Справочник от Автор24
Информационные технологии

Конспект лекции
«Общее представление. Роль структуры управления в информационной системе. Примеры информационных систем»

Справочник / Лекторий Справочник / Лекционные и методические материалы по информационным технологиям / Общее представление. Роль структуры управления в информационной системе. Примеры информационных систем

Выбери формат для чтения

docx

Конспект лекции по дисциплине «Общее представление. Роль структуры управления в информационной системе. Примеры информационных систем», docx

Файл загружается

Файл загружается

Благодарим за ожидание, осталось немного.

Конспект лекции по дисциплине «Общее представление. Роль структуры управления в информационной системе. Примеры информационных систем». docx

txt

Конспект лекции по дисциплине «Общее представление. Роль структуры управления в информационной системе. Примеры информационных систем», текстовый формат

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В настоящее время главное внимание уделяется рассмотрению информационных систем и технологий с позиций использования их возможностей для повышения эффективности труда работников информационной сферы производства и поддержки принятия решений в организациях (фирмах). Цель курса – изложить основные идеи, связанные с использованием информационных систем и информационных технологий, познакомить с существующим разнообразием типов систем, определяющих соответствующую информационную технологию работы на персональном компьютере в целях поддержки принятия решений. После изучения курса необходимо знать: - Понятие информационной системы и информационной технологии - Концепции, идеи, проблемы информационных систем и технологий - Роль информационных систем и технологий в стратегии развития организации - Признаки классификации информационных систем и технологий - Структуру типовой информационной системы - Составляющие информационной технологии - Суть информационных технологий: обработки данных, управления, автоматизации офиса, поддержки принятия решений, экспертных систем. 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Общее представление, Роль структуры управления в информационной системе, Примеры информационных систем ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ Понятие информационной системы Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям. В информатике понятие "система" широко распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно используется применительно к набору технических средств и программ. Системой может называться аппаратная часть компьютера. Системой может также считаться множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами. Добавление к понятию "система" слова "информационная" отражает цель ее создания и функционирования. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты. Информационная система — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера. В крупных организациях наряду с персональным компьютером в состав технической базы информационной системы может входить мэйнфрейм или суперЭВМ. Кроме того, техническое воплощение информационной системы само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление. Под организацией будем понимать сообщество людей, объединенных общими целями и использующих общие материальные и финансовые средства для производства материальных и информационных продуктов и услуг. Необходимо понимать разницу между компьютерами и информационными системами. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом для информационных систем. Информационная система немыслима без персонала, взаимодействующего с компьютерами и телекоммуникациями. Этапы развития информационных систем История развития информационных систем и цели их использования на разных периодах представлены в табл. 3.1. Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов. 60-е гг. знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее. В 70-х — начале 80-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений. К концу 80-х гг. концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое. Процессы в информационной системе Процессы, обеспечивающие работу информационной системы любого назначения, условно можно представить в виде схемы (рис. 3.1), состоящей из блоков: - ввод информации из внешних или внутренних источников; - обработка входной информации и представление ее в удобном виде; - вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему; - обратная связь — это информация, переработанная людьми данной организации для коррекции входной информации. Информационная система определяется следующими свойствами: - любая информационная система может быть подвергнута анализу, построена и управляема на основе общих принципов построения систем; - информационная система является динамичной и развивающейся; - при построении информационной системы необходимо использовать системный подход; - выходной продукцией информационной системы является информация, на основе которой принимаются решения; - информационную систему следует воспринимать как человеко-компьютерную систему обработки информации. В настоящее время сложилось мнение об информационной системе как о системе, реализованной с помощью компьютерной техники. Хотя в общем случае информационную систему можно понимать и в некомпьютерном варианте. Чтобы разобраться в работе информационной системы, необходимо понять суть проблем, которые она решает, а также организационные процессы, в которые она включена. Так, например, при определении возможности компьютерной информационной системы для поддержки принятия решений следует учитывать: - структурированность решаемых управленческих задач; - уровень иерархии управления фирмой, на котором решение должно быть принято; - принадлежность решаемой задачи к той или иной функциональной сфере бизнеса; - вид используемой информационной технологии. Технология работы в компьютерной информационной системе доступна для понимания специалистом некомпьютерной области и может быть успешно использована для контроля процессов профессиональной деятельности и управления ими. Внедрение информационных систем Внедрение информационных систем может способствовать: - получению более рациональных вариантов решения управленческих задач за счет внедрения математических методов и интеллектуальных систем и т.д.; - освобождению работников от рутинной работы за счет ее автоматизации; - обеспечению достоверности информации; - замене бумажных носителей данных на магнитные диски или ленты, что приводит к более рациональной организации переработки информации на компьютере и снижению объемов документов на бумаге; - совершенствованию структуры потоков информации и системы документооборота в фирме; - уменьшению затрат на производство продуктов и услуг; - предоставлению потребителям уникальных услуг; - отысканию новых рыночных ниш; - привязке к фирме покупателей и поставщиков за счет предоставления им разных скидок и услуг. РОЛЬ СТРУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ В ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ Общие положения Создание и использование информационной системы для любой организации нацелены на решение следующих задач. 1 Структура информационной системы, ее функциональное назначение должны соответствовать целям, стоящим перед организацией. Например, в коммерческой фирме — эффективный бизнес; в государственном предприятии — решение социальных и экономических задач. 2. Информационная система должна контролироваться людьми, ими пониматься и использоваться в соответствии с основными социальными и этическими принципами. 3. Производство достоверной, надежной, своевременной и систематизированной информации. Построение информационной системы можно сравнить с постройкой дома. Кирпичи, гвозди, цемент и прочие материалы, сложенные вместе, не дают дома. Нужны проект, землеустройство, строительство и др., чтобы появился дом. Аналогично для создания и использования информационной системы необходимо сначала понять структуру, функции и политику организации, цели управления и принимаемых решений, возможности компьютерной технологии. Информационная система является частью организации, а ключевые элементы любой организации — структура и органы управления, стандартные процедуры, персонал, субкультура. Построение информационной системы должно начинаться с анализа структуры управления организацией. Структура управления организацией Координация работы всех подразделений организации осуществляется через органы управления разного уровня. Под управлением понимают обеспечение поставленной цели при условии реализации следующих функций: организационной, плановой, учетной, анализа, контрольной, стимулирования. Рассмотрим содержание управленческих функций. Организационная функция заключается в разработке организационной структуры и комплекса нормативных документов: штатного расписания фирмы, отдеа, лаборатории, группы и т.п. с указанием подчиненности, ответственности, сферы компетенции, прав, обязанностей и т.п. Чаще всего это излагается в положении по отделу, лаборатории или должностных инструкциях. Планирование (плановая функция) состоит в разработке и реализации планов по выполнению поставленных задач. Например, бизнес-план для всей фирмы, план производства, план маркетинговых исследований, финансовый план, план проведения научно-исследовательской работы и т.д. на различные сроки (год, квартал, месяц, день). Учетная функция заключается в разработке или использовании уже готовых форм и методов учета показателей деятельности фирмы: бухгалтерский учет, финансовый учет, управленческий учет и т.п. В общем случае учет можно определить как получение, регистрацию, накопление, обработку и предоставление информации о реальных хозяйственных процессах. Анализ или аналитическая функция связывается с изучением итогов выполнения планов и заказов, определением влияющих факторов, выявлением резервов, изучением тенденций развития и т.д. Выполняется анализ разными специалистами в зависимости от сложности и уровня анализируемого объекта или процесса. Анализ результатов хозяйственной деятельности фирмы за год и более проводят специалисты, а на уровне цеха, отдела — менеджер этого уровня (начальник или его заместитель) совместно со специалистом-экономистом. Контрольная функция чаще всего осуществляется менеджером: контроль за выполнением планов, расходованием материальных ресурсов, использованием финансовых средств и т.п. Стимулирование или мотивационная функция предполагает разработку и применение различных методов стимулирования труда подчиненных работников: - финансовые стимулы — зарплата, премия, акции, повышение в должности и т.п.; - психологические стимулы — благодарности, грамоты, звания, степени, доски почета и т.п. В последние годы в сфере управления все активнее стали применяться понятие "принятие решения" и связанные с этим понятием системы, методы, средства поддержки принятия решений. Принятие решения — акт целенаправленного воздействия на объект управления, основанный на анализе ситуации, определении цели, разработке программы достижения этой цели. Структура управления любой организации традиционно делится на три уровня: операционный, функциональный и стратегический. Уровни управления (вид управленческой деятельности) определяются сложностью решаемых задач. Чем сложнее задача, тем более высокий уровень управления требуется для ее решения. При этом следует понимать, что более простых задач, требующих немедленного (оперативного) решения, возникает значительно большее количество, а значит, и уровень управления для них нужен другой — более низкий, где принимаются решения оперативно. При управлении необходимо также учитывать динамику реализации принимаемых решений, что позволяет рассматривать управление под углом временного фактора. На рис. 3.2 отображены три уровня управления, которые соотнесены с такими факторами, как степень возрастания власти, ответственности, сложности решаемых задач, а также динамика принятия решений по реализации задач. Операционный (нижний) уровень управления обеспечивает решение многократно повторяющихся задач и операций и быстрое реагирование на изменения входной текущей информации. На этом уровне достаточно велики как объем выполняемых операций, так и динамика принятия управленческих решений. Этот уровень управления часто называют оперативным из-за необходимости быстрого реагирования на изменение ситуации. На уровне оперативного (операционного) управления большой объем занимают учетные задачи. Пример 2. Некоторые учетные задачи: - учет количества проданной продукции; - учет затрат времени, сырья и материалов при выполнении отдельных производственных операций; - учет произведенной продукции; - бухгалтерский учет и т.д. Функциональный {тактический) уровень управления обеспечивает решение задач, требующих предварительного анализа информации, подготовленной на первом уровне. На этом уровне большое значение приобретает такая функция управления, как анализ. Объем решаемых задач уменьшается, но возрастает их сложность. При этом не всегда удается выработать нужное решение оперативно, требуется дополнительное время на анализ, осмысление, сбор недостающих сведений и т.п. Управление связано с некоторой задержкой от момента поступления информации до принятия решений и их реализации, а также от момента реализации решений до получения реакции на них. Пример 3. На основании анализа статистических данных по спросу на продукцию, о ценах конкурентов и пр. прогнозируется прибыль и разрабатывается план выпуска продукции на ближайший период (неделю, месяц, квартал). Результаты принимаемых управленческих решений проявляются спустя некоторое время. Стратегический уровень обеспечивает выработку управленческих решений, направленных на достижение долгосрочных стратегических целей организации. Поскольку результаты принимаемых решений проявляются спустя длительное время, особое значение на этом уровне имеет такая функция управления, как стратегическое планирование. Прочие функции управления на этом уровне в настоящее время разработаны недостаточно полно. Часто стратегический уровень управления называют стратегическим или долгосрочным планированием. Правомерность принятого на этом уровне решения может быть подтверждена спустя достаточно длительное время. Могут пройти месяцы или годы. Ответственность за принятие управленческих решений чрезвычайно велика и определяется не только результатами анализа с использованием математического и специального аппарата, но и профессиональной интуицией менеджеров. Пример 4. На основании анализа финансового состояния фирмы принимаются решения об увеличении (уменьшении, снятии с продажи) производимой продукции, о привлечении дополнительных работников или об их сокращении. Персонал организации Персонал организации — сотрудники разной степени квалификации и уровней управления — от секретарей, выполняющих простейшие типовые операции обработки, до специалистов и менеджеров, принимающих стратегические решения. На рис. 3.3 показано соответствие разных уровней квалификации персонала уровням управления: - на верхнем, стратегическом, уровне управления — менеджеры высшего звена руководства организации (глава фирмы и его заместители). Основная их задача — стратегическое планирование деятельности фирмы на рынке и координация внутрифирменной тактики управления; - на среднем, функциональном, уровне — менеджеры среднего звена и специалисты (начальники служб, отделов, цехов, начальник смены, участка, научные сотрудники и т.п.). Основная задача — тактическое управление фирмой при решении основных функций в заданной сфере деятельности; - на нижнем, операционном, уровне — исполнители и менеджеры низшего звена (бригадиры, инженеры, ответственные исполнители, мастера, нормировщики, техники, лаборанты и т.п.). Основная задача — оперативное реагирование на изменение ситуации. На всех уровнях управления работают как менеджеры, осуществляющие только общие функции, так и менеджеры-специалисты, которые реализуют функции управления в сфере своей компетенции. Пример 5. Главный инженер организации (менеджер-специалист) передал часть своих функций менеджерам среднего уровня, например главному энергетику, главному механику, главному электрику, оставив за собой общие функции управления этими службами, не вмешиваясь в их деятельность на оперативном уровне. Прочие элементы организации Стандартные процедуры в организации — точно определенные правила выполнения заданий в различных ситуациях. Они охватывают все стороны функционирования организации, начиная от технологических операций по составлению документов на производимую продукцию и кончая разбором жалоб потребителей. Субкультура любой организации — совокупность представлений, принципов, типов поведения. Особую роль играет важная ее составляющая — информационная культура специалиста. Это также должно найти отражение в информационной системе. Пример 6. В фирме, предоставляющей туристические услуги, принято следующее правило — клиент обслуживается в порядке очередности. Значит, и информационная система должна обрабатывать и выдавать информацию, анализируя время поступления заявки клиента. Существует взаимозависимость между стратегией, правилами, процедурами организации и аппаратной, программной, телекоммуникационной частями информационной системы. Поэтому очень важно на этапе внедрения и проектирования информационных систем активное участие менеджеров, определяющих круг предполагаемых для решения проблем, задач и функций по своей предметной области. Следует заметить также, что информационные системы сами по себе дохода не приносят, но могут спобствовать его получению. Они могут оказаться дорогими и, если их структура и стратегия использования не были тщательно продуманы, даже бесполезными. Внедрение информационных систем связано с необходимостью автоматизации функций работников, а значит, способствует их высвобождению. Могут также последовать большие организационные изменения в структуре фирмы, которые, если не учтен человеческий фактор и не выбрана правильная социальная и психологическая политика, часто проходят очень трудно и болезненно. ПРИМЕРЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Информационная система по отысканию рыночных ниш. При покупке товаров в некоторых фирмах информационная система регистрирует данные о покупателе, что позволяет: - определять группы покупателей, их состав и запросы, а затем ориентироваться в своей стратегии на наиболее многочисленную группу; - посылать потенциальным покупателям различные предложения, рекламу, напоминания; - предоставлять постоянным покупателям товары и услуги в кредит, со скидкой, с отсрочкой платежей. Информационные системы, ускоряющие потоки товаров. Предположим, фирма специализируется на поставках продуктов в определенное учреждение, например в больницу. Как известно, иметь большие запасы продуктов на складах фирмы очень невыгодно, а не иметь их невозможно. Для того чтобы найти оптимальное решение этой проблемы, фирма устанавливает терминалы в обслуживаемом учреждении и подключает их к информационной системе. Заказчик прямо с терминала вводит свои пожелания по предоставляемому ему каталогу. Эти данные поступают в информационную систему по учету заказов. Менеджеры, делая выборки по поступившим заказам, принимают оперативные управленческие решения по доставке заказчику нужного товара за короткий промежуток времени. Таким образом экономятся огромные деньги на хранение товаров, ускоряется и упрощается поток товаров, отслеживаются потребности покупателей. Информационные системы по снижению издержек производства. Эти информационные системы, отслеживая все фазы производственного процесса, способствуют улучшению управления и контроля, более рациональному планированию и использованию персонала и, как следствие, снижению себестоимости производимой продукции и услуг. Пример 7. Информационная система, установленная в фирме по сдаче автомашин внаем, отслеживает местонахождение, стоимость и техническое состояние парка прокатных машин. Это позволяет минимизировать потери от простоя и пустого прогона для каждой автомашины, перераспределяя предложения согласно спросу. Информационные системы автоматизации технологии ("менеджмент уступок"). Суть этой технологии состоит в том, что, если доход фирмы остается в рамках рентабельности, потребителю делаются разные скидки в зависимости от количества и длительности контрактов. В этом случае потребитель становится заинтересован во взаимодействии с фирмой, а фирма тем самым привлекает дополнительное число клиентов. Если же клиент не желает взаимодействовать с данной фирмой и переходит на обслуживание к другой, то его затраты могут возрасти из-за потери предоставляемых ему ранее скидок. Пример 8. Информационная система по продаже авиабилетов позволяет проанализировать архивные данные за многие годы, оценить перспективы наполнения салона, назначить разумную цену на каждое место, снизить количество непроданных билетов и пр. Она резервирует каждое место на самолет в США за три месяца до полета 1,5 раза, т.е. два места резервируются за тремя пассажирами. Пример 9. Информационная система банка обеспечивает все виды оплат по счетам его клиентов. Она умышленно сделана несовместимой с информационными системами других банков. Таким образом, клиент попадает в круг услуг банка, из которого ему трудно выйти. В обмен банк предлагает ему различные скидки и бесплатные услуги. 2. СТРУКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Структура информационной системы,Классификация информационных систем по признаку структурированности задач, Классификация информационных систем по функциональному признаку, и уровням управления, Прочие классификации информационных систем) СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМ Типы обеспечивающих подсистем Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами. Подсистема — это часть системы, выделенная по какому-либо признаку. Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем (рис. 3.4). Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение. Информационное обеспечение Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений. Информационное обеспечение — совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных. Примечание. Сюда вставить системы классификации и кодирования информации. Унифицированные системы документации создаются на государственном, республиканском, отраслевом и региональном уровнях. Главная цель т— это обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного производства. Разработаны стандарты, где устанавливаются требования: - к унифицированным системам документации; - к унифицированным формам документов различных уровней управления; - к составу и структуре реквизитов и показателей; - к порядку внедрения, ведения и регистрации унифицированных форм документов. Однако, несмотря на существование унифицированной системы документации, при обследовании большинства организаций постоянно выявляется целый комплекс типичных недостатков: - чрезвычайно большой объем документов для ручной обработки; - одни и те же показатели часто дублируются в разных документах; - работа с большим количеством документов отвлекает специалистов от решения непосредственных задач; - имеются показатели, которые создаются, но не используются, и др. Поэтому устранение указанных недостатков является одной из задач, стоящих при создании информационного обеспечения. Схемы информационных потоков отражают маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения первичной информации и использования результатной информации. За счет анализа структуры подобных схем можно выработать меры по совершенствованию всей системы управления. Пример 10. В качестве примера простейшей схемы потоков данных можно привести схему, где отражены все этапы прохождения служебной записки или записи в базе данных о приеме на работу сотрудника — от момента ее создания до выхода приказа о его зачислении на работу. Построение схем информационных потоков, позволяющих выявить объемы информации и провести ее детальный анализ, обеспечивает: - исключение дублирующей и неиспользуемой информации; - классификацию и рациональное представление информации. При этом подробно должны рассматриваться вопросы взаимосвязи движения информации по уровням управления (см. рис. 3.2). Следует выявить, какие показатели необходимы для принятия управленческих решений, а какие нет. К каждому исполнителю должна поступать только та информация, которая используется. Методология построения баз данных базируется на теоретических основах их проектирования. Для понимания концепции методологии приведем основные ее идеи в виде двух последовательно реализуемых на практике этапов: 1-й этап — обследование всех функциональных подразделений фирмы с целью: - понять специфику и структуру ее деятельности; - построить схему информационных потоков; - проанализировать существующую систему документооборота; - определить информационные объекты и соответствующий состав реквизитов (параметров, характеристик), описывающих их свойства и назначение. 2-й этап — построение концептуальной информационно-логической модели данных для обследованной на 1-м этапе сферы деятельности. В этой модели должны быть установлены и оптимизированы все связи между объектами и их реквизитами. Информационно-логическая модель является фундаментом, на котором будет создана база данных. Примечание. С теорией и технологией построения информационно-логической модели можно познакомиться в гл. 15 учебн. (у нас отдельный файл) Для создания информационного обеспечения необходимо: - ясное понимание целей, задач, функций всей системы управления организацией; - выявление движения информации от момента возникновения и до ее использования на различных уровнях управления, представленной для анализа в виде схем информационных потоков; - совершенствование системы документооборота; - наличие и использование системы классификации и кодирования; - владение методологией создания концептуальных информационно-логических моделей, отражающих взаимосвязь информации; - создание массивов информации на машинных носителях, что требует наличия современного технического обеспечения. Техническое обеспечение Техническое обеспечение — комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы. Комплекс технических средств составляют: - компьютеры любых моделей; - устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации; - устройства передачи данных и линий связи; - оргтехника и устройства автоматического съема информации; - эксплуатационные материалы и др. Документацией оформляются предварительный выбор технических средств, организация их эксплуатации, технологический процесс обработки данных, технологическое оснащение. Документацию можно условно разделить на три группы: - общесистемную, включающую государственные и отраслевые стандарты по техническому обеспечению; - специализированную, содержащую комплекс методик по всем этапам разработки технического обеспечения; - нормативно-справочную, используемую при выполнении расчетов по техническому обеспечению. К настоящему времени сложились две основные формы организации технического обеспечения (формы использования технических средств): централизованная и частично или полностью децентрализованная. Централизованное техническое обеспечение базируется на использовании в информационной системе больших ЭВМ и вычислительных центров. Децентрализация технических средств предполагает реализацию функциональных подсистем на персональных компьютерах непосредственно на рабочих местах. Перспективным подходом следует считать, по-видимому, частично децентрализованный подход — организацию технического обеспечения на базе распределенных сетей, состоящих из персональных компьютеров и большой ЭВМ для хранения баз данных, общих для любых функциональных подсистем. Математическое и программное обеспечение Математическое и программное обеспечение — совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств. Ксредствам математического обеспечения относятся: - средства моделирования процессов управления; - типовые задачи управления; - методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др. В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация. К общесистемному программному обеспечению относятся комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации. Они служат для расширения функциональных возможностей компьютеров, контроля и управления процессом обработки данных. Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ (ППП), реализующие разработанные модели разной степени адекватности, отражающие функционирование реального объекта. Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры. Организационное обеспечение Организационное обеспечение — совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы. Организационное обеспечение реализует следующие функции: - анализ существующей системы управления организацией, где будет использоваться ИС, и выявление задач, подлежащих автоматизации; - подготовку задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование ИС и технико-экономическое обоснование ее эффективности; - разработку управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления. Организационное обеспечение создается по результатам предпроектного обследования на 1-м этапе построения баз данных, с целями которого вы познакомились при рассмотрении информационного обеспечения. Правовое обеспечение Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации. Главной целью правового обеспечения является укрепление законности. В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти. В правовом обеспечении можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную часть, регулирующую функционирование конкретной системы. Правовое обеспечение этапов разработки информационной системы включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием отклонений от договора. Правовое обеспечение этапов функционирования информационной системы включает: - статус информационной системы; - права, обязанности и ответственность персонала; - правовые положения отдельных видов процесса управления; - порядок создания и использования информации и др. КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПО ПРИЗНАКУ СТРУКТУРИРОВАННОСТИ ЗАДАЧ Понятие структурированности задач При создании или при классификации информационных систем неизбежно возникают проблемы, связанные с формальным — математическим и алгоритмическим описанием решаемых задач. От степени формализации во многом зависят эффективность работы всей системы, а также уровень автоматизации, определяемый степенью участия человека при принятии решения на основе получаемой информации. Чем точнее математическое описание задачи, тем выше возможности компьютерной обработки данных и тем меньше степень участия человека в процессе ее решения. Это и определяет степень автоматизации задачи. Различают три типа задач, для которых создаются информационные системы: структурированные (формализуемые), неструктурированные (неформализуемые) и частично структурированные. Структурированная (формализуемая) задача — задача, где известны все ее элементы и взаимосвязи между ними. Неструктурированная (неформализуемая) задача — задача, в которой невозможно выделить элементы и установить между ними связи. В структурированной задаче удается выразить ее содержание в форме математической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобные задачи обычно приходится решать многократно, и они носят рутинный характер. Целью использования информационной системы для решения структурированных задач является полная автоматизация их решения, т. е. сведение роли человека к нулю. Пример 11. В информационной системе необходимо реализовать задачу расчета заработной платы. Это структурированная задача, где полностью известен алгоритм решения. Рутинный характер этой задачи определяется тем, что расчеты всех начислений и отчислений весьма просты, но объем их очень велик, так как они должны многократно повторяться ежемесячно для всех категорий работающих. Решение неструктурированных задач из-за невозможности создания математического описания и разработки алгоритма связано с большими трудностями. Возможности использования здесь информационной системы невелики. Решение в таких случаях принимается человеком из эвристических соображений на основе своего опыта и, возможно, косвенной информации из разных источников. Пример 12. Попробуйте формализовать взаимоотношения в вашей студенческой группе. Наверное, вряд ли вы сможете это сделать. Это связано с тем, что для данной задачи существен психологический и социальный факторы, которые очень сложно описать алгоритмически. Заметим, что в практике работы любой организации существует сравнительно немного полностью структурированных или совершенно неструктурированных задач. О большинстве задач можно сказать, что известна лишь часть их элементов и связей между ними. Такие задачи называются частично структурированными. В этих условиях можно создать информационную систему. Получаемая в ней информация анализируется человеком, который будет играть определяющую роль. Такие информационные системы являются автоматизированными, так как в их функционировании принимает участие человек. Пример 13. Требуется принять решение по устранению ситуации, когда потребность в трудовых ресурсах для выполнения в срок одной из работ комплекса превышает их наличие. Пути решения этой задачи могут быть разными, например: - выделение дополнительного финансирования на увеличение численности работающих; - отнесение срока окончания работы на более позднюю дату и т.д. Как видно, в данной ситуации информационная система может помочь человеку принять то или иное решение, если снабдит его информацией о ходе выполнения работ по всем необходимым параметрам. Типы информационных систем, используемые для решения частично структурированных задач Информационные системы, используемые для решения частично структурированных задач, подразделяются на два вида [9] (рис. 3.5): - создающие управленческие отчеты и ориентированные главным образом на обработку данных (поиск, сортировку, агрегирование, фильтрацию). Используя сведения, содержащиеся в этих отчетах, управляющий принимает решение; - разрабатывающие возможные альтернативы решения. Принятие решения при этом сводится к выбору одной из предложенных альтернатив. Информационные системы, создающие управленческие отчеты, обеспечивают информационную поддержку пользователя, т.е. предоставляют доступ к информации в базе данных и ее частичную обработку. Процедуры манипулирования данными в информационной системе должны обеспечивать следующие возможности: - составление комбинаций данных, получаемых из различных источников; - быстрое добавление или исключение того или иного источника данных и автоматическое переключение источников при поиске данных; - управление данными с использованием возможностей систем управления базами данных; - логическую независимость данных этого типа от других баз данных, входящих в подсистему информационного обеспечения; - автоматическое отслеживание потока информации для наполнения баз данных. Информационные системы, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельными или экспертными. Модельные информационные системы предоставляют пользователю математические, статистические, финансовые и другие модели, использование которых облегчает выработку и оценку альтернатив решения. Пользователь может получить недостающую ему для принятия решения информацию путем установления диалога с моделью в процессе ее исследования. Основными функциями модельной информационной системы являются: - возможность работы в среде типовых математических моделей, включая решение основных задач моделирования типа "как сделать, чтобы?", "что будет, если?", анализ чувствительности и др.; - достаточно быстрая и адекватная интерпретация результатов моделирования; - оперативная подготовка и корректировка входных параметров и ограничений модели; - возможность графического отображения динамики модели; - возможность объяснения пользователю необходимых шагов формирования и работы модели. Экспертные информационные системы обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счет создания экспертных систем, связанных с обработкой знаний. Экспертная поддержка принимаемых пользователем решений реализуется на двух уровнях. Работа первого уровня экспертной поддержки исходит из концепции "типовых управленческих решений", в соответствии с которой часто возникающие в процессе управления проблемные ситуации можно свести к некоторым однородным классам управленческих решений, т.е. к некоторому типовому набору альтернатив. Для реализации экспертной поддержки на этом уровне создается информационный фонд хранения и анализа типовых альтернатив. Если возникшая проблемная ситуация не ассоциируется с имеющимися классами типовых альтернатив, в работу должен вступать второй уровень экспертной поддержки управленческих решений. Этот уровень генерирует альтернативы на базе имеющихся в информационном фонде данных, правил преобразования и процедур оценки синтезированных альтернатив. КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПО ФУНКЦИОНАЛЬНОМУ ПРИЗНАКУ И УРОВНЯМ УПРАВЛЕНИЯ Что означает функциональный признак Функциональный признак определяет назначение подсистемы, а также ее основные цели, задачи и функции. Структура информационной системы может быть представлена как совокупность ее функциональных подсистем, а функциональный признак может быть использован при классификации информационных систем. В хозяйственной практике производственных и коммерческих объектов типовыми видами деятельности, которые определяют функциональный признак классификации информационных систем, являются: производственная, маркетинговая, финансовая, кадровая. Производственная деятельность связана с непосредственным выпуском продукции и направлена на создание и внедрение в производство научно-технических новшеств. Маркетинговая деятельность включает в себя: - анализ рынка производителей и потребителей выпускаемой продукции, анализ продаж; - организацию рекламной кампании по продвижению продукции; - рациональную организацию материально-технического снабжения. Финансовая деятельность связана с организацией контроля и анализа финансовых ресурсов фирмы на основе бухгалтерской, статистической, оперативной информации. Кадровая деятельность направлена на подбор и расстановку необходимых фирме специалистов, а также ведение служебной документации по различным аспектам. Указанные направления деятельности определили типовой набор информационных систем: - производственные системы; - системы маркетинга; - финансовые и учетные системы; - системы кадров (человеческих ресурсов); - прочие типы, выполняющие вспомогательные функции в зависимости от специфики деятельности фирмы. В крупных фирмах основная информационная система функционального назначения может состоять из нескольких подсистем для выполнения подфункций. Например, проиводственная информационная система имеет следующие подсистемы: управления запасами, управления производственным процессом, компьютерного инжиниринга и т.д. Для лучшего понимания функционального назначения информационных систем в табл. 3.2 приведены по каждому рассмотренному выше виду решаемые в них типовые задачи. Типы информационных систем Тип информационной системы зависит от того, чьи интересы она обслуживает и на каком уровне управления. На рис. 3.6 показан один из возможных вариантов классификации информационных систем по функциональному признаку с учетом уровней управления и уровней квалификации персонала (см. подразд. 3.1 и рис. 3.2 и 3.3). Из рис. 3.6 видно, что чем выше по значимости уровень управления, тем меньше объем работ, выполняемых специалистом и менеджером с помощью информационной системы. Однако при этом возрастают сложность и интеллектуальные возможности информационной системы и ее роль в принятии менеджером решений. Любой уровень управления нуждается в информации из всех функциональных систем, но в разных объемах и с разной степенью обобщения. Основание пирамиды составляют информационные системы, с помощью которых сотрудники-исполнители занимаются операционной обработкой данных, а менеджеры низшего звена — оперативным управлением. Наверху пирамиды на уровне стратегического управления информационные системы изменяют свою роль и становятся стратегическими, поддерживающими деятельность менеджеров высшего звена по принятию решений в условиях плохой структурированности поставленных задач. Информационные системы оперативного (операционного) уровня Информационная система оперативного уровня поддерживает специалистов-исполнителей, обрабатывая данные о сделках и событиях (счета, накладные, зарплата, кредиты, поток сырья и материалов). Назначение ИС на этом уровне — отвечать на запросы о текущем состоянии и отслеживать поток сделок в фирме, что соответствует оперативному управлению. Чтобы с этим справляться, информационная система должна быть легкодоступной, непрерывно действующей и предоставлять точную информацию. Задачи, цели и источники информации на операционном уровне заранее определены и в высокой степени структурированы. Решение запрограммировано в соответствии с заданным алгоритмом. Информационная система оперативного уровня является связующим звеном между фирмой и внешней средой. Если система работает плохо, то организация либо не получает информации извне, либо не выдает информацию. Кроме того, система — это основной поставщик информации для остальных типов информационных систем в организации, так как содержит и оперативную, и архивную информацию. Отключение этой ИС привело бы к необратимым негативным последствиям. Пример 14. Информационные системы оперативного уровня: - бухгалтерская; - банковских депозитов; - обработки заказов; - регистрации авиабилетов; - выплаты зарплаты и т.д. Информационные системы специалистов Информационные системы этого уровня помогают специалистам, работающим с данными, повышают продуктивность и производительность работы инженеров и проектировщиков. Задача подобных информационных систем — интеграция новых сведений в организацию и помощь в обработке бумажных документов. По мере того как индустриальное общество трансформируется в информационное, производительность экономики все больше будет зависеть от уровня развития этих систем. Такие системы, особенно в виде рабочих станций и офисных систем, наиболее быстро развиваются сегодня в бизнесе. В этом классе информационных систем можно выделить две группы: - информационные системы офисной автоматизации; - информационные системы обработки знаний. Информационные системы офисной автоматизации вследствие своей простоты и многопрофильности активно используются работниками любого организационного уровня. Наиболее часто их применяют работники средней квалификации: бухгалтеры, секретари, клерки. Основная цель — обработка данных, повышение эффективности их работы и упрощение канцелярского труда. ИС офисной автоматизации связывают воедино работников информационной сферы в разных регионах и помогают поддерживать связь с покупателями, заказчиками и другими организациями. Их деятельность в основном охватывает управление документацией, коммуникации, составление расписаний и т.д. Эти системы выполняют следующие функции: - обработка текстов на компьютерах с помощью различных текстовых процессоров; - производство высококачественной печатной продукции; - архивация документов; - электронные календари и записные книжки для ведения деловой информации; - электронная и аудиопочта; - видео- и телеконференции. Информационные системы обработки знаний, в том числе и экспертные системы, вбирают в себя знания, необходимые инженерам, юристам, ученым при разработке или создании нового продукта. Их работа заключается в создании новой информации и нового знания. Так, например, существующие специализированные рабочие станции по инженерному и научному проектированию позволяют обеспечить высокий уровень технических разработок. Информационные системы для менеджеров среднего звена Информационные системы уровня менеджмента используются работниками среднего управленческого звена для мониторинга (постоянного слежения), контроля, принятия решений и администрирования. Основные функции этих информационных систем: - сравнение текущих показателей с прошлыми; - составление периодических отчетов за определенное время, а не выдача отчетов по текущим событиям, как на оперативном уровне; - обеспечение доступа к архивной информации и т.д. Некоторые ИС обеспечивают принятие нетривиальных решений. В случае, когда требования к информационному обеспечению определены не строго, они способны отвечать на вопрос: "что будет, если ...?" На этом уровне можно выделить два типа информационных систем: управленческие (для менеджмента) и системы поддержки принятия решений. Управленческие ИС имеют крайне небольшие аналитические возможности. Они обслуживают управленцев, которые нуждаются в ежедневной, еженедельной информации о состоянии дел. Основное их назначение состоит в отслеживании ежедневных операций в фирме и периодическом формировании строго структурированных сводных типовых отчетов. Информация поступает из информационной системы операционного уровня. Характеристики управленческих информационных систем: - используются для поддержки принятия решений структурированных и частично структурированных задач на уровне контроля за операциями; - ориентированы на контроль, отчетность и принятие решений по оперативной обстановке; - опираются на существующие данные и их потоки внутри организации; - имеют малые аналитические возможности и негибкую структуру. Системы поддержки принятия решений обслуживают частично структурированные задачи, результаты которых трудно спрогнозировать заранее. Они имеют более мощный аналитический аппарат с несколькими моделями. Информацию получают из управленческих и операционных информационных систем. Используют эти системы все, кому необходимо принимать решение: менеджеры, специалисты, аналитики и пр. Например, их рекомендации могут пригодиться при принятии решения покупать или взять оборудование в аренду и пр. Характеристики систем поддержки принятия решений: - обеспечивают решение проблем, развитие которых трудно прогнозировать; - оснащены сложными инструментальными средствами моделирования и анализа; - позволяют легко менять постановки решаемых задач и входные данные; - отличаются гибкостью и легко адаптируются к изменению условий по несколько раз в день; - имеют технологию, максимально ориентированную на пользователя. Стратегические информационные системы Развитие и успех любой организации (фирмы) во многом определяются принятой в ней стратегией. Под стратегией понимается набор методов и средств решения перспективных долгосрочных задач. В этом контексте можно воспринимать и понятия "стратегический метод", "стратегическое средство", "стратегическая система" и т.п. В настоящее время в связи с переходом к рыночным отношениям вопросу стратегии развития и поведения фирмы стали уделять большое внимание, что способствовало коренному изменению во взглядах на информационные системы. Они стали расцениваться как стратегически важные системы, которые влияют на изменение выбора целей фирмы, ее задач, методов, продуктов, услуг, позволяя опередить конкурентов, а также наладить более тесное взаимодействие с потребителями и поставщиками. Появился новый тип информационных систем — стратегический. Стратегическая информационная система — компьютерная информационная система, обеспечивающая поддержку принятия решений по реализации стратегических перспективных целей развития организации. Известны ситуации, когда новое качество информационных систем заставляло изменять не только структуру, но и профиль фирм, содействуя их процветанию. Однако при этом возможно возникновение нежелательной психологической обстановки, связанное с автоматизацией некоторых функций и видов работ, так как это может поставить некоторую часть сотрудников и рабочих под угрозу сокращения. Рассмотрим качество информационной системы как стратегического средства деятельности любой организации на примере фирмы, выпускающей продукцию, аналогичную уже имеющейся на потребительском рынке. В этих условиях необходимо выдержать конкуренцию с другими фирмами. Что может принести использование информационной системы в этой ситуации? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять взаимосвязь фирмы с ее внешним окружением. На рис. 3.7 показано воздействие на фирму внешних факторов: - конкурентов, проводящих на рынке свою политику; - покупателей, обладающих разными возможностями по приобретению товаров и услуг; - поставщиков, которые проводят свою ценовую политику. Фирма может обеспечить себе конкурентное преимущество, если будет учитывать эти факторы и придерживаться следующих стратегий: - создание новых товаров и услуг, которые выгодно отличаются от аналогичных; - отыскание рынков, где товары и услуги фирмы обладают рядом отличительных признаков по сравнению с уже имеющимися там аналогами; - создание таких связей, которые закрепляют покупателей и поставщиков за данной фирмой и делают невыгодным обращение к другой; - снижение стоимости продукции без ущерба качества. Информационные системы стратегического уровня помогают высшему звену управленцев решать неструктурированные задачи, подобные описанным выше, осуществлять долгосрочное планирование. Основная задача — сравнение происходящих во внешнем окружении изменений с существующим потенциалом фирмы. Они призваны создать общую среду компьютерной и телекоммуникационной поддержки решений в неожиданно возникающих ситуациях. Используя самые совершенные программы, эти системы способны в любой момент предоставить информацию из многих источников. Для некоторых стратегических систем характерны ограниченные аналитические возможности. На данном организационном уровне ИС играют вспомогательную роль и используются как средство оперативного предоставления менеджеру необходимой информации для принятия решений. В настоящее время еще не выработана общая концепция построения стратегических информационных систем вследствие многоплановости их использования не только по целям, но и по функциям. Существуют две точки зрения: одна базируется на мнении, что сначала необходимо сформулировать свои цели и стратегии их достижения, а только затем приспосабливать информационную систему к имеющейся стратегии; вторая — на том, что организация использует стратегическую ИС при формулировании целей и стратегическом планировании. По-видимому, рациональным подходом к разработке стратегических информационных систем будет методология синтеза этих двух точек зрения. Информационные системы в фирме В любой фирме желательно иметь несколько локальных ИС разного назначения, которые взаимодействуют между собой и поддерживают управленческие решения на всех уровнях. На рис. 3.8 показан один из таких вариантов. Между локальными ИС организуются связи различного характера и назначения. Одни локальные ИС могут быть связаны с большим количеством работающих в фирме систем и иметь выход во внешнюю среду, другие связаны только с одной или несколькими родственными. Современный подход к организации связи основан на применении локальных внутрифирменных компьютерных сетей с выходом на аналогичную ИС другой фирмы или подразделение корпорации. При этом пользуются ресурсами региональных и глобальных сетей. На основе интеграции ИС разного назначения с помощью компьютерных сетей в фирме создаются корпоративные ИС. Подобные ИС предоставляют пользователю возможность работать как с общефирменной базой данных, так и с локальными базами данных. Рассмотрим роль корпоративной ИС в фирме относительно формирования стоимости выпускаемой продукции. Информационные системы в фирме, поддерживая все стадии выпуска продукции, могут предоставлять информацию разной степени подробности для анализа, в результате которого выявляются этапы, где происходит сверхнормативное увеличение стоимости продукции. В этом случае может быть выбрана стратегия по уменьшению стоимости продукции. Результаты принимаемых мер, в свою очередь, отразятся в информационной системе. Снова можно будет использовать полученную информацию для анализа. И так до тех пор, пока не будет достигнута поставленная цель. Пример 15. Фирма может резко сократить издержки, связанные с хранением сырья и полуфабрикатов, договорившись с поставщиками о ежедневных поставках. Сведения о произведенных поставках будут учтены информационной системой, из которой будет получена информация для принятия решений на соответствующем уровне управления. Информационная система может иметь наибольший эффект, если фирму рассматривать как цепь действий, в результате которых происходит постепенное формирование стоимости производимых продуктов или услуг. Тогда с помощью информационных систем различного функционального назначения, включенных в эту цепь, можно оказывать влияние на стратегию принятия управленческих решений, направленных на увеличение доходов фирмы. ПРОЧИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Классификация по степени автоматизации В зависимости от степени автоматизации информационных процессов в системе управления фирмой информационные системы определяются как ручные, автоматические, автоматизированные (рис. 3.9). Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком. Например, о деятельности менеджера в фирме, где отсутствуют компьютеры, можно говорить, что он работает с ручной ИС. Автоматические ИС выполняют все операции по переработке информации без участия человека. Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль отводится компьютеру. В современном толковании в термин "информационная система" вкладывается обязательно понятие автоматизируемой системы. Автоматизированные ИС, учитывая их широкое использование в организации процессов управления, имеют различные модификации и могут быть классифицированы, например, по характеру использования информации и по сфере применения Пример 16. Роль бухгалтера в информационной системе по расчету заработной платы заключается в задании исходных данных. Информационная система обрабатывает их по заранее известному алгоритму с выдачей результатной информации в виде ведомости, напечатанной на принтере. Классификация по характеру использования информации Информационно-поисковые системы (см. рис. 3.9) производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. Например, информационно-поисковая система в библиотеке, в железнодорожных и авиакассах продажи билетов. Информационно-решающие системы осуществляют все операции переработки информации по определенному алгоритму. Среди них можно провести классификацию по степени воздействия выработанной результатной информации на процесс принятия решений и выделить два класса: управляющие и советующие. Управляющие ИС вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение. Для этих систем характерны тип задач расчетного характера и обработка больших объемов данных. Примером могут служить система оперативного планирования выпуска продукции, система бухгалтерского учета. Советующие ИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию конкретных действий. Эти системы обладают более высокой степенью интеллекта, так как для них характерна обработка знаний, а не данных. Пример 17. Существуют медицинские информационные системы для постановки диагноза больного и определения предполагаемой процедуры лечения. Врач при работе с подобной системой может принять к сведению полученную информацию, но предложить иное по сравнению с рекомендуемым решение. Классификация по сфере применения Интегрированные (корпоративные) ИС используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции. Создание таких систем весьма затруднительно, поскольку требует системного подхода с позиций главной цели, например получения прибыли, завоевания рынка сбыта и т.д. Такой подход может привести к существенным изменениям в самой структуре фирмы, на что может решиться не каждый управляющий. Информационные системы организационного управления (см. рис. 3.9) предназначены для автоматизации функций управленческого персонала. Учитывая наиболее широкое применение и разнообразие этого класса систем, часто любые информационные системы понимают именно в данном толковании. К этому классу относятся информационные системы управления как промышленными фирмами, так и непромышленными объектами: гостиницами, банками, торговыми фирмами и др. Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учет, управление сбытом и снабжением и другие экономические и организационные задачи. ИС управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала. Они широко используются при организации поточных линий, изготовлении микросхем, на сборке, для поддержания технологического процесса в металлургической и машиностроительной промышленности. ИС автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов. 3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Понятие информационной технологии, Этапы развития информационных технологий, Проблемы использования информационных технологий ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ Определение информационной технологии Технология при переводе с греческого (techne) означает искусство, мастерство, умение, а это не что иное, как процессы. Под процессом следует понимать определенную совокупность действий, направленных на достижение поставленной цели. Процесс должен определяться выбранной человеком стратегией и реализоваться с помощью совокупности различных средств и методов. Под технологией материального производства понимают процесс, определяемый совокупностью средств и методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья или материала. Технология изменяет качество или первоначальное состояние материи в целях получения материального продукта (рис. 3.10). Информация является одним из ценнейших ресурсов общества наряду с такими традиционными материальными видами ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др., а значит, процесс ее переработки по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно воспринимать как технологию. Тогда справедливо следующее определение. Информационная технология — процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Цель технологии материального производства — выпуск продукции, удовлетворяющей потребности человека или системы. Цель информационной технологии — производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия. Известно, что, применяя разные технологии к одному и тому же материальному ресурсу, можно получить разные изделия, продукты. То же самое будет справедливо и для технологии переработки информации. Пример 18. Для выполнения контрольной работы по математике каждый студент применяет свою технологию переработки первоначальной информации (исходных данных задач). Информационный продукт (результаты решения задач) будет зависеть от технологии решения, которую выберет студент. Обычно используется ручная информационная технология. Если же воспользоваться компьютерной информационной технологией, способной решать подобные задачи, то информационный продукт будет иметь уже иное качество. Для сравнения в табл. 3.3 приведены основные компоненты обоих видов технологий. Новая информационная технология Информационная технология является наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации. В современном обществе основным техническим средством технологии переработки информации служит персональный компьютер, который существенно повлиял как на концепцию построения и использования технологических процессов, так и на качество результатной информации. Внедрение персонального компьютера в информационную сферу и применение телекоммуникационных средств связи определили новый этап развития информационной технологии и, как следствие, изменение ее названия за счет присоединения одного из синонимов: "новая", "компьютерная" или "современная". Прилагательное "новая" подчеркивает новаторский, а не эволюционный характер этой технологии. Ее внедрение является новаторским актом в том смысле, что она существенно изменяет содержание различных видов деятельности в организациях. В понятие новой информационной технологии включены также коммуникационные технологии, которые обеспечивают передачу информации разными средствами, а именно — телефон, телеграф, телекоммуникации, факс и др. В табл. 3.4 приведены основные характерные черты новой информационной технологии. Новая информационная технология — информационная технология с "дружественным" интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства. Прилагательное "компьютерная" подчеркивает, что основным техническим средством ее реализации является компьютер. Три основных принципа новой (компьютерной) информационной технологии: интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером; интегрированность (стыковка, взаимосвязь) с другими программными продуктами; гибкость процесса изменения как данных, так и постановок задач. По-видимому, более точным следует считать все же термин новая, а не компьютерная информационная технология, поскольку он отражает в ее структуре не только технологии, основанные на использовании компьютеров, но и технологии, основанные на других технических средствах, особенно на средствах, обеспечивающих телекоммуникацию. Появившийся сравнительно недавно термин НИТ постепенно начинает терять слово "новая", а под информационной технологией начинают понимать тот смысл, который вкладывается в НИТ. В дальнейшем изложении мы для простоты опустим прилагательное "новая", придавая ее смысл термину "информационная технология". Инструментарий информационной технологии Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся: оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии и т.п. По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими техническими средствами производства информации будет являться аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества. Выделим отдельно из этих средств программные продукты и назовем их инструментарием, а для большей четкости можно его конкретизировать, назвав программным инструментарием информационной технологии. Определим это понятие. Инструментарий информационной технологии — один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель. В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.), экспертные системы и т.д. Как соотносятся информационная технология и информационная система Информационная технология тесно связана с информационными системами, которые являются для нее основной средой. На первый взгляд может показаться, что введенные в учебнике определения информационной технологии и системы очень похожи между собой. Однако это не так. Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися в компьютерах. Основная цель информационной технологии — в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию. Информационная система является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди, различного рода технические и программные средства связи и т.д. Основная цель информационной системы — организация хранения и передачи информации. Информационная система представляет собой человеко-компьютерную систему обработки информации. Реализация функций информационной системы невозможна без знания ориентированной на нее информационной технологии. Информационная технология может существовать и вне сферы информационной системы. Пример 19. Информационная технология работы в среде текстового процессора Word 6.0, который не является информационной системой. Информационная технология мультимедиа, где с помощью телекоммуникационной связи осуществляются передача и обработка на компьютере изображения и звука. Таким образом, информационная технология является более емким понятием, отражающим современное представление о процессах преобразования информации в информационном обществе. В умелом сочетании двух информационных технологий — управленческой и компьютерной — залог успешной работы информационной системы. Обобщая все вышесказанное, предлагаем несколько более узкие, нежели введенные ранее, определения информационной системы и технологии, реализованных средствами компьютерной техники. Информационная технология — совокупность четко определенных целенаправленных действий персонала по переработке информации на компьютере. Информационная система — человеко-компьютерная система для поддержки принятия решений и производства информационных продуктов, использующая компьютерную информационную технологию. Составляющие информационной технологии Используемые в производственной сфере такие технологические понятия, как норма, норматив, технологический процесс, технологическая операция и т.п., могут применяться и в информационной технологии. Прежде чем разрабатывать эти понятия в любой технологии, в том числе и в информационной, всегда следует начинать с определения цели. Затем следует попытаться провести структурирование всех предполагаемых действий, приводящих к намеченной цели, и выбрать необходимый программный инструментарий. На рис. 3.11 технологический процесс переработки информации представлен в виде иерархической структуры по уровням: 1-й уровень — этапы, где реализуются сравнительно длительные технологические процессы, состоящие из операций и действий последующих уровней. Пример 20. Как следует понимать этап информационной технологии. Технология создания шаблона формы документа в среде текстового процессора Word 6.0 состоит из следующих этапов: этап 1 — создание постоянной части формы в виде текстов и таблиц; этап 2 — создание постоянной части формы в виде кадра, куда затем помещается рисунок; этап 3 — создание переменной части формы; этап 4 — защита и сохранение формы. 2-й уровень — операции, в результате выполнения которых будет создан конкретный объект в выбранной на 1-м уровне программной среде. Пример 21. Как следует понимать операцию информационной технологии. Рассмотрим этап 2 (см. пример 3.20) технологии создания постоянной части формы документа в виде кадра в среде текстового процессора Word 6.0, который состоит из следующих операций: операция 1 — создание кадра; операция 2 — настройка кадра; операция 3 — внедрение в кадр рисунка. 3-й уровень — действия — совокупность стандартных для каждой программной среды приемов работы, приводящих к выполнению поставленной в соответствующей операции цели. Каждое действие изменяет содержание экрана. Пример 22. Как следует понимать действие информационной технологии. Рассмотрим операцию 3 (см. пример 3.21) — внедрение в кадр рисунка в среде текстового процессора Word 6.0, которая состоит из следующих действий: действие 1 — установка курсора в кадре; действие 2 — выполнение команды ВСТАВКА / Рисунок; действие 3 — установка значений параметров в диалоговом окне. 4-й уровень — элементарные операции по управлению мышью и клавиатурой. Пример 23. Как следует понимать элементарную операцию информационной технологии. Ею может быть: ввод команды, нажатие правой кнопки мыши, выбор пункта меню и т.п. Необходимо понимать, что освоение информационной технологии и дальнейшее ее использование должны свестись к тому, что вы должны сначала хорошо овладеть набором элементарных операций, число которых ограничено. Из этого ограниченного числа элементарных операций в разных комбинациях составляется действие, а из действий, также в разных комбинациях, составляются операции, которые определяют тот или иной технологический этап. Совокупность технологических этапов образует технологический процесс (технологию). Технологический процесс необязательно должен состоять из всех уровней, представленных на рис. 3.11. Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий. Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться разные программные среды. Информационная технология, как и любая другая, должна отвечать следующим требованиям: - обеспечивать высокую степень расчленения всего процесса обработки информации на этапы (фазы), операции, действия; - включать весь набор элементов, необходимых для достижения поставленной цели; - иметь регулярный характер. Этапы, действия, операции технологического процесса могут быть стандартизированы и унифицированы, что позволит более эффективно осуществлять целенаправленное управление информационными процессами. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления. Общим для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением персонального компьютера начался новый этап развития информационной технологии. Основной целью становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека как для профессиональной сферы, так и для бытовой. Признак деления — вид задач и процессов обработки информации 1-й этап (60 - 70-е гг.) — обработка данных в вычислительных центрах в режиме коллективного пользования. Основным направлением развития информационной технологии являлась автоматизация операционных рутинных действий человека. 2-й этап (с 80-х гг.) — создание информационных технологий, направленных на решение стратегических задач. Признак деления — проблемы, стоящие на пути информатизации общества 1-й этап (до конца 60-х гг.) характеризуется проблемой обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств. 2-й этап (до конца 70-х гг.) связывается с распространением ЭВМ серии IBM/360. Проблема этого этапа — отставание программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств. 3-й этап (с начала 80-х гг.) — компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а информационные системы — средством поддержки принятия его решений. Проблемы — максимальное удовлетворение потребностей пользователя и создание соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде. 4-й этап (с начала 90-х гг.) — создание современной технологии межорганизационных связей и информационных систем. Проблемы этого этапа весьма многочисленны. Наиболее существенными из них являются: - выработка соглашений и установление стандартов, протоколов для компьютерной связи; - организация доступа к стратегической информации; - организация защиты и безопасности информации. Признак деления — преимущество, которое приносит компьютерная технология 1-й этап (с начала 60-х гг.) характеризуется довольно эффективной обработкой информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров. Основным критерием оценки эффективности создаваемых информационных систем была разница между затраченными на разработку и сэкономленными в результате внедрения средствами. Основной проблемой на этом этапе была психологическая — плохое взаимодействие пользователей, для которых создавались информационные системы, и разработчиков из-за различия их взглядов и понимания решаемых проблем. Как следствие этой проблемы, создавались системы, которые пользователи плохо воспринимали и, несмотря на их достаточно большие возможности, не использовали в полной мере. 2-й этап (с середины 80-х гг.) связан с появлением персональных компьютеров. Изменился подход к созданию информационных систем — ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Пользователь заинтересован в проводимой разработке, налаживается контакт с разработчиком, возникает взаимопонимание обеих групп специалистов. На этом этапе используется как централизованная обработка данных, характерная для первого этапа, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными базами данных на рабочем месте пользователя. 3-й этап (с начала 90-х гг.) связан с понятием анализа стратегических преимуществ в бизнесе и основан на достижениях телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации. Информационные системы имеют своей целью не просто увеличение эффективности обработки данных и помощь управленцу. Соответствующие информационные технологии должны помочь организации выстоять в конкурентной борьбе и получить преимущество. Признак деления — виды инструментария технологии 1-й этап (до второй половины XIX в.) — "ручная" информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии — представление информации в нужной форме. 2-й этап (с конца XIX в.) — "механическая" технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащенная более совершенными средствами доставки почта. Основная цель технологии — представление информации в нужной форме более удобными средствами. 3-й этап (40 — 60-е гг. XX в.) — "электрическая" технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны. Изменяется цель технологии. Акцент в информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания. 4-й этап (с начала 70-х гг.) — "электронная" технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы. Множество объективных и субъективных факторов не позволили решить стоящие перед новой концепцией информационной технологии поставленные задачи. Однако был приобретен опыт формирования содержательной стороны управленческой информации и подготовлена профессиональная, психологическая и социальная база для перехода на новый этап развития технологии. 5-й этап (с середины 80-х гг.) — "компьютерная" ("новая") технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений. Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети. ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Устаревание информационной технологии Для информационных технологий является вполне естественным то, что они устаревают и заменяются новыми. Пример 24. На смену технологии пакетной обработки программ на большой ЭВМ в вычислительном центре пришла технология работы на персональном компьютере на рабочем месте пользователя. Телеграф передал все свои функции телефону. Телефон постепенно вытесняется службой экспресс-доставки. Телекс передал большинство своих функций факсу и электронной почте и т.д. При внедрении новой информационной технологии в организации необходимо оценить риск отставания от конкурентов в результате ее неизбежного устаревания со временем, так как информационные продукты, как никакие другие виды материальных товаров, имеют чрезвычайно высокую скорость сменяемости новыми видами или версиями. Периоды сменяемости колеблются от нескольких месяцев до одного года. Если в процессе внедрения новой информационной технологии этому фактору не уделять должного внимания, возможно, что к моменту завершения перевода фирмы на новую информационную технологию она уже устареет и придется принимать меры к ее модернизации. Такие неудачи с внедрением информационной технологии обычно связывают с несовершенством технических средств, тогда как основной причиной неудач является отсутствие или слабая проработанность методологии использования информационной технологии. Методология использования информационной технологии Централизованная обработка информации на ЭВМ вычислительных центров была первой исторически сложившейся технологией. Создавались крупные вычислительные центры (ВЦ) коллективного пользования, оснащенные большими ЭВМ (в нашей стране — ЭВМ ЕС). Применение таких ЭВМ позволяло обрабатывать большие массивы входной информации и получать на этой основе различные виды информационной продукции, которая затем передавалась пользователям. Такой технологический процесс был обусловлен недостаточным оснащением вычислительной техникой предприятий и организаций в 60 - 70-е гг. Достоинства методологии централизованной технологии: - возможность обращения пользователя к большим массивам информации в виде баз данных и к информационной продукции широкой номенклатуры; сравнительная легкость внедрения методологических решений по развитию и совершенствованию информационной технологии благодаря централизованному их принятию. Недостатки такой методологии очевидны: - ограниченная ответственность низшего персонала, который не способствует оперативному получению информации пользователем, тем самым препятствуя правильности выработки управленческих решений; - ограничение возможностей пользователя в процессе получения и использования информации. Децентрализованная обработка информации связана с появлением в 80-х гг. персональных компьютеров и развитием средств телекоммуникаций. Она весьма существенно потеснила предыдущую технологию, поскольку дает пользователю широкие возможности в работе с информацией и не ограничивает его инициатив. Достоинствами такой методологии являются: - гибкость структуры, обеспечивающая простор инициативам пользователя; - усиление ответственности низшего звена сотрудников; - уменьшение потребности в пользовании центральным компьютером и соответственно контроле со стороны вычислительного центра; - более полная реализация творческого потенциала пользователя благодаря использованию средств компьютерной связи. Однако эта методология имеет свои недостатки: - сложность стандартизации из-за большого числа уникальных разработок; - психологическое неприятие пользователями рекомендуемых вычислительным центром стандартов и готовых программных продуктов; - неравномерность развития уровня информационной технологии на локальных местах, что в первую очередь определяется уровнем квалификации конкретного работника. Описанные достоинства и недостатки централизованной и децентрализованной информационной технологии привели к необходимости придерживаться линии разумного применения и того, и другого подхода. Такой подход назовем рациональной методологией и покажем, как в этом случае будут распределяться обязанности: - вычислительный центр должен отвечать за выработку общей стратегии использования информационной технологии, помогать пользователям как в работе, так и в обучении, устанавливать стандарты и определять политику применения программных и технических средств; - персонал, использующий информационную технологию, должен придерживаться указаний вычислительного центра, осуществлять разработку своих локальных систем и технологий в соответствии с общим планом организации. Рациональная методология использования информационной технологии позволит достичь большей гибкости, поддерживать общие стандарты, осуществить совместимость информационных локальных продуктов, снизить дублирование деятельности и др. Выбор вариантов внедрения информационной технологии в фирме При внедрении информационной технологии в фирму необходимо выбрать одну из двух основных концепций, отражающих сложившиеся точки зрения на существующую структуру организации и роль в ней компьютерной обработки информации. Первая концепция ориентируется на существующую структуру фирмы. Информационная технология приспосабливается к организационной структуре, и происходит лишь модернизация методов работы. Коммуникации развиты слабо, рационализируются только рабочие места. Происходит распределение функций между техническими работниками и специалистами. Степень риска от внедрения новой информационной технологии минимальна, так как затраты незначительны и организационная структура фирмы не меняется. Основной недостаток такой стратегии — необходимость непрерывных изменений формы представления информации, приспособленной к конкретным технологическим методам и техническим средствам. Любое оперативное решение "вязнет" на различных этапах информационной технологии. К достоинствам стратегии можно отнести минимальные степень риска и затраты. Вторая концепция ориентируется на будущую структуру фирмы. Существующая структура будет модернизироваться. Данная стратегия предполагает максимальное развитие коммуникаций и разработку новых организационных взаимосвязей. Продуктивность организационной структуры фирмы возрастает, так как рационально распределяются архивы данных, снижается объем циркулирующей по системным каналам информации и достигается сбалансированность между решаемыми задачами. К основным ее недостаткам следует отнести: - существенные затраты на первом этапе, связанном с разработкой общей концепции и обследованием всех подразделений фирмы; - наличие психологической напряженности, вызванной предполагаемыми изменениями структуры фирмы и, как следствие, изменениями штатного расписания и должностных обязанностей. Достоинствами данной стратегии являются: - рационализация организационной структуры фирмы; - максимальная занятость всех работников; - высокий профессиональный уровень; - интеграция профессиональных функций за счет использования компьютерных сетей. Новая информационная технология в фирме должна быть такой, чтобы уровни информации и подсистемы, ее обрабатывающие, связывались между собой единым массивом информации. При этом предъявляются два требования. Во-первых, структура системы переработки информации должна соответствовать распределению полномочий в фирме. Во-вторых, информация внутри системы должна функционировать так, чтобы достаточно полно отражать уровни управления. 4. ВИДЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Информационная технология обработки данных, Информационная технология управления, Автоматизация офиса, Информационная технология поддержки принятия решений, Информационная технология экспертных систем ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ Характеристика и назначение Информационная технология обработки данных предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности (см. рис. 3.3) персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческого труда. Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численности работников. На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи: - обработка данных об операциях, производимых фирмой; - создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме; - получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчетов. Пример 25. Примеры рутинных операций: - операция проверки на соответствие нормативу уровня запасов указанных товаров на складе. При уменьшении уровня запаса выдается заказ поставщику с указанием потребного количества товара и сроков поставки; - операция продажи товаров фирмой, в результате которой формируется выходной документ для покупателя в виде чека или квитанции. Пример контрольного отчета: ежедневный отчет о поступлениях и выдачах наличных средств банком, формируемый в целях контроля баланса наличных средств. Пример запроса: запрос к базе данных по кадрам, который позволит получить данные о требованиях, предъявляемых к кандидатам на занятие определенной должности. Существует несколько особенностей, связанных с обработкой данных, отличающих данную технологию от всех прочих: - выполнение необходимых фирме задач по обработке данных. Каждой фирме предписано законом иметь и хранить данные о своей деятельности, которые можно использовать как средство обеспечения и поддержания контроля на фирме. Поэтому в любой фирме обязательно должна быть информационная система обработки данных и разработана соответствующая информационная технология; - решение только хорошо структурированных задач, для которых можно разработать алгоритм; - выполнение стандартных процедур обработки. Существующие стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предписывают их соблюдение организациями всех видов; - выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека; - использование детализированных данных. Записи о деятельности фирмы имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведение ревизий. В процессе ревизии деятельность фирмы проверяется хронологически от начала периода к его концу и от конца к началу; - акцент на хронологию событий; - требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней. Основные компоненты Представим основные компоненты информационной технологии обработки данных (рис. 3.12) и приведем их характеристики. Сбор данных .По мере того как фирма производит продукцию или услуги, каждое ее действие сопровождается соответствующими записями данных. Обычно действия фирмы, затрагивающие внешнее окружение, выделяются особо как операции, производимые фирмой. Обработка данных. Для создания из поступающих данных информации, отражающей деятельность фирмы, используются следующие типовые операции - классификация или группировка. Первичные данные обычно имеют вид кодов, состоящих из одного или нескольких символов. Эти коды, выражающие определенные признаки объектов, используются для идентификации и группировки записей. : Пример 26. При расчете заработной платы каждая запись включает в себя код (табельный номер) работника, код подразделения, в котором он работает, занимаемую должность и т. п. В соответствии с этими кодами можно произвести разные группировки. - сортировка, с помощью которой упорядочивается последовательность записей; - вычисления, включающие арифметические и логические операции. Эти операции, выполняемые над данными, дают возможность получать новые данные; - укрупнение или агрегирование, служащее для уменьшения количества данных и реализуемое в форме расчетов итоговых или средних значений. Хранение данных. Многие данные на уровне операционной деятельности необходимо сохранять для последующего использования либо здесь же, либо на другом уровне. Для их хранения создаются базы данных. Создание отчетов (документов). В информационной технологии обработки данных необходимо создавать документы для руководства и работников фирмы, а также для внешних партнеров. При этом документы могут создаваться как по запросу или в связи с проведенной фирмой операцией, так и периодически в конце каждого месяца, квартала или года. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ Характеристика и назначение Целью информационной технологии управления является удовлетворение информационных потребностей всех без исключения сотрудников фирмы, имеющих дело с принятием решений. Она может быть полезна на любом уровне управления. Эта технология ориентирована на работу в среде информационной системы управления и используется при худшей структурированности решаемых задач, если их сравнивать с задачами, решаемыми с помощью информационной технологии обработки данных. ИС управления идеально подходят для удовлетворения сходных информационных потребностей работников различных функциональных подсистем (подразделений) или уровней управления фирмой. Поставляемая ими информация содержит сведения о прошлом, настоящем и вероятном будущем фирмы. Эта информация имеет вид регулярных или специальных управленческих отчетов. Для принятия решений на уровне управленческого контроля информация должна быть представлена в агрегированном виде так, чтобы просматривались тенденции изменения данных, причины возникших отклонений и возможные решения. На этом этапе решаются следующие задачи обработки данных: - оценка планируемого состояния объекта управления; - оценка отклонений от планируемого состояния; - выявление причин отклонений; - анализ возможных решений и действий. Информационная технология управления направлена на создание различных видов отчетов. Регулярные отчеты создаются в соответствии с установленным графиком, определяющим время их создания, например месячный анализ продаж компании. Специальные отчеты создаются по запросам управленцев или когда в компании произошло что-то незапланированное. И те, и другие виды отчетов могут иметь форму суммирующих, сравнительных и чрезвычайных отчетов. В суммирующих отчетах данные объединены в отдельные группы, отсортированы и представлены в виде промежуточных и окончательных итогов по отдельным полям. Сравнительные отчеты содержат данные, полученные из различных источников или классифицированные по различным признакам и используемые для целей сравнения. Чрезвычайные отчеты содержат данные исключительного (чрезвычайного) характера. Использование отчетов для поддержки управления оказывается особенно эффективным при реализации так называемого управления по отклонениям. Управление по отклонениям предполагает, что главным содержанием получаемых менеджером данных должны являться отклонения состояния хозяйственной деятельности фирмы от некоторых установленных стандартов (например, от ее запланированного состояния). При использовании на фирме принципов управления по отклонениям к создаваемым отчетам предъявляются следующие требования: - отчет должен создаваться только тогда, когда отклонение произошло; - сведения в отчете должны быть отсортированы по значению критического для данного отклонения показателя; - все отклонения желательно показать вместе, чтобы менеджер мог уловить существующую между ними связь; - в отчете необходимо показать количественное отклонение от нормы. Основные компоненты Основные компоненты информационной технологии управления показаны на рис. 3.13. Входная информация поступает из систем операционного уровня. Выходная информация формируется в виде управленческих отчетов в удобном для принятия решения виде. Содержимое базы данных при помощи соответствующего программного обеспечения преобразуется в периодические и специальные отчеты, поступающие к специалистам, участвующим в принятии решений в организации. База данных, используемая для получения указанной информации, должна состоять из двух элементов: 1) данных, накапливаемых на основе оценки операций, проводимых фирмой; 2) планов, стандартов, бюджетов и других нормативных документов, определяющих планируемое состояние объекта управления (подразделения фирмы). АВТОМАТИЗАЦИЯ ОФИСА Характеристика и назначение Исторически автоматизация началась на производстве и затем распространилась на офис, имея вначале целью лишь автоматизацию рутинной секретарской работы. По мере развития средств коммуникаций автоматизация офисных технологий заинтересовала специалистов и управленцев, которые увидели в ней возможность повысить производительность своего труда. Автоматизация офиса (рис. 3.14) призвана не заменить существующую традиционную систему коммуникации персонала (с ее совещаниями, телефонными звонками и приказами), а лишь дополнить ее. Используясь совместно, обе эти системы обеспечат рациональную автоматизацию управленческого труда и наилучшее обеспечение управленцев информацией. Автоматизированный офис привлекателен для менеджеров всех уровней управления в фирме не только потому, что поддерживает внутрифирменную связь персонала, но также потому, что предоставляет им новые средства коммуникации с внешним окружением. Информационная технология автоматизированного офиса — организация и поддержка коммуникационных процессов как внутри организации, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией. Офисные автоматизированные технологии используются управленцами, специалистами, секретарями и конторскими служащими, особенно они привлекательны для группового решения проблем. Они позволяют повысить производительность труда секретарей и конторских работников и дают им возможность справляться с возрастающим объемом работ. Однако это преимущество является второстепенным по сравнению с возможностью использования автоматизации офиса в качестве инструмента для решения проблем. Улучшение принимаемых менеджерами решений в результате их более совершенной коммуникации способно обеспечить экономический рост фирмы. В настоящее время известно несколько десятков программных продуктов для компьютеров и некомпьютерных технических средств, обеспечивающих технологию автоматизации офиса: текстовый процессор, табличный процессор, электронная почта, электронный календарь, аудиопочта, компьютерные и телеконференции, видеотекст, хранение изображений, а также специализированные программы управленческой деятельности: ведения документов, контроля за исполнением приказов и т.д. Также широко используются некомпьютерные средства: аудио- и видеоконференции, факсимильная связь, ксерокс и другие средства оргтехники. Основные компоненты База данных. Обязательным компонентом любой технологии является база данных. В автоматизированном офисе база данных концентрирует в себе данные о производственной системе фирмы так же, как в технологии обработки данных на операционном уровне. Информация в базу данных может также поступать из внешнего окружения фирмы. Специалисты должны владеть основными технологическими операциями по работе в среде баз данных. Пример 27. В базе данных собираются сведения о ежедневных продажах, передаваемые торговыми агентами фирмы на главный компьютер, или сведения о еженедельных поставках сырья. Могут ежедневно по электронной почте поступать с биржи сведения о курсе валют или котировках ценных бумаг, в том числе и акций этой фирмы, которые ежедневно корректируются в соответствующем массиве базы данных. Информация из базы данных поступает на вход компьютерных приложений (программ), таких, как текстовый процессор, табличный процессор, электронная почта, компьютерные конференции и пр. Любое компьютерное приложение автоматизированного офиса обеспечивает работникам связь друг с другом и с другими фирмами. Полученная из баз данных информация может быть использована и в некомпьютерных технических средствах для передачи, тиражирования, хранения. Текстовый процессор. Это вид прикладного программного обеспечения, предназначенный для создания и обработки текстовых документов. Он позволяет добавлять или удалять слова, перемещать предложения и абзацы, устанавливать формат, манипулировать элементами текста и режимами и т.д. Когда документ готов, работник переписывает его во внешнюю память, а затем распечатывает и при необходимости передает по компьютерной сети. Таким образом, в распоряжении менеджера имеется эффективный вид письменной коммуникации. Регулярное получение подготовленных с помощью текстового процессора писем и докладов дает возможность менеджеру постоянно оценивать ситуацию на фирме. Электронная почта. Электронная почта (E-mail), основываясь на сетевом использовании компьютеров, дает возможность пользователю получать, хранить и отправлять сообщения своим партнерам по сети. Здесь имеет место только однонаправленная связь. Это ограничение, по мнению многих исследователей, не является слишком важным, поскольку в пятидесяти случаях из ста служебные переговоры по телефону имеют целью лишь получение информации. Для обеспечения двухсторонней связи придется многократно посылать и принимать сообщения по электронной почте или воспользоваться другим способом коммуникации. Электронная почта может предоставлять пользователю различные возможности в зависимости от используемого программного обеспечения. Чтобы посылаемое сообщение стало доступно всем пользователям электронной почты, его следует поместить на компьютерную доску объявлений, при желании можно указать, что это частная корреспонденция. Вы также можете послать отправление с уведомлением о его получении адресатом. Когда фирма решает внедрить у себя электронную почту, у нее имеются две возможности. Первая — купить собственное техническое и программное обеспечение и создать собственную локальную сеть компьютеров, реализующую функцию электронной почты. Вторая возможность связана с покупкой услуги использования электронной почты, которая предоставляется специализированными организациями связи за периодически вносимую плату. Аудиопочта. Это почта для передачи сообщений голосом. Она напоминает электронную почту, за исключением того, что вместо набора сообщения на клавиатуре компьютера вы передаете его через телефон. Также по телефону вы получаете присланные сообщения. Система включает в себя специальное устройство для преобразования аудиосигналов в цифровой код и обратно, а также компьютер для хранения аудиосообщений в цифровой форме. Аудиопочта также реализуется в сети. Почта для передачи аудиосообщений может успешно использоваться для группового решения проблем. Для этого посылающий сообщение должен дополнительно указать список лиц, которым данное сообщение предназначено. Система будет периодически обзванивать всех указанных сотрудников для передачи им сообщения. Главным преимуществом аудиопочты по сравнению с электронной является то, что она проще — при ее использовании не нужно вводить данные с клавиатуры. Табличный процессор. Он так же, как и текстовый процессор, является базовой составляющей информационной культуры любого сотрудника и автоматизированной офисной технологии. Без знания основ технологии работы в нем невозможно полноценно использовать персональный компьютер в своей деятельности. Функции современных программных сред табличных процессоров позволяют выполнять многочисленные операции над данными, представленными в табличной форме. Объединяя эти операции по общим признакам, можно выделить наиболее многочисленные и применяемые группы технологических операций: - ввод данных как с клавиатуры, так и из баз данных; - обработка данных (сортировка, автоматическое формирование итогов, копирование и перенос данных, различные группы операций по вычислениям, агрегирование данных и т.д.); - вывод информации в печатном виде, в виде импортируемых файлов в другие системы, непосредственно в базу данных; - качественное оформление табличных форм представления данных; - многоплановое и качественное оформление данных в виде диаграмм и графиков; - проведение инженерных, финансовых, статистических расчетов; - проведение математического моделирования и ряд других вспомогательных операций. Любая современная среда табличного процессора имеет средства пересылки данных по сети. Электронный календарь. Он предоставляет еще одну возможность использовать сетевой вариант компьютера для хранения и манипулирования рабочим расписанием управленцев и других работников организации. Менеджер (или его секретарь) устанавливает дату и время встречи или другого мероприятия, просматривает получившееся расписание, вносит изменения при помощи клавиатуры. Техническое и программное обеспечение электронного календаря полностью соответствует аналогичным компонентам электронной почты. Более того, программное обеспечение календаря часто является составной частью программного обеспечения электронной почты. Система дополнительно дает возможность получить доступ также и к календарям других менеджеров. Она может автоматически согласовать время встречи с их собственными расписаниями. Использование электронного календаря оказывается особенно эффективным для менеджеров высших уровней управления, рабочие дни которых расписаны надолго вперед. Компьютерные конференции и телеконференции. Компьютерные конференции используют компьютерные сети для обмена информацией между участниками группы, решающей определенную проблему. Естественно, круг лиц, имеющих доступ к этой технологии, ограничен. Количество участников компьютерной конференции может быть во много раз больше, чем аудио- и видеоконференций. В литературе часто можно встретить термин телеконференция. Телеконференция включает в себя три типа конференций: аудио, видео и компьютерную. Видеотекст. Он основан на использовании компьютера для получения отображения текстовых и графических данных на экране монитора. Для лиц, принимающих решение, имеются три возможности получения информации в форме видеотекста: - создать файлы видеотекста на своих собственных компьютерах; - заключить договор со специализированной компанией на получение доступа к разработанным ею файлам видеотекста. Такие файлы, специально предназначенные для продажи, могут храниться на серверах компании, осуществляющей подобные услуги, или поставляться клиенту на магнитных или оптических дисках; - заключить договоры с другими компаниями на получение доступа к их файлам видеотекста. Обмен каталогами и ценниками (прайс-листами) своей продукции между компаниями в форме видеотекста приобретает сейчас все большую популярность. Что же касается компаний, специализирующихся на продаже видеотекста, то их услуги начинают конкурировать с такой печатной продукцией, как газеты и журналы. Так, во многих странах сейчас можно заказать газету или журнал в форме видеотекста, не говоря уже о текущих сводках биржевой информации. Хранение изображений. В любой фирме необходимо длительное время хранить большое количество документов. Их число может быть так велико, что хранение даже в форме файлов вызывает серьезные проблемы. Поэтому возникла идея хранить не сам документ, а его образ (изображение), причем хранить в цифровой форме. Хранение изображений (imaging) является перспективной офисной технологией и основывается на использовании специального устройства — оптического распознавателя образов, позволяющего преобразовывать изображение документа или фильма в цифровой вид для дальнейшего хранения во внешней памяти компьютера. Сохраненное в цифровом формате изображение может быть в любой момент выведено в его реальном виде на экран или принтер. Для хранения изображений используются оптические диски, обладающие огромными емкостями. Так, на пятидюймовый оптический диск можно записать около 200 тыс. страниц. Следует напомнить, что идея хранения изображений не нова и реализовывалась раньше на основе микрофильмов и микрофиш. Созданию данной технологии способствовало появление нового технического решения — оптического диска в комбинации с цифровой записью изображения. Аудиоконференции. Они используют аудиосвязь для поддержания коммуникаций между территориально удаленными работниками или подразделениями фирмы. Наиболее простым техническим средством реализации аудиоконференции является телефонная связь, оснащенная дополнительными устройствами, дающими возможность участия в разговоре более чем двум участникам. Создание аудиоконференции не требует наличия компьютера, а лишь предполагает использование двухсторонней аудиосвязи между ее участниками. Использование аудиоконференции облегчает принятие решений, оно дешево и удобно. Эффективность аудиоконференции повышается при выполнении следующих условий: - работник, организующий аудиоконференцию, должен предварительно обеспечить возможность участия в ней всех заинтересованных лиц; - количество участников конференции не должно быть слишком большим (обычно не более шести), чтобы удержать дискуссию в рамках обсуждаемой проблемы; - программа конференции должна быть сообщена ее участникам заблаговременно, например, с использованием факсимильной связи; - перед тем как начать говорить, каждый участник должен представляться; - должны быть организованы запись конференции и ее хранение; - запись конференции должна быть распечатана и отправлена всем ее участникам. Видеоконференции. Они предназначены для тех же целей, что и аудиоконференции, но с применением видеоаппаратуры. Их проведение также не требует компьютера. В процессе видеоконференции ее участники, удаленные друг от друга на значительное расстояние, могут видеть на телевизионном экране себя и других участников. Одновременно с телевизионным изображением передается звуковое сопровождение. Хотя видеоконференции позволяют сократить транспортные и командировочные расходы, большинство фирм применяет их не только по этой причине. Эти фирмы видят в них возможность привлечь к решению проблем максимальное количество менеджеров и других работников, территориально удаленных от главного офиса. Наиболее популярны три конфигурации построения видеоконференций: - односторонняя видео- и аудиосвязь. Здесь видео- и аудиосигналы идут только в одном направлении, например от руководителя проекта к исполнителям; - односторонняя видео- и двухсторонняя аудиосвязь. Двухсторонняя аудиосвязь дает возможность участникам конференции, принимающим видеоизображение, обмениваться аудиоинформацией с передающим видеосигнал участником; - двухсторонняя видео- и аудиосвязь. В этой наиболее дорогой конфигурации используется двухсторонняя видео- и аудиосвязь между всеми участниками конференции, обычно имеющими один и тот же статус. Факсимильная связь. Эта связь основана на использовании факс-аппарата, способного читать документ на одном конце коммуникационного канала и воспроизводить его изображение на другом. Факсимильная связь вносит свой вклад в принятие решений за счет быстрой и легкой рассылки документов участникам группы, решающей определенную проблему, независимо от их географического положения. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ Характеристика и назначение Системы поддержки принятия решений и соответствующая им информационная технология появились усилиями в основном американских ученых в конце 70-х — начале 80-х гг., чему способствовали широкое распространение персональных компьютеров, стандартных пакетов прикладных программ, а также успехи в создании систем искусственного интеллекта. Главной особенностью информационной технологии поддержки принятия решений является качественно новый метод организации взаимодействия человека и компьютера. Выработка решения, что является основной целью этой технологии, происходит в результате итерационного процесса (рис. 3.15), в котором участвуют: - система поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта управления; - человек как управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат вычислений на компьютере. Окончание итерационного процесса происходит по воле человека. В этом случае можно говорить о способности информационной системы совместно с пользователем создавать новую информацию для принятия решений. Дополнительно к этой особенности информационной технологии поддержки принятия решений можно указать еще ряд ее отличительных характеристик: - ориентация на решение плохо структурированных (формализованных) задач; - сочетание традиционных методов доступа и обработки компьютерных данных с возможностями математических моделей и методами решения задач на их основе; - направленность на непрофессионального пользователя компьютера; - высокая адаптивность, обеспечивающая возможность приспосабливаться к особенностям имеющегося технического и программного обеспечения, а также требованиям пользователя. Информационная технология поддержки принятия решений может использоваться на любом уровне управления. Кроме того, решения, принимаемые на различных уровнях управления, часто должны координироваться. Поэтому важной функцией и систем, и технологий является координация лиц, принимающих решения как на разных уровнях управления, так и на одном уровне. Основные компоненты Рассмотрим структуру системы поддержки принятия решений (рис. 3.16), а также функции составляющих ее блоков, которые определяют основные технологические операции. В состав системы поддержки принятия решений входят три главных компонента: база данных, база моделей и программная подсистема, которая состоит из системы управления базой данных (СУБД), системы управления базой моделей (СУБМ) и системы управления интерфейсом между пользователем и компьютером. База данных. Она играет в информационной технологии поддержки принятия решений важную роль. Данные могут использоваться непосредственно пользователем для расчетов при помощи математических моделей. Рассмотрим источники данных и их особенности. 1. Часть данных поступает от информационной системы операционного уровня. Чтобы использовать их эффективно, эти данные должны быть предварительно обработаны. Для этого имеются две возможности: - использовать для обработки данных об операциях фирмы систему управления базой данных, входящую в состав системы поддержки принятия решений; - сделать обработку за пределами системы поддержки принятия решений, создав для этого специальную базу данных. Этот вариант более предпочтителен для фирм, производящих большое количество коммерческих операций. Обработанные данные об операциях фирмы образуют файлы, которые для повышения надежности и быстроты доступа хранятся за пределами системы поддержки принятия решений. 2. Помимо данных об операциях фирмы для функционирования системы поддержки принятия решений требуются и другие внутренние данные, например данные о движении персонала, инженерные данные и т.п., которые должны быть своевременно собраны, введены и поддержаны. 3. Важное значение, особенно для поддержки принятия решений на верхних уровнях управления, имеют данные из внешних источников. В числе необходимых внешних данных следует указать данные о конкурентах, национальной и мировой экономике. В отличие от внутренних данных внешние данные обычно приобретаются у специализирующихся на их сборе организаций. 4. В настоящее время широко исследуется вопрос о включении в базу данных еще одного источника данных — документов, включающих в себя записи, письма, контракты, приказы и т.п. Если содержание этих документов будет записано в памяти и затем обработано по некоторым ключевым характеристикам (поставщикам, потребителям, датам, видам услуг и др.), то система получит новый мощный источник информации. Система управления данными должна обладать следующими возможностями: - составление комбинаций данных, получаемых из различных источников, посредством использования процедур агрегирования и фильтрации; - быстрое прибавление или исключение того или иного источника данных; - построение логической структуры данных в терминах пользователя; - использование и манипулирование неофициальными данными для экспериментальной проверки рабочих альтернатив пользователя; - обеспечение полной логической независимости этой базы данных от других операционных баз данных, функционирующих в рамках фирмы. База моделей. Целью создания моделей являются описание и оптимизация некоторого объекта или процесса. Использование моделей обеспечивает проведение анализа в системах поддержки принятия решений. Модели, базируясь на математической интерпретации проблемы, при помощи определенных алгоритмов способствуют нахождению информации, полезной для принятия правильных решений. Пример 28. Модель линейного программирования дает возможность определить наиболее выгодную производственную программу выпуска нескольких видов продукции при заданных ограничениях на ресурсы. Использование моделей в составе информационных систем началось с применения статистических методов и методов финансового анализа, которые реализовывались командами обычных алгоритмических языков. Позже были созданы специальные языки, позволяющие моделировать ситуации типа "что будет, если ?" или "как сделать, чтобы?". Такие языки, созданные специально для построения моделей, дают возможность построения моделей определенного типа, обеспечивающих нахождение решения при гибком изменении переменных. Существует множество типов моделей и способов их классификации, например по цели использования, области возможных приложений, способу оценки переменных и т. п. По цели использования модели подразделяются на оптимизационные, связанные с нахождением точек минимума или максимума некоторых показателей (например, управляющие часто хотят знать, какие их действия ведут к максимизации прибыли или минимизации затрат), и описательные, описывающие поведение некоторой системы и не предназначенные для целей управления (оптимизации). По способу оценки модели классифицируются на детерминистские, использующие оценку переменных одним числом при конкретных значениях исходных данных, и стохастические, оценивающие переменные несколькими параметрами, так как исходные данные заданы вероятностными характеристиками. Детерминистские модели более популярны, чем стохастические, потому что они менее дорогие, их легче строить и использовать. К тому же часто с их помощью получается вполне достаточная информация для принятия решения. По области возможных приложений модели разбиваются на специализированные, предназначенные для использования только одной системой, и универсальные — для использования несколькими системами. Специализированные модели более дорогие, они обычно применяются для описания уникальных систем и обладают большей точностью. В системах поддержки принятия решения база моделей состоит из стратегических, тактических и оперативных моделей, а также математических моделей в виде совокупности модельных блоков, модулей и процедур, используемых как элементы для их построения (см. рис. 3.16). Стратегические модели используются на высших уровнях управления для установления целей организации, объемов ресурсов, необходимых для их достижения, а также политики приобретения и использования этих ресурсов. Они могут быть также полезны при выборе вариантов размещения предприятий, прогнозировании политики конкурентов и т.п. Для стратегических моделей характерны значительная широта охвата, множество переменных, представление данных в сжатой агрегированной форме. Часто эти данные базируются на внешних источниках и могут иметь субъективный характер. Горизонт планирования в стратегических моделях, как правило, измеряется в годах. Эти модели обычно детерминистские, описательные, специализированные для использования на одной определенной фирме. Тактические модели применяются управляющими среднего уровня для распределения и контроля использования имеющихся ресурсов. Среди возможных сфер их использования следует указать: финансовое планирование, планирование требований к работникам, планирование увеличения продаж, построение схем компоновки предприятий. Эти модели применимы обычно лишь к отдельным частям фирмы (например, к системе производства и сбыта) и могут также включать в себя агрегированные показатели. Временной горизонт, охватываемый тактическими моделями, — от одного месяца до двух лет. Здесь также могут потребоваться данные из внешних источников, но основное внимание при реализации данных моделей должно быть уделено внутренним данным фирмы. Обычно тактические модели реализуются как детерминистские, оптимизационные и универсальные. Оперативные модели используются на низших уровнях управления для поддержки принятия оперативных решений с горизонтом, измеряемым днями и неделями. Возможные применения этих моделей включают в себя ведение дебиторских счетов и кредитных расчетов, календарное производственное планирование, управление запасами и т.д. Оперативные модели обычно используют для расчетов внутрифирменные данные. Они, как правило, детерминистские, оптимизационные и универсальные (т.е. могут быть использованы в различных организациях). Математические модели состоят из совокупности модельных блоков, модулей и процедур, реализующих математические методы. Сюда могут входить процедуры линейного программирования, статистического анализа временных рядов, регрессионного анализа и т.п. — от простейших процедур до сложных ГТПП. Модельные блоки, модули и процедуры могут использоваться как поодиночке, так и комплексно для построения и поддержания моделей. Система управления базой моделей должна обладать следующими возможностями: создавать новые модели или изменять существующие, поддерживать и обновлять параметры моделей, манипулировать моделями. Система управления интерфейсом. Эффективность и гибкость информационной технологии во многом зависят от характеристик интерфейса системы поддержки принятия решений. Интерфейс определяет: язык пользователя; язык сообщений компьютера, организующий диалог на экране дисплея; знания пользователя. Язык пользователя — это те действия, которые пользователь производит в отношении системы путем использования возможностей клавиатуры; электронных карандашей, пишущих на экране; джойстика; "мыши"; команд, подаваемых голосом, и т.п. Наиболее простой формой языка пользователя является создание форм входных и выходных документов. Получив входную форму (документ), пользователь заполняет его необходимыми данными и вводит в компьютер. Система поддержки принятия решений производит необходимый анализ и выдает результаты в виде выходного документа установленной формы. Значительно возросла за последнее время популярность визуального интерфейса. С помощью манипулятора "мышь" пользователь выбирает представленные ему на экране в форме картинок объекты и команды, реализуя таким образом свои действия. Управление компьютером при помощи человеческого голоса — самая простая и поэтому самая желанная форма языка пользователя. Она еще недостаточно разработана и поэтому малопопулярна. Существующие разработки требуют от пользователя серьезных ограничений: определенного набора слов и выражений; специальной надстройки, учитывающей особенности голоса пользователя; управления в виде дискретных команд, а не в виде обычной гладкой речи. Технология этого подхода интенсивно совершенствуется, и в ближайшем будущем можно ожидать появления систем поддержки принятия решений, использующих речевой ввод информации. Язык сообщений — это то, что пользователь видит на экране дисплея (символы, графика, цвет), данные, полученные на принтере, звуковые выходные сигналы и т.п. Важным измерителем эффективности используемого интерфейса является выбранная форма диалога между пользователем и системой. В настоящее время наиболее распространены следующие формы диалога: запросно-ответный режим, командный режим, режим меню, режим заполнения пропусков в выражениях, предлагаемых компьютером. Каждая форма в зависимости от типа задачи, особенностей пользователя и принимаемого решения может иметь свои достоинства и недостатки. Долгое время единственной реализацией языка сообщений был отпечатанный или выведенный на экран дисплея отчет или сообщение. Теперь появилась новая возможность представления выходных данных — машинная графика. Она дает возможность создавать на экране и бумаге цветные графические изображения в трехмерном виде. Использование машинной графики, значительно повышающее наглядность и интерпретируемость выходных данных, становится все более популярным в информационной технологии поддержки принятия решений. За последние несколько лет наметилось новое направление, развивающее машинную графику,— мультипликация. Мультипликация оказывается особенно эффективной для интерпретации выходных данных систем поддержки принятия решений, связанных с моделированием физических систем и объектов. Пример 29. Система поддержки принятия решений, предназначенная для обслуживания клиентов в банке, с помощью мультипликационных моделей может реально просмотреть различные варианты организации обслуживания в зависимости от потока посетителей, допустимой длины очереди, количества пунктов обслуживания и т.п. В ближайшие годы следует ожидать использования в качестве языка сообщений человеческого голоса. Сейчас эта форма применяется в системе поддержки принятия решений сферы финансов, где в процессе генерации чрезвычайных отчетов голосом поясняются причины исключительности той или иной позиции. Знания пользователя — это то, что пользователь должен знать, работая с системой. К ним относятся не только план действий, находящийся в голове у пользователя, но и учебники, инструкции, справочные данные, выдаваемые компьютером. Совершенствование интерфейса системы поддержки принятия решений определяется успехами в развитии каждого из трех указанных компонентов. Интерфейс должен обладать следующими возможностями: - манипулировать различными формами диалога, изменяя их в процессе принятия решения по выбору пользователя; - передавать данные системе различными способами; - получать данные от различных устройств системы в различном формате; - гибко поддерживать (оказывать помощь по запросу, подсказывать) знания пользователя. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ Характеристика и назначение Наибольший прогресс среди компьютерных информационных систем отмечен в области разработки экспертных систем, основанных на использовании искусственного интеллекта. Экспертные системы дают возможность менеджеру или специалисту получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых этими системами накоплены знания. Под искусственным интеллектом обычно понимают способности компьютерных систем к таким действиям, которые назывались бы интеллектуальными, если бы исходили от человека. Чаще всего здесь имеются в виду способности, связанные с человеческим мышлением. Работы в области искусственного интеллекта не ограничиваются экспертными системами. Они также включают в себя создание роботов, систем, моделирующих нервную систему человека, его слух, зрение, обоняние, способность к обучению. Решение специальных задач требует специальных знаний. Однако не каждая компания может себе позволить держать в своем штате экспертов по всем связанным с ее работой проблемам или даже приглашать их каждый раз, когда проблема возникла. Главная идея использования технологии экспертных систем' заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникнет необходимость. Являясь одним из основных приложений искусственного интеллекта, экспертные системы представляют собой компьютерные программы, трансформирующие опыт экспертов в какой-либо области знаний в форму эвристических правил (эвристик). Эвристики не гарантируют получения оптимального результата с такой же уверенностью, как обычные алгоритмы, используемые для решения задач в рамках технологии поддержки принятия решений. Однако часто они дают в достаточной степени приемлемые решения для их практического использования. Все это делает возможным использовать технологию экспертных систем в качестве советующих систем. Сходство информационных технологий, используемых в экспертных системах и системах поддержки принятия решений, состоит в том, что обе они обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений. Однако имеются три существенных различия. Первое связано с тем, что решение проблемы в рамках систем поддержки принятия решений отражает уровень ее понимания пользователем и его возможности получить и осмыслить решение. Технология экспертных систем, наоборот, предлагает пользователю принять решение, превосходящее его возможности. Второе отличие указанных технологий выражается в способности экспертных систем пояснять свои рассуждения в процессе получения решения. Очень часто эти пояснения оказываются более важными для пользователя, чем само решение. Третье отличие связано с использованием нового компонента информационной технологии — знаний. Основные компоненты Основными компонентами информационной технологии, используемой в экспертной системе, являются (рис. 3.17): интерфейс пользователя, база знаний, интерпретатор, модуль создания системы. Интерфейс пользователя. Менеджер (специалист) использует интерфейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из нее. Команды включают в себя параметры, направляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдается в форме значений, присваиваемых определенным переменным. Менеджер может использовать четыре метода ввода информации: меню, команды, естественный язык и собственный интерфейс. Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения. Различают два вида объяснений: - объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент может потребовать от экспертной системы объяснения своих действий; - объяснения полученного решения проблемы. После получения решения пользователь может потребовать объяснений того, как оно было получено. Система должна пояснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи. Хотя технология работы с экспертной системой не является простой, пользовательский интерфейс этих систем является дружественным и обычно не вызывает трудностей при ведении диалога. База знаний. Она содержит факты, описывающие проблемную область, а также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам. Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может выполняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие выполняется. Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил, которая даже для сравнительно простой системы может содержать несколько тысяч правил. Все виды знаний в зависимости от специфики предметной области и квалификации проектировщика (инженера по знаниям) с той или иной степенью адекватности могут быть представлены с помощью одной либо нескольких семантических моделей. К наиболее распространенным моделям относятся логические, продукционные, фреймовые и семантические сети (см. гл. 16, 17). Интерпретатор. Это часть экспертной системы, производящая в определенном порядке обработку знаний (мышление), находящихся в базе знаний. Технология работы интерпретатора сводится к последовательному рассмотрению совокупности правил (правило за правилом). Если условие, содержащееся в правиле, соблюдается, выполняется определенное действие, и пользователю предоставляется вариант решения его проблемы. Кроме того, во многих экспертных системах вводятся дополнительные блоки: база данных, блок расчета, блок ввода и корректировки данных. Блок расчета необходим в ситуациях, связанных с принятием управленческих решений. При этом важную роль играет база данных, где содержатся плановые, физические, расчетные, отчетные и другие постоянные или оперативные показатели. Блок ввода и корректировки данных используется для оперативного и своевременного отражения текущих изменений в базе данных. Модуль создания системы. Он служит для создания набора (иерархии) правил. Существуют два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем. Для представления базы знаний специально разработаны языки Лисп и Пролог, хотя можно использовать и любой известный алгоритмический язык. Оболочка экспертных систем представляет собой готовую программную среду, которая может быть приспособлена к решению определенной проблемы путем создания соответствующей базы знаний. В большинстве случаев использование оболочек позволяет создавать экспертные системы быстрее и легче в сравнении с программированием. Важность экспертных систем состоит в следующем: • технология экспертных систем существенно расширяет круг практически значимых задач, решаемых на компьютерах, решение которых приносит значительный экономический эффект; • ЭС будут играть ведущую роль во всех фазах проектирования, разработки, производства, распределения, продажи, поддержки и оказания услуг; • технология ЭС, получившая коммерческое распространение, обеспечит революционный прорыв в создании интеллектуально взаимодействующих модулей. Использовать ЭС следует только тогда, когда разработка ЭС возможна, оправдана и методы инженерии знаний соответствуют решаемой задаче. Применение ЭС может быть оправдано одним из следующих факторов: • решение задачи принесет значительный эффект, например экономический; • использование человека-эксперта невозможно либо из-за недостаточного количества экспертов, либо из-за необходимости выполнять экспертизу одновременно в различных местах; • использование ЭС целесообразно в тех случаях, когда при передаче информации эксперту происходит недопустимая потеря времени или информации; • использование ЭС целесообразно при необходимости решать задачу в окружении, враждебном для человека. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что такое информационная система? 2. Как вы понимаете информационную технологию? 3. В чем состоит разница между компьютерами и информационными системами? 4. Как можно представить процессы, происходящие в информационной системе? 5. Как развивались информационные системы? 6. Почему информационные системы являются стратегическим средством развития фирмы и в чем состоит их вклад? 7. Расскажите о пирамиде уровней управления в фирме. 8. Почему при создании информационной системы следует учитывать влияние внешней среды? 9. Приведите примеры информационных систем, поддерживающих деятельность фирмы. 10. Какие задачи стоят при создании информационной системы? 11. Расскажите об основных функциональных информационных системах. 12. Приведите примеры информационных систем, обеспечивающих эффективность работы. 13. Как вы представляете структуру информационной системы? 14. Расскажите об информационном, техническом, программном и математическом обеспечении, об организационном и правовом обеспечении. 15. Для чего нужна схема информационных потоков? 16. В чем суть методологии построения баз данных? 17. Почему при разработке информационной системы важным фактором является структурированность задач? 18. Как структурированность задач влияет на классификацию информационных систем? 19. Каковы особенности информационных систем, создающих управленческие отчеты? 20. Каковы особенности и виды информационных систем, разрабатывающих альтернативы решений? 21. В чем суть функционального признака при классификации информационных систем? 22. Что такое признак уровней управления при классификации систем? 23. Расскажите о пирамиде информационных систем в фирме, где используется функциональный признак классификации. 24. Каковы роль и функции ИС оперативного уровня, ИС для специалистов, для менеджеров среднего звена, стратегических ИС? 25. Приведите классификацию информационных систем по характеру использования информации, по степени автоматизации, по сфере применения. 26. В чем сходство и в чем различие информационной технологии и технологии материального производства? 27. Отобразите информационную технологию в виде иерархической структуры и приведите примеры ее составляющих. 28. Изложите требования, которым должна отвечать информационная технология. 29. Что такое инструментарий информационной технологии? 30. Как следует понимать новую информационную технологию? 31. Как соотносятся информационная технология и информационная система? 32. Какова история развития информационной технологии? 33. Охарактеризуйте методологию использования информационной технологии. 34. Дайте общее представление об информационной технологии обработки данных, ИТ управления, автоматизации офиса, ИТ поддержки принятия решений и назовите их основные компоненты. 35. Расскажите о компьютерных и некомпьютерных офисных технологиях. 36. Что такое база моделей и какие модели вы знаете ? Приведите примеры. 37. Расскажите об интерфейсе информационной системы и его составляющих. Структура информационного процесса Каждая из функций управления характеризуется единообразной структурой информационного процесса, связанного с формированием и использованием данных и знаний Структура информационного процесса Источник информации, в общем случае, – это элемент окружающего мира, сведения о котором являются объектом дальнейших преобразований в структуре информационного процесса. Для функции учета оперативного уровня управления источником информации служит ОУ, для других функций управления этого уровня, а также для функций управления всех остальных уровней источник информации – другие функции на том же или на других уровнях управления. Потребитель информации, в общем случае, – это элемент окружающего мира, который использует информацию для достижения своих целей. Для функции организации оперативного уровня управления потребитель информации – ОУ, для других функций управления этого уровня, а также для функций управления всех остальных уровней потребитель информации – другие функции на том же или на других уровнях управления. Формирование данных В соответствии с определением, данные являются результатом отображения источника информации в сигнал в некоторой форме с целью их последующего использования потребителем информации. Явно эта фаза присутствует в учетной функции на оперативном уровне управления. Поскольку формирование данных является начальной фазой информационного процесса, качество ее проведения во многом определяет результаты использования информации потребителем, поэтому при формировании данных вводятся различные приемы их верификации. Формирование данных как отображение реализуется последовательным выполнением процедур первичного восприятия и регистрации. Первичное восприятие – это преобразование информации, полученной в ходе наблюдения за реальным объектом, в формализованный вид. Здесь в результате наблюдения выделяются качественные и количественные характеристики объекта, наиболее существенные для решения задач потребителем информации. Совокупность этих характеристик создает образ источника, который находится, как правило, в голове наблюдателя, т.е. имеет биологический носитель. Помощь наблюдателю в корректном проведении первичного восприятия крайне ограниченна: единственное решение – в обучении, специализации и профориентации наблюдателей. Регистрация – это запись сформированного наблюдателем образа источника информации на носитель, отличный от биологического, в виде данных. Это позволяет долгое время сохранять информацию и обеспечивать ее коллективное использование. Здесь возможно проведение классификации и кодирования данных и регистрация с использованием полученных кодов. В случае регистрации на бумажный носитель осуществляется визуальный контроль – это зрительный просмотр документа в целях проверки полноты, актуальности, наличия подписей ответственных лиц и т.д. Используются следующие виды бумажных носителей: 1) содержащие произвольный текст, т.е. текст или иллюстрации произвольного вида и содержания (примером такого носителя является конспект, который студент ведет на лекциях); 2) стилизованные, ориентированные на использование информации автоматом, например, индекс на почтовом конверте, налоговая декларация и т.п. В случае электронного носителя при записи применяется некоторый машинный код (построенный, например, на базе ASCII-кода), который может выполнять дополнительные функции эффективного, криптографического или помехозащитного характера. Часто бумажный носитель используют как промежуточное звено для последующего переноса данных на электронный носитель. В этом случае для уменьшения числа возможных ошибок при переносе данных применяют следующие приемы: 1) разрабатывают правила составления документа на бумажном носителе (это связано с унификацией и стандартизацией форм документов); 2) обеспечивают совместимость форматов исходного бумажного и электронного документов. Примером первичного восприятия может служить деятельность преподавателя, оценивающего ответ студента на экзамене. Оценив ответ, преподаватель записывает оценку в экзаменационную ведомость – регистрирует ее. Объективность полученной студентом оценки при этом тем больше, чем выше квалификация преподавателя. Переносом данных с одного носителя на другой занимается, например, методист деканата, когда переписывает экзаменационные оценки из ведомости преподавателя в журнал учета (бумажный или электронный). Уменьшение числа ошибок при таком переносе может достигаться, в частности, регламентацией для преподавателя формы оценки в ведомости: всегда цифра (4, 3 и т.д.), а не символьное данное («хор.», «хорошо» и т.п.); а также единой структурой ведомости и самого журнала. Так, если ведомость последовательно содержит графы «ФИО студента», «Дата сдачи экзамена», «Оценка», то такая же последовательность граф желательна и в журнале. При регистрации данных на электронный носитель используется экран монитора, который позволяет применять следующие приемы, облегчающие оператору проводить регистрацию и обрабатывать ошибки ввода: 1) начало зоны ввода данных указывается курсором; 2) на экране содержится описание значения, которое должно быть помещено в рабочую зону (своеобразная подсказка оператору); 3) используются средства визуализации для показа ошибок; 4) используются редактирующие функции, такие как дублирование символов, пропуск нескольких позиций, стирание символов, вставка символов, дополнение нулями или удаление незначащих нулей, автозамена; 5) автоматически добавляются данные, например, дата, номера страниц, время и т.д. Примеры этих приемов можно найти в таких программных пакетах, как Word, Excel, Access, которые хорошо знакомы читателю. После того, как данные записаны на электронный носитель, можно организовать дополнительный контроль правильности данных. Для этого используются следующие приемы: 1) контроль формата данного (типа и числа символов); 2) контроль идентичности: введенное данное сравнивается с имеющимся в системе; 3) проверка допустимости данного: может выполняться для всего набора записанных данных или для отдельного данного путем вычислительных операций и сравнения с некоторой суммой; 4) контроль по граничным значениям (диапазон); 5) контроль сопоставлением, когда дважды вводится одно и то же данное. Некоторые из этих приемов можно также найти в программных пакетах Word, Excel, Access (этот вопрос обсуждается также в разделе «Защита данных»). Передача данных В случае если персонал, выполняющий ту или иную функцию управления, территориально разобщен, но между функциями имеется информационная связь, в структуру информационного процесса включается фаза передачи данных. Передача данных - это перенос данных в виде сигнала в пространстве посредством физических сред любой природы. Если информационный процесс автоматизирован, то передача данных реализуется с помощью сетевых технологий, включающих, в частности, операции криптографического, эффективного и/или помехозащитного кодирования – декодирования, модуляции – демодуляции, мультиплексирования сигнала, маршрутизации и коммутации потоков данных. Задача маршрутизации возникает из-за разветвленности связей сети передачи данных: передаваемые данные должны «знать», как добраться до получателя сообщения. При этом в реальных сетях ставятся две дополнительные задачи: маршрут должен быть минимальным, а загруженность сети должна быть равномерной, т.е. никакие каналы связи не должны простаивать или нагружаться недостаточно интенсивно. Выделяются следующие методы маршрутизации: 1. Централизованная. Выбор пути осуществляется центром управления сети – одним из компьютеров, специально выделенным в сети для решения, в частности, задачи маршрутизации (такие компьютеры называют роутерами или маршрутизаторами). При этом роутер поддерживает таблицы маршрутов, в которых для каждого компьютера сети отражаются возможные направления передачи данных в порядке убывания их предпочтительности; 2. Распределенная. Решение принимается каждым узлом сети независимо на основании аналогичных таблиц, которые касаются только маршрутов, исходящих из данного узла. Коммутация потоков данных связана с методами передачи данных. Различают коммутацию каналов, сообщений и пакетов. 2.3. Обработка данных Это любое преобразование значений и структур данных с целью решения определенных функциональных задач. Если производственные задачи относятся к структурированным или частично структурированным, обработка данных выполняется (полностью или частично) по заданным предписаниям с известными входными и выходными параметрами. Если информационный процесс автоматизирован, то в качестве таких предписаний выступают алгоритмы, представленные средствами какого-либо языка программирования. Дальнейшее изложение касается автоматизированного информационного процесса. Обработка данных включает, как правило, стандартные операции (сортировку, поиск, фильтрацию, группирование, создание и преобразование структур данных) и нестандартные, обусловленные конкретными задачами управления. Стандартные операции хорошо документированы в специальной литературе по программированию и часто бывают включены в инструментарий технологии программирования как встроенные в библиотеки средства. Нестандартные операции требуют специальной разработки. При этом, поскольку они учитывают специфику предметной области, в них должны быть отражены те процедуры преобразования информации, которые имеют место в СУ при решении задач управления. Такие процедуры могут быть документированы, тогда аналитику или программисту остается по описаниям понять суть этих процедур и представить их более формально. Сложнее обстоит дело, если процедуры не документированы или документированы недостаточно полно. Это может быть следствием недоработки в СУ или принципиальной невозможности документирования, поскольку иногда трудно бывает выразить вербально (т.е. в текстовой форме) те действия, которые с легкостью выполняются в реальности1. В таком случае носителем информации о недокументированных операциях является производственный персонал, и аналитику не остается ничего другого, как извлекать знания из представителей персонала – экспертов (этот вопрос подробно рассмотрен далее). Следует отметить, что в соответствии со степенью документированности стандартных процедур, составляющих СУ, различают хорошо документированные, средне документированные и слабо документированные производства (или предметные области). Таким образом, при реализации обработки данных как одной из фаз информационного процесса мы сталкиваемся еще с одной формой информационного ресурса – знаниями, а именно, - со знаниями о предметной области (производстве). Следует понимать, что и вся процедура автоматизации информационного процесса использует систему знаний – но уже о методологии автоматизации. Носителем этих знаний является разработчик – аналитик, программист, или, в современной терминологии, ИТ-специалист. Иначе говоря, автоматизация информационного процесса – это синтез двух систем знаний: о предметной области, куда внедряется автоматизированная система, и о методике и технологии ее проектирования. Традиционная структура процесса автоматизации нестандартных операций обработки данных показана на рисунке. Структура процесса автоматизации обработки данных Постановка задачи выполняется заказчиком – он определяет, какую задачу управления производством он хотел бы решить, какие результаты и в какой форме получить. Формализация задачи реализуется аналитиком – специалистом в области системотехники, возможно, с математическим образованием. Цель аналитика – представить решение задачи как последовательность некоторых действий по преобразованию входных данных в выходные или построить математическую модель, соответствующую данному преобразованию. Для этого ему надо хорошо представлять, как на практике решается задача. Если она сложна или недостаточно документирована, для более полного понимания аналитиком ее решения требуется привлечение специалистов - экспертов в данной области. При этом в роли эксперта может выступать и сам заказчик, если он решает данную задачу в системе управления и хорошо представляет ход ее решения. Однако часто к формализации задачи привлекаются и другие специалисты. Можно утверждать, что суть формализации при этом состоит в извлечении аналитиком знаний от экспертов и в представлении их в некоторой форме. Программирование задачи выполняется программистом. Оно заключается в кодировании формализованного представления задачи средствами какого-либо языка программирования и в отладке программы. Сдача задачи в эксплуатацию заключается в демонстрации заказчику спроектированной технологии и передаче ему всей технической документации на проект. Забегая вперед, можно отметить, что рассмотренная схема является информационной технологией (ИТ) разработки прикладного программного обеспечения, т.е. это схема ИТ для проектирования другой, прикладной, ИТ. Хранение данных Хранение данных - это перенос данных во времени путем организации долговременного размещения данных в виде информационных массивов. В случае электронных носителей, если информационный процесс автоматизирован, в роли информационных массивов выступают файлы или базы данных (БД). При хранении данные организуются таким образом, чтобы достаточно просто и оперативно выполнить поиск нужной информации, который осуществляется по специальным ключевым реквизитам. Методика поиска определяется организацией информационных массивов. Для минимизации времени поиска часто при использовании электронных носителей вводятся дополнительные служебные массивы. При этом имеет значение экономический аспект хранения: стоимость хранения должна быть соизмерима с ценностью данных. При хранении различают структурированные и неструктурированные данные. В структурированных данных отражаются отдельные факты предметной области. Эта форма наиболее распространена в современных БД. Неструктурированные данные произвольны по формату и содержат тексты, графику и другие форматы. Данная форма широко используется, например, в Интернет-технологиях, а сами данные предоставляются пользователю в виде отклика поисковыми системами Интернета. Для структурированных данных файл - это совокупность однотипно построенных записей, где под записью понимают элемент линейного списка, в состав которого входит группа взаимосвязанных полей. Эта группа конструируется на основе какой-то реальной задачи и может повторяться как конструкция с изменением лишь значений отдельных полей записей. Особенности файловой организации структурированных данных, связанные с ее недостатками: 1) по мере возникновения новых задач в предметной области создаются новые файлы; 2) организация файлов независима, поэтому нельзя представить информацию, отражающую взаимодействие файлов между собой; 3) использование файлов зачастую требует знания их принципа организации и языков программирования; 4) большое время затрачивается на получение ответа на запрос, качество решений бывает невысоким из-за отсутствия целостного представления данных; 5) имеет место дублирование данных; 6) усложнены процедуры модификации данных. Для неструктурированных данных файл – это собственно информационный элемент, произвольный по структуре и содержанию, например, некоторый документ, подготовленный в Ms Word. С увеличением сложности решаемых задач и расширением возможностей используемых средств вычислительной техники с начала 60-х г.г. 20-го века получает развитие концепция БД. Первоначально они были ориентированы на структурированные данные. Отличительные особенности БД: 1) взаимная связь данных, что упрощает их модификацию; 2) возможность разделения данных на данные общего пользования (формируют глобальные БД) и данные для конкретных прикладных задач (составляют локальные БД). Такая технология называется распределенной. Она может привести к некоторой избыточности в данных. Распределенная технология вызывает проблему защиты данных и управления правами доступа; 3) для поддержания глобальных БД и разработки общей структуры БД вводится должность администратора БД. Для управления данными в БД разрабатывались специальные языковые средства: языки описания структур данных и языки манипулирования данными, которые составляли системы управления базами данных - СУБД. Современные СУБД, в основном, ориентированы на структурированные данные. Они характеризуются направленностью на распределенную обработку и имеют графический интерфейс для описания данных и манипулирования ими. Тем не менее, остаются встроенные языки программирования, которые позволяют решать задачи, не укладывающиеся в принятые интерфейсные средства. В настоящее время разрабатываются СУБД и для неструктурированных данных. Хранение включает следующие функции: 1) актуализацию данных – поддержание их на уровне, соответствующем информационным потребностям решаемых задач. Осуществляется с помощью добавления новых данных и изменения уже имеющихся; 2) уничтожение данных – логическое или физическое удаление данных из информационных массивов. В первом случае данные помечаются как неактуальные, что обеспечивает их интерпретацию как уничтоженных, хотя физически они остаются на носителе. Во втором случае данные физически удаляются (стираются), что исключает их восстановление, но высвобождает реальную память для хранения других данных. 3) оценку данных – их анализ, который выполняется в связи со старением данных. Устаревшие данные, утратившие ценность, должны исключаться из информационных массивов - уничтожаться; 4) защиту данных – предотвращение предумышленного или случайного искажения, уничтожения или утечки данных. Подробно вопросы хранения данных для первых двух функций рассмотрены в [Error: Reference source not found]. Оценка и защита данных включены в настоящее учебное пособие Оценка данных Оценка – это анализ данных, который выполняется в связи со старением данных: данные, утратившие ценность, должны исключаться из информационных массивов полностью или переводиться на более дешевые носители. При этом следует иметь в виду необходимость поддержания целостности данных, которая рассматривается далее. Для оценки данных используются следующие критерии: «возраст», «спрос», «важность». При оценке возраста данных из информационных массивов исключаются данные, имеющие более раннюю дату размещения в массивах. При учете критерия спроса анализируется использование данных при реализации процедур обработки: если в течение длительного периода времени данные не задействуются, их хранение признается нецелесообразным, и они исключаются из информационных массивов. Учет критерия важности характерен для неструктурированных данных. По мере обработки запросов пользователей увеличиваются показатели важности для релевантных данных, а нерелевантные «штрафуются» - их показатели важности уменьшаются, и при достижении некоторого порогового значения эти данные исключаются из информационных массивов. Защита данных Защита данных связана с обеспечением их безопасности при случайном или преднамеренном искажении, разрушении или утечки. Включает следующие аспекты: 1) идеологический - разъяснения, убеждения, приемы воспитания персонала, направленные на обеспечение безопасности данных; 2) управленческий – это различные организационные решения (распоряжения, приказы и т.д.), направленные на обеспечение безопасности данных; 3) организационный. Заключается в выполнении технических норм работы с носителями информации, например: • носители должны храниться в местах, не доступных для посторонних лиц; • важная информация должна иметь несколько копий на разных носителях; • защиту данных на жестких дисках следует поддерживать периодическим копированием их на другие машинные носители. При этом частота копирования должна выбираться из соображений минимизации среднего времени на копирование и времени на восстановление информации после последнего копирования в случае возникновения дефектов в модифицированной версии; • данные, относящиеся к различным задачам, целесообразно хранить отдельно; • необходимо строго руководствоваться правилами обращения с носителями; 4) программно-технический. Включает процессы управления доступом и управления целостностью. Управление доступом - это защита данных от несанкционированного доступа путем использования замков и ключей; таблиц управления доступом; протоколирования и аудита; экранирования, криптографии данных. Управление целостностью - это защита от неверных изменений и разрушений; рассматривается в следующих аспектах: обеспечение достоверности данных, управление параллелизмом; восстановление данных. Математические методы и автоматизированные системы поддержки принятия решений Учебные вопросы 1. Многообразие задач принятия решений. 2. Языки описания методов принятия решений. 3. Выбор в условиях неопределенности. 4. Решение как компромисс и баланс различных интересов. О некоторых ограничениях оптимизационного подхода. Многообразие задач принятия решений Принятие решений, как реализация цели Определение: принятие решения есть действие над множеством альтернатив, в результате которого исходное множество альтернатив сужается. Это действие называется "выбор". Выбор является действием, придающим всей деятельности целенаправленность. Именно через акты выбора реализуется подчиненность всей деятельности определенной цели или совокупности взаимосвязанных целей. Таким образом, для того, чтобы стал возможен акт выбора, необходимо следующее: Порождение или обнаружение множества альтернатив, на котором предстоит совершить выбор. Определение целей, ради достижения которых осуществляется выбор. Разработка и применение способа сравнения альтернатив между собой, т.е. определение рейтинга предпочтения для каждой альтернативы, согласно определенным критериям, позволяющим косвенно оценивать, насколько каждая альтернатива соответствует цели. Современные работы в области поддержки принятия решений выявили характерную ситуацию, которая состоит в том, что полная формализация нахождения наилучшего (в определенном смысле) решения возможна только для хорошо изученных, относительно простых задач, тогда как на практике чаще встречаются слабо структурированные задачи для которых полностью формализованных алгоритмов не разработано (если не считать полного перебора и метода проб и ошибок). Вместе с тем, опытные, компетентные и способные специалисты, часто делают выбор, который оказывается достаточно хорошим. Поэтому современная тенденция практики принятия решений в естественных ситуациях состоит в сочетании способности человека решать неформализованные задачи с возможностями формальных методов и компьютерного моделирования: диалоговые системы поддержки принятия решений, экспертные системы, адаптивные человеко-машинные автоматизированные системы управления, нейронные сети и когнитивные системы. Принятие решений, как снятие неопределенности (информационный подход) Процесс получения информации можно рассматривать как уменьшение неопределенности в результате приема сигнала, а количество информации, как количественную меру степени снятия неопределенности. Но в результате выбора некоторого подмножества альтернатив из множества, т.е. в результате принятия решения, происходит тоже самое (уменьшение неопределенности). Это значит, что каждый выбор, каждое решение порождает определенное количество информации, а значит может быть описано в терминах теории информации. Простейшее понятие об информации (подход Хартли). Будем считать, что если существует множество элементов и осуществляется выбор одного из них, то этим самым сообщается или генерируется определенное количество информации. Эта информация состоит в том, что если до выбора не было известно, какой элемент будет выбран, то после выбора это становится известным. Найдем вид функции, связывающей количество информации, получаемой при выборе некоторого элемента из множества, с количеством элементов в этом множестве, т.е. с его мощностью. История науки не сохранила для нас вывода формулы для количества информации, предложенной Хартли. Поэтому в данной работе мы, стараясь следовать сложившейся традиции, попытаемся реконструировать его возможный ход мысли. На качественном уровне его рассуждения могли выглядеть следующим образом. Если множество элементов, из которых осуществляется выбор, состоит из одного-единственного элемента, то ясно, что его выбор предопределен, т.е. никакой неопределенности выбора нет. Таким образом, если мы узнаем, что выбран этот единственный элемент, то, очевидно, при этом мы не получаем никакой новой информации, т.е. получаем нулевое количество информации. Если множество состоит из двух элементов, то неопределенность выбора минимальна. В этом случае минимально и количество информации, которое мы получаем, узнав, что совершен выбор одного из элементов. Минимальное количество информации получается при выборе одного из двух равновероятных вариантов. Это количество информации принято за единицу измерения и называется "бит". Чем больше элементов в множестве, тем больше неопределенность выбора, тем больше информации мы получаем, узнав о том, какой выбран элемент. На количественном уровне эти рассуждения могли бы иметь следующий вид. Рассмотрим множество, состоящее из чисел в двоичной системе счисления длиной i двоичных разрядов. При этом каждый из разрядов может принимать значения только 0 и 1. К ЭВРИСТИЧЕСКОМУ ВЫВОДУ ФОРМУЛЫ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ ПО ХАРТЛИ Кол-во двоичных разрядов (i) и кол-во состояний N, которое можно пронумеровать i-разрядными двоичными числами Основание системы счисления и номера разрядов 10 16 2 4 3 2 1 2 1 1 4 3 2 1 16 8 4 2 1 1 1 2 2 1 3 3 1 1 4 4 1 5 5 1 1 6 6 1 1 7 7 1 1 1 8 8 1 9 9 1 1 1 A 1 1 1 1 B 1 1 1 1 2 C 1 1 1 3 D 1 1 1 1 4 E 1 1 1 1 5 F 1 1 1 1 *** *** *** *** * * * * * * * Анализируя таблицу можно заметить, что при увеличении количества разрядов в двоичных числах на один количество состояний, которые можно пронумеровать с помощью этих чисел возрастает в два раза: Кол-во двоичных разрядов (i) Кол-во состояний N, которое можно пронумеровать i-разрядными двоичными числами 1 2 2 4 3 8 4 16 *** *** i Аналогичное утверждение верно для чисел в любой системе счисления: при увеличении количества разрядов в числах в системе счисления с основанием E на один количество состояний, которые можно пронумеровать с помощью тих чисел возрастает в E раз. Например, при дописывании нуля к десятичному числу справа оно увеличивается в 10 раз, к двоичному – в два раза, к шестнадцатеричному – в 16 раз. Итак, из таблицы видно, что количество этих чисел (элементов) в множестве равно: Рассмотрим процесс выбора чисел из рассмотренного множества. До выбора вероятность выбрать любое число одинакова. Существует объективная неопределенность в вопросе о том, какое число будет выбрано. Эта неопределенность тем больше, чем больше N – количество чисел в множестве, а чисел тем больше – чем больше разрядность i этих чисел. Примем, что выбор одного числа дает нам следующее количество информации: Таким образом, количество информации, содержащейся в двоичном числе, равно количеству двоичных разрядов в этом числе. Это количество информации i мы получаем, когда случайным равновероятным образом выпадает одно из двоичных чисел, записанных i разрядами, или из некоторого множества выбирается объект произвольной природы, пронумерованный этим числом (предполагается, что остальные объекты этого множества пронумерованы остальными числами и этим они и отличаются). Это выражение и представляет собой формулу Хартли для количества информации. Отметим, что оно полностью совпадает с выражением для энтропии (по Больцману и Эшби), которая рассматривалась ими как количественная мера степени неопределенности состояния системы. Сам Хартли, возможно, пришел к своей мере на основе эвристических соображений, подобных только что изложенным, но в настоящее время строго доказано, что логарифмическая мера для количества информации однозначно следует из этих двух постулированных им условий. Таким образом, информация по своей сущности теснейшим и органичным образом связана с выбором и принятием решений. Отсюда следует простейшее на первый взгляд заключение: "Для принятия решений нужна информация, без информации принятие решений невозможно, значение информации для принятия решений является определяющим, процесс принятия решений генерирует информацию". Мера Шеннона, как обобщение меры Хартли для неравновероятных событий. Представим себе, что имеются объекты различных видов, причем: – всего имеется M видов объектов; – объектов каждого i-го вида имеется Ni: Пусть, например, в мешке имеются бильярдные шары, на которых написаны числа 2, 4, 8 и имеется: – 4 шара с надписью "2", т.е. N2=2; – 4 шара с надписью "4", т.е. N4=4: – 8 шаров с надписью "8", т.е. N8=8: 2 2 4 4 4 4 8 8 8 8 8 8 8 8 всего, 14 шаров. Тогда по Хартли, если мы извлекаем один из объектов i-го вида, то получаем Ii бит информации В частности: – при извлечении шара с надписью "2" мы получаем бит информации; – при извлечении шара с надписью "4" мы получаем бит информации; – при извлечении шара с надписью "8" мы получаем бит информации; В среднем по , т.е. на один объект i-го вида: Или количественно в нашем примере: Сумма этих средних будет равна: Последнее выражение – это и есть формула Шеннона, которая, таким образом, позволяет рассчитать средневзвешенное количество информации, приходящееся на один объект, получаемое при предъявлении объектов различных видов, причем внутри объектов каждого вида выбор равновероятен, а количество объектов разного вида вообще говоря различно. При переходе от частот к вероятностям в формуле Шеннона использованы элементарные свойства логарифмов и введено обозначение: , которое традиционно интерпретируется как вероятность встречи объектов i-го вида. По мнению автора это не совсем точно, т.к. из элементарной теории вероятностей известно, что в общем случае вероятность определяется иначе, а именно как отношение количества событий определенного вида к общему количеству всех возможных событий всех видов. Если использовать приведенные выше обозначения, то эта вероятность должна выражаться следующей формулой: Из сравнения этих выражений видно, что общее выражение переходит в в случае, когда все Ni=1 и сумма всех Ni=N. Количественно: Если количество объектов каждого вида одинаково, то формула Шеннона преобразуется в формулу Хартли. Отметим, что идентификация объектов, как относящихся к тому или иному виду (i-му виду) осуществляется на основе признаков этих объектов. В простейшем варианте это может быть и один признак, например номер вида на бильярдном шаре, но в реальных случаях признаков может быть очень много и их различные наборы сложным и неоднозначным образом могут быть связаны с принадлежностью объектов к тем или иным классам. Но главный вывод от этого не изменяется: формула Шеннона дает средневзвешенное количество информации, приходящееся на один объект, получаемое при предъявлении объектов различных видов (классов), отличающихся своими наборами признаков. Мера Шеннона является обобщением меры Хартли для неравновероятных событий. Связь принятия решений и распознавания образов Распознавание образов есть решение задачи идентификации состояния объекта или системы, отнесение его к той или иной классификационной категории. Распознавание образов и принятие решений тесно взаимосвязаны: – само распознавание безусловно представляет собой принятие решения об отнесении состояния системы к той или иной категории; – от того, к какой категории отнесено состояние системы самым непосредственным образом зависят и решения по управлению этой системой; – математический аппарат распознавания образов и принятия решений имеет очень много аналогий, а иногда и просто является тождественным (например, сведение многокритериальной задачи к однокритериальной). Классификация задач принятия решений Множественность задач принятия решений связана с тем, что каждая компонента ситуации, в которой осуществляется принятие решений может реализовываться в качественно различных вариантах. Вот только некоторые из этих вариантов: Множество альтернатив с одной стороны может быть конечным, счетным или континуальным, а с другой – закрытым (т.е. известным полностью), или открытым (включающим неизвестные элементы). Оценка альтернатив может осуществляться по одному или нескольким критериям, которые, в свою очередь, могут иметь количественный или качественный характер. Режим выбора может быть однократным (разовым), или многократным, повторяющимся, включающим обратную связь по результатам выбора, т.е. допускающим обучение алгоритмов принятия решений с учетом последствий предыдущих выборов. Последствия выбора каждой альтернативы могут быть точно известны заранее (выбор в условиях определенности), иметь вероятностный характер, когда известны вероятности возможных исходов после сделанного выбора (выбор в условиях риска), или иметь неоднозначный исход с неизвестными вероятностями (выбор в условиях неопределенности). Ответственность за выбор может отсутствовать, быть индивидуальной или групповой. Степень согласованности целей при групповом выборе может варьироваться от полного совпадения интересов сторон (кооперативный выбор), до их противоположности (выбор в конфликтной ситуации). Возможны также промежуточные варианты: компромисс, коалиция, нарастающий или затухающий конфликт. Различные сочетания перечисленных вариантов и приводят к многочисленным задачам принятия решений, которые изучены в различной степени Языки описания методов принятия решений Об одном и том же явлении можно говорить на различных языках различной степени общности адекватности. К настоящему времени сложилось три основных языка описания выбора. Самым простым и наиболее развитым и наиболее популярным является критериальный язык. Критериальный язык Название этого языка связано с основным предположением, состоящим в том, что каждую отдельно взятую альтернативу можно оценить некоторым конкретным (одним) числом, после чего сравнение альтернатив сводится к сравнению соответствующих им чисел. Пусть, например, {X} - множество альтернатив, а x – некоторая определенная альтернатива, принадлежащая этому множеству: xX. Тогда считается, что для всех x может быть задана функция: q(x), которая называется критерием (критерием качества, целевой функцией, функцией предпочтения, функцией полезности и т.п.), обладающая тем свойством, что если альтернатива x1 предпочтительнее x2: (обозначается: x1 > x2), то: q(x1) > q(x2). При этом выбор сводится к отысканию альтернативы с наибольшим значением критериальной функции. Однако, на практике использование лишь одного критерия для сравнения степени предпочтительности альтернатив оказывается неоправданным упрощением, т.к. более подробное рассмотрение альтернатив приводит к необходимости оценивать их не по одному, а по многим критериям, которые могут иметь различную природу и качественно отличаться друг от друга. Например, при выборе наиболее приемлемого для пассажиров и эксплуатирующей организации типа самолета на определенных видах трасс сравнение идет одновременно по многим группам критериев: техническим, технологическим, экономическим, социальным, эргономическим и др. Многокритериальные задачи не имеют однозначного общего решения. Поэтому предлагается много способов придать многокритериальной задаче частный вид, допускающий единственное общее решение. Естественно, что для разных способов эти решения являются в общем случае различными. Поэтому едва ли не главное в решении многокритериальной задачи - обоснование данного вида ее постановки. Используются различные варианты упрощения многокритериальной задачи выбора. Перечислим некоторые из них. 1. Условная максимизация (находится не глобальный экстремум суперкритерия, или, как его еще называют, интегрального критерия, а локальный экстремум основного критерия). 2. Поиск альтернативы с заданными свойствами. 3. Нахождение множества Парето. 4. Сведение многокритериальной задачи к однокритериальной, путем ввода суперкритерия. Рассмотрим подробнее формальную постановку метода сведения многокритериальной задачи к однокритериальной. Введем суперкритерий q0(x), как скалярную функцию векторного аргумента: q0(x)= q0((q1(x), q2(x),..., qn(x)). Суперкритерий позволяет упорядочить альтернативы по величине q0, выделив тем самым наилучшую (в смысле этого критерия). Вид функции q0 определяется тем, как конкретно мы представляем себе вклад каждого критерия в суперкритерий. Обычно используют аддитивные и мультипликативные функции: Коэффициенты si обеспечивают: 1. Безразмерность или единую размерность числа aiqi/si (различные частные критерии могут иметь разную размерность, и тогда над ними нельзя производить арифметических операций и свести их в суперкритерий). 2. Нормировку, т.е. обеспечение условия: biqi/si<1. Коэффициенты ai и bi отражают относительный вклад частных критериев qi в суперкритерий. Итак, в многокритериальной постановке задача принятия решения о выборе одной из альтернатив сводится к максимизации суперкритерия. Основная проблема в многокритериальной постановке задачи принятия решений состоит в том, что необходимо найти такой аналитический вид коэффициентов ai и bi, который бы обеспечил следующие свойства модели: 1. Высокую степень адекватности предметной области и точке зрения экспертов. 2. Минимальные вычислительные трудности максимизации суперкритерия, т.е. Его расчета для разных альтернатив. 3. Устойчивость результатов максимизации суперкритерия от малых возмущений исходных данных. Устойчивость решения означает, что малое изменение исходных данных должно приводить к малому изменению величины суперкритерия, и, соответственно, к малому изменению принимаемого решения. То есть практически на тех же исходных данных должно приниматься или тоже самое, или очень близкое решение. Язык последовательного бинарного выбора Язык бинарных отношений является обобщением многокритериального языка и основан на учете того факта, что когда мы даем оценку некоторой альтернативе, то эта оценка всегда является относительной, т.е. явно или чаще неявно в качестве базы или системы отсчета для сравнения используются другие альтернативы из исследуемого множества или из генеральной совокупности. Мышление человека основано на поиске и анализе противоположностей (конструктов), поэтому, нам всегда проще выбрать один из двух противоположных вариантов, чем один вариант из большого и никак неупорядоченного их множества. Таким образом, основные предположения этого языка сводятся к следующему: 1. Отдельная альтернатива не оценивается, т.е. критериальная функция не вводится. 2. Для каждой пары альтернатив некоторым образом можно установить, что одна из них предпочтительнее другой, либо они равноценны или несравнимы. 3. Отношение предпочтения в любой паре альтернатив не зависит от остальных альтернатив, предъявленных к выбору. Существуют различные способы задания бинарных отношений: непосредственный, матричный, с использованием графов предпочтений, метод сечений и др. Отношения между альтернативами одной пары выражают через понятия эквивалентности, порядка и доминирования. Обобщенный язык функций выбора Язык функций выбора основан на теории множеств и позволяет оперировать с отображениями множеств на свои подмножества, соответствующие различным вариантам выбора, без необходимости перечисления элементов. Этот язык является весьма общим и потенциально позволяет описывать любой выбор. Однако, математический аппарат обобщенных функций выбора в настоящее время еще только разрабатывается и проверяется в основном на задачах, которые уже решены с помощью критериального или бинарного подходов. Групповой выбор Пусть имеется группа лиц, имеющих право принимать участие в коллективном принятии решений. Предположим, что эта группа рассматривает некоторый набор альтернатив, и каждый член группы осуществляет свой выбор. Ставится задача о выработке решения, которое определенным образом согласует индивидуальные выборы и в каком-то смысле выражает "общее мнение" группы, т.е. принимается за групповой выбор. Естественно, различным принципам согласования индивидуальных решений будут соответствовать различные групповые решения. Правила согласования индивидуальных решений при групповом выборе называются правилами голосования. Наиболее распространенным является "правило большинства", при котором за групповое решение принимается альтернатива, получившая наибольшее число голосов. Необходимо понимать, что такое решение отражает лишь распространенность различных точек зрения в группе, а не действительно оптимальный вариант, за который вообще никто может и не проголосовать. "Истина не определяется путем голосования", самой распространенной точкой зрения может быть и заблуждение. Кроме того, существуют так называемые "парадоксы голосования", наиболее известный из которых парадокс Эрроу. Эти парадоксы могут привести, и иногда действительно приводят, к очень неприятным особенностям процедуры голосования: например бывают случаи, когда группа вообще не может принять единственного решения (нет кворума или каждый голосует за свой уникальный вариант, и т.д.), а иногда (при многоступенчатом голосовании) меньшинство может навязать свою волю большинству, как это было на президентских выборах в США "Буш – Гор". Выбор в условиях неопределенности Выбор в условиях определенности – это частный случай выбора в условиях неопределенности (когда неопределенность близка к нулю). Но неопределенность чего конкретно имеется в виду? В современной теории выбора считается, что в задачах принятия решений существует три основных вида неопределенности: 1. Информационная (статистическая) неопределенность исходных данных для принятия решений. 2. Неопределенность последствий принятия решений (выбора). 3. Расплывчатость в описании компонент процесса принятия решений. Информационная (статистическая) неопределенность в исходных данных Данные, полученные о предметной области, не могут рассматриваться как абсолютно точные. Кроме того, очевидно, эти данные нас интересуют не сами по себе, а лишь в качестве сигналов, которые, возможно, несут определенную информацию о том, что нас в действительности интересует. То есть, реалистичнее считать, что мы имеем дело с данными, не только зашумленными и неточными, но еще и косвенными, а возможно и не полными. Кроме того эти данные касаются не всей исследуемой (генеральной) совокупности, а лишь определенного ее подмножества, о котором мы смогли фактически собрать данные, однако при этом мы хотим сделать выводы о всей совокупности, причем хотим еще и знать достоверность этих выводов. В этих условиях используется теория статистических решений. В этой теории существует два основных источника неопределенности. Во-первых, неизвестно, какому распределению подчиняются исходные данные. Во-вторых, неизвестно, какое распределение имеет то множество (генеральная совокупность), о котором мы хотим сделать выводы по его подмножеству, образующему исходные данные. Статистические процедуры это и есть процедуры принятия решений, снимающих оба эти виды неопределенности. Необходимо отметить, что существует ряд причин, которые приводят к некорректному применению статистических методов: 1. Статистические выводы, как и любые другие, всегда имеют некоторую определенную надежность или достоверность. Но, в отличие от многих других случаев, достоверность статистических выводов известна и определяется в ходе статистического исследования. 2. Качество решения, полученного в результате применения статистической процедуры зависит, от качества исходных данных. 3. Не следует подвергать статистической обработке данные, не имеющие статистической природы. 4. Необходимо использовать статистические процедуры, соответствующие уровню априорной информации об исследуемой совокупности (например, не следует применять методы дисперсионного анализа к негауссовым данным). Если распределение исходных данных неизвестно, то надо либо его установить, либо использовать несколько различных методов и сравнить результаты. Если они сильно отличаются - это говорит о неприменимости некоторых из использованных процедур. Неопределенность последствий Когда последствия выбора той или иной альтернативы однозначно определяются самой альтернативой, тогда можно не различать альтернативу и ее последствия, считая само собой разумеющимся, что выбирая альтернативу мы в действительности выбираем ее последствия. Однако, в реальной практике нередко приходится иметь дело с более сложной ситуацией, когда выбор той или иной альтернативы неоднозначно определяет последствия сделанного выбора. В случае дискретного набора альтернатив и исходов их выбора, при условии, что сам набор возможных исходов общий для всех альтернатив, можно считать, что различные альтернативы отличаются друг от друга распределением вероятностей исходов. Эти распределения вероятностей вообще говоря могут зависеть от результатов выбора альтернатив и реально наступивших в результате этого исходов. В простейшем случае исходы равновероятны. Сами исходы обычно имеют смысл выигрышей или потерь и выражаются количественно. Если исходы равны для всех альтернатив, то выбирать нечего. Если же они различны, то можно сравнивать альтернативы, вводя для них те или иные количественные оценки. Разнообразие задач теории игр связано с различным выбором числовых характеристик потерь и выигрышей в результате выбора альтернатив, различными степенями конфликтности между сторонами, выбирающими альтернативы и т.д. Расплывчатая неопределенность Любая задача выбора является задачей целевого сужения множества альтернатив. Как формальное описание альтернатив (сам их перечень, перечень их признаков или параметров), так и описание правил их сравнения (критериев, отношений) всегда даются в терминах той или иной измерительной шкалы (даже тогда, когда тот, кто это делает, не знает об этом). Известно, все шкалы размыты, но в разной степени. Под термином "размытие" понимается свойство шкал, состоящее в том, что всегда можно предъявить такие две альтернативы, которые различимы, т.е. различны в одной шкале и неразличимы, т.е. тождественны в другой - более размытой. Чем меньше градаций в некоторой шкале, тем более она размыта. Таким образом, мы можем четко видеть альтернативы, и одновременно нечетко их классифицировать, т.е. иметь неопределенность в вопросе о том, к каким классам они относятся. Уже в первой работе по принятию решений в расплывчатой ситуации Беллман и Заде выдвинули идею, состоящую в том, что и цели, и ограничения должны представляться как размытые (нечеткие) множества на множестве альтернатив. Решение как компромисс и баланс различных интересов. О некоторых ограничениях оптимизационного подхода Во всех рассмотренных выше задачах выбора и методах принятия решений проблема состояла в том, чтобы в исходном множестве найти наилучшие в заданных условиях, т.е. оптимальные в определенном смысле альтернативы. Идея оптимальности является центральной идеей кибернетики и прочно вошла в практику проектирования и эксплуатации технических систем. Вместе с тем эта идея требует осторожного к себе отношения, когда мы пытаемся перенести ее в область управления сложными, большими и слабо детерминированными системами, такими, например, как социально-экономические системы. Для этого заключения имеются достаточно веские основания. Рассмотрим некоторые из них. 1. Оптимальное решение нередко оказывается неустойчивым: т.е. незначительные изменения в условиях задачи, исходных данных или ограничениях могут привести к выбору существенно отличающихся альтернатив. 2. Оптимизационные модели разработаны лишь для узких классов достаточно простых задач, которые не всегда адекватно и системно отражают реальные объекты управления. Чаще всего оптимизационные методы позволяют оптимизировать лишь достаточно простые и хорошо формально описанные подсистемы некоторых больших и сложных систем, т.е. позволяют осуществить лишь локальную оптимизацию. Однако, если каждая подсистема некоторой большой системы будет работать оптимально, то это еще совершенно не означает, что оптимально будет работать и система в целом. То есть оптимизация подсистемы совсем не обязательно приводит к такому ее поведению, которое от нее требуется при оптимизации системы в целом. Более того, иногда локальная оптимизация может привести к негативным последствиям для системы в целом. 3. Часто максимизация критерия оптимизации согласно некоторой математической модели считается целью оптимизации, однако в действительностью целью является оптимизация объекта управления. Критерии оптимизации и математические модели всегда связаны с целью лишь косвенно, т.е. более или менее адекватно, но всегда приближенно. Итак, идею оптимальности, чрезвычайно плодотворную для систем, поддающихся адекватной математической формализации, нельзя перенести на сложные системы. Конечно, математические модели, которые удается иногда предложить для таких систем, можно оптимизировать. Однако всегда следует учитывать сильную упрощенность этих моделей, а также то, что степень их адекватности фактически неизвестна. Поэтому не известно, какое чисто практическое значение имеет эта оптимизация. Высокая практичность оптимизации в технических системах не должна порождать иллюзий, что она будет настолько же эффективна при оптимизации сложных систем. Содержательное математическое моделирование сложных систем является весьма затруднительным, приблизительным и неточным. Чем сложнее система, тем осторожнее следует относится к идее ее оптимизации. Поэтому, при разработке методов управления сложными, большими слабо детерминированными системами, основным является не оптимальность выбранного подхода с формальной математической точки зрения, а его адекватность поставленной цели и самому характеру объекта управления. Существенное отличие СППР от вышеописанных экспертных систем состоит в том, что СППР призвана помочь человеку (ЛПР) в решении стоящей перед ним проблемы, а экспертные системы стараются заменить человека при решении некоторой проблемы. СППР предоставляют возможность ЛПР оценить (ранжировать) альтернативные варианты решения (далее - альтернативы). Решение о выборе альтернативы принимает человек. При этом существуют вариант без использования критериев и критериальный вариант. 1. Вариант без использования критериев оценки альтернатив. В этом случае СППР должна решить следующие задачи: • сформировать множество альтернативных вариантов решения, • получить результаты сравнения (например, попарного) альтернатив, • выбрать лучшую альтернативу, имеющую наилучший ранг (место), которая и выдается системой в качестве рекомендации. Пример1: Для множества {a,b,c,d,e} считаем, что: c > d > a = e > b. Тогда результат с номерами рангов № ранга Альтернатива 1 c 2 d 3 a, e 4 b В итоге мы получили структурированное множество, не используя понятия "критерий". Пример 2. "Метод строчных сумм". Для реализации метода, прежде всего, нужно построить таблицу парных сравнений. Для вышеприведенного примера она выглядит следующим образом.   a b c d e a *** 1 ½ 1,5 b *** c 1 1 *** 1 1 4 d 1 1 *** 3 e ½ 1 *** 1,5 Наименования строк и столбцов соответствуют именам альтернатив. На пересечении строки и столбца ставятся числа по следующим правилам: • ставится 1, если альтернатива с именем строки лучше альтернативы с именем столбца, • ставится 0, если альтернатива с именем строки хуже альтернативы с именем столбца, • ставится 1/2, если альтернатива с именем строки равноценна альтернативе с именем столбца. Клетки таблицы, у которых имя строки совпадает с именем столбца, не заполняются (в нашем примере в этих клетках проставлены "звездочки"). Затем подсчитываются суммы строк (в примере - числа в крайнем справа столбце). Наконец, строится ранжировка альтернатив следующим способом. Альтернативе, имеющей максимальную строчную сумму присваивается ранг 1. Альтернативе, имеющей следующую по величине сумму, присваивается ранг 2 и так к далее, пока не будут отранжированы все альтернативы. В итоге, получаем ранжировку: № ранга Альтернатива 1 с 2 d 3 a,e 4 b Критериальный вариант оценки альтернатив. При использовании критериальный варианта СППР необходимо решать задачи : • сформировать множество альтернатив, • сформировать множество критериев оценки альтернатив, • получить оценки альтернатив по критериям, • выбрать лучшую альтернативу, которая и выдается системой в качестве рекомендации. Критерии иногда удобно группировать в виде дерева (иерархии). Например, в Америке получил большое распространение метод анализа иерархий, предложенный Саати. В этом случае, исходная модель имеет вид следующей таблицы. k1 >k2 ... km a1 x11 x12 ... x1m a2 x21 x22 ... ... ... ... ... ... ... an xn1 xn2 ... xnm Имена строк представляют имена альтернатив, имена столбцов - имена критериев. На пересечении i-й строки и j-го столбца записывается оценка xij альтернативы ai по критерию kj Такую форму представления модели выбора называют "критериальной таблицей". Наиболее часто используемый метод упорядочивания таблицы – это линейная свертка. (взвешенная сумма). Сначала некоторым образом выбираются весовые коэффициенты критериев. Обозначим их вектором (w­1 , w­2 ,... , wm). Затем, для каждой альтернативы (каждой i-ой строки таблицы) рассчитывается следующая величина: si = å xij wj  (сумма берется для всех j от 1 до m). Результат: чем больше значение si, тем лучше альтернатива ai. Оценки xij выставляются экспертом или группой экспертов- специалистами в данной предметной области. При формировании группы экспертов целесообразно провести тестирование, взаимооценку экспертов и проверку согласованности мнений. Тестирование состоит в решении экспертами задач, с известными организаторам тестирования, но неизвестными экспертам результатами. Самооценка состоит в том, что каждый эксперт в ограниченное время отвечает на вопросы специально составленной анкеты. Такое испытание проводят на компьютере и затем получают балльную оценку. Эксперты могут оценивать и друг друга, но для этого необходима доверительная обстановка и опыт совместной работы. Согласованность мнения экспертов можно оценивать по величине коэффициента конкордации W, который можно оценить по формуле : где S - сумма квадратов отклонений всех оценок рангов каждого объекта экспертизы от среднего значения; n - число экспертов; m - число объектов экспертизы. Коэффициент конкордации изменяется в диапазоне 0<W<1, причем 0 - полная несогласованность, 1 - полное единодушие. Пример Необходимо определить степень согласованности мнения пяти экспертов, результаты ранжирования которыми семи объектов приведены в таблице: Номер объекта экспертизы Оценка эксперта Сумма рангов Отклонение от среднего Квадрат отклонения 1 2 3 4 5 1 4 6 4 4 3 21 1 1 2 3 3 2 3 4 15 -5 25 3 2 2 1 2 2 9 11 121 4 6 5 6 5 6 28 8 64 5 1 1 3 1 1 7 -13 169 6 5 4 5 6 5 25 5 25 7 7 7 7 7 7 35 15 225 630 Оцениваем среднеарифметическое число рангов: Qср = (21 + 15 + 9 + 28 + 7 + 25 + 35)/7 = 20. Затем оцениваем сумму квадратов отклонений от среднего: S = 630. Определяем величину коэффициента конкордации: W = 12 * 630 / 25 * (343 - 7) = 0,9. В этом случае можно говорить о высокой согласованности экспертов. Пример метода анализа иерархий Саати Необходимо выбрать автомобиль Альтернативы: • Жигули • Wolkswagen • Opel • Fiat Критерии: • стиль • надежность • экономия топлива В модели АНР принята иерархия:            Уровень 0 : Цель - выбрать автомобиль.                  Уровень 1: Критерии          – стиль          – надежность          – экономичность Отметим, что уровней может быть сколько угодно. Например, критерий 1-го уровня "надежность" можно раскрыть уровнем 2 как: 1) надежность двигателя,          2) надежность кузова, 3) надежность ходовой части. Надежность ходовой части можно далее раскрыть уровнем 3, например, как а) надежность тормозной системы, б) надежность подвески и т.д. Теперь нужно получить оценки каждой альтернативы по каждому критерию. Если существуют объективные оценки, то они просто выписываются и нормируются таким образом, чтобы их сумма была равна единице. Например, если бы нас интересовал критерий "максимальная скорость" и имелись бы  соответствующие данные  по каждому автомобилю, то нужно было бы составить следующую таблицу. Альтернативы Максимальная скорость (км/час) Нормированное значение Жигули 140 0,209 Wolkswagen 190 0,284 Opel 180 0,269 Fiat 160 0,238 Сумма  670 1,000 Для критерия "стиль" не существует объективных оценок. В этом случае процедура Саати рекомендует использовать парные сравнения. Для фиксации результата сравнения пары альтернатив может использоваться, например, шкала следующего типа: 1     равноценность 3 умеренное превосходство 5 сильное превосходство 7 очень сильное превосходство 9 высшее (крайнее) превосходство Лицо, принимающее решение (ЛПР), просят попарно сравнить альтернативы. Результат парных сравнений альтернатив для критерия "стиль" записывается в виде  таблицы: Жигули Wolkswagen Opel Fiat Жигули 1 1/7 1/5 1/3 Wolkswagen 7 1 3 5 Opel 5 1/3 1 3 Fiat 3 1/5 1/3 1 Простые дроби в клетках трактуются следующим образом. Например, на пересечении строки " Wolkswagen " и столбца "Жигули" записано число 7. Это выражает мнение ЛПР о том, что "стильность" Wolkswagen " в 7 раза выше, чем "стильность" Жигулей. В соответствующей клетке пересечения строки Жигули" и " Wolkswagen " записывается обратная величина 1 /7. Таким способом заполняется вся таблица. Далее простые дроби переводятся в десятичные и каждая строка суммируется. Жигули Wolkswagen Opel Fiat Сумма по строке Жигули 1 0,143 0,2 0,333 1,676 Wolkswagen 7 1 3 5 16 Opel 5 0,333 1 3 9,33 Fiat 3 0,2 0,333 1 4,533 Сумма 31,539 Эта таблица есть не что иное, как таблица результатов парных сравнений. Теперь, в отличие от таблицы сравнения скоростей, нормируем суммы таким образом, чтобы их сумма в свою очередь была равна 1. Для этого просто разделим сумму каждой строки на 31,539 (сумма последнего столбца, т.е. сумма самих строчных сумм). Получим: Жигули Wolkswagen Opel Fiat Сумма Жигули 1 0,143 0,2 0,333 0,053 Wolkswagen 7 1 3 5 0,507 Opel 5 0,333 1 3 0,295 Fiat 3 0,2 0,333 1 0,145 Сумма 1,0 В методе Саати полученные таким образом нормированные суммы принимаются в качестве оценок альтернатив по критерию "стильность". Отметим, что полученные оценки отражают исключительно точку зрения конкретного ЛПР. На самом деле, вместо строчных сумм Саати рекомендует использовать собственный вектор матрицы парных сравнений, считая его более точной оценкой. (Собственными значения i квадратной матрицы A называются действительные или комплексные числа, удовлетворяющие условию: , E – единичная матрица, - собственный вектор матрицы A, соответствующий некоторому собственному значению . Значения  вычисляются по определителю матрицы А - характеристическому определителю, а затем по найденным  i находится собственный вектор ) Строчные суммы, которые допустимы, с точки зрения Саати, менее точны. Аналогичным образом получаются веса критериев wj  . Предположим, конкретное ЛПР сравнило попарно критерии с точки зрения их сравнительной важности. Запишем результаты сравнений в виде таблицы: Стиль Надежность Экономичность Стиль 1 1/5 3 Надежность 5 1 3 Экономичность 1/3 1/3 1 Применяя выше описанную процедуру, получим: Стиль Надежность Экономичность Сумма Стиль 1 0,2 3 0,23 Надежность 5 1 3 0,65 Экономичность 0,333 0,333 1 0,12 Сумма 1,0 Таким образом, получим веса критериев: w1  = 0,23 (стиль), w2  = 0,65 (надежность), w3  = 0,12 (экономичность). Повторяя процедуру парных сравнений для надежности и экономичности по каждому автомобилю можно получить, например, такую таблицу: Стиль Надежность Экономичность Жигули 0,053 0,12 0,18 Wolkswagen 0,507 0,343 0,288 Opel 0,295 0,297 0,302 Fiat 0,145 0,243 0,23 Далее, применяя линейную свертку (взвешенную сумму), получим следующие оценки альтернатив: Жигули: 0,053 х 0,23 + 0,120 х 0,65 + 0,18 х 0,12 = 0,012 + 0,078 + 0,022 =0,112 Wolkswagen: 0,507 х 0,23 + 0,343 х 0,65 + 0,288 х 0,12 = 0,117 + 0,223 + 0,035= 0,375 Opel: 0,295 х 0,23 + 0,297 х 0,65 + 0,302 х 0,12 = 0,068 + 0,193 + 0,036= 0,297 Fiat: 0,145 х 0,23 + 0,243 х 0,65 + 0,230 х 0,12 = 0,033 + 0,158 + 0,028= 0,219 По выше указным критериям рекомендуется выбрать автомобиль Wolkswagen. Наибольшие проблемы возникают с обоснованием критериев. Прежде всего, не всегда удается обосновать тот набор критериев, который необходим и достаточен для решения задачи принятия решения. Еще сложнее обстоит дело с весами критериев. Можно даже сказать, что веса критериев – самое тонкое место в проблеме критериального упорядочения альтернатив. Чаще всего веса назначают, исходя из интуитивного представления о сравнительной важности критериев. Отметим, что в таблице могут оказаться альтернативы, которые имеют оценки по всем критериям хуже, чем другие альтернативы. Сразу ясно, что такие альтернативы неконкурентоспособны. Их можно смело вычеркивать из таблицы. После вычеркивания заведомо наихудших альтернатив, в таблице остаются только такие альтернативы, которые хотя бы по одному критерию, не хуже, чем другие. Множество таких альтернатив получило название "множество недоминируемых альтернатив", или "множество Парето". Ориентация на компьютерные информационные технологии позволяет основные функции СППР реализовать аппаратно-программны­ми средствами. При этом реализация автоматизированных СППР воз­можна в как в локальном, так и в сетевом варианте (SQL- технологии, Web- технологии). Традиционно в качестве областей применения СППР выделяют: микроэкономику, макроэкономику, офисную деятельность, оценку и распространение технологий, юриспруденцию, медицину и другие приложения. Прогнозирование и планирование деятельности предприятий (от мелких фирм до крупнейших корпораций) является наиболее перспективной сферой практического применения СППР. Для решения проблем в этой сфере в состав СППР включают большой набор методов и моделей, в том числе математическое программирование, статистический анализ, теорию статистических решений и принятия решений при неопреде­ленности, эвристические методы, включающие адаптивность и обуче­ние при решении слабоструктурированных задач, методы теории игр и многие другие подходы. Технологии искусственного интеллекта Основные понятия искусственного интеллекта Искусственный интеллект (ИИ) - это наука о концепциях, позволяющих компьютерам выполнять задачи которые у людей выглядят разумными. В общем случае дать определение интеллекта в обычном смысле этого слова невозможно, потому что интеллект - это сплав многих навыков в области обработки и представления информации. Центральные задачи ИИ состоят в том, что бы сделать компьютер более полезными и чтобы понять принципы, лежащие в основе интеллекта. Для этого необходимо знать, каким образом ИИ может помочь специалистам в различных предметных областях в разрешение трудных проблем. Термин искусственный интеллект (ИИ , AI – artificial intelligence) был предложен в 1956 году на семинаре в Дартмутском колледже (США). Семинар был посвящен разработке методов решения логических задач (не вычислительных) с помощью вычислительных машин. Следует отметить, что был сделан неудачный перевод английского понятия artificial intelligence на русский язык, и поэтому в русском языке это понятие носит несколько фантастический оттенок. На самом деле artificial intelligence означает «умение рассуждать разумно». Основные области применения ИИ: ◦ Доказательства теорем; ◦ Игры; ◦ Распознавание образов; ◦ Принятие решений; ◦ Адаптивное программирование; ◦ Сочинение машинной музыки; ◦ Обработка данных на естественном языке; ◦ Обучающиеся сети (нейросети) В экономике в настоящее время получают широкое распространение экспертные системы, системы поддержки принятия решений и нейросети. В общем случае функциональная структура использования ИИ состоит из трех компонент (комплексов): • Исполнительная система • Интеллектуальный интерфейс пользователя • База знаний Первый комплекс представляет собой совокупность средств, выполняющих программы (исполнительную систему), спроектированных с позиций эффективного решения задач, имеет в ряде случаев проблемную ориентацию. Исполнительная система (ИС) объединяет всю совокупность средств, обеспечивающих выполнение сформированной программы. Второй комплекс - совокупность средств интеллектуального интерфейса, имеющих гибкую структуру, которая обеспечивает возможность адаптации в широком спектре интересов конечных пользователей. Интеллектуальный интерфейс – это система программных и аппаратных средств, обеспечивающих для конечного пользователя использование компьютера для решения задач, которые возникают в среде его профессиональной деятельности либо без посредников либо с незначительной их помощью. Третьим комплексом средств, с помощью которых организуется взаимодействие первых двух, является база знаний, обеспечивающая использование вычислительными средствами первых двух комплексов целостной и независимой от обрабатывающих программ системы знаний о проблемной среде. База знаний (БЗ) - занимает центральное положение по отношению к остальным компонентам вычислительной системы в целом, через БЗ осуществляется интеграция средств ВС, участвующих в решении задач. Базы знаний, представляют собой некий аналог обычных баз данных, но содержат информацию не в виде таблиц или записей с полями, а в виде утверждений о чем-либо, например "туристическая фирма предоставляет услуги населению" или "студенты являются наиболее активной частью населения". Доступ к этой информации осуществляется не через команды поиска, а с помощью формулируемых на естественном языке вопросов, например "может ли туристическая фирма предоставлять услуги студентам?". Отметим, что в настоящее время используются такие модели представления знаний, как продукционная модель, основанная на построении правил «ЕСЛИ - ТО»; фреймовая модель, в которой описывается один концептуальный объект, а его конкретные свойства в структурных элементах этого фрейма; семантические сети, где узлы сети соответствуют понятиям и объектам, а дуги – отношениям между этими объектами Общие сведения о применении компьютерных и информационных технологий Базовые определения: Коммуникация - обмен информацией, значимой для участников общения. Коммуникация – это обмен информацией внутри группы и между группами. Телекоммуникация – обмен информацией на расстоянии. 1.1. Телекоммуникации в классификации понятия коммуникация. Внутренние и внешние коммуникации. Традиционные представления: Коммуникации, осуществляемые организацией, могут быть внешними и внутренними. Внешние коммуникации пересекают пределы организации, выходя за ее пределы. При этом получатель сообщения находится за пределами организации. Примером может быть пресс-релиз, посылаемый организацией в средства массовой информации. А также публичное выступление на пресс-конференции, издание бюллетеня для широкой аудитории. Внутренние коммуникации осуществляются в рамках организации – и источник находится внутри организации. Например: газета, листок занятых, собрания сотрудников. Внутренние коммуникации становятся коммуникациями между членами организации вне зависимости от их местонахождения. При этом путь прохождения информации может лежать вне физических границ организации, даже если все участники процесса коммуникации не покидали ее территории, но пользовались при этом услугами внешних операторов связи (городской телефонной сети, сотовой и пейджинговой связи и пр.). С точки зрения пути распространения информации большинство внутренних коммуникаций становится коммуникациями внешними и, соответственно, при их осуществлении необходимо рассмотрение таких вопросов информационная безопасность, защита государственной и коммерческой тайны и пр. Горизонтальные и вертикальные коммуникации Традиционные представления: По направлению коммуникации можно классифицировать на горизонтальные и вертикальные – в соответствии со структурой управления. Горизонтальные – между лицами одного статуса, вертикальные – между людьми стоящими на разных ступенях социального статуса. Социальный статус участников информационного обмена неизвестен им в большинстве случаев. Конечно же, если голос собеседника хорошо знаком, и телефонная сеть не искажает его до неузнаваемости, если известна привычка человека никому и никогда не давать свой сотовый телефон или не позволять пользоваться своим ящиком электронной почты этой проблемы не возникает. Но чаще всего в ходе коммуникационного процесса возникает необходимость выяснения статуса собеседника. Либо, телекоммуникационный процесс строится из предположения, что «одновременный» обмен информацией будет осуществляться с людьми, имеющими самый разный социальный статус и разделение коммуникаций на горизонтальные и вертикальные в этом случае неприменимо. Примером такого процесса может служить размещение информации в сети Интернет. Вербальные и невербальные коммуникации. Коммуникации, как известно, делят на вербальные и невербальные. Большинство современных телекоммуникационных систем и сетей ориентировано на поддержку только вербальных коммуникаций. Технический прогресс идет вперед и сложно предсказать все возможности телекоммуникационных систем, которые будут созданы в ближайшие десятилетия, но пока в телекоммуникациях наиболее развиты способы передачи звуковой и текстовой информации, активно развиваются системы для передачи информации графической (в том числе анимационной и видео). Все же остальные возможности осуществления коммуникационной деятельности не нашли еще достойной технической поддержки. Телекоммуникационные системы и службы: Определения телекоммуникационных служб и систем следующие: Телекоммуникационные системы – это совокупность технических средств, предназначенных для передачи того или другого вида информации на расстояние. Телекоммуникационные службы – это комплекс средств, обеспечивающий представление пользователям услуг связи. Таким образом, система предполагает объединение в единое целое различных технических устройств (кабельных, радиорелейных и др. линий связи, коммутационного оборудования телефонных станций, составляющих сети связи и оконечного оборудования, подключаемого к этим сетям, – телефонных, телеграфных, факсимильных аппаратов, модемов и пр.). Службы, используя эти системы, предоставляют пользователю необходимые ему услуги: возможность осуществления телефонных разговоров, передачу данных и др. В настоящее время в РФ действуют: • Телефонные службы. • Телеграфные службы. • Службы передачи данных. • Факсимильные службы. • Голосовая почта. Телефон и телеграф, как наиболее традиционные способы передачи информации на расстоянии не требуют дополнительных комментариев. Необходимо отметить только наблюдающееся в настоящее время снижение популярности у населения телеграфной службы и все большее развитие служб передачи данных, которые, осуществляя, так же как и телеграф, передачу буквенно-цифровых сообщений имеют более низкую себестоимость услуги. Активно развивается и сектор негосударственных операторов связи, примером которого могут быть компании, предоставляющие услуги сотовой телефонной связи и дополнительные сервисы, связанные с передачей буквенно-цифровой и графической информации на сотовые телефоны. Таким образом, приведенное выше деление сферы телекоммуникационных услуг на различные службы по виду передаваемой информации становится все более условным и все большее распространение находит классификация телекоммуникационных систем и служб, основанная на эталонной модели взаимодействия открытых систем. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Приведенный выше перечень служб электросвязи характеризует разнообразие услуг предоставляемых в настоящее время операторами связи. Еще большим может стать перечень телекоммуникационных систем, которые используются для предоставления этих услуг. Большинство телекоммуникационных можно рассматривать как системы открытые, то есть системы, к которым в любое время возможно присоединение новых пользователей и систем. Приведем еще одно базовое для телекоммуникаций определение: Под термином «открытая система» подразумевается система, которая может взаимодействовать с любой другой системой, удовлетворяющей требованиям открытой системы. По каким же критериям формируются эти «требования открытой системы»? Чтобы выделить общее в большом разнообразии частных реализаций, встречающихся сегодня не рынка телекоммуникационных систем, необходимо было преложить некоторую эталонную или базовую модель открытой системы (OSI – Open Systems Interconnection) и в 1983 г. в качестве эталонной модели Международной организацией по стандартизации (ISO – International Standards Organization) утверждена семиуровневая модель, в которой все процессы, реализуемые открытой системой, разбиты на взаимно подчиненные уровни. Уровень с меньшим номером представляет услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Самый верхний (7) уровень лишь потребляет услуги, а самый нижний (1) только их предоставляет. Уровень 0 связан с физической средой - передатчиком сигнала и хотя он формально не включается в схему модели OSI, он упоминается во многих источниках как необходимый для классификации системы уровень. Этот уровень характеризует среду распространения сигнала, через которую происходит соединение оконечных устройств телекоммуникационной системы: кабели, радиолинии, оптические линии и т.д. Этот уровень ничего и не описывает, только указывает на среду. Именно поэтому он и не включен в модель, хотя и важен для классификации телекоммуникационной системы. Уровень 1 - физический. Характеризует физические аспекты передачи информации по линии связи: напряжения, частоты, природу передающей среды и пр. Этот уровень модели характеризует протоколы передачи информации, обеспечивающие поддержание связи и прием-передачу информационного потока. Безошибочность передачи сообщений при этом желательна, но не требуется. Уровень 2 - канальный. Модель этого уровня описывает формирование блоков данных (кадров (frame) или информационных пакетов) и управление доступом к среде распространения. При этом должна обеспечиваться безошибочная передача блоков данных через среду распространения, определенную на первом уровне. Этот уровень модели должен определять начало и конец кадра в битовом потоке. На этом уровне описываются методы формирования из данных, передаваемых физическим уровнем, кадров или последовательностей, включения процедур проверки наличия ошибок и их исправления. При описании телекоммуникационной системы на этом уровне оперирует такими элементами, как битовые последовательности, методы кодирования, маркеры. Здесь же должны быть описаны механизмы ответственные за правильную передачу данных (пакетов) на участках между непосредственно связанными элементами сети. В виду его сложности, канальный уровень подразделяется на два подуровня: MAC (Medium Access Control) - Управление доступом к среде и LLC (Logical Link Control) - Управление логической связью (каналом). Уровень MAC управляет доступом к системе и управлением телекоммуникационной сетью. Уровень LLC, действующий над уровнем MAC, определяет методы посылки и получения информации. Уровень 3 - сетевой.   На этом уровне модели описывается маршрутизация в сети и управление потоками данных. Третий уровень пользуется возможностями, предоставляемыми ему уровнем 2, для обеспечения связи двух любых точек в сети. Сеть может иметь много линий связи, или множество совместно работающих сетей, что требует маршрутизации, т.е. определения пути, по которому следует пересылать данные. Для правильной маршрутизации информации в пакеты данных добавляются сетевые адреса. Стандарты сетевого уровня определяют правила задания адресов и способы работы системы по обработке адресной информации. Основной функцией телекоммуникационного оборудования на этом уровне является выборка информации из источника, преобразование ее в пакеты и правильная передача в точку назначения. Есть два принципиально различных способа работы сетевого уровня. Первый - это метод виртуальных каналов. Он состоит в том, что канал связи устанавливается при вызове (начале сеанса (session) связи), по нему передается информация, и по окончании передачи канал закрывается (уничтожается). Передача пакетов происходит с сохранением исходной последовательности, даже если пакеты пересылаются по различным физическим маршрутам, т.е. виртуальный канал динамически перенаправляется. При этом пакеты данных не включают адрес пункта назначения, т.к. он определяется во время установления связи. Второй - метод дейтаграмм . Дейтаграммы - независимые , они включают всю необходимую для их пересылки информацию. В то время, как первый метод предоставляет следующему уровню (уровню 4) надежный канал передачи данных, свободный от искажений (ошибок) и правильно доставляющий пакеты в пункт назначения, второй метод требует от следующего уровня работы над ошибками и проверки доставки нужному адресату. Уровень 4 - транспортный. На этом уровне модели регламентируется пересылка пакетов сообщений между процессами, выполняемыми на компьютерах сети, обеспечивается взаимодействие удаленных процессов. Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими процессами. На этом уровне определяются правила контроля на сквозной основе потока данных, проходящего по маршруту, определенному третьим уровнем: правильность передачи блоков данных, правильность доставки в нужный пункт назначения, их комплектность, сохранность, порядок следования, определяются алгоритмы сбора информации из блоков (пакетов) в ее прежний вид. Транспортный уровень скрывает от всех высших уровней любые детали и проблемы передачи данных, обеспечивает стандартное взаимодействие лежащего над ним уровня с приемом-передачей информации независимо от конкретной технической реализации этой передачи. Уровень 5 - сеансовый. Главное назначение этого уровня модели – описание правил поддержки диалога между удаленными процессами. На этом уровне координируется взаимодействие пользователей: установление связи, восстановление аварийно оконченных сеансов. На этом уровне компьютерные имена преобразуются в числовые адреса, и наоборот. При этом управление происходит не техническими параметрами телекоммуникационных устройств, а процессами в сети. Уровень 6 - уровень представления данных (или представительский уровень). Этот уровень имеет дело с синтаксисом и семантикой передаваемой информации, т.е. здесь устанавливается взаимопонимание двух сообщающихся компьютеров относительно того, как они представляют и понимают по получении передаваемую информацию. Здесь решаются, например, такие задачи, как перекодировка текстовой информации и изображений, сжатие и распаковка, поддержка сетевых файловых систем (NFS), абстрактных структур данных и т.д. Уровень 7 - прикладной. Обеспечивает интерфейс между пользователем и сетью, делает доступными для человека всевозможные услуги. На этом уровне реализуется, по крайней мере, пять прикладных служб: передача файлов, удаленный терминальный доступ, электронная передача сообщений, служба справочника и управление сетью. На этом уровне модель описывает способы представления пользователю переданной и обработанной информации. Основная идея модели OSI заключается в том, что на каждом уровне модели описывается лишь группа взаимосвязанных задач, в результате чего сложная общая задача передачи информации расчленяется на более простые в анализе задачи. Необходимые соглашения для связи уровней называются протоколами. В общем виде протокол передачи данных требует наличия информации, позволяющей решать такие задачи как: 1. Синхронизация информационных потоков; 2. Инициализация; 3. Блокирование; 4. Адресация; 5. Обнаружение ошибок; 6. Нумерация блоков; 7. Управление потоком данных; 8. Методы восстановления; 9. Разрешение доступа. Протоколы отдельных уровней требуют описания лишь части этих задач, а не всей их совокупности. Таким образом, эталонная модель взаимодействия открытых систем – удобное средство для распараллеливания разработки стандартов. Она определяет лишь концепцию построения и взаимодействия стандартов между собой и может служить базой для стандартизации в различных сферах передачи, хранения и обработки информации. Вычислительные сети. Вычислительные сети, позволяющие осуществлять целый спектр телекоммуникационных услуг ориентированных на осуществление массовых коммуникации, представляют наибольший интерес для специалистов в области связей с общественностью. Исходя из этого, рассмотрим ряд базовых положений теории вычислительных сетей. Классификация вычислительных сетей. В зависимости от территориального расположения рабочих станций вычислительной сети последние делят на три класса: • Глобальные (WAN – Wide Area Network) • Региональные (MAN – Metropolitan Area Network) • Локальные (LAN – Local Area Network) Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в разных странах. Коммуникации между абонентами такой сети осуществляется через междугородние (международные) телефонные линии, каналы спутниковой связи, магистральные оптоволоконные кабели. Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Обычно расстояние между абонентами региональной сети составляет не более нескольких сотен километров. Для построения такой сети используются каналы связи региональных операторов (городской телефонной сети, областных сетей связи). Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных вычислительных сетей относят сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и пр. Для организации сети используют АТС предприятий или специально проложенные линии связи LAN. Объединение сетей разных классов позволяет создавать многосетевые иерархии. Практически все организации стремятся в настоящее время организовать выход компьютеров своей локальной сети в региональные и глобальные сети (например, к Internet). Локальные сети могут становиться компонентами региональной сети, региональные сети объединяться в глобальные и т.д. Топологии вычислительной сети. Топология типа звезда является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей. Пропускная способность такой сети определяется вычислительной мощностью центрального узла. Поэтому на нем устанавливают высокопроизводительные файловые серверы. Передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления может оптимальным образом реализовать механизм защиты информации от несанкционированного доступа. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра. Кольцевая топология предполагает соединение компьютеров по кругу. При этом последняя рабочая станция сети связана с первой и коммуникационная связь замыкается в кольцо. В данной топологии наиболее просто реализуется запрос на все станции и рассылка циркуляров. Скорость передачи информации пропорциональна количеству компьютеров, входящих в вычислительную сеть. Основная проблема кольцевой топологии состоит в том, что все компьютеры сети должны участвовать в пересылке сообщений, даже если они предназначены для других рабочих станций сети. Важным преимуществом кольцевой топологии во многих случаях становится отсутствие ограничений на протяженность сети, так как единственным ограничением в этом случае является расстояние между двумя соседними рабочими станциями. Шинная топология предполагает создание среды передачи информации в виде коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, подключенных к нему. Это наиболее дешевая схема организации сети, предполагающая непосредственное подключение всех сетевых адаптеров к сетевому кабелю. При этой топологии рабочие станции в любое время, без перерыва работы всей сети, могут быть подключены к сети или отключены от нее. Функционирование сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. Недостатком такой топологии является наименьшая защищенность ее от несанкционированного доступа к информации. Понятие глобальной компьютерной сети Интернет Интернет — это глобальная информационная система, которая: 1. логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов, основанных на Интернет-протоколе (IP) или на последующих расширениях или преемниках IP; 2. способна поддерживать коммуникации с использованием семейства Протокола управления передачей, который называется Интернет-протоколом (TCP/IP) или его последующих расширений/преемников и/или других IP-совместимых протоколов; 3. обеспечивает, использует или делает доступной, на общественной или частной основе, высокоуровневые сервисы, надстроенные над описанной здесь коммуникационной и иной связанной с ней инфраструктурой. Как видно из определения, в основе сети Интернет лежит использование протокола сетевого уровня, IP- протокола, над которым должны работать протоколы более высокого уровня, в первую очередь TCP – протокол. В историческом развитии сети Интернет можно выделить четыре различных аспекта: • технологическая эволюция исследований по пакетной коммутации; • развитие методов и средств эксплуатации и управления глобальной и сложной сетевой инфраструктурой; • социальный аспект, приведший к образованию широкого сообщества пользователей; • коммерциализация, характеризуемая чрезвычайно эффективным превращением результатов исследований в развернутую, широко доступную информационную систему Ключевая концепция создания Интернет состояла в том, что объединение сетей проектировалось не для какого-то одного приложения, но как универсальная инфраструктура, над которой могут быть надстроены новые приложения. Основой этих приложений являлся протокол TCP / IP. Ключом к быстрому росту Интернет стал свободный, открытый доступ к основным документам, особенно к спецификациям протоколов. Открытый доступ к документам (бесплатный для всех подключенных к Интернет) способствовал росту Интернет, поскольку он позволял использовать действующие спецификации и во время занятий со студентами, и в процессе разработки новых систем. Электронная почта сыграла очень важную роль во всех аспектах жизни Интернет, особенно при разработке спецификаций протоколов, технических стандартов и реализационных решений. Социальный аспект в настоящее время проявляется появлением в Интернет так называемых социальных сетей – своеобразных сетевых клубов, которые позволяют завязать нужные знакомства и найти друзей по интересам. (Самая популярная социальная сеть - MSpace, имеющая отдельные представительства для посетителей различных стран мира.) Появилась концепция Web 2.0, которая подразумевает выход Интернет- сообщества на первый план, обретение им реального влияния на развитие не только самой сети, но и других сфер человеческой деятельности. Интернет- комьюнити являются носителем яро выраженного, ничем не скованного общественного мнения, которое уже начинает оказывать существенное воздействие на мир. Коммерциализация Интернет включает в себя не только развитие конкурентных, частных сетевых сервисов, но и разработку коммерческих продуктов, реализующих Интернет-технологию. В начале 1980-х годов прошлого столетия десятки производителей, предвидя спрос на подобные сетевые решения, встраивали TCP/IP в свои продукты. К сожалению, они не располагали достоверной информацией о том, как Интернет-технология должна была работать, и как потенциальные покупатели предполагали использовать сети. Большинство производителей видели в TCP/IP небольшую добавку к собственным закрытым сетевым решениям. Министерство обороны США во многих контрактах требовало обязательного использования TCP/IP, но практически не помогало своим подрядчикам понять, как строить полезные TCP/IP-продукты. Потребовалось несколько лет для проведения конференций, учебных курсов, встреч и семинаров проектировщиков, чтобы доказать преимущества новой сетевой технологии Существуют несколько организационных подразделений, отвечающих за развитие Интернет. Основным из них является Internet Society (ISOC) – профессиональное сообщество, которое занимается вопросами роста и эволюции Интернет, как глобальной коммуникационной инфраструктуры. Под управлением ISOC работает Internet Architecture Board (IAB)- организация, в ведении которой находится технический контроль и координация работ для Интернет. IAB координирует направление исследований и новых разработок для протокола TCP/ IP и является конечной инстанцией при определении новых стандартов Интернет. В IAB входят две основные группы: Internet Engineering Task Force (IETF) и Internet Research Task Force (IRTF). IETF – это инженерная группа, которая занимается решением ближайших технических проблем Интернет. В свою очередь IRTF координирует долгосрочные проекты по протоколам TCP/ IP. Для наделения региональной сети конкретным IP – адресом существует специальное подразделение Интернет – Internet Network Center, InterNIC. Недавнее создание и широкое распространение Всемирной паутины привлекло в Интернет массу новых людей, никогда не причислявших себя к числу исследователей и разработчиков сетей. Была создана новая координирующая организация, W3-консорциум (World Wide Web Consortium, W3C). Новый орган принял на себя обязанности по развитию протоколов и стандартов, ассоциированных с Web. Система доменов DNS Для обращения к хостам используются 32- разрядные IP- адреса. Поскольку при работе в сети Интернет использовать цифровую адресацию сетей крайне неудобно, то вместо цифр используются символьные имена, называемыми доменными именами. Доменом называется группа компьютеров, объединенных одним именем. Символьные имена дают пользователю возможность лучше ориентироваться в Интернет, поскольку запомнить имя всегда проще, чем цифровой адрес. На заре создания Интернет соответствия между именами хостов и их IP- адресами были размещены в единственном файле, который назывался Hosts.txt, который размещался на компьютере в центре InterNIC. Этот файл передавался по всем хостам еще совсем тогда крохотной сети. Стремительный рост Интернет заставил выработать новую концепцию механизма разрешения имен. С этой целью была разработана специальная система DNS (Domain Name System), для реализации которой был создан специальный сетевой протокол DNS. Начальные попытки создать единую копию целой базы данных имен и адресов оказались тщетными из-за громадного объема информации. Было принято решение строить распределенную базу данных, а для увеличения производительности использовать механизм локального кэширования (сохранения в локальной базе данных). Доступ к распределенной базе данных не зависит ни от аппаратной платформы хоста, ни от коммутационной системы. Доступ к базе данных должны иметь все пользователи Интернет. Администрирование базы данных DNS возлагается на каждую организацию, которая подключается к Интернет. Организация должна инсталлировать свой собственный компьютер -сервер разрешения имен и ту часть распределенной базы данных, содержащей информацию о домене хостов данной организации. Сервер должен обслуживать хосты внутри организации и предоставлять доступ к базе данных этой организации извне. Структура баз данных в системе DNS имеет иерархический вид, аналогичный иерархии файлов, принятой во многих файловых системах. Дерево имен начинается с корня, затем следует старшая символьная часть имени, вторая часть имени и т.д. Младшая часть имени соответствует конечному узлу сети. Все имена разделяются точками, причем иерархия задается справа налево, например, www.bseu.by По имени можно получить информацию о профиле организации или ее местоположении. Шесть доменов высшего уровня определены следующим образом: • gov – правительственные организации; • mil – военные организации; • edu – образовательные организации; • com - коммерческие организации; • org- общественные организации; • net – организации, предоставляющие сетевые услуги, как правило, региональные сетевые организации. Кроме того, все страны мира имеют свое собственное символьное имя, обозначающий домен верхнего уровня этой страны. Например, de – Германия, us – США, ru- Россия, by – Беларусь и т.д. Таким образом, адрес www.cdo.bseu.by означает, что компьютер дистанционного образования cdo находится в группе компьютеров (в домене) Белорусского государственного экономического университета bseu, в домене minsk в Республике Беларусь. Графически DNS можно представить в виде дерева, как на рисунке 2. Согласно статистике в 2006 году во всем мире число доменов достигло 112 млн. Самой массовым доменом является домен .сом, на долю которого приходится примерно половина регистраций. В домене .net насчитывается 8,7 млн. доменных имен, на .org – 5,5 млн. Структурные компоненты Интернет Кроме рассмотренных выше важнейших структурных компонент глобальной сети Интернет, таких как маршрутизаторы, DNS – серверы, а также серверы соответствующих протоколов прикладного уровня в Интернет широко используются понятия proxy- сервер, файрволл (firewall), брандмауэр и провайедер (provider) Proxy - сервер представляет собой промежуточный агент, который принимает запрос клиента и передает запрос далее по цепочке другим серверам. В момент принятия запроса proxy может работать как сервер, а при передаче запроса – как клиент. На proxy могут создаваться копии наиболее часто запрашиваемых Web- страниц. В этом случае клиент получает информацию с proxy, что ускоряет работу Интернет. Как правило, proxy представляет «главные ворота » выхода пользователей из внутренней сети в Интернет. В зависимости от настроек proxy может изменять часть или все сообщение запроса . Файрволлом называется программмно-аппаратный комплекс защищающий локальную сеть от несанкционированного доступа, например, от атак хакеров или проникновения вирусов. У пожарных так именуется стена из огнеупорного материала, предотвращающая распространение огня. В сети файерволл обеспечивает фильтрацию прохождения информации в обе стороны и блокирует несанкционированный доступ к компьютеру или локальной сети извне. Как уже указывалось выше, любое соединение в Интернет инициируется какой-либо протоколом прикладного уровня, использующим работы свой порт, идентифицируемый номером. Файрволл позволяет контролировать использование портов и протоколов, "прятать" неиспользуемые порты для исключения атаки через них, а также запрещать/разрешать доступ конкретных приложений к конкретным IP- адресам. Другими словами, контролировать все, что может стать орудием хакера и недобросовестных фирм. Файрволл должен сам быть неприступным для внешних атак. В основном файрволлы работают на сетевом уровне и осуществляют фильтрацию пакетов, хотя можно организовать защиту и на прикладном или канальном уровне. Технология фильтрации пакетов является самым дешевым способом реализации файрволла, т.к. в этом случае можно проверять пакеты различных протоколов с большой скоростью. Фильтр анализирует пакеты на сетевом уровне и не зависит от используемого приложения. Брэндмауэр — это своего рода программный файрволл. Но если быть более точным, то файрволл — это непосредственно компьютер, стоящая между локальной и внешней сетью, брэндмауэр- это программное средство контроля за входящей и исходящей информацией. Программы- брандмайэры встраиваются в стандартные операционные системы, например, в Windows 2000, Windows XP или могут устанавливаться на proxi сервере. Провайдер –это поставщик доступа к Интернет. Другими словами - это любая организация, предоставляющая частным лицам или организациям выход в Интернет. Провайдеры вообще разделяются на два класса: • поставщики доступа Интернет (Internet access providers - ISP) • поставщики интерактивных услуг (online service providers - OSP). ISP может быть предприятием, которое оплачивает быстродействующее соединение с одной из компаний являющихся частью Интернет (такие, как AT$T, Sprint или MCI в США). Это могут быть также национальные или международные компании, которые имеют их собственные сети (типа WorldNetЮ Белпак, ЮНИБЕЛ и д.р.) OSP, иногда называемые просто "интерактивные услуги", также имеют собственные сети, но обеспечивают дополнительные информационные службы, не доступные для клиентов, которые не подписались на данные услуги. Например, OSP Microsoft предлагают пользователям доступ к Интернета-сервису фирмы Microsoft, также как к America Online, IBM и нескольким другим. ISP- провайдеры являются наиболее распространенными. Обычно крупный провайдер имеет собственную "точку присутствия" POP (point-of-presence) и городах, где происходит подключение локальных пользователей. Различные провайдеры для взаимодействия друг с другом договариваются о подключения к так называемым точкам доступа NAP (Network Access Points), посредством которых происходит объединение информационных потоков сетей, принадлежащих отдельному провайдеру. В Интернете действуют сотни крупных провайдеров, их магистральные сети связаны через NAP, что обеспечивает единое информационное пространство глобальной компьютерной сети Интернет. В общем виде схема Интернет представлена на рисунке 2. Проблема последней мили В настоящее время сеть Интернет может обеспечить высокоскоростную передачу данных, но доступ к  ней конечных пользователей может быть сопряжен с техническими и экономическими сложностями – возникает так называемая проблема «последней мили». Магистральные линии передачи данных позволяют передавать гигабиты информации, но очень маленькое количество конечных пользователей имеет возможность передавать данные только со скоростью нескольких сотен килобит. Тянуть к каждому пользователю оптико-волоконную линию очень дорого. Телефонные линии в том виде, в котором они используются в настоящий момент для телефонной связи, имеют низкую скорость передачи данных. Доступ с необходимой высокой скоростью могут обеспечить только широкополосные технологии, основными в настоящее время являются следующие: • беспроводные технологии (например, радио Ethernet) • цифровая абонентская линия хDSL,, • кабельное телевидение •  спутниковые технологии. Беспроводные технологии рассматривались в предыдущих лекциях, поэтому остановимся на остальных технологиях. хDSL- технологии хDSL является технологией, позволяющей превратить витую пару телефонных проводов в линию высокоскоростной передачи данных. Линия хDSL соединяет два модема хDSL, которые подключены к каждому концу витой пары телефонного кабеля. При этом организуются три информационных канала — «нисходящий» поток передачи данных, «восходящий» поток передачи данных и канал обычной телефонной связи за счет разделения с помощью фильтра диапазона частот передаваемых сигналов. К  технологиям хDSL относятся: • ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) • HDSL (High data rate Digital Subscriber Line — высокоскоростная цифровая абонентская линия), • VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line — сверхвысокоскоростная цифровая абонентская линия) и другие. Технологии хDSL позволяют достичь высокой скорости передачи данных. Например, ADSL обеспечивает нисходящий поток данных 1,5 — 8 Мбит/с, а восходящий поток данных 640 Кбит/с — 1,5 Мбит/с. VDSL обеспечивает при выборе асимметричной схемы нисходящий поток данных 13 — 52 Мбит/с, а восходящий поток данных 1,5 — 2,3 Мбит/с (для симметричной VDSL скорость передачи данных составляет 13 — 26 Мбит/с). Скорость передачи данных при использовании технологий хDSL зависит от расстояния, и с увеличением расстояния скорость передачи данных уменьшается. Например, для ADSL при длине линии 3 км может быть достигнута скорость передачи более 8 Мбит/с, а для длины линии 6 км может быть достигнута скорость передачи данных 1,5 Мбит/с. Для VDSL скорости 52 Мбит/с соответствует длина линии порядка 300 метров, а скорости 13 Мбит/с соответствует длина линии порядка 1,5 км. При этом данные технологии обеспечивают одновременно телефонную связь, высокоскоростной доступ в сеть Интернет, видео по запросу и один (для ADSL) или три (для VDSL) телевизионных канала качества DVD. Технология HDSL предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, то есть скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны. Технологии хDSL имеют определенные преимущества. Любой абонент, подключенный к телефонной сети общего пользования имеет медную телефонную линию, которая может быть использована для развертывания линии передачи данных. То есть не требуется создавать новую инфраструктуру. Кабельное телевидение С помощью сетей кабельного телевидения может быть также осуществлен доступ к сети Интернет. Специальные кабельные модемы передают трафик прямо на маршрутизатор Интернет, расположенный на головном узле системы кабельного телевидения. Достоинством технологии кабельных модемов является также то, что она может использовать существующую кабельную инфраструктуру. Большинство кабельных модемов представляют собой внешние устройства, подключенные к персональному компьютеру через стандартную карту 10Base-T Ethernet или порт USB, они могут быть выполнены также в виде отдельной платы. Отдельный  пользователь может рассчитывать на скорость передачи данных в пределах от 500 Кбит/с до 1,5 Мбит/с — в зависимости от архитектуры сети и нагрузки. Системы кабельного телевидения базируется на платформе коллективного доступа. Из-за того, что пользователи данных систем делят между собой на время передачи данных доступную им всем полосу частот, по мере увеличения одновременно активных пользователей скорость передачи данных для каждого из них уменьшается. Одним из недостатков сети кабельного телевидения, является то, что такие линии передачи данных являются линиями коллективного использования. Данная система является «открытой», т.к. каждому отдельному пользователю не предоставляется свое жестко закрепленное соединение. Поэтому существует определенная возможность соединения каждого с каждым и доступа к данным другого пользователя. Это обстоятельство снижает привлекательность сетей кабельного телевидения для использования Интернет технологий в сфере бизнеса. Спутниковые технологии Отличительные особенности спутниковых систем делают их привлекательной технологией доступа. Прежде всего — это экономическая эффективность для провайдера. Зона охвата спутника такова, что он может обслуживать очень большое количество абонентов. Спутниковый канал может приниматься в любой точке зоны охвата, независимо от условий местности. Существует целый ряд экстремальных ситуаций, когда невозможно организовать доступ в сеть Интернет никаким другим образом, кроме как через спутник (например, для корабля, находящийся посреди океана). С другой стороны, спутниковые системы доступа имеют не самую высокую скорость передачи данных (порядка 400 Кбит/с по направлению к пользователю) и при этом не очень быстро работают. Например, сигнал запроса от компьютера вначале проходит по телефонной линии, через провайдера и по обычному тракту в сети Интернет, а после ответа сигнал передается через спутник, проходя в общей сложности около 70 тысяч километров. Следует упомянуть также и о безопасности трафика, слишком длительных циклах планирования для такой быстро изменяющейся индустрии, как телекоммуникации, а также нехватку частот, которые можно было бы легко использовать. Поисковые информационные системы Поисковая система - это сервис, предназначенный для нахождения информации в Интернете с автоматическим занесением информации в собственную базу данных. Современные поисковые системы имеют многоуровневую организацию, и в основе своей все они состоят из пяти программных ком­понентов: • Spider (паук) — это браузероподобная программа- робот, которая планомерно путешествует по Сети 24 часа в сутки и «скачивает» все попавшиеся ей на пути Web-узлы (страницы по глобальным URL-ссылкам). По сути, Spider работает точно так же, как и любой Web-браузер, только ничего не визуализирует, а лишь считывает HTML-код; • Crawler (сборщик, или путешествующий паук) — это порождаемый Spider'ом процесс, который углубляет поиск, перемещаясь по всем локальным ссылкам, найденным на странице. Как и Spider, сборщик тоже скачивает страницы, но уже способен их анализировать в поисках перекрестных ссылок. Собственно, его основные задачи — сканирование Интернет-ресурсов в поисках изменений на страницах и определение того, куда он должен идти дальше, основываясь на найденных ссылках или исходя из заранее заданного списка адресов; • Indexer (индексатор) — ключевая программа поисковой системы, которая анализирует Web-страницы, скачанные пауками, определяет их тематическую принадлежность, актуальность, популярность у пользователей и т.д. Индексатор разбирает страницу на части и анализирует такие ее элементы, как заголовки страниц, ссылки, тексты, структурные элементы, стилевые элементы и т.д. По окончании анализа он индексирует ресурсы, то есть строит базы данных по ключевым словам и сохраняет эти базы данных в удобном для поиска виде; • Database (база данных) — хранилище скачанных и обработанных индексатором страниц. Такая база данных требует огромных ресурсов для хранения информациии нуждается в эффективных алгоритмахдоступа; • Gateway (шлюз) или Search engine/Resultsengine (собственно поисковая машина) принимает запросы от пользователей, анализирует их и извлекает результаты поиска из базы данных. Именно эта система решает, какие страницы удовлетворяют запросу пользователя, и предоставляет ему интерфейс для просмотра и уточнения этих результатов. Наиболее популярными поисковыми системами в настоящее являются поисковые системы GOOGLE.COM, YAHOO.COM, а также российские RAMBLER.RU, YANDEX.RU, MAIL.RU и др. Рынок поисковых систем каждый год демонстрирует устойчивый рост. По данным, доходы всех систем поиска информации в Интернете в 2005 году составили $9 млрд. В среднем рынок растет на 100% в год. Самым успешным мировым поисковиком является Google. Эта система за пять лет смогла завоевать более половины рынка поиска и потеснить с него таких гигантов прошлого, как Yahoo!, AltaVista и Lycos. Сегодня Google переведен на 90 мировых языков. Каждый день поисковик обрабатывает более 200 млн запросов и 6 млрд. страниц. для самостоятельного изучения: ПРОТОКОЛЫ прикЛАДНОГО УРОВНЯ: WWW (HTTP), элетронноЙ почты POP3 – SMTP, FTP, NNTP, TELNET, IP- телефония Технологии локальных компьютерных сетей Технология. Ethernet Пакеты с уровня протокола TCP/IP попадают на канальный + физический уровень, где происходит передача электрических или оптических сигналов по линиям связи в соответствии с принятой технологией передачи данных (стандартом). Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт передачи данных локальных сетей. Общее количество работающих по протоколу Ethernet сетей оценивается более чем в 5 миллионов, а количество компьютеров с установленными адаптерами Ethernet – более чем в 50 миллионов. Ethernet – это сетевой стандарт, разработанный фирмой Xerox в 1975 году и принятый комитетом IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Указанный стандарт использует метод разделения среды – метод CSMA/ CD (carrier- sense – multiply- acces with collision detection)- метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий. Этот метод используется исключительно в сетях с топологией “общая шина”. Все компьютеры в такой топологии имеют доступ к общей шине, все компьютеры имеют возможность немедленно получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину. Простота подключения предопределяет успех технологии Ethernet. Базовый cтандарт Ethernet предписывает передачу двоичной информации для всех вариантов физической среды со скоростью 10 Мбит/с. Принцип работы Ethernet следующий. Чтобы получить возможность передавать кадр компьютер должен убедиться, канал связи (среда) свободен. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (carrier- sense, CS). Признаком незанятости канала является отсутствие на ней несущей частоты (5 – 10 МГц). Если среда свободна, то компьютер начинает передавать кадр. Если в это время другой компьютер пробует начать передачу, но обнаруживает, что канал занят, он вынужден ждать, пока первый компьютер не прекратить передачу кадра. После окончания передачи кадра все компьютеры вынуждены выдержать технологическую паузу в (9,6 мкс). Такая пауза необходима для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние. Механизм прослушивания среды не гарантирует от возникновения такой ситуации, когда два или более компьютеров одновременно решают, что среда свободна и начинают передачу своих кадров. В этом случае возникает коллизия, так как оба кадры сталкиваются на общем кабеле и происходит искажение информации. (Рис 1). Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько компьютеров начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятно. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один компьютер начинает передачу кадра раньше другого, но до второго компьютера сигнал первого просто не успевает дойти, когда он решает начать передачу. Другими словами, коллизии- это следствия распределенного характера сети. Чтобы отработать коллизию все компьютеры одновременно наблюдают за сигналами на кабеле. В общем случае возникновение коллизий зависит от вида линии связи и расстояний между компьютерами. В настоящее время используются в основном два типа линий связи: неэкранированная витая пара, обозначаемая как 10Base –T, и волоконно – оптический кабель (10 Base – F). Сеть на базе технологий Ethernet должна строится таким образом, чтобы кадр, посылаемый компьютером, по линии связи успевал доходить до самого дальнего от него компьютера до момента времени окончания передачи кадра .(Рис.1). Экспериментально были получены следующие характеристики линий связи для обеспечения работоспособности локальной сети: 10Base – T 10Base-F Максимальное расстояние между компьютерами, м 100 2000 Максимальное число компьютеров в сегменте 1024 1024 Рис. 1 Возникновение коллизии Максимальная пропускная способность стандарта Ethernet составляет 14880 кадр/с (для минимальной длины кадра 72 байта), а минимальная 813 кадр/ с (для кадра максимальной длины 1526 байт). Классический 10 – мегабитный Ethernet в начале 90 –х годов прошлого столетия перестал удовлетворять пользователей по своей пропускной способности. Особенно остро эта проблема встала перед сетевым сообществом, когда клиентские приложения стали требовать скоростей недоступных для базовой технологии Ethernet (например, просмотр фильмов). Поэтому в 1995 году был принят новый стандарт Fas tEthernet, сохранивший все особенности базового 10 – мегабитного Ethernetа, имеющий , однако, скорость передачи 100 Мбит/с. Указанный стандарт используется в локальной сети БГЭУ. В настоящее время ведутся работы по созданию 1000 М/битного Gigabit Ethernet. Основная проблема Gigabit Ethernet заключается в значительном сокращении расстояний между компьютерами (до 25 метров), что значительно удорожает сеть. Отметим также, что на канальном уровне также используются технологии Token Ring, FDDI , где кадры передаются с помощью специального кадра- маркера по кольцу в одном Радио-Ethernet Радио-Ethernet - этот стандарт был принят в 1997 году для организации беспроводной локальной сети (WLAN -Wireless LAN). Радиосети удобны для подвижных средств, но также находят применение и в других областях (сети отелей, библиотек, аэропортов, больниц и т.д.). Радио-Ethernet работает на частоте приема- передачи сигнала 2,4 ГГц (не лицензируемая частота) и использует два основных типа оборудования: клиент (компьютер), а также точка доступа, играющая роль связующего звена между проводной и беспроводной сетью. Беспроводная сеть может работать в двух режимах: «клиент/сервер» и «точка – точка». При первом режиме к одной точке доступа по радиоканалу могут подключаться несколько компьютеров, во втором связь между конечными узлами устанавливается напрямую без специальной точки доступа. В последнее время широкое распространение получила модификация названная WiFi (Wireless Fidelity). WiFi - технология обеспечивает скорость до 11 Мбит/с и использует метод разделения сетевой среды CSMA/CA (Carrier- Sense- Multiple- Access with Collision -Avoidance) -метод коллективного доступа с опознаванием несущей и избежанием коллизий. Этот стандарт принят в 2001 году, и теоретически максимальная скорость передачи составляет 54 Мбит/c. Для осуществления связи используются всенаправленные и узконаправленные антенны (последние для соединений «точка-точка»). Всенаправленная антенна гарантирует связь для расстояний до 45 метров, а узконаправленная - до 45 км. Одновременно может обслуживаться до 50 клиентов. В отличие от проводного Ethernet для радиосетей важно, чтобы радиосигналы от различных узлов – отправителей не накладывались на входе узла-получателя. В противном случае в сети будет возникать коллизия. Для предотвращения коллизий в радио- Ethernet необходимо строго соблюдать расстояния действия радиосигнала отдельных узлов сети. Технология BlueTooth Технология BlueTooth начала разрабатываться в 1994 году компанией Ericsson Mobile Communications, и предназначена для беспроводной связи между узлами посредством устройств с ограниченным радиусом действия. Технология BlueTooth получила название в честь скандинавского короля Гарольда Голубой Зуб (Harald Blaatand, 940-981 г.г). Основным направлением использования Bluetooth является построение так называемых персональных сетей (PAN, Private Area Networks), включающих такие разноплановые устройства, как мобильные телефоны, карманные персональные компьютеры, МР3-плееры, компьютеры, клавиатуры, мыши, принтеры и даже микроволновые печи и холодильники, т.е. любые устройства, имеющие потребность в получении информации или обладающие необходимой информацией. Возможность передачи голоса позволяет встраивать интерфейс Bluetooth в беспроводные телефоны или, например, беспроводные гарнитуры для сотовых телефонов. Технология Bluetooth работает на нелицензируемом радиосигнале в диапазоне 2,4 – 2,48 ГГц, разделенном на 79 отдельных каналов (подчастот), используя для соединений методы коммутации каналов и пакетов. Каждый пакет передается с использованием отдельного частотного канала по отношению к предыдущему, при этом производится 1600 переключений частоты в секунду. Скорость передачи данных до 1 Мбит/с. Основу сети BlueTooth составляют пикосети, каждая из которых состоит из одного главного узла- мастера (М) и до семи клиентских узлов - слэйвов (С), размещенных в радиусе 10 м (рис.2.) Все узлы такой сети работают на одной частоте и разделяют общий канал. В одной комнате могут располагаться несколько пикосетей (до 10), соединение которых осуществляется с помощью общего устройства, являющимся мастером в одной и слэйвом в другой пикосети. Узел-мастер нумерует каналы связи и обеспечивает последовательность скачков частоты для синхронизации всех других устройств в пиконсети. Ближайшие цели разработчиков Bluetooth состоят в том, чтобы обеспечить высокоскоростное соединение, до 6-10 Мбит/с, и сделать технологию полностью совместимой со всеми нужными устройствами. Корпорация Intel разработала специальное программное обеспечение, которое позволит передавать по радиосетям Bluetooth компьютерные файлы. В ближайшем будущем должны появиться различные периферийные устройства, такие как принтеры, клавиатуры, мыши, работающие с новой технологией. В таблице 1 приведены основные сравнительные характеристики технологий Wi-Fi и Bluetooth. Wi- Fi Bluetooth Назначение Беспроводные домашние/офисные сети Замена кабельных соединений для различных устройств Радиочастота частота 2.4 ГГц 2.4 ГГц Максимальная скорость передачи данных 11 Мбит/сек 1 Мбит/сек Дальность действия 100 м 10 м или 100 м Максимальное количество узлов 128 устройств на сеть 8 устройств на одну пикосеть, макс. 10 пикосетей Голосовые каналы Нет 3 канала Цена $100-$400 за узел Около $5 за узел Помимо локальных сетей в настоящее время разработаны стандарты для беспроводных региональных сетей WMAN (Wireless Metropolitan-Area Networks) и WWAN (Wireless Wide-Area Networks) со скоростями обмена в десятки Кбит/с. К сожалению беспроводные, особенно мобильные каналы крайне ненадежны. Потери пакетов в таких каналах весьма вероятны. Этому способствуют, например, даже наводки от СВЧ-печей, работающих практически в том же частотном диапазоне. Поэтому беспроводные сети являются лишь дополнением к проводным сетям и не могут конкурировать с ними по надежности и скорости передачи данных. Программное обеспечение информационных систем Программное обеспечение (англ. software) – это совокупность программ, обеспечивающих функционирование информационной системы (ИС) и решение с их помощью задач предметных областей.. ПО современных ИС включает множество разнообразных программ, которое можно условно разделить на три группы (рис. 1): • Системное программное обеспечение (системные программы); • Прикладное программное обеспечение (прикладные программы); • Инструментальное обеспечение (инструментальные системы). • Системное программное обеспечение (СПО) – это программы, управляющие работой ИС, и выполняющие различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами ИС, проверка работоспособности технических устройств, выдача справочной информации о состоянии ИС и др. Они предназначены для всех категорий пользователей, используются для эффективной работы ИС, а также эффективного выполнения прикладных программ. • В состав СПО входят операционные системы (ОС) и сервисные систем (СС). • Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения задач пользователя. В его состав входят прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения. Операционная система (ОС) – это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ИС. В более узком смысле ОС – это программа управления работой ЭВМ с момента включения до момента выключения питания. ОС определяет производительность системы, степень защиты данных, выбор программ, с которыми можно работать на компьютере, требования к аппаратным средствам. Примерами ОС являются MS DOS (практически не используется), OS/2, семейство Unix, семейство Windows. На рынке операционных систем представлены разработки различных фирм, которые различаются ориентацией на аппаратные средства, решение определенного круга задач, потребности потребителя и пр. Можно выделить операционные системы, обладающие определенными общими чертами: один производитель, единый подход к организации и функционированию и пр., что позволяет классифицировать их по семействам и линейкам. Например, можно выделить такие семейства как Windows (Microsoft), Unix (различные разработчики), Solaris (Sun Microsystems) и другие. В настоящее время большинство персональных компьютеров в мире работают под управлением той или иной версии операционной системы Windows (фирма Microsoft). Программные продукты этого семейства обладают общими характерными чертами: • единый графический пользовательский интерфейс; • многозадачность; • поддержка работы в сетевой среде; • наличие универсальной системы средств обмена данными между приложениями (буфер обмена, динамический обмен данными – DDE, связывание и встраивание объектов – OLE). В операционных системах семейства Windows реализована открытая архитектура (Windows Open Services Architecture – WOSA), которая предоставляет механизмы для решения задачи передачи информации независимо от ее местоположения и формата представления. С их помощью пользователь компьютера может легко подключиться к любой из информационных служб, располагающихся в различных сетях или операционных системах. В настоящее время обеспечивается стандартный доступ к базам данных, почте, телефонным сетям и системам лицензирования, сетевым службам и специализированным службам (финансовые системы и данные реального времени). Cемейство Unix – это одна из самых первых ОС и в настоящее время является одной из альтернатив семейству ОС Windows . Unix была создана в Bell Telephone Laboratories в 70- е годы прошлого столетия. Основное отличие и преимущество этого семейства заключается в реализации для широкого круга аппаратных платформ – это первая действительно переносимая на различные аппаратные платформы операционная система. Unix ориентирована, прежде всего, на работу в больших локальных и глобальных сетях. В ней используются различные варианты графического интерфейса. Универсальность системы обеспечивается множеством прикладных программ. В настоящее время существуют версии ОС Unix от различных производителей. Среди них наиболее известны коммерческие версии Sun и Solaris для компьютеров фирмы Sun, AIX для мини-компьютеров IBM, IRIX для компьютеров Silicon Graphics, свободно распространяемые FreeBSD и Linux для компьютеров платформы Intel. Независимо от версии общими для Unix чертами являются: • многопользовательский режим и наличие мощных средств защиты данных от несанкционированного доступа; • многозадачность; • переносимость системы за счет написания ее ядра на языке С; • наличие простого пользовательского интерфейса; • наличие встроенных средств поддержки компьютерных сетей, что делает систему одной из самых популярных серверных платформ в Internet. В отличие от Windows ОС Unix предъявляет повышенные требования к компьютерам и стоит значительно дороже Windows. В настоящее время все большую популярность приобретает ОС Linux, которая является многозадачной, многопользовательской операционной системой с поддержкой национальных и стандартных клавиатур, поддерживает различные типы файловых систем, в частности, MS DOS, обеспечивает поддержку полного семейства протоколов TCP/IP для работы в сети Интернет. Прикладное программное обеспечение Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения задач пользователя. Как уже указывалось выше, в его состав входят прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения. Прикладная программа пользователя – это любая программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, либо в составе программных комплексов или пакетов. Пакеты прикладных программ (ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией. Различают следующие типы ППП: • ППП общего назначения – универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации широкого класса задач пользователя. К ним относятся: ◦ Текстовые редакторы (например, MS Word, Word Perfect,); ◦ Табличные процессоры (например, MS Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro); ◦ Системы динамических презентаций (например, MS Power Point, Freelance Graphics, Harvard Graphics); ◦ Графические редакторы (например, Сorel Draw, Adobe Photoshop); ◦ Издательские системы (например, Page Maker, Venture Publisher); ◦ Системы автоматизации проектирования (например, BPWin, ERWin); ◦ Электронные словари и системы перевода (например, Prompt, Сократ, Лингво, Контекст); ◦ Системы распознавания текста (например, Fine Reader, Cunei Form). ◦ Системы управления базами данных (например, MS Access, Oracle, MS SQL Server, Informix) Системы общего назначения часто интегрируются в многокомпонентные пакеты для автоматизации офисной деятельности – офисные пакеты – Microsoft Office, StarOffice и др. • методо-ориентированные ППП, в основе которых лежит реализация математических методов решения задач. К ним относятся, например, системы математической обработки данных (Mathematica, MathCad, Maple), системы статистической обработки данных (Statistica, Stat).; • проблемно-ориентированные ППП предназначены для решения определенной задачи в конкретной предметной области. Например, информационно-правовые системы ЮрЭксперт, ЮрИнформ; пакеты бухгалтерского учета и контроля 1С: Бухгалтерия, Галактика, Анжелика; в области маркетинга –Касатка, Marketing Expert; банковская система СТБанк; в туристическом и гостинично- ресторанном бизнесе – глобальные системы резервирования Amadeus, Sabre, Galileo, Worldspan, информационные системы Turwin, Мастер- Тур и др. • интегрированные ППП представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый инструмент. Примером могут служить современные корпоративные системы ERP- системы (SAP R3). Понятие информационной безопасности Под информационной безопасностью (ИБ) понимается защищенность информации и поддерживающей инфраструктуры от случайных или преднамеренных воздей­ствий естественного или искусственного характера, направленных на нанесение ущерба владельцам или пользователям информации и поддерживающей инфра­структуры. ИБ является одним из важнейших аспектов инте­гральной безопасности независимо от рассматриваемого уровня - национально­го, отраслевого, корпоративного или персонального. ИБ представляет собой многогранную сферу дея­тельности, в которой успех возможен только при систематическом, комплексном подходе. В обеспечении ИБ нуждаются три основные кате­гории субъектов: • государственные организации, • коммерческие структуры, • отдельные граждане. Основные категории ИБ: • доступность (возможность за приемлемое время получить требуемую ин­формационную услугу); • целостность (актуальность и непротиворечивость информации, ее защищен­ность от разрушения и несанкционированного изменения); • конфиденциальность (защита от несанкционированного ознакомления). Доступность - один из важнейших элементов ИБ. Информационные системы создаются или приобретаются для получения определенных информационных услуг (сервисов). Если получение эти услуг пользователями становится невозможным по каким-то причинам, это на носит ущерб всем субъектам информационных отношений. Целостность информации — это свойство информации сохранять свою структу­ру и/или содержание в процессе передачи и хранения. Целостность информации обеспечивается в том случае, если данные в системе не отличаются в семантичес­ком отношении от данных в исходных документах, то есть если не произошло их случайное или преднамеренное искажение или разрушение. Конфиденциальность информации - это свойство информации быть доступной только ограниченному кругу пользователей информационной системы, в которой циркулирует данная информация. По существу, конфиденциальность информа­ции - это свойство информации быть известной только допущенным и прошед­шим проверку субъектам системы (пользователям, процессам, программам). Для остальных субъектов системы эта информация должна быть неизвестной. Под доступом к информации понимается ознакомление с информацией, ее об­работка, в частности копирование, модификация или уничтожение информации. Различают санкционированный и несанкционированный доступ к информации. Санкционированный доступ к информации — это доступ к информации, не на­рушающий установленные правила разграничения доступа. Несанкционированный доступ к информации характеризуется наруше­нием установленных правил разграничения доступа. Лицо или процесс, осуще­ствляющие несанкционированный доступ к информации, являются нарушите­лями правил разграничения доступа. Несанкционированный доступ является наиболее распространенным видом компьютерных нарушений. Атака на информационную систему (сеть) — это действие, предпринимаемое зло­умышленником с целью поиска и использования той или иной уязвимости систе­мы. Таким образом, атака - это реализация угрозы безопасности. Обеспечение информационной безопасности Существует два подхода к проблеме обеспечения ИБ: фрагментарный и комплексный. Фрагментарный подход направлен на противодействие четко определенным угрозам в заданных условиях. В качестве примеров реализации такого подхода можно указать отдельные средства управления доступом, автономные средства шифрования, специализированные антивирусные программы и т.п. Достоинством такого подхода является высокая избирательность к конкретной угрозе. Существенным недостатком данного подхода является отсутствие единой защищенной среды обработки информации. Фрагментарные меры защиты ин­формации обеспечивают защиту конкретных объектов только от конкретной угрозы. Даже небольшое видоизменение угрозы ведет к потере эффективности за­щиты. Комплексный подход ориентирован на создание защищенной среды обработки информации, объединяющей в единый комплекс разнородные меры проти­водействия угрозам. Организация защищенной среды обработки информации по­зволяет гарантировать определенный уровень безопасности, что является не­сомненным достоинством комплексного подхода. К недостаткам этого подхода относятся: ограничения на свободу действий пользователей, чувствительность к ошибкам установки и настройки средств защиты, сложность управления. Комплексный подход к проблеме обеспечения безопасности основан на разработанной для конкретной информационной системы политике безопасности. Политика безопасности регламентирует эффективную работу средств защиты ИС. Она охватывает все особенности процесса обработки информации, определяя поведение системы в различных ситуациях. Для обеспечения ИБ существуют следующие меры: • законодательного (законы, нормативные акты, стандарты и т.п.); • административно-организационного (действия общего характера, предпри­нимаемые руководством организации, и конкретные меры безопасности, на­правленные на работу с людьми); • программно-технического (конкретные технические меры). Виртуальные частные сети VPN (Virtual Private Network) приобретают все большую привлекательность в качестве инструмента для организации электронного бизнеса, документооборота, оперативного средства со­вершения финансовых операций и др. Под термином VPN, как правило, понимается сеть, обеспечивающая достаточ­но экономичный, надежный и безопасный способ конфиденциальной связи меж­ду бизнес-партнерами, компаниями и их клиентами, отдельными подразделения­ми предприятия, удаленными сотрудниками и центральным офисом, причем все это реализуется на базе сетей общего пользования. В настоящее время для организации современных защищенных VPN-каналов широко используется комплекс стандартов Интернет, известный под названием IPSec (IP Security). Средства VPN предприятия могут эффективно поддерживать защищенные каналы трех основных типов: • с удаленными и мобильными сотрудниками (защищенный удаленный до­ступ); • с сетями филиалов предприятий (защита intranet); • с сетями предприятий-партнеров (защита extranet). Поддержка IPSec является сегодня обязательным условием для перспективных VPN-продуктов. Применение межсетевых экранов определяет использование файрволлов или брандмауэров для защиты VPN. В простом случае межсетевые экраны используются для реализации относительно простой схемы доступа: • доступ контролируется в одной точке, которая располагалась на пути со­единения внутренней сети с Интернет или другой публичной сетью, являю­щейся источником потенциальных угроз • все субъекты доступа делятся на группы по IP-адресам, причем обычно на две группы: внутренние пользователи и внешние пользователи; • внешним пользователям разрешается для доступа к внутренним ресурсам сети использовать один-два популярных сервиса Интернет, например электронную почту, а трафик остальных сервисов отсекается. Применение нескольких межсетевых экранов в пределах одной внутренней сети требует изменений их функциональных возможностей. В частности, это ка­сается необходимости координированной работы всех межсетевых экранов на основе единой политики доступа. Такая координация нужна для того, чтобы кор­ректно обрабатывать пакеты пользователей независимо от того, через какую точ­ку доступа проходит их маршрут. Для гарантированной идентификации пользователей при предоставления информации в сети существует специальный механизм, состоящий из трех процедур: идентификация, аутентификация, авторизация. Идентификация – это процедура распознавания пользователя по его идентификатору (имени). Пользователь сообщает сети по ее запросу свой идентификатор, и сеть проверяет в своей базе данных его наличие. Аутентификация – процедура проверки подлинности заявленного пользователя. Эта проверка позволяет достоверно убедиться, что пользователь именно тот, кем себя объявляет. Это может информация известная только пользователю (парольное предложение). Эффективным средством повышения надежности защиты данных на основе гарантированной идентификации пользователя являются электронные токены (смарт-карты, устройства touch-memory, ключи для USB-портов и т.п.). Токены являются своего рода контейнерами для хранения персональных данных пользо­вателя системы. Основное преимущество электронного токена в том, что персо­нальная информация всегда находится на носителе (смарт-карте, ключе и т.д.) и предъявляется только во время доступа к системе или компьютеру. Авторизация – процедура предоставления пользователю определенных полномочий и ресурсов сети, т.е. устанавливает сферу действия пользователя и доступные ему ресурсы. Антивирусная защита является одним из важных элементов комплексной системы информаци­онной безопасности. Компьютерные вирусы представляют собой серьезную угрозу информационной безопасности, способную значительно повредить и даже полностью разрушить данные и информационные объекты пользователя. С развитием сети Интернет ви­русы получили возможность быстро распространяться, создавая за считанные часы угрозу для очень большого числа пользователей. При применении антивирусных средств необходимо учитывать, что защищенный трафик не может быть проконтролирован этими средствами. Поэтому анти­вирусные средства должны устанавливаться в узлах, на которых информация хранится, обрабатывается и передается в открытом виде. Средства обнаружения вторжений позволяют повысить уровень защищенности информационной системы. Постоянные изменения информационной (реконфигура­ция программных средств, подключение новых рабочих станций и т.п.) могут при­вести к появлению новых угроз и уязвимых мест в системе защиты. В связи с этим особенно важно своевременное их выявление и внесение изменений в соответ­ствующие настройки системы информационной безопасности. Средства обнаружения вторжений хорошо дополняют защитные функции межсетевых экранов. Если межсетевые экраны стараются отсечь потенциально опас­ный трафик и не пропустить его в защищаемые сегменты, то средства обнаруже­ния вторжений анализируют результирующий трафик в защищаемых сегментах и выявляют атаки на ресурсы сети или потенциально опасные действия. Средства обнаружения вторжений могут быть использованы в незащищенных сегментах, например перед межсетевым экраном, для получения общей картины об атаках, которым подвергается сеть извне. Средства анализа защищенности не только выявляют большинство угроз и уязвимых мест информационной системы, но и предлагают рекомендации ад­министратору безопасности по их устранению. Для выполнения своих функций средства обнаружения вторжений обычно используют экспертные системы и другие элементы искусственного интеллекта. Криптографическое преобразование данных Для обеспечения целостности, подлинности и конфиденциальности передаваемой информации используется криптографическое преобразование данных. Криптографический алгоритм, или шифр, – это математическая формула, описывающая процессы зашифрования и расшифрования. Чтобы зашифровать открытый текст, криптоалгоритм работает в сочетании с ключом – словом, числом или фразой. Одно и то же сообщение одним алгоритмом, но разными ключами будет преобразовываться в разный шифротекст. Защищенность шифротекста целиком зависит от двух вещей: стойкости криптоалгоритма и секретности ключа. В традиционной криптографии один и тот же ключ используется как для зашифрования, так и для расшифрования данных (Рис.1). Такой ключ называется симметричным ключом (закрытым). Data Encryption Standart (DES) – пример симметричного алгоритма, широко применявшегося на Западе с 70-х годов в банковской и коммерческой сферах. Алгоритм шифрования был реализован в виде интегральной схемы с длиной ключа в 64 бита (56 битов используются непосредственно для алгоритма шифрования и 8 для обнаружения ошибок). Расчет алгоритмов в то время показывал, что ключ шифрования может иметь 72 квадриллиона комбинаций. В настоящее время стандарт DES сменяет Advanced Encryption Standard (AES), где длина ключа составляет до 256 битов. Симметричное шифрование имеет ряд преимуществ. Первое – скорость выполнения криптографических операций. Однако, симметричное шифрование имеет два существенных недостатка: 1) большое количество необходимых ключей (каждому пользователю отдельный ключ); 2) сложности передачи закрытого ключа. Для установления шифрованной связи с помощью симметричного алгоритма, отправителю и получателю нужно предварительно согласовать ключ и держать его в тайне. Если они находятся в географически удаленных местах, то должны прибегнуть к помощи доверенного посредника, например, надежного курьера, чтобы избежать компрометации ключа в ходе транспортировки. Злоумышленник, перехвативший ключ в пути, сможет позднее читать, изменять и подделывать любую информацию, зашифрованную или заверенную этим ключом. Принцип шифрования с симметричным ключом Проблема управления ключами была решена криптографией с открытым, или асимметричным, ключом, концепция которой была предложена в 1975 году. Криптография с открытым ключом – это асимметричная схема. В этой схеме применяются пары ключей: открытый который зашифровывает данные, и соответствующий ему закрытый, который их расшифровывает. Тот кто зашифровывает данные, распространяет свой открытый ключ по всему свету, в то время как закрытый держит в тайне. Любой человек с копией открытого ключа может зашифровать данные, но прочитать данные сможет только тот, у кого есть закрытый ключ. Хотя пара открытого и закрытого ключа математически связана, вычисление закрытого ключа из открытого в практическом плане невыполнимо. Принцип шифрования с асимметричным ключом Главное достижение асимметричного шифрования в том, что оно позволяет людям, не имеющим существующей договоренности о безопасности, обмениваться секретными сообщениями. Необходимость отправителю и получателю согласовывать тайный ключ по специальному защищенному каналу полностью отпала. Все коммуникации затрагивают только открытые ключи, тогда как закрытые хранятся в безопасности. Примерами криптосистем с открытым ключом являются Elgamal, RSA, Diffie-Hellman, DSA и др. Поскольку симметричная криптография была некогда единственным способом пересылки секретной информации, цена надежных каналов для обмена ключами ограничивала ее применение только узким кругом организаций, которые могли ее себе позволить, в частности, правительствами и крупными банковскими учреждениями. Появление шифрования с открытым ключом стало технологической революцией, предоставившей стойкую криптографию массам. Дополнительное преимущество от использования криптосистем с открытым ключом состоит в том, что они предоставляют возможность создания электронных цифровых подписей (ЭЦП). Электронная цифровая подпись— это реквизит электронного документа, предназначенный для удостоверения источника данных и защиты данного электронного документа от подделки. Цифровая подпись позволяет получателю сообщения убедиться в аутентичности источника информации (иными словами, в том, кто является автором информации), а также проверить, была ли информация изменена (искажена), пока находилась в пути. Таким образом, цифровая подпись является средством аутентификации и контроля целостности данных. ЭЦП служит той же цели, что печать или собственноручный автограф на бумажном листе. Однако вследствие своей цифровой природы ЭЦП превосходит ручную подпись и печать в ряде очень важных аспектов. Цифровая подпись не только подтверждает личность подписавшего, но также помогает определить, было ли содержание подписанной информации изменено. Собственноручная подпись и печать не обладают подобным качеством, кроме того, их гораздо легче подделать. В то же время, ЭЦП аналогична физической печати или факсимиле в том плане, что, как печать может быть проставлена любым человеком, получившим в распоряжение печатку, так и цифровая подпись может быть сгенерирована кем угодно с копией нужного закрытого ключа. ЛИТЕРАТУРА 1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер.- Спб: Издательство «Питер», 2006 г. 2. .В.С. Барсуков, В.В. Водолазский Современные технологии безопасности. М.: Нолидж, 2000 г. 3. Введение в информационный бизнес: Учебное пособие / Под ред. В.П. Тихомирова, А.В. Хорошилова. - М: Финансы и статистика, 1996. 4. Громов Г.Р. Очерки информационной технологии. - М.: ИнфоАрт, 1992. 5. Данилевский Ю.Г., Петухов ИЛ., Шибанов B.C. Информационная технология в промышленности. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделе­ние, 1988. 6. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных: Учебник. - М.: Финансы и статистика, 1995. 7. Информатика: данные, технология, маркетинг / В.П. Божко, В.В. Брага и др. - М: Финансы и статистика, 1992. 8. Информационная технология, экономика, культура / Сб. обзоров и рефератов. - М.: ИНИОН РАН, 1995. 9. Информационные системы в экономике / Под ред. В.В. Дика. - М: Финансы и статистика, 1996. 10. Информационное обеспечение интегрированных производственных систем / Под ред. В.В. Александрова. - Л.: Машиностроение, 1986. 11. Матвеев JI.A. Информационные системы: поддержка принятия решений: Учебное пособие. -Спб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996. 12. Мишенин А.И. Теория экономических информационных систем. - М.: Финансы и статистика, 1993. 13. Пономарева К.В., Кузьмин Л.Г. Информационное обеспечение АСУ. - М.: Высш. шк., 1991. 14. Поппель Г., Голдстайн Б. Информационная технология - миллионные прибыли. - М.: Экономика, 1990. 15. Тамбовцев В.Л. Пятый рынок: экономические проблемы производства информации. - М.: Изд-во МГУ, 1993. 16. Экономическая информатика и вычислительная техника: Учебник / Под ред. В.П. Косарева, А.Ю. Королева. - М.: Финансы и статистика, 1996.

Рекомендованные лекции

Смотреть все
Информатика

Архитектура информационных систем

Лекции по дисциплине Архитектура информационных систем Лекция 1. Основы информационных систем Информационная система – это любая система, реализующая ...

Информационные технологии

Проектирование информационных систем

Федеральное агентство связи Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Поволжский государственный университет т...

Автор лекции

Пальмов С.В.

Авторы

Информационные технологии

Технологии и методы обработки информации. Роль и место автоматизированных информационных систем в экономике

1 ТЕМА 1. ЭКОНОМИЧСЕКАЯ ИНФОРМАЦИЯ КАК ЧАСТЬ ИНФОРМАЦИОННОГО РЕСУРСА ОБЩЕСТВА 1. Понятие и свойства информации. 2. Понятие информационного ресурса и и...

Информационные технологии

Информационные системы и технологии

Информационные системы и технологии (дополнительный материал) ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ Понятие информационной системы Под системой понимают любой объект, к...

Информационные технологии

Информационные системы в научных исследованиях

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИ...

Автор лекции

Белов М.П.

Авторы

Инновационный менеджмент

Реинжиниринг бизнес-процессов

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию РФ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И ...

Автор лекции

Силич В.А., Силич М.П.

Авторы

Информационные технологии

Теория информационных процессов и систем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Тверской госуд...

Автор лекции

Котлинский С.В.

Авторы

Информатика

Роль изучения вопросов моделирования и формализации в решении задач общеобразовательного курса информатики.

1. Роль изучения вопросов моделирования и формализации в решении задач общеобразовательного курса информатики. Современные тенденции развития ин­форма...

Информационные технологии

Назначение и состав информационных систем

НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Лекция 1 Информационная система • Информационная система представляет собой сложный комплекс разнородных сос...

Информационные технологии

Программная инженерия

Введение в программную инженерию Оглавление Лекция 1. О предмете изучения ...............................................................................

Смотреть все