«Г.В. Санькова, Т.А. Одуденко ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПЕРЕВОЗОЧНОМ ПРОЦЕССЕ Рекомендовано Методическим советом ДВГУПС в качестве учебного пособия Хабаровск Издательство ДВГУПС 2012 УДК 656.2:004.9(075.8) ББК ...»

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный

университет путей сообщения»

Кафедра «Управление эксплуатационной работой»

Г.В. Санькова, Т.А. Одуденко

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В ПЕРЕВОЗОЧНОМ ПРОЦЕССЕ

Рекомендовано Методическим советом ДВГУПС в качестве учебного пособия Хабаровск Издательство ДВГУПС 2012 УДК 656.2:004.9(075.8) ББК О275.77я73 С 189 Рецензенты:

Кафедра «Управление процессами перевозок»

Забайкальского Института инженеров железнодорожного транспорта (заведующий кафедрой М.И. Коновалова) Заместитель начальника службы движения Дальневосточной дирекции управления движением А.В. Анненков Санькова, Г.В.

Информационные технологии в перевозочном процессе :

С учебное пособие / Г.В. Санькова, Т.А. Одуденко. – Хабаровск :

Изд-во ДВГУПС, 2012. – 111 с. : ил.

В учебном пособии раскрывается информационное обеспечение транспортного процесса; назначение и виды систем на транспорте, их характеристики; сферы применения различных транспортных систем; информационные потоки в транспортных системах, их взаимосвязь с глобальной системой передачи, хранения и обработки информации.

Предназначено для студентов 3-го курса дневной формы обучения, изучающих дисциплину «Информационные технологии на транспорте».

УДК 656.2:004.9(075.8) ББК О275.77я © ДВГУПС,

ВВЕДЕНИЕ

В процессе своего развития человечество в любой сфере деятельности последовательно проходило стадии от ручного кустарного труда до высокотехнологичного промышленного производства. В первую очередь усилия были направлены на облегчение физического труда, а информационная сфера долгие годы была уделом умственного труда человека и с каждым годом требовала большого количества трудовых ресурсов. Появление ЭВМ и сетей передачи данных способствовало революционным процессам в области информатизации и позволило перейти на промышленный уровень технологий и инструментальных средств.

На основе информационных технологий решается задача автоматизации информационных процессов. Информационные технологии сегодня – это не просто средства поддержки управления, а основной элемент инфраструктуры любой отрасли.

Для успешного решения задач по информатизации следует усилить подготовку специалистов, занимающихся как разработкой информационных систем, так и их использованием.

Настоящее учебное пособие имеет цель подготовить студентов к работе в условиях функционирования информационных систем.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АСОД – автоматизированная система обработки данных АС – автоматизированная система АИС – автоматизированная информационная система АСУ – автоматизированная система управления АСУ П – автоматизированная система управления предприятием АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами АСУГС – автоматизированная система управления грузовой станцией АСУСС – автоматизированная система управления сортировочной станцией АОС – автоматизированная обучающая система АСУЖТ – автоматизированная систем управления железнодорожным транспортом АСОУП – автоматизированная система оперативного управления перевозками АБД – автоматизированный банк данных АБД СВ – автоматизированный банк данных собственников вагонов АБД АВ – автоматизированный банк данных арендованных вагонов АБД ПВ – автоматизированный банк данных технических паспортов вагонов АБД ПК – автоматизированный банк данных технических паспортов контейнеров АИС ЭДВ – автоматизированная информационная система организации перевозок с использованием электронной накладной ВМД – вагонная модель дороги ДИСТПС – автоматизированная система управления тяговыми ресурсами ДИСПАРК – автоматизированная система пономерного учета, контроля дислокации, анализа использования и регулирования вагонного парка ДИСКОН – автоматизированная система контроля за использованием и продвижением контейнеров ДЦУ – диспетчерский центр управления ДИСКОР – диалоговая информационно-справочная система ИВЦ – информационно-вычислительный центр ИС – информационные системы ИТ – информационные технологии ИСФЗ – информационная система решения функциональных задач КИ – концентратор информации КТС – комплекс технических средств КТС – комплекс технических средств ЛМД – локомотивная модель дороги МПД – мультиплексор передачи данных МЭСМ – малая электронная счетная машина МПВ – модель погрузки и выгрузки МПП – модель перевозочного процесса НСИ – нормативно-справочная информация ОКДЛ – оперативный контроль дислокации локомотивов ОКДБ – оперативный контроль дислокации локомотивных бригад ПОНАБ – приборы обнаружения нагрева букс ПФП – план формирования поездов ПМД – поездная модель дороги СМ ЭВМ – семейство малых ЭВМ СПД – сеть передачи данных СПД ЛП – сеть передачи данных линейного предприятия СППР – системы принятия проектных решений СУБД – система управления базами данных САПР – система автоматизированного проектирования ТАП – телетайпный абонентский пункт ТГНЛ – телеграмма-натурный лист ТЗ – техническое задание ТО – технологическое обеспечение ЦУП – центр управления перевозками

1. ОБЩЕСТВО И ИНФОРМАЦИЯ

1.1. Понятие информации, ее виды и свойства Отличительной чертой человеческого общества является то, что в течение длительного времени основным предметом труда оставались материальные объекты. Воздействуя на них, человек добывал себе средства к существованию, и на протяжении многих веков решалась задача усиления мускульных возможностей человека с помощью различных агрегатов, инструментов и машин. На это была направлена механизация производства, которая начала внедряться в 20 веке.

Развитие общества на всех этапах проходило на основе технического прогресса. Это и овладение огнем, и использование паровых машин и другие открытия. Повышению производительности труда также способствовала и автоматизация.

В настоящее время при обсуждении проблем информации существует три точки зрения:

первая – отождествляет понятие «информация» со знанием;

вторая – ограничивает предметную область понятия «информация» социальными и биологическими процессами, отвергая существование информационных процессов в неорганической природе;

третья – связана с атрибутивным понятием информации, оно впервые было сформулировано Н. Винером, полагавшим, что все явления в природе охватываются тремя основными понятиями «вещество», «энергия», «информация».

Термин «информация» происходит от латинского слова informatio разъяснение, изложение, осведомленность. Понятие информации должно быть связано с определенным объектом, свойства которого отражает.

Кроме того, наблюдается относительная независимость информации от носителя, поскольку возможны ее преобразование и передача по различным физическим средам с помощью разнообразных физических сигналов независимо от ее содержания.

Информация о любом материальном объекте может быть получена путем наблюдения, натурного или вычислительного эксперимента. А также на основе логического вывода. Поэтому говорят о доопытной (априорной) и послеопытной или апостериорной.

При обмене информацией имеют место источник в виде объекта материального мира и приемник – человек или материальный объект.

Информация – результат отражения. Информация отражает некоторые образы реального мира. Таким образом, понятие информации предполагает наличие двух объектов источника информации и потребителя. Важно, чтобы информация для потребителя имела смысл. Потребитель может оценивать ее в зависимости от того, где и для какой конкретной задачи информация используется. Поэтому выделяют следующие аспекты информации:

прагматический – связан с возможностью достижении поставленной цели с использованием получаемой информации. Он влияет на поведение потребителя. Таким образом, этот аспект характеризует поведенческую сторону проблемы;

семантический – позволяет оценить смысл передаваемой информации и определяется семантическими связями между словами или другими смысловыми элементами языка;

синтаксический – связан со способом ее представления. В зависимости от реального процесса, в котором участвует информация (сбор, передача, преобразование, отражение) она представляется в виде специальных знаков, символов.

Логическая информация, адекватно отображающая объективные закономерности природы, общества и мышления, получила название научной информации.

Она в свою очередь делится:

А) по областям получения или использования:

на политическую;

техническую;

биологическую;

Б) по назначению:

специальную.

Часть информации, которая занесена на бумажный носитель, носит название документальной информации.

Для любой информации можно указать два класса свойств информации.

Для того чтобы определить набор важнейших показателей качества, необходимо оценить информацию с точки зрения ее потребителя. Потребитель сталкивается с различными ситуациями:

– информация соответствует или не соответствует требованиям;

– информация соответствует требованиям, но ее недостаточно;

– полученная информация устарела или недостоверная;

– информация недоступна или имеет неудобную форму или объем.

Анализ таких ситуаций позволяет сформулировать следующие внешние свойства информации:

1) релевантность – способность информации соответствовать нуждам потребителя;

2) полнота – свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать объект или процесс;

3) своевременность – способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент;

4) достоверность – свойство информации не иметь скрытых ошибок;

5) доступность – свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем;

6) защищенность – свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения;

7) эргономичность – свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя;

8) адекватность – свойство информации однозначно соответствовать отображаемому объекту или явлению;

9) живучесть – способность информации сохранять свое качество с течением времени;

10) уникальность – информация, хранящаяся в единственном экземпляре.

Среди внутренних свойств информации важнейшими являются объем и внутренняя организация, структура.

По способу внутренней организации информации ее делят на две группы:

1. Данные или простой, логически неупорядоченный набор сведений.

2. Логически упорядоченные, организованные наборы данных. В этой группе выделяют особым образом организованную информацию – знания.

Знания, в отличие от данных, представляют собой информацию не о каком-то единичном и конкретном факте, а о том, как устроены все факты определенного типа.

1.2. Превращение информации в ресурс. Формы и виды ИР Информацию как вид ресурса можно создавать, передавать, искать, принимать, копировать, обрабатывать. Информационные образцы могут создаваться в самых разнообразных формах: световых, звуковых или радиоволн, магнитных полей, знаков на бумажных носителях.

Факты – результат наблюдения за состоянием предметной области.

Документы – часть информации, определенным образом структурированная и занесенная на бумажный носитель.

Данные – вид информации, отличающийся высокой степенью форматированности в отличие от более свободных структур, характерных для речевой, текстовой и визуальной информации.

Знания – итог теоретической и практической деятельности человека, отражающий накопление предыдущего опыта и отличающийся высокой степенью структурированности.

Информационный ресурс (ИР) – концентрация имеющихся фактов, документов, данных и знаний, отражающих реальное изменяющееся во времени состояние общества, и используемых при подготовке кадров в научных исследованиях и материальном производстве.

Можно сказать, что ИР – это семантическая информация, т. е. информация в виде понятийного знания.

Имеется, как известно, и другой вид знаний – интуитивных, рожденных в подсознательной сфере, которые, прежде чем стать сообщениями, должны быть выражены в виде понятий, т. е. семантически. Знания передаются другим людям, материализуются и существуют в трех формах:

– «живые» знания (квалификация);

– овеществленные знания;

– информация (сообщения).

Особо следует отметить, что не все сообщенные знания, в частности посредством книг, газет, радио – и телепередач, патентов и т. п., выступают как ИР. Появляется новая проблема – информативность сообщений.

Книги, патентные описания и другие сообщения еще должны найти своих потребителей. Из них еще должна быть извлечена информация. Перед человечеством стоит громадная по своей важности и сложности задача:

извлечь максимум информации из накопленных за всю историю сообщений и превратить ее в активно функционирующий ресурс. Речь идет о превращении книжных описаний и других «рассеянных» знаний в алгоритмы и программы. Это часть работ по формированию ИР.

Существуют две формы ИР как отчуждаемых знаний, становящихся сообщениями: пассивная и активная.

К пассивной форме ИР относятся книги, журнальные статьи, патенты и баней данных. К ним могут также относиться и знания, привязанные к конкретным предметным областям (например, выборки, извлечения данных и т. п.), если они не комплексные, т. е. не достаточны для их целенаправленного применения.

Активные формы ИР: модель, алгоритм, проект, программа и база знания (БЗ). Эти формы можно трактовать в целом как стадии созревания ИР, степени доведения его до готовности превратиться в «силу». Естественно, что каждая из этих форм ИР имеет разный научно-технический уровень и завершенность.

Модель – это описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Создание модели системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий. Алгоритмы делятся в зависимости от степени общности. Важно стремиться к созданию решающих алгоритмов.

Программа и проект – конечные, синтетические формы существования ИР в его жизненном цикле. В виде программы и проекта, а часто в виде решающего алгоритма ИР непосредственно противостоит энтропии рассматриваемого объекта. В этом плане вводится понятие информационной емкости программы и проекта, которое означает величину потенциального уменьшения остаточной энтропии объекта, к которому прилагаются программа и проект. В ходе реализации программы или проекта идет как бы заполнение энтропийного пространства объекта информацией, которая в них сконцентрирована.

Модель, алгоритм, программа, проект и особенно БЗ как активные формы ИР – это антиэнтропийные инструменты. Однако программа и проект выделяются среди них своей завершенностью и готовностью к информационному воздействию на объект с целью снятия его энтропии.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем сущность информационного общества?

2. В чем заключается понятие информации?

3. Перечислите основные виды информации.

4. Назовите основные свойства информации и изложите их сущность.

5. Чем определяются количественные характеристики информации?

6. Чем определяются информационный ресурс и его составляющие?

7. Назовите свойства информационного ресурса и его особенности

2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ.

ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ В ОРГАНИЗАЦИОННОМ

УПРАВЛЕНИИ

2.1. Понятие информационных технологий в управлении, их роль на современном этапе Термин «технология» имеет множество толкований. В широком смысле под технологией понимают науку о законах производства материальных благ, деля ее на три основные части:

– идеологию, т. е. принципы производства;

– орудия труда, т. е. станки, машины;

– кадры, владеющие профессиональными навыками.

Эти составляющие соответственно называют информационной, инструментальной и социальной.

Информационная технология (ИТ) – процесс, использующий совокупность методов и средств реализации операций сбора, регистрации, передачи, накопления и обработки информации на базе программно-аппаратного обеспечения для решения управленческих задач экономического объекта.

Основная цель автоматизированной информационной технологии – получать посредством переработки первичных данных информацию нового качества, на основе которой вырабатываются оптимальные управленческие решения. Это достигается за счет интеграции информации, обеспечения ее актуальности и непротиворечивости, использования современных технических средств для внедрения и функционирования качественно новых форм информационной поддержки деятельности аппарата управления.

2.2. Классификация информационных технологий Информационная технология справляется с существенным увеличением объемов перерабатываемой информации и ведет к сокращению сроков ее обработки. Информационная технология является наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов в управлении. Информационная технология представляет собой процесс, состоящий из четко регламентированных правил выполнения операций над информацией, циркулирующей в информационных системах, и зависит от многих факторов, которые систематизируются по следующим классификационным признакам (рис. 2.1):

– степени централизации технологического процесса;

– типу предметной области;

– степени охвата задач управления;

– классу реализуемых технологических операций;

– типу пользовательского интерфейса;

– способу построения сети.

По степени централизации технологического процесса ИТ в системах управления делят на централизованные, децентрализованные и комбинированные технологии.

Информационные * Централизованная технология технологии * Децентрализованная технология Рис. 2.1. Классификация информационных технологий Централизованные технологии характеризуются тем, что обработка информации и решение основных функциональных задач экономического объекта производятся в центре обработки ИТ – центральном сервере, организованной на предприятии вычислительной сети либо в отраслевом или территориальном информационно-вычислительном центре.

Децентрализованные технологии основываются на локальном применении средств вычислительной техники, установленных на рабочих местах пользователей для решения конкретной задачи специалиста. Децентрализованные технологии не имеют централизованного автоматизированного хранилища данных, но обеспечивают пользователей средствами коммуникации для обмена данными между узлами сети.

Комбинированные технологии характеризуются интеграцией процессов решения функциональных задач на местах с использованием совместных баз данных и концентрацией всей информации системы в автоматизированном банке данных.

Тип предметной области выделяет функциональные классы задач соответствующих предприятий и организаций, решение которых производится с использованием современной автоматизированной информационной технологии. К ним относятся задачи бухгалтерского учета и аудита, банковской сферы, страховой и налоговой деятельности и др.

По степени охвата автоматизированной информационной технологией задач управления выделяют:

– автоматизированную обработку информации на базе использования средств вычислительной техники;

– автоматизацию функций управления, информационную технологию поддержки принятия решений, которые предусматривают использование экономико-математических методов, моделей и специализированных пакетов прикладных программ для аналитической работы и формирования прогнозов;

– составление бизнес-планов, обоснованных оценок и выводов по изучаемым процессам. К данной классификационной группе относятся также организация электронного офиса как программно-аппаратного комплекса для автоматизации и решения офисных задач, а также экспертная поддержка, основанная на использовании экспертных систем и баз знаний конкретной предметной области.

По классам реализуемых технологических операций ИТ рассматриваются в соответствии с решением задач прикладного характера и имеющимся прикладным программным обеспечением таким, как текстовые и графические редакторы, табличные процессоры, системы управления базами данных, мультимедийные системы, гипертекстовые системы и др.

По типу пользовательского интерфейса автоматизированные информационные технологии подразделяются в зависимости от возможностей доступа пользователя к информационным, вычислительным и программным ресурсам, соответствующей используемой на экономическом объекте автоматизированной информационной технологии. Пакетная информационная технология не предоставляет возможности пользователю влиять на обработку данных, в то время как диалоговая технология позволяет ему взаимодействовать с вычислительными средствами в интерактивном режиме, оперативно получая информацию для принятия управленческих решений.

Интерфейс сетевой автоматизированной информационной технологии предоставляет пользователю средства доступа к территориально удаленным информационным и вычислительным ресурсам.

Способ построения сети зависит от требований управленческого аппарата к оперативности информационного обмена и управления всеми структурными подразделениями фирмы. Повышение запросов к оперативности информации в управлении экономическим объектом привело к созданию сетевых технологий, которые развиваются в соответствии с требованиями современных условий функционирования организации. Это влечет за собой организацию не только локальных вычислительных систем, но и многоуровневых, а также распределенние информационных технологий в ИС организационного управления. Все они ориентированы на технологическое взаимодействие, которое организуется за счет технических средств.

Информационная технология базируется на реализации информационных процессов, разнообразие которых требует выделения базовых, характерных для любой информационной технологии.

Базовые информационные технологии строятся на основе базовых технологических операций, но кроме этого включают ряд специфических моделей и инструментальных средств. Этот вид технологий ориентирован на решение определенного класса задач и используется в конкретных технологиях в виде отдельной компоненты. Среди них можно выделить:

мультимедиа-технологии;

геоинформационные технологии;

технологии зашиты информации.

Таким образом, конкретная информационная технология определяется в результате компиляции и синтеза базовых технологических операций, «отраслевых технологий» и средств реализации выполнением всех операций человеком по заранее разработанным методикам.

2.3. Основные этапы развития информационных технологий В своем становлении любая отрасль, в том числе и информационная, проходила стадии от кустарного ремесленного производства к производству, основанному на высоких технологиях.

Информационные технологии обеспечивают переход от рутинных к промышленным методам и средствам работы с информацией в различных сферах человеческой деятельности, обеспечивая ее рациональное и эффективное использование.

В развитии технологии выделяют два принципиально разных этапа:

один характеризуется непрерывным совершенствованием установившейся базисной технологии и достижением верхнего предельного уровня, когда дальнейшее улучшение является неоправданным из-за больших экономических вложений; другой отличается отказом от существующей технологии и переходом к принципиально иной, развивающейся по законам первого этапа.

Эволюция информационных технологий наиболее ярко прослеживается на процессах хранения, транспортирования и обработки информации.

В управлении данными, объединяющем задачи их получения, хранения, обработки, анализа и визуализации, выделяют шесть временных фаз (поколений), которые представлены на рис. 2.2. Вначале данные обрабатывали вручную. На следующем шаге использовали оборудование с перфокартами и электромеханические машины для сортировки и табулирования миллионов записей.

Рис. 2.2. Временные фазы управления данными В третьей фазе данные хранились на магнитных лентах, и сохраняемые программы выполняли пакетную обработку последовательных файлов.

Четвертая фаза связана с введением понятия схемы базы данных и оперативного навигационного доступа к ним. В пятой фазе был обеспечен автоматический доступ к реляционным базам данных, и была внедрена распределенная и клиент-серверная обработка. Теперь мы находимся в начале шестого поколения систем, которые хранят более разнообразные типы данных (документы, графические, звуковые и видеообразы). Эти системы шестого поколения представляет собой базовые средства хранения для появляющихся приложений Интернета и Интранета.

2.4. Структура и классификация информационных систем 2.4.1. Классификация информационных систем Информационные технологии это инженерные способы обработки семантической информации – данных и знаний, которые реализуются посредством автоматизированных информационных систем (АИС).

Информационная система управления – совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических и программных, других технологических средств и специалистов. Предназначена для обработки информации и принятия управленческих решений.

Классификация АИС осуществляется по ряду признаков, и в зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные признаки классификации.

Под структурой системы принято понимать множество возможных отношений между подсистемами и элементами внутри системы.

АС, не имеющая в своем составе подсистем, называется системой 1-го уровня. Каждая АС ориентирована на достижение определенных целей. Критерии достижения цели устанавливаются таким образом, чтобы численное значение было определенным. Таким образом, для каждой системы определяются: объект управления, функция управления, уровень управления, цели управления и критерии достижения цели.

Структура системы – строение, устройство системы, определяемое составом основных частей, их взаимосвязью и взаиморасположением. Во всех АС выделяют две части функциональную и обеспечивающую. Элементами функциональной части АС являются подсистемы, функции или их части, задачи и комплексы задач.

Функция системы – это та деятельность или процесс, ради которого создана система той миссии, которую она должна осуществлять. Это элементы процесса управления, сбор информации, ее анализ или синтез;

оценка ситуации (в результате оперативной информации в сопоставлении с нормой); разработка (расчет) вариантов управляющих воздействий (оперативный план); принятие решений и передача управляющих воздействий для исполнения.

Организационная структура и функции управления не отделимы друг от друга. Функции определяют содержание процесса, а структура отражает форму управления.

Организационная структура управляющей системы – форма распределения функций управления между подразделениями структуры с указанием состава и взаимной соподчиненности этих подразделений. Под подразделением (звеном) структуры управления понимается структурное подразделение или должностное лицо, выделяемое для реализации близких по характеру функций или задач управления.

Группа равноправных подразделений представляет собой уровень управления. Между подразделениями равноправной группы организуются горизонтальные взаимные связи, которые направлены на кооперацию управленческой деятельности.

Под задачей АС понимают часть автоматизированной функции, которая характеризуется конечным или промежуточным результатом в конкретной форме.

Группа задач, реализующих функцию управления или ее часть, если по крайней мере одна из задач имеет конечный результат, называется комплексом задач.

Классификация информационных систем управления зависит от видов процессов управления, уровня управления, сферы функционирования экономического объекта и его организации, степени автоматизации управления.

Основными классификационными признаками автоматизированных информационных систем являются:

уровень в системе государственного управления;

область функционирования экономического объекта;

виды процессов управления;

степень автоматизации информационных процессов.

В соответствии с признаком классификации по уровню государственного управления, автоматизированные информационные системы делятся:

– на федеральные;

– территориальные (региональные);

– муниципальные ИС, которые являются информационными системами высокого уровня иерархии в управлении.

ИС федерального значения решают задачи информационного обслуживания аппарата административного управления и функционируют во всех регионах страны.

Территориальные (региональные) ИС предназначены для решения информационных задач управления административно-территориальными объектами, расположенными на конкретной территории.

Муниципальные ИС функционируют в органах местного самоуправления для информационного обслуживания специалистов и обеспечения обработки экономических, социальных и хозяйственных прогнозов, местных бюджетов, контроля и регулирования деятельности всех звеньев социальноэкономических областей города, административного района и т. д. (рис 2.3).

Геоинформационные Классификация по области функционирования экономического объекта ориентирована на производственно-хозяйственную деятельность предприятий и организаций различного типа. К ним относятся автоматизированные информационные системы промышленности и сельского хозяйства, транспорта, связи, банковские ИС и др.

По видам процессов управления ИС делятся:

на ИС управления технологическими процессами, которые предназначены для автоматизации различных технологических процессов (гибкие технологические процессы, энергетика и т. д.);

ИС управления организационно-технологическими процессами, представляющие собой многоуровневые, иерархические системы, которые сочетают в себе ИС управления технологическими процессами и ИС управления предприятиями;

ИС организационного управления, которые получили наибольшее распространение и предназначены для автоматизации функций управленческого персонала. Учитывая наиболее широкое применение и разнообразие этого класса систем, часто различные информационные системы понимают именно в таком толковании. К указанному классу ИС относятся информационные системы управления как промышленными фирмами, так и непромышленными экономическими объектами – предприятиями сферы обслуживания. Основными функциями таких систем являются оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учет, управление сбытом и снабжением и решение других экономических и организационных задач.

Интегрированные ИС предназначены для автоматизации всех функций управления фирмой и охватывают весь цикл функционирования экономического объекта: начиная от научно-исследовательских работ, проектирования, изготовления, выпуска и сбыта продукции до анализа эксплуатации изделия.

Корпоративные ИС используются для автоматизации всех функций управления фирмой или корпорацией, имеющей территориальную разобщенность между подразделениями, филиалами, отделениями, офисами и т. д.

ИС научных исследований обеспечивают решение научно-исследовательских задач на базе экономико-математических методов и моделей.

Обучающие ИС используются для подготовки специалистов в системе образования, при переподготовке и повышении квалификации работников различных отраслей экономики (рис. 2.4).

АУС технологическими Периодическими Рис. 2.4. Классификация информационных систем По степени автоматизации информационных процессов ИС подразделяются:

– на ручные информационные системы, которые характеризуются отсутствием современных технических средств обработки информации и выполнением всех операций по заранее разработанным методикам;

– автоматизированные информационные системы – человеко-машинные системы, обеспечивающие автоматизированный сбор, обработку и передачу информации, необходимой для принятия управленческих решений в организациях различного типа;

– автоматические информационные системы, характеризующиеся выполнением всех операций по обработке информации автоматически, без участия человека, но оставляющие за человеком контрольные функции.

Рассматривая ИС в технологическом аспекте, можно выделить аппарат управления (АУ). Оставшиеся компоненты – информационная технология (ИТ), информационная система решения функциональных задач (ИСФЗ) и система поддержки принятия решений (СППР) – информационно и технологически взаимоувязаны и составляют основу архитектуры ИС (рис. 2.5).

СППР ИСФЗ

Методы и модели поддержки принятия решений Объектами проектирования ИТ являются обеспечивающие подсистемы, реализующие процедуры сбора, передачи, накопления и хранения информации, ее обработки и формирования результатов расчетов в нужном для пользователя виде. ИТ представляет собой информационнотехнологический базис для функционирования ИСФЗ и СППР.

Объектами проектирования ИСФЗ являются процессы автоматизации решения функциональных задач. Применительно к промышленному предприятию это автоматизация решения задач технологической подготовки производства, оперативного управления основным производством, составления бизнес-планов, управления логистическими процессами, финансового менеджмента, бухгалтерского учета и внутреннего аудита и т. п. Эти процессы соответствуют важнейшим функциям управления и функциональным подсистемам ИС организации (предприятия). Каждая из функциональных подсистем представляет собой набор комплексов задач, состоящих из отдельных задач с конкретным алгоритмом преобразования исходной информации в результативную.

2.4.2. Состав технологического обеспечения информационных систем Технологическое обеспечение (ТО), как правило, по составу для ИС различных объектов однородно, что позволяет реализовывать принцип совместимости информационных систем в процессе их функционирования.

Обязательными элементами проектируемого технологического обеспечения ИТ являются: информационное, лингвистическое, техническое, программное, математическое, организационное, правовое, эргономическое.

Охарактеризуем каждое из них более подробно.

Информационное обеспечение (ИО) представляет собой совокупность проектных решений по объемам, размещению, формам организации информации, циркулирующей в ИС. Оно включает в себя специально организованные для автоматического обслуживания совокупность показателей, классификаторов и кодовых обозначений элементов информации, унифицированные системы документации, массивы информации в базах и банках данных на машинных носителях, а также персонал, обеспечивающий надежность хранения, своевременность и качество технологии обработки информации.

Лингвистическое обеспечение (ЛО) объединяет совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц в ходе общения пользователей со средствами вычислительной техники. С помощью лингвистического обеспечения осуществляется общение человека с машиной. ЛО включает информационные языки для описания структурных единиц информационной базы (документов, показателей, реквизитов и т. п.); языки управления и манипулирования данными информационной базы ИТ; языковые средства информационно-поисковых систем; языковые средства автоматизации проектирования ИС и ИТ; диалоговые языки специального назначения и другие языки; систему терминов и определений, используемых в процессе разработки и функционирования автоматизированных ИС и ИТ.

Техническое обеспечение (ТО) представляет собой комплекс технических средств (сбора, регистрации, передачи, обработки, отображения, тиражирования информации, оргтехника и др.), обеспечивающих работу ИТ.

Центральное место среди всех технических средств занимает ПК. Структурными элементами технического обеспечения наряду с техническими средствами являются также методические и руководящие материалы, техническая документация и обслуживающий их персонал.

Программное обеспечение (ПО) включает совокупность программ, реализующих функции и задачи ИС и обеспечивающих устойчивую работу комплексов технических средств. В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программы, а также инструктивнометодические материалы по применению программного обеспечения и персонал, занимающийся его разработкой и сопровождением на весь период жизненного цикла ИТ.

К общесистемному программному обеспечению относятся программы, рассчитанные на широкий круг пользователей и предназначенные для организации вычислительного процесса и выполнения часто встречающихся вариантов обработки информации. Они позволяют расширить функциональные возможности ЭВМ, автоматизировать планирование очередности вычислительных работ, а также автоматизировать работу программистов.

Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разрабатываемых при создании ИТ конкретного функционального назначения. Оно включает пакеты прикладных программ, осуществлявших организацию данных и их обработку при решении функциональных задач ИС.

Математическое обеспечение (МО) – совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при решении функциональных задач и в процессе автоматизации проектировочных работ. Математическое обеспечение включает средства моделирования процессов управления, методы и средства решения типовых задач управления, методы оптимизации исследуемых управленческих процессов и принятия решений методы многокритериальной оптимизации, математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и т. п. Техническая документация по этому виду обеспечения ИТ содержит описание задач, задания по алгоритмизации, экономико-математические методы и модели решения задач, текстовку и конкретные примеры их решения. Персонал составляют специалисты в области организации управления объектом, постановщики функциональных задач, математики-специалисты по моделированию процессов управления и вычислительным методам, проектировщики ИТ.

Организационное обеспечение (ОО) представляет собой комплекс документов, составленный в процессе проектирования ИС, утвержденный и положенный в основу эксплуатации. Они регламентируют деятельность персонала ИС в условиях функционирования ИТ, ИСФЗ и СППР. В процессе решения задач управления данный вид обеспечения определяет взаимодействия работников управленческих служб и технологического персонала ИТ с техническими средствами и между собой. Организационное обеспечение реализуется в различных методических и руководящих материалах по стадиям разработки, внедрения и эксплуатации ИС, ИТ, ИСФЗ и СППР.

Правовое обеспечение (ПО) представляет собой совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при создании и внедрении ИС и ИТ. Правовое обеспечение на этапе разработки ИС и ИТ включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика. Правовое обеспечение на этапе функционирования ИС и ИТ включает определение их статуса, правового положения и компетенции звеньев ИС и ИТ в организации, прав, обязанностей и ответственности персонала, порядка создания и использования информации в ИС, процедур ее регистрации, сбора, хранения, передачи и обработки, порядка приобретения и использования вычислительной и телекоммуникационной техники и других технических средств, создания и использования математического и программного обеспечения.

Эргономическое обеспечение (ЭО) как совокупность методов и средств, используемых на разных этапах разработки и функционирования ИС и ИТ, предназначено для создания оптимальных условий высококачественной, высокоэффективной и безошибочной деятельности человека в ИТ, для ее быстрейшего освоения. В состав эргономического обеспечения ИТ входят: комплекс документации, содержащей эргономические требования к рабочим местам, информационным моделям, условиям деятельности персонала, а также набор наиболее целесообразных способов реализации этих требований; комплекс методов и методик, обеспечивающих высокую эффективность деятельности персонала в ИТ.

Рассмотренные обеспечивающие подсистемы ИТ, как правило, аналогичны по составу для ИС различных объектов. Другое дело набор функциональных подсистем, входящих в составы ИС, ИСФЗ и СППР. Их состав зависит от типа основной деятельности объектов (экономическая, производственная, административная, сбытовая и т. п.), от сферы их функциональной направленности (производящие продукцию того или иного вида, оказывающие услуги транспортные, финансовые, банковские, страховые и т. п.), уровней управленческой деятельности (общегосударственный, региональный, муниципальный и т. п.).

Изображенная на рис. 2.4 ИС предназначена для решения функциональных задач, включает ИТ и аппарат управления, в расчете на сотрудников которого проектируется система информационного обслуживания. В процессе проектирования ИС учитываются требования работников среднего звена управления (специалисты-менеджеры), так как они реализуют свои функции на конкретных участках управленческой деятельности (финансовой, производственной, инвестиционной, логистической и т. п.) и являются активными участниками информационного процесса в организации.

Состав, порядок и принципы взаимодействия функциональных подсистем устанавливаются с учетом достижения стоящей перед экономическим объектом цели функционирования. Основными принципами выделения самостоятельных подсистем, комплексов задач и отдельных расчетов являются: относительная их самостоятельность, т. е. наличие объекта управления, наличие конкретного набора функций и соответствующих им задач с четко выраженной целью функционирования.

Система подготовки принятия решений (СППР) проектируется как информационная система для обслуживания финансовых менеджеров и руководителей верхнего звена управления организацией. СППР рассчитана на аналитическую и прогнозную работу менеджера в режиме реального времени и использует полный набор технических, математических, программных средств и информационных ресурсов, накапливаемых в ИС.

Не менее важными объектами проектирования являются автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов-менеджеров и руководителей различных звеньев и уровней управления организацией.

Определяющим в этом процессе является профессиональная ориентация работника. Учитывается, что специалисты-менеджеры и руководители среднего звена решают главным образом задачи тактического характера:

занимаются среднесрочным планированием, анализом и организацией работ в течение ограниченного временного отрезка с учетом специфических особенностей решаемых ими задач.

Объектом проектирования является и каждое рабочее место специалиста-менеджера, где очень важным оказывается организация интерфейса пользователя для повышения эффективности его профессиональной деятельности. АРМ проектируется либо как локальное рабочее место специалиста, либо как узел – рабочая станция – корпоративная ИС. Именно этим определяется интерфейс пользователя, состав обеспечивающих подсистем и набор специального программного обеспечения для решения функциональных задач.

Современное проектирование ИС и ИТ тесно увязывается с нахождением новых путей совершенствования самой управленческой деятельности. Имеется в виду разработка бизнес-процессов, использование инженерных подходов – инжиниринга и реинжиниринга для формализации и моделирования процедур управления с последующим их анализом, нахождением наиболее рациональных вариантов организации бизнеспроцессов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение информационной технологии и поясните ее содержание.

2. Перечислите основные уровни информационных технологий.

3. Выделите основные фазы (поколения) эволюции информационных технологий.

4. Какова цель внедрения автоматизированных информационных систем и информационных технологий?

5. Дайте определение автоматизированной информационной системы.

6. Определите основные задачи, решаемые на их основе.

7. Классифицируйте информационные технологии.

8. Классифицируйте автоматизированные информационные системы.

9. Для решения каких типов задач организуется информационная технология?

10. Перечислите основные автоматизированные инструментальные средства, реализуемые в информационных технологиях.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

3.1. Состав и формирование требований к информационной системе На основании нормативных документов (ГОСТ 34.601-90 «Стадии создания АС») определим следующие стадии создания информационных систем:

– формирование требований к автоматизированной системе (АС);

– разработка концепции АС;

– техническое задание;

– эскизный проект, технический проект;

– рабочая документация;

– ввод в действие, – сопровождение АС.

Основное содержание стадии формирования требований – сбор данных и анализ объекта, для поддержки функционирования которого предполагается создание АС, анализ существующей информационной системы (включая изучение информационных потоков, выявление недостатков) и обоснование целесообразности создания АС. На этой стадии проводятся следующие подготовительные операции для формирования требований:

– выбор показателей;

– выявление факторов, обусловливающих целесообразность создания АС;

– выявление требований пользователей АС.

На стадии разработки концепции АС осуществляется поиск путей удовлетворения требований пользователя на уровне концепции создаваемой системы (структура, функции, программно-техническая платформа, режимы). Рассматриваются альтернативные варианты концепции системы, производится их анализ, выбирается лучшая концепция системы.

На стадии технического задания разрабатывается техническое задание (ТЗ) на автоматизированную систему. Состав и содержание технического задания определены в нормативных документах. Основой ТЗ являются требования к создаваемой системе.

На стадии эскизного проекта проводится проработка предварительных проектных решений по системе и ее частям. Эта стадия может быть объединена со стадией технического проекта.

На стадии технического проекта осуществляется разработка основных проектных решений по системе и ее частям: определение функциональной структуры; выбор комплекса технических средств; выбор системы управления базами данных (СУБД) и проектирование баз данных, входных и выходных форм; разработка технологии обработки информации, обеспечивающей выполнение требований, предъявляемых к данным; разработка алгоритма обработки данных при выполнении различных функций. На этой стадии осуществляется разработка проектной документации на систему и ее части, необходимой для создания системы.

На стадии рабочей документации проводится разработка программных средств системы, осуществляется адаптация приобретаемых программных средств, готовится рабочая документация, содержащая сведения, необходимые и достаточные для ввода в действие и эксплуатации АС.

Стадия ввода в действие включает в себя выполнение строительномонтажных работ, организационную подготовку к вводу АС в действие, обучение персонала, пуско-наладочные работы, опытную эксплуатацию (с необходимой доработкой АС по ее результатам), приемочные испытания.

На стадии сопровождения АС осуществляется гарантийное и послегарантийное обслуживание АС, проводится анализ функционирования АС, выявляются отклонения эксплуатационных характеристик и устанавливаются их причины, вносятся необходимые изменения в документацию.

3.2. Нормативные документы по проектированию информационных систем К нормативным документам относятся стандарты (государственные, отраслевые, стандарты предприятия), руководящие материалы, методические рекомендации. Содержащиеся в этих документах указания могут носить характер справочный, рекомендательный или обязательный. В последнем случае указаниям, содержащимся в документе, необходимо следовать неукоснительно.

Перечислим основные стандарты и руководящие документы:

– ГОСТ 34.201-91 Виды, комплектность и обозначения документов при создании автоматизированных систем;

– ГОСТ 34.601-90 Автоматизированные системы. Стадии создания;

– ГОСТ34.602-89 Техническое задание на создание автоматизированной системы;

– ГОСТ 34.603-89 Виды испытаний автоматизированных систем;

– ГОСТ 28195-89 Оценка качества программных средств. Общие положения;

– ГОСТ 28806-90 Качество программных, средств. Термины и определения;

– РД 50-34.698-90 Методические указания. Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов;

– ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99 Информационная технология. Процессы жизненного цикла программных средств.

На железнодорожном транспорте действует отраслевой стандарт ОСТ 32.164-2000, устанавливающий общие правила документирования разработки, эксплуатации, сопровождения и развития систем информатизации ж.-д. транспорта. Кроме того, действуют отраслевые руководящие технические материалы (ОРММ), регламентирующие жизненный цикл информационных систем (ОРММ ИСЖТ 5,03-00 [15]), уточняющие положения стандарта и определяющие правила представления документов по созданию ИС на экспертизу (ОРММ АСЖТ 5.04-2000) и методики проведения экспертизы (ОРММ АСЖТ 5.05-2000, 5.06-2000, 5.07-2000 и 5.08-2000).

3.3. Состав и формирование требований к информационной системе Обоснованное и тщательное формирование требований к информационной системе – необходимое условие успешного выполнения работ по созданию системы.

Начало формирования требований связано уже с первой (предпроектной) стадией создания системы, когда проводится обоснование целесообразности разработки.

Чем полнее, обоснованнее будут сформулированы требования на начальном этапе (на стадии ТЗ), тем успешнее (быстрее, дешевле) может оказаться процесс создания системы. Требования к автоматизированной системе делят на три группы.

1. Требования к системе в целом 1.1. Требования к структурным характеристикам и режимам функционирования системы:

– состав основных функций (состав функциональных подсистем);

– объектная структура системы (число уровней иерархии, основные объектные подсистемы на каждом уровне);

– требования к средствам и способам обмена информацией между объектными подсистемами в случае их территориальной разобщенности;

– требования к интегрируемости (совместимости) со смежными системами или уже реализованными элементами создаваемой системы, с которыми должна быть обеспечена возможность взаимодействия;

– требования к режимам функционирования системы (пакетный, интерактивный и т. д.).

1.2. Требования к показателям назначения, т. е. к важнейшим характеристикам системы, определяющим степень соответствия системы ее основному назначению.

Например, для систем продажи и резервирования железнодорожных билетов показатели назначения – это пропускная способность (среднее время приобретения билета), число подключаемых терминалов кассира, обслуживаемые регионы; для информационно-справочной системы вокзала – это среднее время реакции, число терминалов пользователей, показатели достоверности выдаваемой информации (показатели степени соответствия данных, хранящихся в системе, истинной ситуации).

1.3. Требования к надежности:

– перечень отказов (указание на то, что понимается под отказом) системы или ее частей, по которым следует предъявлять требования по надежности;

– состав и количественные значения (нормы) показателей надежности по типам отказов для системы или ее элементов;

– требования к методам оценки и контроля надежности на разных этапах создания системы (жизненного цикла системы).

1.4. Требования к качеству данных:

– показатели достоверности данных (вводимых, хранящихся, выдаваемых системой) и их количественные значения; ситуации (события), при которых должна быть обеспечена сохранность данных;

– возможные способы несанкционированного доступа к данным, от которых система должны быть защищена.

1.5. Требования по стандартизации и унификации:

– используемые стандарты при создании системы документооборота;

– используемые классификаторы, требования по применению типовых программных и технических средств при создании системы.

1.6. Требования к развитию системы:

– возможности модификации, включения новых функций, открытости (возможности взаимодействия с другими системами), масштабируемости (увеличения числа пользователей, числа подключаемых терминалов и пр.) 2. Требования к функциям (задачам), выполняемым системой, включают в себя:

– перечни задач по каждой функциональной подсистеме (комплексу информационных технологий) с их распределением по уровням системы;

– требования к качеству реализации каждой функции (задачи, комплекса задач);

– формы представления входной и выходной информации;

– временной регламент (требования к временным характеристикам);

требования к качеству результатов (достоверности выдаваемой информации, точности расчетов и т. д.).

3. Требования к видам обеспечения (информационному, техническому, программному и т. д.).

Состав требований к видам обеспечения зависит от типа и назначения системы. Требования к информационному обеспечению могут включать в себя требования к качеству данных, составу и способу организации данных, их совместимости со смежными системами, использованию классификаторов и унифицированных документов, методам контроля, хранения, обновления и восстановления данных.

В состав требований к программному обеспечению могут входить требования к качеству программных средств, интерфейсам, используемым языкам программирования, операционной системе и т. д.

В состав требований к техническому обеспечению могут входить требования к функциональным, конструктивным, эксплуатационным характеристикам отдельных видов аппаратных средств, например, к быстродействию средств передачи данных, производительности средств вычислений, объемам запоминающих устройств, надежности отдельных устройств или комплексов и т. д.

Перечисленные выше требования могут быть представлены в виде:

– списка необходимых элементов (список задач; перечень способов несанкционированного доступа к данным, против которых система должна быть защищена и т. д.);

– перечня возможных элементов, например, указание на то, что в качестве линии связи могут быть использованы оптоволоконные линии или медные провода (витая пара) и т. д.;

– требований качественного типа, например, требование открытости, масштабируемости и пр.;

– количественных показателей (норм значений соответствующих показателей) – требований к надежности, достоверности информации, временным характеристикам.

Так, например, для справочной системы о видах вагонов и их использовании при перевозке различных грузов на сети дорог перечень требований может выглядеть следующим образом.

Требования к структурным характеристикам и режимам функционировании системы:

состав основных функций Функциональная часть заключает в себе совокупность функций и задач информационной системы.

Система решает следующие задачи: выдачу справки о видах тарифов на грузовые перевозки; выдачу справки о дополнительных сборах при погрузочно-выгрузочных работах;

объектная структура системы Российские железные дороги – Хабаровский регион железной дороги – вагонное депо.

Требования к режимам функционирования системы Пакетная обработка – это обработка данных или выполнение заданий, накопленных заранее таким образом, что пользователь не может влиять на обработку, пока она продолжается.

Интерактивный режим – режим взаимодействия человека и процесса обработки информации, реализуемого информационной системой, выражающийся в разного рода воздействиях на этот процесс, предусмотренных механизмом управления конкретной системой и вызывающих ответную реакцию процесса.

Требования к качеству данных Показатели достоверности данных (вводимых, хранящихся, выдаваемых системой) и их количественные значения; ситуации (события), при которых должна быть обеспечена сохранность данных.

Требования к видам обеспечения Требования к информационному обеспечению могут включать в себя требования к качеству данных, составу и способу организации данных, их совместимости со смежными системами, использованию классификаторов и унифицированных документов, методам контроля, хранения, обновления и восстановления данных

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите и опишите основные стадии создания информационных систем.

2. В чем заключается стадия «техническое задание»? Приведите пример.

3. С чем связано начало формирования требований к проектируемой информационной системе?

4. Как подразделяются требования к системе в общем виде?

5. Перечислите, какие требования предъявляются к надежности и качеству данных?

6. Что включают в себя требования к функциям (задачам), выполняемым системой?

7. Что входит в состав требований к информационному и программному обеспечению?

8. Дайте определение информационно-управляющих систем. Перечислите их.

4. БАЗОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

4.1. Элементарные операции информационного процесса Информационная технология базируется на реализации информационных процессов, разнообразие которых требует выделения базовых, характерных для любой информационной технологии.

Базовый технологический процесс основан на использовании стандартных моделей и инструментальных средств и может быть использован в качестве составной части информационной технологии.

Наиболее обобщенный список информационных процессов, являющихся объектами изучения, включает в себя три процесса: сбор, преобразование, использование информации (рис. 4.1).

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ

СБОР ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

КОДИРОВАНИЕ

ПОИСК ОБРАБОТКА ПРИНЯТИЕ

РЕШЕНИЯ

ОТБОР ПЕРЕДАЧА

ХРАНЕНИЕ ЗАЩИТА

Рис. 4.1. Обобщенная схема информационных процессов Каждый из этих процессов распадается, в свою очередь, на ряд процессов (процедур) информации, причем некоторые из них являются общими.

То есть могут входить в каждый из выделенных «укрупненных» процессов.

Логическая схема процессов позволяет проследить связь различных процессов, возможные их взаимодействия, а также посредством взаимного расположения элементов схемы и их формы можно задавать иерархию в системе процессов.

Процесс сбора информации состоит из процедур поиска и отбора. В свою очередь поиск информации осуществляется в результате выполнения процедур целеполагания и использования конкретных методов поиска. Методы поиска бывают «ручные» и автоматизированные. Они включают в себя такие процедуры, как формирование «поискового образа» (в явном или неявном виде), просмотр поступающей информации с целью сравнения ее на адекватность поисковому образу.

Поиск информации, хранимой в памяти компьютера, осуществляется как самостоятельное действие при выполнении ответов на различные запросы и как вспомогательная операция при обработке информации.

Отбор информации производится на основе ее анализа и оценки ее свойств (объективность, достоверность, актуальность и пр.).

Процесс хранения связан с необходимостью накопления и долговременного хранения данных, с обеспечением их актуальности, целостности, безопасности, доступности. В настоящее время определяющим направлением реализации этой операции является концепция базы данных, склада (хранилища данных) Основу процесса преобразования информации составляют процедуры обработки информации. Процесс обработки информации состоит в получении одних «информационных объектов» из других «информационных объектов», путем выполнения некоторых алгоритмов; он является одной из основных операций, выполняемых над информацией и главным средством увеличения объема и разнообразия информации.

Реализация всех действий, выполняемых в процессе обработки информации, осуществляется с помощью разнообразных программных средств.

В то же время процедуры кодирования, формализации, структурирования можно вполне обоснованно отнести к процедурам обработки информации. Наряду с вышеперечисленными, к процессам обработки информации относятся также информационное моделирование, вычисления по формулам (численные расчеты), обобщение, систематизация классификация, структурирование кластеризация, схематизация и т. п.

При передаче информации осуществляется ее перевод из одной формы представления или существования в другую, что определяется потребностями, возникающими в процессе реализации информационных технологий.

Процесс передачи (распространение ее в пространстве) может относиться как к процессу ее преобразования, так и к процессу использования, и состоит, в свою очередь, из процедур кодирования, восприятия и расшифровки. В процессе транспортирования осуществляют передачу информации на расстояние для ускоренного обмена и организации быстрого доступа к ней, используя при этом различные способы преобразования.

Основным физическим способом реализации операции транспортировки является использование локальных сетей и сетей передачи данных.

Создание данных как процесс обработки предусматривает их образование в результате выполнения некоторого алгоритма и дальнейшее использование для преобразований на более высоком уровне.

Важнейшим процессом использования информации субъектом является процесс подготовки и принятия решений. Поддержка принятия решения является наиболее важным действием, выполняемым при обработке информации. Широкая альтернатива принимаемых решений приводит к необходимости использования разнообразных математических моделей.

Наряду с этим часто использование информации сводится к процедурам формирования документированной информации (документов) с целью подготовки информационного или управляющего воздействия.

Защита информации (контроль, безопасность и целостность) направлена на адекватное отображение реального состояния предметной области в информационной модели и обеспечивают защиту информации от несанкционированного доступа (безопасность) и от сбоев и повреждений технических и программных средств.

Создание документов, сводок, отчетов заключается в преобразовании информации в формы, пригодные для чтения как человеком, так и компьютером. С этим действием связаны и такие операции как обработка, считывание, сканирование и сортировка документов.

4.2. Анализ информационных процессов и их временные характеристики Анализ информационных процессов осуществляется с целью получения информации количественно характеризующей информационный процесс, т. е. получение оценок, раскрывающих основные свойства процессов.

Эти характеристики принято относить к трем группам.

1. Временные:

– среднее время завершения процесса или его выполнение;

– дисперсия, среднее время реакции системы на запрос.

2. Качественные:

– оценивают полноту представления информации.

3. Надежностные:

– сохранность информации;

– вероятность сохранности;

– вероятность несанкционированного доступа к данным.

Получить оценки, характеризующие информационные процессы можно двумя способами:

– моделированием;

– экспериментом.

Моделирование позволяет упростить анализ и рассматривать только те характеристики, которые необходимы в данный момент, однако при этом снижается правильность решения задачи и достоверность полученных данных.

4.3. Способы описания информационных процессов.

Классификация моделей Модели информационных процессов (информационных технологий) классифицируются в зависимости от способа их описания или представления.

Выделяют четыре группы моделей.

1. Описательные – представлены в виде описательного документа общей формы. В зависимости от вида документа модели бывают:

– формализованные (таблицы, бланки, анкеты);

– неформализованные (текстовые).

2. Математические – функциональные зависимости, системы алгебраических или дифференциальных уравнений, логических выражений.

Выделяют две группы:

– аналитические – используют аналитические или численные методы решения;

– имитационные – изучение процесса осуществляется путем многократной имитации информационного процесса в различных сочетаниях, задаваемых при моделировании случайных явлений.

3. Физические – модели, имитирующие поведение или ход информационного процесса с использованием физических объектов, определение характеристик которых совпадает с характеристиками моделируемого процесса (детская ж.д., макеты, роботы).

4. Графические – модели, использующие графические символы (табл. 4.1) для представления операций реализуемой технологии. К ним относятся схемы, графы, чертежи.

Условные обозначения в схемах алгоритмов обработка данных любого вида (изменение значения данных, формы представления, располоПроцесс жения). Внутри фигуры записывают непосредственно сами операции, например, операцию присваивания: a = 10 b + c Отображает решение или функцию переключательного типа с одним входом и двумя или более альтернативными выходами, из которых только один может быть выбран после вычисления условий, определенных внутри этого элемента. Вход в элемент обозначается линией, входящей обычно в верхнюю вершину элемента. Если выходов два или три, то обычно кажРешение Соответствующие результаты вычислений могут записываться рядом с линиями, отображающими эти пути Отображает данные, представленные на перКарта фокартах, магнитных картах, картах со считываемыми метками Бумажная Отображает данные, представленные на булента мажной ленте Символ отображает выполнение процесса, состоящего из одной или нескольких операций, Предопре- который определен в другом месте программы деленный (в подпрограмме, модуле). Внутри символа запроцесс писывается название процесса и передаваемые Ручная опеили при помощи неавтоматических действуюрация Отображает подготовленные операции, выполПодготовка няемые с целью модификации последующих Оператив- Отображает данные, хранящиеся в оперативная память ном запоминающем устройстве начало и конец цикла. Обе части символа имеют один и тот же идентификатор. Условия для ЗапомиОтображает данные, хранящиеся в запоминающее Запоминающее Символ отображает данные, хранящиеся в заустройство поминающем устройстве с последовательным 4.4. Разработка алгоритма реализации и блок-схемы информационных процессов В старой трактовке алгоритм – это точный набор инструкций, описывающих последовательность действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное время. По мере развития параллельности в работе слово «последовательность» стали заменять словом «порядок».

Это связано с тем, что какие-то действия алгоритма должны быть выполнены только друг за другом, но какие-то могут быть и независимыми.

В настоящее время алгоритм (algorithm) –это формально описанная вычислительная процедура, получающая исходные данные (input), называемые также входом алгоритма или его аргументом, и выдающая результат вычислений на выход (output).

Алгоритмы строятся для решения тех или иных вычислительных задач (computational problems). Формулировка задачи описывает, каким требованиям должно удовлетворять решение задачи, а алгоритм, решающий эту задачу, находит объект, этим требованиям удовлетворяющий.

Принято разделение используемых символов на основные, специфические и схемы.

Основной символ используется в тех случаях, когда точный вид процесса или носителя данных неизвестен или отсутствует необходимость в описании фактического носителя данных. Специфический символ используется в тех случаях, когда известен точный вид процесса или носителя данных и необходимо описать фактический носитель данных.

Схема является графическим изображением процесса функционирования, в котором используются символы для отображения операций, данных, потоков, оборудования и т. д.

Схема работы системы состоит:

– из символов данных, указывающих на наличие данных, вид носителя или способ ввода/вывода данных;

– символов процесса, указывающих операции, которые следует выполнить над данными;

– линейных символов, указывающих потоки данных между процессами и (или) носителями данных, а также потоки управления между процессами;

– специальных символов, используемых для облегчения написания и чтения схемы.

Нельзя забывать, что алгоритм – это точно определённая инструкция, последовательно применяя которую к исходным данным, можно получить решение задачи. Для каждого алгоритма есть некоторое множество объектов, допустимых в качестве исходных данных.

Например, в алгоритме деления вещественных чисел делимое может быть любым, а делитель не может быть равен нулю.

Алгоритм служит, как правило, для решения не одной конкретной задачи, а некоторого класса задач. Так, алгоритм сложения применим к любой паре натуральных чисел. В этом выражается его свойство массовости, то есть возможности применять многократно один и тот же алгоритм для любой задачи одного класса.

Существует несколько форм алгоритмов. Алгоритм может быть записан словами и изображён схематически. Обычно сначала (на уровне идеи) алгоритм описывается словами, но по мере приближения к реализации он обретает всё более формальные очертания и формулировку на языке, понятном исполнителю. Например, для описания алгоритма применяются блок-схемы.

Блок-схема – распространенный тип схем, описывающих алгоритмы или процессы, изображая шаги в виде блоков различной формы, соединенных между собой стрелками (рис. 4.2).

сетевая номенФайл «Виды товаров на грузовые Рис. 4.2. Графическое представление функционирования системы 4.5. Разработка словесного описания выполнения функций 1. Пользователь вызывает на экран монитора для просмотра перечень имеющихся тарифов на N перевозки и дополнительных сборах при B виде работ (начальная обработка данных).

2. По результатам просмотра формируется запрос по определенным видам тарифов и дополнительных сборах, сопровождающийся контролем вводимых данных и данных, предоставляемых пользователю.

3. По результатам анализа этих данных пользователь может сделать заказ, вводя необходимую информацию с клавиатуры и проверяя ее правильность визуально (с помощью монитора).

4. Система осуществляет проверку возможностей исполнения заказа (обработка заказа), после чего заказ отправляется в файл принятых заказов.

5. Система формирует счет, который выводится в виде документа на бумажном носителе.

4.6. Расчет временных характеристик информационного процесса Для оценки временных характеристик информационных процессов используются логические схемы: времени завершения (при детерминированной модели), среднего времени и дисперсии времени завершения процесса (при вероятностных моделях, содержащих элементы неопределенности).

При оценке временных характеристик несущественны сведения о том, где, когда и с помощью каких средств реализуется та или иная операция.

Зато необходимо знать характеристики длительности выполнения операции и правила, определяющие характер их следования.

На основе табл. 4.2 описываются типовые элементы логических схем информационных процессов (табл. 4.3).

В символе, обозначающем операцию, указываются ее характеристики.

Символы, применяемые в логических схемах п/п Наименование Графическое изображение При детерминированных длительностях операций Параллельные Параллельные Пользуясь табл. 4.3, любой типовой элемент логической схемы можно заменить символом операция с характеристиками m и 2, определяемыми расчетным путем. Если при этом модель информационного процесса представлена в виде множества типовых элементов, связанных между собой по входам и выходам (вход одного является выходом другого и т. д.), то расчет временных характеристик сводится к последовательности преобразований исходной логической схемы, при которых типовые элементы заменяются символом операция. При таких преобразованиях могут возникнуть трудности, требующие реконфигурации исходной логической схемы. При этом допустимыми являются любые преобразования схемы, при которых не изменяются результирующие оценки временных характеристик.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для чего предназначены логические схемы информационного процесса? Чем они характеризуются?

2. Назовите виды временных характеристик информационного процесса.

3. Какие сведения необходимы, а какие несущественны при оценке временных характеристик?

4. Как определить такие характеристики информационного процесса, как вероятность р его завершения в течение заданного времени Т?

5. В каком случае расчет временных характеристик сводится к последовательности преобразований исходной логической схемы?

6. Приведите основные типовые элементы для расчета временных характеристик.

7. Какие формулы для расчета временных характеристик вы знаете?

8. Расскажите последовательность расчета временных характеристик графической модели информационного процесса.

9. Назовите основные этапы проектирования информационных систем.

10. Перечислите основные нормативные документы по проектированию информационных систем.

11. Приведите классификацию требований к информационной системе?

12. От чего зависит состав требований?

13. Перечислите требования к системе в целом.

14. Что включают в себя требования к видам обеспечения?

15. Назовите основные требования к надежности информационных систем.

5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ АСУЖТ

5.1. Основные положения Разработанная в системном проекте функциональная структура АСУЖТ рассматривается как совокупность 4 комплексов информационных технологий (КИТ1 – КИТ4). Система нового поколения представлена в виде укрупненной двухуровневой структуры (рис. 5.1), обеспечивающей решение основных задач железнодорожного транспорта.

Информатизация железнодорожного транспорта Рис. 5.1. Структура информатизации железнодорожного транспорта Первый уровень (обеспечивающий) включает:

– информационную среду;

– инфраструктуру для ее поддержки.

Информационная среда отражает состояние объектов и процессов управления. Это совокупность баз данных и знаний для построения прикладных задач.

Инфраструктура – это телекоммуникационно-вычислительная сеть, обеспечивающая подготовку, передачу, хранение, обработку и выдачу информации всем пользователям по всем аспектам деятельности железнодорожного транспорта.

Второй уровень – пользовательский, содержит прикладные задачи, охватывающие все виды деятельности железнодорожного транспорта. Он условно разделен на 4 подуровня (комплексы информационных технологий).

Архитектура информационной системы также является двухуровневой.

Ее представляют: с одной стороны – организационные структуры Главного вычислительного центра, информационно-вычислительных центров дорог, подразделений дорожного уровня и линейных предприятий транспорта; с другой – средства вычислительной техники, коммуникаций и программных систем обработки информации, применяемые в указанных организационных структурах.

Основной задачей информационной системы является повышение эффективности работы отрасли, которое должно обеспечиваться за счет информационной поддержки основных транспортных процессов, включая технологические процессы, процессы управления и принятия решений.

Информационное обеспечение управления отраслью осуществляется в условиях реструктуризации системы управления, изменения функций и форм собственности, повышения самостоятельности предприятий, увеличения и развития хозяйственных связей на новой экономической основе.

Достичь этого без построения системы согласованных моделей базовых и технологических процессов и определения основных информационных потребностей для их осуществления не представляется возможным.

Разработанная система согласованных функциональных моделей комплексов информационных технологий позволила:

выделить составляющие бизнес-процессы в основных видах деятельности отрасли с распределением по существующим уровням иерархии управления функций, выполняемых на каждом уровне;

определить и увязать состав и структуру функций задач) каждого из комплексов информационных технологий по каждому виду деятельности на каждом уровне иерархии.

5.2. Новые высокотехнологичные технологии 5.2.1. Комплекс информационных технологий управления перевозочным процессом Он представлен информационными технологиями по грузовым и пассажирским перевозкам. По управлению грузовыми перевозками выделены 17 базовых функций, в том числе:

1) сменно-суточное планирование;

2) текущее планирование;

3) диспетчерское руководство поездной работы;

4) управление грузовой и коммерческой работой;

5) операции с грузовыми перевозочными документами;

6) информационное обслуживание клиентов;

7) управление локомотивными парками;

8) управление вагонными парками.

По управлению пассажирскими перевозками выделены 13 функций, из них:

1) организация обслуживания пассажиров;

2) управление информационно-справочным обслуживанием;

3) планирование пассажирских перевозок;

4) управление организацией перевозок пассажиров;

5) управление билетно–кассовыми операциями ЭКСПРЕСС;

6) управление багажными и почтовыми перевозками.

5.2.2. Комплекс информационных технологий управления маркетингом, финансами, экономикой.

Задачи этого комплекса в АСУЖТ оказались менее разработанными.

Всего в них выделено 12 базовых функций, из них:

1) управление маркетинговой деятельностью;

2) управление экономическими процессами;

3) управление тарифной политикой;

4) управление нетрадиционной деятельностью;

5) управление финансовой деятельностью;

6) управление эксплуатацией и ремонтными расходами;

7) управление бухучетом и статистикой.

Информационные технологии этого комплекса ориентированы на формирование заказов, увеличение доходов, укрепление конъюнктурного положения за счет сохранения и увеличения доли ж.д. на транспортном рынке страны.

5.2.3. Комплекс информационных технологий управления инфраструктурой железнодорожного транспорта Инфраструктура железнодорожного транспорта представлена как совокупность хозяйств, обеспечивающих с помощью основных технических средств перевозки грузов и пассажиров.

Этот комплекс представлен 17 основными функциями, в том числе:

1) управлением эксплуатационной работой пассажирского хозяйства;

2) управлением эксплуатационной работой хозяйства в пути;

3) управлением эксплуатационной работой хозяйства СЦБ и связи;

4) управлением эксплуатационной работой хозяйства электроснабжения;

5) управлением эксплуатационной работой локомотивного хозяйства;

6) управлением эксплуатационной работой вагонного хозяйства;

7) управлением эксплуатационной работой гражданских сооружений.

Все множество технологических процессов в этом комплексе сведено к 2 основным циклам: внешнему и внутреннему.

Внешний цикл – реализует обеспечение перевозочного процесса перевозочными ресурсами.

Внутренний цикл – обеспечивает техническое состояние объектов инфраструктуры, требуемое для выполнения перевозочного процесса.

5.2.4. Комплекс информационных технологий управления непроизводственной сферы Он представлен 6 функциями:

1) управлением учебными заведениями;

2) управлением персоналом;

3) управлением жилищно-коммунальным хозяйством;

4) управлением рабочим снабжением;

5) управлением здравоохранением;

6) управлением НТИ.

Информационные технологии взаимодействуют как внутри комплексов, так и между ними. Установлено свыше 30 основных внешних информационных связей (рис. 5.2) между комплексами ИТ.

1. Заявка.

2. Проект плана перевозок.

3. Отчеты о доходах и расходах.

4. Учет эксплуатационной работы, работы локомотивных бригад.

5. Экономические нормативы.

6. Уточненные квартальные нормативы экономической деятельности.

7. План доходов, расходов.

8. Распределение расходов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Приведите функциональную структуру системы.

2. Назовите основные уровни информационных технологий.

3. Назовите элементы прикладного уровня.

4. Назовите элементы обеспечивающего уровня.

5. Приведите состав задач КИТ-1.

6. Приведите состав задач КИТ-2.

7. Приведите состав задач КИТ-3.

8. Приведите состав задач КИТ-4.

9. Назовите основные функции взаимодействия КИТ-1 и КИТ-4.

10. Назовите основные функции взаимодействия КИТ-2 и КИТ-1.

6. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

6.1. Общие понятия Информационное обеспечение системы должно строиться на следующих принципах:

интеграции информационных потоков на основе однократного ввода информации о технологических событиях и многократное использование;

обеспечении защиты информации;

повышении надежности функционирования информационного обеспечения путем дублированного хранения на внешних носителях.

При проектировании информационного обеспечения разрабатываются:

– описание структуры информационного обеспечения, запросов выходных документов – описание логического и форматного контроля вводимых данных.

– описание технологического контроля, предусматривающего проверки технологических цепочек ввода информации.

– описание системы кодирования данных, а также используемые при кодировании классификаторы.

– оценка интенсивности информационного обеспечения и сообщений – запросов.

6.2. Единицы измерения информации В информационном обеспечении автоматизированных систем управления приняты следующие понятия о единицах измерения:

символ – один или несколько двоичных знаков, используемых для представления объекта или понятия;

поле – совокупность символов которые для символов определяется как единое целое;

блок – минимальная логически законченная порция информации, объединенная общим смыслом (строка документа);

сообщение – совокупность полей и блоков, создающих законченную порцию информации, относящейся к одной теме.

6.3. Основные понятия классификации информации.

Системы классификации информации Система управления имеет дело с множеством объектов, показателей, понятий.

Классификация оказывается необходимой в ряде случаев, например, при хранении информации, когда накапливаемые данные должны храниться в форме, удобной для последующего их извлечения. При этом выбираются определенные классификационные признаки, которые вносятся в саму информацию и хранятся вместе с основной информацией.

Для того чтобы приспособить информацию для обработки и передачи по каналам связи ее нужно сначала упорядочить (классифицировать), а затем формализовать (закодировать).

Классификатор – это документ, с помощью которого осуществляется формализованное описание информации, содержащей наименования объектов, наименования классификационных группировок и их кодовые значения.

Результат упорядоченного распределения объектов заданного множества носит название классификации.

Совокупность правил распределения объектов множества на подмножества называется системой классификации.

Процесс распределения объектов классификации в соответствии с принятой системой классификации носит название процесса классифицирования.

То свойство или характеристика объекта классификации, которое позволяет установить его сходство или различие с другими объектами классификации, называется признаком классификации.

Множество или подмножество, объединяющее часть объектов классификации по одному или нескольким признаком, носит название классификационной группировки.

Основанием классификации называется признак, по которому ведется разбиение множества на подмножества на определенной ступени классификации.

Ступень классификации – это результат очередного распределения объектов одной классификационной группировки.

Уровень классификации – это совокупность классификационных группировок, расположенных на одних и тех же ступенях классификации.

Глубина системы классификации – это количество уровней классификации, допустимое в данной системе.

Каждая система классификации характеризуется следующими свойствами:

гибкостью системы;

емкостью системы;

степенью заполнения системы (коэффициент заполненности).

Гибкость системы – это способность допускать включение новых признаков, объектов без разрушения структуры классификатора. Гибкость системы определяется временем жизни системы Тж.

Емкость системы – это наибольшее количество классификационных группировок, допускаемое в данной системе классификации P.

Степень заполненности системы Kзап определяется как частное от деления фактического количества группировок Qф на величину емкости системы Р.

В настоящее время существуют иерархическая и многоаспектная системы классификации. Характерными особенностями иерархической системы являются:

наличие в системе неограниченного количества признаков классификации;

соподчиненность признаков классификации, что выражается разбиением каждой классификационной группировки, образованной по одному признаку, на множество классификационных группировок по нижестоящему (подчиненному) признаку.

При построении иерархической системы классификации сначала выделяется некоторое множество объектов М0 = {х1, х2, …, хn}, подлежащее классифицированию, для которого определяются полное множество признаков классификации G и их соподчиненность друг другу, затем каждую такую группировку также разбивают на ряд последующих, получая на каждом этапе более конкретные характеристики объекта.

Положительные стороны такой классификации:

логичность;

простота построения;

удобство логической и арифметической обработки.

2-я ступень Рис. 6.1. Схема построения иерархической системы классификации Недостатки иерархической системы классификации:

жесткая структура классификации, не позволяющая вносить новые признаки или изменять их последовательность;

гибкость этой системы обеспечивается только за счет ввода большой избыточности в ветвях, что приводит к слабой заполненности структуры классификатора.

Многоаспектная (фасетная) система – это система классификации, которая параллельно использует несколько независимых признаков (аспектов) в качестве основания классификации.

Фасет – это аспект классификации, который используется для образования независимых классификационных группировок. Фасетная система характеризуется следующими особенностями построения:

имеется некоторое множество классифицируемых объектов М0;

это множество можно рассматривать в нескольких аспектах, каждый из которых может характеризоваться одним или несколькими признаками, образующими фасет Фi;

устанавливается некоторый порядок следования фасетов с помощью фасетной формулы (при этом последовательность фасетов определяется по частоте обращения к этим фасетам на некотором множестве заданных задач) количество подмножеств классификационных группировок определяется числом задач, обращающихся при своем решении к тем или иным фасетам.

Рис. 6.2. Схема построения фасетной системы классификации Преимущества данной системы:

большая емкость;

высокая степень гибкости.

Недостатки системы:

сложность структуры;

низкая степень заполненности.

6.4. Понятия и основные системы кодирования информации После того, как создана система классификации и произведено распределение объектов в соответствии с этой классификацией, необходимо им присвоить соответствующие коды.

Кодирование – это процесс присвоения условных обозначений объектом и классификационным группам по соответствующей системе кодирования.

Совокупность правил, по которым определяются системы кодов и порядок их использования, называют системой кодирования.

Код – это условное обозначение объектов или группировок в виде знака или группы знаков в соответствии с принятой системой. Код базируется на определенном алфавите.

Код характеризуется следующими параметрами:

основанием кодирования А;

структурой кода, под которой понимают распределение знаков по признакам и объектом классификации;

степенью информативности I, рассчитываемой как частное от деления общего количества признаков R на длину кода L коэффициентом избыточности Kизб, который определяется как отношение максимального количества объектов Qmax к фактическому количеству объектов Qфакт Все системы кодирования можно сгруппировать в два подмножества:

регистрационные и классификационные системы кодирования.

Особенностью регистрационных систем является их независимость от применяемых систем классификации. Такие системы используются для идентификации объектов и передачи объектов на расстояние, поэтому они должны удовлетворять определенным требованиям:

минимальности длины кода;

однозначности соответствия наименования объекта и его кода в течение длительного времени и защищенности кода от помех и ошибок.

Регистрационные коды состоят из двух частей информационной и контрольной, предназначенной для защиты передаваемой информации от ошибок. Контрольная часть может рассчитываться по различным алгоритмам.

К регистрационным системам относятся порядковая и серийная системы кодирования.

Порядковая система – это наиболее простая по своему построению система кодирования. Суть ее заключается в том, что всем понятиям, объектам присваивается порядковый номер. Этот порядок может быть случайным или определяться после предварительной группировки объектов. Ее как правило, применяют для кодирования малозначных, устоявшихся и простых множеств объектов, не требующих предварительной классификации.