1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦОННЫХ СИСТЕМ
1.1 Назначение, цели ИС. Виды ИС
Системой называется любой объект, который, с одной сто¬роны, рассматривается как единое целое, а с другой - как мно¬жество связанных между собой или взаимодействующих со¬ставных частей.
Экономическая информационная система представляет со¬бой систему, функционирование которой во времени заклю¬чается в сборе, хранении, обработке и распространении ин¬формации о деятельности какого-то экономического объекта реального мира. Информационная система создается для кон¬кретного экономического объекта и должна в определенной мере копировать взаимосвязи элементов объекта.
Экономические информационные системы предназначе¬ны для решения задач обработки данных, автоматизации кон¬торских работ, выполнения поиска информации и отдельных задач, основанных на методах искусственного интеллекта.
Для ИС соблюдаются следующие принципы их построе¬ния и функционирования.
1. Соответствие. ИС должна обеспечивать функциониро¬вание объекта с заданной эффективностью. Критерий эффектив¬ности должен быть количественным.
2. Экономичность. Затраты на обработку информации в ИС должны быть меньше экономического выигрыша на объекте при использовании этой информации.
3. Регламентность. Большая часть информации в ИС по¬ступает и обрабатывается по расписанию, со строгой перио¬дичностью.
4. Самоконтроль. Непрерывная работа ИС по обнаруже¬нию и исправлению ошибок в данных и процессах их обра¬ботки.
5. Интегральность. Однократный ввод информации в ИС и ее многократное, многоцелевое использование.
6. Адаптивность. Способность ИС изменять свою струк¬туру и закон поведения для достижения оптимального резуль¬тата при изменяющихся внешних условиях.
Среди других особенностей ИС следует назвать обра¬ботку больших объемов информации по сравнительно про¬стым алгоритмам, высокий удельный вес логической обра¬ботки данных (сортировка, группировка, поиск, коррек¬тировка) и представление подавляющей части информации в виде документов.
При создании информационной системы возникает зада¬ча объективной оценки качества ее функционирования. Такая оценка особенно актуальна потому, что современные инфор¬мационные системы - это сложные и дорогостоящие проекты, на их создание расходуются значительные ресурсы.
Эффективность работы информационной системы выра¬жается при помощи набора числовых характеристик, называ¬емых критериями эффективности. Каждый критерий количе¬ственно определяет степень соответствия между результатами проектирования или функционирования ИС и поставленны¬ми перед ней целями.
Классификация ИС
ИС классифицируются по многим аспектам. Эта класси¬фикация является расширяющейся. Мы рассмотрим классифи¬кацию по функциональному признаку, по режимам работы ИС и по способу распределения вычислительных ресурсов. Среди ИС выделяются управляющие информационные си¬стемы (для управления технологическими процессами на пред¬приятии) и системы административно-организационного типа для обслуживания коллектива специалистов, осуществляющих управление предприятием.
С функциональной точки зрения можно выделить такие клас¬сы ИС, как системы: обработки данных (СОД), автоматизиро¬ванные системы управления (АСУ), информационно-поисковые системы (ИПС).
Структурные схемы названных систем показа¬ны на рис. 1.1 и рис. 1.2.
 
Рис. 1.1. Структурные схемы системы обработки данных и
автоматизированной системы управления
Многие реальные ИС обладают черта¬ми нескольких из названных классов, а не какого-то одного.
Основными функциями ИС являются сбор, передача, хра¬нение информации и такие операции обработки, как ввод, вы¬борка, корректировка и выдача информации. Для операций преобразования входной информации в выходную, которые не обеспечиваются названными выше функциями, необходи¬мо создание прикладных программ.
ИС, дополненная прикладными программами различного назначения, образует систему обработки данных - СОД. Для прикладных программ СОД характерно наличие математичес¬ких соотношений, которые позволяют вычислять значения эле¬ментов выходной информации по известным значениям входной информации без применения методов оптимизации процессов управления экономическим объектом. СОД производит информационное обслуживание специа¬листов органа управления объектом, принимающих управлен¬ческие решения. Решение, принятое на основе представленной информации, передается на управляемый объект, минуя СОД.
Если СОД способна выполнять выбор управленческих реше¬ний (автономно или с участием специалистов), то она становит¬ся автоматизированной системой управления - АСУ. Принятие решений системой может производиться на основе экономико-математических методов либо путем моделирования действий специалиста по принятию управленческого решения. Приклад¬ные программы АСУ, формирующие управленческое решение, как правило, используют экономико-математические методы для выбора оптимальных решений. Исходные данные для оптими¬зационной задачи (например, себестоимость продукции для рас¬чета оптимальной производственной программы) рассчитыва¬ются в режиме системы обработки данных. Моделирование принятия решений специалистом реализуется в так называемых экспертных системах, которые построены на принципах искус¬ственного интеллекта и баз знаний.
Типичными для АСУ являются задачи оптимального уп¬равления запасами материалов и полуфабрикатов на складах предприятия. АСУ прогнозирует поступление материалов и их расход на основное производство, а в случае несоблюдения норм запаса материалов формирует заявки предприятиям-по¬ставщикам.
Информационно-поисковые системы (ИПС) предназначе¬ны для отыскания в каком-то множестве документов тех, ко¬торые посвящены указанной в информационном запросе теме или содержат необходимые сведения. Схема функционирова¬ния ИПС приведена на рис. 1.2 . При вводе в ИПС каждый документ подвергается индексированию.
 

Рис. 1.2. Схема функционирования информационно-поисковой
системы
Под индексированием понимается процесс, который состо¬ит из двух этапов:
• определения тем, которые отражаются в данном документе,
• выражения этих тем на языке, принятом в информацион¬но-поисковой системе, и записи в виде поисковых обра¬зов, которые связываются с документом.
Для того чтобы при помощи ИПС можно было отыскать документы, соответствующие некоторому информационному запросу, сам запрос также должен быть заиндексирован. Про¬цесс поиска осуществляется путем сопоставления поисковых образов документов с поисковым образом запроса. При пол¬ном или частичном совпадении образов документ считается соответствующим запросу и выдается пользователю.
В ИС могут применяться два режима решения задач - пакетный и диалоговый.
При пакетном режиме обработки данные в системе накапли¬ваются до тех пор, пока не наступит заданный момент времени, или объем данных не превысит некоторый предел. Затем имею¬щаяся информация обрабатывается несколькими последователь¬но запускаемыми программами.
При диалоговом режиме работы происходит обмен сооб¬щениями между пользователем и системой. Роль “активного” элемента пользователь и система выполняют попеременно.
По способу распределения вычислительных ресурсов вы¬деляются локальные и распределенные ИС. Локальная сис¬тема использует одну электронно-вычислительную маши¬ну, а в распределенной системе организуется взаимодейст¬вие нескольких ЭВМ, соединенных между собой каналами связи.
Распределенная информационная система представляет собой объединение информационных систем, выполняющих собственные, не зависимые друг от друга функции, с целью коллективного использования информационных фондов и вычислительных ресурсов этих систем.
Компоненты экономических информационных систем
При решении любых задач с использованием ЭВМ требу¬ется наличие ряда компонентов:
• исходной и справочной информации для расчета,
• метода (алгоритма) решения задачи, записанного в виде программы, которая может быть выполнена на ЭВМ,
• самой ЭВМ как исполнителя алгоритмов,
• пользователей, т.е. лиц, которые используют результаты решения задачи в своей профессиональной деятельности.
Для функционирования ИС необходимы компоненты, ана¬логичные названным выше, но с более сложной организацией. Компоненты информационной системы - это база данных, концептуальная схема и информационный процессор, образу¬ющие вместе систему хранения и манипулирования данными.
В окружающем нас мире выделяются материальные систе¬мы различного назначения. Все, что происходит в процессе функционирования материальных систем, может быть описа¬но в форме сообщений. Появление сообщений о событиях, происходящих в материальной системе, представляет собой информационное отображение материальных процессов.
Так, выпуск продукции рабочими порождает сообщения о том, кто из рабочих изготовил определенные изделия, когда и на каком оборудовании, в каком количестве и т. д.
Многие сообщения легко разделяются на компоненты и представляются в форматированном виде. Форматированные сообщения - это наиболее массовый вид сообщений, хранимых и обрабатываемых в ИС. Вместе с тем существует эко¬номическая информация, которую практически невозможно форматировать, например приказы по предприятию.
База данных (БД) - это набор сообщений, которые являются истинными для соответствующей материаль¬ной системы и непротиворечивы по отношению друг к другу и к кон¬цептуальной схеме.
Сообщения в БД обычно являются форматированными и хранятся в виде единиц информации. Единицей информации называется набор символов, которо¬му придается определенный смысл. Это понятие в основном от¬носится к базе данных, хранящей форматированные сообщения. Минимально необходимы две единицы информации - ат¬рибут и составная единица информации (СЕИ).
Атрибутом называется информационное отображение от¬дельного свойства некоторого объекта, процесса или явления.
Любое сообщение записывается в форматированном виде как указание свойств (параметров) предметов, о которых мы говорим. Поэтому информационное отображение любого яв¬ления представляет собой набор соответствующим образом подобранных атрибутов. Составная единица информации представляет собой набор из атрибутов и, возможно, других СЕИ.
База данных ИС хранится в запоминающих устройствах вычислительной системы (ЭВМ). Хранимые представления данных очень часто не соответствуют первоначальному мно¬жеству форматированных сообщений. Однако сейчас при рас¬смотрении БД будем считать, что сообщения хранятся в виде таблиц. Концептуальная схема (от слова concept - понятие) пред¬ставляет собой описание структуры всех единиц информации, хранящихся в БД. Под структурой понимается вхождение од¬них единиц информации в состав других единиц информации.
Информационный процессор - это механизм, который в от¬вет на получение команды выполняет операции с БД и концеп¬туальной схемой. Информационный процессор состоит из вы¬числительной системы и системы управления базой данных - СУБД. Под вычислительной системой будем понимать серийно выпускаемую электронно-вычислительную машину (ЭВМ) либо несколько ЭВМ, соединенных каналами связи в вычис¬лительную сеть. ЭВМ состоит из ряда устройств, каждое из которых спо¬собно выполнять свойственные ему операции. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) использу¬ется для хранения программ и данных. Скорость чтения и за¬писи для ОЗУ, как правило, одинаковы, ОЗУ является наибо¬лее быстродействующим устройством ЭВМ. Процессор выполняет команды, находящиеся в программе. Выполнение команды обычно предполагает обращение к ОЗУ.
ЭВМ может содержать любое число внешних устройств, чаще всего это внешние запоминающие устройства и устрой¬ства печати информации.
База данных предполагает централизованное управление данными, что обеспечивает ряд преимуществ:
• сокращение избыточности хранимых данных благодаря однократному хранению каждого сообщения в базе данных,
• совместное использование хранимых данных всеми поль¬зователями ИС,
• стандартизацию представления данных, упрощающую проблемы эксплуатации БД и обмена данными между ИС,
• обеспечение процедур проверки достоверности информа¬ции и процедур ограничения доступа к данным,
• совмещение требований к использованию БД со сторо¬ны различных пользователей ИС.
Системой управления базой данных называется комплекс программ, обеспечивающий централизованное хранение, накопление, модификацию и выдачу данных, входящих в БД.
Предполагается, что в управлении базой данных принимает участие специальное должностное лицо - администратор базы данных.
Жизненный цикл экономической информационной системы
В жизненном цикле ИС можно укрупненно выделить не¬сколько этапов, относящихся к ее разработке, и период эксп¬луатации системы. Разработкой (проектированием) ИС называется процесс составления описания еще не существующей системы на разных языках и с различной степенью детализа¬ции, в ходе которого осуществляется оптимизация проектных решений. В процессе детализации описаний наступает момент, когда имеющиеся описания позволяют создать действующую систему (изготовление изделия по имеющимся чертежам) и наступает период эксплуатации ИС.
Проектирование разделяется на проектные операции. Про¬ектная операция включает выбор проектных решений и позво¬ляет определить значения параметров, характеризующих БД, вычислительную систему и программное обеспечение.
Этапами проектирования являются: обоснование создания ИС, разработка технического задания, техническое и рабо¬чее проектирование, ввод ИС в действие. Процесс эксплуа¬тации обычно через некоторые периоды времени прерывает¬ся стадиями модификации системы.
Стадию эксплуатации можно охарактеризовать как пери¬од стабильного функционирования ИС, не требующий из¬менения ранее принятых проектных решений.
Под стадией модификации будем понимать процесс кор¬ректировки проектных решений по отдельным компонентам ИС.