маршрутезатор. Лекции АИС УФИС 2011 студентам. Лекция 1 Введение
 Скачать 1.14 Mb.
|
|
Лекция 7 Элементарными компонентами представления знаний являются тексты, списки и другие символьные структуры. Знания представляются в виде конкретных фактов и правил. Подход, основанный на продукционных правилах, чрезвычайно распространен в экспертных системах. Как правило, они имеют форму ЕСЛИ ... ТОГДА ... ИНАЧЕ Правила в БЗ имеют вид: ЕСЛИ А (условие) ТО S(действие). Sисполняется, если Аистинно. Действие Sобычно является утверждением, котороеможет быть выведено системой, если истинно условие правила А.Правила служат для представления эвристик — неформальныхправил рассуждения эксперта. Цель автоматизации разнообразных потоков информации — совершенствование существующего документооборота, форм документов, сокращение их числа и копий, оптимизация маршрутов движения документов и алгоритма их формирования. Одна из основных задач состоит в разработке и внедрении средств и методов использования вычислительной техники для перевода документооборота из бумажной формы в электронную. Многозадачные операционные системы (ОС) типа Windows позволяют одновременно создавать и редактировать тексты, а компьютерные сети объединяют в автономные рабочие группы. Такая рабочая группа может обходиться без бумажных документов до полного завершения работы над системой (проектом). Только когда работа закончена, можно составить итоговый бумажный документ. Автоматизация ввода информации в компьютер, т. е. перевод бумажных документов в электронный вид, осуществляется путем сканирования. При автоматизации документооборота широко используются средства автоматического перевода — компьютерные словари и программы автоматического перевода с одного языка на другой. Лекция 8 1.3. Состав и структура АИС 1.3.1. Состав АИС Как правило, в состав АИС входят: информационные ресурсы, представленные в виде баз данных (баз знаний), хранящих данные об объектах, связь между которыми задается определенными правилами; формальная логико-математическая система, реализованная в виде программных модулей, обеспечивающих ввод, обработку, поиск и вывод необходимой информации; интерфейс, обеспечивающий общение пользователя с системой в удобной для него форме и позволяющий работать с информацией баз данных; персонал, определяющий порядок функционирования системы, планирующий порядок постановки задач и достижения целей; • комплекс технических средств. Состав АИС представлен на рис. 1.5. Информационные ресурсы включают машинную и немашинную информацию. Машинная информация представлена в виде баз данных, баз знаний, банков данных. Базы (банки) данных могут быть централизованными или распределенными.  Комплекс технических средств (КТС) включает совокупность средств вычислительной техники (ЭВМ разных уровней, рабочие места операторов, каналы связи, запасные элементы и приборы) и специальный комплекс (средства получения информации о состоянии объекта управления, локальные средства регулирования, исполнительные устройства, датчики и устройства контроля и наладки технических средств). Программное обеспечение (ПО) состоит из общего ПО (операционные системы, локальные и глобальные сети и комплексы программ технического обслуживания, специальные вычислительные программы) и специального ПО (организующие программы и программы, реализующие алгоритмы контроля и управления). Персонал и инструктивно-методические материалы составляют организационное обеспечение системы. Процедуры и технологии разрабатываются на основе логико-математических моделей и алгоритмов, составляющих основу математического обеспечения системы, и реализуются с помощью ПО и КТС, а также интерфейса, обеспечивающего доступ пользователя к информации. 1.3.2. Структура АИС. Функциональные и обеспечивающие подсистемы Структура — определенное внутреннее устройство системы. АИС состоит, как правило, из функциональной и обеспечивающей частей, каждая из которых имеет свою структуру. Функция есть проявление взаимодействия системы с внешней средой. Проявление функции во времени называется функционированием. Функциональная часть — совокупность подсистем, зависящих от особенностей АСУ. Эти подсистемы разделяются по определенному признаку (функциональному или структурному) и объединяют в себе соответствующие комплексы задач управления. Обеспечивающая часть — совокупность информационного, математического, программного, технического, правового, организационного, методического, эргономического, метрологического обеспечения. Структура АИС представлена на рис. 1.6. Лекция 9 Обеспечивающая часть. Информационное обеспечение АИС — это совокупность баз данных и файлов операционной системы, форматной и лексической баз, а также языковых средств, предназначенных для ввода, обработки, поиска и представления информации в форме, необходимой потребителю. Подробно об информационном обеспечении (ИО) см. в разд. 2.1.  В настоящее время ИО рассматривают как совокупность собственно ИО и лингвистического обеспечения. При этом собственно ИО включает файлы операционных систем и БД, а лингвистическое — форматную базу, лексическую базу и языковые средства. Математическое обеспечение — «совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, примененных в АС» (ГОСТ 34.03-90). Программное обеспечение — совокупность общесистемных и прикладных программ, а также инструктивно-методической документации по их применению. Техническое обеспечение — комплекс технических средств, обеспечивающих работу системы. Это технические средства сбора, регистрации, передачи, обработки, отображения, размножения информации. Правовое обеспечение — совокупность нормативно-правовых документов, определяющих права и обязанности персонала в условиях функционирования системы, а также комплекс документов, регламентирующих порядок хранения и защиты информации, правил ревизии данных, обеспечение юридической чистоты совершаемых операций. Организационно-методическое обеспечение — совокупность документов, определяющих организационную структуру системы автоматизации для выполнения конкретных автоматизируемых функций. Эргономическое обеспечение — совокупность методов и средств по созданию оптимальных условий для работы специалистов в рамках АИС. Метрологическое обеспечение — методы и средства метрологии и инструкции по их применению для всех компонентов АИС. Лекция 10 Функциональная часть. Функция системы — совокупность действий, направленных на достижение определенной частной цели. Функции АИС подразделяются на информационные, управляющие, защитные и вспомогательные. Информационные функции реализуют сбор, обработку и представление информации о состоянии автоматизируемого объекта оперативному персоналу или передачу этой информации для последующей обработки. Это могут быть следующие функции: измерение параметров, контроль, вычисление параметров, формирование и выдача данных оперативному персоналу или в смежные системы, оценка и прогноз состояния АС и ее элементов. Управляющие функции вырабатывают и реализуют управляющие воздействия на объект управления. К ним относятся: регулирование параметров, логическое воздействие, программное логическое управление, управление режимами, адаптивное управление. Защитные функции могут быть технологические и аварийные. При автоматизированной реализации функций различают следующие режимы : диалоговый (персонал имеет возможность влиять на выработку рекомендаций по управлению объектом с помощью ПО и КТС); советчика (персонал принимает решение об использовании рекомендаций, выданных системой); ручной (персонал принимает управляющие решения на основе контрольно-измерительной информации). Подсистемы функциональной части системы строят в соответствии с информационными и управляющими функциями. Подсистема сбора информации осуществляет сбор информации по каналам связи разными способами: ручным, автоматизированным, иногда автоматическим. Операторы выполняют первичный сбор и систематизацию информации. Собранная информация анализируется с точки зрения выявления сущностей, которые будут являться прообразами создаваемых таблиц БД (если БД реляционная). Далее информация направляется в подсистему представления, хранения и обработки информации. Подсистема представления, хранения и обработки информации выполняет предмашинную подготовку данных и ввод их в базу данных, рассматриваемую как информационную модель предметной области. Операторы при участии администратора базы данных по определенным правилам на основе инструкций заполняют базу данных подготовленной информацией. В этой подсистеме осуществляется проверка данных на достоверность и непротиворечивость, редактирование, обработка и анализ данных, осуществляется сохранность накапливаемых данных, восстановление утерянных. Основой этой подсистемы является информационный фонд — база данных (БД), управляемая системой управления базами данных (СУБД). База данных — именованная совокупность структурированных, организованных данных, отображающая состояние объектов и их отношений в определенной предметной области. Система управления базами данных — совокупность методов, языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД многими пользователями. СУБД позволяют создавать и хранить большие массивы данных и манипулировать ими. В совокупности информационный фонд, а также средства и методы его обработки могут представлять собой банк данных. Банк данных (БнД) — система специально организованных данных, программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных. В этой подсистеме особое внимание уделяется вопросам поддержания целостности БД, т. е. достоверности и непротиворечивости хранимой и обрабатываемой информации, а также вопросам защиты информации. Подсистема выдачи и распространения информации осуществляет поиск необходимых данных по запросам, создание готовых документов и отчетов, передает готовые документы по каналам связи и предоставляет требуемую информацию потребителям. Лекция 11 1.4. Методы, стадии и этапы создания АИС Разработка и проектирование АИС начинается с создания концептуальной модели использования системы. Прежде всего должна быть определена целесообразность создания системы, ее конкретные функции и подлежащие автоматизации задачи. Должна быть выполнена оценка не только целей, но и возможностей создания системы. Далее проводится анализ требований к АИС, детальное проектирование, взаимосвязь этапов, программирование и тестирование, минимизация потерь при переходе от одного уровня представления информации к другому, интеграция в существующую систему, внедрение и поддержка. Существует три класса методологий проектирования АИС: • концептуальное моделирование предметной области; выявление требований и спецификация информационной системы через ее макетирование; системная архитектура программных средств, поддерживаемая инструментальными средствами CASE-технологии (CASE — Computer Aided Software Engineering — технология создания и сопровождения ПО различных систем). Спецификация — точное, полное, ясно сформулированное описание требований для данной задачи. В основе создания и использования АИС лежит понятие жизненного цикла (ЖЦ). Жизненный цикл является моделью создания и использования АИС, которая отражает различные состояния системы с момента возникновения в данном комплексе средств до момента его полного выхода из употребления. Для АИС условно выделяют следующие основные этапы их жизненного цикла: 1) анализ — определение того, что должна делать система; проектирование — определение того, как система будет функционировать: прежде всего спецификация подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия в системе; разработку — создание функциональных компонентов и отдельных подсистем, соединение подсистем в единое целое; тестирование — проверку функционального и параметрического соответствия системы показателям, определенным на этапе анализа; 5) внедрение — установку и ввод системы в действие; 6) сопровождение — обеспечение штатного процесса эксплуатации системы на предприятии заказчика. Каскадная модель предполагает переход на следующий этап после полного завершения работ предыдущего этапа. Эта модель используется при построении АИС, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. Это дает разработчикам свободу реализовать их как можно лучше с технической точки зрения. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и другие.  Поэтапная итерационная модель. Эта модель создания АИС предполагает наличие циклов обратной связи между этапами. Преимущество такой модели заключается в том, что межэтапные корректировки обеспечивают большую гибкость и меньшую трудоемкость по сравнению с каскадной моделью. Однако время жизни каждого из этапов может растянуться на весь период создания системы.  Спиральная модель опирается на начальные этапы жизненного цикла: анализ, предварительное и детальное проектирование. Каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии системы, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. Основная проблема - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов ЖЦ. Переход осуществляется в соответствии с планом, который составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков. Недостатком этого подхода являются нерешенные вопросы и ошибки, допущенные на этапах анализа и проектирования. Они могут привести на последующих этапах к проблемам и даже к неуспеху всего проекта. По этой причине анализ и проектирование должны выполняться особенно тщательно.  Лекция 12 1.4.1. Методы разработки АИС Существует три метода разработки АИС: оригинальный, типовой, автоматизированный. Метод оригинального проектирования охватывает все виды работ для различных объектов, выполняемых по специальным проектам, включающим оригинальные методики и средства выполнения работ. Методики на всех этапах работ создаются для конкретного объекта по мере необходимости. Недостатками этого метода являются высокая трудоемкость, большие сроки проектирования, плохие модернизируемость и сопровождаемость. Метод типового проектирования предполагает разбиение системы на отдельные модули (элементы, подсистемы, объекты) и разработку для каждого из них законченного проекта. Это позволяет при внедрении адаптировать каждый модуль к конкретным условиям функционирования системы. Например, элементами могут быть ИО, ПО, ТО. Подсистемами могут выступать функциональные подсистемы сбора информации, распространения информации и т. д. Метод автоматизированного проектирования предполагает автоматизацию основных этапов создания АИС, начиная от выбора состава задач и заканчивая автоматическим получением проектной документации. Для реализации этого метода используют представленные и выполненные на ЭВМ типовые проекты и типовые проектные решения, ППП, ОС, САПР, CASE-технологии. 1.4.2. Основные стадии создания АИС Стадия создания автоматизированной системы — часть процесса создания АС, установленная нормативными документами и заканчивающаяся выпуском документации на АС, которая должна содержать модель системы на уровне данной стадии, изготовление несерийных компонентов или приемку АС в эксплуатацию. Содержание документации на каждой стадии определяется составом и спецификой работ. В ГОСТ 34.601-90 определено восемь стадий создания автоматизированных систем: Формирование требований к АС. Разработка концепции АС. Техническое задание. Эскизный проект. Технический проект. Рабочая документация. Ввод в действие. Сопровождение АС. Можно выделить три периода создания системы: предпро-ектный, проектирование, ввод в эксплуатацию. Стадии 1, 2, 3 относятся к первому периоду, стадии 4, 5, 6 — ко второму периоду, стадии 7, 8 — к третьему. В предпроектный период разрабатывают технико-экономическое обоснование (ТЭО) и техническое задание (ТЗ) на проектирование системы. В этот период на стадии формирования требований к АС проводят три этапа работ: • обследование объекта предметной области и обоснование необходимости создания системы; • формирование требований пользователей к системе; • составление отчета о выполненной работе и заявки на разработку системы. На стадии разработки концепции АС проводят четыре этапа работ: изучение объекта; проведение научно-исследовательских работ; выбор варианта концепции системы из нескольких разработанных; составление отчета о выполненной работе. На 3-й стадии разрабатывают и утверждают техническое задание на создание АС. Техническое задание (ТЗ)— это перечень основных эксплуатационных, технологических экономических и других требований, которым должен удовлетворять проектируемый объект на всех этапах его существования. Проектирование — процесс обоснованного выбора характеристик системы, формирования логико-математических и экономико-математических моделей, разработки документации. |