систему m уравнений относительно оставшихся m переменных. Когда (n-m) переменных приравниваются к нулю. Такое решение называют базисным решением системы из m уравнений, с n неизвестными. Переменные приравненные к нулю, называются свободными, остальные базисными и образуют базис. Если полученное решение содержит только положительные компоненты, то оно называется базисным допустимым или опорным планом. Особенность допустимых базисных решений состоит в том, что они являются крайними точками ОДР расширенной задачи, т.е. угловой точкой многогранника решений. Эк. содержание задачи определяется 3 факторами: 1) b1, b2,…,bm – ограниченные ресурсы; 2) j=1,2,…,n – возможные способы их использования; 3) цель наиболее эффективного использования ресурсов. сj-это оценка эффективности j-того способа использования ресурсов. Графически задача решается для 2- и 3-мерного пространства. Пусть задача ЛП задана в двумерном пространстве, т.е. ограничения содержат две переменные. В этом случае каждое условие определяет полуплоскость с граничной прямой: ai1x1+ai2x2=bi , i=(1,2,…,m), x1=0, x2=0. В итоге образовывается плоскость, ограниченная всеми прямыми – допустимая область – многоугольник. Необходимо найти точку многоугольника, в которой прямая F(x) = c1x1 + c2x2 = 0 является опорной и функция достигает min (max). Т.о. оптимальное решение - одна из вершин многоугольника ОДР.
Каноническая форма записи задачи ЛП:
Линейные транспортные задачи составляют особый класс задач линейного программирования. Общая постановка транспортной задачи состоит в определении оптимального плана перевозок некоторого однородного груза из m пунктов отправления (ПО) A1, A2,…,Am, в n пунктов назначения (ПН) B1, B2,…, Bn. При этом в качестве критерия оптимальности обычно берется либо минимальная стоимость перевозок всего груза, либо минимальное время его доставки. Рассмотрим транспортную задачу, в качестве критерия оптимальности которой взята минимальная стоимость перевозок всего груза. Обозначим через cij тарифы перевозки единицы груза из i-того ПО в j-тый ПН, через ai-запасы груза в i-том ПО, через bj-потребности в грузе в j-том ПН, а через xij- количество единиц груза, перевозимого из i-того ПО в j-тый ПН. Предполагается, что транспортные расходы пропорциональны перевозимому количеству продукции, т.е. перевозка k единиц продукции вызывает расходы cijk. Тогда математическая постановка задачи состоит в определении минимального значения целевой функции при условиях ,, , ,, , . Поскольку переменные xij удовлетворяют системам линейных уравнений (2) и (3) и условию не отрицательности (4), обеспечиваются доставка необходимого количества груза в каждый из ПН, вывоз имеющегося груза из всех ПО, а также исключаются обратные перевозки. Очевидно, общее количество груза у поставщиков равно, а общая потребность в грузе в ПН равна единиц. Если общая потребность в грузе в пунктах назначения равна запасу груза в ПО, т.е. =, то модель такой транспортной задачи называется закрытого типа. Если модель открытого типа (), то ее всегда можно привести к закрытому типу введением фиктивного ПН или фиктивного ПО: если <, то bn+1 =-, тогда =, Если >, то аm+1=-, тогда = и cm+1,j=0, . Впрочем, стоимость перевозок для фиктивного ПН, т.е. сi,n+1, может не всегда быть равной нулю, а приравниваться стоимости складирования излишков продукции, также как и для фиктивного ПО - cm+1,j может составить стоимость штрафов за недопоставку продукции. Транспортная задача представляет собой задачу линейного программирования и, естественно, ее можно решить с помощью метода последовательного улучшения плана или метода последовательного уточнения оценок. В этом случае основная трудность бывает связана с числом переменных задачи (mn) и числом ограничений (m+n). Поэтому специальные алгоритмы оказываются более эффективными. К таким алгоритмам относятся: метод потенциалов, метод дифференциальных рент. Алгоритм метода потенциалов, его называют еще модифицированным распределительным алгоритмом, начинает работу с некоторого опорного плана транспортной задачи (допустимого плана перевозок). Для построения опорного плана обычно используют один из трех методов: метод северо-западного угла, метод минимального элемента, метод аппроксимации Фогеля.
Типичным примером задачи ЛП является задача распределения ресурсов, ограничения-равенства в которых соответствуют необходимости полного использования ресурсов. Коэффициенты aij обычно означают либо расход i-того ресурса на производство единицы j-той продукции (ресурсом может быть сырье, машинное время, электроэнергия и др.), либо содержание некоторого ингредиента в исходном ресурсе (железа в руде, золы в угле, белков в пищевом продукте и т.д.). Свободные члены bi обычно означают запас ресурса или потребное количество ингредиента в производимой продукции. Постановка задачи: для изготовления j видов продукции на предприятии используют i видов сырья. При этом производство ограниченно количеством ежедневно получаемого сырья b1, b2,…,bi aij - количество единиц i-того вида сырья, затрачиваемых на изготовление j-той продукции. pj-величина прибыли получаемой от реализации единицы j-той продукции. Требуется составить такой план выпуска продукции, чтобы при ее реализации получить максимальную прибыль. Обозначим через xj –количество единиц j-той продукции выпускаемых ежедневно. Прибыль от реализации этой продукции будет равна p1+p2+…+pj и ее нужно максимизировать: ; количество ресурсов ограничено: , i = 1,2, …,m. Кроме того, количество продукции неотрицательное число, поэтому: xj , j = 1,2,…,n.
Методы ЛП. При решении задачи методами ЛП, принимаются допущения: пропорциональность, т.е. затраты ресурсов на любой вид производственной деятельности, а также вклад этого вида производственной деятельности в суммарный доход прямо пропорциональны его уровню (объему) производства. Аддитивность, т.е. общий объем ресурсов, потребляемый всеми видами производственной деятельности, равен сумме затрат ресурсов на отдельные виды производственной деятельности, а общий доход от производственной деятельности равен сумме затрат доходов от каждого вида производственной деятельности. Неотрицательность, ни одному из видов производственной деятельности не может быть приписан отрицательный объем производства. Возможны ситуации, когда некоторое управляемое переменное xj может принимать отрицательные значения. В этом случае говорят о неограниченном в знаке переменном модели, и используют представление этого переменного в виде разности 2х неотрицательных управляемых переменных: , , . На практике допущения о пропорциональности и аддитивности при построении математических моделей часто не соответствуют реальности. Точные методы решения задач ЛП представляют собой симплексные методы оптимизации, среди которых можно выделить: непосредственно симплексный метод, называемый также методом последовательного улучшения плана, модифицированный симплексный метод, двойственный симплексный метод, называемый также методом последовательного уточнения оценок, метод одновременного решения прямой и двойственной задач, называемый также методом последовательного сокращения невязок. Наибольшее распространение получили симплексные методы решения задачи ЛП, по существу представляющие собой последовательный перебор угловых точек, при котором значение целевой функции улучшается от итерации к итерации (от одной угловой точки к другой). Идея метода состоит в целенаправленном сокращённом переборе вариантов решения, каждый из которых заведомо не хуже, а, как правило лучше предыдущего. Перебор ведется до тех пор пока не будет найдено оптимальное решение. Метод предназначен для решения общей задачи линейного программирования, записанной в канонической форме. Для того, чтобы привести задачу к канонической форме эту систему ограничений можно представить в виде системы уравнений, в которую мы введем дополнительные неотрицательные переменные xj+1, xj+2, …, xj+i: .Вводимые дополнительные переменные имеют вполне определенный экономический смысл. Если в ограничениях исходной задачи ЛП отражается расход и наличие производственных ресурсов, то величины xj+i равны объему неиспользованного ресурса. Векторы условий, соответствующие xj+1,…, xj+i образуют базис. Переменные xj+1,…, xj+i назовем базисными переменными. Остальные переменные задачи- свободные. Если приравнять свободные переменные нулю x1=0, x2=0,…, xj=0, то соответствующие базисные переменные примут значения xj+1= b1, + xj+2 =b2, …, xj+i =bi Вектор x с такими компонентами представляет собой угловую точку многогранника решений (допустимую) при условии, что bi(опорный план). Теперь необходимо перейти к другой угловой точке с меньшим значением целевой функции. Для этого следует выбрать некоторую небазисную переменную и некоторую базисную так, чтобы после того, как мы “поменяем их местами”, значение целевой функции уменьшилось. Такой направленный перебор в конце концов приведет нас к решению задачи.
В задаче НЛП требуется найти такой вектор переменных x=(x1, x2, …, xn), для которого min(max), при условиях . Рассмотрим частный случай общей задачи НЛП, предполагая, что система ограничений содержит только уравнения, а f(x) и hi(x) - функции непрерывные вместе со своими частными производными: max(min) и hi(x)=0 , . Данную задачу называют задачей на условный экстремум или классической задачей оптимизации. D - допустимое множество, на котором определен критерий, зависит от соотношения d = n - m - дефект системы. 1. d = 0, если система уравнений является совместной, D - совокупность корней системы. В этом случае для решения задачи достаточно просмотреть эту совокупность и выбрать ту точку, в которой f(x) оптимальна. Если система линейна, то система имеет единственный корень. Если нелинейная, то число корней может быть сколько угодно большим. 2. d = 1, если система линейна - множество D - прямая, d=2 – плоскость, d=3 многогранник, если нелинейна при d=1 множество D представляет собой некоторую кривую, при d=2 – поверхность, при d=2 и более – конус. 3. d < 0, исключив лишние ограничения, придем к одному из рассмотренных вариантов или определим несовместимость системы. 4. при d > 0 поступают следующим образом. Часть переменных - m, выразим в явном виде из ограничений через другие n-m. В целевую функцию f(x) вместо xn-m+1, xn-m+2, …., xn подставляем преобразованные переменные. В результате получаем задачу безусловной оптимизации меньшей размерности f(x1, x2, …xn-m, )min (max). Можем воспользоваться необходимыми условиями экстремума и найти решение продифференцировав целевую функцию по всем переменным и приравняв их к нулю.
Не всегда удается получить разрешение в форме в элементарных функциях; в этом случае обычно используется метод множителей Лагранжа. Для решения задачи вводят набор дополнительных переменных , называемых множителями Лагранжа и составляют функцию Лагранжа. Необходимые условия экстремума функции f(x) при наличии ограничений можно получить, приравняв нулю частные производные функции F(x,) по всем xj, j=, и по всем , i=. Точка в которой достигается относительный max (min) должна удовлетворять системе из m+n уравнений
- функция Лагранжа
Каждая точка x, в которой достигается относительный max (min) при x, будет являться решением системы. Этот метод позволяет найти лишь необходимые условия существования условного экстремума для непрерывных функций, имеющих непрерывные производные. Полученные решения могут и не давать экстремального значения функции f(x). Поэтому найденные т.о. значения переменных должны быть проверены на экстремум с помощью анализа производных более высокого порядка.
Задача ЦЧП, в которой все или некоторые переменные должны принимать целые значения. Когда ограничения и целевая функция задачи представляют собой линейные зависимости, задачу называют линейной. В противном случае, если хоть одна зависимость нелинейна, то нелинейной. Ограничение целочисленности может быть наложено не на все переменные, а лишь на их часть. Задача ЦЧП формулируется так же, как и задача ЛП, но включается дополнительное требование, состоящее в том, что значения переменных, составляющих оптимальное решение, должны быть целыми неотрицательными числами. Найти min значение линейной функции Z = при ограничениях , i=1,…,m, xj0, xj-целые, j=1,2,…,n. Метод ветвей и границ - процедура перебора всех целочисленных допустимых решений.
1. Решаем сформулированную задачу как задачу ЛП-1. Пусть W1 - оптимальное значение ее целевой функции. Допустим, в оптимальном решении ЛП-1 некоторые целочисленные переменные принимают дробные значения. Тогда оптимальное решение исходной задачи не совпадает с оптимальным решением ЛП-1. В этом случае W1 - верхняя граница оптимального значения W исходной задачи. 2. Производим ветвление по одной из целочисленных переменных, имеющих дробное значение в оптимальном решении ЛП-1. 3. Пусть ветвление происходит по xi, дробное значение которой в ЛП-1 равно x1. Известны нижняя и верхняя границы для каждой целочисленной переменной, а также нижняя граница функции z0 . Пусть только первая компонента x1* оптимального плана не удовлетворяет условию целочисленности. Тогда из области допустимых решений ЛП-1 используется область - целая часть x1*. В результате сформировалось 2 задачи, которые отличаются тем, что в одной из кроме исходных ограничений добавляются , а в другой - . Решаем одну из них. Если в результате получен целочисленный план, для которого z(x*) <= z0 , то данная задача исключается из списка. Если z(x*) > z0 , то z0 исправляется и за величину z0 оптимум линейной функции полученного оптимального плана. Процесс продолжается пока список задач не будет исчерпан. Метод сечения Гомори. Сущность в том, что сначала задача решается без условия целочисленности. Если полученный план целочисленный, то задача решена. Иначе добавляется новое ограничение, обладающее свойствами: линейное; должно отсекать найденный оптимальный нецелочисленный план; не должен отсекать ни одного целого плана – правильное отсечение. Далее задача решается с учетом нового ограничения. после этого, в случае необходимости, добавляется еще одно ограничение. алгоритм: 1) симплексным методом решить задачу без учета целочисленности, 2) если среди компонент оптимального решения есть нецелое, то выбрать компоненту с наибольшей целой частью по соответствующему уравнению системы (в которой основные переменные выражены через неосновные переменные - оптимальное решение ЛП) сформировать правильное отсечение . {} – дробная часть числа. данное неравенство дополняем неотрицательной целочисленной переменной и преобразовываем в равносильное уравнение и включаем в систему ограничений. полученную задачу решаем симплексным методом. если найденный оптимальный план будет целочисленным, то задача решена, иначе возвращаемся к пункту 2. Если в процессе решения появится уравнение с нецелым свободным членом и целыми остальными коэффициентами, уравнение не имеет решения в целых числах.
На складе предприятия всегда должно быть нужное количество деталей или запасов, для производственной деятельности. Если их увеличивать, возрастает стоимость их хранения. Задача управления запасами состоит в выборе целесообразного решения. Q – запас товара одного вида. Если поступает заявка, запас уменьшается. Пусть величина на спрос непрерывна во времени. Если Q = 0 – дефицит. Задача управления запасами учитывает и задержки: издержки – расходы (оформление, доставка, хранение), издержки – связанные с дефицитом (штраф, недополучение прибыли, потери клиентов). Размер партии – количество товаров, поставляемое на склад. Основная модель. g – интенсивность спроса, b – организационные издержки (постоянны), s – стоимость товара (постоянна), h – издержки содержания запасов (постоянны), q – размер партии (исходит мгновенно, как только уровень его достигает 0). Чтобы полностью удовлетворить годовой спрос g при размере поставки q, необходимо обеспечить g/q поставок в год. Средний уровень запасов составляет q/2. Уравнение издержек будет иметь вид C=C1+C2+C3=bg/q+sg+hq/2, где C1-общие организационные издержки; C2-стоимость товаров; C3-общие издержки содержания запасов. За исключением q все величины в правой части уравнения постоянны и известны, т.е. C=f(q). Для нахождения минимума C найдем производную dC/dq и приравняем ее к нулю: dC/dq=-bg/q2+h/2=0, откуда qопт=, где qопт- оптимальный размер партии. Модель производственных запасов. Рассмотрим случай, когда готовые товары поступают на склад непосредственно с производственной линии.. Обозначим через p скорость поступающего на склад товара. Определим оптимальный размер партии, минимизирующий общие затраты. Общие издержки в течение года, как и для основной модели, составляют C=C1+C2+C3, C1=bg/q, C2=sg. Для получения среднего уровня запасов следует учесть, что RT=(p-g)t-максимальный уровень запасов, q=pt-количество товаров в одной производственной поставке. Тогда средний уровень запасов составляет половину максимального и равен (p-g)q/2p. В итоге C=bg/q+sg+q(p-g)/2p. Решая уравнение dC/dq=0, найдем оптимальный размер партии производственных поставок: qопт=. Модель запасов, включающая штрафы. Рассмотрим основную модель, допускающую возможность существования периодов дефицита, который покрывается при последующих поставках, и штрафов за несвоевременную поставку. Пусть предприятие должно поставить q ед. товара в течение каждого промежутка времени L, за единицу времени поставляется g ед. времени поставляется g ед. товара (q=Lg). Предположим, что в начале каждого периода L предприятие делает запас, равный k. Это означает, что в течение периода будет наблюдаться дефицит товара, и некоторое время поставки не будут осуществляться. Невыполненные заявки будут накапливаться до максимальной величины q-k и будут удовлетворены, как только поступит следующая партия товаров в количестве q. За то, что товары доставляются предприятием позже необходимого срока, на предприятие налагается штраф, который зависит от того, насколько была задержана поставка. Такая модель целесообразна, поскольку иногда выгоднее заплатить штраф, чем расходовать дополнительные средства на хранение запасов, превышающих величину k. Задача управления запасами состоит в том, чтобы выбрать такое значение k, которое ведет к минимизации всех затрат, включая затраты на хранение и штрафы.График изменения запасов модели представлен на рис.4.
Для определения оптимального значения k обозначим: h-издержки хранения единицы товара за единицу времени; p-затраты на штраф в расчете на единицу товара за один день просрочки.Найдем издержки одного цикла: C=C1+C2, где C1-общие издержки содержания запасов; C2-общие затраты на штраф. Так как товары находятся на складе в течение периода OA (см рис.4), средний уровень запасов за этот период равен k/g, то C1=h*k/2*k/g=hk2/2g. Так как штраф выплачивается в течение периода AB=(q-k)/g, общее число «товаро-дней», на которые налагается штраф, равно площади треугольника ABC. Площадь составляет (q-k)/g*(q-k)/2, откуда C2=p(q-k)2/2g. Окончательно C=hk2/2g+p(q-k)2/2g. Найдем dC/dk и, решив уравнение dC/dk=0, получим оптимальное значение: kопт=pq/(h+p). Взяв kопт в качестве уровня запасов в начале каждого цикла при условии, что невыполненные заявки будут удовлетворены, сведем суммарные расходы C к минимуму: Cmin=q2hp/2g(h+p).
Общая постановка. Задачу можно считать сформулированной если:
Критерии качества управления. Задача управления имеет особенность: допускается не одно, а множество различных решений. Если существует множество решений, то необходимо выбрать такое, которое является лучшим с любой какой либо точки зрения когда цель управления может быть достигнута несколькими способам, на способе управления можно положить добавочные требованию, степень выполнения которых может служить основанием для предпочтения одного способа управления другим. Критерии качества управления – математическое выражение дающее количественную оценку степени выполнения наложенных на способ управления требований.
Ограничения, накладываемые на процесс управления. Задачу нахождения оптимального управления следует считать несущественной, не вызывающей никаких проблем, если на характер движения системы не наложено ни каких ограничений. При решении задачи управления нельзя не считаться с тем обстоятельством, что две любые системы всегда подвержено различного рода ограничениям. Виды: первого рода – законы природы, в соответствии с которыми происходит движение управляемой системы; 2 вид вызван ограниченностью ресурсов, используемых при управлении или иных величин, которые в силу физических особенностей системы не может превосходить некоторых пределов.
В общем виде: имеется некоторый объект, состояние которого характеризуется двумя видами параметров – параметрами состояния и параметрами управления, причем в зависимости от выбора последних зависит траектория движения процесса. Качество процесса управления оценивается с помощью некоторого функционала (функционалом называется числовая функция, аргументами которой, как правило, служат другие функции), на основе чего ставится задача: найти такую последовательность значений управляющих параметров, для которой данный функционал принимает экстремальное значение.
Различают: статистическую и динамическую оптимизацию (в зависимости от вида критерия качества – функция, функциональная). Статистическая оптимизация в зависимости от наличия ограничений бывает безусловной (нет) и условной (есть). Если ограничений на процессе управления нет то безусловная оптимизация может быть одномерной или n-мерной. Если же существует ограничения, то глядя на вид критерия, выделяют линейное программирование, НЛП, динамическое программирование.
Динамическая оптимизация различает 2 вида критериев: дискретной (используется прямые методы оптимизации) и непрерывные критерии (используются методы поиска необходимого и достаточно условия оптимизации – либо вариационное исчисление, либо принцип Потрягина). Непрерывные – позволяют оценить значения в любой момент времени. Дискретные – данные могут быть получены также через какие то промежутки времени.
49. Типовые ЭММ, использующие методы ЛП.
ЛП – раздел математики, в котором изучаются методы нахождения min(max) линейной функции конечного числа переменных при условии, что переменные удовлетворяют конечному числу дополнительных условий (ограничений), имеющих вид линейных уравнений или неравенств. Задача ЛП – найти значения действительных переменных x1…xn, для которых f(x) принимает max(min) значения: совокупность чисел х=(x1…xn)Т, удовлетворяющих ограничениям ЛП – допустимый план (решение). Все допустимые решения - ОДР. План х*=( х*1… х*n)Т, при котором целевая функция принимает макс(мин) значения, называется оптимальным планом решения задачи ЛП. С каждой задачей ЛП тесно связана другая линейная задача, называемая двойственной:
Исходная постановка задачи: составить такой план выпуска продукции X=( x1…xn), при котором прибыль (выручка) от реализации продукции будет максимальной при условии, что потребление ресурсов по каждому виду продукции не превзойдет имеющихся запасов. Постановка двойственной задачи: найти полный набор цен (оценок) ресурсов Y=(y1…ym), при котором общие затраты на ресурсы будут минимальны при условии, что затраты на ресурсы при производстве каждого вида продукции будут не менее прибыли (выручки) от реализации этой продукции. Задача использования ресурсов: Предприятие имеет m ресурсов, количество которых соответственно равно bi единиц, из которых производится n продуктов. Предприятие может обеспечить выпуск каждого вида продукции в количестве не более dj, j = 1,n. Для производства единицы jй продукции необходимо aij единиц iго ресурса. При реализации единицы jй продукции прибыль Cj единиц. Необходимо составить такой план выпуска, который бы обеспечивал получение максимальной прибыли при реализации всей продукции. Если через xj(j=1,n) обозначить количество jй продукции, которое необходимо выпустить, то это и будет Задача 1, по такому же принципу решается задача оптимального использования удобрений.
Для двойственной: задача составления диеты. Дневная диета должна содержать m видов различных питательных веществ в количестве не менее bi (i=1,m) единиц. Имеется n различных продуктов в количестве dj(j=1,n). Пусть аij – количество единиц iго питательного вещества, содержащегося в единице j-го продукта, Cj – стоимость единицы jго продукта. Определить, какие продукты и в каком количестве необходимо включить в диету, чтобы она удовлетворяла минимальной дневной потребности в каждом питательном веществе при наименьшей стоимости используемых продуктов. К этому же разряду относится задача на составление смесей.
Транспортная задача. Билет 43.
Задача оптимального управления заключается в нахождении допустимого управления и соответствующей ему траектории объекта x*(t), переводящей объект управления из начального состояния в конечное, при этом функционал качества принимает min значения.
Одномерная и многомерная безусловная оптимизация. Задача управления может быть сформулирована, если:
Одномерная безусловная оптимизация. Нахождение точки X*, в которой целевая f(x) принимает min(max) значение. Классические методы поиска экстремума основываются на поиске необходимых и достаточных условий существования экстремума. Локальный min f(x)>f(x*) в окрестности. Глобальный – f(x)>f(x*) для x€R.
Многомерная. Пусть задана функция n действительных переменных: f(x)=f(x1,…,xn), определенная на Rn, x – вектор-столбец, обозначающий точку в n-мерном пространстве. Необходимое условие существования экстремума – равенство нулю всех частных производных в этой точке X*. Данная система уравнений может иметь как одно, так и несколько решений. Точки X* называются стационарными точками. Для проверки полученных точек на экстремум необходимо провести исследование вторых частных производных. Рассчитывается матрица Гессе. M(x*) – квадратная матрица вторых частных производных в точке X*. Достаточное условие минимума – положительность M, максимума – отрицательность M.
ЛП. Найти такие значения действительных переменных x1,…xn, для которых линейная целевая f(x) принимает max(min) значения:
A – матрица aij размерностью m×n.
x=(x1, …, xn)T, b=(b1,…,bn)T, CT =(C1,…,Cn).
Совокупность чисел X=(x1,…,xn)T, удовлетворяющих ограничениями – допустимый план. План X*, при котором f(x) принимает max(min) значения – оптимальный план, решение задачи ЛП.
НЛП. Требуется найти такой вектор переменных X=(x1,…,xn), чтобы
Динамическое программирование. Процесс принятия решения и управления может быть разбит на отдельные шаги. Этот метод позволяет свести одну сложную задачу со многими переменными ко многим задачам с малым числом переменных. Одним из основных методов – метод реккурентных соотношений, который основывается на использовании принципа оптимальности. Он состоит в том, что каковы бы не были начальное состояние на любом шаге управления, выбранное на этом шаге, последующее управление должно выбираться оптимальными относительно состояния к которому придёт система в конце данного шага. Использование данного принципа гарантирует, что управление, выбранное на любом шаге, не локально лучше, а лучше с точки зрения процесса в целом.
Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состояниях, которые уменьшают степень неопределенности, неполноты знаний. Показателями качества информации выступают параметры:
Экономическая информация отображается, как правило, в виде документов. Документ – материальный носитель информации, имеющий юридическую силу и оформленный в установленном порядке. Наряду с термином “ информация” используется слово “данные”. Во время обработки смысл информации отодвигается на второй план, а основное внимание обращают на форму представления, в этом смысле данные – информация, представленная в формализованном виде, который позволяет передавать или обрабатывать ее при помощи технических и программных средств. Информация является основной частью информационной системы программно – аппаратного комплекса, предназначенного для автоматизированного сбора, хранения, обработки и выдачи информации. Обычно информационные системы имеют дело с большими объемами информации, которая имеет сложную структуру. Примеры информационных систем – банковские, транспортные, заводские. Любая информационная система включает в себя 4 компонента: информационные средства, программное обеспечение, технические средства, персонал. Информационное обеспечение реализуется в виде файловой системы или БД. БД – совокупность описаний объектов предметной области и связей между ними, актуальных для конкретной предметной области.
Особенность информационной системы, по сравнению с вышеперечисленными системами, состоит в том, что структура данных в информационных системах обычно сложна из за большого количества взаимосвязей, а задачи по обработке данных однотипны для разных предметных областей (создание, поиск, ввод и вывод, группировка, сортировка). Поэтому все типовые функции по работе с данными были выделены в специальную систему СУБД – комплекс программных и языковых средств создания, введения и манипулирования данными.
Программные средства делят на 2 части: системное программное обеспечение (СПО) и прикладное ПО. В состав СПО входит ОС ЭВМ и СУБД. ОС настолько тесно связана с техническими средствами, что их часто объединяют и называют программно – аппаратной платформой, например IBM PC использует платформу “WINTEL” (Windows + Intel).
Технические средства включают простейшие аппаратные средства проверки достоверности. Для ЭИС – диапазоны, типы и виды специальных документов, форм записей и представления информации, что позволяет на стадии заполнения документа производить первичный контроль на диапазон допустимых значений.
Персонал – специалисты, которые обслуживают и сопровождают информационные системы.
Информационная модель – это отражение предметной области в виде информации.
Предметная область представляет собой часть реального мира, которая исследуется или используется. Отображение предметной области в информационных технологиях представляется информационными моделями нескольких уравнений. Выделение информационных моделей разных уровней абстракции позволяет разделить сложный процесс отображения «предметная область - программа» на несколько итеративных более простых отображений.
ЭИС – совокупность внутренних и внешних потоков прямой обратной inf связи экономического объекта, методов, средств, специалистов, участвующих в процессе обработки inf и выработке управленческих решений.
Семантические модели предназначены для отображения смысла информации, циркулирующей в предметной области. Любая модель включает в себе 3 компонента:
Сущность – реальный или представленный объект, inf о котором должно сохранятся и быть доступна. Основной единицей представления знаний об однородных сущностях – тип сущности (понятия). В диаграммах ER – модели сущность представляется в виде прямоугольника, содержащего имя понятия.
(рисунок какой-то)
Атрибут (свойство) – это элементарная единица структурное понятие, которая служит для уточнения, идентификации классификации, числовой характеристики или выражения состояния сущности.
Связь – ассоциация между двумя понятиями. Всегда бинарна. На диаграмме изображается в виде мнении м/у понятиями.
Информационные модели потоков данных. С помощью моделей потоков данных описываются процессы преобразование входных данных в выходные – информационные процессы, которое сопровождается изменением состояния предметной области. Каждое такое изменение – событие. Модель представляет собой несколько иерархически связанных диаграмм потоков данных (ДПД), которые описывают процесс преобразования данных от ввода в систему до выдачи пользователю. На верхнем уровне диаграмма определяет входы, выходы системы и основные процессы. На более детальных диаграммах каждый процесс уточняется. Основные компоненты: Внешний объект – предмет или лицо, являющейся источником или приемником inf (заказчик). Системы к подсистемы – части ИС. Процесс – преобразования входных потоков данных в выходные в соответствии с другими алгаритмами. Накопитель данных – устройство для хранения информации. Поток данных – информация передаваемая через некоторое соединение от источника к приемнику.
Под системой понимают совокупность связанных между собой и внешней средой элементов или частей, функционирование которых направлено на получение конкретного результата. Практически каждый экономический объект можно рассматривать как систему. Система включает компоненты:
Для системы характерны свойства: сложность, делимость, целостность, многообразие элементов и различие их природы, структурированность.
Сложность системы зависит от многих входящих в неё компонентов, их структурного взаимодействия, а так же от сложности внутренних и внешних связей и динамичности.
Делимость системы означает, что она состоит из ряда подсистем или элементов, выделенных по определенному признаку, отвечающему конкретным целям и задачам.
Целостность означает, что функционирование множества элементов системы подчинено единой цели.
Многообразие элементов системы и различия их природы связано с и функциональной специфичностью и автономностью. Например, в материальной системе объекта, связанной с преобразованием вещественно-энергетических ресурсов, могут быть выделены такие элементы. Как сырье, основные и вспомогательные материалы, топливо, полуфабрикаты, запчасти, готовая продукция, трудовые и денежные ресурсы.
Структурированность системы определяет наличие установленных связей и отношений между элементами внутри системы, распределение элементов системы по уровням иерархии.
Для оценки эффективности и качества функционирования ЭИС служит набор критериев, которые количественно определяют соответствие системы целям её создания. Критерии должны быть наглядными, напрямую зависеть от работы ЭИС, допускать приблизительную оценку по результатам экспериментов. Одновременное достижение всех целей невозможно, на практике выбирают компромиссное решение: один из критериев оптимизируется, а остальные служат в качестве ограничений. Цель:
ИС - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Современное понимание ИС предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера. В крупных организациях наряду с персональным компьютером в состав базы информационной системы может входить мэйнфрейм или суперЭВМ. Кроме того, техническое воплощение информационной системы само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление.
Классификация информационных систем
ИС делятся на две группы:
Делятся на три класса систем:
По концепции построения ЭИС делятся на:
По областям применения ИС делятся на:
СППР возникли как развитие и обобщение управленческих ИС и СУБД в направлении их большей пригодности и приспособленности к задачам повседневной управленческой деятельности.
СППР - компьютерная информационная система, использующаяся для поддержки различных видов деятельности при принятии решения в ситуациях, где невозможно или нежелательно иметь автоматические системы, которые полностью выполняют весь процесс принятия решения. СППР не заменяет ЛПР, автоматизируя процесс принятия решения, а оказывает ему помощь в ходе решения поставленной задачи.
С самых первых определений СППР определился круг решаемых с их помощью задач: неструктурированные и слабоструктурированные. Существенное влияние на такую направленность СППР оказала классификация проблем, согласно которой, неструктурированные задачи имеют лишь качественное описание, основанное на суждениях ЛПР, а количественные зависимости между основными характеристиками задачи не известны. В хорошо структурированных задачах существенные зависимости могут быть выражены количественно. Промежуточное положение занимают слабоструктурированные задачи, сочетающие количественные и качественные зависимости, причём малоизвестные и неопределённые стороны задачи имеют тенденцию доминировать.
Среди факторов, определяющих качество принимаемых решений, одним из основных является интеллект ЛПР (начальника, руководителя, пользователя). Под интеллектом следует понимать весь интеллектуальный потенциал ЛПР в целом: данные природой способности творческого мышления, знания, приобретенные в ходе обучения, практики, жизненного опыта и др. Перспективы развития СППР в повышении интеллектуального уровня ЛПР не путем традиционных методов обучения, а на основе использования методов и средств (систем) искусственного интеллекта (СИИ), базирующихся на технологиях аналитической обработки данных.
Широкое практическое применение в свое время нашли экспертные системы (ЭС). Анализ опыта использования экспертных систем показал перспективность их для применения в интересах решения задач управления. Однако, практическое их применение позволило выявить ряд существенных недостатков:
по своей природе они не предназначены для аналитической обработки больших объемов информации;
использование ЭС для решения слабоструктурированных задач требует постоянного наличия инженеров по знаниям и предметной области, что осложняет работу конечного пользователя;
разработчики ЭС столкнулись с проблемой получения знаний от экспертов, так как оказалось, что они зачастую не в состоянии выразить все свои знания, накопленные в результате своей практической деятельности и составляющие внутреннюю интуицию специалиста.
Совокупность современных информационных технологий, позволяет вести речь о разработке ИС (подсистемы) интеллектуальной поддержки принятия решения, главным предназначением которой является - своевременное и качественное обеспечение всех информационных потребностей руководителей в процессе принятия решения. Это позволит:
1.Автоматизировать процессы упр-ния предприятия за счет интеллектуализации принятия бизнес - решений.
2.Повысить эффективность производства корпоративного предприятия.
3.Открыть такую сферу производства, которая позволяет говорить о разработке полноценных АИС управления (совокупность технического, специального математического программного и информационно-лингвистического обеспечения) на базе современных ИТ обработки данных.
СППР могут быть предназначены для выбора вариантов стратегического плана развития банка, либо выбора заявок на финансирование инвестиционных проектов на основе многокритериального анализа и экспертных оценок. В результате работы СППР вычисляются оценки степени соответствия каждого из возможных вариантов решений предъявляемым требованиям и предпочтениям, а все возможные варианты ранжируются по итоговой степени предпочтительности. Так, банковскими аналитиками используются СППР в областях стратегического планирования и формирования портфелей привлечения и размещения кредитно-инвестиционных ресурсов, в инвестиционном анализе и расчете лимитов и рисков кредитования. Неотъемлемым компонентом СППР этого уровня являются правила принятия решений, получаемые на основе применения специальных аналитических технологий и архитектур организации и хранения данных.
Структура ИС - совокупность отдельных ее частей - подсистем, выделенных по какому-либо признаку.
ИС – совокупность обеспечивающих подсистем: информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.
Информационное обеспечение - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.
Назначение: своевременное формирование и выдача достоверной информации для принятия управленческих решений.
Техническое обеспечение — комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические, процессы.
Математическое и программное обеспечение — совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.
К средствам математического обеспечения относятся:
В состав программного обеспечения входят: Общесистемное программное; Специальное программное обеспечение; Техническая документация на разработку программных.
Организационное обеспечение — совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.
Организационное обеспечение реализует следующие функции:
Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации. Цель - укрепление законности.
Когда идет поектирование ИС на несколько пользователей, которые имеют свои бизнес – функции и территориально могут находиться в разных помещениях, но при этом все они должны работать с единой ИС организаци, возникает необходимость в параллельном доступе к БД. Если БД расположена на одной машине – это системы распределенной обработки данных. Если БД распределена по разным машинам в сети и к ней возможен параллельный доступ нескольких пользователей, речь идет о системах распределенных БД.
В распределенных системах используются три интегрированные технологии.
1. Технология «клиент — сервер». Обычно 1 ПК располагает информационными и вычислительными ресурсами, а другие ПК пользуются ими. Машина, управляющая ресурсами – сервер к-л ресурса, а машина их использующая – клиент.
Техническая реализация распределенных сетей – система компьютеров, объединенных линиями связи и специальными устройствами, позволяющими передавать без искажения и переключать между компьютерами потоки данных.
Линии связи вместе с устройствами передачи и приема данных – каналы связи, устройства, производящие переключение потоков данных в сети – узлы коммутации.
Основные принципы технологий - разделение операций обработки данных на 3 группы:
2. Технология совместного использования ресурсов в рамках глобальных сетей.В рамках глобальных сетей к ним относится Telnet (часть Internet). Этот ресурс обеспечивает описание и реализацию сетевого терминала для доступа к ресурсам удаленной машины. Гл. Цель – обеспечение взаимодействий терминального устройства и терминал-ориентированного процесса.
3. Технология универсального пользовательского общения в виде электронной почты. Информация подготавливается пользователем или программой подготовки почты. Затем вызывается программа отправки почты. Стандартной программой отправки почты является sendmail, которая ищет машину – получателя почты и устанавливает с ней взаимодействие в режиме on-line, чтобы передать почту в почтовый ящик.
Сеть – несколько машин – терминалов, соединенных с помощью одной или нескольких линий связи. Сети облегчают процесс обмена данными, поиска необходимой информации, использование ресурсов других машин, резервирования информации.
Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами машины. В секторе программного обеспечения и операционных систем ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, Novell. Сетевые операционные системы – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая операционная система предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью, периферийными устройствами), поддерживают работу в абонентских системах. .Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент – сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные сети, сейчас они распространяются на ассоциации локальных сетей. Наибольшее распространение получили системы LAN Server, Net Ware, Vines, Windows NT, Novell NetWare.
Сетевые операционные системы оцениваются по комплексу критериев: производительность, разнообразие возможностей связи пользователей, возможности администрирования, отказоустойчивость. Операционная система Windows NT является многозадачной, предназначенной для архитектуры клиент – сервер и использования различных протоколов транспортного уровня операционной системы, имеет 32 разрядную архитектуру и обеспечивает функционирование локальной сети. Предоставляет возможность каждой абонентской системе в сети быть сервером или клиентом. Позволяет вести совместную работу группы пользователей. Ведет адресацию оперативной и внешней памяти, обеспечивает многозадачность и многопоточность обработки данных, поддерживает мультипроцессорную обработку данных, создает задание на репликацию данных (обновление данных на резервном сервере на основе данных первичного, то есть приведение данных резервного сервера в актуальное состояние), в рамках которого предлагается выбор каталогов, которые необходимо реплицировать.
Экономический объект – сложная вероятностная динамическая система, охватывающая процессы производства, обмена, распределения и потребления материальных и др.благ. Относится к классу управляемых систем.
Свойства экономического объекта:
- целостность (т.е. наличие таких признаков, которые не присущи ни одному из составляющих элементов объекта, взятому отдельно);
- динамичность (изменение параметров и структуры объекта под влиянием среды);
- невозможность изолировать протекающие в объекте процессы от окружающей среды;
- активная реакция на новые факторы, способность к действиям в зависимости от отношений объекта к этим факторам.
В любом экономическом объекте происходят определённые бизнес-процессы. Бизнес-процесс – совокупность последовательно и(или) параллельно выполняемых операций, преобразующая материальные и информационные потоки в потоки с другими свойствами. Бизнес-процесс протекает в соответствии с управляющими директивами, вырабатываемыми на основе целей деятельности. В ходе бизнес-процесса потребляются финансовые, энергетические, трудовые и материальные ресурсы и выполняются ограничения со стороны других процессов или внешней среды. Бизнес-процесс представляет собой основы системы управления. Пока она не выстроена, т.е. не отработаны бизнес-процессы, не регламентировано выполнение их процедур, не определены объёмы обработки и передачи информации с одного рабочего места на другое, не распределены сферы ответственности - внедрение ИТ на такой экономический объект не оправдывает ожиданий от автоматизации бизнес-процессов.
Структура бизнес-процесса:
Экономическая информация – совокупность сведений, отражающих социально – экономические процессы и служащие для управления этими процессами и коллективами людей в производственной и непроизводственной сфере. К ней относятся сведения, которые циркулируют в экономической системе, о процессах производства, материальных ресурсах, процессах управления производством, финансовых процессах, а также сведения экономического характера. К экономической информации предъявляются следующие требования: точность, достоверность, оперативность, ценность, полнота и ясность. Классификаторы экономической информации позволяют упорядочить информацию. Классификаторы строятся в отношении признаков с известными значениями. Существует 2 системы классификации: иерархическая и фасетная. При иерархической классификации множество объектов последовательно разбиваются на соподчиненные подмножества.. При фасетной классификации определяются признаки (фасеты) и для каждого из них устанавливается набор значений, в соответствии с которыми и образуются независимые классификационные группировки объектов в процессе решения конкретных задач, исходя из заданной фасетной формулы задачи. Фасетная классификация обладает большой гибкостью, возможностью практически неограниченного добавления числа фасетов, группировки множества по любому сочетанию и числу фасетов. Несколько стадий формирования: первичная – в итоге производственно – хозяйственной деятельности, вторичная – образуется в результате обработки первичной, промежуточная – для определения направления путей завершения решения задачи. Результативная – цель решения задачи. Существуют технологии решения: входная и выходная. Входная – предмет обработки ИС, выходная – результат обработки ИС.
При функционировании экономической системы на нее оказывает влияние окружающая среда и внешние факторы: экономические риски, метеоусловия, неполнота структурного построения системы, трудности формализации и структуризации экономических задач, недостаточность информации, избыточность, фактор нестабильности. Если объединить все вышеперечисленные факторы, то это будет фактор неопределенности:
Эк.inf – совокупность сведений отражающих социально-экономические процессы и служащие для управления этими процессами. К ней относятся сведения, которые циркулируют в экономической системе, о процессах производства, материальных ресурсах, процессах управления производством, финансовых процессов к эк.inf предъявляются следующие требования: точность, которая обеспечивает ее однозначное восприятие; достоверность, которая определяет допустимый уровень искажения Inf, при котором сохраняется эффективность функционирования системы; оперативность – отражает актуальность Inf для необходимых расчетов и принятия решений в изменившихся условиях ; ценность зависит от характера решаемо задачи; полнота – если Inf достаточна для понимания и принятия решений; ясность – если выражена на понятном пользователю языке.
Структурное подразделение эк.inf м.б. различным, но приоритете отдается иерархическому принципу выделения Inf единиц. Единица самого высокого ранга ИС – совокупность inf объекта управления. ИС делится на: подсистемы, массивы, показатели и реквизиты.
Реквизит - min структурное образование, несущее эк. смысл. Он характеризует эк. явления или с количественной, или качественной стороны. Если качественная характеристика, то реквизит – признак (название предприятия), количественная характеристика задается числами в явной форме – реквизит-основание (трудоемкость).
В показателях сочетаются реквизиты-признаки и реквизиты-основания, что позволяет давать полное представление об эк. процессах обычный случай образования показателей представляет набор только реквизитов – признаков, один из которых (ведущий) выполняет функцию основания. Показатели следует считать главными структурными единицами эк.inf. Реквизиты и показатели обладают своими внутренними качествами: формой (названием) и содержанием (значением) (например, зарплата – ее количеством в разные месяцы).
Ряд показателей одной формы, но с различными значениями образуют массив. Массив принимает упорядоченное содержание, если все показатели располагаются с заданной последовательностью, например, в порядке возрастания чисел натурального ряда или по алфавиту.
Совокупность массивов, относящихся к одной функции управления – подсистема. Либо относящихся к подсистеме по характеру решаемой задачи. Совокупность подсистемы, характеризующих управленческую работу в целом - ИС объекта управления.
Соц-эк. системы – сложная вероятностная динамическая система, охватывающая процессы производства, обмена, распределения и потребления материальных и др благ. Такие системы относятся к классу сложных. Системой называется комплекс взаимосвязанных элементов вместе с отношениями между элементами между их атрибутами. Основные признаки исследуемого множества элементов, которые можно назвать системой:
Основной метод исследования – метод моделирования, т.е. метод теоретического анализа и практического действия, направленный на разработку и использование моделей. Модель – образ реального объекта (процесса) в материальной или идеальной форме (описанной языковыми средствами), отражающий существенные свойства моделируемого объекта замещающей его в ходе процесса и управления. Метод моделирования основывается на принципе аналогии, т.е. возможности изучения реального объекта не непосредственно, а через рассмотрение подобного ему и более доступного объекта – его модели. Важнейшим понятием при моделировании является понятие адекватности модели, т.е. соответствия модели моделируемому объекту или процессу по тем свойствам, которые считаются существенными при исследовании.
Процесс построения адекватной модели основывается на свойствах:
Моделирование эк.системы представляет собой процедуру изменения (решения)вектора состояния системы (набор inf, характеризующей ее в данный момент времени) в различные интервалы времени. Причем поиск решения происходит по некоторому частному критерию или набору критериев. След-но различают модели:
- однокритериальные (тогда вводится система ограничений на другие) с поиском решения в некотором диапазоне – оптимизация по заданному критерию;
- двукритериальные модели ставят соответствие области существования одного критерия по отношению к др. доп. Ввод ограничений на остальные (плоская задача)
- трехкритериальная – область оптимальных значений м.б. представлена в виде некоторого трехмерного пространства.
Процесс моделирования включает 3 структурных элемента: объект исследования, субъект (исследователь), модель, опосредствующую отношения между познающим субъектом и познаваемым объектом. Основные этапы:
Перечисленные процессы моделирования находятся в тесной взаимосвязи, могут иметь место возвратные связи этапов.
Классификация ЭММ:
Система методов сетевого планирования и управления (СПУ) – предназначенна для планирования и управления и разработки крупных промышленных комплексов, технологической подготовки производства, новых видов изделий, кап. ремонтов основных фондов. СПУ основанно на моделировании процесса с помощью сетевого графика и представляет собой совокупность расчетных методов, организационных и контрольных мероприятий по планированию и управлениюкомплексом работ. СПУ позволяет формировать резервы времени, трудовые, материальные и денежные ресурсы; осуществлять управление комплексом работ по принципу «ведущего звена» с прогнозированием и предупреждением возможных срывов в ходе работы; повышать эффективность управления в целом при четком распределении ответственности меджу руководителями разных уровней и исполнителями работ.
Чтобы составить план работ, необходимо описать их с использованием сетевой модели – план выполнения комплекса взаимосвязанных операций, заданного в форма сети, графическое изображение которой – сетевой график.
Особенность сетевой модели в четком определении всех временных взаимосвязей предстоящих операций.
Главные элементы сетевой модели: события и работы.
Работа:
Событие – момент завершения к-л процесса, отражающий отдельный этап выполнения проекта. Событие не имеет продолжительности и совершается мгновенно. Граф «событие – работа»: событие – вершина графа, работа – ориентированные дуги.
Структурная модель не содержит числовых оценок продолжительности работ. Имеет иной принцип построения сетей – без событий. Граф «работа – связь»: вершины графа – определенные работы, ориентированные дуги – зависимости между работами, определяющие порядок их выполнения.
Сетевые графики составляются на начальном этапе планирования. Процесс разбивается на работы, составляется перечень работ и событий, продумываются логические связи и последовательность выполнения, работы закрепляются за ответственными исполнителями. С их помощью оценивается длительность каждой работы. Затем составляется сетевой график. После его упорядочивания расчитываются параметры событий и работ, определяются резервы времени и критический путь (наименее продолжительный путь в графе).
Путь – любая последовательность работ, в которой конечное событие каждой работы совпадает с начальным событием следующей за ним работы.
Резерв времени – показывает, на какой допустимый период времени можно задержать наступление события, не вызывая увеличение срока выполнения комплекса работ.
Критический путь – путь , не имеющий резервов и включающий самые напряженные работы комплекса.
Экономическая система – сложная упорядоченная совокупность всех экономических отношений и видов хоз. деятельности общества, осуществляющаяся в формах определенных производственных и социальных отношений и институтов, целью которой является удовлетворение потребностей общества в материальных благах и услугах.
Эк. системы могут рассматриваться и анализироваться на разных уровнях: микро – макроэкономики. Для каждого уровня могут быть характерные черты, описывающие систему как в целом, так и отдельные звенья. Для характеристики любой системы выделяют ее элементы, уровни организации, структуру и функции.
Основными элементами экономической системы являются социально – экономические отношения, базирующиеся на сложившихся в каждой экономической системе формах собственности на экономические ресурсы и результаты хоз. деятельности; организационные формы хоз. деятельности; хозяйственный механизм.
Свойства экономической системы:
Информационная экономическая система предназначенна для автоматизации процессов управления на предприятии. Она помогает спроектировать систему процессов, настроить схему их выполнения и «увязать» деревом целей. После чего ЭИС автоматически обеспечивает движение и обработку информации по настроенным процессам, позволяет их контролировать, проводить оптимизацию и анализ их эффективности.
Набор функций ЭИСдля предприятия должен охватывать ряд подсистем: управление производством, запасами, материальными потоками, снабжением и сбытом, управление финансами, персоналом, транспортом, послепродажным обслуживанием и подсистему аналитических средств обработки данных.
ЭИС должна удовлетворять требованиям: наличие СУБД, безопастность, контроль и разграничение доступа, модульный принцип построения из оперативно – функциональных блоков, поддержка интернета и интранета.
Информация о ресурсах – финансовых, кадровых, материальных, информационных, бизнес – процессах.
По мере движения вверх происходит структурирование и фильтрация информации, так что к руководству приходят наиболее существенные параметры для выработки стратегических решений.
Банк данных – это система специальным образом организованных данных – баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.
База данных (БД) – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.
Система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.
Приложения – программы, с помощью которых пользователи работают с БД. С одной БД могут работать несколько приложений.
Принципы построения БД:
1. Производительность и готовность. Запросы от пользователей БД удовлетворяются с такой скоростью, которая требуется для использования данных. Пользователь быстро получает данные, когда они ему необходимы.
2. Минимальные затраты. Низкая стоимость хранения и использования данных, минимизация затрат на внесение изменений.
3. Простота и легкость использования. Пользователи могут легко узнать и понять, какие данные имеются в их распоряжении. Доступ к данным должен быть простым, исключающим возможность ошибки со стороны пользователя.
4. Простота внесения изменений. БД можно увеличивать и изменять без нарушения имеющихся способов использования данных.
5. Доступность. Многопользовательский доступ,язык запросов должен быть совместим со стандартам SQL. Интерфейс для других систем..
6. Возможность поиска. Пользователи БД могут обращаться с самыми различными запросами по поводу хранимых в ней данных. Для реализации этого служит так называемый язык запросов.
7. Целостность. Под целостностью БД понимается актуальное состояние ее данных, отражающих состояние некоторой реальной предметной области и подчиняющихся правилам непротиворечивости. Современные БД могут содержать данные, используемые многими пользователями. Очень важно, чтобы в процессе работы элементы данных и связи между ними не нарушались. Кроме того, аппаратные ошибки и различного рода случайные сбои не должны приводить к необратимым потерям данных. Поэтому СУБД должна содержать механизм восстановления данных.
8. Безопасность и секретность. Под безопасностью данных понимают защиту данных от случайного или преднамеренного доступа к ним лиц, не имеющих на это права, от неавторизированной модификации данных или их разрушения. Секретность определяется как право отдельных лиц или организаций решать, когда, как и какое количество информации может быть передано другим лицам или организациям.
9. Способность к модернизации. Взаимодействие с другими СУБД и прочими системами.
10. Масштабируемость. Максимальное количество одновременно работающих пользователей.
Однако необходимо учитывать важность отдельных параметров или их групп для каждой конкретной организации.
БД с позиции их использования для систематизации информационных услуг и продуктов делятся на библиографические и небиблиографические. Библиографические БД содержат вторичную информацию о документах, включая рефераты и аннотации. Небиблиографические БД имеют множество видов:
1) справочники, содержащие информацию о различных объектах и явлениях;
2) полного текста, содержащего первичную информацию;
3) числовые, содержащие количественные характеристики и параметры объектов и явлений;
4) текстово-числовые, содержащие описание объектов и их характеристики;
5) финансовые, содержащие финансовую информацию;
6) юридические, содержащие правовые документы по отраслям, регионам, странам.
По технологии обработки данных БД бывают: централизованные и распределенные. Централизованная БД хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Распределенная БД состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной БД.
Современная СУБД содержит в своем составе:
В современных условиях протекания бизнес - процессов стало естественным организовывать хранение и управления данными отдельно от прикладных задач. Тогда любые прикладные программы получают возможность извлекать нужные данные из общего хранилища данных единообразным способом. Как результат были созданы специфические инструменты для решения задач по хранению, обработке, поддержанию целостности данных большего объема и сложной структуры. Предметная область в разрезе ИТ - часть реального мира, подлежащая изучению для организации управления и автоматизации. Предметную область определяют как множество объектов, отношений между ними, ограниченное потребностями производства. Она образуется совокупностью описаний; которые должны обеспечивать полное взаимопонимание и правильную трактовку исходных данных и требований в цепочке лиц, крайними звеньями которой являются разработчик и пользователь системы.
Совокупность описаний предметной области БД:
БД – совокупность массивов и файлов данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и обработки данных, независимо от их вида, являющаяся объединением данных некоторого множества задач и обладающая свойствами: единой формой представления данных, взаимосвязанностью данных, независимостью данных от программ.
Банк данных – система специально организованных баз данных, программных, технических, организационно – методических средств для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.
Метаданные – информация от используемых структурных данных, логической организации данных, правах доступа пользователей и физическая расположенность данных.
СУБД – единый комплекс программ, реализующий все процедуры манипулирования данными, запись данных в базу, их обновление, поиск и вывод данных. Она должна обеспечить пользователя языком описания и обработки данных на логическом уровне, обеспечить защиту и целостность данных при коллективной работе с БД.
Приложения – программы, с помощью которых пользователи работают с БД.
Транзакция – последовательность операций над БД, рассматриваемые СУБД как единое целое. Целостность – актуальное состояние данных, отражающих состояние реальной предметной области и подчиняющихся правилам непротиворечивости.
Запрос – процесс обращения пользователя к БД с целью чтения или изменения информации в БД.
Триггер – части программ, описывающие какое либо событие. Событиями могут быть введение или удаление элементов данных определенного типа. Когда событие происходит, выполняется определенная последовательность действий.
Инфологическая модель данных – описание БД, выполненная с использованием математических формул, таблиц, графиков и других средств языкового описания, понятных всем участникам проекта.
Даталогическая модель – модель БД, отражающая логические взаимосвязи между элементами данных безотносительно их содержания и физической организации. Разрабатывается с учетом конкретной СУБД, с учетом специфики предметной области и на основе инфологической модели.
Сущность – это любой различимый объект, который может по каким либо признакам отличить от других объектов, информацию о котором необходимо хранить в БД.
Тип сущности – набор однотипных элементов, выступающих как единое целое.
Экземпляр сущности – конкретная вещь в наборе элементов сущности.
Атрибут – именованная характеристика сущности (должна быть уникально для конкретного типа сущности, может быть одинакова для различных видов сущности).
Ключ – минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности.
Информационное обеспечение – важнейший элемент ИС, предназначенный для отражения информации, характеризующей состояние управляющего объекта и являющийся основой для принятия управленческих решений. Информационное обеспечение включает материалы с перечнем показателей, используемых в задачах различных подсистем.; порядок формирования массивов информации; методы внесения изменений в информацию; методы организации контроля информации; перечень показателей, выдаваемых по запросу аппарата управления; методы хранения и обновления информации. Любая система управления имеет дело с двумя видами информации: внешней (о внешней среде) и внутренней (циркулирующей между управленческим аппаратом и объектом управления). Внешняя информация касается состояния рынка и конкурентов, налоговой политики, цен; носит вероятностный характер, трудно формализуема, обрабатывается экспертными информационными системами. Внутренняя информация отражает развитие объекта управления в различные временные интервалы.
Например, финансово-хозяйственное состояние, как правило, эти данные измеряются, и в управленческих документах фиксируется точная информация. Документы: входные и результатные. Входные: оперативные (факты) и условно-постоянные (материальные, трудовые, технологические и прочие нормы и нормативы, также справочные данные). Выходные: предназначенные для конечного использования; для пользования ИС при решении других задач (транзиты); вспомогательные, корректировочные, уничтожающиеся после каждого решения задачи. Создание ИО осуществляется в тесной связи с технологией автоматизированной обработки и ПО. Появились возможности формирования с помощью машин БД, использование которых позволяет осуществить широкий обмен информацией между пользователями. Создание ИО осуществляется в ходе составления тех.проекта и предусматривает составление инструкций пользователям по применению основных положений ИО в их практической деятельности, связанной с обработкой экономических задач. Это инструкции по подготовке документов к машинной обработке и их кодированию, инструкции по обработке экономических задач на машинах (вводу программы, исправлению информационных массивов, вводу исходных данных, корректировке информации, загрузке в БД, организации запросов, получению выходных данных, организации обмена информацией с другими пользователями. Основными функциями ИО являются наблюдение за ходом производственно-хозяйственной деятельности, выявление и регистрация состояния управляемых параметров и их отклонение от заданных режимов, подготовка к обработке первичных документов, отражающих состояние управляемых объектов, обеспечение автоматизированной обработки данных, осуществление прямой и обратной связи между объектами и субъектами управления.
Под качеством и полнотой ИО понимается совокупность свойств, которая характеризует способность ИС удовлетворять заданным требованиям решения задач. Процесс обеспечения качества и полноты гарантирует, что ИС и её ИО соответствует требованиям, утверждённым в техническом задании. Критерии оценки регламентируются стандартами, методами и средствами по обеспечению качества, а эффективность использования ИО, которая определяется такими признаками как: сокращение сроков составления отчётов, повышение качества аналитических работ, сокращение документооборота, повышение качества управления вследствие максимального использования всех возможностей ИО.
Экономическая информация – совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы и служащие для управления этими процессами. К ней относятся сведения, которые циркулируют в экономической системе, в процессах производства, материальных ресурсах, процессах управления производством.
Для полной формализации экономической информации проводят процедуру кодирования. Кодирование – процесс присвоения условных обозначений объектам и классификационным группам по соответствующей системе кодирования. Система кодирования – это совокупность правил обозначения объектов и группировок с использованием кодов. Код – условное обозначение объектов в виде знака или группы знаков в соответствии с принятой системой. Код базируется на алфавите (некоторое множество знаков). Число знаков этого множества – основание кода. Различают следующие типы алфавитов: цифровой, буквенный и смешанный. Код характеризуется следующими параметрами: длинной (L), основанием кодирования (А), структурой кода (распределение знаков по признакам и объектам классификации), степенью информативности I=R/L (R – общее количество признаков), коэффициентом избыточности Кизб – отношение максимального количества объектов Qmax к фактическому количеству объектов Qфакт: Кизб= Qmax/ Qфакт.
Все системы кодирования можно сгруппировать в 2 подмножества: регистрационные и классификационные системы кодирования. Особенностью регистрационных систем кодирования является их независимость от применяемых систем классификации. (Чтобы приспособить экономическую информацию для эффективного поиска, обработки ЭВМ и передачи по каналам связи, её необходимо представить в цифровом виде. С этой целью её необходимо сначала упорядочить (классифицировать), а затем формализовать (закодировать) с использованием классификатора – документа, с помощью которого осуществляется формализованное описание экономической информации в ЭИС, содержащей наименования объектов, наименование классификационных группировок и их кодовые обозначения. Для кодирования объектов необходимо их упорядочить по некоторым признакам. Результат упорядоченного распределения объектов заданного множества носит название классификации, а совокупность правил распределения объектов множества на подмножества – система классификации.). регистрационные коды используют для идентификации объектов и передачи информации об объектах на расстояние. Должны удовлетворять требованиям: минимальная длина кода, однозначность соответствия наименования объекта и его кода в течение длительного периода времени и защищённость кода от помех и ошибок. Регистрационные коды состоят из двух частей: информационной и контрольной, предназначенной для защиты передаваемой информации от ошибок.
Классификационные коды используются для отражения классификационных взаимосвязей объектов и группировок; применяются в основном для сложной конечной обработки экономической информации на машине. Требования: однозначность отображения классификационных взаимосвязей объектов и их группировок; обеспечение максимальной простоты программирования.
Под документом понимается информационной сообщение на естественном языке, зафиксированной ручным или печатным способом на бланке установленной формы и имеющим юридическую силу.
Основными носителями информации являются входные и выходные документы. Входная документация содержит первичную, необработанную информацию, отражающую состояние объекта управления; заполняется вручную или при помощи технических средств. Выходная документация включает сводно-группировочные данные, полученные в результате обработки. Вся задокументированная информация обеспечивает приведение множества экономических показателей в определённую систему с целью установления терминологического единства, однозначности описания, взаимосвязи между показателями.
Документы могут классифицироваться по ряду признаков:
Существует государственный стандарт «Унифицированные системы документации, используемые в АСУ», в котором определены требования к унифицированной системе документации. Она включает комплекс взаимосвязанных документов, отвечающим единым правилам и требованиям построения.
В состав УСД входит учётная, отчётно-статистическая, финансовая и др. документация. Каждому документу присвоен код в соответствии с общегосударственным классификатором управленческой документации (ОКУД). По ряду документов разработаны унифицированные и стандартные формы бланков. Унификация выдвинула следующие требования к документам: стандартная форма построения, приспособление к автоматизированной обработке, минимизация показателей, исключение дублирования, включение всех необходимых для целей управления показателей.
Данные, с точки зрения БД – набор конкретных значений параметров, характеризующих объект, условие, ситуацию или любые другие факторы. Данные не обладают определённой структурой, становятся информацией, когда пользователь задаёт им определённую структуру, т.е. осознаёт их смысловое содержание. Поэтому центральным понятием в области БД является понятие модели. Модель данных – некоторая абстракция, которая, будучи приложима к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию, т.е. сведения, содержащие не только данные, но и взаимосвязь между ними.
Модели данных делятся на 3 большие группы:
К фактографическим моделям относятся: иерархическая модель, представляющая собой древовидный граф, в котором объекты выделяются по уровням соподчинённости объектов; сетевая модель представляется в виде диаграммы связей, на которой указываются независимые (основные) типы данных и зависимые; в модели допустимы любые виды связей между записями и отсутствует ограничение на число обратных связей; должно соблюдаться одно правило: связь включает основную и зависимую записи. В реляционной модели БД взаимосвязи между элементами данных представляются в виде двумерных таблиц, называемых отношениями.
Основная структура данных в модели: отношения, тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный ключ. Тип данных – символьный, числовой. Домен – множество допустимых значений простого типа, выделенных по определённому признаку, отвечающим какому-либо условию (D={Иванов, Петров, Сидоров}). Атрибут – вхождение домена в отношение; единица, которая служит для уточнения, идентификации, числовой характеристики или выражения состояния домена. Схема отношения – именованное множество пар (Ai, Di), i=1,..,k. Ai – имя атрибута, Di – имя домена, k – ранг отношения. Схема реляционной БД представляет собой совокупность схем отношений и содержит S(rd)=<A,D,R,Rel,F>. A – множество атрибутов, D – множество доменов, R – множество имён отношений, Rel – множество схем отношений, F – множество ограничений и функциональных зависимостей. Кортеж отношения – множество пар «имя атрибута, значение атрибута», причём любой атрибут отношения один и только один раз входит в кортеж. Отношение – множество кортежей, соответствующих одной схеме отношения, представленных в виде таблицы. Отношение не содержит кортежей-дубликатов. Каждое отношение имеет ключ, т.е. набор атрибутов, значения которого однозначно идентифицируют любую строку таблицы отношения.
Первичный ключ должен содержать минимальный набор атрибутов, ни один из которых нельзя отбросить без потери свойства – однозначно определять кортеж. Порядок кортежей и атрибутов не имеет значения. Для связи между разными отношениями используют понятие внешнего ключа – атрибут (набор), который является ключом в любом другом отношении и его значения принадлежат к домену Dk. Реляционная модель состоит из трёх частей: описание структуры данных; описание операций над ними и описание ограничений целостности, т.е. условий правильности и непротиворечивости данных.
Процесс проектирования БД представляет собой последовательность переходов от неформального словесного описания информационной структуры предметной области к формализованному описанию объектов предметной области в терминах некоторой модели.
Этапы проектирования:
Виды действий (манипуляций) над данными в реляционной модели представляют собой множество операций, получивших название реляционной алгебры. Алгебра – множество объектов с заданной на нём совокупностью операций, замкнутых относительно этого множества. Каждая операция использует одно или два отношения в качестве операндов и создаёт в результате некоторое новое отношение. Были определены 8 таких операций, объединённых в 2 группы по 4.
1 группа – теоретико-множественные операции: В каждом используются 2 операнда. Для всех операций, кроме декартова произведения, они должны быть одной степени и их i-е атрибуты должны быть связаны с одним и тем же доменом.
а) б) в) г)
а) Объединение двух отношений А и В – множество всех кортежей t, принадлежащих либо А, либо В, либо обоим.
б) Пересечение двух отношений А и В – множество всех кортежей t, из которых принадлежит как А, так и В.
в) Разность между двумя отношениями А и В называется множество всех кортежей t, каждый из которых принадлежит А и не принадлежит В.
г) Декартово произведение двух отношений А и В – множество всех кортежей t, таки, что t является конкатенацией (соединением в цепочки) некоторого кортежа а, принадлежащего А, и какого-либо b, принадлежащего В.
2 группа операций специальные реляционные операции:
1) 2)
3) 4)
1) селекция - , селекция отношения А по атрибутам х и у – множество всех кортежей t из А: предикат t.xt.y=истина. Оператор селекции позволяет получить «горизонтальные» подмножества заданного отношения, то есть подмножества таких кортежей заданного отношения, для которых выполняется поставленное условие. Пусть условие F таково, что значение атрибута B = b. Результат селекции – отношение по некоторому условию F – отношение, включающее кортежи исходного отношения, удовлетворяющие этому условию. 2) Проекция. При выполнении проекции отношения на заданный набор X его атрибутов получается отношение, кортежи которого состоят из значение, взятых из заданных атрибутов исходного отношения. Для описания набора Х указывают имена или номера столбцов: Это операция «вертикальной вырезки» части столбцов из таблицы (дублирующие кортежи удаляются). 3). При соединение двух отношений по некоторому условия F образуется новое отношение, кортежи которого являются конкатенацией кортежей первого и второго отношений и удовлетворяют этому условию. Фактически эта операция является применением селекции к декартову произведению исходных отношений. 4). Деление. При операции деления делится отношение степени 2 (делимое) на отношение степени 1 (делитель) и создается отношение степени 1. Атрибуты А и В должны быть определены на одном домене. Результат – отношение С с атрибутом х.
Классический подход к проектированию БД состоит в последовательном улучшении исходного представления предметной области в виде одного или нескольких отношений. Форма представления реляционной БД на каком-либо шаге этого процесса называется нормальной формой. Каждой нормальной форме соответствует некоторый определённый набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений. Отношение находится в первой нормальной форме (1НФ), если домены для каждого его атрибута являются атомарными, т.е. ограничение первой нормальной формы: значения всех атрибутов отношения д.б. атомарными. Каждая следующая НФ в некотором смысле улучшает свойства предыдущей. При переходе к следующей НФ свойства предыдущих сохраняются. Методика нормализации состоит в декомпозиции отношения, находящегося в предыдущей НФ, в 2 или большее число отношений, удовлетворяющих требованиям следующей НФ,
2НФ. Отношение R находится во 2НФ в том и только том случае, когда находится в 1НФ и каждый неключевой атрибут (любой атрибут, не входящий в состав первичного ключа) полностью зависит от первичного ключа (набор атрибутов однозначно идентифицирующий отношение).
3НФ. Отношение R находится тогда и только тогда, когда находится во 2НФ и любой неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа. Транзитивно R, если aRb и bRc влекут aRc.
4НФ. Отношение R находится в 4НФ в том и только том случае, если в случае существования многозначной зависимости (МЗ) A->>B (в отношении R(A,B,C) существует МЗ A->>B, если множество значений В, соответствующее паре значений А и С, зависит только от А и не зависит от С) все остальные атрибуты R функционально зависят от А (т.е. любому атрибуту R соответствует только одно значение А).
Во всех рассмотренных случаях производится декомпозиция одного отношения в 2. Но возможна декомпозиция в большее число отношений, каждое из которых обладает лучшими свойствами (5НФ).
В БД должны поддерживаться целостность данных, т.е. корректность и непротиворечивость операций. Однако часто схема реляционной БД неудачна, т.к. не обеспечивает целостности данных. Нарушение целостности – аномалии. Чаще всего аномалии возникают в двух случаях: при избыточности отношений и цикличности БД. Различают 3 вида аномалий: 1. при включении записи (нельзя записать в БД данные о сотруднике, которые не участвуют ни в оном проекте); 2. при исключении записи (увольняя одного сотрудника, нужно удалить некоторые записи, причём теряются данные о работе, которую он выполнял); 3. при изменении записи (обновляя оклад сотрудника, нужно определить не одно, а несколько записей, и они не противоречили бы друг другу). Все эти аномалии связаны с избыточностью данного отношения. Для устранения избыточности в реляционной теории используют аппарат нормализации схем отношений.
Структура
Функции: 1). управление внешней памятью, в которой расположены файлы с данными, файлы журналов и файлы системного каталога; 2). управление оперативной памятью, в которой располагаются буфера с данными, буфера журналов, данные системного каталога, которые необходимы для поддержки целостности и проверки привилегий пользователей. Кроме того, в оперативной памяти во время работы СУБД располагается информация, которая соответствует текущему состоянию обработки запросов, там хранятся планы выполнения скомпилированных запросов. Состав: Модуль управления внешней памятью – обеспечивает создание необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей, например, для ускорения доступа к данным. Модуль управления буферами оперативной памяти – для решения задач эффективной буферизации, которая используется практически для выполнения всех остальных функций СУБД (обработка запросов). Системный каталог в реляционной СУБД – совокупность специальных таблиц, которыми владеет сама СУБД. Таблицы системного каталога создаются автоматически при установке программного обеспечения сервера БД. Все системные таблицы обычно объединяются некоторым специальным “системным идентификатором” пользователя. При обработке SQL – запросов СУБД постоянно обращается к этим таблицам. Каждая таблица системного каталога содержит информацию об отдельных структурных элементах БД. Область SQL содержит данные связывания, временные буферы, дерево разбора и план выполнения для каждого оператора SQL, переданного серверу БД. Ядро СУБД удаляет старые, давно не используемые операторы, освобождая память под новые операторы SQL. Если пользователь выполняет запрос, план выполнения которого хранится в пуле, то СУБД производит его разбор и построение нового плана, она сразу запускает его на выполнение, возможно, с новыми параметрами. Модуль управления транзакциями – поддерживает механизмы фиксации и отката транзакций, он связан с модулем управления буферами оперативной памяти и обеспечивает сохранение всей информации, которая требуется после мягких или жестких сбоев в системе. Содержит специальный механизм поиска тупиковых ситуаций или взаимоблокировок и реализует одну из принятых стратегий принудительного завершения транзакций для развязывания тупиковых ситуаций. Модуль поддержки SQL – транслятор с языка SQL и блок оптимизации запросов. Модуль управления журналами – обеспечивает надежность хранения данных во внеш.памяти. СУБД должна быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя. Обычно рассматривают 2 возможных вида аппаратного сбоя: мягкий (внезапная остановка машин) и жесткий (потеря информации на носителе внешней памяти). Для восстановления БД нужно располагать дополнительной информацией. Наиболее распространенным методом поддержания избыточности информации – ведение журналов изменения БД. Набор функций соответствует составу функциональным задачам ее компонентов. Логическая структура СУБД: ядро, компилятор языка БД (SQL), подсистемы поддержки времени выполнения, набор утили для обеспечения работы наиболее часто используемых процедур с файлами БД и данными).
Объекты СУБД: таблицы, пользователи, триггеры, транзакции, запросы, формы, отчеты, страницы, модули. Основной объект БД – таблицы. В таблицах хранятся все данные об объекте модели данных предметной области, имеющиеся в базе, таблицы хранят и структуру базы (поля, тип, свойства). Пользователь БД – программа или человек, обращающиеся к БД. Основные категории пользователей и их роли в функционировании банка данных:
1) Конечные пользователи, от которых не должно требоваться каких-либо специальных знаний.
2) Администраторы БД. Отвечают за выработку требований к БД, ее проектирование, реализацию, эффективное использование и сопровождение. Администратор БД взаимодействует с пользователями в определении требований к базе в процессе выработки требований к системе в целом, пользуется языком описания данных для определения БД в процессе проектирования системы, взаимодействует с программистами, которые создают ПО, использующее доступ к БД, отвечает за загрузку БД информацией в процессе реализации системы, контролирует работоспособность БД, используя соответствующие программные и аппаратные средства. В целом, функции администратора БД сводятся к поддержанию целостности БД, необходимого уровня защиты ее данных и эффективности. Среди его наиболее важных обязанностей – согласование конфликтующих требований, которое требуется достаточно часто, ибо БД обслуживает, как правило, целый ряд различных прикладных процессов.
3) Программисты и системные аналитики разрабатывают новые приложения, поддерживая и модифицируя уже существующие. Программисты выполняют своего рода посреднические функции между БД и конечными пользователями.
Ограничения – это булевы функции, значения которых должны быть истинными. То есть данные можно вводить или изменять, только если они удовлетворяют ограничениям.
Триггеры – это части программы, ожидающие какого-то события. Событиями могут быть введение или удаление элементов данных определенного типа. Когда событие происходит, выполняется определенная последовательность действий.
Транзакция – это последовательность операций над БД, рассматриваемые СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется, и СУБД фиксирует изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД (т.е. происходит откат транзакции). Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД. Таблицы – создаются для хранения данных об одном информационном объекте модели данных предметной области. Таблица состоит из полей – столбцов и записей – строк. Каждое поле содержит одну характеристику объекта предметной области. В записи собраны сведения об одном экземпляре этого объекта. Запросы – создаются пользователем для выборки нужных данных из одной или нескольких связанных таблиц. Результатом выполнения запроса является таблица, которая может быть использована наряду с другими таблицами БД при обработке данных. С помощью запроса можно обновить, удалить или добавить данные в таблицы или создать новые таблицы на основе уже существующих. Формы – основное средство диалогового интерфейса приложения пользователя. Форма может создаваться для ввода и просмотра взаимосвязанных данных на экране в удобном виде, который соответствует привычному для пользователя документу. Отчеты – для формирования выходных документов, содержащих результаты решения задач пользователя, вывода их на печать. Страницы – страницы доступа к данными являются диалоговыми WEB – страницами, которые поддерживают динамическую связь с БД и позволяют просматривать, редактировать и вводить данные в базу, работая в окне браузера. Модули – программы, которые содержат описание последовательности действий, выполняемых при наступлении некоторого события в объекте или элементе управления приложением.
Спрос на развитые удобные программы обработки данных заставлял поставщиков программного обеспечения поставлять все новые и новые системы – настольные desktop СУБД. Позволяют сохранить значительные объемы информации, имеют удобный интерфейс для заполнения данных, встроенные средства для генерации различных отчетов. Наличие на рынке большого количества СУБД, выполняющих сходные функции, потребовало разработки методов экспорта-импорта данных для этих систем и открытия форматов сохранения данных.
Особенности:
Стандарт сетевой модели был определен в 1975 г. организацией CODASYL, которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания. Базовые объекты модели: элемент данных, агрегат данных,запись, набор данных. Элемент данных – то же, что и в иерархической модели, то есть минимальная информационная единица, доступная пользователю с использованием СУБД. Агрегат данных – соответствует следующему уровню обобщения в модели. В модели определены агрегаты двух типов: агрегат типа вектор; агрегат типа повторяющаяся группа. Агрегат данных имеет ИМЯ, и в системе допустимо обращение к агрегату по имени. Агрегат типа вектор соответствует набору элементов данных.
|
Адрес |
|||
|
Город |
Улица |
Дом |
Квартира |
Агрегат типа повторяющаяся группа соответствует совокупности векторов данных. Запись – совокупность агрегатов или элементов данных, моделирующая некоторый класс объектов реального мира. Понятие записи соответствует понятию "сегмент" в иерархической модели. Для записи, так же как и для сегмента, вводится понятие: тип записи, экземпляр записи. Набор данных – это двухуровневый граф, связывающий отношением "1:М" 2 типа записи. Родительский тип записи – владелец набора, дочерний тип записи – член набора.
Для любых двух типов записей может быть задано любое количество атрибутов, которые их связывают. Наличие подобных возможностей позволяет промоделировать отношение "М:М", что выгодно отличает сетевую модель. В рамках набора возможен последовательный просмотр экземпляров - членов набора, связанных с одним экземпляром владельца набора. Все операции манипулирования данными в сетевой модели делятся на: навигационные операции и операции модификации. Навигационные осуществляют перемещение по БД путем прохождения по связям, которые поддерживаются в схеме БД. В этом случае результатом является новый единственный объект, который получает статус текущего объекта. Операции модификации осуществляют как добавление новых экземпляров отдельных типов записей, так и экземпляров новых наборов, удаление экземпляров записей и наборов, модификацию отдельных составляющих внутри конкретных экземпляров записей. В рабочей области пользователя хранятся шаблоны записей, программные переменные и 3 типа указателей текущего состояния: текущая запись процесса (код или ключ последней записи, с которой работала данная программа); текущая запись типа записи (для каждого типа записи ключ последней записи, с которой работала программа); текущая запись типа набор (для каждого набора с владельцем Т1 и членом Т2 указывается, Т1 или Т2 были последней обработанной записью). В сетевых моделях запись может иметь любую структуру. Совокупность одноименных записей образует файл, а совокупность файлов и наборов, описанных в одной схеме – сетевую БД.
П – поставщики, Т – товары.
Архитектура современных ЭИС базируется на принципах клиент - серверного взаимодействия программных компонентов ИС. Под сервером обычно понимают процесс, который обслуживает информационную потребность клиента. В различных архитектурах в качестве процесса может быть поиск или обновление информации в БД, и тогда сервер называется сервером БД, или процесс может выполнять некоторая процедура обработки данных, тогда сервер называется сервером приложений. Клиентом называется приложение, посылающее запрос на обслуживание сервером. Задачей клиента является инициирование связи с сервером, определение вида запроса на обслуживание, получение от сервера результата обслуживания, подтверждение окончания обслуживания. Клиент - серверная архитектура реализует многопользовательский режим работы и является распределенной, когда клиента и серверы располагаются на разных узлах сети. В общем случае схема клиент – серверной архитектуры включает 3 уровня представления: уровень представления (презентации) данных пользователем, уровень обработки данных приложением и уровень взаимодействия с БД. По этой схеме клиент в одном случае вводит данные, которые после контроля и преобразования некоторым приложением попадает в БД, а в другом случае запрашивает обработку данных приложением, которое обращается за необходимыми данными к БД. Получив необходимые данные, сервер обрабатывает их, а результаты или помещает в БД, или выдает клиенту в удобном для него виде. Клиент – серверная архитектура в сети может быть реализована по-разному. Файл – серверная архитектура: на сервере располагаются только файлы данных, а на клиенте находятся приложения вместе с СУБД. Запрос клиента формируется на языке манипулирования данными. СУБД переводит запрос в последовательность файловых команд. Каждая команда вызывает перекачку блока информации на клиента, далее на клиенте СУБД анализирует полученную информацию, и если в полученном блоке нет ответа на запрос, то принимается решение о перекачке следующего блока, пока не будет получен ответ. Двухуровневая клиент – серверная архитектура основана на использовании только сервера БД, когда клиентская часть содержит уровень представления данных, а на сервере находится БД вместе с СУБД и прикладными программами. БД - сервер дает возможность отказаться от пересылки по сети файлов данных целиком и передавать только ту выборку из БД, которая удовлетворяет запросу клиента. Трехуровневая клиент – серверная архитектура позволяет помещать прикладные программы на отдельные серверы приложений, с которыми через API – интерфейс (Application Program Interface) устанавливается связь клиентских рабочих станций. Работа клиентской части приложения сводится к вызову необходимых функций сервера приложения, которые называются "сервисами". Приложения обращаются в БД – серверу с помощью SQL-запросов. Многоуровневая архитектура "клиент - сервер" создается для территориально распределенных предприятий. Для нее характерны отношения "М:М" между клиентскими рабочими станциями и серверами приложений, между серверами приложений и БД – серверами. Каждый сервер приложений обслуживает потребности какой-либо одной функциональной подсистемы и сосредотачивается в головном для подсистемы структурном подразделении. Интегральная БД находится на отдельном сервере, на котором обеспечиваются централизованное ведение и администрирование общих данных для всех приложений.
Современные табличные процессоры позволяют применять многочисленные средства автоматизации решения задач, обладают широкими графическими возможностями. Табличные процессоры используются в аналитической деятельности, а также для подготовки документов сложной формы. Одним из самых известных представителей табличных процессоров является MS Excel, широко распространен в банковской системе. Excel позволяет автоматизировать процесс обработки банковской информации, осуществлять сложные вычисления, анализировать их и представлять в наглядном виде (графики, диаграммы). Функции: составление списков, сводных таблиц, возможность использования формул, копирование данных, форматирование и оформление, анализ и предоставление данных с помощью диаграмм и сводных таблиц, извлечение информации из внешних баз данных, обеспечение безопасности. Excel поддерживает коллективную работу с документами: для документов, с которыми одновременно работают несколько пользователей, можно задать интервал времени, по истечению которого автоматически сохраняются все изменения; изменения, выполненные несколькими пользователями, можно отпечатать разными цветами, выборочно принимать или отменять. "1C" Существуют базовая и профессиональная разновидности этой программы, а также их различные модификации, предназначенные для использования в локальном и сетевом вариантах. Базовые возможности программы - процедуры ручного ввода бухгалтерских записей и получения самых необходимых отчетов: оборотно - сальдовой ведомости, Главной книги, шахматного оборотного баланса. Существует возможность вести не только стоимостный, но и натуральный учет, рассчитывать износ основных средств, калькулировать себестоимость, проводить переоценку валютных средств, формировать отчетность, более полно учитывать особенности принятой в его организации учетной политики. Фирма "1C" предлагает не только программные средства для автоматизации бухгалтерского учета, но и набор других программных продуктов, таких, как "1C: Электронная почта", "1C: Торговля", "1C: Документооборот", "1C: АФС", "1C: Электронный справочник бухгалтера". БЭСТ - это комплексная система автоматизации оперативного и бухгалтерского учета. Гибкая технология автоматизированного учета позволяет объединить в единой системе специализированный программный продукт, компьютерную сеть, кассовые аппараты, устройства считывания штрих-кодов и другое оборудование. Система БЭСТ отличается мощным аналитическим учетом, универсальностью, простотой освоения и удобством работы, настраиваемостью и гибкостью системы, отличной документированностью и хорошим уровнем автоматизации. Используемый в системе подход работы "от документа" дает возможность пользователям вести свои операции в естественном, привычном для них режиме, обрабатывая первичные документы, а фирме позволяет просто и быстро вводить модули с новыми функциональными возможностями. БЭСТ поставляется в двух вариантах: в конфигурации "файл-сервер" и конфигурации "клиент-сервер". Применение конфигурации "клиент-сервер" рекомендуется для организаций с числом рабочих мест более десяти. При этом значительно повышаются характеристики целостности баз данных при увеличении быстродействия их обработки. Руководителю система предоставляет широкие возможности по оперативному контролю и управлению. "Галактика". Отличительной особенностью системы "Галактика" является комплексный подход к проблеме автоматизации, охватывающий все сферы управления современным предприятием, включая финансовое и хозяйственное планирование, управление кадрами, бухгалтерский учет, оперативное управление и др. Концептуальная модель системы базируется на тщательно проработанной технологии компьютерного ведения бухгалтерского и оперативного учета, легко адаптируется под специфику различных типов предприятий. В основу архитектурного построения системы "Галактика" заложен принцип разделения комплексной системы автоматизации на ряд взаимосвязанных контуров - "Бухгалтерский учет", "Административное управление" и "Оперативное управление", "Управление автотранспортом", "Розничная торговля".
При подготовке задач к решению на ЭВМ команды записывают в двоичных кодов. В этом же виде они хранятся в памяти. При этом составляется программа, которая записывается на машинном коде. Символическое обозначение всех команд – язык Ассемблер, машинная программа, по которой выполняется перевод с языка Ассемблер на машинный язык – Ассемблер. При вводе информации в ЭВМ она преобразуется в двоичный код автоматически с помощью специальных программ. Вычислительный процесс внутри ЭВМ также выполняется в машинных двоичных кодах. (Дискретная математика, операции логики И, Или, не). Для 8-разрадных машин знаки с клавиатуры, например, преобразуются в восьмиэлементный двоичный код, формирующийся в соответствии с порядковым номером нажимаемой кнопки. Младшие 7 разрядов – неизбыточный двоичный код, отображающий число, старший разряд отводится на знак (+ - 0, "-" - 1). Система счисления – совокупность правил и приемов представления чисел с помощью ограниченного набора символов. Использование в ЭВМ двоичной СС обусловлено более простой реализацией выполнения арифметических и логических операций и экономичной аппаратной реализацией. Производная от двоичной СС – шестнадцатиричная СС, т.к. 16=24 .Число с основанием N1 переводится в систему счисления с основанием N2 путем последовательного деления числа AN 1 на основание N2 записанного в виде числа с основанием N1, до получения остатка. Полученное частное следует вновь делить на основание N2 и этот процесс надо повторять до тех пор, пока частное не станет меньше делителя. Полученные остатки от деления и последнее частное записываются в порядке, обратном полученному при делении. Сформированное число и будет являться числом c основанием N2. Смешанные СС используются когда числа, заданные в СС с основанием N1 приходится изображать с помощью цифр другой СС с основанием N2 . Например, при вводе- выводе десятичных чисел удобна двоично – десятичная СС. При этом такая запись отличается от двоичной (0010 01012 = 3710). Если N1 = N2 k , то при использовании k разрядов для записи цифр изображение чисел в смешанной СС совпадает с изображением в СС N2. Представление числовой информации в ЭВМ. должна быть представлена двоичными цифрами {0,1}. Формы представления чисел. В ЭВМ используются три вида чисел: с фиксированной точкой (запятой), с плавающей точкой (запятой) и двоично - десятичное представление. У чисел с фиксированной точкой в двоичном формате предполагается строго определенное место точки (запятой). Обычно это место определяется или перед первой значащей цифрой числа, или после последней значащей цифры числа. Если точка фиксируется перед первой значащей цифрой, то это означает, что число по модулю меньше единицы. . Если точка фиксируется после последней значащей цифры, то это означает, что n - разрядные двоичные числа являются целыми.. Другой формой представления чисел является представление их в виде чисел с плавающей точкой (запятой). Числа с плавающей точкой представляются в виде мантиссы т и порядка р, иногда это представление называют полулогарифмической формой числа. Например, число А10 = 373 можно представить в виде 0.373 • 103, при этом m= 0.373, р = 3. Для двоичных чисел А2 в этом представлении также формируется мантисса т и порядок р при основании системы счисления, равном двум, что соответствует записи . Обычно под порядок выделяют один байт. Старший разряд характеристики отводится под знак числа, а семь оставшихся разрядов обеспечивают изменение порядка в диапазоне 0 p 127. Третья форм. Чтобы не тратить много времени на перевод чисел из десятичной системы в двоичную для последующей обработки и обратно. При этом каждая цифра десятичного числа представляется двоичной тетрадой. Например, A10=3759, А2-10 = 0011 0111 0101 1001. Положение десятичной точки (запятой), отделяющей целую часть от дробной, обычно заранее фиксируется. Представление текстовой информации. Если каждому символу алфавита сопоставить определенное число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Графическая информация. Векторный формат *.wmf, сохраняет последовательность обращения к графическим функциям, каждая из которых производит построение отрезка некоторой линии. Такой графический образ сохраняется в формате ASCII- кодов; Растровый формат (*.bmp), кодируются характеристики каждой точки изображения. Вся матрица точек хранится в видеопамяти дисплея. Видеоинформация. динамическую графическую информацию, т.е. последовательность сменяющихся кадров изображения. При этом для нормального восприятия требуется выводить на экран не менее 30 кадров/с., используют различные системы аппаратного и программного сжатия, например формат MPEG4 - *.avi. Аудиоинформация. Кодирование аудиоинформации – процесс более сложный, поскольку она является аналоговой. Требуется либо оцифровка звука, т.е. кодирование в виде числовой последовательности для последующего хранения или передачи, либо генерация (синтез) звуковых сигналов.. Вывод оцифрованного звука на аудиоустройства требует обратного преобразования с помощью ЦАПов. Для оцифровки используют обычно АЦП, т.е. через определенные промежутки времени кванты измеряется амплитуда (напряжение)и формируются 8-16 битовые коды (в зависимости от звуковой карты). Синтез звука и дальнейшее его сохранение в цифровом виде осуществляется двумя способами: частотный синтез (FM); таблично - волновой синтез (WТ).
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями. Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям), соединяющим все модули: шине данных, шине адресов и шине управления. Разрядность шины данных связана с разрядностью процессора (имеются 8-, 16-, 32-, 64-разрядные процессоры). Данные по шине данных могут передаваться от процессора к какому-либо устройству, либо, наоборот, от устройства к процессору, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти, запись/чтение данных из внешней памяти, чтение данных с устройства ввода, пересылка данных на устройство вывода. Микропроцессор – электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. Процессор это выращенный по специальной технологии кристалл кремния, который содержит в себе множество транзисторов. Процессор состоит из собственно процессора – «вычислителя» и сопроцессора – специального блока для операций с «плавающей точкой». Кэш - память первого уровня – небольшая сверхбыстрая память, предназначена для хранения промежуточных результатов. Кэш-память второго уровня – память чуть медленнее, зато больше, может быть интегрирована на самом кристалле процессора, а может – отдельно. Процессоры отличаются 2 характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой, которая указывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется за одну секунду. ОЗУ обеспечивает работу с программным обеспечением. Из неё процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки. Контроллер жестких дисков обычно находится на системной плате, различаются по количеству подключаемых дисков, скорости обмена информацией, максимальной емкости диска. Контроллеры портов ввода-вывода: параллельные (LPT1-LPT4), к ним обычно присоединяют принтеры и сканеры; последовательные асинхронные порты (COM1 - COM4), к ним подсоединяются мышь, модем; игровой порт – для подключения джойстика порт USB (USB2). Видеоадаптер предназначен для работы в графическом режиме. Винчестер предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе компьютера: операционной системы, документов (скорость чтения данных, среднее время доступа, размер кэш-памяти). Звуковая карта – устройство, необходимое для редактирования и вывода звука. CD-ROM предназначено для чтения записей на компакт-дисках. BIOS (Basic Input - Output System) – базовая система ввода-вывода – микросхема, установленная на материнской плате. Именно здесь хранятся основные настройки компьютера. С помощью BIOS можно изменить скорость работы процессора, параметры работы для других внутренних и некоторых внешних устройств компьютера. BIOS связывает между собой аппаратную и программную часть компьютера. Основные внешние устройства ПК. Клавиатура для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Мышь. Джойстик. Монитор. Принтер. Сканер –Плоттер. Дигитайзер. Модем — устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи. Источник бесперебойного питания (ИБП). Классификация телекоммуникационных вычислительных сетей по способу организации обработки данных. Существует два типа локальных вычислительных сетей: одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Сети с сервером: Компонентами сети являются рабочие ПЭВМ (рабочие станции) и серверы. Сервер - это специально выделенная в сети ПЭВМ, в задачу которой входит управление всей сетью или частью сети: прием, хранение, обновление и выдача пользователям общей информации, управление принтерами и другими периферийными устройствами общего пользования. Рабочие станции могут использовать ресурсы сервера. Достоинства: более эффективное централизованное управление сетью, рабочие станции могут быть достаточно простыми и дешевыми. - более высокая стоимость установки; сложная настройка системы. Одноранговые сети. Все ПЭВМ в сети равноправны. Каждый пользователь предоставляет в сеть какие-то ресурсы: жесткий диск, принтер. +:меньшие затраты на установку сети; возможность использования каждым пользователем ресурсов других ПЭВМ, удобство и простота работы пользователей в сети. - число ПЭВМ в сети не превышает 25-30. Вычислительные машины, входящие в состав сети, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что способам и порядку соединения машин и методам управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ, поэтому имеет смысл говорить о топологии вычислительной сети.
Телекоммуникационная вычислительная сеть набор компьютеров, периферийных устройств и коммутационных устройств, соединенных кабелями или при помощи иных средств связи (радио). В зависимости от территориального расположения абонентских систем сети можно делят на 3 класса: глобальные сети); региональные сети; локальные сети. Глобальная объединяет абонентов, расположенных в различных странах. Взаимодействие между абонентами может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Региональная связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, включает абонентов внутри города, региона, страны. Локальная объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий. Вычислительные машины, входящие в состав сети, могут быть расположены самым случайным образом на территории, а способам, порядку соединения машин и методам управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ, поэтому имеет смысл говорить о топологии вычислительной сети. Термин "топология сети" относится к пути, по которому данные перемещаются по сети. Существуют три основных вида топологий: одноузловые («звезда»); кольцевые («кольцо»);магистральные («шина»).
Магистральная топология «Общая шина». Топология "общая шина" предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети через трансивер. Кабель оканчивается с двух сторон пассивным терминатором, поглощающим передаваемые сигналы. Данные от передающего компа передаются всем машинам, а воспринимаются они только тем компом, адрес которого указан в сообщении. В каждый момент только один комп может вести передачу информации. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособности сети в целом. Поиск неисправностей в кабеле затруднен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети.
Одноузловая топология «Звезда». В этом случае каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству - коммутатору. При необходимости можно объединять вместе несколько сетей с топологией "звезда", при этом получаются разветвленные конфигурации сети. С точки зрения надежности эта топология не является наилучшим решением, так как выход из строя центрального узла приведет к остановке всей сети, но возможно подключение и отключение абонентов без остановки работы сети. Однако при использовании топологии "звезда" легче найти неисправность в кабельной сети.
Кольцевая топология «Кольцо». В этом случае данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получит данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу. Если данные предназначены для получившего их компьютера, они дальше не передаются. По кольцу при этом передается специальный управляющий маркер, разрешающий передачу сообщений из машины, которая им завладела. Если комп получил маркер, у него есть сообщение для передачи в сеть, то он "захватывает" маркер и передает его в кольцо. Данные переходят через все повторители, которыми абоненты соединяются с кольцом, пока не окажутся на том, к которому подключен ком с адресом, указанным в данных. Получив подтверждение, передающий комп создает новый маркер возвращает его в сеть. При отсутствии у компа сообщения для передачи он пропускает маркер. Недостатки: - низкая надежность, так как выход из строя участка канала передачи или абонента приводит к остановке работы всей сети; - невозможность подключения и отключения абонентов без остановки сети; - максимальная задержка передачи сообщения зависит от количества абонентов. Локальная сеть может использовать одну из перечисленных топологий. Это зависит от количества объединяемых компьютеров, их взаимного расположения и других условий. Можно также объединить несколько локальных сетей, выполненных с использованием разных топологий, в единую локальную сеть с комбинированной топологией.
Рис 1. Звезда Рис 2. Кольцо
Требования
Условия восстановления
Исходный ряд
Восстановленный ряд
Qi
Характеристики исходного ряда
№ отсутств
min / max
…
…
α
t
разработка
утилизация
Устойчивая эксплуатация
Проект
Реализация и сопровождение
Спецификация
Требования
Абстрактное представление
Предметная область
Отладка и корректировка
Разработка
Проектирование
Спецификация
Реализация и программирование
Тестирование модулей
Установление
соответствия
Ввод в эксплуатацию
Анализ требований
Комплесное тестирование
Проектирование
Реализация
Прототипирование
Проектирование
Спецификации
t
Реализация
Интеграция
Анализ, установка требований
Стабилизация
Ф, функц-ть сист
Выпуск 1ой версии
Результат деят-ти
Информация о ресурсах
Стратегия
ЭИС
Оперативный план
ЭММ
inf
УП
ОУ
х(к)
х2
х1
X0
1
X2
f(x)=c3
f(x)=c2
f(x)=c1
X*
-f’(x0)
-f’(x1)
-f’(x2)
Таб. #
Фамилия
Имя
сотрудник
Сущность
Ключевой атрибут
Экземпляр сущности, конкретный сотрудник
атриб
имя
возраст
Витя
16
Ира
18
Коля
17
Схема отношения
кортежи
Имя
атрибута
значение атрибута
кадры
Таб. #
ФИО
Год
Пол
Разряд
Тариф. сетка
разряд
Мин. оклад
Макс. оклад
Внешний ключ
РК
РК
a x
a y
b x
b y
c x
c y
d x
d y
=
x
x
а
В
А
А
В
А
В
y
b
c
d
R(A,B,C) =
a b c
d a f
c b d
A B C
Q (B=b)
a b c
c b d
A B C
R’
V(A,C) =
a c
d f
c d
V(B) =
f
a
V= ПxR
а
a
q
x
y
z
b
c
x
y
y
x
A
x
z
y
B
=
C
а
x
V=R(F)S R
1 2 3
4 5 6
7 8 9
A B C
3 1
6 2
S
D E
B<D
1 2 3
1 2 3
4 5 6
3 1
6 2
6 2
V=
Файлы данных
Файлы журналов
Файлы системного каталога
Вспомогательные файлы
Ядро СУБД
Модуль управления данными во внешней памяти
Модуль управления буферами оперативной памяти
Модуль управления транзакциями
Модуль управления журналами
Транслятор SQL запросов
Оперативная память
Разделяемая область памяти
Память СУБД для пользовательского процесса 1…
Память СУБД для пользовательского процесса N
Внешюпам.
Запись типа А
Запись типа В
Владелец набора N
набор N
Член набора N
П1
П2
П3
Т1
Т2
Т3
Учет
U
Производство
Анализp
Регулирование
План
сетевой
прикладной
представительный
сеансовый
транспортный
канальный
физический
Компьютер А
Компьютер В
Вертикальная связь