АСУ ТП и диспетчерское управление.

Основные этапы. Структура программного обеспечения систем автоматизации и управления

Основные понятия и структура автоматизированных информационных систем

И информационные технологии, и информационные системы могут функционировать как с применением технических средств, так и без их применения. В каком виде они реализуются — это вопрос экономической целесообразности. Возрастание объемов информации в информационной системе организации, потребность в ускорении или усложнении способов ее переработки, действия конкурентов, изменения в информационных технологиях и другие факторы вызывают потребность в автоматизации работы информационной системы, т. е. в автоматизации обработки информации.

   В неавтоматизированной информационной системе все действия с информацией и решения исходят от человека. В автоматизированной системе осуществляется автоматизация процессов обработки информации и частично автоматизируются управленческие функции человека.
Основная цель автоматизации управления связана с рядом общих идей, обусловленных желанием сформировать своеобразную электронную «нервную систему» организации. Билл Гейтс, основатель Microsoft, определяет электронную «нервную систему» любой организации как среду, автоматизирующую исполнение заранее намеченных действий и событий, планирование и учет, позволяющую своевременно реагировать на незапланированные события и изменения ситуации и дающую, таким образом, огромные преимущества в конкуренции и возможность эффективно работать. Принципы, на которых базируются электронные «нервные системы» любого уровня, являются общими для всех подобных систем [11]:

• стандартизация аппаратных средств, наличие «линейки» вычислительных систем разных возможностей, обеспечивающих требуемую гибкость и производительность за приемлемую стоимость;
• работа с любым видом информации, представление всей информации в цифровой форме;
• создание всепроникающей коммуникационной инфраструктуры; построение и использование сети, объединяющей отдельные части вычислительных систем и обеспечивающей постоянную связь, и том числе в рамках универсальной системы электронной почты;
• стандартизация рабочих инструментов и вычислительных ресурсов конечных пользователей и организаций;
• применение интегрированных приложений, специфических для конкретного вида и уровня деятельности.
Общие фундаментальные принципы построения и функционирования ИС — принцип первого лица, системного подхода, надежности, непрерывного развития, экономичности, совместимости [12]:
• принцип первого лица определяет право принятия окончательного решения и порядок ответственности на различных уровнях управления;
• принцип системного подхода предполагает в процессе проектирования ИС проведение анализа объекта управления в целом и системы управления им, а также выработку общих целей и критериев функционирования объекта в условиях его автоматизации. Данный принцип предусматривает однократный ввод информации в систему и многократное ее использование; единство информационной базы; комплексное программное обеспечение;
• принцип надежности характеризует надежность работы ИС, которая обеспечивается с помощью различных способов. Например, дублирование структурных элементов системы или их избыточность;
• принцип непрерывного развития системы требует от системы возможности расширяться без проведения серьезных организационных изменений;
• принцип экономичности заключается в том, что выгоды от новой ИС не должны превышать расходы на нее;
• принцип совместимости предполагает, что проектируемая ИС будет учитывать организационную структуру предприятия, а также интересы, квалификацию людей, осуществляющих работу с ИС.

Они должны быть подготовлены к работе в этой системе. Обмен информацией начинается и заканчивается речью, данными или изображением, воспринимаемыми органами восприятия человека: слухом, зрением и осязанием. А между этими входными и выходными элементами в компьютеризованной информационной системе находится электронный продукт различных уровней — операционные системы, системы управления базами данных, прикладное обеспечение и сама информация.

В автоматизированной информационной системе (АИС) появляется возможность отображения на информационную плоскость всего, что происходит с организацией. Все экономические факторы и ресурсы выступают в единой информационной форме, в виде данных, что позволяет рассматривать процесс принятия решений как информационную технологию [11].
Таким образом, автоматизированная информационная система может стать средой информационной поддержки целенаправленной коллективной деятельности всей организации, т. е. корпоративной информационной системой. Такая система включает в себя совокупность различных программно-аппарат- ных платформ, универсальных и специализированных приложений различных разработчиков, интегрированных в единую информационно-однородную систему, которая наилучшим образом решает задачи каждого конкретного предприятия. Корпоративная информационная система решает одну единственную задачу — эффективное управление всеми ресурсами предприятия (материально-техническими, финансовыми, технологическими й интеллектуальными) для получения максимальной прибыли и удовлетворения материальных и профессиональных потребностей всех сотрудников предприятия.

Корпоративная информационная система — это человеко-машинная система и инструмент поддержки интеллектуальной деятельности человека, которая, в частности, под его воздействием должна:

• накапливать определенный опыт и формализованные знания;
• постоянно совершенствоваться и развиваться;
• быстро адаптироваться к изменяющимся условиям внешней среды и новым потребностям предприятия.

Возможности корпоративной информационной системы и всех ее составляющих должны соответствовать насущным потребностям потребителей, в том числе и представителей органов управления, их опыту, знаниям и психологии [4].

Управленческие задачи можно условно разделить на три группы:

1) типовые задачи;
2) актуальные плохо формализуемые задачи;
3) нерегулярно решаемые задачи.

Возможности построения формальных алгоритмов для решения задач этих классов различны. Вследствие разной сложности структуризации информации и формализации процессов ее переработки возможна автоматизация обработки не всей информации, имеющейся в организации и используемой системой управления, а только некоторых информационных потоков. Как правило, доля информации, обрабатываемой автоматизированным способом, для различных уровней управления колеблется от 10 до 20 %.
Структура автоматизированной информационной системы. Обычно в корпоративной АИС можно выделить [11]:
• персонал;
• единую базу данных хранения информации, формируемую различными и не связанными между собой программами и прикладными системами;
• программы, обеспечивающие функционирование информационной системы (операционные системы, служебные программы и т. п.);
• технические устройства;
• множество прикладных систем, созданных разными фирмами и по разным технологиям (финансы, материально-технический учет, конструкторско-технологическая подготовка производства, документооборот, аналитика и т. п.).
В плане функционирования корпоративная АИС имеет функциональную и обеспечивающую части (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Структура АИС

Функциональная часть информационной системы обеспечивает выполнение задач, для которых и предназначена информационная система. Фактически здесь содержится модель системы управления организацией. В рамках этой части происходит трансформация целей управления в функции, функций — в подсистемы информационной системы. Подсистема — это часть системы, выделенная по какому-либо признаку, реализующая определенные задачи. Обычно в информационной системе функциональная часть разбивается на подсистемы по функциональным признакам [30]:
• уровень управления (высший, средний, низший);
• вид управляемого ресурса (материальный, трудовой, финансовый и т. п.);
• сфера применения (банковская, фондового рынка и т. п.);
• функции управления и период управления.
Обеспечивающая часть состоит из информационного, технического, математического, программного, методического, организационного, лингвистического и правового обеспечений [30].
Информационное обеспечение АИС — совокупность проектных решений по объемам, размещению, формам организации информации (единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков), циркулирующей в организации, а также методология построения баз данных. Информационное обеспечение включает в себя показатели, справочные данные, классификаторы и кодификаторы информации, унифицированные системы документации, информацию на носителях и т. д., которые могут быть представлены как в виде входных, так и выходных документов [3].
В зависимости от организации работы с документами можно выделить внемашинное и внутримашинное информационное обеспечение [25, 26, 30]. Основная часть внемашинного информационного обеспечения — это система документации, которая воспринимается человеком без технических средств (наряды, акты, накладные и т. п.). Внутримашинное информационное обеспечение представляет собой информационную базу, которая содержится на носителях и может быть создана как совокупность отдельных файлов, каждый из которых отражает некоторое множество однородных управленческих документов, или как интегрированная база данных. В последнем случае файлы будут зависимыми по структуре, а структуры файлов информационной базы не будут соответствовать структуре используемых документов.
Организация информационного обеспечения предполагает наличие совокупности соответствующих технологий, основанных на использовании тех или иных средств сбора, передачи, обработки, хранения и представления информации в процессе деятельности. В зависимости от преобладания каких-либо из перечисленных информационных процессов, их интенсивности и значимости выбираются соответствующие технические средства их реализации.
Техническое обеспечение АИС — комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.
Современные технические средства по своему составу и функциональным возможностям весьма разнообразны и покрывают весь спектр потребностей в организации и информационном обслуживании деятельности. В целом рассматриваемые технические средства можно разбить на следующие группы:
• технические средства сбора и регистрации (устройства автоматического съема информации — регистраторы информации), накопления, обработки, передачи (средства коммуникационной техники), отображения, вывода, размножения информации;
• средства компьютерной техники — компьютеры любых моделей (персональные и высокопроизводительные), которые могут объединяться в вычислительные сети;
• средства организационной техники.
Средства компьютерной техники предназначены в основном для реализации комплексных технологий обработки и хранения информации и являются базой интеграции всех современных технических средств обеспечения управления.
Средства коммуникационной техники служат, главным образом, для реализации технологий передачи информации и предполагают функционирование как автономное, так и в комплексе со средствами компьютерной техники.
Средства организационной техники позволяют реализовать технологии хранения, представления и использования информации, а также выполнять различные вспомогательные операции в рамках тех или иных технологий информационной поддержки деятельности предприятия.
К техническому обеспечению относят также эксплуатационные материалы.
Предварительный выбор технических средств, организация их эксплуатации, технологический процесс обработки данных, технологическое оснащение оформляются документацией. Документацию можно условно разделить на три группы [1]:
1) общесистемную, включающую в себя государственные и отраслевые стандарты по техническому обеспечению;
2) специализированную, содержащую комплекс методик по всем этапам разработки технического обеспечения;
3) нормативно-справочную, используемую при выполнении расчетов по техническому обеспечению.
Математическое обеспечение АИС— совокупность математических методов, моделей, алгоритмов обработки информации, используемых при решении задач в информационной системе (функциональных и автоматизации проектирования информационных систем). К средствам математического обеспечения относятся:
• средства моделирования процессов управления;
• типовые задачи управления;
• методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.
Программное обеспечение АИС — совокупность программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств [26, 30].
В состав программного обеспечения входят системные и специальные программные продукты, прикладное программное обеспечение, а также техническая документация. Системные программные средства предназначены для обеспечения деятельности компьютерных систем как таковых и включают в себя:
• операционные системы;
• командно-файловые процессоры;
• системные утилиты;
• антивирусные программы.
Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ, реализующие разработанные модели и отражающие функционирование реального объекта, а также программы, ориентированные на пользователей и предназначенные для решения типовых задач обработки информации. Они позволяют расширить функциональные возможности компьютеров, контроля и управления процессом обработки данных.
Прикладные программные средства обеспечения деятельности предприятий классифицируются следующим образом:
• системы подготовки текстовых документов;
• системы обработки финансово-экономической информации;
• системы управления базами данных;
• личные информационные системы;
• системы подготовки презентаций;
• системы управления проектами;
• экспертные системы и системы поддержки принятия решений;
• системы интеллектуального проектирования и совершенствования систем управления;
• прочие системы.
Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры [1].
Методическое и организационное обеспечение АИС — совокупность методов, средств и документов, регламентирующих взаимодействие персонала информационной системы с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.
В методическое и организационное обеспечение АИС входят различные методические и руководящие материалы по стадиям разработки, внедрения и эксплуатации информационной системы (предпроектного обследования, технического задания, техни- ко-экономического обоснования, разработки проектных решений, выбора автоматизируемых задач, типовых проектных решений пакетов прикладных программ, внедрения и эксплуатации информационной системы).
Организационное обеспечение реализует следующие функции:
• анализ существующей системы управления организацией, где будет использоваться информационная система, и выявление задач, подлежащих автоматизации;
• подготовку задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование информационной системы и технико-экономическое обоснование ее эффективности;
• разработку управленческих решений по составу и структуре организации, а также методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления;
• разработку документации, содержащей различные эргономические требования к рабочим местам, информационным моделям, условиям деятельности персонала, набор способов их реализации для обеспечения высокой эффективности работы персонала;
• обучение и сертификацию персонала — учебно-методическая документация и набор требований к уровню подготовки персонала, формирование системы отбора и подготовки персонала.
Правовое обеспечение АИС — совокупность правовых норм, регламентирующих создание, юридический статус и эксплуатацию информационных систем. В первую очередь, с помощью правового обеспечения регламентируется порядок получения, преобразования и использования информации для укрепления законности работы предприятия.
В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти [26, 30].
На стадии разработки информационной системы в качестве правового обеспечения выступают нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика информационной системы, правовое регулирование различных отклонений процесса разработки информационной системы, обеспечения процесса разработки различными видами ресурсов. На этапе функционирования выступают: определение статуса и компетенции информационной системы и информационных технологий в конкретных органах управления, права и обязанности персонала, процедуры и порядок сбора и обработки информации, порядок приобретения и использования средств вычислительной техники и других технических устройств, порядок создания и внедрения математического и программного обеспечения.
В правовом обеспечении можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную, относящуюся к конкретной системе.
Правовое обеспечение этапов разработки информационной системы включает в себя нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием отклонений от договора. Правовое обеспечение на этапе функционирования информационной системы определяет:
• статус информационной системы;
• права, обязанности и ответственность персонала;
• правовые положения отдельных видов процесса управления;
• порядок создания и использования информации и др.
Лингвистическое обеспечение АИС — совокупность языков общения (языковых средств) персонала информационной системы и пользователей с программным, математическим и информационным обеспечением, а также совокупность терминов, используемых в информационной системе [26, 30].
Лингвистическое обеспечение включает:
• информационные языки для описания структурных единиц информационной базы;
• языки управления и манипулирования данными;
• языковые средства информационно-поисковых систем, систем автоматизации проектирования;
• систему терминов и определений, используемых в процессе разработки и функционирования информационной системы, и т. п.