Проектирование информационных систем

Проектирование информационных систем ТЕМА 1. Роль и значение информационных систем в экономике 1.1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ КАК ОСНОВА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Информационные ресурсы, с одной стороны, являются базой информационной системы, а с другой стороны, являются объектами отношений физических, юридических лиц, государства, составляют информационные ресурсы России. Режим информационных ресурсов определяется нормами, устанавливающими: • порядок документирования информации; • право собственности на отдельные документы и отдельные массивы документов в информационных системах; • категорию информации по уровню доступа к ней; • порядок правовой защиты информации. Документирование информации является обязательным условием включения информации в информационные ресурсы, причем документ, полученный из автоматизированной информационной системы, приобретает юридическую силу после его подписания должностным лицом. Юридическая сила документа, хранимого, обрабатываемого и передаваемого с помощью автоматизированных информационных систем, может подтверждаться электронной цифровой подписью. Юридическая сила электронной цифровой подписи признается при наличии в автоматизированной информационной системе программно-технических средств, обеспечивающих идентификацию подписи, и соблюдении установленного режима их использования. Информационные ресурсы могут быть государственными и негосударственными и как элемент состава имущества находятся в собственности граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций и общественных объединений. Физические и юридические лица являются собственниками тех документов, массивов документов, которые созданы за счет их средств, приобретены ими на законных основаниях, получены в порядке дарения или наследования. Собственник информационных ресурсов, содержащих сведения, отнесенные к государственной тайне, вправе распоряжаться этой собственностью только с разрешения соответствующих органов государственной власти. Информационные ресурсы, являющиеся собственностью организаций, включаются в состав их имущества. Информационные ресурсы могут быть товаром. Собственник информационных ресурсов имеет право: • назначать лицо, осуществляющее хозяйственное ведение информационными ресурсами или оперативное управление ими; • устанавливать в пределах своей компетенции режим и правила обработки, защиты информационных ресурсов и доступа к ним; • определять условия распоряжения документами при их копировании и распространении. Право собственности на средства обработки информации не создает права собственности на информационные ресурсы, принадлежащие другим собственникам. Документы, обрабатываемые в порядке предоставления услуг или при совместном использовании этих средств обработки, принадлежат их владельцу. Принадлежность и режим производной продукции, создаваемой в этом случае, регулируются договором. Государственные информационные ресурсы РФ формируются в соответствии со сферами ведения как: • федеральные информационные ресурсы; • информационные ресурсы, находящиеся в совместном ведении РФ и субъектов РФ (далее – информационные ресурсы совместного ведения); • информационные ресурсы субъектов РФ. Граждане, органы государственной власти, органы местного самоуправления, организации и общественные объединения обязаны представлять документированную информацию органам и организациям, ответственным за формирование и использование государственных информационных ресурсов. Порядок обязательного представления (получения) информации, отнесенной к государственной тайне и к конфиденциальной информации, устанавливается и осуществляется в соответствии с законодательством об этих категориях информации. При регистрации юридических лиц регистрационные органы обеспечивают их перечнями представляемых в обязательном порядке документов и адресами их представления. Перечень представляемой в обязательном порядке документированной информации прилагается к уставу каждого юридического лица (положению о нем). Государственные информационные ресурсы РФ являются открытыми и общедоступными. Исключение составляет документированная информация, отнесенная законом к категории ограниченного доступа. Документированная информация с ограниченным доступом по условиям ее правового режима подразделяется на информацию, отнесенную к государственной тайне, и конфиденциальную. 1.2. ЦЕЛИ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Экономическая информационная система (ЭИС) представляет собой систему, функционирование которой во времени заключается в сборе, хранении, обработке и распространении информации о деятельности экономического объекта реального мира. Она создается для конкретного экономического объекта и должна в определенной мере моделировать взаимосвязи элементов объекта. Экономические информационные системы предназначены для решения задач обработки данных, автоматизации конторских работ, отдельных задач, основанных на методах искусственного интеллекта. Обработка данных обеспечивает обычно рутинную обработку и хранение экономической информации с целью выдачи сводной информации, которая может потребоваться для управления экономическим объектом. Автоматизация конторских работ предполагает наличие в ЭИС средств ведения картотек, системы обработки текстовой информации, системы машинной графики, системы электронной почты и связи. Алгоритмы искусственного интеллекта используются при принятии управленческих решений, основанных на моделировании действий специалиста предприятия при принятии решений. В современных ЭИС возможности искусственного интеллекта реализуются пока крайне редко. В настоящее время специалистами сформированы следующие принципы построения и функционирования ЭИС: • соответствия. ЭИС должна обеспечивать функционирование объекта с заданной эффективностью. Критерий эффективности должен быть количественным; ◦ экономичности. Затраты на обработку информации в ЭИС должны быть меньше экономического выигрыша на объекте при использовании этой информации; ◦ регламентности. Большая часть информации в ЭИС поступает и обрабатывается по расписанию, со строгой периодичностью; ◦ самоконтроля. Непрерывная работа ЭИС по обнаружению и исправлению ошибок в данных и процессах их обработки; ◦ интегральности. Однократный ввод информации в ЭИС и ее многократное, многоцелевое использование; ◦ адаптивности. Способность ЭИС изменять свою структуру и закон поведения для достижения оптимального результата при изменяющихся внешних условиях. При создании информационной системы возникает задача объективной оценки качества ее функционирования. Такая оценка особенно актуальна потому, что создание современных систем – это сложные и дорогостоящие проекты, на их разработку расходуются значительные ресурсы. Эффективность работы информационной системы выражается при помощи набора числовых характеристик, называемых критериями эффективности. Каждый критерий количественно определяет степень соответствия между результатами проектирования или функционирования ЭИС и поставленными перед ней целями. Величина, выбранная в качестве критерия, должна удовлетворять ряду требований. Она должна прямо зависеть от процесса проектирования (функционирования) системы, давать наглядное представление об одной из целей системы и допускать приближенную оценку по экспериментальным данным. ЭИС обычно оценивается по комплексу критериев. Оценке подлежат: система в целом; отдельные подсистемы, например, информационного, программного и технического обеспечения; важнейшие компоненты этапа эксплуатации системы, например подготовка информации, ее обработка, ведение информационных массивов. Функционирование ЭИС направлено на успешную реализацию дерева целей: ◦ Повышение эффективности управления объектом: • максимизация информации для обеспечения принимаемых решений; • предоставление информации с максимально возможной скоростью; • максимальное удобство взаимодействия информационной системы с потребителями. ◦ Эффективное использование ресурсов ЭИС: • сокращение расходов на создание, эксплуатацию и развитие ЭИС; • максимальное извлечение выходной информации из имеющегося объема данных; • сокращение избыточности в базе данных. ◦ Критериями достижения целей могут быть: • отношение объема информации в базе данных к объему информации на объекте управления; • время обработки информации в ЭИС; • время, которое потребители расходуют на запрос необходимой информации, и ее использование в управлении; • сумма капитальных вложений и текущих затрат на создание, эксплуатацию и развитие ЭИС; • отношение объемов входной и выходной информации; • доля избыточной информации в общем объеме данных. ТЕМА 2. ОБЗОР МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Конкретные способы планирования, разработки и эксплуатации информационных систем (в дальнейшем ИС) существенно различаются. Некоторые разработчики не придерживаются формализованных методов. В результате создаваемые ИС часто не соответствуют нуждам потребителей информации, неоправданно дóроги и вводятся в действие с большим запозданием, а после внедрения возникают серьезные проблемы в связи с их сопровождением. Указанные издержки проектирования обусловлены нечетким распределением обязанностей между разработчиками и слишком поздним выявлением неудачных решений. Многие разработчики располагают нормативной документацией, регламентирующей разработку ИС, однако имеющиеся методы, как правило, несовременны, непопулярны среди разработчиков и редко находят практическое применение. Для правильного использования достижений современной информационной технологии необходимо тщательно планировать весь процесс создания ИС, поскольку принятие необоснованных технических решений может повлечь за собой полное перепроектирование системы. За последние годы возникло несколько новых методов проектирования ИС. Однако несмотря на очевидные достоинства этих методов, в ряде случаев они не дали желаемого результата, поскольку применялись не по назначению. Так, методы структурного программирования вряд ли могут помочь в решении задач общего планирования ИС. В то же время если упущения в планировании ИС обнаруживаются на стадии программирования, вполне вероятно, что новый метод поможет выявить и решить проблемы разработки программ. Сегодня ощущается реальная потребность в целом комплексе методов, поддерживающих все аспекты создания ИС, причем методы решения частных задач должны быть взаимно увязаны в сквозную технологическую схему разработки системы. Только на этой основе можно согласовать различные точки зрения участников проекта и рационально использовать ресурсы и эффективно контролировать получаемые проектные решения. С позиции разработки системы существующие методы представляются полностью преемственными и согласованными. Весьма важным является то, что в сфере обработки данных, где основное внимание всегда уделялось созданию ИС для конечных пользователей, возникла необходимость в стройной системе, обеспечивающей их разработку и эксплуатацию. В других областях инженерной деятельности вопрос о несогласованности или недостатке методов проектирования так остро не ставится. Разработчик, получивший заказ на создание нового производственного комплекса, как правило, располагает конкретными методами проектирования и управления разработкой. Не вызывает проблем и качество нормативно-технической документации, а также оценка проектных решений. Методы разработки ИС должны обладать аналогичными характеристиками. Не менее важно обеспечить и высокое качество документации на проектируемую систему, поскольку основной результат труда разработчиков – «бумага»: планы, сметы, схемы, спецификации, инструкции по эксплуатации и т.д. 2.2. МЕТОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СОЗДАНИИ ИС Графическое представление. Рассматриваемые методы можно представлять в форме операционных диаграммы, на которых показывается декомпозиция отдельной задачи (функции) на составляющие. Различают диаграммы верхнего и нескольких нижних уровнен, характеризующихся большей степенью детализации. В частности, на диаграммах нижнего уровня показаны связи функций и используемых данных. Планирование. Разработчик всегда планирует основные направления своей деятельности. План работы служит отправной точкой при определении общих требований к ИС. Он же лежит в основе всех этапов реализации системы, представленных на рис. 2.1. Эта диаграмма заимствована из документации к инструментальной системе разработки ИС Modus фирмы ВIS Applied Systems Ltd, в основу которой положен ряд согласованных методов. Стратегия разработки ИС. Стратегия разработки ИС формируется на этапе общего планирования, выполняемого отделом системного проектирования. Разработчик в ходе планирования определяет, какие системы должны быть разработаны и каковы наиболее эффективные технические решения, а также оценивает потребности в ресурсах. Выделяют четыре направления общего планирования ИС: анализ основных функциональных областей деятельности организации с целью выявления возможных информационных систем и их взаимосвязей; выбор основных технических решений для реализации новых ИС и обеспечения эксплуатации разработанных систем; идентификация главных проектов, установление последовательности их реализации и оценка необходимых для этого ресурсов; при анализе реализуемости общего плана и расчете требуемых ресурсов, вероятно, придется провести дополнительные исследования; оценка общих трудозатрат. Выделение ресурсов и контроль их использования. Подразделение обработки данных может успешно функционировать только в том случае, если ему выделяются необходимые ресурсы и осуществляется контроль их использования. Поэтому необходимо правильно оценить потребности в ресурсах, добиться их выделения и организовать эффективный контроль использования в соответствии с текущими и перспективными планами, а при значительных отклонениях от планов – принять необходимые меры. С этой позиции главными представляются следующие задачи: разработка методик выполнения всех проектных работ; критический анализ краткосрочных и перспективных планов в соответствии с принятой стратегией разработки ИС; детальная оценка необходимых ресурсов и планирование их использования; составление и согласование смет; получение основных программных и технических средств и решение организационных вопросов; организация обучения персонала; контроль трудозатрат и использования ресурсов ЭВМ в подразделениях разработки и эксплуатации ИС; организация службы администрации данных. Управление разработкой. После одобрения проекта и утверждения сметы необходимо организовать управление разработкой, основу которого составляет поэтапный подход, предусматривающий в частности: планирование и контроль трудозатрат на разработку; контроль качества проектных решений; подготовку отчетов руководству о ходе разработки; пересмотр целевых установок при нехватке ресурсов; анализ возможности успешного завершения проекта; официальное утверждение результатов каждого этапа проектирования. Разработка и ввод системы в опытную эксплуатацию. ИС должна разрабатываться поэтапно. За начальные этапы (от анализа реализуемости до тестирования системы) отвечает в основном отдел проектирования. По завершении тестирования к проекту все шире привлекаются другие подразделения: служба эксплуатации и подразделения- пользователи. Полученные в результате проектирования решения подвергаются критическому анализу, главная цель которого – выявить, не нарушены ли ограничения, накладываемые имеющимися техническими и программными средствами. Результаты опытной эксплуатации оформляются документально. Эти документы помогут определить необходимые изменения в системе и пригодятся при реализации новых проектов. Аналогичный подход рекомендуется и при разработке отдельных прикладных программ или средств обслуживания, например программ поддержки базы данных. При этом решаются следующие задачи: выявление альтернативных решений и поиск наилучшего в рамках ограничений, накладываемых общим планом создания ИС; реализация поэтапного подхода к разработке системы; тщательное тестирование системы перед вводом ее в опытную эксплуатацию; привлечение пользователей и других подразделений к участию в разработке системы; организация управления разработкой; реализация системы; исследование результатов опытной эксплуатации. Промышленная эксплуатация. При промышленной эксплуатации ИС одновременно решаются задачи, преследующие цель обеспечить нормальное функционирование системы и предоставить пользователям необходимые услуги. Для этого нужно организовать обслуживание технических средств и сопровождение системного и прикладного программного обеспечения. Время от времени следует замерять и анализировать операционные характеристики системы с тем, чтобы установить, не требуется ли смена или настройка технических средств. В службе эксплуатации создаются подразделения технических средств и программного обеспечения, на которые возлагаются следующие обязанности: выбор, установка и сопровождение системных программных средств (причем основные средства такого рода нужно выбрать заранее); выбор, установка и обслуживание оборудования ЭВМ; сопровождение прикладных систем в части устранения ошибок, нарушающих их нормальное функционирование (развитие систем — самостоятельная задача); планирование и организация вычислительного процесса; обеспечение безопасности данных при эксплуатации ИС; измерение операционных характеристик системы. 2.1.СТРАТЕГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИС Методы проектирования систем, позволяют создавать функциональные ИС, повышать их экономичность и обеспечивать высокие эксплуатационные характеристики. Однако эти методы применимы только к индивидуальным проектам. Для успешной разработки ИС в организации должен существовать план, согласно которому ресурсами обеспечиваются наиболее эффективные проекты. Должна быть также продумана разумная последовательность реализации взаимосвязанных систем. До начала разработки систем, разделяющих одни и те же ресурсы, необходимо создать единую техническую базу. Это даст возможность избежать дорогостоящего перепроектирования при внедрении новых систем. Все сомнения в целесообразности применения той или иной технологии должны быть разрешены на ранних стадиях проекта, до выделения основных средств. Кроме того, потребности в ресурсах следует определить прежде, чем будет сформирован план реализации ИС. Перечисленные требования настолько существенны, что их анализ предшествует описанию методов разработки. Планированию разработки ИС должно предшествовать исследование основных направлений деятельности организации, в результате которого определяются ее главные задачи и могут быть пересмотрены как способы реализации тех или иных функций, так и сферы деятельности, номенклатура выпускаемой продукции, виды предоставляемых услуг и т.п. Рассмотрим планирование собственно системы, предположив, что анализ основных направлений деятельности организации завершен. Рассмотрим, как планируются ИС, наилучшим образом отвечающие перспективным потребностям организации, и как планируется выделение кадровых и машинных ресурсов на их разработку. На рис. 2.1 этот процесс формирования стратегии разработки показан поэтапно. Во-первых, проводится критический анализ требований к ИС с целью определения функций новых систем. Во-вторых, анализу подвергаются технические характеристики ИС: как, на каких ВЦ и по какой технологии они функционируют. Наконец, оцениваются необходимые для разработки системы ресурсы и технические средства. После этого формируется общий план создания системы, в котором распределяются приоритеты между отдельными направлениями работ. Термин «критический анализ» означает, что имеющиеся решения, пусть даже не оформленные документально, могут быть изменены и развиты. Рис. 2.1. Этапы разработки ИС 2.2. АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ На практике требования к ИС пересматриваются регулярно, например каждые два года в течение пяти лет с промежуточными мини-корректировками. Иногда к такому критическому анализу прибегают потому, что непомерно возрастает нагрузка на ЭВМ, а это уже ставит под вопрос дальнейшее развитие ИС. Анализ текущих потребностей. Вначале дается краткая характеристика организации: укрупненно описывается выпускаемая продукция или предоставляемые услуги и собирается статистика о сфере деятельности, например основные параметры объектов, с которыми приходится иметь дело (штаты, клиентура, число нерабочих дней), финансовые показатели (товарооборот по категориям продукции, сметы по основным статьям расходов, намечаемые деловые операции). Затем необходимо определить, в чем состоит суть деятельности организации, избегая, по возможности, употребления принятой в ней терминологии, т.е. построить ее функциональную модель. Эта функциональная модель в действительности является операционной диаграммой высокого уровня. Преимущество подхода заключается в том, что модель позволяет преодолеть организационные барьеры. Например, гораздо важнее определить с самого начала, что для ведения переговоров с поставщиками и учета материальных ресурсов целесообразнее создать ИС, чем решать, какое подразделение должно выделить средства на ее разработку и эксплуатацию. Операции верхнего уровня могут быть рассмотрены на следующем уровне детализации, так что может быть выявлено до шести операционных уровней. Такой способ декомпозиции трудоемок, но оправдан, поскольку деятельность любой организации сама по себе достаточно сложна. Построив функциональную модель, можно проанализировать текущие информационные потребности в ее терминах. Так, могут быть выявлены функциональные связи организационных подразделений и существующие информационные подсистемы. Информация, используемая для деловых операции, позволяет судить о полноте имеющихся данных. С целью ее изучения можно применить методы анализа данных, что поможет лучше уяснить основные направления деятельности организации и построить более совершенную функциональную модель. Далее следует определить, какие типы данных требуются для проведения той или иной операции. Наконец, должны быть зафиксированы сведения о наличии технических средств обработки информации и указано, в каких системах они используются. Основные усилия при выявлении перспективных потребностей должны быть направлены на выявление новых требований к системе в будущем. При этом необходимо определить направления усовершенствования существующих систем. Хотя при планировании системных требований желательно охватить все сферы деятельности организации, точные планы, как правило, могут быть разработаны лишь для некоторых из них. В остальных случаях может потребоваться дальнейшая детализация требований, результаты которой будут анализироваться поздней. Для установления перспективных потребностей организации целесообразно дополнить ее функциональную модель информацией о затратах, связанных с проведением каждой деловой операции. Так, для выполнения операции по подготовке рекламных материалов имеет смысл отдельно указать стоимость изготовления иллюстраций и печати. В сведения по операции «Управление запасами» можно включить отношение хранимых запасов к товарообороту. В ряде случаев можно вычислить вероятность успешного завершения операции (например, при разработке новых продуктов) и расходы по ее выполнению. Можно также провести ретроспективный анализ эффективности последних исследовательских проектов: чем выше эффективность, тем ниже потребность в новых информационных системах. Таким образом, в основу анализа требований к ИС должны быть положены три показателя: стоимость выполнения операции, количество используемых ресурсов и вероятность ее успешного завершения. Операции с наивысшими значениями этих показателей должны стать предметом более тщательного анализа. Дополнительно целесообразно провести систематизированные опросы руководства, сообразуясь с существующей организационной структурой. Полученные результаты следует сопоставить с описанием деловых операций несколько позже. Для организации диалога между аналитиками и руководством потребуются специальные анкеты. Главное — направить диалог в нужное русло. Большую помощь в этом плане может оказать метод анализа ключевых факторов эффективности. Он позволит не только выявить проблемы, но и оценить вероятность достижения успеха при создании ИС. Результаты анализа оцениваются с позиции руководителей подразделений и служат не для определения новых требований, а лишь для выявления направлений поиска. Подобным образом для каждой операции целевые установки можно сопоставить с возможностями существующих систем, а дальнейший анализ требований к разрабатываемой системе выполнить, например, исследуя приблизительные формы отчетов. Оценка же операций по степени их важности позволит установить приоритеты этих требований и выявить расхождения в результатах опроса. Взаимосвязанные системные требования группируются в области, каждая из которых обозначается подходящим термином. Далее исследуется экономическая целесообразность создания ИС. При этом могут быть выявлены две проблемы. Во- первых, несмотря на большую потребность в ИС, требования к ней могут быть сформулированы нечетко. Необходимо более детально изучить потребности, возможно, и не оформляя результаты до следующего пересмотра. Во-вторых, несмотря на наличие некоторого требования к ИС, может оказаться неясным соответствующее ему техническое решение. В такой ситуации необходим анализ реализуемости ИС, причем оформление результатов также может быть отложено до очередного пересмотра. В обоих случаях по завершении всех работ общий план реализации ИС необходимо еще раз подвергнуть критическому анализу. Подготовка нормативных документов, регламентирующих разработку ИС. Составляются краткие описания новых системных областей с указанием их относительных приоритетов. Определяется воздействие каждой операции на основную деятельность организации. Для каждой системной области, по возможности, выполняется предварительная калькуляция затрат на разработку и эксплуатацию. Разумеется, на данной стадии эти показатели будут весьма приблизительными и могут быть получены главным образом путем сравнения с соответствующими показателями существующих систем. В документации кратко описываются необходимые технические средства и ресурсы. Например, если речь идет об управлении производством и выдвигается требование автоматизировать производственный процесс, то должна быть зафиксирована связь между блоками управления этим процессом и ЭВМ. В документацию следует также включить краткие сведения о действующих системах, отразить и их связи с функциональной моделью организации. Подготовленный таким образом план разработки ИС должен быть утвержден руководством. Очень важно при этом оценить относительные приоритеты автоматизации различных сфер деятельности организации до рассмотрения технологических ограничений. Весьма желательно добиться успеха в процессе планирования и руководства, особенно на стадии согласования и утверждения плана. 2.3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРНЫХ МЕТОДОВ Выбор и применение системных методов рассматривают как самостоятельную задачу. Важно, чтобы ее решение носило плановый характер, было понятным и принято всеми субъектами проектирования. Рассмотрим порядок выбора, планирования, внедрения и сопровождения новой технологии проектирования. В первую очередь определяется, каким образом организация должна осваивать новую технологию – собственными силами либо с помощью внешней организации. ВЫБОР МЕТОДОВ. Прежде чем рассматривать весь спектр методов проектирования, определим информационные потребности пользователя. Вполне возможно, что реализация проектов запаздывает из-за неточных расчетов, слабого руководства, отсутствия необходимой квалификации кадров или избытка различных стандартов. Иногда неточно выполняется системный анализ, в результате чего, несмотря на хороший уровень программирования, созданная система не удовлетворяет запросам пользователя. С этой позиции разнообразие проблем, стоящих перед любыми проектными организациями, не так уж велико. Как только выявлены основные прикладные области, могут быть рассмотрены методы решения проблем и определен фронт работ. Несколько лет назад, когда структурное программирование стало популярным, руководители некоторых организаций считали, что новый метод поможет им избежать всех проблем – от неверной калькуляции и плохих характеристик системы до ее несоответствия требованиям пользователя и сложного, длительного тестирования. Однако это не так. Структурное программирование может помочь решить только проблемы программирования или тесно связанные с ним задачи. Если же ключевая проблема не имела непосредственного отношения к программированию, то оказывалось, что структурное программирование не оправдывает возлагаемых на него надежд. Поэтому необходимо правильно выбрать метод или совокупности методов для решения реальных проблем: каждой проблеме – свой подход! Точно так же, как порой мы выявляем недостатки в работе того или иного подразделения, необходимо отмечать и его сильные стороны. Если одна из проектных групп располагает эффективным методом ревизии, то этим методом должны овладеть и все остальные группы. При внедрении структурной технологии редко возникает необходимость коренной перестройки подразделений системотехники и программирования. Как правило, новые методы и процедуры объединяются с действующими стандартами и внедряются в плановом порядке. Далее следует ознакомиться со всеми имеющимися методами и технологиями. Конечно, при большом разнообразии методов многие из них не удастся изучить достаточно детально. В таких случаях можно рекомендовать обратиться за консультацией к другим организациям, которые уже используют эти методы. Желательно, чтобы консультирующие организации были сопоставимы по масштабам своей деятельности, вычислительной базе и решаемым задачам. На основе полученных сведений и данных из последних отчетов и статей формируется краткий перечень перспективных методов, по каждому из которых нужно собрать максимум информации. Для этого необходимо упорядочить представление о различных методах, причем особое внимание следует уделить таким вопросам, как: практическая направленность методов; полный набор приемлемых методов; пакеты прикладных программ, способствующие их реализации; применение методов на различных этапах разработки; взаимосвязи между этапами; разрабатываемая документация; срок и стоимость внедрения; требуемые стандарты; влияние методов на организацию работ службы обработки документации; влияние методов на работу пользователей; круг пользователей; число и местонахождение пунктов сопровождения. Для достижения лучших результатов целесообразно подключить к этой работе руководителей подразделений, в которых данные методы должны быть опробованы. Структурные методы обеспечивают основу для рационального управления процессом разработки. Очень полезно познакомиться с опытом организаций, где применяются рассматриваемые методы. Встречи со специалистами разных уровней – от директоров и руководителей групп до системотехников и программистов – позволят должным образом оценить используемые методы, их преимущества и недостатки. Можно изучить документацию и на ее основе сделать вывод о целесообразности применения метода. Многие методы выглядят весьма привлекательно, но нужно выяснить, как они зарекомендовали себя на практике. Специалисты, уже работавшие по той или иной технологии, могут дать ряд полезных советов и предостеречь от возможных ошибок. После оценки процедур и методов может быть принято решение о реализации некоторых из них. Существует множество технически верных подходов, но основным фактором, определяющим успех задуманной операции, является способ ее проведения. Если удастся добиться одобрения и поддержки всех инстанций, то вполне вероятно, что новые методы дадут ожидаемый эффект. Однако если члены проектной группы настроены отрицательно и считают, что они вынуждены следовать «еще одному набору стандартов», эта технология себя не оправдает. Ключевым фактором, способствующим успешному внедрению новой технологии, может оказаться привлечение к выбору методов и планированию реализации специалистов, которым предстоит работать по этой технологии. Желательно также проконсультироваться с ними относительно наилучшего способа применения методов проектирования в подразделениях. При выборе методов нужно хорошо представлять себе следующее: Будут ли все группы проектировщиков использовать новые методы? Какие методы следует испытать первыми? В каком объеме придется проводить обучение персонала? В какие сроки должны быть изменены стандарты? Какая помощь потребуется от внешних организаций? Как обеспечить гарантии того, что методы применяются правильно? Как составить график обучения? Какова будет реакция пользователя на внедрение методов? Как следует обучать операторов? Все эти вопросы следует согласовать не только с теми, кому предстоит внедрять новые методы, но и с теми, кто уже имеет опыт в их применении. СОЗДАНИЕ УСЛОВИЙ ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ НОВЫХ МЕТОДОВ. Как бы широко ни были распространены новые методы, жизненно важно, чтобы они нашли свое отражение в стандартах. Это должно стать одной из первых задач при планировании разработки ИС. Стратегия реализации методов в значительной степени зависит от характера выполняемых подразделением работ. В идеальном случае выбирается небольшой проект, и с ним проводятся эксперименты по применению новых методов. В конце проектирования можно оценить результаты, внести необходимые изменения и соответствующим образом модифицировать стандарты. Только после того, как методы пройдут экспериментальную проверку, они могут внедряться повсеместно. Однако во многих организациях в период внедрения структурных методов уже выполняются сложные долгосрочные проекты, и может пройти немало лет, прежде чем начнется разработка небольшого проекта. В такой ситуации методы можно опробовать на любом этапе. Если в данный момент выполняется анализ, то проектирование и программирование системы можно осуществлять уже с помощью структурных методов. Некоторые организации специально для испытания методов создают «искусственные проекты», что обычно ведет к «искусственным» результатам, поэтому им не может быть дана правильная практическая оценка. Если не установлены конкретные (причем довольно сжатые) сроки разработки, нет контактов с пользователем и проектировщикам известно, что система никогда не будет реализована, они, скорее всего, не смогут относиться к проекту как к «настоящему». Намного полезнее внедрять методы на плановых проектах, как бы далеки они ни были от идеала. Еще одной запланированной задачей должно быть обучение кадров. Здесь также возможно несколько вариантов. На этапе планирования необходимо решить вопрос о комплексном и своевременном обучении всего персонала. При планировании следует предусмотреть и возможность управления процессом внедрения методов. Очень важно установить, какая помощь со стороны разработчика потребуется на первых порах, когда и как должны пересматриваться методы. При изучении и применении любого нового средства наступает время, когда проектная группа должна подвести итоги своей работы. Именно на это время желательно планировать проведение инспекций. Явное подтверждение правильности полученных результатов стимулирует исполнителя, и в будущем он сможет решить аналогичную задачу быстрее и с большей уверенностью. В случае же каких-либо сомнений или ошибок своевременная инспекция позволит принять необходимые меры до выполнения большого объема работ. Такая поддержка окажется для проектной группы весьма полезной. 2.3. CASE-ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИС Общие требования к методологии и технологии. Методологии, технологии и инструментальные средства проектирования (CASE-средства) составляют основу проекта любой ИС. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов жизненного цикла ИС. Технология проектирования определяется как совокупность трех составляющих: пошаговой процедуры, определяющей последовательность технологических операций проектирования; критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций; нотаций (графических и текстовых средств), используемых для описания проектируемой системы. Технологические инструкции, составляющие основное содержание технологии, должны состоять из описания последовательности технологических операций, условий, в зависимости от которых выполняется та или иная операция, и описаний самих операций. Технология проектирования, разработки и сопровождения ИС должна удовлетворять следующим общим требованиям: • технология должна поддерживать полный ЖЦ ПО; • технология должна обеспечивать гарантированное достижение целей разработки ИС с заданным качеством и в установленное время; • технология должна обеспечивать возможность выполнения крупных проектов в виде подсистем (т.е. возможность декомпозиции проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности с последующей интеграцией составных частей). Опыт разработки крупных ИС показывает, что для повышения эффективности работ необходимо разбить проект на отдельные слабо связанные по данным и функциям подсистемы. Реализация подсистем должна выполняться отдельными группами специалистов. При этом необходимо обеспечить координацию ведения общего проекта и исключить дублирование результатов работ каждой проектной группы, которое может возникнуть в силу наличия общих данных и функций; • технология должна обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами (3–7 человек). Это обусловлено принципами управляемости коллектива и повышения производительности за счет минимизации числа внешних связей; • технология должна обеспечивать минимальное время получения работоспособной ИС. Речь идет не о сроках готовности всей ИС, а о сроках реализации отдельных подсистем. Реализация ИС в целом в короткие сроки может потребовать привлечения большого числа разработчиков, при этом эффект оказаться ниже, чем при реализации в более короткие сроки отдельных подсистем меньшим числом разработчиков. Практика показывает, что даже при наличии полностью завершенного проекта внедрение идет последовательно по отдельным подсистемам; • технология должна предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и его составляющих, возможность автоматического выпуска проектной документации и синхронизацию ее версий с версиями проекта; • технология должна обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации ИС (систем управления базами данных (СУБД), операционных систем, языков и систем программирования; • технология должна быть поддержана комплексом согласованных САSЕ-средств, обеспечивающих автоматизацию процессов, выполняемых на всех стадиях жизненного цикла (ЖЦ). Реальное применение любой технологии проектирования, разработки и сопровождения ИС в конкретной организации и конкретном проекте невозможно без выработки стандартов (правил, соглашений), которые должны соблюдаться всеми участниками проекта. К таким стандартам относятся следующие: стандарт проектирования; стандарт оформления проектной документации; стандарт пользовательского интерфейса. Стандарт проектирования должен устанавливать: ◦ набор необходимых моделей (диаграмм) на каждой стадии проектирования и степень их детализации; ◦ правила фиксации проектных решений на диаграммах, в том числе правила именования объектов (включая соглашения по терминологии), набор атрибутов для всех объектов и правила их заполнения на каждой стадии, правила оформления диаграмм, включая требования к форме и размерам объектов, и т.д.; ◦ требования к конфигурации рабочих мест разработчиков, включая настройки операционной системы, настройки CASE-средств, общие настройки проекта и т.д.; ◦ механизм обеспечения совместной работы над проектом, в том числе правила интеграции подсистем проекта, правила поддержания проекта в одинаковом для всех разработчиков состаянии (регламент обмена проектной информацией, механизм фиксации общих объектов и т.д.), правила проверки проектных решений на непротиворечивость и т.д. Стандарт оформления проектной документации должен устанавливать: • комплектность, состав и структуру документации на каждой стадии проектирования; • требования к ее оформлению (включая требования к содержанию разделов, подразделов, пунктов, таблиц и т.д.); • правила подготовки, рассмотрения, согласования и утверждения документации с указанием предельных сроков для каждой стадии; • требования к настройке издательской системы, используемой в качестве встроенного средства подготовки документации; • требования к настройке CASE-средств для обеспечения подготовки документации в соответствии с установленными требованиями. Стандарт интерфейса пользователя должен устанавливать: • правила оформления экранов (шрифты и цветовая палитра, состав и расположение окон и элементов управления); • правила использования клавиатуры и мыши; • перечень оформления текстов помощи; • перечень стандартных сообщений; • правила обработки реакции пользователя. Структурный подход к проектированию ИС. Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в декомпозиции (разбиении) автоматизируемых функций: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы «снизу – вверх» от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов. Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов. В качестве базовых принципов используются следующие: принцип «разделяй и властвуй» – принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения; принцип иерархического упорядочивания – принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне. Выделение базовых принципов не означает, что остнальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие: • принцип абстрагирования – заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных; • принцип формализации – заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы; • принцип непротиворечивости – заключается в обоснованности и согласованности элементов; • принцип структурирования данных – заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы. В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой, и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие: ◦ SADT (Structured Analysis and Design Technigue) – модели и соответствующие функциональные диаграммы; ◦ DFD (Data Flow Diagrams) – диаграммы потоков данных; ◦ ERD (Entity-Relationship Diagrams) – диаграммы «сущность – связь». На стадии проектирования ИС модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, отражающими структуру программного обеспечения: архитектуру, структурные схемы программ и диаграммы экранных форм. Перечисленные модели в совокупности дают полное описание ИС независимо от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы. Общая характеристика и классификация CASE-средств. Современные CASE- средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл программного обеспечения (ПО). Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспечивают качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации. При этом большую роль играют методы визуального представления информации. Это предполагает построение структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, использование многообразной цветовой палитры, сквозную проверку синтаксических правил. Графические средства моделирования предметной области позволяют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями. В разряд CASE-средств попадают как относительно дешевые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и дорогостоящие системы для неоднородных вычислительных платформ и операционных сред. Так, современный рынок программных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств, наиболее мощные из которых так или иначе используются практически всеми ведущими западными фирмами. Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность процессов жизненного цикла ПО и обладающее следующими основными характерными особенностями: мощными графическими средствами для описания и документирования ИС, обеспечивающими удобный интерфейс с разработчиком и развивающими его творческие возможности; интеграцией отдельных компонент CASE-средств, обеспечивающей управляемость процессом разработки ИС; использованием специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория). Интегрированное CASE-средство (или комплекс средств, поддерживающих полный ЖЦ ПО) содержит следующие компоненты: ◦ репозиторий, являющийся основой CASE-средства. Он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость; ◦ графические средства анализа и проектирования, обеспечивающие создание и редактирование иерархически связанных диаграмм (DFD, ERD и др.), образующие модели ИС; ◦ средства разработки приложений, включая языки 4GL и генератоы кодов; ◦ средства конфигурационного управления; ◦ средства документирования; ◦ средства тестирования; ◦ средства управления проектом; ◦ средства реинжиниринга. Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE- средств на те или иные процессы ЖЦ. Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools), набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС (toolkit) и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием. Помимо этого, CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам: применяемым методологиям и моделям систем и баз данных (БД); степени интегрированности с системами управления баз данных (СУБД); доступным платформам. Классификация по типам в основном совпадает с компонентным составом CASE- средств и включает следующие основные типы: ◦ средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа моделей предметной области [Design/IDEF (Meta Software), Dpwin (Logic Works)]; ◦ средства анализа и проектирования (Middle CASE), поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций [Vantage Team Builder (Cayenne), Designer/2000 (ORACLE), Silverrun (CSA), PRO-IV (McDonnel Douglas), CASE аналитик (МакроПроджект)]. Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных; ◦ средства проектирования баз данных, обеспечивающих моделирование данных и генерация схем баз данных (как правило, на языке SQL для наиболее распространенных СУБД. К ним относятся Erwin (Logic Works), S-Designor (SDP) и DataBase Designer (ORACLE). Средства проектирования баз данных имеются также в составе CASE- средств Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV; ◦ средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL [Uniface (Compuware), JAM (JYACC), PowerBuilder (Sybase), Developre/2000 (ORACLE), New Era (Informix), SQL Windows (Gupta), Delphi (Borland) и др.] и генераторы кодов, входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично – в Silverrun; ◦ средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций. Средства анализа схем БД и формирования ERD входят в состав Vantage Team Builder, PRO-IV, Silverrun, Designer/2000, ERwin и S-Designor. В области анализа программных кодов наибольшее распространение получают объектно-ориентированные CASE- средства, обеспечивающие реинжиниринг программ на языке C++ [Rational Rose (Rational Software), Object Team (Cayenne)]. Вспомогательные типы включают: • средства планирования и управления проектом (SE Cjmpanion, Microaoft Project и др.); • средства тестирования [Quality Works (Segue Software)]; • средства документирования [SoDA (Rational Software)]. На сегодняшний день российский рынок программного обеспечения располагает следующими наиболее развитыми CASE-средствами: • Vantage Team Builder; • Designer/2000; • Silverrun; • Erwin+ Brwin; • S-Designor; • CASE. Аналитик. Сегодня на рынке постоянно появляются как новые для отечественных пользователей системы (например, CASE /4/0, PRO-IV, System Architcct, Visible Analyst Workbench, EasyCASE), так и новые версии модификации перечисленных систем. ТЕМА 3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ 3.1. СИСТЕМА И ЕЕ РАЗНОВИДНОСТИ Система (греческое systema – целое, составленное из частей, соединения) – совокупность взаимодействия элементов, объединенных единством целей и образующих определенную целостность. Сложная система – система с разветвленной структурой и значительным количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов (подсистем). Простая система – система, состоящая из небольшого числа элементов и не имеющая разветвленной структуры (нельзя выделить иерархические уровни). Элемент системы – часть системы, имеющая определенное функциональное назначение. Централизованная система – система, в которой некоторый элемент (подсистема) играет доминирующую роль. Децентрализованная система – система, в которой нет доминирующей подсистемы. Организационная система – система, которая представляет собой набор людей или коллективов людей. Любая система функционирует в определенной внешней среде. Взаимодействие систем с внешней средой осуществляется через входы и выходы. Вход – это точка или область взаимодействия системы извне. Выход – точка или область воздействия системы вовне. Система представляет собой замкнутое единство связанных друг с другом элементов, упорядоченных по определенному закону (рис. 3.1), i=1…n; j=1…m; k=1…q; Xi(t), Yj(t), Ve(t) Входные воозмущающие вооздействия Входные X1 управляющие вооздействия X2 X3 Xi W1 W2 W3 W4 . Wk . . . V1 V2 V3 V4 Ve Координаторы внутреннего состояния Рис. 3.1. Y1 Выходные управляющие Y2 вооздействия Y3 Yj Открытая система – такая, в которой внутренние процессы существенно зависят от условий среды и сами оказывают на ее элементы значительное влияние. Замкнутая (закрытая) система – такая, в которой внутренние процессы слабо связаны с внешней средой. Функционирование закрытой системы определяется внутренней информацией. Детерминированная система – система, в которой связи между элементами и событиями носят однозначный, предопределенный характер. Вероятностные (стохастические) системы – такие системы, в которых связи между элементами и событиями носят неоднозначный характер. Связи между элементами носят вероятностный характер и существуют в виде вероятностных закономерностей. Детерминированная система является частным случаем вероятностной (Рв = 1). Динамичная система – система, характер которой непрерывно меняется. При этом переход в новое состояние не может совершаться мгновенно, а требует некоторого времени. Сложная система характеризуется: • единой целью функционирования; • иерархической системой управления; • большим количеством связей внутри системы; • комплексным составом системы; • устойчивостью к воздействию внешних и внутренних воздействующих факторов; • наличием элементов саморегуляции; • наличием подсистем. Целостность системы – принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и в то же время зависимость свойств каждого элемента от его места и функций внутри системы. Открытая целостная система – некоторое взаимодействующее с внешней средой целостное интегративное образование из множества элементов, находящихся в определенных функционально-структурных (функционально-целевых и причинно- следственных) отношениях, обладающих интегративным качеством, не свойственным отдельным элементам. Внешняя неопределенность системы – это неопределенность внешней среды, неопределенность связей системы с данной средой, неопределенность границы целостности системы. Внутренняя неопределенность обусловлена неопределенностью свойств и характеристик элементов системы и связей между ними. 3.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ 1. Организованная сложность системы характеризуется наличием взаимосвязи между элементами. Существует три типа связи: • функционально-необходимые; • избыточные (резервные); • сингерические (дающие увеличение эффекта системы за счет взаимодействия элементов). 2. Декомпоризуемость. 3. Целостность (эмержентная) системы – качество системы, которое не достигается простым суммированием характеристик элементов. Целенаправленность для системы определяется общими для всех элементов целенаправленными правилами взаимосвязей. 4. Ограниченность системы. Ограниченность системы связана с внешней средой. В понятие «внешняя среда» включают все системы элементов любой природы, оказывающие влияние на систему или находящиеся под ее воздействием. Возникает задача локализации системы (определения ее границ и существенных связей). Выделяют открытые и замкнутые системы. Открытые системы имеют связи с внешней средой, закрытые не имеют. 5. Структурность системы – группирование элементов внутри системы по определенному правилу или принципу в подсистемы. Структура системы – совокупность связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие. Группирование элементов характеризуется иерархией. Структура системы, в которой входящие в нее элементы связаны между собой через последовательное деление (логическое множество объектов делится на подчиненные множества). Иерархия управления – порядок подчиненности взаимосвязанных уровней системы. Норма управляемости: 1 человек управляет 10 людьми. Множество всех подсистем, вышестоящих и подчиненных по отношению к данной, называют вертикалью. Подсистемы, принадлежащие одной вертикали, называют соподчиненными. Разделяют связи двух типов: горизонтальные и вертикальные. Внешние связи, направленные внутрь системы называют входами, из системы во внешнюю среду – выходами. Внутренние связи – связи между подсистемами. 6. Функциональная направленность системы. Функции системы можно представить в виде набора некоторых преобразований, которые делятся на две группы. Связи входов системы Х с состояниями системы W ( X W ) . Состояние системы – набор значений ее внутренних параметров. Связи состояния системы W с ее выходами Y (W Y ) . Функции системы с точки зрения внешней среды заключаются в том, чтобы при определенном наборе значений Х выходные параметры Y принимали соответствующие значения. Задача специалиста по анализу и синтезу систем в общем виде заключается в определении содержания множеств X, W, Y, изучении зависимости между ними и возможности преобразования множеств Х в W и W в Y, в выборе и реализации оптимальных преобразований. В состав основных законов теории сложных систем входят: 1. Закон необходимого разнообразия «Разнообразие сложной системы требует управления, которое само обладает достаточным разнообразием. Этот закон обосновывает необходимость многовариантного планирования, выработку оптимальных решений. Оптимальное управление, рассматривающее различные варианты, соответствует закону необходимого разнообразия». 2. Закон отличия целого от частного (закон эмержентности) «Система обладает свойствами, не присущими определенным ее частям». 3. Закон внешнего дополнения «В системах прогноз состояния среды и выработка управляющих воздействий формальными методами могут быть осуществлены лишь приблизительно». 4. Закон обратной связи «Построение системы с использованием замкнутых контуров». 5. Закон антиэнтропийности «Управление системой всегда направлено на уменьшение неопределенности знаний об управляемой системе». 3.3. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОНЯТИЯ «УПРАВЛЕНИЕ» Управление – осуществление определенной последовательности формирования и реализации таких функций, как целеполагание, прогнозирование, планирование, учет, контроль и т.д. Управление есть функция системы, обеспечивающая либо сохранение совокупности ее основных свойств, либо ее развитие в направлении определенной цели. Управление всегда осуществляется для достижения определенной цели, конкретной для каждого конкретного объекта. Управляющие воздействия могут иметь различный характер: энергетический; материальный; информационный; организационный. Управление – процесс перевода системы из одного состояний в другое. Этот переход сопровождается затратами энергии, вещества, времени. Процесс управления – совокупность этапов, реализуемых во времени. Технологическую основу управления составляют процессы регистрации, сбора, приема, передачи, хранения, преобразования и отображения информации. Управление – процесс, развивающийся во времени. Методы управления – способы целенаправленного воздействия на объект управления. Рис. 3.3. Системы управления – класс систем, различающихся наличием самостоятельных функций и заданных целей управления, высоким уровнем специальной системы организации, необходимой для реализации этих целей. Любая система управления включает в себя элементы объекта управления (датчики, исполнительные механизмы). Управление организационными системами – это такое управление, которое обеспечивает согласованность и целенаправленную деятельность коллектива людей. ТЕМА 4. ОПИСАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 4.1. РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЭИС Автоматизация в общем смысле заключается в применении технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации. В настоящем пособии мы будем рассматривать нижеперечисленные понятия в аспекте автоматизации информационных процессов и процессов управления объектами различного назначения, но, безусловно, в первую очередь – экономическими. С позиции экономического управления информация рассматривается как сведения, знания, сообщения, которые позволяют решить ту или иную задачу управления (уменьшает неопределенность исходов). Данные – это сигналы, из которых еще необходимо извлечь информацию. Документ – носитель информации в системе управления. Автоматизированная экономическая информационная система (АЭИС) в общем смысле представляет собой некоторую систему обработки данных, основанную на использовании ЭВМ и связанную с управлением теми или иными объектами (предприятиями, организациями, технологическими процессами). В случае предприятия и организации АЭИС решает задачи обеспечения оптимального функционирования этих объектов и является системой организационного типа. В случае, когда объектом является технологический процесс, АЭИС является системой управления технологическим процессом. Таким образом, АЭИС (в дальнейшем система) представляет собой человеко-машинную систему, предназначенную для оптимизации управленческих решений в любой сфере экономики на базе средств вычислительной техники и математических методов. Системы, проводя интегрированную обработку информации, поступающей с объекта в темпе протекания на нем организационного, технического, экономического и технологического процессов, используют эту информацию для управления этими процессами и передачи ее в заинтересованные смежные и вышестоящие по иерархии системы. Применительно к организационно-административным, производственным и технологическим объектам АЭИС – согласно нормативным регламентациям является система «человек–машина», обеспечивающая эффективное функционирование объекта, в которой сбор и переработка информации, необходимой для реализации функции управления этим объектом, осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники и средств связи. АЭИС предназначена для целенаправленного автоматизированного ведения производственных, организационно-административных и технологических процессов с выдачей достоверной технико-экономической и технологической информации. Под объектом управления (в дальнейшем объектом) понимается совокупность технологического оборудования, реализуемого на нем по соответствующим регламентам технологического процесса производства, организационных, экономических, финансовых процессов, протекающих на нем. К объекту относятся организационные структуры, технологические агрегаты, установки, группы станков, отдельные производства, цехи, участки, производственный процесс промышленного предприятия или организации. Совокупность совместно функционирующего объекта и системы называется автоматизированным экономическим информационно-технологическим комплексом (АЭИТК). Определение АЭИС в форме, изложенной выше, указывает на наличие в ее составе: 1) современных автоматических средств сбора и обработки информации; 2) человека как субъекта труда, принимающего содержательное решение в выработке решений по управлению; 3) реализации в системе процесса обработки организационно-административной, технологической и технико-экономической информации; 4) целей функционирования системы, заключающихся в общем смысле в оптимизации работы объекта по заданному критерию управления. Критерием управления является экономический, технический или технико- экономический показатель. АЭИС является системой управления объектом в том и только в том случае, если она реализует управление в темпе протекающих на объекте процессов, если в выработке и реализации управляющих решений участвуют средства вычислительной техники, специальные технические средства и человек. Весьма важными понятиями, используемыми при создании системы, являются такие, как подсистема, период, стадия, этап создания (рис. 4.2). Подсистема представляет собой часть системы, выделенной из нее по функциональному или структурному признаку. Функциональный признак позволяет делить систему на управляющие и информационные подсистемы. Структурный признак позволяет делить систему на подсистемы, обеспечивающие управление частью объекта или соответствующие самостоятельным частям технические средства. Рис. 4.1. Стадия создания – одна из последовательно выполняемых частей периода создания системы, установленная нормативными документами. Этап создания – функционально обозначенная часть операции создания. Период создания – совокупность стадий, связанных между собой единой целью. 4.2. ВИДЫ ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОДСИСТЕМ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА В состав системы могут входить такие обеспечивающие подсистемы, как: 1. Организационно-экономическое обеспечение – это совокупность средств и методов, предназначенных для обеспечения взаимодействия персонала систем с техническими средствами и с административно-управленческим персоналом предприятия в процессе решения задач управления. Основные функции организационно-экономического обеспечения включают в себя: анализ существующего управления и выбор направлений повышения эффективности; разработку организационных решений по составу, структуре, организации и методологии; решения задач управления в АЭИС; разработку положения об информационно-вычислительной среде эксплуатации АЭИС, должностных инструкций персонала, изменений к должностным инструкциям в условиях функционирования системы; разработку инструкций по заполнению входных документов и использованию выходной информации; внедрение методов решения задач управления; разработку руководств пользователя. 2. Информационное обеспечение – это совокупность средств и методов построения информационной базы. Оно подразделяется на внемашинное и внутримашинное. Система нормативно-справочных документов включает конструкторские, технологические и производственно-технические документы, содержащие нормативные параметры и справочные сведения о предметах, средствах труда, о персонале. Опытный документ содержит исходную информацию, вводимую непосредственно при решении задач. 3. Техническое обеспечение – комплекс технических средств (КТС), обеспечивающих эффективное функционирование системы. 4. Математическое обеспечение – совокупность средств и методов, позволяющих разрабатывать математические модели задач управления. В процессе разработки математического обеспечения, создания моделей объектов и процессов управления применяются следующие этапы: ПЗ – постановка задачи; ЭММ – разработка экономико-математической модели; АРЗ – формирование алгоритма решения задачи; КП – разработка контрольного примера; РП – разработка рабочей программы; ОЭ – опытная эксплуатация; ТЭА – технико-экономический анализ; ПЭ – промышленная эксплуатация. 5. Программное обеспечение – совокупность программ и программных средств реализации всего комплекса задач. 6. Лингвистическое обеспечение – совокупность языковых средств, используемых на разных этапах создания системы с целью повышения эффективности разработки и облегчения общения человека и ЭВМ. 7. Правовое обеспечение – совокупность норм, выраженных в нормативных актах, устанавливающих и закрепляющих организацию АЭИС, их цели, задачи, структуру и функции, правовой статус АЭИС и всех ее звеньев и регламентирующая процесс создания и функционирования. 8. Эргономическое обеспечение – совокупность методов и средств, предназначенных для создания оптимальных условий деятельности человека в АЭИС для быстрейшего освоения системы. Вопросы ЭО разрабатываются для особо сложных систем и при разработке оригинальных технических средств. Содержание задач эргономического проекта различно для различных групп персонала. 4.3. СОСТАВ СИСТЕМЫ В составе АЭИС будем рассматривать следующие обеспечивающие подсистемы (рис. 4.3, где ТО – техническое обеспечение; ПО – программное обеспечение; ИО – информационное обеспечение; ОО – организационное обеспечение). Рис. 4.3. Кроме того, в систему могут вводиться такие виды обеспечений, как математическое, лингвистическое, правовое, организационно-экономическое и др. При рассмотрении данной темы мы остановимся только на подсистемах, которые указаны на рис. 4.3. ТО системы (рис. 4.4) представляет собой совокупность технических средств, достаточных для функционирования системы и реализации всех ее функций. В состав ТО входят вычислительные и управляющие устройства, средства получения, преобразования, хранения, отображения и регистрации информации в форме сигналов, устройства передачи сигналов и внешние исполнительные устройства. ПО системы (рис. 4.5) представляет собой совокупность программ, необходимых для реализации функции системы, заданного режима функционирования ТО и предполагаемого развития системы. ПО подразделяется на общее (ОПО) и специальное (СПО) программные обеспечения. ОПО предназначено для организации процесса функционирования вычислительных средств. Оно приобретается или поставляется совместно с ними. К ОПО относятся системы программирования, операционные системы, СУБД, трансляторы языков программирования, служебные и стандартные программы. Рис. 4.4. Рис. 4.5. СПО – совокупность программ, реализующих функции (сложные, составные или простые; управляющие, информационные и вспомогательные и т.д.), которые обеспечивают достижение заданных целей создания системы. ИО (рис. 4.6) включает в себя: • информацию, характеризующую состояние АЭИТК; • систему классификации и кодирования информации; • базы данных и массивы документов, необходимых для выполнения функций системы. Рис. 4.6. Рис. 4.7. ОО (рис. 4.7) представляет собой совокупность инструктивно-методических материалов, обеспечивающих заданную работу оперативного персонала, и самого оперативного персонала, который включает в себя оперативно-управляющий персонал (технологи-операторы), оперативно-обслуживающий персонал (обеспечивающий правильность работы ТО) и ремонтный персонал. 4.4. ЦЕЛИ И КРИТЕРИИ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ При создании системы в первую очередь определяются конкретные цели функционирования и назначение в общей структуре управления предприятием. Такими целями для систем различного класса могут быть: 1) экономия топлива, сырья, материалов и других производственных ресурсов; 2) обеспечение безопасности функционирования объекта; 3) повышение качества выходного продукта или обеспечение заданных значений параметров выходных изделий; 4) снижение затрат живого труда; 5) достижение оптимальной загрузки оборудования; 6) оптимизация режимов работы технологического оборудования (в том числе маршрутов обработки в дискретных производствах) и т.д.; 7) комфортность оперативно-обслуживающего персонала; 8) повышение оперативности управления. Если цель системы определяет ее назначение, то критерий эффективности позволяет определить, как она работает. Критерий эффективности – признак, на основе которого производится оценка качества системы. Критерий эффективности должен удовлетворять следующим условиям: ◦ К/Э должен быть количественным, то есть число или набор чисел. ◦ К/Э должен быть простым и эффективным в статическом смысле, то есть разброс измеряемых значений относительно истинной величины должен быть невелик. ◦ К/Э должен иметь физический смысл, что снижает возможность ошибок при его использовании. ◦ К/Э должен быть нормируемым, то есть сравниваемым с идеальным или заданным критерием и выраженным в процентах или долях единицы. Для многокритериальных систем желательно уменьшать число компонент векторного критерия эффективности, по возможности приводя его к скалярной форме. 4.5. ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ Под функцией системы мы будем подразумевать совокупность ее действий, направленных на достижение определенной частной цели управления. Совокупность действий системы представляет собой определенную и описанную в эксплуатационной документации последовательность операций и процедур, выполняемых частями системы. Будем отличать функции систем в целом от функций, выполняемых всем ТО системы или его отдельными устройствами. Отличительной особенностью управляющих и информационных функций является их направленность на конкретного потребителя (объект, персонал, внешние системы). Вспомогательные функции обеспечивают решение внутрисистемных задач. Эти функции не имеют потребителя вне системы и обеспечивают функционирование системы (функционирование ТО, контроль за его состоянием, хранением информации и т.п.). Для организационно-экономических систем в состав функции включаются планирование, оперативное управление, учет состояния объекта управления, контроль и анализ состояния объекта управления и регулирование (возврат объекта на плановую траекторию), связи с внешней средой. Планирование – выбор цели и траектории движения, бывает двух типов: • Стратегическое (перспективное) планирование. Определение конечных целей, средств и методов их достижений, необходимых ресурсов, последовательности и процедур их использования. Осуществляется методом прогнозирования. В стратегии планирования рассматриваются вопросы изменения характеристик управляемой системы. • Текущее (тактическое) планирование. Определение промежуточных целей и траектории движения системы. Параметры системы считаются заданными и учитываются как ограничения. Детально прорабатываются средства и способы решения задач, использования ресурсов, необходимые процедуры и технологии. Репланирование • коррекция плана осуществляется в режиме тактического планирования. Оперативное управление включает в себя: ◦ оперативное планирование; ◦ учет состояния объекта управления; ◦ контроль и анализ состояния объекта управления; ◦ регулирование – возврат объекта на плановую траекторию. Связь – осуществление передачи информации между объектом и субъектом и между системой в целом и внешней средой. Для систем, управляющих технологическим процессом в целом, функции системы подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные. Результатом работы управляющих функций является выработка и реализация управляющих воздействий на объект. Здесь под выработкой будем понимать определение на основании имеющейся информации рациональных управляющих воздействий, а под реализацией – действия, обеспечивающие их осуществление. К управляющим функциям относятся: регулирование или стабилизация отдельных технологических переменных; однотактное логическое управление операциями или аппаратами; программное логическое управление группой оборудования; оптимальное управление установившимися или переходными технологическими режимами или отдельными стадиями процесса; адаптивное управление объектом в целом. Содержанием информационных функций является сбор, обработка и представление информации о состоянии АТК оперативному персоналу или передача этой информации для последующей обработки. К информационным функциям относятся: 1) централизованный контроль и измерение технологических параметров; 2) косвенное измерение или вычисление параметров процесса; 3) формирование и выдача данных оперативному персоналу АИЭС или АИЭТК; 4) подготовка и передача информации в смежные системы управления; 5) обобщенная оценка и прогноз состояния АИЭТК и его оборудования. ТЕМА 5. ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 5.1. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ Принципы и положения разработки АЭИС определяются задачами научного управления и особенностями деятельности конкретных объектов в рамках существующей экономической системы, а также спецификой использования существующих методов и технологии. Поэтому базовой задачей при создании АЭИС является формирование оптимального сочетания используемых методов и технологии. Основные положения разработки АЭИС являются общими для всех стадий проектирования. В настоящее время в результате длительных и многочисленных исследований сформулированы следующие основные группы принципов разработки АЭИС: • экономико-методологические; • системные; • организационно-технические. Экономико-методологические принципы включают: 1. Описание объекта и существующей системы управления как системы и построение на этой основе общей модели управления развития объекта, которая отражает закономерности его развития. 2. Приведение структуры объекта в соответствие с возможностями системы управления. 3. Определение приоритета отдельных задач управления и очередности их разработки в рамках общей модели управления и проекта АЭИС. 4. Обеспечение формирования в АЭИС оптимального контроля управления на основе синтеза первоочередных и последующих планово-экономических, организационных и технологических задач. 5. Органическое сочетание организационных, экономических методов решения организационных задач. В качестве системных принципов целесообразно использовать: 1. Точное установление перечня, содержания и частоты динамики документооборота или регламента технологического процесса с учетом характера закономерностей модели управления. 2. Максимальную разгрузку оргструктуры от изменений обработки информации. 3. Формирование единой системы классификации и кодирования (и всей нормативно-справочной базы). 4. Организацию потоков информации через ЭВМ в замкнутом контуре реализации. 5. Одноразовую фиксацию фактических данных. 6. Непрерывное обновление нормативно-справочной информации. 7. Синтез элементов системы в пространстве и времени и установление четкого регламента их реализации в процессе управления. Организационно-технические функции являются основой создания эффективных и живучих АЭИС и включают в себя: приведение организационной структуры аппарата управления в соответствие с вводимой моделью управления; правовое обеспечение, регламентирующее взаимодействие элементов оргструктуры; подготовку организационной системы для работы в условиях АЭИС; предварительную экспериментальную проверку в реальных условиях новых технических решений по управлению; управление процессом разработки и внедрения АЭИС на основе программно-целевых методов. 5.2. УЧАСТНИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ В работах по созданию АЭИС принимают участие заказчик и основной исполнитель. Заказчиком является организация, формулирующая требования к системе, финансирующая работы по ее созданию, принимающая участие в этих работах и несущая ответственность за внедрение и использование АЭИС. Основной исполнитель – организация, выполняющая весь комплекс работ по созданию АЭИС и несущая ответственность за соответствующий технический уровень разработки и ее соответствие требованиям ТЗ на создание системы. При разработке АЭИС во многих случаях привлекаются соисполнители по тем или иным частным проблемам или задачам. Соисполнителем является организация, участвующая в создании системы и выполняющая порученные ей работы по договору с заказчиком или с основным исполнителем. Исполнитель несет ответственность за качество порученных ему работ перед заказчиком системы или руководящими органами по подчиненности. Привлечение исполнителей или соисполнителей является решением заказчика или основного исполнителя и должно быть во всех случаях согласовано с основным исполнителем. Основными участниками создания оригинальной системы являются заказчик и основной исполнитель, которого часто называют генеральным разработчиком системы. Кроме указанных участников создания могут привлекаться: ◦ генеральная проектная строительная организация; ◦ головной технологический институт; ◦ проектно-конструкторские организации и заводы; ◦ комплектующие организации; ◦ организация-проектировщик АЭИС; ◦ организации, разрабатывающие ПО; ◦ научно-исследовательские, монтажно-наладочные и строительные организации; ◦ научно-исследовательские организации-разработчики новых технических средств и технологий; ◦ заводы-изготовители. Состав и содержание работ по созданию АЭИС определяются нормативными документами. Распределение работ между исполнителями зависит от особенностей создания АЭИС или АЭИТК в целом. АЭИТК – комплекс, в составе которого создается АЭИС, может поставляться генеральным поставщиком или создаваться в условиях, когда генеральный поставщик комплексно отсутствует. Объект управления, для которого создается АЭИС, может быть действующим или строящимся (реконструируемым, модернизируемым). Конкретный состав работ по созданию АЭИС и состав участников определяются особенностями ее создания и устанавливаются в ТЗ. Взаимоотношения участников работ определяются с учетом статусов организаций-участников и могут в пределах этих статусов уточняться в договорах, программах, планах-графиках работ. 5.3. СТАДИИ И ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ Общие положения. Разработка АЭИС – весьма трудоемкий процесс, который требует иногда достаточно продолжительного времени. Поэтому организация разработки, выбор рациональной технологии разработки играют существенную роль в повышении эффективности создания АЭИС. Сложившаяся в настоящее время технология создания ИС представляет собой результат большого количества исследований и обобщения значительного опыта разработки во внедрения в различные сферы экономики сложных систем управления. В целом разработка АЭИС подразделяется на два важных подхода: • макропроектирование; • микропроектирование. Основная цель макропроектирования – определить облик будущей АЭИС, который включает в себя предварительное описание цели, подцели функций, задачи и методы их решения, контуры информационного, программного и технического обеспечения, организационного и технико-экономического обоснования целесообразности создания системы. Результаты макропроектирования служат основой дальнейших работ по созданию системы. При микропроектировании производится формирование технических решений и создание рабочей документации АЭИС. Процесс создания АЭИС включает в себя стадии, приведенные на рис. 5.1. Рис. 5.1. Общая стадийность создания АЭИС подразделения Стадия «Техническое задание». В процессе реализации ТЗ выполняются работы, целями которых являются: подтверждение целесообразности и детальное обоснование возможности создания эффективной АЭИС с функциями и техническими характеристиками, сформулированными в виде исходных технических требований к системе; планирование совокупности всех научно-исследовательских, опытно- конструкторских работ, проектных и монтажных работ, сроков их выполнения и фиксации организаций-исполнителей; подготовка всех материалов, необходимых для проведения проектных работ. При достижении этих целей исходные технические требования к АЭИС перерабатываются в ходе проводимых на стадии ТЗ предпроектных исследований в обоснованное, согласованное и утвержденное ТЗ для ее создания. ТЗ является основным документом, на соответствие которому осуществляется проверка системы при ее передаче в промышленную эксплуатацию и содержащее план-график всех последующих работ по созданию системы. Основанием для начала стадии ТЗ является заключение договора между заказчиком и основным исполнителем на проведение предпроектных, научно-исследовательских работ (НИР), заканчивающееся разработкой ТЗ на создание системы. Исходными материалами для работ стадии ТЗ являются: • договор о намерениях; • технико-экономическое обоснование создания системы; • исходные функциональные и технико-экономические требования заказчика к системе; • исходные данные, содержащиеся в материалах, разработанных на стадии этапа технико-экономического обоснования (ТЭО). Основными этапами стадии ТЗ являются: ◦ предварительное обследование автоматизируемого объекта; ◦ предпроектные НИР; ◦ обликовое проектирование АЭИС; ◦ разработка ТЗ на создание АЭИС. Основными выходными документами стадии ТЗ являются: ◦ ТЗ на создание ИС, содержащее технические требования и план-график работ, согласованные заказчиком и основным исполнителем; ◦ уточненное ТЭО намеченных в ТЗ решений; ◦ научно-технические отчеты, содержащие результаты проведенных предпроектных исследований и обликового проектирования. Техническое задание на создание АЭИС и ТЭО являются обязательными исходными документами для проведения проектных и НИР на стадиях технического и рабочего проектирования. Основными принципами разработки ТЗ являются точность, лаконичность, корректность, конкретность, учет требований нормативно-технической документации, подтверждающей целесообразность разработки системы. Основная цель этапа «Предварительное обследование автоматизируемого объекта» состоит в определении видов и объемов НИР, необходимых основному исполнителю для детального обоснования целесообразности и возможности создания предлагаемой заказчиком системы. Методически этап сводится к изучению исходных материалов, представленных заказчиком по результатам стадии ТЭО; сбору дополнительных материалов либо в форме различных проектных заданий на новый организационный технологический процесс для проектируемого ОУ, либо путем изучения действующего процесса или его близких аналогов; анализу причин потерь, простоев, брака и т.п. с целью выявления возможностей увеличения выпуска продукции, повышения ее качества и снижения потерь; оценке известных отечественных и зарубежных технических решений, которые могли бы быть использованы для реализации технических требований заказчика. В результате проведенных на данном этапе работ составляется ТЗ на предпроектные НИР, если эти работы выполняет основной исполнитель. В задании должны быть зафиксированы цели и объемы НИР, направления исследований, сформулированные на основании результатов проведенного предварительного обследования объекта и рассмотрения требований к системе. Основная цель этапа «Предпроектные НИР» – определение и анализ наиболее сложных задач управления для предварительного выбора способов их решения. При решении таких задач исполнители используют математические модели процессов и каналов измерений. Анализ технологического процесса как объекта управления заканчивается составлением содержательного описания ОУ и существующей системы управления. Основные разделы описания существующей системы управления и ОУ должны соответствовать требованиям нормативных документов. Анализ информационных потоков и формулировка критериев управления и ограничений заканчивается описанием объекта, как правило, в форме его структурной схемы, формализованным описанием критериев управления и ограничений. Разработка предварительных математических моделей элементов объекта завершается составлением соответствия математических описаний. В зависимости от принятых допущений описания представляются в форме детерминированных или стохастических соотношений. Отдельные постоянные коэффициенты этих соотношений определяются либо аналитическими, либо эксперементально-статистическими методами. Формулировка постановок функциональных задач системы заключается в определении содержания функций, которые должна реализовать система, и в уточнении требований к их выполнению. Одновременно предварительно оценивается возможность реализации этих функций с помощью современных методов автоматизации и ЭВМ. Такие исследования проводятся в лабораторных условиях либо аналитическим путем, либо методами экспериментального моделирования. На этапе «Обликовое проектирование» разрабатываются основные материалы, подтверждающие целесообразность и возможность создания АЭИС. На данном этапе проводится такое проектирование системы, которое включает в себя: • предварительную разработку функциональной и алгоритмических структур системы; • предварительный синтез основных алгоритмов контроля и управления; • предварительный выбор технических средств системы и его обоснования; • предварительное определение задач по модернизации технологического оборудования; • предварительный выбор общего программного обеспечения; • предварительный выбор общего или приобретение алгоритмических и программных модулей; • пакетов и библиотек программных модулей; • предварительный сравнительный анализ системы и ее известных аналогов. При выборе метода синтеза алгоритмов управления обычно требуется установить расчетный интервал управления и если необходимо, выполнить декомпозицию задач управления. Важную группу работ на этапе «Обликового проектирования» составляют предварительные расчеты надежности и метрологических показателей наиболее ответственных функций создаваемой АЭИС, оценки необходимой вычислительной мощности; определение рациональной загрузки КТС и предварительный выбор КТС системы и его обоснование. На этом этапе рекомендуется производить экспериментальную проверку алгоритмов управления на действующих установках при помощи макетов функциональных блоков и узлов создаваемой АЭИС. Этап может завершаться корректировкой ТЭО, связанной с уточнением перечня и характеристик реализуемых системой функций. Порядок и методика проведения расчетов технико-экономической эффективности устанавливается действующими нормативными материалами. При проведении расчетов используются исходные данные, представленные и согласованные с заказчиком. Основная цель работ этапа «Разработка ТЗ» состоит в составлении на базе результатов предпроектных работ ТЗ на создание АЭИС. Состав, содержание и порядок оформления ТЗ на создание АЭИС регламентируются стандартами, в соответствии с которыми ТЗ является обязательным исходным документом для проектирования системы, на соответствие которому осуществляется ее проверка при передаче в промышленную эксплуатацию и при сдаче государственной комиссии. ТЗ включает в себя следующие разделы: • вводная часть; • характеристики ОУ; • цель и назначение АЭИС; • технико-экономические показатели; • требования к системе; • требования к заказчику по подготовке объекта управления; • перечень работ по созданию системы; • порядок внедрения системы в промышленную эксплуатацию. Во вводной части должно содержаться: ◦ полное наименование системы; ◦ основание для создания системы; ◦ сроки начала и окончания работ по созданию системы; ◦ наименование организации-разработчика системы и организаций-соисполнителей – участников создания системы; ◦ полное наименование организации-разработчика системы; ◦ сведения об источниках и порядке финансирования. В разделе «Характеристики ОУ» должны содержаться следующие сведения: необходимая информация о технологическом оборудовании; данные о биинформационном и технологическом процессах, регламенте и режимах работы объекта; перечень используемых энергоресурсов и их характеристики; характеристики входной и выходной информации; сведения об условиях эксплуатации, в том числе о микроклимате, характеристиках помещений и особенностях ОУ и окружающей среды (пожароопасность, взрывоопасность и т.п.). В разделе «Назначение АЭИС» должны быть: ◦ цель и критерии управления; ◦ перечень функций системы, обеспечивающих достижение сформулированных целей; ◦ место системы в общей системе управления промышленным предприятием или системы высшей степени иерархии; ◦ планируемый объем и этапы развития системы: В разделе «Технико-экономические показатели системы» содержатся ожидаемые ТЭП с указанием максимально допустимой суммы единовременных затрат на создание системы, годового экономического эффекта и источников его возникновения, коэффициента экономической эффективности, затрат и т.п. Раздел «Требования к АЭИС» должен содержать следующие подразделы: • требования к системе в целом; • требования к качеству выполнения отдельных функций; • требования к составным частям системы. В подразделе «Требования к системе в целом» приводятся показатели надежности системы и ее функций, указания о способе обмена информации со смежными системами, указания о необходимости унификации проектных и технических решений, эргономические требования к системе по способам и форме представления информации оперативному персоналу в части реализации компоновки КТС, удобства обслуживания, комфортности диспетчерских и операторских пунктов, эстетичности решений и форм, требований к сохранности информации при авариях в системе энергоснабжения. Подраздел «Требования к качеству выполнения отдельных функций» должен содержать: • по каждой информационной функции – периодичность и формы представления информации в каждом месте контроля, характер использования информации; • по каждой управляющей функции – режимы управления и требования к качеству управления; • характеристики необходимой точности и быстродействия выполнения каждой функции и требования одновременности выполнения группы функций. В подразделе «Требования к составным частям системы» содержатся требования к ТО, ПО, ИО с изложением дополнительных требований, а также предварительные требования к численности и квалификации оперативного и ремонтного персонала и режиму его работы. В разделе «Требования к АЭИС» приводятся все дополнительные требования к системе. Раздел «Требования к заказчику по подготовке объекта» включает предварительные перечни основных работ по подготовке объекта к внедрению системы и вводу ее в промышленную эксплуатацию; мероприятий, обеспечивающих подготовку оперативного персонала, организацию обслуживания системы, эффективную работу при ее создании; требований к технологическому оборудованию, связанных с созданием системы (в том числе по установке измерительной и регулирующей аппаратуры), выполнение которых обеспечивает заказчик. В разделе «Состав и содержание работ» содержится план-график работ, в котором указываются стадии, этапы, содержание работ, организации-исполнители, сроки выполнения этапов и работ, а также чем заканчиваются этапы и работы, а также порядок представления отчетных материалов. Раздел «Порядок ввода АЭИС в промышленную эксплуатацию» должен содержать сведения о видах испытаний системы, а также, при необходимости, дополнительные требования к порядку проведения приемо-сдаточных работ. Разработка, согласование и утверждение ТЗ на создание АЭИС реализуется следующим образом: ТЗ на создание АЭИС разрабатывает организация-разработчик с участием заказчика; ТЗ согласовывается в установленном порядке с заказчиком и исполнителем; в случае необходимости ТЗ согласовывается со всеми регламентирующими организациями; ТЗ оформляется в соответствии с нормативными документами; подписи лиц, визирующих ТЗ перед его согласованием и утверждением, и лиц, принимающих участие в его разработке, приводятся на последнем листе. Методика предпроектного обследования. На этапе предпроектного обследования устанавливаются: • объект исследования (наблюдения); • программа обследования; • организационный план обследования. Программа обследования, как правило, включает в себя следующие этапы: получение сведений о положении, закономерностях развития и функционирования объекта управления; получение сведений о потенциальных возможностях рационализации функционирования объекта; получение исходных данных для построения моделей объекта. Проведение комплекса работ должно базироваться на: • общности цели (повышение эффективности и безотказности ОУ); • общности средств достижения целей (выявление внутренних резервов путем построения организационной, технологической, информационной и математической моделей ОУ); • развитии методологии в рамках общей цели (системное описание OУ); • установлении особенностей раздела и функционирования ОУ. Процесс исследования начинается с построения организационно-технологической, информационной модели ОУ и завершается разработкой его математической модели. Наиболее важной и первоочередной задачей предпроектного обследования является системное описание ОУ. Системное описание дает следующую информацию об объекте: • цели и критерии функционирования; • закономерности функционирования и развития; • функции и задачи управления; • требования и методы решения задач управления; • требования к структуре системы управления; • условия и особенности формирования структуры АЭИС. Таким образом, системное описание объекта дает возможность получить его организационную, технологическую, информационную и математическую модель и требования к кибернетической модели системы управления. Построение кибернетической модели АЭИС дает возможность: установить функциональную, информационную, организационную и техническую структуру АЭИС; определить иерархичность системы и форму управления (централизованное, децентрализованное, смешанное); определить распределенность или сосредоточенность АЭИС (топологическую, функциональную, техническую); определить регламент функционирования АЭИС для достижения целей функционирования объекта; определить принципы построения и способы реализации АЭИС, обеспечивающие достижение целей развития объекта. В соответствии с целями функционирования и развития объекта исследуются направления совершенствования методов и средств управления им. Одной из важнейших задач предпроектного обследования является формирование информационной модели объекта управления. Информационная модель представляет собой совокупность сигналов, данных и сообщений, несущих информацию об объекте управления и внешней среде, организованную по определенным правилам. Таким образом, под информационной моделью можно понимать всю сумму сведений об объекте управления и о задачах управления этим объектом. В рамках этого понятия в качестве модели можно рассматривать схему потоков информации, обращающихся в процессе управления объектом. Информационная модель объекта. К информационной модели предъявляется ряд требований: • возможность ее получения различными способами; • адекватность информационным потокам; • полнота модели. Назначением информационной модели является: проведение анализа для различных вариантов формирования и движения информации; получение количественных оценок соответствующих вариантов; принятие решений для автоматизации объекта; формирование системы получения, обработки, передачи и реализации информации; синтез траекторий обработки и формирования требований к функциональной структуре АЭИС. В процессе анализа необходимо выбрать и оценить параметры управления узлами и агрегатами, установить связь между ними и факторами, оказывающими влияние на реализацию целей управления. Для анализа и увязки выявленных функциональных задач необходимо иметь их информационное отображение, получаемое при разработке информационной модели. Для построения информационной модели необходимо определить технологию ее получения (метод, организация, способы изучения, анализа, синтеза). Информационная модель включает в себя: • перечень сигналов и показателей; • элементы технологической модели; • элементы организационной структуры; • характеристики потоков информации; • перечень процедур обработки информации; • показатель-вектор, элементами которого служат отдельные признаки. Значение вектора определяет количественную характеристику (оценку), которую конкретный показатель дает объекту. Анализ информационной модели позволяет: • определить состав сообщений и сигналов на объекте; • уточнить использование сигналов и сообщений; • определить значимость сигнала, сообщения, документа (показателя); • получить исходные данные для совершенствования системы; • определить последовательность процедур управления объектами. Таким образом, анализ информационных моделей позволяет: ◦ оценить объемы внутренней информации и информации поступающей и передаваемой; ◦ сделать выводы о траекториях движения сигналов; ◦ оценить перечень сигналов, сообщений, по которым принимаются управляющие решения; ◦ оценить степень использования тех или иных сигналов; ◦ определить перечень сигналов поступающих, но не используемых. Элементами потока информации являются: • сигналы; • сообщения; • документы; • функции управления. Форма описания информационной модели может быть: • содержательное описание; • топологическое описание; • табличное (матричное) описание. Информационная модель: ◦ наглядно отражает процессы образования и траектории сигналов, сообщений, документов; ◦ дает информацию о функционировании каждого элемента объекта; ◦ дает информацию о функционировании ОУ в целом. Основой для построения информационной модели являются: • классификационный перечень сигналов, сообщений и документов, циркулирующих на ОУ; • классификатор основных процедур управления; • характеристики интенсивности потоков информации; • технологическая схема ОУ; • структурная схема ОУ; • административная структура. Для построения информационной модели необходимо знать: • точки возникновения информации (сигнала); • точки потребления сигнала; • последовательность преобразования сигнала (траекторию преобразования). При построении информационной модели необходимо определить: структуру ОУ и организационную структуру; функции линий, узлов, агрегатов и элементов ОО; состав сигналов, возникающих и потребляющихся в элементах технологической и организационной структуры; состав и описание характеристик линий, узлов и агрегатов; состав нормативно-справочной информации. схему информационных потоков; перечень операций по преобразованию сигналов; наименования и характеристики структурных элементов, являющихся источниками сигналов (данных); наименования и характеристики элементов, пользующихся сигналами (данными); темпы преобразования сигналов; периодичность оценки сигналов (передачу информации о них в организационную структуру). Программа предпроектного обследования промышленного предприятия как организационно-экономического объекта приведена в прил. 1, программа обследования газоконденсатного месторождения как технологического процесса дана в прил. 2. Технический проект. Целью работ, выполняемых на стадии «Техническое проектирование (ТП)», является разработка основных технических решений по создаваемой системе и окончательное определение ее стоимости. Содержание этих работ сводится к проведению общесистемного и аппаратурного синтеза системы и разработке ее специального программного и информационного обеспечения. Основанием для включения в план и выполнение работ на стадии ТП служит утвержденное ТЗ на создание системы и договор или другой документ о финансировании работ. Для вновь строящегося и реконструируемого ОУ техническое проектирование системы выполняется параллельно с разработкой технического проекта строительства объекта. Основные участники работ на стадии ТП: Основной исполнитель (обычно исследовательский институт системного профиля) и соисполнитель-проектировщик АЭИС. Распределение работ между ними определяется планом-графиком и договором. При необходимости допускается привлечение других организаций-соисполнителей и выполнение работ, не предусмотренных планом- графиком. Виды и объемы работ, поручаемых организациям-соисполнителям, определяются соответствующим заданием. Соисполнители несут ответственность за качество и результаты поручаемых им работ перед организацией, привлекающей их к выполнению этих работ. Работы стадии ТП завершаются разработкой: общесистемных решений, необходимых и достаточных для выпуска на стадии «рабочий проект» эксплуатационной документации на систему в целом; проектно-сметной документации, входящей в состав раздела «Автоматизация ТП» технического проекта строительства; проектов заявок на разработку новых технических средств. Заявки передаются заказчику для последующего оформления в установленном порядке; документации специального программного и информационного обеспечения, включая техническое задание на программирование. Основные результаты работ стадии оформляются в виде технического проекта АЭИС. Состав и содержание проекта должно быть достаточным для рассмотрения и утверждения на их основании на стадии рабочего проектирования всей рабочей документации, в том числе рабочих чертежей и других документов, используемых при производстве строительных, монтажных и наладочных работ. Исходными материалами на стадии ТП являются: • ТЗ на создание АЭИС; • технико-экономическое обоснование системы; • научно-технические отчеты о работах, проведенных на стадии ТЗ; • дополнительные исходные данные заказчика или генеральной проектной организации о ОУ, помещениях и сооружениях, электроснабжении и т.п., необходимые в процессе проектирования. Этапами создания АЭИС являются: ◦ системотехнический синтез АЭИС; ◦ аппаратурно-технический синтез АЭИС; ◦ разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта, объекта автоматизации; ◦ разработка технических заданий на оперативно-диспетчерское оборудование, не выпускаемое серийно; ◦ подготовка заявок на разработку новых средств автоматизации; ◦ разработка сметы на АЭИС; ◦ расчет ожидаемой технико-экономической эффективности АЭИС; ◦ техническое проектирование ПО, ИО; ◦ сравнительный анализ разрабатываемой АЭИС и ее известных аналогов. На этапе «Системотехнический синтез АЭИС» (далее «ССАЭИС») прорабатываются основные решения по системе в целом и разрабатываются такие проектные документы, как схемы функциональной и организационной структур системы, предварительные укрупненные структурные схемы КТС и СВТ, описания постановок функциональных задач и др. Также составляются задания на работы, поручаемые организациям- соисполнителям. Задания должны точно устанавливать наименование и состав поручаемой работы, ее объем и место в проекте АС, технические требования, перечень основных выходных документов. Указанные задания передаются организациям- соисполнителям. Сведения о заданиях приводятся в соответствующих разделах пояснительной записки к проекту АЭИС, а их перечень оформляется в виде отдельного документа или приложения к пояснительной записке. На этапе «Аппаратурно-технологический синтез АЭИС» разрабатываются структуры КТС и СВТ системы, схемы автоматизации, приводится оценка метрологических характеристик информационно-измерительных каналов и т.п. Этот этап органически связан с этапом «Составления ведомости оборудования и материалов». На этапе «Разработка задания на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации» определяются требования к помещениям, необходимым видам энергии, средствам производственной связи, а также к другим разработкам, приводимым в смежных частях проекта строительства или реконструкции объекта и связанным с созданием АЭИС. Эти задания, как правило, передаются генеральной проектной организации в рабочем порядке. В ТП АЭИС приводится перечень заданий, а в пояснительной записке – пояснения к ним. Работа на этапе «Подготовка ТЗ на разработку новых средств автоматизации» заключается в определении технических требований к новым техническим средствам, их предварительном согласовании с разработчиком средств, составлении проектных заявок и передаче их заказчику в рабочем порядке для дальнейшего оформления и прохождения в установленном порядке. В пояснительной записке к техническому проекту АЭИС приводится перечень таких заявок. Работа на этапе «Разработка технических заданий на оперативно-диспетчерское оборудование, не выпускаемое серийно» заключается в подготовке таких заданий на оборудование, изготавливаемое в индивидуальном порядке промышленными предприятиями или строительно-монтажными организациями. Эти задания передаются либо конструкторским организациям заводов-изготовителей, либо другим конструкторским, проектно-конструкторским и проектно-технологическим организациям. Этапы «Разработка сметы затрат на создание АЭИС», «Расчет ожидаемой экономической эффективности АЭИС» завершают составление документов, включаемых в состав общесистемной документации. В смету затрат на создание АЭИС включают затраты на проектирование, разработку новых технических средств, научно-исследовательские работы, разработку программного обеспечения, приобретение и монтаж средств ТО. Стоимость НИР, опытно-конструкторских работ и работ по ПО оценивается по сметным калькуляциям или ориентировочно, исходя из предполагаемого объема трудозатрат. Смета на приобретение и монтаж средств ТО составляется в соответствии с порядком, установленным нормативной документацией. Расчет ожидаемой экономической эффективности может производиться на основании результатов имитационного моделирования функционирования объекта и системы. Работы этапа «Сравнительный анализ разрабатываемой АЭИС и ее известных аналогов» проводятся с учетом результатов, полученных на стадии ТЗ. Результаты этих исследований отражаются в пояснительной записке к проекту системы. Работы этапа «Техническое проектирование специального программного и информационного обеспечения» являются непосредственным продолжением системно- технического проектирования АЭИС и включают разработку всех алгоритмов, реализуемых с помощью СВТ, алгоритма функционирования человеко-машинной системы и подготовку основных решений по информационному обеспечению функций, реализуемых с помощью СВТ. Результаты работ оформляются в виде отдельного раздела технического проекта, содержащего следующие документы: • описание алгоритма функционирования АЭИС; • описание алгоритмов контрольных задач; • описание информационного обеспечения; • описания массивов информации; • перечень входных сигналов и данных; • перечень выходных сигналов и документов; • чертежи форм входных и выходных документов (видеограмм); • технические задания на программирование. При проведении работ этапа используются следующие исходные материалы: ◦ ТЗ на создание системы; ◦ отчеты о научно-исследовательских, опытно-конструкторских и других работах, выполненных на стадии ТЗ; ◦ схема функциональной структуры; ◦ описание постановок задач для функций, реализуемых с помощью СВТ; ◦ другие документы, отражающие результаты предшествующих работ, в том числе раздел «Автоматизация технического проекта объекта строительства». Разработка информационного обеспечения на стадии ТП должна включать в себя анализ информации, необходимой для реализации всех функций, на полноту, непротиворечивость, отсутствие избыточности и дублирования. Разработка алгоритмов должна охватывать все алгоритмы, реализуемые с помощью средств СВТ, и завершаться их анализом. Сформулированные требования и другие подобные результаты фиксируются в документе «Описание информационного обеспечения». Если в составе документов на систему отсутствует функция диагностики состояния ТС и ПО, соответствующие этой функции алгоритмы не разрабатываются, а описание алгоритмов технологического контроля и управления должно содержать все сведения, необходимые для разработки всех тестовых программ при рабочем проектировании. Работы этапа оформляются в виде отдельного раздела технического проекта АЭИС, разработку которого разрешается завершать в сроки, отличные от сроков разработки проектно-сметной документации системы, но не позже начала стадии «Внедрение». Все виды документов ТП регламентируются нормативной документацией. По усмотрению разработчика допускается обоснованный выпуск дополнительной документации. В случаях, обговоренных в ТЗ на создание АЭИС, допускается выпуск технического проекта в сокращенном варианте для второй и последующих очередей создания системы. Документацию ТП АЭИС следует компоновать по частям, соответствующим видам обеспечения системы. При этом следующим признаком деления документации по томам может быть очередность разработки системы, целевое назначение документов для дальнейшего использования. Допускается компоновка документации рабочего проекта по другим логически обоснованным признакам, заранее согласованным с заказчиком. Документацию ТП подразделяют на общесистемную документацию функциональной части, программного, математического, информационного и технического обеспечения. Документацию ПО и ИО рекомендуется соединять. Из общего числа документов ТП выделяется проектно-сметная документация. В пояснительной записке к ТП раскрываются роль, цель и назначение АЭИС и всех проектных решений, а также данные о работах, выполненных на стадии «Технический проект», но не требующих оформления в виде самостоятельных проектных документов, и сведения, поясняющие и дополняющие документацию. Пояснительная записка относится к общесистемной документации, но кроме общих разделов может содержать разделы по видам обеспечения системы. К пояснительной записке могут прикладываться планшеты, выполненные в виде рисунков или цветных фотографий. Порядок согласования и утверждения основных документов стадии «Технический проект» осуществляется следующим образом: Проектно-сметная документация раздела «Автоматизация технологических процессов» утверждается в составе технического проекта объекта строительства. Раздел технического проекта СПО и ИПО согласовывается с заказчиком в полном объеме при условии, что заказчик берет на себя функции сопровождения ПО при промышленной эксплуатации системы. Стадия «Рабочий проект». В соответствии с нормативной документацией «Рабочий проект (РП)» представляет собой техническую документацию, утвержденную в установленном порядке, содержащую уточненные и детализированные общесистемные проектные решения, программы и инструкции по решению задач, а также уточненную оценку экономической эффективности системы и уточненный перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению. Целью работ, выполняемых на стадии РП, является выпуск рабочей документации на создаваемую систему. Рабочая документация состоит из проектно-сметной документации, необходимой и достаточной для приобретения и наладки КТС, документации ПО, ИО, ОО, РП утверждению не подлежит. Основные этапы работ приведены на рис. 5.2. Основанием для проведения РП является ТП и заключаемые договора с поставщиками или разработчиками элементов системы. Исходными данными являются материалы ТЗ и ТП, дополнительные данные заказчика, необходимые в процессе проектирования. Рис. 5.2. На этапах РД КТС и ЗД готовится соответствующая проектно-сметная документация на ТО системы. На этапе ИЭ разрабатывается в полном объеме документация ОО внедряемой очереди системы. Окончательная корректировка этой документации производится по результатам опытной эксплуатации на стадии «Внедрение». Проектная документация РП системы комплектуется по частям, соответствующим видам обеспечения. При этом признаком деления по томам может быть очередность ввода системы, организация передачи документации заказчику. Она может компоноваться по другим логическим признакам. Документация РП подразделяется на общесистемную, техническую, организационную и программного обеспечения. Пояснительная записка к РП содержит сведения, необходимые для комплектования документации, монтажа и наладки системы. После завершения всех работ стадии РП составляется ведомость документов, в которую включаются наименования и обозначения всех документов проекта, указывается порядок его комплектования. Целью этапа РД ПО (И) является разработка специального программного обеспечения, подготовка нормативно-справочной информации и других данных для загрузки информационной базы и выпуска соответствующей рабочей документации. Исходными данными для работ этапа являются документы ТП: • ТЗ на программирование; • описание информационного обеспечения; • описание массивов информации; • перечень входных сигналов и данных; • перечень выходных сигналов и документов; • чертежи форм видеограмм. Результаты работ представляются в виде: отлаженных программ СПО на носителях информации (включая необходимые тестовые программы); данные, подготовленные для загрузки во внутримашинное информационное обеспечение; рабочей документации на ПО и ИО, включая эксплуатационную программную документацию. Работы этапа выполняются последовательно в две группы. Работы первой группы выполняются основным исполнителем и организацией- разработчиком ПО и включают: ◦ анализ всей совокупности алгоритмов системы и синтез иерархической структуры программного обеспечения АСУ ТП; ◦ анализ синтезированной структуры с целью определения требований к программным интерфейсам и организации информационной базы; ◦ анализ выделенных программных комплексов с целью оценки возможности заимствования готовых программ; ◦ разработку для каждой из выделенных программ документов «Описание программы», «Описание организации внутримашинной информационной базы», «Описание системы классификации и кодирования»; ◦ подготовку исходных данных для разработки контрольных примеров нарастающей сложности, достаточных для проверки работоспособности программных комплексов. В работах второй группы принимают участие организации, разрабатывающие ПО, основной исполнитель и заказчик системы, которые выполняют: программирование и изготовление всех выделенных программ – элементов СПО; подготовку и запись на носители информации для первичной загрузки внутримашинной информационной базы; комплексную отладку ПО, разработку и выпуск спецификации и эксплуатационных программных документов с приведением в них фактической информации, характеризующей готовую программу. Под изготовлением программ понимается: ◦ для заимствованных программ – получение (покупка) соответствующих программ и программной документации, постановка программы на ЭВМ, получение дубликатов программы и изготовление программной документации в необходимом количестве экземпляров; ◦ для программ, полученных с использованием средств автоматизации программирования, – генерация с помощью этих средств программ СПО системы и изготовление необходимой программной документации; ◦ для остальных программ – составление программы на соответствующем языке, программирование и изготовление необходимой программной документации. Подготовка информации для первичной загрузки информационной базы производится с участием заказчика системы, который обеспечивает подготовку необходимой производственной и нормативно-справочной информации. Запись информации на носителе производится организацией-разработчиком ПО. Комплексная отладка ПО системы производится последовательно от элемента к минимально включающему его комплексу и т.д. Для проверки правильности функционирования тестирования ПО выполняется на контрольных примерах. Комплексная отладка завершается выпуском всей необходимой программной документации на все элементы и ПО в целом. На стадии РП заказчик обязан: • уточнить план оргтехмероприятий по подготовке объекта к внедрению системы; • сдать в промышленную эксплуатацию КТС и ИВЦ; • завершить формирование информационной базы АЭИС; • организовать поэтапную приемку программ на контрольных примерах; • обеспечить обучение пользователей и персонала ИВЦ работе в условиях АЭИС; • подготовить в соответствии с инструктивными материалами, переданными разработчиком, контрольные примеры; • осуществить приемку программного обеспечения с проверкой его на контрольных примерах; • обеспечить внедрение задач по мере их приемки; • выполнить работы по подготовке нормативно-справочной информации в соответствии с требованиями автоматизации функций управления и требований АЭИС; • выполнить организационно-технические мероприятия по подготовке объекта к внедрению системы и оформить акт их выполнения. Стадия «Внедрение АЭИС». Стадия «Внедрение» представляет собой завершающую часть работы по созданию АЭИС. Целью и главным результатом работ, выполняемых на данной стадии, является передача действующей системы в промышленную эксплуатацию. Основанием для выполнения работ по внедрению системы является готовность документации рабочего проекта. Все работы на стадии проводятся в соответствии с планом-графиком, утвержденным организацией-заказчиком и согласованным с основным исполнителем и соисполнителями. Организация всех работ на стадии «Внедрение» основана на следующих положениях: ответственность за внедрение системы несет заказчик; все соисполнители отдельных видов работ несут ответственность за объем и качество выполненных работ перед заказчиком и фиксируют выполнение порученных им работ двухсторонними актами; в процессе внедрения системы все работы организационно обеспечиваются планом- графиком работ, приказами и распоряжениями по заказчику и исполнителям, протоколами и актами, фиксирующими возможность выполнения порученных работ и приемку выполненных работ. Стадия «Внедрение» включает в себя следующие этапы: • подготовка объекта к внедрению системы; • наладка системы; • опытная эксплуатация; • приемо-сдаточные испытания; • сдача системы государственной, межведомственной или ведомственной комиссии; • доработка системы по результатам опытной эксплуатации и испытаний. Первый этап включает в себя: • организационные работы, предшествующие работам по внедрению; • строительно-монтажные работы по установке или модернизации оборудования; • работы по комплектации системы; • монтажные работы. На втором этапе выполняется наладка КТС системы, ее ПО и проведение предварительных испытаний системы для передачи ее в опытную эксплуатацию. Наладочные работы проводятся силами специализированных организаций, привлекаемых заказчиком на договорных началах, а также подразделением АЭИС и основным исполнителем. Основанием для начала работ на этапе является приказ заказчика о готовности объекта к проведению наладочных работ. К приказу прилагается план-график выполнения работ на этапе с указанием очередности наладки КТС, ПО, отдельных функций и системы в целом. На этапе выполняются следующие работы: • автономная наладка КТС системы; • наладка общего ПО; • автономная отладка функций АЭИС; • комплексная наладка системы; • проведение испытаний системы на работоспособность перед ее передачей в опытную эксплуатацию. Автономная наладка КТС производится в последовательности автономной наладки отдельных блоков, устройств, регуляторов, в совокупности КТС, обеспечивающих выполнение отдельных функций и наладки системы в целом. Наладка программного обеспечения производится по соответствующим тестам разработчиком ПО или поставщиком средств вычислительной техники. Автономная наладка отдельных функций системы производится в порядке, определенном планом-графиком работ по внедрению системы. Целью комплексной наладки системы является проверка и достижение правильности выполнения алгоритма функционирования системы как взаимодействующего человеко- машинного комплекса. Основанием для начала работ по комплексной отладке системы является завершение работ по автономной наладке функций, зафиксированных в соответствующем акте. На третьем этапе опытная эксплуатация системы производится с целью проверки работоспособности системы, готовности оперативного и ремонтного персонала к работе в условиях промышленной эксплуатации системы. Участники этого этапа – заказчик, основной исполнитель и соисполнители. Опытная эксплуатация производится по программе, разработанной основным исполнителем и заказчиком. Длительность опытной эксплуатации устанавливается в пределах 1–3 месяцев. В случае необходимости допускается увеличение или сокращение срока опытной эксплуатации. Основанием для начала опытной эксплуатации АЭИС служит утвержденный акт о завершении комплексной наладки системы и предварительных испытаний системы на работоспособность. На этапе выполняются следующие работы: • включение системы в опытную эксплуатацию; • определение эксплуатационных характеристик системы; • дополнительная отладка программ и устройств; • коррекция эксплуатационной документации. Программа опытной эксплуатации АЭИС в общем случае предусматривает: проведение проверок технического состояния системы; выявление фактов и причин неисправностей КТС и их устранение; проверку метрологических характеристик основных измерительных каналов; определение качественных и количественных показателей выполнения функций; оценку качества работ, выполненных участниками при создании системы; проверку готовности оперативного и ремонтного персонала промышленной эксплуатации системы; доработку программного обеспечения и коррекцию эксплуатационной документации. В ходе опытной эксплуатации устраняются допущенные ошибки в программах и КТС и вносятся исправления в эксплуатационную документацию. Результаты опытной эксплуатации оформляются протоколом, в который вносятся результаты обработки всей информации, выводы и рекомендации по результатам анализа данной информации и представления АЭИС на приемо-сдаточные испытания. Протокол подписывается представителями заказчика, исполнителя и соисполнителей, служит основой для предъявления АЭИС на приемо-сдаточные испытания и в составе технической документации на систему представляется комиссии, проводящей эти испытания. Приемо-сдаточные испытания (ПСИ) проводятся с целью проверки соответствия созданной системы общим техническим требованиям на АЭИС, требованиям, содержащимся в ТЗ на создание системы и приемку системы в промышленную эксплуатацию. ПСИ проводятся комиссией, ранг которой определяется значимостью АК, целями проведенной работы и составом исполнителей. После ПСИ составляется акт, в котором указывается: • ранг и состав комиссий; • время, место испытаний и наименование системы; • сведения об основном исполнителе и основания для создания АЭИС; • состав части системы, предъявленной на испытание; • объем проведенных испытаний; • заключение о результатах рассмотрения предъявленной на испытание документации и проведенных испытаний. Шестой этап выполняется после завершения ПСИ в том случае, когда выявлена необходимость внесения исправлений в монтаж КТС и в ПО и соответствующие изменения в эксплуатационную документацию. 5.4. ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ АЭИС Предметом изучения инженерной психологии в настоящее время применительно к АЭИС являются деятельность оператора, особенности процессов взаимодействия между человеком и различными частями (ТО, ПО, ИО) системы. Раньше усилия психологов были направлены в основном на то, чтобы при помощи тестового отбора и тренировок приспособить человека к ЭВМ. Однако настоящие средства автоматизации требуют высокой степени развитости характеристик человека-оператора (скорость реакции, объем внимания и памяти, скорость приема и переработки информации). Это и привело психологов и физиологов к необходимости создания новой науки – инженерной психологии. Простейшим подходом в этой науке был подход, определяющий человека как простое звена системы управления (канал связи с определенной пропускной способностью). При этом абстрагирование от многих психологических аспектов (характеристик) деятельности и личности человека-оператора и исследование его функционирования с помощью тех же методов и средств, которые разработаны для технических систем (МАШИНОЦЕНТРИЧЕСКИЙ ПОДХОД). Этот подход был полезен на первой этапе (периоде возникновения науки). Однако сейчас характер деятельности человека- оператора значительно изменился, поскольку изменились его задачи. Серьезные требования сейчас предъявляются к интеллектуальным, волевым, эмоциональным качествам. Поэтому предметом инженерной психологии стали не только простые сенсомоторные процессы, но и такие высшие психические функции, как мышление, эмоции, мотивы, применительно к процессам взаимодействия человека и ЭВМ. На первый план вышли такие характеристики, как: • активность; • сознательность; • способность к творчеству; • интуиция. Вот почему возникло АНТРОПОЦЕНТРИЧЕСКОЕ направление развития инженерной психологии. Таким образом возникло новое направление инженерно-психологическое проектирование (ИПП). Цель ИПП – создание рационального проекта деятельности человека-оператора на основе ее анализа. Под анализом деятельности человека-оператора понимается исследование психологической структуры и механизмов (классификация составляющих ее задел и определение единиц деятельности) действий и операций, используемых для решения этих задач. Базовая задача ИПП – распределение функции между человеком-оператором и ЭВМ. Традиционный способ ее решения и связан с анализом преимуществ и недостатков, свойственных человеку и ЭВМ. Для этого используются специальные таблицы (таблицы ФИТСА, 1951 г.). Проблема распределения функций между человеком и ЭВМ осложняется необходимостью обеспечения целостности психологической структуры операторской деятельности и выбора рациональной степени автоматизации. Когда человек участвует в процессе только с целью повышения надежности, то его моторная деятельность минимизируется. Основной задачей его является ожидание неисправностей, при появлении которых от него потребуется немедленное включение в деятельность системы. В таких условиях его внимание рассеивается, и он находится в состоянии повышенного напряжения, близкого к стрессовому. Это приводит к быстрой утомляемости и психологическому дискомфорту. В этом случае готовность человека резко снижается. Кроме того происходит разрушение профессиональных навыков, вызванное деятельной пассивностью и выключением оператора из процесса управления. Поэтому используются следующие методы: • совместное (смешанное, поочередное) управление объектом со стороны человека и ЭВМ; • специальная организация пульта оператора (специальная система спорадического контроля) наблюдение и контроль за элементами; • контроль за состоянием человека-оператора. Таким образом, ИПП чрезвычайно актуально для систем.