Общие принципы организации информационных систем (Устройство информационных систем)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Современный этап развития человеческой цивилизации характеризуется переходом к так называемому информационному обществу, в котором в результате процессов информатизации и компьютеризации информационные технологии во всех сферах деятельности играют более важную роль, нежели индустриальные, аграрные и др. Как отмечал академик А.П.Ершов, информатизация – всеобщий неизбежный период развития цивилизации, период освоения информационной картины мира, осознания единства законов функционирования информации в природе и обществе, практического их применения, создания индустрии производства и обработки информации.

В связи с этим решением проблем рационального использования современных и перспективных методов и средств обработки информации в практической (профессиональной) деятельности людей приобретает первостепенное значение.

Естественно, что такой сложный и многообразный процесс, как информатизация, нуждается в методологическом обосновании, являющемся результатом исследований в рамках научно-технического направления и науки, получивших название «информатика». В рамках этой научной дисциплины автоматизация профессиональной деятельности определяется как процесс создания, внедрения и использования технических, программных средств и математических методов, освобождающих человека от непосредственного участия в получении, преобразовании и передаче материалов и информации в профессиональной деятельности.

Сегодня в мире нет ни одной отрасли науки и техники, которая развивалась

бы столь стремительно, как информатика.

Как и всякая другая научная дисциплина, информатика имеет свой объект и предмет.

Предметом изучения информационных систем являются информационные технологии, которые реализуются на практике в автоматизированных информационных системах (АИС) различного назначения, выступающих в качестве объекта информатики. Таким образом, АИС позволяют автоматизировать ту или иную сферу профессиональной деятельности людей за счет использования компьютерных средств и технологий. Иными словами, в качестве основных средств автоматизации профессиональной деятельности людей сегодня выступают средства электронно-вычислительной техники и связи.

В качестве объекта информатики выступает автоматизированная информационная система (АИС), представляющая собой совокупность технических, программных средств и организационных мероприятий, предназначенных для автоматизации информационных процессов в профессиональной деятельности. Основным техническим средством АИС является ЭВМ.

ГЛАВА I. Устройство информационных систем

• 1. Свойства информационных систем

Под термином система понимается объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность взаимосвязанных разнородных элементов работающих как единое целое. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям. Это целое приобретает некоторое свойство, отсутствующее у элементов в отдельности.

В информатике понятие "система" широко распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно используется применительно к набору технических средств и программ. Системой может называться аппаратная часть компьютера. Системой может также считаться множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами.

Информационная система - это организационно-упорядоченная взаимосвязанная совокупность средств и методов информационных технологий, а также используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Такое понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации ЭВМ и средств связи, реализующих информационные процессы и выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Среди российских ученых в области информатики  наиболее широкое определение информационной системы дает М.Р.Когаловский, по мнению которого в понятие информационной системы помимо данных, программ, аппаратного обеспечения и людских ресурсов следует также включать коммуникационное оборудование, лингвистические средства и информационные ресурсы, которые в совокупности образуют систему, обеспечивающую «поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей».

Информационная система является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди, различного рода технические и программные средства связи и т.д.

Хотя сама идея информационной системы и некоторые принципы их организации возникли задолго до появления компьютеров, однако компьютеризация в десятки и сотни раз повысила эффективность информационной системы и расширила сферы их применения.

Реализация функций информационной системы невозможна без знания ориентированной на нее информационных технологий. ИТ может существовать и вне сферы ИС. Таким образом, ИТ является более емким понятием, отражающим современное представление о процессах преобразования информации в информационном обществе.

В зависимости от конкретной области применения информационные системы могут очень сильно различаться по своим функциям, архитектуре, реализации. Можно выделить основные свойства, которые являются общими для всех информационных систем:

- любая ИС может быть подвергнута анализу, построена и управляема на основе общих принципов построения сложных систем;

- при построении ИС необходимо использовать системный подход;

- ИС является динамичной и развивающейся системой;

- ИС следует воспринимать как систему обработки информации, состоящую из компьютерных и телекоммуникационных устройств, реализованную на базе современных технологий;

- выходной продукцией информационной системы является информация, на основе которой принимаются решения или производятся автоматическое выполнение рутинных операций;

- участие человека зависит от сложности системы, типов и наборов данных, степени формализации решаемых задач.

• 1. Задачи информационных систем

Информационные системы в том или ином виде существовали с момента появления общества, поскольку на любой стадии развития общество требует для своего управления систематизированную, предварительно подготовленную информацию.

Конкретные задачи, которые должны решаться информационной системой, зависят от той прикладной области, для которой система предназначена. Области применения информационных приложений разнообразны: банковское дело, страхование, медицина, транспорт, образование, государственное управление, разработка программного обеспечения и т. д. Трудно найти область деловой активности, в которой сегодня можно было бы обойтись без использования информационных систем. С другой стороны, конкретные задачи, решаемые банковскими информационными системами, отличаются от задач, для решения которых создаются медицинские или транспортные информационные системы.

Основными задачами информационных систем являются:

1. Поиск, обработка и хранение информации, которая долго накапливается и утрата которой невосполнима. Компьютеризованные ИС предназначены для более быстрой и надежной обработки информации, чтобы люди не тратили время, чтобы избежать свойственных человеку случайных ошибок, чтобы сэкономить расходы, чтобы сделать жизнь людей более комфортной.

2. Хранение данных разной структуры. Не существует развитой ИС работающей с одним однородным файлом данных. Более того, разумным требованием к информационной системе является то, чтобы она могла развиваться. Могут появиться новые функции, для выполнения которых требуются дополнительные данные с новой структурой. При этом вся накопленная ранее информация должна остаться сохранной. Теоретически можно решить эту задачу путем использования нескольких файлов внешней памяти, каждый из которых хранит данные с фиксированной структурой. В зависимости от способа организации используемой системы управления файлами эта структура может быть структурой записи файла или поддерживаться отдельной библиотечной функцией, написанной специально для данной ИС. Известны примеры реально функционирующих ИС, в которых ХД планировалось основывать на файлах. В результате развития большинства таких систем в них выделился отдельный компонент, который представляет собой разновидность системы управления базами данных (СУБД).

  3. Анализ и прогнозирование потоков информации различных видов и типов, перемещающихся в обществе. Изучаются потоки с целью их минимизации, стандартизации и приспособления для эффективной обработки на вычислительных машинах, а также особенности потоков информации, протекающей через различные каналы распространения информации.

  4. Исследование способов представления и хранения информации, создание специальных языков для формального описания информации различной природы, разработка специальных приемов сжатия и кодирования информации, аннотирования объемных документов и реферирования их. В рамках этого направления развиваются работы по созданию банков данных большого объема, хранящих информацию из различных областей знаний в форме, доступной для вычислительных машин.

5. Построение процедур и технических средств для их реализации, с помощью которых можно автоматизировать процесс извлечения информации из документов, не предназначенных для вычислительных машин, а ориентированных на восприятие их человеком.

6. Создание информационно-поисковых систем, способных воспринимать запросы к информационным хранилищам, сформулированные на естественном языке, а также специальных языках запросов для систем такого типа.

7. Создание сетей хранения, обработки и передачи информации, в состав которых входят информационные банки данных, терминалы, обрабатывающие центры и средства связи.

• 1. Этапы развития информационных систем

История создания и развития информационных систем тесно связана с автоматизацией деятельности предприятий и организаций, развитием моделей их управления и на протяжении своего существования претерпело значительные изменения. История развития ИС и цели их использования на разных периодах представлены в таблице.

Период времени	Концепция использования информации	Вид информационной системы - ИС	Цель использования ИС
1950 ­- 1960 гг.	Бумажный поток расчетных документов	ИТ обработки расчетных документов на электромеханических бухгалтерских машинах	Повышение скорости обработки документов . Упрощение процедуры обработки счетов и расчета зарплаты
1960 - 1970 гг.	Основная помощь в подготовке отчетов	Управленческие ИТ для производственной информации	Ускорение процесса подготовки отчетности
1970 - ­1980 гг.	Управленческий контроль реализации (продаж)	Системы поддержки принятия решений. Системы для высшего звена управления.	Выработка наиболее рационального решения
1980 ­- 2000 гг.	Информация - стратегический ресурс, обеспечивающий конкурентное преимущество	Стратегические ИТ. Автоматизированные подразделения	Повышение конкурентоспособности предприятия

Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.

60-е гг. знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как

было ранее.

В 70-х - начале 80-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.

К концу 80-х гг. концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.

• 1. Процессы в информационных системах

Согласно государственному стандарту РФ «Защита информации. Порядок создания автоматизированных систем в защищенном исполнении» (ГОСТ Р 51583-2000): Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации. В целом, любые действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами.

Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда играли важную роль в науке, технике и жизни общества. В ходе эволюции человечества просматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов. Всякий процесс связан с какими-то действиями, выполняемыми человеком, силами природы, техническими устройствами, а также вследствие их взаимодействия.

Информация не существует сама по себе, она проявляется в информационных процессах. Человек живет в мире информации и на протяжении всей жизни участвует во всевозможных информационных процессах. Процессы, обеспечивающие работу ИС любого назначения, условно можно представить в виде схемы, состоящей из блоков:

- ввод информации из внешних или внутренних источников;

- обработка входной информации и представление ее в удобном виде;

- вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему;

- обратная связь - это информация, переработанная людьми данной организации для коррекции входной информации.

Рисунок 1 - Процессы в информационной системе

Основными информационными процессами являются: поиск, сбор, хранение, передача, обработка, использование и защита информации. Эти процессы являются базовыми. Их выполнение порождает другие информационные процессы. Так, например, получение информации может быть связано с её поиском, хранение — с накоплением. При передаче информации необходимо позаботиться о её защите от разрушающих воздействий. Все процессы требуют той или иной формы представления информации, определяет которую процесс — кодирование. Он сопровождает все остальные процессы и является связующим звеном между ними. Информационные процессы не изолированы, а протекают циклично в единстве и взаимосвязи друг с другом.

При получении информации большую роль играет способ восприятия и форма представления информации. Очень часто эти качества информации определяются получателем, его воспринимающей способностью. Например, бесполезно передавать информацию в звуковой форме человеку, который не слышит, или объяснять кошке правила дорожного движения. Информация необходима человеку не вообще, а конкретно, в определённое время для ориентирования в окружающем мире и принятия решений о дальнейших действиях. Человек создаёт приборы, позволяющие получать информацию, недоступную его органам чувств. Микроскопы, телескопы, термометры, спидометры — перечень таких приборов, который можно продолжать и продолжать. Аналогам органов чувств человека в технических приборах соответствуют различные датчики. Получение информации называется вводом. В персональном компьютере за ввод информации отвечают специальные устройства ввода: клавиатура, сканер, дигитайзер, микрофон, мышь и другие.

Информация передаётся по каналу связи, направляясь от источника к получателю в виде последовательности сигналов, составляющих информационное сообщение.

Рисунок 2 – Передача информации

Физический смысл сигнала может не совпадать со смыслом передаваемой информации. Информация от источника преобразуется в вид и форму, доступную каналу связи, а затем декодируется в вид и форму, понятную приёмнику.

Для достижения взаимопонимания необходима предварительная договорённость о значениях сигналов. Поэтому и существуют алфавиты различных языков и наборы различных кодировок: правила движения, азбука Морзе, шрифт Брайля и т. д.

На бытовом уровне иногда подменяются понятия кодирования и шифрования. Шифр — секретный код информации. Защита информации — важный компонент процессов хранения, обработки, передачи и использования информации. Изобретением, изучением и использованием шифров занимается криптография — отрасль науки палеографии.

В процессе передачи информация может теряться, искажаться из-за помех и вредных воздействий. Причины таких воздействий могут быть как технического характера (перегрузки, вибрации, электрические и магнитные поля, перепады температур, давления, влажности окружающей среды), так и следствием человеческого вмешательства.

Обработка — это преобразование информации с изменением её содержания или формы представления.

Редактирование текста, математические вычисления, логические умозаключения — примеры процедур изменения содержания информации.

Упорядочивание информации, шифрование или перевод текстов на другой язык — изменение формы. Кодирование — тоже один из вариантов обработки.

Обработка информации может производиться формально, по правилам или заданному алгоритму. А может применяться эвристический подход, при котором создаётся новая система действий или открываются неизвестные ранее закономерности изучаемой информации.

Информация не может существовать без своего носителя — среды, непосредственно хранящей информацию. Заметим, что слово «носитель» означает «нести в себе», то есть содержать, а не переносить информацию. Что может быть носителем? Любой предмет, явление, живое существо. Это могут быть волны различной природы (электромагнитные, в том числе световые, звуковые) или разные состояния вещества. Информация о предмете может быть в самом предмете или во внешнем носителе информации: записной книжке, магнитной записи, картине, фото- и кинодокументах и т. д. Для извлечения информации из внешних носителей необходимы дополнительные средства. Например, для того, чтобы получить информацию, содержащуюся на аудиокассете, необходим магнитофон. Для хранения носителей организуются хранилища: для книг — это библиотеки, для картин и рисунков — художественные музеи, для документов — архивы, патентные бюро и т. д. Вычислительная техника даёт огромные возможности для хранения информации в компактной форме: электронные, магнитные, оптические носители. Здесь учитывается информационная ёмкость, время доступа к информации, надёжность хранения, время безотказной работы. Человеческое общество способно накапливать информацию и передавать её от поколения к поколению. На протяжении всей историй накапливаются знания и жизненный опыт отдельных людей, а также «коллективная память» — традиции, обычаи народов.

• 1. Структура информационных систем

Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Итак, подсистема – это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.

Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. Структура каждой информационной системы состоит из функциональных и обеспечивающих подсистем.

Рисунок 3- Структура и состав информационной системы

Функциональные подсистемы ИС информационно обслуживают определенные виды деятельности предприятия, характерные для структурных подразделений предприятия и функций управления. Функциональная подсистема представляет собой комплекс экономических задач с высокой степенью информационных обменов (связей) между ними. При этом под задачей понимается некоторый процесс обработки информации с четко определенным множеством входной и выходной информации (например, начисление заработной платы, учет заказов, оформление брони и т.д.). Состав функциональных подсистем во многом определяется особенностями экономической системы, ее отраслевой принадлежностью, формой собственности, размером, характером деятельности предприятия.

Функциональная подсистема – это подсистема, реализующая одну или несколько взаимосвязанных функций. Назначение подсистемы, ее основные задачи, цели и функции определяются видами деятельности производственных и хозяйственных объектов: производственная, кадровая, финансовая, маркетинговая. Указанные направления деятельности и определяют типовой набор функциональных подсистем ИС.

Структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем. Обеспечивающая подсистема – это среда, в которой используются средства для преобразования информации независимо от сферы применения. Интеграция функциональных подсистем в единую систему достигается за счет создания и функционирования таких обеспечивающих подсистем, как информационная, программная, математическая, техническая, технологическая, организационная, кадровая и правовая подсистемы.

Техническое обеспечение — комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Комплекс технических средств составляют:

- компьютеры любых моделей;

- устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;

- устройства передачи данных и линий связи;

- оргтехника и устройства автоматического съема информации;

- эксплуатационные материалы и др.

Математическое и программное обеспечение — совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

К средствам математического обеспечения относятся:

- средства моделирования процессов управления;

- типовые задачи управления;

- методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация.

Организационное обеспечение — совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

Главной целью правового обеспечения является укрепление законности.

Информационное обеспечение определяет всю совокупность данных, которые хранятся в разных источниках. В первую очередь, это совокупность средств и методов построения базы данных. Существенное значение при этом имеет наличие системы классификации и кодирования информации, так как любая база данных содержит справочники, в которых описательная часть должна быть обязательно закодирована.

К информационному обеспечению относятся также схемы, где отражены маршруты движения информации и ее объемы.

Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

В рамках информационного обеспечения имеются внемашинные и внутримашинные массивы информации воспринимаемые человеком без технических средств, например, наряды, акты, накладные и т. п. Внутримашинные массивы информации содержатся на носителях и состоят из файлов. Они могут быть созданы как совокупность отдельных файлов, каждый из которых отражает некоторое множество однородных управленческих документов (нарядов, накладных и т. п.), или как базы данных.

Организация информационного обеспечения определяется составом объектов отражаемой предметной области, задач, данных и совокупностью информационных потребностей пользователей автоматизированной системы.

Унифицированные системы документации создаются на государственном, республиканском, отраслевом и региональном уровнях. Главная цель — это обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного производства. Разработаны стандарты, где устанавливаются требования:

- к унифицированным системам документации;

- к унифицированным формам документов различных уровней управления;

- к составу и структуре реквизитов и показателей;

- к порядку внедрения, ведения и регистрации унифицированных форм документов.

Однако, несмотря на существование унифицированной системы документации, при обследовании большинства организаций постоянно выявляется целый комплекс типичных недостатков:

- чрезвычайно большой объем документов для ручной обработки;

- одни и те же показатели часто дублируются в разных документах;

- работа с большим количеством документов отвлекает специалистов от решения непосредственных задач;

- имеются показатели, которые создаются, но не используются, и др.

Поэтому устранение указанных недостатков является одной из задач, стоящих при создании информационного обеспечения.

Схемы информационных потоков отражают маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения первичной информации и использования результатной информации. За счет анализа структуры подобных схем можно выработать меры по совершенствованию всей системы управления.

В качестве примера простейшей схемы потоков данных можно привести схему, где отражены все этапы прохождения служебной записки или записи в базе данных о приеме на работу сотрудника — от момента ее создания до выхода приказа о его зачислении на работу.

Построение схем информационных потоков, позволяющих выявить объемы информации и провести ее детальный анализ, обеспечивает:

- исключение дублирующей и неиспользуемой информации;

- классификацию и рациональное представление информации.

При этом подробно должны рассматриваться вопросы взаимосвязи движения информации по уровням управления. Следует выявить, какие показатели необходимы для принятия управленческих решений, а какие нет. К каждому исполнителю должна поступать только та информация, которая используется.

Методология построения баз данных базируется на теоретических основах их проектирования. Для понимания концепции методологии приведем основные ее идеи в виде двух последовательно реализуемых на практике этапов:

1-й этап — обследование всех функциональных подразделений организации с целью:

- понять специфику и структуру ее деятельности;

- построить схему информационных потоков;

- проанализировать существующую систему документооборота;

- определить информационные объекты и соответствующий состав реквизитов (параметров, характеристик), описывающих их свойства и назначение.

2-й этап — построение концептуальной информационно-логической модели данных для обследованной на 1-м этапе сферы деятельности. В этой модели должны быть установлены и оптимизированы все связи между объектами и их реквизитами. Информационно-логическая модель является фундаментом, на котором будет создана база данных.

Для создания информационного обеспечения необходимо:

- ясное понимание целей, задач, функций всей системы управления организацией;

- выявление движения информации от момента возникновения и до ее использования на различных уровнях управления, представленной для анализа в виде схем информационных потоков;

- совершенствование системы документооборота;

- наличие и использование системы классификации и кодирования;

- владение методологией создания концептуальных информационно-логических моделей, отражающих взаимосвязь информации;

- создание массивов информации на машинных носителях, что требует наличия современного технического обеспечения.

Эргономическое обеспечение представляет собой комплекс мероприятий, обеспечивающих максимально комфортные условия работы в ЭИС. Это предполагает выбор специальной мебели для размещения техники, организацию картотек для хранения документации и магнитных носителей. Одна из важнейших функций эргономического обеспечения ЭИС – уменьшение отрицательных воздействий на человека со стороны ПЭВМ.

ГЛАВА II. Принципы и методы создания информационных систем.

2.1. Принципы создания информационных систем

Исторически сложилось так, что переход общества от индустриального к информационному начался в середине прошлого столетия в связи с развитием компьютерной техники и науки. При этом сам по себе научно-технический прогресс привел к усложнению технологий во всех отраслях промышленности, к появлению сложных многоэтапных производств. И с 1970 годов началось интенсивное развитие научной мысли в направлении разработки методик создания и функционирования информационных систем и информационных технологий. Постепенно были выработаны методические подходы, положившие начало созданию единых регламентов и стандартов проектирования информационных систем в экономике. Первоначально эти методические подходы были сформулированы академиком В.М.Глушковым как научно-методические положения и практические рекомендации, которые он назвал основополагающими принципами создания информационной системы: системность, развитие, информационность, совместимость, стандартизация и унификация, декомпозиция и эффективность.

Принцип системности является важнейшим при создании, функционировании и развитии информационной системы. Практическое значение применения системного принципа состоит в том, что он позволяет в доступной для анализа форме не только выявить интересующее создателей системы все существенное в деятельности организаций, но и использовать компьютерное моделирование для исследования поведения проектируемой системы в конкретных, заданных экспериментаторами условиях. Поэтому в основе создания информационных систем лежит метод моделирования, позволяющий находить наиболее приемлемые и обоснованные проектные решения, варианты построения системы и тем самым обеспечивать наибольшую эффективность функционирования организации. Нельзя разрабатывать какую-либо задачу автономно от других и реализовывать только отдельные ее аспекты. Задача должна рассматриваться комплексно со всеми возможными информационными связями.

Принцип развития заключается в том, что информационная система создается с учетом возможности постоянного пополнения и обновления функций системы и видов ее обеспечения. Предусматривается, что развиваются производственные и управленческие процессы, усложняются и перестраиваются организационные структуры экономических объектов, что вызывает необходимость масштабирования информационных систем, расширения информационного фонда, создаваемого в виде баз и хранилищ данных, баз знаний.

Информационный принцип направлен на детальное и всестороннее изучение информации и информационных процессов, сопровождающих процессы управления экономическими объектами. Изучение информации необходимо для проектирования автоматизированных рабочих мест (АРМ), систем передачи, хранения, обработки данных и защиты информации, где знания объема, содержания, полезности сведений являются основополагающими.

Принцип совместимости заключается в том, что при создании системы должны быть реализованы информационные интерфейсы, благодаря которым она может взаимодействовать с другими системами согласно установленным правилам. В современных условиях это особенно касается сетевых связей локального и глобального уровней.

Принцип стандартизации и унификации заключается в необходимости применения типовых, унифицированных и стандартизированных элементов функционирования ИС. Задачи необходимо разрабатывать таким образом, чтобы они подходили к возможно более широкому кругу объектов. Внедрение в практику этого принципа позволяет сократить временные, трудовые, материальные и финансовые ресурсы.

Принцип декомпозиции используется как при изучении особенностей свойств элементов и системы в целом, так и при создании ИС на новой информационно-технологической базе. Этот принцип основан на разделении системы на части и выделении отдельных комплексов работ, что создает условия для более эффективного анализа существующего состояния управленческой деятельности, изучения особенностей решения функциональных задач для последующего моделирования конкретных аспектов управленческой деятельности и перехода на автоматизацию этой деятельности.

Принцип эффективности предусматривает достижение рационального соотношения между затратами на создание системы и целевыми эффектами, включая конечные результаты, отражающиеся на прибыльности и получаемые по окончании внедрения автоматизации в управленческие процессы.

2.2. Методы и концепции создания информационных систем

Разработка сложных ИС предприятий, невозможна без тщательно обдуманного методологического подхода. Какие этапы необходимо пройти, какие методы и средства использовать, как организовать контроль за продвижением проекта и качеством выполнения работ – эти и другие вопросы решаются методологиями программной инженерии.

В настоящее время существует ряд общих методологий разработки ИС. Главное в них – единая дисциплина работы на всех этапах жизненного цикла системы, учет критических задач и контроль их решения, применение развитых инструментальных средств поддержки процессов анализа, проектирования и реализации ИС.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИС) должен быть, прежде всего, адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

Для различных классов систем используются разные методы разработки, определяемые типом создаваемой системы и средствами реализации. Спецификации этих систем, в большинстве случаев, состоят из двух основных компонентов – функционального и информационного. Современные методы создания ИС разного назначения базируются в основном, на трех подходах: объектно-ориентированная технология, основанная на знаниях (интеллектуальная) технология и CASE-технология.

В области создания систем САПР доминируют структурные подходы, так как они максимально приспособлены для взаимодействия с пользователями, не являющимися специалистами в области ИТ. Адекватными инструментальными средствами, поддерживающими структурный подход к созданию ИС, являются CASE -системы автоматизации проектирования.

Методология создания информационных систем заключается в организации процесса построения информационной системы и обеспечении управления этим процессом для того, чтобы гарантировать выполнение требований как к самой системе, так и к характеристикам процесса разработки.

Основными задачами, решение которых должна обеспечивать методология создания корпоративных информационных систем (с помощью соответствующего набора инструментальных средств), являются следующие:

- обеспечение создания информационных систем, отвечающих целям и задачам предприятия и соответствующих предъявляемым к ним требованиям по автоматизации деловых процессов;

- гарантия создания системы с заданными параметрами в течение заданного времени в рамках оговоренного заранее бюджета;

- простота сопровождения, модификации и расширения системы с целью обеспечения ее соответствия изменяющимся условиям работы предприятия;

- обеспечение создания корпоративных информационных систем, отвечающих требованиям открытости, переносимости и масштабируемости;

- возможность использования в создаваемой системе разработанных ранее и применяемых на предприятии средств информационных технологий (программного обеспечения, баз данных, средств вычислительной техники, телекоммуникаций).

Методологии, технологии и инструментальные средства проектирования (CASE-средства) составляют основу проекта любой информационной системы. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов жизненного цикла информационных систем.

Основное содержание технологии проектирования составляют технологические инструкции, состоящие из описания последовательности технологических операций, условий, в зависимости от которых выполняется та или иная операция, и описаний самих операций.

Технология проектирования может быть представлена как совокупность трех составляющих:

- заданной последовательности выполнения технологических операций проектирования;

- критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций;

- графических и текстовых средств, используемых для описания проектируемой системы.

Каждая технологическая операция должна обеспечиваться следующими материальными и информационными ресурсами:

- данными, полученными на предыдущей операции (или исходными данными), представленными в стандартном виде;

- методическими материалами, инструкциями, нормативами и стандартами;

- программными и техническими средствами;

- исполнителями.

Результаты выполнения операций должны предоставляться в некотором стандартном виде, обеспечивающем их адекватное восприятие при выполнении следующей технологической операции (на которой они будут использоваться в качестве исходных данных).

Можно сформулировать следующий ряд общих требований, которым должна удовлетворять технология проектирования, разработки и сопровождения информационных систем:

- поддерживать полный жизненный цикл информационной системы;

- обеспечивать гарантированное достижение целей разработки системы с заданным качеством и в установленное время;

- обеспечивать возможность разделения крупных проектов на яд подсистем – декомпозицию проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности, с последующей интеграцией составных частей.

- технология должна обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами. Это обусловлено принципами управляемости коллектива и повышения производительности за счет минимизации числа внешних связей;

- обеспечивать минимальное время получения работоспособной системы;

- предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и его составляющих, возможность автоматического выпуска проектной документации и синхронизацию ее версий с версиями проекта;

- обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации системы – системы управления базами данных, операционной системы, языка и системы программирования.

2.3. Методология RAD – Rapid Application Development

На начальном этапе существования компьютерных информационных систем их разработка велась на традиционных языках программирования. Однако по мере возрастания сложности разрабатываемых систем и увеличения запросов пользователей (чему в значительной степени способствовал прогресс в области вычислительной техники, а также появление удобного графического интерфейса пользователя в системном программном обеспечении) потребовались новые средства, обеспечивающие значительное сокращение сроков разработки. Это послужило предпосылкой к созданию целого направления в области программного обеспечения – инструментальных средств для быстрой разработки приложений. Развитие этого направления привело к появлению на рынке программного обеспечения средств автоматизации практически всех этапов жизненного цикла информационных систем.

2.4. Основные особенности методологии RAD

Методология разработки информационных систем, основанная на использовании средств быстрой разработки приложений, получила широкое распространение и приобрела название методологии быстрой разработки приложений – RAD (Rapid Application Development). Данная методология охватывает все этапы жизненного цикла и информационных систем.

RAD – это комплекс специальных инструментальных средств быстрой разработки прикладных информационных систем, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, функционально отражающих отдельные информационные компоненты приложений.

Под методологией быстрой разработки приложений обычно понимается процесс разработки информационных систем, основанный на трех основных элементах:

- небольшой команде программистов

- тщательно проработанный производственный график работ, рассчитанный на сравнительно короткий срок разработки

- интереционная модель разработки, основанная на тесном взаимодействии заказчиков – по мере выполнения проекта разработчики уточняют и реализуют в продукте требования, выдвигаемые заказчиком.

Основные принципы методологии RAD можно свести к следующему:

- используется итерационная (спиральная) модель разработки;

- полное завершение работ на каждом из этапов жизненного цикла не обязательно;

- в процессе разработки информационной системы необходимо тесное взаимодействие с заказчиком и будущими пользователями;

- необходимо применение CASE-средств и средств быстрой разработки приложений;

- необходимо применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;

- необходимо использование прототипов, позволяющее полнее выяснить и реализовать потребности конечного пользователя;

- тестирование и развитие проекта осуществляется одновременно с разработкой;

- разработка ведется немногочисленной и хорошо управляемой командой профессионалов;

- необходимы грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль выполнения работ.

2.5. Объектно-ориентированный подход

Средства RAD дали возможность реализовывать совершенно иную по сравнению с традиционной технологию создания приложений: информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирование согласовывается с пользователем, а затем разработчик может переходить непосредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы.

Возможность использования подобного подхода в значительной степени является результатом применения принципов объектно-ориентированного проектирования. Применение объектно-ориентированных методов позволяет преодолеть одну из главных трудностей, возникающих при разработке сложных систем – колоссальный разрыв между реальным миром (предметной областью описываемой проблемы) и имитирующей средой.

Использование объектно-ориентированных методов позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов – сущностей, объединяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры).

В объектном подходе акцент переносится на конкретные характеристики физической или абстрактной системы, являющейся предметом программного моделирования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Таким образом, свойства, характеризующие объект и его поведение, остаются неизменными. Объект может только менять состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.

Широкую известность объектно-ориентированное программирование получило с появлением визуальных средств проектирования, когда было обеспечено слияние данных с процедурами, описывающими поведение реальных объектов, в объекты программ, которые могут быть отображены определенным образом в графической пользовательской среде. Это позволило приступить к созданию программных систем, максимально похожих на реальные, и добиваться наивысшего уровня абстракции. В свою очередь объектно-ориентированное программирование позволяет создавать более надежные коды, т.к. у объектов программ существует точно определенный и жестко контралируемый интерфейс.

При разработке приложений с помощью инструментов RAD используется множество готовых объектов, сохраняемых в общедоступном хранилище. Однако обеспечивается и возможность разработки новых объектов. При этом новые объекты могут разрабатываться как на основе существующих, так и с «нуля».

Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов формировать простые приложения без написания кода программы. Это является большим преимуществом RAD, так как в значительной степени сокращает рутинную работу по разработке интерфейсов пользователя (при использовании обычных средств разработка интерфейсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу, отнимающую много времени). Высокая скорость разработки интерфейсной части приложений позволяет быстро создавать прототипы и упрощает взаимодействие с конечными пользователями.

Таким образом, инструменты RAD позволяют разработчикам сконцентрировать усилия на сущности реальных деловых процессов предприятия, для которого создается информационная система. В итоге это приводит к повышению качества разрабатываемой системы.

Визуальное программирование

Применение принципов объектно-ориентированного программирования позволило создать принципиально новые средства проектирования приложений, называемые средствами визуального программирования. Визуальные инструменты RAD позволяют создавать сложные графические интерфейсы пользователя вообще без написания кода программы. При этом разработчик может на любом этапе наблюдать то, что закладывается в основу принимаемых решений.

Визуальные средства разработки оперируют в первую очередь со стандартными интерфейсными объектами – окнами, списками, текстами, которые легко можно связать с данным из базы данных и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой стандартные элементы управления – кнопки, переключатели, флажки, меню и т.п., с помощью которых осуществляется управление отображаемыми данными. Все эти объекты могут быть стандартным образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для дальнейшего повторного использования.

В настоящее время существует довольно много различных визуальных средств разработки приложений. Но все они могут быть разделены на две группы – универсальные и специализированные.

Среди универсальных систем визуального программирования сейчас наиболее распространены такие как Borland Delphi и Visual Basic. Универсальными их называют потому, что они не ориентированы на разработку только приложений баз данных – с их помощью могут быть разработаны приложения почти любого типа, в том числе и информационные приложения. Причем программы, разрабатываемые с помощью универсальных систем, могут взаимодействовать практически с любыми системами управления базами данных. Это обеспечивается как использованием драйверов ODBC или OLE DB, так и применением специализированных средств (компонентов).

Специализированные средства разработки ориентированы только на создание приложений баз данных. Причем, как правило, они привязаны к вполне определенным системам управления базами данных. В качестве примера таких систем можно привести Power Builder фирмы Sybase (естественно предназначенный для работы с СУБД Sybase Anywhere Server) и Visual FoxPro фирмы Microsoft.

Поскольку задачи создания прототипов и разработки пользовательского интерфейса, по существу, слились, программист получил непрерывную обратную связь с конечными пользователями, которые могут не только наблюдать за созданием приложения, но и активно учувствовать в нем, корректировать результаты и свои требования. Это также способствует сокращению сроков разработки и является важным психологическим аспектом, который привлекает к RAD все большее число пользователей.

Визуальные инструменты RAD позволяют максимально сблизить этапы создания информационных систем: анализ исходных условий, проектирование системы, разработка прототипов и окончательное формирование приложений становятся сходными, т.к. на каждом этапе разработчики оперируют визуальными объектами.

2.6. Событийное программирование

Логика приложения, построенного с помощью RAD, является событийно-ориентированной. Это означает следующее: каждый объект, входящий в состав приложения может генерировать события и реагировать на события, генерируемые другими объектами. Примерами событий могут быть: открытие и закрытие окон, нажатие кнопки, нажатие клавиши клавиатуры, движение мыши, изменение данных в базе данных и т.п.

Разработчик реализует логику приложения путем определения обработчика каждого события – процедуры, выполняемой объектом при наступлении соответствующего события. Например, обработчик события «нажатия кнопки» может открыть диалоговое окно. Таким образом, управление объектами осуществляется с помощью событий.

Обработчики событий, связанной с управлением базой данных, могут реализовываться в виде триггеров на клиентском или серверном узле. Такие обработчики позволяют обеспечить ссылочную целостность базы данных при операциях удаления, вставки и обновления, а также автоматическую генерацию первичных ключей.

2.7. Ограничения методологии RAD

Несмотря на все свои достоинства методология RAD тем не менее (как впрочем и любая другая методология) не может претендовать на универсальность. Ее применение наиболее эффективно при выполнении сравнительно небольших систем, разрабатываемых для вполне определенного предприятия.

При разработке же типовых систем, не являющихся законченным продуктом, а представляющих собой совокупность типовых элементов информационной системы, большое значение имеют такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Это связано с тем, что типовые системы обычно централизованно сопровождаются и могут быть адаптированы к различным программно-аппаратным платформам, системам управления базами данных, коммуникационным средствам, а также интегрироваться с существующими разработками. Поэтому для такого рода проектов необходим высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD неприменима не только для создания типовых информационных систем, но и для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления сложными инженерно-техническими объектами – программ, требующих написания большого объема уникального кода.

Методология RAD не может быть использована для разработки приложений, в которых интерфейс пользователя является вторичным, то есть отсутствует наглядное определение логики работы системы. Примерами таких приложений могут служить приложения реального времени, драйверы или службы.

Совершенно неприемлема методология RAD для разработки систем, от которых зависит безопасность людей, - например, систем управления транспортом или атомных электростанций. Это обусловлено тем, что итеративный подход, являющийся одной из основ RAD, предполагает, что первые версии системы не будут полностью работоспособны, что в данном случае может привести к серьезнейшим катастрофам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Информационные системы позволяют объективно оценить достигнутый уровень развития экономики, выявить резервы и обеспечить успех деятельности на основе применения правильных решений. Для успешной реализации проекта (ИС) прежде всего должен быть адекватно описан объект проектирования, построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования, построения и разработки ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. В недавнем времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС.

Перечисленные факторы способствовали появлению программно-технических средств специального класса – CASE-средств, реализующих CASE-технологии создания и сопровождения ИС. CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и создавать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей.

Полный жизненный цикл ИС включает в себя, как правило, стратегическое планирование, анализ, проектирование, реализацию, внедрение и эксплуатацию. Он должен поддерживаться «сквозной технологической цепочкой средств разработчика (средств ведения общей информации о проекте в целом, средств описания предметной области с возможностью трансформации в схемы баз данных и код приложений, средств сопровождения проекта группой разработчиков с контролем версии, встроенными средствами тестирования и т.д.)

В условиях рынка все большее число компаний создают преимущества использования информационных систем. Во многих случаях ИС - это не только набор услуг, но и важнейший компонент бизнеса.

Современные программные системы становятся сложнее, чтобы обеспечить возможность решения глобальных задач, например, таких, как создание единой системы управления предприятием. При разработке таких систем важно хорошо представлять современные подходы, существующие в этой области и основные сложности этого процесса.

Объектно-ориентированные визуальные средства разработки успешно используются для создания множества сложных систем в самых разных областях.

Потребность в сложных программных системах все время растет. По мере того как увеличивается производительность и падает цена вычислительной техники, появляются возможности выполнить автоматизацию все более сложных процессов. Основная ценность объектно-ориентированного визуального проектирования при создании сложных информационных систем состоит в том, что оно позволяет свести к минимуму трудоемкую рутинную работу и сосредоточиться на решении творческих задач.

Литература

Макарова Н.В., учебник «Информатика» изд. «финансы и статистика» М., 2005

Трофимов В.В., учебник «Информационные системы и технологии в экономике и управлении» изд. «Высшее образование» М., 2006

Козырев А.А., «Информатика» изд. Михайлова В.А., С-П., 2002

Марценюк М.А., Карпов С.Б., «Проектирование и разработка информационных систем» национальный проект «Образование» Пермь 2007

Петров В.Н., «Информационные системы» изд. «ПИТЕР» 2002

Уткин В. Б. Информационные системы в экономике. ­- М.: Издательский центр «Академия», 2007.

Артамонов Б.Н. и др. Основы современных компьютерных технологий. - СПб.: КОРОНА, 2006.

Блюминау Д. И. Информация и информационный бизнес. – М.: Наука, 2002.

Брой М. Информатика. Основополагающее введение. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2007.

Громов Г.Р. Очерки информационной технологии. - М.: Инфоарт, 2007.

Информатика. Учебник / Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Фи­нансы и статистика, 2007.

Информационные системы в экономике / Под ред. Дика В.В. – М.: Финансы и статистика, 2002.

Каймин В.А. Основы компьютерной технологии. - М.: Финансы и статистика, 2006.

Симонович С.В. Информатика. Базовый курс. – СПб.: Питер, 2007. – 640с.

Шафрин Ю. Основы компьютерной технологии. - М.: АБФ, 2006.

Якубайтис Э.А. Информатика-электроника-сети. - М.: «Финансы и статистика», 2005.