Информациооные системы

Информационная система

Термин информационная система (ИС) используется как в широком, так и в узком смысле.

В широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией^[1].

Федеральный закон  Российской Федерации от 27 июля 2006 г. N 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» даёт следующее определение: «информационная система — совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств».

По мнению одних  авторов, ИС в широком смысле включает в себя персонал, её эксплуатирующий, по мнению других — нет.

В узком смысле информационной системой называют только подмножество компонент ИС в широком смысле, включающее базы данных, СУБД и специализированные прикладные программы.

В любом случае основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области. Современные ИС де-факто немыслимы без использования баз данных и СУБД, поэтому термин «информационная система» на практике сливается по смыслу с термином «система баз данных».

Классификация информационных систем по архитектуре

По степени  распределённости отличают:

• настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) работают на одном компьютере;
• распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Распределённые  ИС, в свою очередь, разделяют на

• файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);
• клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).

В файл-серверных ИС БД находится на сервере (файл-сервере), а СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

В клиент-серверных ИС БД и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся клиентские приложения.

В свою очередь, клиент-серверные ИС разделяют на двухзвенные и многозвенные.

В двухзвенных (two-tier) ИС всего два типа «звеньев»: сервер баз данных, на котором находятся  БД и СУБД, и рабочие станции, на которых находятся клиентские приложения. Клиентские приложения обращаются к  СУБД напрямую.

В многозвенных (multi-tier) ИС добавляются промежуточные «звенья»: серверы приложений (application servers). Пользовательские клиентские приложения не обращаются к СУБД напрямую, они взаимодействуют с промежуточными звеньями.

Классификация информационных систем по сфере применения

Поскольку ИС создаются для удовлетворения информационных потребностей в рамках конкретной предметной области, то каждой предметной области (сфере применения) соответствует свой тип ИС. Перечислять все эти типы не имеет смысла, так как количество предметных областей велико, но можно указать в качестве примера следующие типы ИС:

• Экономическая информационная система — информационная система, предназначенная для выполнения функций управления на предприятиии.
• Медицинская информационная система — информационная система, предназначенная для использования в лечебном или лечебно-профилактическом учреждении.
• Географическая информационная система — информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных).

] Классификация информационных  систем по охвату  задач (масштабности)

• Персональная информационная система предназначена для решения некоторого круга задач одного человека.
• Групповая информационная система ориентирована на коллективное использование информации членами рабочей группы или подразделения.
• Корпоративная информационная система в идеале охватывает все информационные процессы целого предприятия, достигая полной согласованности, безызбыточности и прозрачности информационных процессов. Такие системы иногда называют системами комплексной автоматизации предприятия.
• КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ ПО РАЗНЫМ ПРИЗНАКАМ
• Любая классификация всегда относительна. Один и тот же объект может быть классифицирован по разным признакам или критериям. Часто встречаются ситуации, когда в зависимости от условий внешней среды объект может быть отнесен к разным классификационным группировкам. Эти рассуждения особенно актуальны при классификации видов информации без учета ее предметной ориентации, так как она часто может быть использована в разных условиях, разными потребителями, для разных целей.
• На рис. 2.8 приведена одна из схем классификации циркулирующей в организации (фирме) информации. В основу классификации положено пять наиболее общих признаков:
• место возникновения, стадия обработки, способ отображения, стабильность, функция управления.
• Рис. 2.8. Классификация информации, циркулирующей в организации
• Место возникновения. По этому признаку информацию можно разделить на входную выходную, внутреннюю, внешнюю.
• Входная информация — это информация, поступающая в фирму или ее подразделения.
• Выходная информация — это информация, поступающая из фирмы в другую фирму, организацию (подразделение).
• Одна и та же информация может являться входной для одной фирмы, а для другой, ее вырабатывающей, выходной. По отношению к объекту управления (фирма или ее подразделение: цех, отдел, лаборатория) информация может быть определена как внутренняя, так и внешняя.
• Внутренняя информация возникает внутри объекта, внешняя информация — за пределами объекта.
• Пример 2.18. Содержание указа правительства об изменении уровня взимаемых налогов для фирмы является, с одной стороны, внешней информацией, с другой стороны — входной. Сведения фирмы в налоговую инспекцию о размере отчислений в госбюджет являются, с одной стороны, выходной информацией, с другой стороны — внешней по отношению к налоговой инспекции.
• Стадия обработки. По стадии обработки информация может быть первичной, вторичной, промежуточной, результатной.
• Первичная информация — это информация, которая возникает непосредственно в процессе деятельности объекта и регистрируется на начальной стадии.
• Вторичная информация — это информация, которая получается в результате обработки первичной информации и может быть промежуточной и результатной.
• Промежуточная информация используется в качестве исходных данных для последующих расчетов.
• Результатная информация получается в процессе обработки первичной и промежуточной информации и используется для выработки управленческих решений.
• Пример 2.19. В художественном цехе, где производится роспись чашек, в конце каждой смены регистрируется общее количество произведенной продукции и количество расписанных чашек каждым работником. Это первичная информация. В конце каждого месяца мастер подводит итоги первичной информации. Это будет, с одной стороны, вторичная промежуточная информация, а с другой стороны — результатная. Итоговые данные поступают в бухгалтерию, где производится расчет заработной платы каждого работника в зависимости от его выработки. Полученные расчетные данные — результатная информация.
• Способ отображения. По способу отображения информация подразделяется на текстовую и графическую.
• Текстовая информация — это совокупность алфавитных, цифровых и специальных символов, с помощью которых представляется информация на физическом носителе (бумага, изображение на экране дисплея).
• Графическая информация — это различного рода графики, диаграммы, схемы, рисунки и т.д.
• Стабильность. По стабильности информация может быть переменной (текущей) и постоянной (условно-постоянной).
• Переменная информация отражает фактические количественные и качественные характеристики производственно-хозяйственной деятельности фирмы. Она может меняться для каждого случая как по назначению, так и по количеству. Например, количество произведенной продукции за смену, еженедельные затраты на доставку сырья, количество исправных станков и т.п.
• Постоянная (условно-постоянная) информация — это неизменная и многократно используемая в течение длительного периода времени информация. Постоянная информация может быть справочной, нормативной, плановой:
• • постоянная справочная информация включает описание постоянных свойств объекта в виде устойчивых длительное время признаков. Например, табельный номер служащего, профессия работника, номер цеха и т.п.;
• • постоянная нормативная информация содержит местные, отраслевые и общегосударственные нормативы. Например, размер налога на прибыль, стандарт на качество продуктов определенного вида, размер минимальной оплаты труда, тарифная сетка оплаты государственным служащим;
• • постоянная плановая информация содержит многократно используемые в фирме плановые показатели. Например, план выпуска телевизоров, план подготовки специалистов определенной квалификации.
• Функция управления. По функциям управления обычно классифицируют экономическую информацию. При этом выделяют следующие группы: плановую, нормативно-справочную, учетную и оперативную (текущую).
• Плановая информация — информация о параметрах объекта управления на будущий период. На эту информацию идет ориентация всей деятельности фирмы.
• Пример 2.20. Плановой информацией фирмы могут быть такие показатели, как план выпуска продукции, планируемая прибыль от реализации, ожидаемый спрос на продукцию и т.д.
• Нормативно-справочная информация содержит различные нормативные и справочные данные. Ее обновление происходит достаточно редко.
• Пример 2.21. Нормативно-справочной информацией на предприятии являются:
• • время, предназначенное для изготовления типовой детали (нормы трудоемкости);
• • среднедневная оплата рабочего по разряду;
• • оклад служащего;
• • адрес поставщика или покупателя и т.д.
• Учетная информация — это информация, которая характеризует деятельность фирмы за определенный прошлый период времени. На основании этой информации могут быть проведены следующие действия: скорректирована плановая информация, сделан анализ хозяйственной деятельности фирмы, приняты решения по более эффективному управлению работами и пр. На практике в качестве учетной информации может выступать информация бухгалтерского учета, статистическая информация и информация оперативного учета.
• Пример 2.22. Учетной информацией являются: количество проданной продукции за определенный период времени; среднесуточная загрузка или простой станков и т.п.
• Оперативная (текущая) информация — это информация, используемая в оперативном управлении и характеризующая производственные процессы в текущий (данный) период времени. К оперативной информации предъявляются серьезные требования по скорости поступления и обработки, а также по степени ее достоверности. От того, насколько быстро и качественно проводится ее обработка, во многом зависит успех фирмы на рынке.
• Пример 2.23. Оперативной информацией являются:
• • количество изготовленных деталей за час, смену, день;
• • количество проданной продукции за день или определенный час;
• • объем сырья от поставщика на начало пабочего дня и т. л.
• Информационные системы - раздел информатики, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации. Информационно-справочные системы, информационно-поисковые системы, гигантские современные глобальные системы хранения и поиска информации (включая широко известный Internet) в последнее десятилетие XX века привлекают внимание все большего круга пользователей. Без теоретического обоснования принципиальных решений в океане информации можно просто захлебнуться. Известным примером решения проблемы на глобальном уровне может служить гипертекстовая поисковая система WWW, а на значительно более низком уровне - справочная система, к услугам которой мы прибегаем, набрав телефонный номер 09'.

ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

     Базы  данных - важнейшая составная часть информационных систем. Здесь мы ограничимся лишь кратчайшими общими сведениями об информационных системах, сосредоточив внимание на базах данных как таковых.

     Информационные  системы предназначены для хранения и обработки больших объемов  информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы, библиотечные каталоги и т.д. Любая информационная система должна выполнять три основные функции: ввод данных, запросы по данным, составление отчетов.

     Ввод  данных. Система должна предоставлять возможность накапливания и упорядочивания данных. Необходимо обеспечить просмотр этих данных, внесение в них изменений и дополнений с тем, чтобы поддерживать актуальность информации.

     Запросы по данным. В системе должна существовать возможность находить и просматривать отдельные части накопленной информации.

     Составление отчетов. Время от времени возникает необходимость обобщать и анализировать большую группу данных (или даже все данные) информационной системы, представляя ее в виде документа.

     Обслуживание  информационных систем, реализованных в письменном (бумажном) виде, сопряжено со многими трудностями: чем больше информационная система, тем больше бумаги (карточек) и места требуется для их хранения (в этом можно убедиться на примере библиотеки); много времени тратится на поиск нужной информации. Сложности возникают при обновлении, анализе и обработке данных.

Теория

Информационная система -- это система работы с информацией.

Система -- это совокупность взаимосвязанных компонент, работающих как единое целое.

Информация -- это то, что подправляет и корректирует наши знания. (Шкурба)

Предметная область -- это часть реального мира, которую затрагивает информационная система.

Часто термин "информация" подразумевает понятие "данные". Это не совсем так. Информация получается из данных, если над ними произведена некоторая обработка, повышающая их ценность. На основе информации принимаются управленческие решения. Например, выпуск продукции за последний год -- это данные, а построенный по этим данным график, показывающий рост производства, -- это информация.

Данные бывают разных уровней. Например, данные по выпуску  продукции за месяц складываются по каждому виду продукции, т.е. это  уже агрегированные данные. На каком-то уровне агрегации за бездушными цифрами данных начинает проявляться информация, имеющая некоторую познавательную ценность.

Любая информационная система включает некоторую базу данных, так как, чтобы работать с информацией, нужно работать с данными. Данные -- это более низкий уровень агрегации и сопоставления, информация -- более высокий.

Информация:

• всегда связана с какими-либо данными;
• широко распространена, находится повсюду;
• может зависеть от контекста, а может и не зависеть;
• может генерироваться людьми, компьютерами, другими машинами;
• легко воспринимается и легко передается;
• как правило, статична;
• может быть легко взаимосвязана с другой информацией;
• обладает стоимостью, необходимой на создание и поддержку;
• в принципе может использоваться кем угодно и когда угодно.

Знания:

• имеют отношения к данным и информации, но не всегда с ними связаны;
• дефицитны, их непросто добывать;
• всегда связаны с каким-то контекстом, существуют в его рамках;
• генерируются только людьми;
• трудны для восприятия;
• динамичны; любые знания обладают своей скоростью передачи и восприятия;
• для успешного восприятия требуют четких границ их понимания;
• могут быть очень дороги, цена при этом не фиксирована;
• обладают сроком и целью использования.

Информационные системы  бывают разных масштабов: индивидуальные, коллективные, масштаба предприятия, корпорации, отрасли, города, региона, страны, континента, планеты.

Формализация -- это перевод информации с естественного языка в более четкий.

Языки с разным уровнем  формальности:

• естественный язык (русский, английский)
• графика, диаграммы, схемы
• языки программирования
• математика

Существует разные классификации систем:

по размеру: малые, большие;

по сложности: простые, сложные;

Малая система -- это  вовсе не значит, что простая, а  большая система -- это не значит, что сложная.

Эмерджентность -- появление новых функций и свойств у системы, которых не было у ее компонентов.

Эмерджентность -- основное свойство любой системы. Отдельный  глаз не видит, он функционирует только в системе "человек"; отдельный  руль "не рулит", кроме как в системе "автомобиль", хотя отдельное колесо катится. (?)

Системный анализ

Системный анализ -- это метод исследования предметной области с помощью системного подхода.

В начале проектирования любой информационной системы следует  пройти через следующие этапы:

• Определение требований
• Оценка осуществимости
• Оценка риска
• Построение логической модели
• Построение прототипа (необязательно)

Определение требований

Начинать обследование предметной области следует с  определения требований. Одновременно нужно выяснить истинные потребности  пользователей, так как не всегда пользователи требуют то, что им действительно нужно. См. ниже Выяснение проблем заказчика.

При разработке продукта для рынка требования определяет разработчик. В этом случае повышается вероятность промахнуться с определением требований.

Самая страшная ошибка при разработке ПО -- сделать никому не нужную программу --  
не разобраться в требованиях.

Свойства требований:

• ясность, однозначность;
• приоритет;
• источник (пользователь, документ...);
• непротиворечивость другим требованиям;
• стабильность (или, наоборот, вероятность изменения);
• проверяемость.

Очень опасно пропустить какие-либо требования. Некоторые моменты  для пользователей кажутся естественными  и поэтому умалчиваются. Аналитики не телепаты и читать мысли не умеют. Для анализа полноты требований и их скорейшего уточнения нужно построить логическую модель предметной области. Также можно использовать метод прототипа.

Чем раньше будет найдена ошибка, тем дешевле и легче ее исправить.

Некоторые требования имеют характер ограничений, т.е. обязательны к выполнению. Ограничения внутри предприятия называются деловыми правилами. Они могут вытекать из характера предметной области или складываться исторически. Включение деловых правил в программу снижает ошибки пользователей и следовательно повышает надежность системы.

Изменение требований в процессе разработки и использования  ПО -- объективный фактор. Эти изменения  возникают вследствие технического прогресса, социальных перемен, изменений  в людях, предлагаемых улучшений, обнаружения ошибок. Задача аналитика спрогнозировать изменение требований и запланировать адекватный ответ на это событие. Поскольку изменения проекта делаются в более напряженных условиях, то они более подвержены ошибкам и должны быть особенно тщательно проверены.

Обычно задачи данной системы определяются задачами системы  более высокого уровня. Что для  данной системы является целью, для  системы более высокого уровня является средством достижения более глобальной цели.

Оценка осуществимости

Осуществимость проекта можно оценивать по разным критериям:

• экономическая осуществимость (стоимость, сроки, экономический эффект, спрос...);
• технологическая осуществимость (ресурсы, технология, инструменты...);
• юридическая осуществимость (законодательство, обязательства...).

Важнейшим вопросом является "Быть или не быть" информационной системе. Стоит ли вообще разрабатывать  новую информационную систему, или  можно обойтись тем, что есть? Требуется  рассмотреть все возможные варианты решения текущих проблем, а также  заглянуть в будущее в поисках предстоящих проблем и методов их решения.

Экономический эффект от информационной системы может  включать снижение затрат, улучшение  контроля и управления, увеличение гибкости и скорости работы, повышение  престижа, получение прямой денежной прибыли.

Оценка риска

До начала разработки необходимо уберечь проект от его  гибели в самом зародыше. Определить источники неприятностей крайне трудно, так как многие из них  сейчас не видны, но проявятся в будущем. Обычными источниками риска считаются: нехватка средств, кадровые вопросы (увольнения, болезни), недооценка трудностей, плохая маркетинговая политика.

Чтобы повысить надежность проекта обязательно следует  пройти следующие этапы:

• анализ рисков
• определение источников риска
• группировка источников риска;
• оценка вероятности каждого риска;
• оценка степени влияния каждого риска на проект;
• определение природы риска, области действия, времени появления, продолжительности действия, периодичности.
• рассмотрение комбинации рисков (вероятность и послдствия)
• управление рисками
• определение допустимого и предельного уровня каждого риска;
• рассмотрение вариантов снижения каждого риска (оценка затрат и ограничений);
• принятие мер для снижения рисков;
• разработка поведения при наступлении рисковой ситуации;
• разработка механизма отслеживания рисков;

Правило Парето: 
20% источников риска вызывают 80% неприятностей.

Полезно помнить закон  Мерфи: "Если неприятность может  случиться, то она случается." и  несколько следствий из этого  закона: "Случается самая плохая неприятность в самый неподходящий момент.", ... См. Законы Мэрфи.

Могут быть приняты  следующие меры по снижению рисков: например, повышение зарплаты сотрудникам, улучшение условий их работы, нахождение резервных источников финансирования, найм специалистов по маркетингу и рекламе.

Логическая модель

Логическая модель -- это схема работы предметной области на логическом уровне без технических подробностей.

Основой для построения логической модели может служить схема документооборота.

Логическая модель может представляться на разных уровнях  абстракции, что позволяет охватить проблему в целом и при необходимости  рассмотреть более подробно некоторые  ее части. Построение логической модели производится с помощью функциональной декомпозиции. Начинают с основной функции системы, затем переходят к более детальным функциям.

На этом этапе можно  наметить границы автоматизации, т.е. определить, что будет автоматизировано, а что нет. Содержание информации в системе определяются задачами персонала и решениями управленцев, а не наоборот.

Системный анализ по методологии Гэйна - Сарсона включает следующие этапы:

1. Логическая модель существующей системы.
2. Логическая модель новой системы.
3. Моделирование данных.
4. Проектирование физической базы данных.
5. Физическая модель новой системы.

Построением логических моделей занимается структурный системный анализ.

Метод прототипа

Прототип -- это работающая модель будущей системы.

Пользователи говорят: "Откуда я знаю, что я хочу, если я не знаю, что я получу?" Для того, чтобы показать пользователям, что их ждет, можно быстро и дешево разработать прототип будущей системы. Тогда можно будет уточнить требования пользователей как можно раньше, чтобы ошибки не появились в окончательной версии, когда ее исправление будет в 100 раз дороже и в 100 раз тяжелее.

Конечно, многие функции  в прототипе не будут реализованы, но тогда надо создать имитацию этой функции, видимость работы, заглушку, в конце концов.

Возможно создание нескольких прототипов, каждый из которых все более полно представляет будущую систему, и, возможно, последний прототип превратится в первую версию программы.

Выяснение проблем заказчика

Построение логической модели -- это лишь промежуточный  шаг в выяснении истинных проблем  и действительных целей заказчика (клиента).

Обычно все начинается со смутного ощущения, что "что-то не так". Затем ощущаются какие-то трудности -- проблемы. Точнее, симптомы проблем, так как истинные причины трудностей могут заключаться в другом. Например, трудность в сдаче сведений о доходах в конце года в налоговую инспекцию может быть из-за полного беспорядка в бухгалтерии предприятия.

Варианты обращения  с проблемой:

• бездействие в надежде на то, что все разрешится само собой (обычно только усугубляет положение)
• частично решить, снять остроту вопроса, смягчить ситуацию (дает некоторую отсрочку)
• решить оптимально в данных условиях (не устраняет причин возникновения проблемы)
• растворить проблему, изменив условия.

Исходная проблема, заявленная заказчиком, преобразуется в целый комплекс проблем. У любой явной трудности есть скрытые причины, которые надо выявить.Этим надо заниматься до начала любой деятельности по разработке информационной системы. Требуется определить, в каком именно месте браться за дело, что изучать и автоматизировать. Если не устранить корни проблемы, а только срезать ее крону (решить оптимально), то возможно проблема проявится снова уже в несколько другом виде и в других условиях. Для полного устранения проблемы, требуется добраться до ее первопричин и изменить условия так, чтобы проблема растворилась, т.е. исчезла сама возможность ее возникновения.

Высший уровень управления -- не допускать возникновения проблем, заранее их предвидя и соответствующим образом изменяя ситуацию.

После того, как выявлены действительные проблемы заказчика, требуется определить цели, к которым он стремится, что он хочет от новой системы. Выясняется конечный результат всей деятельности по разработке информационной системы. Определение целей -- это постановка задачи разработчикам. Цели должны быть по возможности измеримыми, чтобы можно было позже оценить степень выполнения плана. Желательно, чтобы цели были ясными, явными, измеримыми, реальными.

Когда цели сформулированы, требуется определить критерии оценки. Критерии оценки нужны для сравнения альтернативных вариантов решения проблем, достижения целей. С помощью критериев можно измерить степень достижения цели.

Например, для цели успешной сдачи сведений о доходах  можно определить следующие критерии: кол-во сверхурочного человеко-времени, необходимого для сдачи сведений о доходах, кол-во ошибок в сведениях, сумма штрафов в связи неверными сведениями или несвоевременной их сдачей. Разработка критериев -- творческий процесс; главное, чтобы критерии наиболее полно накрывали цель.

Далее необходимо определить ограничения, налагаемые на варианты решения проблемы. Ограничения могут быть разного характера: технологического (законы природы и т.д.), организационного (деловые правила), юридического (законодательство) и др. Ограничения бывают разной степени строгости: некоторые невозможно даже ослабить, некоторые можно полностью устранить.

После того, как задача четко определена, можно приступать к ее решению (или устранению). Возможно в процессе решения, некоторые детали задачи будет уточняться и видоизменяться. К этому надо быть готовым. Чем раньше будут определены измененные условия, тем легче и дешевле их учесть. Возможно, что понадобится решить сначала часть задачи, так как общая задача очень сложна. Выделение подзадач, разбиение проблемы на более простые части -- это универсальный метод разрешения проблем. В последнем случае решение может быть проведено в несколько этапов, даже с возможностью их параллельного исполнения.

Итак, имеем следующую  логическую последовательность:

Проектирование

Проектирование -- это планирование информационной системы.

На данном этапе  разрабатывается общая структура будущей системы, строится каркас программы, разрабатываются структуры данных (в том числе схема базы данных).

Нисходящее проектирование

Это пошаговый процесс  проектирования, начиная с основных функций, которые подразделяются на подфункции до тех пор, пока не станет возможным их реализовать.

Принципы уровней абстракции:

1. На каждом уровне абсолютно ничего не известно о свойствах (и даже о существовании) более высоких уровней.
2. На каждом уровне ничего не известно о внутреннем строении других уровней. Связь между уровнями осуществляется через жесткие, заранее определенные интерфейсы.
3. Каждый уровень должен иметь высокую прочность (связность) и слабое сцепление с другими уровнями.