 |
Основные задачи, выполняемые в информационной системе
|
|
|
|
Информационная технология обработки данных предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческого труда. Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численности работников.
На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи:
· обработка данных об операциях, производимых фирмой;
· создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме;
· получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчетов.
Пример контрольного отчета: ежедневный отчет о поступлениях и выдачах наличных средств банком, формируемый в целях контроля баланса наличных средств.
Пример запроса: запрос к базе данных по кадрам, который позволит получить данные о требованиях, предъявляемых к кандидатам на занятие определенной должности.
Существует несколько особенностей, связанных с обработкой данных, отличающих данную технологию от всех прочих:
· выполнение необходимых фирме задач по обработке данных. Каждой фирме предписано законом иметь и хранить данные о своей деятельности, которые можно использовать как средство обеспечения и поддержания контроля на фирме. Поэтому в любой фирме обязательно должна быть информационная система обработки данных и разработана соответствующая информационная технология;
|
|
|
· решение только хорошо структурированных задач, для которых можно разработать алгоритм;
· выполнение стандартных процедур обработки. Существующие стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предписывают их соблюдение организациями всех видов;
· выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека;
· использование детализированных данных. Записи о деятельности фирмы имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведение ревизий. В процессе ревизии деятельность фирмы проверяется хронологически от начала периода к его концу и от конца к началу;
· акцент на хронологию событий;
· требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней.
Основные компоненты
Представим основные компоненты информационной технологии обработки данных и приведем их характеристики.
Сбор данных. По мере того как фирма производит продукцию или услуги, каждое ее действие сопровождается соответствующими записями данных. Обычно действия фирмы, затрагивающие внешнее окружение, выделяются особо как операции, производимые фирмой.
Рис. 2.3 Основные компоненты информационной технологии
обработки данных
Обработка данных. Для создания из поступающих данных информации, отражающей деятельность фирмы, используются следующие типовые операции:Первичные данные обычно имеют вид кодов, состоящих из одного или нескольких символов. Эти коды, выражающие определенные признаки объектов, используются для идентификации и группировки записей.
Хранение данных. Многие данные на уровне операционной деятельности необходимо сохранять для последующего использования либо здесь же, либо на другом уровне. Для их хранения создаются базы данных.
|
|
|
Создание отчетов (документов). В информационной технологии обработки данных необходимо создавать документы для руководства и работников фирмы, а также для внешних партнеров. При этом документы или в связи с проведенной фирмой операцией так и периодически в конце каждого месяца, квартала или года.
Целью информационной технологии управления является удовлетворение информационных потребностей всех без исключения сотрудников фирмы, имеющих дело с принятием решений. Она может быть полезна на любом уровне управления.
Эта технология ориентирована на работу в среде информационной системы управления и используется при худшей структурированности решаемых задач, если их сравнивать с задачами, решаемыми с помощью информационной технологии обработки данных.
ИС управления идеально подходят для удовлетворения сходных информационных потребностей работников различных функциональных подсистем (подразделений) или уровней управления фирмой. Поставляемая ими информация содержит сведения о прошлом, настоящем и вероятном: будущем фирмы. Эта информация имеет вид регулярных или специальных управленческих отчетов.
Для принятия решений на уровне управленческого контроля информация должна быть представлена в агрегированном виде так, чтобы просматривались тенденции изменения данных, причины возникших отклонений и возможные решения. На этом этапе решаются следующие задачи обработки данных:
· оценка планируемого состояния объекта управления;
· оценка отклонений от планируемого состояния;
· выявление причин отклонений;
· анализ возможных решений и действий.
Информационная технология управления направлена на создание различных видов отчетов.
Регулярные отчеты создаются в соответствии с установленным графиком, определяющим время их создания, например месячный анализ продаж компании.
Специальные отчеты создаются по запросам управленцев или когда в компании произошло что-то незапланированное.
И те, и другие виды отчетов могут иметь форму суммирующих, сравнительных и чрезвычайных отчетов.
В суммирующих отчетах данные объединены в отдельные группы, отсортированы и представлены в виде промежуточных и окончательных итогов по отдельным полям.
|
|
|
Сравнительные отчеты содержат данные, полученные из различных источников или классифицированные по различным признакам и используемые для целей сравнения.
Чрезвычайные отчеты содержат данные исключительного (чрезвычайного) характера.
Использование отчетов для поддержки управления оказывается особенно эффективным при реализации так называемого управления по отклонениям.
Управление по отклонениям предполагает, что главным содержанием получаемых менеджером данных должны являться отклонения состояния хозяйственной деятельности фирмы от некоторых установленных стандартов (например, от ее запланированного состояния). При использовании на фирме принципов управления по отклонениям к создаваемым отчетам предъявляются следующие требования:
· отчет должен создаваться только тогда, когда отклонение произошло;
· сведения в отчете должны быть отсортированы по значению критического для данного отклонения показателя;
· все отклонения желательно показать вместе, чтобы менеджер мог уловить существующую между ними связь;
· в отчете необходимо показать количественное отклонение от нормы.
Основные компоненты
Входная информация поступает из систем операционного уровня. Выходная информация формируется в виде управленческих отчетов в удобном для принятия решения виде.
Рис. 2.4 Основные компоненты информационной технологии управления
Содержимое базы данных при помощи соответствующего программного обеспечения преобразуется в периодические и специальные отчеты, поступающие к специалистам, участвующим в принятии решений в организации. База данных, используемая для получения указанной информации, должна состоять из двух элементов:
1) данных, накапливаемых на основе оценки операций, проводимых фирмой;
2) планов, стандартов, бюджетов и других нормативных документов, определяющих планируемое состояние объекта управления (подразделения фирмы).
Лекция 3.Основные проблемы, решаемые при разработке ИУС. Системный подход и последовательность разработки ИУС. Формализация структуры ИУС
|
|
|
Все вычислительные системы по категориям решаемых ими задач и, в некоторой степени, по характеру взаимодействия с пользователем, можно разделить на две большие группы: универсальные вычислительные системы (высокопроизводительные системы, рабочие станции) и информационно-управляющие системы.
Информационно-управляющие системы (ИУС) – это вычислительные системы, в которых есть взаимодействие с объектом контроля или управления и присутствует в виде ограничения временной фактор (время выступает в качестве одного из ограничений, определяющих организацию вычислительного процесса).
ИУС рассматриваются как область вычислительной техники (ВТ), в которой системы можно поделить на две большие категории:
– встроенные (встраиваемые) вычислительные системы (ВсС);
– распределённые информационно-управляющие системы (РИУС).
ВсС представляют собой системы реального времени, которые обычно основаны на программируемых компонентах (микроконтроллерах (МК), сигнальных процессорах и т.д.), но кроме них могут содержать и специализированную (заказную) аппаратуру (ASIC - application specific integrated circuit). Для ВсС характерна сложность оборудования, неоднородность систем (наличие цифровых и аналоговых аппаратных компонент, значительный объём программного обеспечения и т. д.), противоречивость требований заказчика к системе, сложный набор реализуемых функций функций, работа в режиме реального времени.
Встроенная система – это система, которая непосредственно взаимодействует с объектом контроля или управления в рамках решаемой ею задачи.
В таком определении отсутствуют какие-либо конструктивные ограничения. Не играет роли распределённое и пространственное разделение системы, её удалённость от объекта, важно лишь то, что вычислительная система логически, функционально встроена в объект управления, т.е. ВсС и ИУС становятся эквивалентными.
На сегодняшний день в мире насчитываются миллиарды всевозможных ИУС. Диапазон сложности этих систем очень широк: от простейшего контроллера стиральной машины до сложных распределённых систем управления движением железнодорожного или воздушного транспорта. Ежегодно производятся миллиарды единиц ВсС (персональных компьютеров, кстати, ежегодно выпускаются только лишь миллионы). В последнее время рост сложности проектируемых ВсС составляет около 58% в год, а ежегодный рост производительности их проектирования - всего лишь 21%. Эти цифры говорят о наличии спроса на проектировщиков ИУС в настоящий момент, а также о необходимости совершенствования методов проектирования.
|
|
|
Два основных подхода к проектированию ИУС:
1. При традиционном подходе заранее зафиксированы аппаратные средства, и задача почти целиком решается за счёт программной надстройки. В области ИУС такой подход даёт плохие результаты.
2. Более прогрессивный подход состоит в максимально позднем делении системы на аппаратную и программную части. Он имеет ряд полезных свойств: в частности, позволяет рассматривать систему инвариантно к её реализации и, как следствие, улучшить переносимость проекта.
Стоимость разработки аппаратной части системы сильно зависит от нижнего (самого глубокого) уровня, на который приходится спускаться при проектировании. Иначе говоря, трудоёмкость и стоимость проектирования аппаратуры определяются минимальными "размерами" готового строительного блока используемого в системе.
В настоящее время процесс проектирования не формализован: не существует готового детального алгоритма проектирования систем. Обычно удаётся формализовать лишь следующие части этого процесса:
– формирование технического задания (ТЗ) и специфицирование системы (создание расширенного ТЗ);
– получение моделей некоторой сгенерированной структуры, архитектуры, функциональности системы и работа с ними с целью проведения оценки проектных решений;
– выполнение преобразований (трансляции из одного представления в другое) на разных уровнях;
– проведение тестирования и верификации системы (с помощью моделирования).
По-прежнему не удаётся формализовать генерацию технических предложений (особенно высокоуровневых), осмысленную декомпозицию задач, перенос представления системы с одного уровня абстракции на другой. Все эти проблемы ложатся на плечи разработчика и являются, таким образом, творческими задачами.
Основные этапы проектирования при традиционном подходе:
1) разбиение системы на аппаратную и программную части, производимое вручную на основании личного опыта разработчика;
2) раздельное моделирование аппаратной и программной частей (если вообще выполняется какое-либо моделирование);
3) последовательное проектирование аппаратуры и программ (именно в таком порядке);
4) интеграция аппаратной и программной частей (производится вручную);
5) исправление или компенсация ошибок, обнаруженных в процессе отладки, путём изменения программы (обычно приводит к ухудшению характеристик системы);
6) повторное выполнение всего цикла проектирования, если невозможно исправить ошибки за счёт программной части.
Основной недостаток, связанный с последовательным проектированием аппаратуры и программ, состоит в растягивании сроков разработки. Частично этот этап можно распараллелить, но эффективность такого распараллеливания оказывается низкой, если не используются специальные средства и приёмы. Также существует огромное количество возможных реализаций системы с резко различающимися вариантами создания аппаратной и программной частей. Одну и ту же задачу можно решить с помощью аппаратуры, построенной:
- на одном вычислителе;
- на нескольких вычислителях, соединённых по шинной архитектуре;
- на нескольких вычислителях, соединённых нерегулярным образом (в виде дерева или более сложной топологии).
В зависимости от выбранного варианта построения системы перед проектировщиком будут возникать совершенно разные проблемы. Определить, какой из вариантов правильнее, разработчику весьма затруднительно, так как на раннем этапе моделирования и оценки спрогнозировать характеристики системы тяжело, а изготовление макета каждого из вариантов реализации приводит к неприемлемым денежным и временным затратам. Таким образом, традиционный подход к проектированию имеет определённые объективные недостатки.
Сейчас ведущие специалисты по вычислительной технике предлагают выход из сложившейся ситуации, состоящий в коренном изменении процесса проектирования. Прежде всего, система должна проектироваться на абстрактном уровне, без априорного разделения её на аппаратную и программную части. Проектировщик должен по максимуму отвлечься от физической реализации. Если это удастся сделать, то есть удастся выбрать систему понятий (систему элементов, базис), в рамках которых будет спроектирована ВС, то на последних этапах процесса проектирования можно будет провести реализациюэтой абстрактной ВС. В рамках такого процесса проектирования появляется много дополнительных полезных свойств.
Основная проблема такого способа проектирования состоит в том, что разработчику трудно начать мыслить новыми (абстрактными) категориями. Неопытному разработчику тем более тяжело воспринять новые (не очень простые) понятия, если он, к тому же, не понимает, зачем ему это нужно. С другой стороны, легче сразу закладывать нужную базу понятий, чем заменять или переделывать уже имеющуюся.
Одна из наиболее существенных проблем вычислительной техники на сегодняшний день - быстрая смена элементной базы. Элементы морально устаревают в среднем через два-три года после начала их выпуска. Физически они продолжают функционировать в составе различных устройств, но промышленность либо вообще перестаёт их выпускать, либо выпускает в минимальных объёмах, только для поддержания ремонтопригодности существующей техники. В последнем случае цена таких элементов резко возрастает. Проблема морального старения элементной базы, в свою очередь, обусловливает необходимость смещения акцента на этап высокоуровневого проектирования.
Как показывает практика, жизненный цикл ИУС составляет от 10 до 15 лет, а реально такие системы находятся в эксплуатации 25-30 лет. Если через 10 лет эксплуатации, например, выходит из строя процессор, и такие процессоры уже сняты с производства, то ремонт системы может оказаться невозможным. Обычно в таких случаях делается попытка интегрировать в систему другой процессор (из имеющихся в продаже), наиболее близкий по характеристикам к заменяемому. Конечно, при этом может возникнуть ряд проблем: надо электрически и конструктивно согласовать новый процессор с существующим устройством, заставить корректно работать программное обеспечение (в частности, учесть возможное изменение быстродействия). Кроме того, нужно доказать эксплуатирующим и контролирующим организациям, что система с внесёнными изменениями будет работать так же, как и её первоначальный вариант. Таким образом, нужно выполнять проектирование и процедуры сертификации таким образом, чтобы проект существовал в виде, минимально завязанном на конкретную реализацию, то есть обладал хорошей переносимостью.
В общем случае, проектирование подразумевает создание нового, ранее неизвестного, улучшение или замена элементов ИУС.
Проектирование начинается с формулирования цели: технолог выбирает необходимый цикл технологических подпроцессов и операций, техническая организация которых позволит получить протекание некоторого процесса с требуемыми показателями качества. Этот этап называется алгоритмизацией процесса. На следующем этапе идет разработка технических требований к ИУС, то есть разрабатывается техническое задание (ТЗ) на проектирование, которое составляется в соответствии с гостом ГОСТ 24.201-79 «Требование к содержанию документа «Техническое задание», который, в частности, устанавливает, что техническое задание на создание ИУС должно содержать следующие разделы: введение; характеристика объекта управления; назначение ИУС; основные требования к ИУС; технико-экономические показатели ИУС; состав, содержание и организация работ по созданию ИУС; порядок приема. Далее специалистами АиУ осуществляется разработка эскизного проекта ТП – выбор идеи реализации на основе некоторых принципов проектирования и проверка работоспособности этой идеи. Выбираются наиболее перспективные идеи методом многокритериального анализа, осуществляемого моделированием.
Современные принципы проектирования:
1. Принципы системности.
Проектированное устройство должно проектироваться с учетом того, что оно будет работать в составе конкретной системы
2. Принцип иерархии (при внешнем проектировании).
В любой системе есть некоторая главная технологическая операция и реализующее ее технологическое оборудование, которое диктует требования к другому ее технологическому оборудованию. Вначале формируются требования к главной системе, а затем – требования соподчинения к другим типам оборудования.
3. Принцип оптимальности.
Спроектированные устройства должны оптимально выполнять предписанные функции в заранее обусловленном смысле; т.е. должен быть выбран критерий оптимальности.
Критерии для аппаратуры автоматики и управления: надежность, минимальные массогабаритные показатели, минимальная стоимость.
4. Методы резервирования:
1) горячее резервирование – элементы (силовые) выбирают по режимам 20-30% от номинальных (по энергетическим показателям)
2) Холодное резервирование – в схеме прибора (конструкции) предусмотрено подключение параллельно нескольких резервных элементов.
5. Принципы конструктивной преемственности.
При разработке или проектировании какой-либо аппаратуры не обязательно проектировать отдельные устройства, узлы. Нужно максимально использовать имеющиеся в мировой практике разработки и создавать новое лишь тогда, когда имеющиеся разработки не удовлетворяют по каким-либо показателям качества.
6. Принцип взаимозаменяемости.
При проектировании должно быть создано не уникальное единичное изделие, а серия изделий с одинаковыми показателями качества. Изготовленные устройства можно взаимозаменять при эксплуатации аппаратуры.
Этапы эскизного проектирования:
1. Проектирование технологического оборудования, для чего привлекаются технологи, которые выбирают алгоритм работы технологического оборудования.
2. Производится разработка ТЗ на проектирование технологического оборудования. Назначаются требования к показателям качества.
3. Разрабатываются ТЗ на проектирование аппаратуры управления. Независимо от отрасли, процесс управления состоит из подпроцессов:
- получения и сбор первичной информации – информационно-измерительные системы (ИИС);
- передача полученной информации – системы телемеханики (СТМ);
- обработка полученной информации и выработка командных управлений;
- управление (например, с помощью сервопривода).
4. Проектирование подсистем ИУС независимо друг от друга и параллельно,
5. Дальше идет внутреннее проектирование, каждое - своим специалистом узкой специализации. Разрабатывается функциональная схема приборов, и, если нужно, проводится моделирование. После этого решаются вопросы схемотехники, получается принципиальная схема. После проведения расчетов видно, что устройство реализуемо, для проверки проводится макетирование. На макете проводятся функциональные испытания, в ходе которых выясняется, насколько точно спроектированный прибор выполняет свои функции.
Далее осуществляется разработка технического проекта ТП.
Технический проект – это комплекс технической документации, по которой промышленными методами можно изготовить, смонтировать и запустить ИУС. Техническая документация включает правила и способы создания того или иного технологического оборудования:
- текстовая техническая документация,
- программные документы,
- графические документы.
Текстовые документы – это пояснительная записка (пояснительная записка дает полное текстовое описание спроектированного устройства, в ней должно быть произведено обоснование и выбор принятого технического решения (обоснование функциональной схемы) с привлечением математического аппарата, выкладок, таблиц, диаграмм и так далее. В пояснительной записке должен быть также приведен расчет принципиальной схемы с необходимыми математическими выкладками и обоснованиями); приложения, инструкции по эксплуатации, обслуживанию, хранению, транспортировке; различные спецификации, перечни. Они изготавливаются по единым правилам, которые регламентируются государственными стандартами. Например: ГОСТ 19.404-79 Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению, устанавливает, что ПЗ должна содержать следующие разделы: введение (содержит наименование программы и (или) условное обозначение темы разработки, а также документы, на основании которых ведется разработка с указанием организации и даты утверждения); назначение и область применения; технические характеристики (постановка задачи на разработку программы, описание применяемых математических методов и, при необходимости, описание допущений и ограничений, связанных с выбранным математическим материалом и т.д); ожидаемые технико-экономические показатели (указывают технико-экономические показатели, обосновывающие выбранного варианта технического решения, а также, при необходимости, ожидаемые оперативные показатели); источники, использованные при разработке.; ГОСТ 19.105-78 Общие требования к программным документам устанавливает требования к оформлению программных документов для вычислительных машин, комплексов и систем, независимо от их назначения и области применения и предусмотренных стандартами Единой системы программной документации (ЕСПД) для любого способа выполнения документов на различных носителях данных.; ГОСТ 19.507-79 Ведомость эксплуатационных документов; ГОСТ 19.202-78 Спецификация. Требования к содержанию и оформлению.
Программная документация – правила изготовления регламентируются ГОСТ 19.401-78 Текст программы. Требования к содержанию и оформлению; ГОСТ 19.402-78 Описание программы которые в общем устанавливают, что описание программы должно содержать следующие разделы: общие сведения; функциональное назначение; описание логической структуры; используемые технические средства; вызов и загрузка; входные данные; выходные данные. Также установлены правила оформления программной документации.
Графические документы: чертежи (схемы расположения оборудования; общий вид, сборочный чертеж, чертеж деталей), схемы (виды: электрическая, кинематическая, и т.д.; типы: структурная схема, функциональная, принципиальная, схемы соединения, подключения, общие схемы, схемы расположения). Правила выполнения регламентируются ГОСТ 24.302-80 Общие требования к выполнению схем; ГОСТ 24.304-82 Требования к выполнению чертежей и др.
После разработки ТП осуществляется изготовление малой серии (опытной партии) спроектированной аппаратуры промышленными методами. Она подвергается комплексным испытаниям:
1. Функциональные испытания, чтобы определить, как качественно функционирует аппаратуры,
2. Испытания на механическую прочность, на устойчивость к воздействиям внешней среды. Как правило, комплексные испытания проводятся на испытательных стендах. Один из приборов ставится на испытание надежности. Есть определенные методы ускоренной наработки. В проектной документации делаются необходимые поправки.
В итоге запускается серийное производство. Роль проектировщика – сопровождение эксплуатации спроектированной аппаратуры. Иногда проводится модернизация спроектированной аппаратуры, это должно быть согласовано с проектировщиками.
|
|
|
