Информационные системы. 5

Информационные системы

Информационные технологии – весьма широкое определение, под которое попадает ряд отдельных технических средств и приемов работы с информацией. Но, как правило, в процессе работы с информацией люди имеют дело со вполне определенной связанной последовательностью взаимодействий с различными средствами. В зависимости от шкалы времени (от оперативных до долгосрочно-стратегических задач) и масштаба действий (от одного рабочего места до целой компании) могут обнаруживаться разные связи и последовательности, и для управления ими нужны разные методы. Методы варьируются также по степени алгоритмизации и рационализации. Наиболее рационально алгоритмизированная совокупность методов и средств работы с информацией – информационная система. Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации. Информационные системы бывают разного назначения и масштаба. Также информационные системы отличаются по степени охвата сфер деятельности предприятия (учитывают ли они только бухгалтерию или также и склад, финансы, производство и т.д.). Однако все информационные системы обладают рядом свойств, которые являются для них общими:

ИС предназначены для сбора, хранения и обработки информации. Таким образом, в основе любой информационной системы лежат средства хранения и доступа к данным;

ИС предназначены для конечного пользователя, не являющегося специалистом в области вычислительной техники. Из этого следует, что ИС должны включать в себя клиентские приложения, обеспечивающие интуитивно понятный интерфейс.

Информационные системы бывают фактографическими  и документальными. К первым относятся ИС, предназначенные для поиска однозначного ответа на запрос и для однозначного решения поставленных задач. Условно фактографические ИС делят в свою очередь на информационно-справочные системы, информационно-поисковые системы и системы оперативной обработки данных. Системы оперативной обработки данных решают  такие задачи, как управление производством, бухгалтерский учет и т.п.По масштабу ИС делятся на:

Настольные;

Сетевые;

ИС масштаба предприятия.

Документальные информационные системы предназначены для решения задач, не предусматривающих однозначного ответа на вопрос. Некоторые системы представляют собой смешанный тип фактографической и документальной ИС.

В большинстве случаев, когда требуется комплексная система, для хранения, обработки и поиска информации, процедура внедрения оказывается очень длительной и трудоемкой. Но несмотря на то, что процесс освоения предприятием такого нововведения, как ИС весьма сложен, в случае успешного завершения процесса затраченные ресурсы затем всегда окупаются за счет того, что:

ИС автоматизирует применение математических методов к решению управленческих задач;

ИС по крайней мере частично освобождает сотрудников от рутинного труда;

ИС минимизирует вероятность появления ошибки в ходе передачи либо обработки информации;

ИС снижает объем документов на бумаге;

ИС совершенствует документооборот;

ИС снижает затраты на производство товаров и услуг.

ГЛАВА 2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И СМЫСЛ ОРГАНИЗАЦИИ

Поскольку основной обязанностью руководства высшего уровня является создание системы управления, то, очевидно, важно с самого начала установить сущность и характер такой системы. Данная глава содержит определение системы управления и описание ее характеристик.

Систему управления можно определить как подсистему организации, компонентами которой являются группы взаимодействующих людей: ее функции заключаются в восприятии определенных проблем организации (входов) и последующем выполнении набора действий (процессов), в результате которых вырабатываются решения (выходы), увеличивающие доход от деятельности всей организации (удовлетворение) или оптимизирующие некоторую функцию всех входов и выходов организации. Рассмотрим более подробно некоторые аспекты этого определения.

Системы управления могут рассматриваться как существенно нормативные , и хотя единого согласованного определения нормативной системы нет, тем не менее интересно следующее высказывание Ричарда Кершнера: "Система представляет собой совокупность компонентов (одушевленных или неодушевленных), которая воспринимает некоторые входы и, будучи вынуждена определенным образом отвечать на них, производит такие выходы, которые обеспечивают достижение цели – максимизации некоторой функции входов и выходов".

Системы изобретены людьми для удовлетворения их специфически человеческих целей; они целенаправленны, сознательно построены, рациональны и могут так изменяться, что их ценность может увеличиваться.

Нормативные системы можно в общих чертах классифицировать по их компонентам или составным частям на 1) машинные; 2) типа «человек – машина» и 3) типа «человек – человек». В этой книге рассматривается третий класс систем. Мередит Кроуфорд заметил, что футбольная команда может считаться системой «человек – человек», в которой человек обеспечивает энергию, движение, силу удара, переработку информации, память и выработку решений. Далее он отмечает, что батарея управляемых ракет состоит из машин, выполняющих те же самые операции.

Таким образом, в системах типа «человек – человек» материальной базой, или «оборудованием», системы является сам человек. Более того, по аналогии с машинными системами системы «человек – человек» можно рассматривать как социальные Изобретения. Социальные, экономические и политические институты могут истолковываться и выражаться в тех же понятиях, как и политика организации, ее процедуры или методы. Необходимо помнить, что этот комплекс социальных конструкций приводит, как предполагается, к большему удовлетворению потребностей людей.

Системы обычно изображаются с помощью диаграмм потоков или в виде блок-схем; элементарная система в общем виде изображена на рис. 2.1.

Основными частями системы являются вход, процесс, или операции, и выход. У любой системы вход состоит из элементов одной и той же номенклатуры, которые классифицируют по их роли в процессе системы. Первый элемент входа тот, над которым осуществляется некоторый процесс, или операция. Этот вход есть или будет «нагрузкой» системы. Вторым элементом входа системы является среда, воздействующая на операции системы . Третий элемент входа обеспечивает размещение и перемещение компонентов системы. Входы классифицируются также по содержанию: материальные, энергетические, информационные или любая их комбинация. В системах типа «человек – человек» материалом, входящим в систему, является сам человек: пациент, помещенный в больницу, или потенциальный потребитель, поступающий в систему рынка. Закон можно рассматривать как вход из окружающей среды, выступающий в форме силы, принуждающей людей, или как ограничение, которое, например, может влиять на действия предпринимательской организации. Когда люди уходят из системы, то их место должны занять другие, необходимость замены становится входом.

Вторая часть системы – это операции, процессы или каналы, через которые должен проходить вход. Система должна быть устроена таким образом, чтобы необходимые процессы воздействовали на каждый вход, в соответствующее время для достижения желаемого выхода. Если входом является пациент больницы, то этот «материал» будет пропущен через ряд людей-операторов, которые представляют собой «оборудование» системы, осуществляющее предписанную работу или набор действий. Вообще можно сказать, что набор действий составляет операцию, если каждое действие необходимо для осуществления желаемого выхода и если эти действия взаимозависимы.

Согласно Расселу Акоффу: «Действия взаимозависимы относительно выхода, если на скорость изменения любой выходной переменной воздействуют изменения любой переменной, описывающей одно из действий, которое зависит (является функцией) от всех других, связанных с выходом, действий».

Третья часть системы – выход, являющийся ее продуктом или результатом, а также два операциональных критерия выхода, которым должна удовлетворять система: стабильность и надежность системы. Эти требования определяют нормы функционирования системы: стабильность характеризует непрерывность выхода, а надежность описывает согласованность компонент в процессе действия системы или величину ошибки. Если задавать такие входы, к которым система не может приспособиться, можно ухудшить ее выход.

6. Теоретические основы построения АИС

Основополагающими принципами создания АИС являются следующие:

Принцип системности: система - совокупность взаимосвязанных элементов, подчиненных определенной цели.

Принцип развития: АИС создается с учетом возможности постоянного пополнения и обновления функций системы и видов ее обеспечений

Принцип совместимости: обеспечение способности взаимодействия систем различных видов, уровней в процессе совместного функционирования

Принцип стандартизации и унификации: необходимость применения типовых, унифицированных и стандартизированных элементов функционирования АИС

Принцип эффективности: достижение рационального соотношения между затратами на создание системы и целевым эффектом, получаемым при ее функционировании

А также несколько частных принципов:

Принцип декомпозиции основан на разделении системы на части, а также выделении отдельных комплексов работ

Принцип первого руководителя предполагает закрепление ответственности при создании системы за заказчиком - будущим пользователем

Принцип новых задач состоит в поиске постоянного расширения возможностей системы, совершенствовании процесса управления, получении дополнительных результативных показателей с целью оптимизации управленческих решений

Принцип автоматизации информационных потоков и документооборота

Принцип автоматизации проектирования

А также организационно-технологические принципы:

Принцип абстрагирования, т.е. выделение наиболее существенных (с конкретной позиции рассмотрения) аспектов системы

Принцип формализации: необходимость строгого методического подхода к решению проблемы, применению формализованных методов описания и моделирования изучаемых и проектируемых процессов

Принцип концептуальной общности, т.е. неукоснительное следование единой методологии проектирования

Принцип непротиворечивости и полноты, т.е. наличие всех необходимых элементов в создаваемой системе и их согласованное взаимодействие

Принцип независимости данных от процессов их обработки, их физической структуры и распределения в технической среде

Принцип структурирования данных

Принцип доступа конечного пользования, т.е. пользователь должен иметь средства доступа в БД, которые он может использовать непосредственно (без программирования)

2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Система классификации

Система кодирования

Классификация информации по разным признакам

СИСТЕМА КЛАССИФИКАЦИИ

Общие сведения

Важным понятием при работе с информацией является классификация объектов.

Классификация - cистема распределения объектов (предметов, явлений, процессов, понятий) по классам в соответствии с определенным признаком

Под объектом понимается любой предмет, процесс, явление материального или нематериального свойства. Система классификации позволяет сгруппировать объекты и выделить определенные классы, которые будут характеризоваться рядом общих свойств. Классификация объектов - то процедура группировки на качественном уровне, направленная на выделение однородных свойств. Применительно к информации как к объекту классификации выделенные классы называют информационными объектами.

Пример 2.6. Всю информацию об университете можно классифицировать по многочисленным информационным объектам, которые будут характеризоваться общими свойствами:

информация о студентах - в виде информационного объекта ''Студент'';

информация о преподавателях - в виде информационного объекта "Преподаватель";

информация о факультетах - в виде информационного объекта "Факультет" и т.п.

Свойства информационного объекта определяются информационными параметрами, называемыми реквизитами. Реквизиты представляются либо числовыми данными, например вес, стоимость, год, либо признаками, например цвет, марка машины, фамилия.

Реквизит - логически неделимый информационный элемент, описывающий определенное свойство объекта, процесса, явления и т.п.

Пример 2.7. Информация о каждом студенте в отделе кадров университета систематизирована и представлена посредством одинаковых реквизитов:

фамилия, имя, отчество;

пол;

год рождения;

место рождения;

адрес проживания;

факультет, где проходит обучение студент, и т.д.

Все перечисленные реквизиты характеризуют свойства информационного объекта "Студент".

Кроме выявления общих свойств информационного объекта классификация нужна для разработки правил (алгоритмов) и процедур обработки информации, представленной совокупностью реквизитов.

Пример 2.8.

Алгоритм обработки информационных объектов библиотечного фонда позволяет получить информацию о всех книгах по определенной тематике, об авторах, абонентах и т.д.

Алгоритм обработки информационных объектов фирмы позволяет получить информацию об объемах продаж, о прибыли, заказчиках, видах производимой продукции и т.д.

Алгоритмы обработки в том и другом случае преследуют разные цели, обрабатывают разную информацию, реализуются разными способами.

При любой классификации желательно, чтобы соблюдались следующие требования:

полнота охвата объектов рассматриваемой области;

однозначность реквизитов;

возможность включения новых объектов.

В любой стране разработаны и применяются государственные, отраслевые, региональные классификаторы. Например, классифицированы: отрасли промышленности, оборудование, профессии, единицы измерения, статьи затрат и т.д.

Классификатор - систематизированный свод наименований и кодов классификационных группировок.

При классификации широко используются понятияклассификационный признак и значение классификационного признака, которые позволяют установить сходство или различие объектов. Возможен подход к классификации с объединением этих двух понятий в одно, названное как признак классификации. Признак классификации имеет также синоним основание деления.

Пример 2.9. В качестве признака классификации выбирается возраст, который состоит из трех значений: до 20 лет, от 20 до 30 лет, свыше 30 лет.

Можно в качестве признаков классификации использовать: возраст до 20 лет, возраст от 20 до 30 лет, возраст свыше 30 лет,

Разработаны три метода классификации объектов: иерархический, фасетный, дескрипторный. Эти методы различаются разной стратегией применения классификационных признаков. Рассмотрим основные идеи этих методов для создания систем классификации.

Иерархическая система классификации

Иерархическая система классификации (рис. 2.3) строится следующим образом:

исходное множество элементов составляет 0-й уровень и делится в зависимости от выбранного классификационного признака на классы (группировки), которые образуют 1-й уровень;

каждый класс 1-го уровня в соответствии со своим, характерным для него классификационным признаком делится на подклассы, которые образуют 2-й уровень;

каждый класс 2-го уровня аналогично делится на группы, которые образуют 3-й уровень и т.д.

Рис. 2.3. Иерархическая система классификации

Учитывая достаточно жесткую процедуру построения структуры классификации, необходимо перед началом работы определить ее цель, т.е. какими свойствами должны обладать объединяемые в классы объекты. Эти свойства принимаются в дальнейшем за признаки классификации.

Запомните! В иерархической системе классификации из-за жесткой структуры особое внимание следует уделить выбору классификационных признаков.

В иерархической системе классификации каждый объект на любом уровне должен быть отнесен к одному классу, который характеризуется конкретным значением выбранного классификационного признака. Дня последующей группировки в каждом новом классе необходимо задать свои классификационные признаки и их значения. Таким образом, выбор классификационных признаков будет зависеть от семантического содержания того класса, для которого необходима группировка на последующем уровне иерархии.

Количество уровней классификации, соответствующее числу признаков, выбранных в качестве основания деления, характеризует глубину классификации.

Достоинства иерархической системы классификации:

простота построения;

использование независимых классификационных признаков в различных ветвях иерархической структуры. Недостатки иерархической системы классификации;

жесткая структура, которая приводит к сложности внесения изменений, так как приходится перераспределять все классификационные группировки;

невозможность группировать объекты по заранее не предусмотренным сочетаниям признаков.

Пример 2.10. Поставлена задача - создать иерархическую систему классификации для информационного объекта "Факультет", которая позволит классифицировать информацию обо всех студентах по следующим классификационным признакам: факультет, на котором он учится, возрастной состав студентов, пол студента, для женщин - наличие детей. Система классификации представлена на рис.2.4 и будет иметь следующие уровни:

0-й уровень. Информационный объект "Факультет";

1-й уровень. Выбирается классификационный признак - название факультета, что позволяет выделить несколько классов с разными названиями факультетов, в которых хранится информация обо всех студентах;

2-й уровень. Выбирается классификационный признак - возраст, который имеет три градации: до 20 лет, от 20 до 30 лет, свыше 30 лет. По каждому факультету выделяются три возрастных подкласса студентов;

3-й уровень. Выбирается классификационный признак - пол. Каждый подкласс 2-го уровня разбивается на две группы. Таким образом, информация о студентах каждого факультета в каждом возрастном подклассе разделяется на две группы - мужчин и женщин;

4-й уровень. Выбирается классификационный признак - наличие детей у женщин: есть, нет.

Созданная иерархическая система классификации имеет глубину классификации, равную четырем.

Рис. 2.4. Пример иерархической системы классификации для информационного объекта "Факультет"

Фасетная система классификации

Фасетная система классификации в отличие от иерархической позволяет выбирать признаки классификации независимо как друг от друга, так и от семантического содержания классифицируемого объекта. Признаки классификации называются фасетами(facet - рамка). Каждый фасет (Фi) содержит совокупность однородных значений данного классификационного признака. Причем значения в фасете могут располагаться в произвольном порядке хотя предпочтительнее их упорядочение.

Пример 2.11. Фасет цвет содержит значения: красный, белый, зеленый, черный, желтый.

Фасет специальность содержит названия специальностей.

Фасет образование содержит значения: среднее, среднее специальное, высшее.

Схема построения фасетной системы классификации в виде таблицы отображена на рис. 2.5. Названия столбцов соответствуют выделенным классификационным признакам (фасетам), обозначенным Ф1, Ф2,..., Фi,..., Фn. Например, цвет, размер одежды, вес и т.д. Произведена нумерация строк таблицы. В каждой клетке таблицы хранится конкретное значение фасета. Например, фасет цвет, обозначенный Ф2, содержит значения: красный, белый, зеленый, черный, желтый.

Ф1, Ф2,..., Фi,..., Фn

Рис 2.5. Фасетная система классификации

Процедура классификации состоит в присвоении каждому объекту соответствующих значений из фасетов. При этом могут быть использованы не все фасеты. Для каждого объекта задается конкретная группировка фасетов структурной формулой, в которой отражается их порядок следования:

Ks=( Ф1, Ф2,..., Фi,..., Фn),

где Фi- i-й фасет;

n - количество фасетов.

При построении фасетной системы классификации необходимо, чтобы значения, используемые в различных фасетах, не повторялись. Фасетную систему легко можно модифицировать, внося изменения в конкретные значения любого фасета.

Достоинства фасетной системы классификации:

возможность создания большой емкости классификации, т.е. использования большого числа признаков классификации и их значений для создания группировок;

возможность простой модификации всей системы классификации без изменения структуры существующих группировок.

Недостатком фасетной системы классификации является сложность ее построения, так как необходимо учитывать все многообразие классификационных признаков.

Пример 2.12. Обратитесь к содержанию примера 2.10, где показано построение иерархической системы классификации. Для сопоставления разработаем фасетную систему классификации.

Сгруппируем и представим в виде таблицы (рис. 2.6) все классификационные признаки по фасетам:

фасет название факультета с пятью названиями факультетов;

фасет возраст с тремя возрастными группами;

фасет пол с двумя градациями;

фасет дети с двумя градациями.

Структурную формулу любого класса можно представить в виде:

Ks=(Факультет, Возраст, Пол, Дети)

Присваивая конкретные значения каждому фасету, получим следующие классы:

К1=(Радиотехнический факультет, возраст до 20 лет, мужчина, есть дети);

K2=(Коммерческий факультет, возраст от 20 до 30 лет, мужчина, детей нет);

К3=(Математический факультет, возраст до 20 лет, женщина, детей нет) и т.д.

Рис. 2.6. Пример фасетной системы классификации для информационного объекта "Факультет"

Дескрипторная система классификации

Для организации поиска информации, для ведения тезаурусов (словарей) эффективно используется дескрипторная (описательная) система классификации, язык которой приближается к естественному языку описания информационных объектов. Особенно широко она используется в библиотечной системе поиска.

Суть дескрипторного метода классификации заключается в следующем:

отбирается совокупность ключевых слов или словосочетаний, описывающих определенную предметную область или совокупность однородных объектов. Причем среди ключевых слов могут находиться синонимы;

выбранные ключевые слова и словосочетания подвергаются нормализации, т.е. из совокупности синонимов выбирается один или несколько наиболее употребимых;

создается словарь дескрипторов, т.е. словарь ключевых слов и словосочетаний, отобранных в результате процедуры нормализации.

Пример 2.13. В качестве объекта классификации рассматривается успеваемость студентов. Ключевыми словами могут быть выбраны: оценка, экзамен, зачет, преподаватель, студент, семестр, название предмета. Здесь нет синонимов, и поэтому указанные ключевые слова можно использовать как словарь дескрипторов. В качестве предметной области выбирается учебная деятельность в высшем учебном заведении. Ключевыми словами могут быть выбраны: студент, обучаемый, учащийся, преподаватель, учитель, педагог, лектор, ассистент, доцент, профессор, коллега, факультет, подразделение университета, аудитория, комната, лекция, практическое занятие, занятие и т.д. Среди указанных ключевых слов встречаются синонимы, например: студент, обучаемый, учащийся, преподаватель, учитель, педагог, факультет, подразделение университета и т.д. После нормализации словарь дескрипторов будет состоять из следующих слов: студент, преподаватель, лектор, ассистент, доцент, профессор, факультет, аудитория, лекция, практическое занятие и т.д.

Между дескрипторами устанавливаются связи, которые позволяют расширить область поиска информации. Связи могут быть трех видов:

синонимические указывающие некоторую совокупность ключевых слов как синонимы;

родо-видовые, отражающие включение некоторого класса объектов в более представительный класс;

ассоциативные, соединяющие дескрипторы, обладающие общими свойствами.

Пример 2.14. Синонимическая связь: студент-учащийся-обучаемый.Родо-видовая связь: университет-факультет-кафедра. Ассоциативная связь: студент-экзамен-профессор-аудитория.