ответы. ИТвЭиЭ. Экзаменационные вопросы по предмету итвЭиэ этапы развития и классификация информационных технологий
 Скачать 59.22 Kb.
|
|
Ответы на экзаменационные вопросы по предмету ИТвЭиЭ 1. Этапы развития и классификация информационных технологий. Важнейшими историческими этапами развития ИТ является письменность, изобретение книгопечатания, использование почты, телефона, телеграфа, телевидения. Особое место в развитии ИТ занимают компьютеры, электронная почта и широкое использование компьютерных сетей (локальных и глобальных), которые обеспечивают не только содержательную обработку информации, но и передачу текстовых, мультимедийных (графика, видео и звук) и других материалов практически на любые расстояния в реальном масштабе времени. ИТ (Информационные технологии) являются наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации. Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления. Общим для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением ПК (персональных компьютеров) начался новый этап развития ИТ. Основной целью становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека, как для профессиональной, так и для бытовой сферы. Рассмотрим классификацию информационных технологий по типу (виду) обрабатываемой информации ИТ обработки данных, ориентированные на СУБД, ИТ обработки текста, ИТ обработки графики (информационные технологии коммерческой, иллюстративной и научной графики), ИТ обработки знаний, ориентированные на экспертные системы, ИТ обработки объектов реального мира, ориентированные на системы мультимедиа. Этапы развития ИТ 1 – й этап (до второй половины XIX в.) – "ручная" информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, бумага. Коммуникации осуществлялись путем переправки через почту писем, пакетов. 2- й этап (с конца XIX в. до середины ХХ в.) – "механическая" технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, оснащенная более совершенными средствами доставки почта. 3 - й этап (40 – 60-е гг. XX в.) – "электрическая" технология, инструментарий которой составляли: ЭВМ первого поколения и соответствующее программное обеспечение, а также электрические пишущие машинки,портативные диктофоны. 4- й этап (с начала 70-х гг.) – "электронная" технология, основным инструментарием которой становятся ЭВМ второго и третьего поколения и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС). 5 - й этап (с середины 80-х гг.) – "компьютерная" ("новая") технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. Начинают широко использоваться глобальные и локальные компьютерные сети. 2. Информационные технологии обработки данных и поддержки принятия решений. Главной особенностью информационной технологии поддержки принятия решений является качественно новый метод организации взаимодействия человека и компьютера. Выработка решения, что является основной целью этой технологии, происходит в результате итерационного процесса, в котором участвуют: система поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта управления; человек как управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат вычислений на компьютере. Окончание итерационного процесса происходит по воле человека. В этом случае можно говорить о способности информационной системы совместно с пользователем создавать новую информацию для принятия решений. Дополнительно к этой особенности информационной технологии поддержки принятия решений можно указать еще ряд ее отличительных характеристик: ориентация на решение плохо структурированных задач; сочетание традиционных методов доступа и обработки компьютерных данных с возможностями математических моделей и методами решения задач на их основе; направленность на непрофессионального пользователя компьютера; высокая адаптивность, обеспечивающая возможность приспосабливаться к особенностям имеющегося технического и программного обеспечения, а также требованиям пользователя. Информационная технология поддержки принятия решений может использоваться на любом уровне управления. Кроме того, решения, принимаемые на различных уровнях управления, часто должны координироваться. Поэтому важной функцией и систем, и технологий является координация лиц, принимающих решения, как на разных уровнях управления, так и на одном уровне. 3. Экспертные системы. Экспе́ртная систе́ма (ЭС, англ. expert system) — компьютерная система, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. Современные экспертные системы начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х годах получили коммерческое подкрепление. Предшественники экспертных систем были предложены в 1832 году С. Н. Корсаковым, создавшим механические устройства, так называемые «интеллектуальные машины», позволявшие находить решения по заданным условиям, например, определять наиболее подходящие лекарства по наблюдаемым у пациента симптомам заболевания. Важнейшей частью экспертной системы являются базы знаний как модели поведения экспертов в определённой области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений, иными словами, базы знаний — совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности. Похожие действия выполняет такой программный инструмент как «Мастер» (англ. Wizard). Мастера применяются как в системных программах, так и в прикладных для упрощения интерактивного общения с пользователем (например, при установке ПО). Главное отличие мастеров от экспертных систем — отсутствие базы знаний — все действия жёстко запрограммированы. Это просто набор форм для заполнения пользователем. Другие подобные программы — поисковые или справочные (энциклопедические) системы. По запросу пользователя они предоставляют наиболее подходящие (релевантные) разделы базы статей (представления об объектах областей знаний, их виртуальную модель). Нередко в качестве маркетингового хода экспертными системами объявляются современные программные продукты, в «классическом» понимании таковыми не являющиеся (например, компьютерные справочно-правовые системы). Предпринимаемые энтузиастами попытки объединить «классические» подходы к разработке экспертных систем с современными подходами к построению пользовательского интерфейса (проекты CLIPS Java Native Interface, CLIPS.NET и др.) не находят поддержки среди крупных компаний-производителей программного обеспечения и по этой причине остаются пока в экспериментальной стадии. 4. Инструментальные средства информационных технологий. Инструментарий информационной технологии – один или несколько взаимосвязанных надлежащим образом программных продуктов, в совокупности предназначенных для реализации того или иного комплекса информационных задач. В качестве инструментария используются следующие распространенные виды информационных технологий и программных продуктов для персонального компьютера. Большинство инструментальных информационных технологий появилось практически одновременно с созданием ЭВМ в виде специального и общего программного обеспечения, операционных систем (ОС) различного класса и назначения, инструментальных пакетов прикладных программ, систем управления базами данных. Эти технологии, а также их более совершенные модификации (базы знаний и их оболочки, системы искусственного интеллекта и т.д.) достаточно широко использовались разработчиками экономических информационных систем и обстоятельно описаны в научной литературе. Поэтому целесообразно более подробноостановиться на инструментальных НИТ, получивших распространение в последнее время. К их числу можно отнести гипертекстовые технологии, машинную графику, телекоммуникационные методы доступа, структурные и объектно-ориентированные технологии, мультимедиа, возникновение которых связано, главным образом, с новыми техническими возможностями средств вычислительной техники. 5. Функции и архитектура SCADA-систем. SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition) — программно-аппаратный комплекс сбора данных и диспетчерского контроля. Смысл, вкладываемый в термин SCADA, изменялся вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части интерфейса АСУ ТП (автоматической системы управления технологическими процессами). Любая SCADA-система включает три компонента: удалённый терминал (RTU – Remote Terminal Unit), диспетчерский пункт управления (MTU – Master Terminal Unit) и коммуникационную систему (CS – Communication System). Удаленный терминал подключается непосредственно к контролируемому объекту и осуществляет управление в режиме реального времени. Таким терминалом может служить как примитивный датчик, осуществляющий съем информации с объекта, так и специализированный многопроцессорный отказоустойчивый вычислительный комплекс, осуществляющий обработку информации и управление в режиме реального времени. Диспетчерский пункт управления осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме квазиреального времени. Он обеспечивает человеко-машинный интерфейс. MTU может быть как одиночным компьютером с дополнительными устройствами подключения к каналам связи, так и большой вычислительной системой или локальной сетью рабочих станций и серверов. Коммуникационная система необходима для передачи данных с RTU на MTU и обратно. В качестве коммуникационной системы могут использоваться следующие каналы передачи данных: выделенные линии, радиосети, аналоговые телефонные линии, ISDN сети, сотовые сети GSM (GPRS). Зачастую устройства подключаются к нескольким сетям для обеспечения надёжности передачи данных. 6. SCADA-системы в электроэнергетике. Создание системы диспетчеризации и визуализации с целью повышения эффективности и производительности технологического процесса (ТП) является актуальной задачей для современных промышленных предприятий. Особую актуальность эта задача приобретает в условиях проведения реконструкции на действующей подстанции. Внедрение должно осуществляться по детально проработанному плану производства работ. Этот план должен включать в себя все этапы внедрения: проектирование, непосредственно внедрение, гарантийное и постгарантийное обслуживание. ОАО “Ивэлектроналадка” имеет большой опыт в проведении подобных работ. Можно привести ряд подобных работ. В 2003 г. фирма выполнила работы по проектированию РЗ и АСУ для реконструкции ОРУ-500 кВ подстанции 500/110/10 кВ “Радуга” ОАО "ФСК ЕЭС". В объем проекта вошли все подсистемы, включая: - цифровую систему управления, выполненную на контроллерах ВМ-9100 (Alstom) с использованием оптоволоконной кольцевой сети управления EFIP (Alstom); - терминалы защит Micom Pxxx и Micom Мxxx (Alstom); - системы связи и телемеханики на базе ETL (ABB). Далее, реализуя “свой” проект, персонал ОАО “Ивэлектроналадка” выполнил “под ключ” электромонтажные и наладочные работы (включая изготовление шкафов с ЭМС-защитой) в сложных условиях реконструкции действующей подстанции. Положительный результат был обусловлен комплексным решением поставленной задачи и тесным сотрудничеством с МЭС Центра на всех этапах строительства. В настоящее время идут работы по реконструкции ОРУ-110 кВ этой подстанции. В 2004 году проводились работы на другом крупном объекте ОАО “ФСК ЕЭС” - подстанции 330/110/10 кВ “Бологое”, где ОАО “Ивэлектроналадка” выполняет работы по проектированию и наладке вторичной коммутации с использованием цифровых защит и системы управления. Проектом предусмотрено применение микропроцессорных устройств управления, защиты и автоматики различных фирм-производителей: - АBB (терминалы серии REx5xx, контроллеры RTU, аппаратура связи серии ETL5xx); - Alstom (терминалы серии Micom Pххх и Micom Мххх); - Schneider Electric (выключатели серии Masterpact NTxx). Опыт проделанных работ показывает, что наиболее сложным при внедрении системы управления является разработка прикладного программного обеспечения (ПО). Приступая к разработке специализированного прикладного ПО для системы управления, системный интегратор или конечный пользователь может осуществлять программирование с использованием “традиционных” языков или использовать готовые инструментальные проблемно-ориентированные средства. Целесообразно идти по второму пути, приобретая, осваивая и адаптируя какой-либо готовый, уже апробированный, универсальный инструментарий. В качестве подобного инструментария используются SCADA-системы. При этом большое значение приобретает выбор SCADA-системы (исходя из требований и особенностей ТП). Этот выбор представляет собой достаточно трудную задачу, усложненную особенностями ТП и невозможностью оценки ряда критериев из-за недостатка информации. Также при выборе необходимо учитывать стоимостью внедрения и сопровождения системы. В связи с этим становится очевидным использование специализированных SCADA-систем, изначально нацеленных на решение определенных задач. Одной из таких специализированных систем является SCADA “АТЛАНТ”, разработанная ОАО “Ивэлектроналадка” (г. Иваново), отличительной особенностью которой является ориентация на объекты электроэнергетики. Ввиду быстротечности переходных электрических процессов в электросетях к системам управления предъявляются дополнительные требования. В “АТЛАНТ” помимо основных функций, выполняемых всеми SCADA-системами, изначально заложены дополнительные функции и типовые алгоритмы работы с электрооборудованием и представлением собираемой информации, а также поддержка широкого круга терминалов защит РЗиА различных производителей (ABB, AREVA, Schneider, НПФ “Радиус”, НПО “ЭКРА”, НТЦ “Механотроника” и др.). Преимущества применения специализированных систем в условиях рыночной экономики и жесткой конкуренции оправданы и очевидны как для инжиниринговых компаний, так и для конечных пользователей (предприятий электроэнергетики). Проявляются они в применении типовых готовых решений, сокращении сроков разработки, снижении ошибок на этапе разработки и внедрении, сокращении времени на обучение персонала; снижении издержек. 7. Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) - это программно-аппаратный комплекс на базе средств вычислительной техники, предназначенный для проведения научных исследований или комплексных испытаний образцов новой техники на основе получения и использования моделей исследуемых объектов, явлений и процессов. Программно-аппаратный комплекс АСНИ состоит из средств методического, программного, технического, информационного и организационно-правового обеспечения. Из определения следует, что для АСНИ характерно три существенных момента: ключевая роль вычислительной техники Единство программных и аппаратных средств Ориентация АСНИ на получение математических моделей виде формул, таблиц, графиков. Взаимодействие исследуемого объекта, явления или процесса с АСНИ осуществляется через аппаратуру сопряжения, входящую в состав программно-аппаратного комплекса. В организациях и на предприятиях АСНИ создаются в целях: обеспечения высоких темпов научно-технического прогресса; повышения эффективности и качества научных исследований на основе получения или уточнения с помощью АСНИ математических моделей исследуемых объектов,а также применения этих моделей для проектирования, прогнозирования и управления; повышения эффективности разрабатываемых с помощью АСНИ объектов, уменьшения затрат на их создание; получения качественно новых научных результатов сокращения сроков, уменьшения трудоемкости научных исследований и комплексных испытаний образцов новой техники. 8. Системы автоматизированного проектирования (САПР) Аббревиатура САПР расшифровывается как система автоматизированного проектирования и, зачастую, воспринимается обывателями, как набор программ для черчения. Однако, согласно действующему ГОСТ 23501.101-87, термин САПР трактуется обширнее и подразумевает всю организационно-техническую инфраструктуру проектного отдела или организации. Затрачивая внушительную часть бюджета на развитие и поддержание структуры САПР, предприятия преследуют единственную цель — повышение качества выпускаемой продукции и оперативное реагирование на обратную связь от потребителей. Наиболее очевидной и востребованной функцией комплексов САПР является возможность построения компьютерной 2D- и 3D-модели разрабатываемого изделия. Однако, применение САПР не ограничивается только разработкой и каталогизацией проектной документации, хотя уже этот момент помогает экономить массу времени и трудозатрат инженера, позволяя в ходе работы менять элементы чертежей, ничуть не заботясь о влиянии этих изменений на проект в целом. Пользователь современной САПР имеет в своем распоряжении богатый выбор стандартных элементов, избавляющий от необходимости многократно проделывать одну и ту же работу и унифицирующий стандартные проектные процедуры. Мощный математический аппарат упрощает инженерные расчеты, позволяя в режиме реального времени визуально оценивать контролируемую величину и ее зависимость от изменения проектируемой конструкции. Наиболее актуально эта задача проявляется в системах с распределенными параметрами, расчет которых крайне трудоемок. В качестве примеров можно привести анализ напряжений в узлах механических систем, строительных конструкций, тепловой расчет электронных устройств и т.д. Сложно переоценить возможности САПР в плане компьютерной анимации и симуляции разрабатываемых устройств, позволяющие увидеть их работу до изготовления прототипа и устранить ошибки и недочеты, сделанные при проектировании. |