Прокимнов Н. Литература по теме Тема Информационная система как сложная система Вопрос Основные понятия теории систем
 Скачать 1.19 Mb.
|
 © Прокимнов Н.Н. © Московский финансово-промышленный университет «Синергия» Содержание Аннотация Тема 1. Основные концепции и понятия теории информационных процессов и систем Вопрос 1. Понятие информационной системы. Вопрос 2. История появления и развития информационных систем. Вопрос 3. Классификация информационных систем. Вопрос 4. Жизненный цикл информационной системы. Вопросы для самопроверки: Литература по теме: Тема 2. Информационная система как сложная система Вопрос 1. Основные понятия теории систем. Вопрос 2. Сложная система. Вопрос 3. Модели систем. Вопрос 4. Методология системного анализа. Вопрос 5. Агрегатное описание систем. Вопрос 6. Иерархичность информационных систем. Вопросы для самопроверки: Литература по теме: Тема 3. Качественные методы системного анализа в теории информационных процессов и систем Вопрос 1. Структуризация целей. Вопрос 2. Мозговой штурм. Вопрос 3. Экспертное оценивание. Вопрос 4. Метод Дельфи. Вопросы для самопроверки: Литература по теме: Тема 4. Количественные методы системного анализа в теории информационных процессов и систем Вопрос 1. Количественное оценивание систем. Вопрос 2. Оценивание в условиях определенности. Вопрос 3. Оценивание в условиях риска. Вопрос 4. Оценивание в условиях неопределенности. Вопросы для самопроверки: Литература по теме: Тема 5. Моделирование деловых процессов. Вопрос 1. Деловые процессы и их моделирование. Вопрос 2. Методология моделирования IDEF. Вопрос 3. Язык моделирования UML. Вопрос 4. Автоматизация моделирования деловых процессов. Вопросы для самопроверки: Литература по теме: Тема 6. Моделирование потоков работ в информационных системах Вопрос 1. Концепция потоков работ. Вопрос 2. Моделирование на основе сетей Петри. Вопрос 3. Высокоуровневые сети Петри. Вопрос 4. Модель сетевого планирования. Вопросы для самопроверки: Литература по теме: Тема 7. Имитационное моделирование информационных процессов и систем Вопрос 1. Метод статистических испытаний. Вопрос 2. Концепции имитационного моделирования. Вопрос 3. Создание имитационных моделей с помощью систем моделирования. Вопрос 4. Примеры имитационных моделей. Вопросы для самопроверки: Литература по теме: Приложения Приложение 1. Глоссарий Аннотация Дисциплина «Теория информационных процессов и систем» разработана на основе учебной программы дисциплины «Теория информационных процессов и систем» с учетом государственного образовательного стандарта по специальности «Информационные системы», утвержденного Министерством образования и науки Российской Федерации, и предназначена для студентов факультета информационных систем и технологий МФПУ. Настоящая дисциплина включена в учебные планы по программам подготовки бакалавров по направлению «Информационные системы и технологии», входит в вариативную часть Математического и естественнонаучного цикла раздела Обязательные дисциплины. Для изучения дисциплины требуются знания и навыки, полученные в результате изучения дисциплин «Математика», «Информатика», «Информационные технологии». Знания по дисциплине могут использоваться при подготовке выпускной квалификационной работы и изучения дисциплин «Моделирование систем», «Архитектура информационных систем. Цель и задачи дисциплины. Целью изучения дисциплины «Теория информационных процессов и систем» является формирование у обучающихся базовой системы знаний в области моделирования, а также построение статических и динамических моделей с использованием современных программных средств. Изучение дисциплины позволит сформировать у студентов необходимый объем специальных знаний в области методов моделирования и анализа систем в соответствии с ООП. Задачи изучения дисциплины. раскрытие сущности и содержания основных понятий и категорий теории информационных процессов и систем; ознакомление с методами анализа информационных систем; изучение конфигурации и классификации информационных систем; изучение этапов процесса проектирования информационных систем; формирование навыков самостоятельной и коллективной работы по предпроектному обследованию объекта проектирования; изучение методологии создания деловых моделей; освоение принципов системного анализа предметной области, существующих взаимосвязей. В результате изучения дисциплины студенты должны: Знать: классификацию информационных систем; постановку основных задач анализа и проектирования информационных систем; содержательные функции; математические модели теории и области применения моделей и методов. Уметь: правильно анализировать ситуацию и формулировать задачи анализа и синтеза информационных систем; проводить рациональный выбор моделей и методов решения поставленной задачи; интерпретировать и анализировать результаты моделирования информационных процессов и систем. Иметь представление: об особенностях и предмете изучения теории информационных процессов и систем как науки; универсальных законах теории; методологии системного анализа применительно к задачам исследования и проектирования информационных систем и наиболее важных моделях, применяемых для решения задач. Тема 1. Основные концепции и понятия теории информационных процессов и систем Цели изучения темы: познакомиться с понятиями «информационная система» и «информационный процесс»; выяснить основные задачи теории. Задачи изучения темы: понять предмет изучения и основную цель теории информационных процессов и систем; овладеть основными терминами и понятиями. Успешно изучив тему, Вы: Получите представление о: основных исторических этапах развития информационных систем; классификации информационных систем; жизненном цикле информационных систем. Будете знать: какие требования предъявляются к информационным системам; как используются информационные системы; типы систем с управлением. Вопросы темы: 1. Понятие информационной системы. 2. История появления и развития информационных систем. 3. Классификация информационных систем. 4. Жизненный цикл информационной системы. Вопрос 1. Понятие информационной системы. Информация представляет собой важнейший стратегический ресурс любой организации. Едва ли сегодня можно найти предприятие даже очень скромное по своим размерам, которое не имело бы персонального компьютера, доступа в интернет, копировально-множительной и другой оргтехники. Все эти средства позволяют значительно повысить эффективность работы предприятий, на которых они используются. Используемый во многих производных от него терминах термин информация имеет смысл, отличный от смысла, который имеет термин данные. Данные представляют собой «сырье», необходимое для получения «продукта» в виде информации. Они не наделены содержательным смыслом, это просто числа или наборы символов, необходимые для указания определенных свойств некоторого объекта, например, номера заказа, табельного номера сотрудника, вида производимого на предприятии продукта, размера выплачиваемого пособия и т.п. Данные могут возникать как результат некоторых вычислений, например, Выплата = Оклад + Надбавка + Премия – Налог Если данные могут быть организованы и представлены в виде, пригодном для их восприятия субъектом, то они приобретают полезные для последнего свойства, позволяющие рассматривать их уже как информацию. Эти свойства позволяют извлекать определенный смысл, как из самих данных, так и из результатов, производимых с ними манипуляций. Энциклопедия Britannica определяет информационную систему как единое множество компонентов для сбора, хранения, обработки и передачи информации. Информация необходима для управления предприятием, обеспечения проектирования, организации учебного процесса, удовлетворения потребностей отдельных субъектов или социальных групп. Процессы сбора хранения, обработки и передачи информации, протекающие в информационных системах, называются информационными процессами. Основными компонентами информационных систем являются компьютерные и телекоммуникационные средства и технологии - аппаратное и программное обеспечение компьютеров, базы данных, телекоммуникационные системы, человеческие ресурсы и процедуры, а также способы взаимодействия людей с этими технологиями для поддержки деловых процессов (более подробно этот термин будет обсуждаться далее). Постоянно возрастающее значение информации и возникновение новых форм деловой деятельности, таких как электронная коммерция, привели к пересмотру роли и значения информационных систем. Теперь информационные системы уже не просто обеспечивают выполнение отдельных работ и операций, из которых слагается деятельность организации, а фактически становятся одной из ее наиболее важных органических составляющих, без которой продолжение нормальной работы оказывается невозможным. Степень влияния, которое оказывают информационные системы, трудно переоценить. Их создание и внедрение существенно изменяет применяемую технологию, организационную структуру предприятий, состава и численности персонала, характере взаимодействия предприятий между собой и со своими контрагентами. Информационная система, как и всякая система, должна отвечать определенным требованиям и обладать определенным набором показателей эффективности. Из основных требований, которые в большинстве случаев предъявляются к информационным системам, следует выделить такие как: максимально точное соответствие функциональных возможностей и параметров системы целям функционирования владеющей ею организации и требованиям со стороны ее пользователей; простота адаптации системы к изменениям, протекающим в динамичной среде; актуальность, точность, надежность и доступность хранимой, обрабатываемой и представляемой информации; приемлемые стоимостные характеристики, под которыми понимаются, в первую очередь, затраты на создание системы и стоимость владения ею. На Рис. отражает взгляд на информационную систему с точки зрения ее применения в деловой деятельности предприятия.  Рис. 1. Использование информационной системы В основании пирамиды находится информационная система. На нижнем уровне выполняется оперативная работа с данными и осуществляется (руководителями нижнего звена) оперативное управление этой работой. Ближе к вершине пирамиды осуществляется решение задач, необходимых для стратегического управления, характерной особенностью которых является их плохая структурированность. По этой причине с ростом уровня управления объем работ, выполняемых специалистом или руководителем с помощью информационной системы, уменьшается. Вместе с тем, существенно увеличивается значимость принимаемых ими решений. Вопрос 2. История появления и развития информационных систем. Развитие информационных систем шло по нескольким относительно независимым направлениям. Системы обработки данных в основном использовались при создании систем сбора и обработки статистической информации и аналогичных по характеру систем. Они являются наиболее простым типом информационных систем и предназначены для решения хорошо структурированных задач, для которых имеются входные данные, известны алгоритмы, ведущие к решению задач. В настоящее время термином обработка данных пользуются на уровне оперативного управления предприятием (решение задач бухгалтерского учета, статистической отчетности, учета валютных операций в банке и т.п.). Основными функциями в этих системах являются сбор данных и перенос их на машинные носители, передача в места хранения и обработки, хранение, обработка информации по стандартным алгоритмам, вывод и представление информации пользователю в виде регламентных форм. По мере увеличения памяти ЭВМ начало стремительно развиваться направление, связанное с организацией систем баз данных. По мере его развития появились термины базы знаний, базы целей с расширенной трактовкой задач, которые решались с помощью систем баз данных. Начиная с шестидесятых годов прошлого века разработка информационных систем в нашей стране шла по двум основным направлениям: 1) автоматизированных информационных систем как составной части автоматизированных систем управления; 2) автоматизированных систем научно-технической информации. Задача была поставлена и решалась системно: были разработаны классификация информационных систем, система стандартов и нормативной документации. Автоматизированные информационные системы создавались как фактографические информационно-поисковые системы, имеющих дело с конкретными сведениями об объектах, событиях или явлениях (например, дата рождения, масса, вес человека). Автоматизированные информационные системы создавались как первый уровень автоматизированных систем управления. Информация предоставлялась пользователям и виде регламентированных форм, сгруппировано в соответствии с решаемыми прикладными задачами. В большинстве случаев ввод и вывод осуществлялись с помощью специальных форм документов. Работы за рубежом развивались преимущественно в области создания программных средств автоматизации бухгалтерского учета, складских операций и других функциональных составляющих деятельности предприятий, совершенствования вычислительной техники, рациональной организации информационных массивов, пользовательского интерфейса. Автоматизированные системы научно-техническойинформации относятся к категории документальных, в которых информация хранится в виде отдельных документов. Работы по их созданию были обусловлены возрастающим значением информации во всех сферах деятельности и велись в нашей стране в рамках общегосударственной автоматизированной системы научно-технической информации, имеющих многоуровневую структуру. Развитие этого направления за рубежом сначала шло по линии создания отдельных центров сбора и анализа информации, затем появилась тенденция к их объединению. С начала девяностых годов возрастает роль новых видов информации - нормативно-правовой и нормативно-методической, регламентирующих деятельность предприятий при предоставлении им юридической и экономической самостоятельности, для чего разрабатываются системы нормативно-методического обеспечения управления. Учитывая важную роль нормативно-правовой информации при внедрении рыночных принципов управления экономикой, создаются автоматизированные системы нормативно-правовой (типа систем «Консультант», «Кодекс», «Гарант» и т.п.) и экономической информации, бухгалтерские и банковские информационные системы, информационные системы рынка ценных бумаг и другие. Вопрос 3. Классификация информационных систем. Классифицировать информационные системы можно различными способами и с разной степенью глубины детализации. Приведем некоторые из основных классификаций (Рис. ), необходимые для понимания материала настоящего курса, ограничившись одним уровнем иерархии.  Рис. 2. Классификации информационных систем По степени автоматизации: Ручные системы средств автоматизации выполнения операций не имеют. Автоматизированные системы автоматизируют выполнение операций частично. Автоматические системы автоматизируют выполнение операций полностью. По архитектуре: Файл-серверные системы хранят данные в виде отдельных файлов операционной системы на специально выделенном компьютере (файл-сервере), на котором могут также храниться и исполнительные модули. Доступ к файлам осуществляется обычным для файловой системы способом в виде задания пути к файлу и указания необходимой файловой операции. Клиент-серверные системы используют концепцию, согласно которой выделяется сторона, предоставляющая по запросу определенную услугу (сервер), и сторона, запрашивающая и получающая услугу (клиент). Сервер реализуется на одном из компьютеров вычислительной сети, преимущественно (хотя и необязательно) на отдельном компьютере (выделенный сервер). Запрос услуги является для клиента «прозрачным» (никакие физические параметры как в случае архитектуры файл-сервер указывать не нужно), сервер обрабатывает запрос и отправляет результат обработки клиента точно в том виде, как он был затребован (что значительно снижает нагрузку на сеть в отличие от архитектуры файл-сервер, где пересылаются большие объемы ненужной информации). Трехслойная архитектура основана на разделении всех компонентов системы по трем слоям (рис 3.): слоя представления, или вида (View layer), слоя источникаданных (Data Source Layer) и слоя логики домена, илиделовой логики (Domain Layer). Слой представления отвечает за взаимодействие пользователя с системой (ввод и интерпретация, преобразование вида представления и отображение данных). Слой источника данных отвечает за организацию интерфейса со слоем деловой логики и интерфейса внешних систем с источником данных. Слой деловой логики содержит описания совокупности правил, необходимых для выполнения прикладных функций, и может быть реализован как на стороне выделенного сервера, так и на стороне клиента. Архитектура обеспечивает сочетание низких требований к вычислительным ресурсам клиента с высокой гибкостью.  Рис. 3. Трехслойная архитектура По охвату применением: Персональные (однопользовательские) системы автоматизируют работу одного пользователя. Реализуются, как правило, либо на основе специализированных «коробочных» пакетов прикладных программ (пакет для индивидуального предпринимателя, составление расписания занятий, планирование ремонтных работ), либо офисных программ типа табличного процессора (например, Microsoft Excel). В последнем варианте пользователь сам осуществляет как создание нужных ему приложений, так и их сопровождение. Групповые системы автоматизируют работу коллектива людей (структурное подразделение, проектная бригада). Реализуются, как правило, в виде автоматизированных рабочих мест членов группы с определенными функциональными обязанностями (например, рабочие места «Бухгалтер», «Кладовщик», «Кассир») с возможностью работы с общими информационными массивами. Корпоративные системы обеспечивают комплексную автоматизацию деятельности предприятия (корпорации), иначе говоря, автоматизацию всех деловых процессов. Корпоративные системы реализуются как интегрированный набор приложений единой информационной среды с поддержкой всех функций, показанных на рис. 1., и являются продуктом проектирования специализированных компаний ИТ-индустрии. Характерными для этих систем являются высокая степень адаптации к корпоративной среде, уровня информационной безопасности и доступности, открытость, масштабируемость, независимость от территориального расположения предприятия, его подразделений и филиалов. По степени структуризации решаемых задач: Хорошо структурированные (формализуемые) задачи характеризуются строгой математической постановкой, точной спецификацией исходных данных и алгоритмом решения. Задачи этого типа обычно довольно просты и решаются часто (например, расчет заработной платы сотрудников). Слабо (частично) структурированные задачи характерны для большинства информационных систем. Такие задачи допускают структуризацию только некоторой своей части, решение которой может быть автоматизировано. Решение задач другой части осуществляется человеком. Неструктурированные задачи не допускают построения математической модели своего решения. По источникам происхождения (способу создания): Наследованные (legacy)системы. Это системы, которые находятся в эксплуатации и которые следует, по возможности, адаптировать к сформулированным требованиям в дальнейшем с целью сохранить сделанные вложения. Типовые (стандартные) системы представляют собой готовые прикладные программные продукты (например, система бухучета), предлагаемые их поставщиками на рынке. Обычно эти системы обходятся дешевле, но нуждаются в настройке (оптимизации) к специфическим требованиям внедряющей организации. Уникальные (новые) системы проектируются и разрабатываются «с нуля» в соответствии со специальными требованиями (техническим заданием) и обеспечивают максимально возможную адаптацию к среде внедряющей организации. В настоящее время наблюдается тенденция к стиранию явных различий между классами создаваемых и применяемых систем. Системы все чаще сочетают в себе признаки и возможности систем разных типов, поскольку для управления современным предприятием требуется использовать информацию всех разновидностей. На первый план при анализе систем выдвигается степень интегрированности информационной системы в среду организации, иначе говоря, то, насколько полно в системе используются знания о процессах и операциях автоматизируемой деятельности. В соответствии с этим подходом можно выделить следующую иерархию (в порядке возрастания степени интегрированности) систем. Офисные информационные системы. Системы этой категории предназначены для выполнения базовых операций по обработке информации типа создания и редактирования текстовых и графических файлов, хранения и передачи файлов, пересылки сообщений. Для этого применяются текстовые (типа Microsoft Word) и табличные (типа Microsoft Excel) процессоры, программы работы с несложной графикой (типа Microsoft Visio) и базами данных (типа Microsoft Access) и работы с почтой (типа Microsoft Outlook). Внутри этих систем отсутствует какая-либо привязка к среде. Системы обработки транзакций. Системы этого типа обеспечивают фиксацию каких-либо изменений в основных процессах, передачу и сохранение сведений об изменениях для чего они используют некоторые данные о процессах. Центральным компонентом этих систем является система управления базами данных, к которым в усовершенствованных версиях может добавляться также и такой компонент как система управления потоком работ (концепция потока работ будет рассматриваться позднее в настоящем курсе). Системы управления знаниями. Такие системы предоставляют возможность накапливать знания и применять их специалистами и лицами, принимающими решения (ЛПР). Примером могут служить системы управления документами (например, законодательными), позволяющие отыскивать наиболее точно отвечающие запросу (релевантные) документы. Часто в таких системах применяются хранилища данных – базы агрегированных данных в виде многомерных кубов (например, число покупателей определенных видов продукта в определенных регионах за определенные периоды). Источниками данных для хранилищ являются статистические данные (в приведенном примере, источником может служить корпоративная база данных по продажам). Системы поддержки принятия решений. В этих системах решение получается, как результат человеко-машинного взаимодействия, причем, в качестве ЛПР могут выступать лица различного уровня управления. Различают два типа систем данного класса: системы, основанные на математических моделях, и экспертные системы. Примером систем первого типа являются системы планирования бюджета, системы производственного планирования. Примером экспертной системы может быть система диагностики неисправности автомобиля на станции технического обслуживания. Управляющие системы. Процедуры принятия и исполнения решений в таких системах (для них могут применяться и другие названия, например, системы автоматического управления, системы управления технологическими процессами, системы программного управления) выполняются полностью автоматически в соответствии с набором строгих правил (алгоритмов). Примерами могут служить биллинговая система, система электронного бронирования авиабилетов, система контроля температуры и влажности помещения. Тип создаваемой системы должен определяться на основе результатов анализа, проводимого на начальном этапе жизненного цикла. Вопрос 4. Жизненный цикл информационной системы. Информационная система, как и любой объект или субъект, существует в течение некоторого отрезка времени, который проходит с момента возникновения потребности в системе до снижения эффективности функционирования и ее ликвидации. Этот отрезок времени принято называть жизненным циклом. В течение этого времени система проходит ряд более или менее четко различаемых этапов. По этой причине под жизненным циклом часто понимают просто последовательность этапов. Существует целый ряд подходов к трактовке жизненного цикла системы. Будем (без ограничения общности дальнейшего рассмотрения) считать жизненный цикл состоящим из следующих этапов. Системный анализ. На данном этапе проводится подробное изучение деловых процессов предприятия и определяются варианты их усовершенствования. Для анализа создаются модели существующего и модернизированного вариантов, на основе чего определяются требования к информационной системе. Требования образуют две группы – функциональные и нефункциональные. Под функциональными требованиями понимается совокупность функций, выполнение которых должно обеспечиваться информационной системой для протекающих деловых процессов. Нефункциональные требования распространяются на все выполняемые системой функции и включают требования к таким ее характеристикам как устойчивость функционирования, безопасность, доступность и производительность. Сформулированные требования подвергаются анализу на предмет их реализуемости на последующих этапах. Необходимо заметить, что название системный анализ в данном контексте означает стадию жизненного цикла информационной системы и не равнозначен понятию системного анализа как универсального метода решения сложных задач. Системное проектирование. На этом этапе, который является одним из наиболее продолжительных, создается проект будущей системы. Разработка системы. На этом этапе создаются все входящие в систему компоненты на основе созданного на предыдущем этапе проекта. Внедрение системы. На этом этапе система запускается в эксплуатацию. В зависимости от конкретных условий выбирается та или иная стратегия внедрения. Сопровождение системы. Сопровождение преследует цель устранения не выявленных на предыдущих этапах ошибок и недочетов. Обратим внимание на тот факт, что выше рассматривались этапы жизненного цикла информационной системы. Существуют также и стандарты жизненного цикла программного обеспечения. которые могут существенно отличаться от описанной последовательности. Различные методологии и стандарты, применяемые в области информационных технологий, могут по-разному определять этапы и состав задач каждого этапа, а также предусматривать свою логику следования этих этапов и определять их результаты. Выводы: 1. Информационные системы являются одним из важнейших стратегических ресурсов организаций и предприятий. Нормальная работа в отсутствие современных информационных технологий и средств их поддержки в современных условиях практически невозможна. 2. Внедряемые в практическую деятельность современного предприятия или иной структуры информационные системы должны отвечать ряду строгих требований, включая такие как функциональность, адаптируемость, надежность, безопасность и экономичность. 3. Наряду со значительным прогрессом специализированных информационных технологий существует тенденция к стиранию четких границ между отдельными типами информационных систем. 4. Возрастающая роль информации и серьезность требований к организации и автоматизации информационных процессов в различных сферах деятельности современного общества обусловливает необходимость построения и применения методических и инструментальных средств решения задач, связанных с созданием информационных систем. Подходы к построению моделей и методик во многом обусловлены стадиями жизненного цикла информационной системы. Вопросы для самопроверки: 1. Что понимается под термином информация, чем она отличается от данных? 2. Как можно определить понятия информационная система, информационный процесс? 3. Какие основные компоненты образуют информационную систему? 4. Что входит в число основных требований, предъявляемых кинформационным системам? 5. Охарактеризуйте основные этапы развития информационных систем. 6. По каким признакам могут классифицироваться информационные системы? 7. Как можно классифицировать информационные системы по степени автоматизации? 8. Как можно классифицировать информационные системы по архитектуре? 9. Как можно классифицировать информационные системы по охвату автоматизацией? 10. Как можно классифицировать информационные системы по степени структуризации решаемых задач? 11. Как можно классифицировать информационные системы по способу создания их создания и внедрения? 12. Что такое жизненный цикл информационной системы? 13. Какие можно выделить этапы жизненного цикла информационной системы, существенные с точки зрения характера и специфики решаемых задач? 14. Что является основным результатом выполнения этапа системного анализа? 15. В чем состоит цель этапа системного проектирования? Литература по теме: Основная литература: 1. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: справочник/ ред. В. Н. Волкова и А. А. Емельянов. – М.: Финансы и статистика, 2012. - 848с. |