 |
Графические и матричные методы исследования информации
|
|
|
|
Наиболее полно анализ информационного обеспечения может быть проведен при построении и анализе блок-схемы носителей информации в виде информационного графа.
При обосновании информационных потоков необходимо учесть:
- движение информации в рамках самого информационного обеспечения (от блока - к блоку);
- взаимосвязь и преемственность информации в технологических процедурах одной функциональной подсистемы и между самостоятельными функциональными подразделениями;
- иерархическую направленность движения информации;
- направленность и виды оформления выходной информации.
Для этой цели успешно используются информационные модели объектов и происходящих в них процессов. АСУП создает возможность перехода от построения информационных моделей для отдельных функций и элементов управления к построению информационной модели управления в целом и для предприятия.
Процедура подготовки к решению группы задач или отдельной задачи предполагает предварительное определение состава, последовательности и взаимосвязи структурных компонентов потоков информации, обеспечивающих процесс решения. К структурным компонентам потока можно отнести входные и выходные документы (функциональный уровень анализа), массивы исходной, промежуточной и выходной информации (элементный уровень анализа), рассматривая выделенные уровни самостоятельно или интегрируя их в единую схему.
Для фиксированных по составу и содержанию информационных потоков в объекте автоматизации, постоянном составе и взаимодействии элементов АСУ и алгоритмах задач структура потоков информации в системе будет в общем случае неизменна. Последовательности и взаимосвязи определяемых структурных компонентов потоков постоянны и могут быть найдены один раз. Для автоматизации процесса анализа информационных потоков необходимо создать соответствующую информационную модель. С этой целью удобно воспользоваться аппаратом теории графов [7, c. 20].
|
|
|
Построение графической модели
Представим структурные компоненты потоков информации в виде вершин ориентированного графа G=(M,V), дуги которых отражают их связи между собой. Каждая пара вершин Mi и Mj соединена дугой, направленной от Mi к Mj только в том случае, если есть переход информации от Mi к Mj.
Используя свойства графов, можно получить ряд важных характеристик исследуемых потоков информации в системе.
Образуем степенные матрицы смежности R, R2,…,RN и суммарную матрицу 
. Анализ матриц позволяет установить следующие свойства потоков. Порядок компоненты Mj определяется наибольшей длиной пути, соединяющего Mi с Mj. Он равен степени n матрицы смежности Rn при которой 
. Максимальное значение порядка компоненты Mj определяется наибольший путь от Mi к Mj для всего информационного графа. Исходные данные выделяются при равенстве нулю суммы элементов j столбца матрицы смежности. При равенстве нулю суммы элементов i строки выделяются выходные данные. Значения 
и 
равны числу компонентов, соответственно входящих в Mj, и числу результатов, в которые входит Mi. Элемент rij матрицы смежности степени n равен числу путей длиной n, связывающих Mi и Mj. Элементы rij матрицы Rсум дают полное число всех путей от Mi к Mj без укзания длины пути.
Элементы j столбца не равные нулю матрицы Rсум, не равные нулю, позволяют выявить все компоненты, формирующие Mj на всех путях движения данных. Отличные от нуля элементы i строки указывают на результаты в формировании которых используется элемент Mi.
Используя матрицу смежности R и значение порядка можно определить длительность хранения компонентов, являющихся промежуточными по отношению к выходным.
|
|
|
Алгоритм анализа потоков информации представлен в общем виде в приложении 9. Модифицируя алгоритм, можно получить практически все характеристики по взаимодействию элементов в модели АСУ. Фрагмент реальной модели, иллюстрирующей объем и сложность взаимосвязей элементов системы, приведен в приложении 10. Для наглядности в него включены только отдельные массивы информации, и функциональные задачи. По этой причине на фрагменте выделены некоторые из наиболее существенных связей между элементами по входной и выходной информации.
Информационные графы и соответствующие им матрицы смежности можно использовать для определения объемов информации по задачам, группам задач, подсистемам, системе в целом и по любым другим структурным компонентам графа [7, c. 20 – 22].
Анализ матрицы информационного графа
Как было показано выше объемы данных, вводимые в систему довольно велики, поэтому эффективная их организация на машинном уровне является актуальной. Анализ информации для получения исходных данных с целью построения или реконструкции созданного информационного фонда удобно проводить на рассмотренной графовой модели в рамках единого алгоритма анализа. Рекомендуется проанализировать следующие взаимосвязи:
- выявить число задач, в которых используется данный показатель. По этой информации рассчитывается коэффициент дублирования данных в случае организации отдельных массивов с исходными данными для каждой задачи;
- рассчитать матрицу совместной встречаемости пар показателей в задачах, элементы которой показывают число задач, в которых соответствующие показатели используются совместно. Такие показатели можно объединить и использовать в общем для них информационном массиве единого информационного фонда;
- определить число и перечень задач, в которых данный показатель встречается совместно с другими показателями, а также число и перечень показателей. Это позволит выявить группы показателей, которые используются только совместно и не используются порознь ни в одной задаче.
Процесс группировки показателей по задачам можно формализовать, вводя в рассмотрение коэффициент связи между группами. Коэффициент связи вычисляют по следующей формуле:
|
|
|
где: 
- число общих показателей для задачи с индексами 
и 
; 
- число показателей, используемых в задаче с индексом 
; 
- число показателей, используемых в задаче с индексом 
.
Группировка показателей заключается в следующем. Рассчитывают и заполняют матрицу связи групп исходных показателей задачи. Выбирают максимальный коэффициент связи и группы соответствующих ему показателей объединяют в единую группу P. Определяют коэффициент связи новой группы со всеми другими группами и объединяют с группой Р группу показателей, у которой коэффициент связи с ней максимален.
Группировкой можно управлять, задавая предельное значение коэффициента связи. Это приводит к изменению коэффициента дублирования показателей.
Окончательный выбор той или иной степени группировки определяют при разработке логической структуры единого информационного фонда системы.
Из изложенного следует, что анализ информационного графа и его информационной матрицы, являющихся моделью информационных потоков в системе, в условиях изменения предметной области, развития и совершенствования АСУ подотрасли позволяет:
- уточнить схему взаимосвязи в отделе автоматизации;
- уточнить схему информационных связей между выделенными в модели элементами;
- выявить первичные и выходные данные;
- определить число разновидностей всех видов информации, их взаимосвязи и степень встречаемости показателей в различных задачах;
- определить перечень задач, решаемых независимо друг от друга по исходной, промежуточной и выходной информации;
- определить перечень задач, решаемых с использованием промежуточных и выходных данных, полученных в результате решения других задач;
- установить степень использования различных видов информации;
- установить последовательность подготовки, ввода и использования в системе различных данных для подготовки выходных документов или решения определенных задач;
- установить последовательность решения задач и их связь и различными данными;
|
|
|
- определить объем информации, циркулирующей в системе [7, c. 22 – 23].
Информационная модель, разрабатываемая в соответствии с принципиальной схемой матричной модели, содержит сведения о документах, маршрутах их движения. Формирования показателей, а также об аппарате, выполняющем функции управления. В связи с этим правильным было бы назвать матричную модель метаинформационной, т.е. моделью, содержащую информацию об информации, необходимой для управления.
Матричная модель позволяет символически выразить технологию подготовки и маршруты движения документов, алгоритмы формирования показателей, а также взаимосвязь между всеми рабочими группами данного подразделения, подразделениями предприятия и внешней средой. Она служит основным, завершающим обследование документом, отражающим в наглядной форме деятельность как любого подразделения (отдела), так и всей системы управления в целом.
Основное назначение матричной модели в том, что она характеризует существующие потоки информации, необходимые для проектирования системы обработки данных. Она должна по возможности содержать все без исключения сведения, отражающие процесс планово-управленческой деятельности и сопровождающий его документооборот.
Принципиальная схема матричной информационной модели
Матричная информационная модель представляет собой шахматную таблицу, которая позволяет в единой форме отразить связи между подразделениями предприятия и процессы выработки новых сведений. Это модель выявленных потоков информации системы или любого его подразделения, выражающая количественно и качественно все их внешние и внутренние характеристики.
Информационная модель состоит из четырех квадрантов и трех вспомогательных разделов. Каждый из квадрантов и разделов имеет свое определенное содержание и назначение см. приложение.
В I квадранте информационной модели отражаются все документы и показатели, которые разрабатываются в обследуемом подразделении. Этот квадрант имеет одинаковое наименование документов и показателей по строкам и столбцам. Он характеризует процессы проведения всех планово-экономических расчетов, разработку показателей и использование их для формирования исходящих документов.
Каждый столбец I квадранта показывает, какие показатели из документации этого подразделения используются для формирования данного показателя, наименование которого записано в столбце. Любая строка I квадранта отражает, сколько раз и для создания каких показателей используются показатели данной строки.
|
|
|
Итоговые результаты I квадранта характеризуют:
- по столбцу — количество разработанных в подразделении показателей, используемых для формирования показателя данного столбца;
- по строке — степень использования данного показателя в формировании других показателей этого документа или в создании показателей каких-либо других документов подразделения.
В I квадранте сведения, необходимые для формирования показателей, отражаются не полностью, так как в этом процессе используются показатели документов других подразделений, которые находятся в III квадранте.
Каждый из блоков, расположенных по основной диагонали I квадранта, отражает формирование показателей данного документа.
Во II квадранте наименование строк совпадает с наименованием строк I квадранта. По столбцам же дается наименование подразделений — потребителей документации данного подразделения. Следовательно, II квадрант отражает выход разработанных в данном подразделении документов и показателей по потребителям. Кроме того, во II квадранте отражается и данное подразделение как хранитель части разрабатываемых им самим документов.
Каждый столбец II квадранта отражает степень заполнения документов, разрабатываемых в подразделении и передаваемых другим. Соответственно строки II квадранта характеризуют распределение показателей из данных документов по подразделениям-потребителям.
Итоговый столбец II квадранта отражает количество показателей, передаваемых данным подразделением всем другим. Итоговая строка характеризует использование показателей или документов данного подразделения во всех других подразделениях.
Наименование столбцов III квадранта совпадает с наименованием столбцов I квадранта. Содержание строк этого квадранта — входящие документы и показатели в разрезе подразделений-поставщиков. Столбцы III квадранта — продолжение соответствующих столбцов I квадранта. Они характеризуют использование получаемых от других подразделений сведений для формирования новых показателей или документов. Соответственно строки III квадранта характеризуют использование поступающих документов и показателей в данном подразделении.
Итоговый столбец III квадранта характеризует применяемость поступающих показателей, итоговая строка — количество входящих показателей для формирования показателя I квадранта или простую их переписку в новый документ.
В IV квадранте содержание строк совпадает с III квадрантом, а содержание столбцов —со II квадрантом; IV квадрант характеризует передачу данным подразделением поступающих документов другим подразделениям.
Итоговая строка IV квадранта характеризует количество поступающих показателей или документов, передаваемых другим подразделениям. Итоговый столбец IV квадранта показывает использование поступающих показателей всеми другими подразделениями.
Кроме четырех квадрантов информационная модель имеет три вспомогательных раздела — левый, правый и нижний.
Левый вспомогательный раздел отражает признаки как составные элементы показателей каждого из документов, которые разрабатываются или поступают в данное подразделение. Каждый отдельный столбец этого раздела характеризует применяемость признака в различных документах и показателях (разрабатываемые и поступающие) данного подразделения. Строка отражает набор тех признаков, которые включаются в каждый из документов данного подразделения.
Левый вспомогательный раздел в свою очередь делится на две части —подраздел А и подраздел Б. Подраздел А отражает те признаки, которые имеются в разрабатываемых данным подразделением документах, подраздел Б - признаки поступающих документов.
Правый вспомогательный раздел содержит обобщающую характеристику разрабатываемых показателей информационной модели. В нем содержатся следующие данные: частота или периодичность движения каждого показателя, его значимость, трудоемкость расчета и др.
Каждый из квадрантов информационной модели имеет свое определенное назначение и содержание. Однако только вся информационная модель (взятая в целом) позволяет отразить взаимосвязи подразделения со всеми другими и процесс его работы по ведению планово-экономических расчетов.
I и II квадранты, вместе взятые, показывают процесс создания показателей и документов и выход (передачу) их в другие подразделения, внешние организации или хранение в самом подразделении для последующего использования.
I и III квадранты отражают процесс формирования показателей и документов в данном подразделении: I квадрант—показатели, разработанные в отделе, III квадрант — входящие показатели, которые используются для формирования создаваемых данным подразделением показателей и документов.
II и IV квадранты отражают выход всех документов и показателей, которые создаются в подразделении или поступают из других. Они дают полное представление о связях через документооборот данного подразделения со всеми другими (внутренними и внешними), т. е. о потоках информации.
Подраздел Б и III квадрант отражают процесс поступления документов и показателей и дальнейшее их использование в данном подразделении.
III и IV квадранты, вместе взятые, отражают использование, контроль или простую переписку документов и показателей, необходимых в деятельности данного подразделения. Если поступивший в данное подразделение документ или показатель не используется или передается другим подразделениям, то производится специальная отметка в соответствующем квадранте.
|
|
|
