История создания и развития автоматизированных информационных систем

В АСУ-связь применяют следующие математические модели:

Теория массового обслуживания позволяет изучить массовый спрос при обслуживании клиентов предприятиями связи, для эффективного обслуживания случайного потока заявок при ограниченных ресурсах системы, при ремонте оборудования, а также для оценки работы вычислительных систем.

В системах связи теория позволяет определить качество обслуживания и затраты (технические, материальные, денежные), обеспечивающие достижение заданного качества.

Показателями качества обслуживания являются: длина очереди; среднее время ожидания начала обслуживания; среднее число занятых каналов; вероятность отказа в обслуживании; степень загруженности обслуживающей системы и др. Для построения модели массового обслуживания задаются вероятностные характеристики входящих потоков, зависящие от моментов поступления требований в систему; структура системы обслуживания; вероятностные характеристики обслуживания требований в системе.

Теория информации используется для оценки работы систем связи при передаче сообщений.

Теория телетрафика - общетехническая дисциплина анализа и оптимального синтеза сложных систем: систем связи, вычислительных систем и систем управления. Для АСУ важным разделом теории является система управления сетями связи, которая позволяет получать количественные оценки качества сетей и передачи сообщений.

Теория сетей - математический аппарат анализа потоков на сетях связи. Теория сетей используется при управлении сетями, их проектировании, при решении задач оптимального распределения потоков сообщений.

К имитационным моделям прибегают в тех случаях, когда другие методы изучения систем не могут дать необходимого описания системы.

Имитационная модель (ИМ) - это совокупность воспроизводящих изучаемый процесс моделей, математического и программного обеспечения ЭВМ. Имитационное моделирование применяется для изучения сложная мх, развивающихся систем. Оно направлено на отыскивание оптимальных решений, которые получают в результате неоднократного проигрывания на модели определенных хозяйственных ситуаций с последующей оценкой выходных данных модели математическими методами.

ИМ содержит модели внешней среды и системы, состоящей из множества упрощенных моделей системы, блоки принятия решения и диалога между лицом, принимающим решение (ЛПР), и ЭВМ. (рис. 1)

Модель внешней среды служит для прогноза параметров, оказывающих воздействие на изучаемую систему.

Модель системы отражает все основные функции моделируемого объекта, причем отдельные элементы не только воспроизводят функции своих прообразов, но и решают задачи их оптимизации. Важным в ИМ является моделирование связей между отдельными элементами, учет временных задержек в реакциях элементов на то или иное внешнее или внутреннее воздействие.

Блок принятия решений служит для оценки поведения модели при различных хозяйственных ситуациях, которые задаются ЛПР из блока диалога.

Блок диалога предоставляет ЛПР возможность задавать, а затем проигрывать на моделях внешней среды и системы предполагаемые состояния спроса цен на оборудование и материалы, тарифы на услуги связи, состояние производственных фондов и трудовых ресурсов.

Рисунок 2.3.1. Структура имитационной модели

Выводы по теме

Разработка ИМ проходит в несколько этапов:

1. изучение реального процесса, выявление функции каждого элемента системы и связи между ними;

2. отбор экономических параметров, характеризующих изучаемый процесс. Используя эти параметры в качестве входных и выходных сигналов, разрабатывают математические модели элементов и связей между ними.

3. построение первоначальной имитационной модели и исследование ее свойств. В случае расхождения выходов реального процесса и имитационной модели при одних и тех же входных воздействиях проводится подгонка моделей элементов модели, вызывающих наибольшие расхождения.

4. реализация имитационной модели в виде комплекса программ на ЭВМ, выполнение необходимых расчетов и анализ полученных результатов.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимается под МО АС?

2. Что понимается под математическим моделированием?

3. Что позволяет изучить теория массового обслуживания?

4. Перечислить показатели качества обслуживания.

5. Какие еще теории применяют в АСУ-связь?

6. Когда прибегают к имитационным моделям?

7. Перечислить основные блоки ИМ и их функции.

8. В сколько этапов происходит разработка ИМ?

9. Охарактеризовать этапы разработки ИМ

Тема. Классификация функциональной части АИС

Классификация АИС по функциональному признаку

Функциональный признак определяет назначение подсистемы, а также ее основные цели, задачи и функции.

Структура информационной системы может быть представлена как совокупность ее функциональных подсистем, а функциональный признак может быть использован при классификации информационных систем. В хозяйственной практике производственных и коммерческих объектов типовыми видами деятельности, которые определяют функциональный признак классификации информационных систем, являются: производственная, маркетинговая, финансовая, кадровая.

Производственная деятельность связана с непосредственным выпуском продукции и направлена на создание и внедрение в производство научно-технических новшеств.

Маркетинговая деятельность включает в себя:

· анализ рынка производителей и потребителей выпускаемой продукции, анализ продаж;

· организацию рекламной кампании по продвижению продукции;

· рациональную организацию материально-технического снабжения.

Финансовая деятельность связана с организацией контроля и анализа финансовых ресурсов фирмы на основе бухгалтерской, статистической, оперативной информации.

Кадровая деятельность направлена на подбор и расстановку необходимых фирме специалистов, а также ведение служебной документации по различным аспектам.

Указанные направления деятельности определили типовой набор информационных систем: производственные системы; системы маркетинга; финансовые и учетные системы; системы кадров (человеческих ресурсов); прочие типы, выполняющие вспомогательные функции в зависимости от специфики деятельности фирмы.

В крупных фирмах основная информационная система функционального назначения может состоять из нескольких подсистем для выполнения подфункций. Например, производственная информационная система имеет следующие подсистемы: управления запасами, управления производственным процессом, компьютерного инжиниринга и т.д.

Для лучшего понимания функционального назначения информационных систем в табл. 3.1.1 приведены по каждому рассмотренному выше виду решаемые в них типовые задачи.

Таблица 3.1.1. Функции информационных систем

Функции ИС, система маркетинга	Производственные системы	Финансовые и учетные системы	Система кадров (человеческих ресурсов)	Прочие системы, например ИС руководства
Исследование рынка и Прогнозирование продаж	Планирование объемов работ и разработка календарных планов	Управление портфелем заказов	Анализ и прогнозирование потребности в трудовых ресурсах	Контроль над деятельностью фирмы
Управление продажами	Оперативный контроль и управление производством	Управление кредитной политикой	Ведение архивов записей о персонале	Выявление оперативных проблем
Рекомендации по производству новой продукции	Анализ работы оборудования	Разработка финансового плана	Анализ и планирование подготовки кадров	Анализ управленческих и стратегических ситуаций
Анализ и установление цены	Участие в формировании заказов поставщикам	Финансовый анализ и прогнозирование		Обеспечение процесса выработки стратегических решений
Учет заказов	Управление запасами	Контроль бюджета Бухгалтерский учет и расчет зарплаты

1. Типы информационных систем

Тип информационной системы зависит от того, чьи интересы она обслуживает и на каком уровне управления.

На рис. 3.1.1 показан один из возможных вариантов классификации информационных систем по функциональному признаку с учетом уровней управления и уровней квалификации персонала.

Из рис. 3.1.1 видно, что чем выше по значимости уровень управления, тем меньше объем работ, выполняемых специалистом и менеджером с помощью информационной системы. Однако при этом возрастают сложность и интеллектуальные возможности информационной системы и ее роль в принятии менеджером решений. Любой уровень управления нуждается в информации из всех функциональных систем, но в разных объемах и с разной степенью обобщения.

Основание пирамиды составляют информационные системы, с помощью которых сотрудники-исполнители занимаются операционной обработкой данных, а менеджеры низшего звена - оперативным управлением. Наверху пирамиды на уровне стратегического управления информационные системы изменяют свою роль и становятся стратегическими, поддерживающими деятельность менеджеров высшего звена по принятию решений в условиях плохой структурированности поставленных задач.



Рисунок 3.1.1. Типы информационных систем

2. Информационные системы оперативного (операционного) уровня

Информационная система оперативного уровня поддерживает специалистов-исполнителей, обрабатывая данные о сделках и событиях (счета, накладные, зарплата, кредиты, поток сырья и материалов).

Назначение ИС на этом уровне - отвечать на запросы о текущем состоянии и отслеживать поток сделок в фирме, что соответствует оперативному управлению. Чтобы с этим справляться, информационная система должна быть легкодоступной, непрерывно действующей и предоставлять точную информацию.

Задачи, цели и источники информации на операционном уровне заранее определены и в высокой степени структурированы. Решение запрограммировано в соответствии с заданным алгоритмом.

Информационная система оперативного уровня является связующим звеном между фирмой и внешней средой. Если система работает плохо, то организация либо не получает информации извне, либо не выдает информацию. Кроме того, система - это основной поставщик информации для остальных типов информационных систем в организации, так как содержит и оперативную, и архивную информацию.

Отключение этой ИС привело бы к необратимым негативным последствиям.

Пример

Информационные системы оперативного уровня:

· бухгалтерская;

· банковских депозитов;

· обработки заказов;

· регистрации авиабилетов;

· выплаты зарплаты и т.д.

3. Информационные системы специалистов

Информационные системы этого уровня помогают специалистам, работающим с данными, повышают продуктивность и производительность работы инженеров и проектировщиков. Задача подобных информационных систем - интеграция новых сведений в организацию и помощь в обработке бумажных документов.

По мере того как индустриальное общество трансформируется в информационное, производительность экономики все больше будет зависеть от уровня развития этих систем. Такие системы, особенно в виде рабочих станций и офисных систем, наиболее быстро развиваются сегодня в бизнесе.

В этом классе информационных систем можно выделить две группы:

· информационные системы офисной автоматизации;

· информационные системы обработки знаний.

Информационные системы офисной автоматизации вследствие своей простоты и многопрофильности активно используются работниками любого организационного уровня. Наиболее часто их применяют работники средней квалификации: бухгалтеры, секретари, клерки. Основная цель - обработка данных, повышение эффективности их работы и упрощение канцелярского труда.

ИС офисной автоматизации связывают воедино работников информационной сферы в разных регионах и помогают поддерживать связь с покупателями, заказчиками и другими организациями. Их деятельность в основном охватывает управление документацией, коммуникации, составление расписаний и т.д. Эти системы выполняют следующие функции:

· обработка текстов на компьютерах с помощью различных текстовых процессоров;

· производство высококачественной печатной продукции;

· архивация документов;

· электронные календари и записные книжки для ведения деловой информации;

· электронная и аудио почта;

· видео- и телеконференции.

Информационные системы обработки знаний, в том числе и экспертные системы, вбирают в себя знания, необходимые инженерам, юристам, ученым при разработке или создании нового продукта. Их работа заключается в создании новой информации и нового знания. Так, например, существующие специализированные рабочие станции по инженерному и научному проектированию позволяют обеспечить высокий уровень технических разработок.

4. Информационные системы для менеджеров среднего звена

Информационные системы уровня менеджмента используются работниками среднего управленческого звена для мониторинга (постоянного слежения), контроля, принятия решений и администрирования. Основные функции этих информационных систем:

· сравнение текущих показателей с прошлыми;

· составление периодических отчетов за определенное время, а не выдача отчетов по текущим событиям, как на оперативном уровне;

· обеспечение доступа к архивной информации и т.д.

Некоторые ИС обеспечивают принятие нетривиальных решений. В случае, когда требования к информационному обеспечению определены не строго, они способны отвечать на вопрос: "что будет, если ...?"

На этом уровне можно выделить два типа информационных систем: управленческие (для менеджмента) и системы поддержки принятия решений. Управленческие ИС имеют крайне небольшие аналитические возможности. Они обслуживают управленцев, которые нуждаются в ежедневной, еженедельной информации о состоянии дел. Основное их назначение состоит в отслеживании ежедневных операций в фирме и периодическом формировании строго структурированных сводных типовых отчетов. Информация поступает из информационной системы операционного уровня.

Характеристики управленческих информационных систем:

· используются для поддержки принятия решений структурированных и частично структурированных задач на уровне контроля над операциями;

· ориентированы на контроль, отчетность и принятие решений по оперативной обстановке;

· опираются на существующие данные и их потоки внутри организации;

· имеют малые аналитические возможности и негибкую структуру.

Системы поддержки принятия решений обслуживают частично структурированные задачи, результаты которых трудно спрогнозировать заранее. Они имеют более мощный аналитический аппарат с несколькими моделями. Информацию получают из управленческих и операционных информационных систем. Используют эти системы все, кому необходимо принимать решение: менеджеры, специалисты, аналитики и пр. Например, их рекомендации могут пригодиться при принятии решения покупать или взять оборудование в аренду и пр.

Характеристики систем поддержки принятия решений:

· обеспечивают решение проблем, развитие которых трудно прогнозировать;

· оснащены сложными инструментальными средствами моделирования и анализа;

· позволяют легко менять постановки решаемых задач и входные данные;

· отличаются гибкостью и легко адаптируются к изменению условий по несколько раз в день;

· имеют технологию, максимально ориентированную на пользователя.

Стратегические информационные системы

Развитие и успех любой организации (фирмы) во многом определяются принятой в ней стратегией.

Под стратегией понимается набор методов и средств решения перспективных долгосрочных задач.

В этом контексте можно воспринимать и понятия "стратегический метод", "стратегическое средство", "стратегическая система" и т.п. В настоящее время в связи с переходом к рыночным отношениям вопросу стратегии развития и поведения фирмы стали уделять большое внимание, что способствовало коренному изменению во взглядах на информационные системы. Они стали расцениваться как стратегически важные системы, которые влияют на изменение выбора целей фирмы, ее задач, методов, продуктов, услуг, позволяя опередить конкурентов, а также наладить более тесное взаимодействие с потребителями и поставщиками. Появился новый тип информационных систем - стратегический.

Стратегическая информационная система - компьютерная информационная система, обеспечивающая поддержку принятия решений по реализации стратегических перспективных целей развития организации.

Известны ситуации, когда новое качество информационных систем заставляло изменять не только структуру, но и профиль фирм, содействуя их процветанию. Однако при этом возможно возникновение нежелательной психологической обстановки, связанное с автоматизацией некоторых функций и видов работ, так как это может поставить некоторую часть сотрудников и рабочих под угрозу сокращения.

Рисунок 3.1.2. Внешние факторы, воздействующие на деятельность фирмы

Рассмотрим качество информационной системы как стратегического средства деятельности любой организации на примере фирмы, выпускающей продукцию, аналогичную уже имеющейся на потребительском рынке. В этих условиях необходимо выдержать конкуренцию с другими фирмами. Что может принести использование информационной системы в этой ситуации? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять взаимосвязь фирмы с ее внешним окружением.

На рис. 3.1.2 показано воздействие на фирму внешних факторов:

· конкурентов, проводящих на рынке свою политику;

· покупателей, обладающих разными возможностями по приобретению товаров и услуг;

· поставщиков, которые проводят свою ценовую политику.

Фирма может обеспечить себе конкурентное преимущество, если будет учитывать эти факторы и придерживаться следующих стратегий:

· создание новых товаров и услуг, которые выгодно отличаются от аналогичных;

· отыскание рынков, где товары и услуги фирмы обладают рядом отличительных признаков по сравнению с уже имеющимися там аналогами;

· создание таких связей, которые закрепляют покупателей и поставщиков за данной фирмой и делают невыгодным обращение к другой;

· снижение стоимости продукции без ущерба качества.

Информационные системы стратегического уровня помогают высшему звену управленцев решать неструктурированные задачи, подобные описанным выше, осуществлять долгосрочное планирование. Основная задача - сравнение происходящих во внешнем окружении изменений с существующим потенциалом фирмы. Они призваны создать общую среду компьютерной и телекоммуникационной поддержки решений в неожиданно возникающих ситуациях. Используя самые совершенные программы, эти системы способны в любой момент предоставить информацию из многих источников. Для некоторых стратегических систем характерны ограниченные аналитические возможности.

На данном организационном уровне ИС играют вспомогательную роль и используются как средство оперативного предоставления менеджеру необходимой информации для принятия решений.

В настоящее время еще не выработана общая концепция построения стратегических информационных систем вследствие многоплановости их использования не только по целям, но и по функциям. Существуют две точки зрения: одна базируется на мнении, что сначала необходимо сформулировать свои цели и стратегии их достижения, а только затем приспосабливать информационную систему к имеющейся стратегии; вторая - на том, что организация использует стратегическую ИС при формулировании целей и стратегическом планировании. По-видимому, рациональным подходом к разработке стратегических информационных систем будет методология синтеза этих двух точек зрения.

5. Информационные системы в фирме

В любой фирме желательно иметь несколько локальных ИС разного назначения, которые взаимодействуют между собой и поддерживают управленческие решения на всех уровнях. На рис. 3.1.3 показан один из таких вариантов. Между локальными ИС организуются связи различного характера и назначения. Одни локальные ИС могут быть связаны с большим количеством работающих в фирме систем и иметь выход во внешнюю среду, другие связаны только с одной или несколькими родственными. Современный подход к организации связи основан на применении локальных внутрифирменных компьютерных сетей с выходом на аналогичную ИС другой фирмы или подразделение корпорации. При этом пользуются ресурсами региональных и глобальных сетей.

На основе интеграции ИС разного назначения с помощью компьютерных сетей в фирме создаются корпоративные ИС. Подобные ИС предоставляют пользователю возможность работать как с обще фирменной базой данных, так и с локальными базами данных.

Рассмотрим роль корпоративной ИС в фирме относительно формирования стоимости выпускаемой продукции.

Информационные системы в фирме, поддерживая все стадии выпуска продукции, могут предоставлять информацию разной степени подробности для анализа, в результате которого выявляются этапы, где происходит сверхнормативное увеличение стоимости продукции. В этом случае может быть выбрана стратегия по уменьшению стоимости продукции. Результаты принимаемых мер, в свою очередь, отразятся в информационной системе. Снова можно будет использовать полученную информацию для анализа. И так до тех пор, пока не будет достигнута поставленная цель.

Пример

Фирма может резко сократить издержки, связанные с хранением сырья и полуфабрикатов, договорившись с поставщиками о ежедневных поставках. Сведения о произведенных поставках будут учтены информационной системой, из которой будет получена информация для принятия решений на соответствующем уровне управления.

Информационная система может иметь наибольший эффект, если фирму рассматривать как цепь действий, в результате которых происходит постепенное формирование стоимости производимых продуктов или услуг. Тогда с помощью информационных систем различного функционального назначения, включенных в эту цепь, можно оказывать влияние на стратегию принятия управленческих решений, направленных на увеличение доходов фирмы.

Рисунок 3.1.3. Примеры информационных систем, поддерживающих деятельность фирмы

6. Классификация по степени автоматизации

В зависимости от степени автоматизации информационных процессов в системе управления фирмой информационные системы определяются как ручные, автоматические, автоматизированные (рис.3.1.4).

Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком. Например, о деятельности менеджера в фирме, где отсутствуют компьютеры, можно говорить, что он работает с ручной ИС.

Автоматические ИС выполняют все операции по переработке информации без участия человека.

Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль отводится компьютеру. В современном толковании в термин "информационная система" вкладывается обязательно понятие автоматизируемой системы.

Автоматизированные ИС, учитывая их широкое использование в организации процессов управления, имеют различные модификации и могут быть классифицированы, например, по характеру использования информации и по сфере применения.

Пример.

Роль бухгалтера в информационной системе по расчету заработной платы заключается в задании исходных данных. Информационная система обрабатывает их по заранее известному алгоритму с выдачей результатной.

Рисунок 3.1.4. Классификация информационных систем по разным признакам

Классификация по характеру использования информации

Информационно-поисковые системы (см. рис.3.1.4) производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. Например, информационно-поисковая система в библиотеке, в железнодорожных и авиа кассах продажи билетов.

Информационно-решающие системы осуществляют все операции переработки информации по определенному алгоритму. Среди них можно провести классификацию по степени воздействия выработанной результатной информации на процесс принятия решений и выделить два класса: управляющие и советующие.

УправляющиеИС вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение. Для этих систем характерны типы задач расчетного характера и обработка больших объемов данных. Примером могут служить система оперативного планирования выпуска продукции, система бухгалтерского учета.

Советующие ИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию конкретных действий. Эти системы обладают более высокой степенью интеллекта, так как для них характерна обработка знаний, а не данных.

Пример

Существуют медицинские информационные системы для постановки диагноза больного и определения предполагаемой процедуры лечения. Врач при работе с подобной системой может принять к сведению полученную информацию, но предложить иное по сравнению с рекомендуемым решение.

Классификация по сфере применения

Информационные системы организационного управления (см. рис.3.1.4) предназначены для автоматизации функций управленческого персонала. Учитывая наиболее широкое применение и разнообразие этого класса систем, часто любые информационные системы понимают именно в данном толковании. К этому классу относятся информационные системы управления, как промышленными фирмами, так и непромышленными объектами: гостиницами, банками, торговыми фирмами и др.

Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учет, управление сбытом и снабжением и другие экономические и организационные задачи.

ИС управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала. Они широко используются при организации поточных линий, изготовлении микросхем, на сборке, для поддержания технологического процесса в металлургической и машиностроительной промышленности.

ИС автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

Интегрированные (корпоративные) ИС используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции. Создание таких систем весьма затруднительно, поскольку требует системного подхода с позиций главной цели, например получения прибыли, завоевания рынка сбыта и т.д. Такой подход может привести к существенным изменениям в самой структуре фирмы, на что может решиться не каждый управляющий.

Выводы по теме

1. Функциональный признак определяет назначение подсистемы, а также ее основные цели, задачи и функции.

2. Тип информационной системы зависит от того, чьи интересы она обслуживает и на каком уровне управления.

3. Стратегическая информационная система - компьютерная информационная система, обеспечивающая поддержку принятия решений по реализации стратегических перспективных целей развития организации.

4. В зависимости от степени автоматизации информационных процессов в системе управления фирмой информационные системы определяются как ручные, автоматические, автоматизированные.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем суть функционального признака при классификации информационных систем?

2. Что такое признак уровней управления при классификации систем?

3. Расскажите о пирамиде информационных систем в фирме, где используется функциональный признак классификации.

4. Каковы роль и функции ИС оперативного уровня, ИС для специалистов, для менеджеров среднего звена, стратегических ИС?

5. Приведите классификацию информационных систем по характеру использования информации, по степени автоматизации, по сфере применения.

12 января 2009 г.

Тема. Технология и основные этапы построения интегрированных (корпоративных) и экспертных информационных систем

Структурная схема терминов

Под корпоративной информационной системой (КИС или EIS - Enterprise Information System) понимают информационную систему масштаба предприятия.

Термин "корпоративная" предполагает полнофункциональность. Если какое-либо ПО автоматизирует только деятельность бухгалтерии или склада, то это еще не КИС. Это одноаспектная ("лоскутная", "островная") автоматизированная система учета и анализа (финансового, материального и проч.).

Корпоративные системы охватывают всю финансово-хозяйственную и производственную деятельность предприятия, в т.ч. имеющего филиалы и дочерние фирмы, входящие в холдинговые компании и концерны.

Отличительные черты корпоративных систем

Автоматизируется документооборот предприятия

Документы автоматически передаются от одного исполнителя к другому или на подпись руководителю, при этом сводится к нулю возможность неправильной адресации, забывания или потери документов. Система контролирует сроки исполнения работ и выдает напоминания ответственным исполнителям.

Моделируются бизнес-процессы

Продумывая внедрение нового бизнес-процесса, руководитель описывает его в своей КИС, определяя при этом, какие документы участвуют в процессе и кто из специалистов отвечает за действия с этими документами. Далее система не позволит персоналу делать ошибки или нарушать технологию работы.

Убираются внутрифирменные барьеры

Для обеспечения одновременной согласованной работы пользователей в КИС применяется технология клиент/сервер.

Открывается доступ в международные информационные сети

Изображенная на рис. 3.2.1. пирамида является одной из интерпретаций КИС со всеми сопутствующими связями. Главная роль КИС - поддержать функционирование и развитие предприятия, цель существования которого - получение прибыли за счет некоторой основной деятельности.

Базирующиеся на современном ПО системы могут быстро просчитать возможность выполнения нового заказа к нужному сроку при текущей загрузке производства. Когда оказывается, что в сложившейся ситуации выполнить данный заказ в срок невозможно, система способна ответить на вопрос, во что обойдется заказчику выполнение заказа, если он все же на сроке настаивает. Средняя часть пирамиды, характеризующей управленческий срез предприятия, как раз и представляет собой КИС. В то же время на рынке присутствуют интегрированные системы управления предприятием, ИСУП. В редких случаях они покрывают все управленческие задачи и могут называться КИС.

ИСУП охватывают слой, осуществляющий оперативный учет (OLTP - On-Line Transaction Processing), и слой, в котором хранятся структурированные корпоративные данные. Вместе они образуют управленческую ИС нижнего уровня (Management Information System - MIS).



Рисунок 3.2.1. Схема элементов управления предприятием

Стратегический слой начинается с систем поддержки принятия решений (Decision Support System - DSS), которые могут включать в себя ситуационные центры, средства многомерного анализа данных и прочие инструменты аналитической обработки (On-Line Analytic Processing - OLAP).

Используемые на этом уровне специальные математические методы позволяют прогнозировать динамику показателей, анализировать затраты по видам деятельности. Такие средства, как правило, не входят в состав ИСУП, а являются разработками третьих фирм.

Главные отличия ИСУП от КИС:

ИСУП - фундамент КИС, поэтому КИС невозможна без ИСУП.

ИСУП отвечает за оперативный учет, КИС - за полный спектр управленческих действий.

ИСУП имеет отраслевую направленность, КИС носит более абстрактный характер.

Главными особенностями современного подхода к построению КИС предприятия являются:

· всесторонний анализ бизнес-процессов, на основе которого производится разработка проекта ИС и обоснование заложенных в нем решений;

· использование современных методологий и инструментальных средств моделирования и проектирования систем;

· детальная проработка и согласование с заказчиком всех этапов разработки проекта, контрольных точек, требуемых ресурсов.

Этапы построения КИС:

· обследование предприятия и моделирование его деловых процессов;

· разработка плана реконструирования предприятия;

· выполнение сетевых проектов любой сложности;

· подбор, поставка, установка, техническая поддержка и сопровождение программно-технических средств - компьютерного, сетевого и телекоммуникационного оборудования, системного и прикладного ПО;

· проектирование баз данных;

· разработка прикладных программ в технологии клиент/сервер;

· интеграция с существующими на предприятии ИС;

· обучение всех категорий пользователей;

· внедрение и техническая поддержка систем.

Теоретическую основу работ составляет множество понятий, концепций и методологий, используемых для описания, анализа и оценки различных аспектов работы предприятия.

Экспертные системы (ЭС)

Наибольший прогресс среди компьютерных информационных систем отмечен в области разработки экспертных систем, основанных на использовании искусственного интеллекта (ИИ)- совокупности научных дисциплин, изучающих методы решения задач интеллектуального (творческого) характера с использованием ЭВМ.

Область ИИ имеет более чем сорокалетнюю историю развития. С самого начала в ней рассматривался ряд весьма сложных задач, которые, наряду с другими, и до сих пор являются предметом исследований: автоматические доказательства теорем, машинный перевод (автоматический перевод с одного естественного языка на другой), распознавание изображений и анализ сцен, планирование действий роботов, алгоритмы и стратегии игр.

ЭС - это набор программ, выполняющий функции эксперта при решении задач из некоторой предметной области.

ЭС выдают советы, проводят анализ, дают консультации, ставят диагноз. Практическое применение ЭС на предприятиях способствует эффективности работы и повышению квалификации специалистов.

Главным достоинством экспертных систем является возможность накопления знаний и сохранение их длительное время. В отличие от человека к любой информации экспертные системы подходят объективно, что улучшает качество проводимой экспертизы. При решении задач, требующих обработки большого объема знаний, возможность возникновения ошибки при переборе очень мала.

При создании ЭС возникает ряд затруднений. Это, прежде всего, связано с тем, что заказчик не всегда может точно сформулировать свои требования к разрабатываемой системе. Также возможно возникновение трудностей чисто психологического порядка: при создании базы знаний системы эксперт может препятствовать передаче своих знаний, опасаясь, что впоследствии его заменят "машиной". Но эти страхи не обоснованы, т. к. ЭС не способны обучаться, они не обладают здравым смыслом, интуицией. Но в настоящее время ведутся разработки экспертных систем, реализующих идею самообучения. Также ЭС неприменимы в больших предметных областях и в тех областях, где отсутствуют эксперты.

Экспертная система состоит из базы знаний (части системы, в которой содержатся факты), подсистемы вывода (множества правил, по которым осуществляется решение задачи), подсистемы объяснения, подсистемы приобретения знаний и диалогового процессора .

При построении подсистем вывода используют методы решения задач искусственного интеллекта.

Экспертные системы дают возможность менеджеру или специалисту получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых этими системами накоплены знания.

Под искусственным интеллектом обычно понимают способности компьютерных систем к таким действиям, которые назывались бы интеллектуальными, если бы исходили от человека. Чаще всего здесь имеются в виду способности, связанные с человеческим мышлением. Работы в области искусственного интеллекта не ограничиваются экспертными системами. Они также включают в себя создание роботов, систем, моделирующих нервную систему человека, его слух, зрение, обоняние, способность к обучению.

Решение специальных задач требует специальных знаний. Однако не каждая компания может себе позволить держать в своем штате экспертов по всем связанным с ее работой проблемам или даже приглашать их каждый раз, когда проблема возникла. Главная идея использования технологии экспертных систем' заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникнет необходимость. Являясь одним из основных приложений искусственного интеллекта, экспертные системы представляют собой компьютерные программы, трансформирующие опыт экспертов в какой-либо области знаний в форму эвристических правил (эвристик). Эвристики не гарантируют получения оптимального результата с такой же уверенностью, как обычные алгоритмы, используемые для решения задач в рамках технологии поддержки принятия решений. Однако часто они дают в достаточной степени приемлемые решения для их практического использования. Все это делает возможным использовать технологию экспертных систем в качестве советующих систем.

Сходство информационных технологий, используемых в экспертных системах и системах поддержки принятия решений, состоит в том, что обе они обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений. Однако имеются три существенных различия. Первое связано с тем, что решение проблемы в рамках систем поддержки принятия решений отражает уровень ее понимания пользователем и его возможности получить и осмыслить решение. Технология экспертных систем, наоборот, предлагает пользователю принять решение, превосходящее его возможности. Второе отличие указанных технологий выражается в способности экспертных систем пояснять свои рассуждения в процессе получения решения. Очень часто эти пояснения оказываются более важными для пользователя, чем само решение. Третье отличие связано с использованием нового компонента информационной технологии - знаний.

Основные компоненты

Основными компонентами информационной технологии, используемой в экспертной системе, являются (рис. 3.2.2): интерфейс пользователя, база знаний, интерпретатор, модуль создания системы.

Рисунок 3.2.2. Основные компоненты информационной технологии экспертных систем

1. Интерфейс пользователя

Менеджер (специалист) использует интерфейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из нее. Команды включают в себя параметры, направляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдается в форме значений, присваиваемых определенным переменным.

Менеджер может использовать четыре метода ввода информации: меню, команды, естественный язык и собственный интерфейс.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения. Различают два вида объяснений:

· объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент может потребовать от экспертной системы объяснения своих действий;

· объяснения полученного решения проблемы. После получения решения пользователь может потребовать объяснений того, как оно было получено. Система должна пояснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи.

Хотя технология работы с экспертной системой не является простой, пользовательский интерфейс этих систем является дружественным и обычно не вызывает трудностей при ведении диалога.

База знаний

Она содержит факты, описывающие проблемную область, а также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам.

Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может выполняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие выполняется.

Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил, которая даже для сравнительно простой системы может содержать несколько тысяч правил.

Все виды знаний в зависимости от специфики предметной области и квалификации проектировщика (инженера по знаниям) с той или иной степенью адекватности могут быть представлены с помощью одной либо нескольких семантических моделей.

Интерпретатор

Это часть экспертной системы, производящая в определенном порядке обработку знаний (мышление), находящихся в базе знаний. Технология работы интерпретатора сводится к последовательному рассмотрению совокупности правил (правило за правилом). Если условие, содержащееся в правиле, соблюдается, выполняется определенное действие, и пользователю предоставляется вариант решения его проблемы.

Кроме того, во многих экспертных системах вводятся дополнительные блоки: база данных, блок расчета, блок ввода и корректировки данных. Блок расчета необходим в ситуациях, связанных с принятием управленческих решений. При этом важную роль играет база данных, где содержатся плановые, физические, расчетные, отчетные и другие постоянные или оперативные показатели. Блок ввода и корректировки данных используется для оперативного и своевременного отражения текущих изменений в базе данных.

2. Модуль создания системы

Он служит для создания набора (иерархии) правил. Существуют два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем.

Для представления базы знаний специально разработаны языки Лисп и Пролог, хотя можно использовать и любой известный алгоритмический язык.

Оболочка экспертных систем представляет собой готовую программную среду, которая может быть приспособлена к решению определенной проблемы путем создания соответствующей базы знаний. В большинстве случаев использование оболочек позволяет создавать экспертные системы быстрее и легче в сравнении с программированием.

Области применения экспертных систем

Области применения систем, основанных на знаниях, могут быть сгруппированы в несколько основных классов: медицинская диагностика, контроль и управление, диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах, обучение.

3. Медицинская диагностика

Диагностические системы используются для установления связи между нарушениями деятельности организма и их возможными причинами. Наиболее известна диагностическая система MYCIN, которая предназначена для диагностики и наблюдения за состоянием больного при менингите и бактериальных инфекциях. Ее первая версия была разработана в Стенфордском университете в середине 70-х годов. В настоящее время эта система ставит диагноз на уровне врача-специалиста. Она имеет расширенную базу знаний, благодаря чему может применяться и в других областях медицины.

Прогнозирование

Прогнозирующие системы предсказывают возможные результаты или события на основе данных о текущем состоянии объекта. Программная система "Завоевание Уолл-стрита" может проанализировать конъюнктуру рынка и с помощью статистических методов алгоритмов разработать для вас план капиталовложений на перспективу. Она не относится к числу систем, основанных на знаниях, поскольку использует процедуры и алгоритмы традиционного программирования. Хотя пока еще отсутствуют ЭС, которые способны за счет своей информации о конъюнктуре рынка помочь вам увеличить капитал, прогнозирующие системы уже сегодня могут предсказывать погоду, урожайность и поток пассажиров. Даже на персональном компьютере, установив простую систему, основанную на знаниях, вы можете получить местный прогноз погоды.

Планирование

Планирующие системы предназначены для достижения конкретных целей при решении задач с большим числом переменных. Дамасская фирма Informat впервые в торговой практике предоставляет в распоряжении покупателей 13 рабочих станций, установленных в холле своего офиса, на которых проводятся бесплатные 15-минутные консультации с целью помочь покупателям выбрать компьютер, в наибольшей степени отвечающий их потребностям и бюджету. Кроме того, компания Boeing применяет ЭС для проектирования космических станций, а также для выявления причин отказов самолетных двигателей и ремонта вертолетов. Экспертная система XCON, созданная фирмой DEC, служит для определения или изменения конфигурации компьютерных систем типа VAX и в соответствии с требованиями покупателя. Фирма DEC разрабатывает более мощную систему XSEL, включающую базу знаний системы XCON, с целью оказания помощи покупателям при выборе вычислительных систем с нужной конфигурацией. В отличие от XCON система XSEL является интерактивной.

Интерпретация

Интерпретирующие системы обладают способностью получать определенные заключения на основе результатов наблюдения. Система PROSPECTOR, одна из наиболее известных систем интерпретирующего типа, объединяет знания девяти экспертов. Используя сочетания девяти методов экспертизы, системе удалось обнаружить залежи руды стоимостью в миллион долларов, причем наличие этих залежей не предполагал ни один из девяти экспертов. Другая интерпретирующая система- HASP/SIAP. Она определяет местоположение и типы судов в тихом океане по данным акустических систем слежения.

4. Контроль и управление

Системы, основанные на знаниях, могут применятся в качестве интеллектуальных систем контроля и принимать решения, анализируя данные, поступающие от нескольких источников. Такие системы уже работают на атомных электростанциях, управляют воздушным движением и осуществляют медицинский контроль. Они могут быть также полезны при регулировании финансовой деятельности предприятия и оказывать помощь при выработке решений в критических ситуациях.

Диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах

В этой сфере системы, основанные на знаниях, незаменимы как при ремонте механических и электрических машин (автомобилей, дизельных локомотивов и т.д.), так и при устранении неисправностей и ошибок в аппаратном и программном обеспечении компьютеров.

Обучение. Системы, основанные на знаниях, могут входить составной частью в компьютерные системы обучения. Система получает информацию о деятельности некоторого объекта (например, студента) и анализирует его поведение. База знаний изменяется в соответствии с поведением объекта. Примером этого обучения может служить компьютерная игра, сложность которой увеличивается по мере возрастания степени квалификации играющего.

Большинство ЭС включают знания, по содержанию которых их можно отнести одновременно к нескольким типам. Например, обучающая система может также обладать знаниями, позволяющими выполнять диагностику и планирование. Она определяет способности обучаемого по основным направлениям курса, а затем с учетом полученных данных составляет учебный план. Управляющая система может применяться для целей контроля, диагностики, прогнозирования и планирования. Система, обеспечивающая сохранность жилища, может следить за окружающей обстановкой, распознавать происходящие события (например, открылось окно), выдавать прогноз (вор-взломщик намеревается проникнуть в дом) и составлять план действий (вызвать полицию).

Преимущества ЭС перед человеком-экспертом

Системы, основанные на знаниях, имеют определенные преимущества перед человеком-экспертом.

1. У них нет предубеждений.

2. Они не делают поспешных выводов.

3. Эти системы работают систематизировано, рассматривая все детали, часто выбирая наилучшую альтернативу из всех возможных.

4. База знаний может быть очень и очень большой. Будучи введены в машину один раз, знания сохраняются навсегда. Человек же имеет ограниченную базу знаний, и если данные долгое время не используются, то они забываются и навсегда теряются.

5. Системы, основанные на знаниях, устойчивы к "помехам". Эксперт пользуется побочными знаниями и легко поддается влиянию внешних факторов, которые непосредственно не связаны с решаемой задачей. ЭС, не обремененные знаниями из других областей, по своей природе менее подвержены "шумам". Со временем системы, основанные на знаниях, могут рассматриваться пользователями как разновидность тиражирования - новый способ записи и распространения знаний. Подобно другим видам компьютерных программ они не могут заменить человека в решении задач, а скорее напоминают орудия труда, которые дают ему возможность решат задачи быстрее и эффективнее.

6. Эти системы не заменяют специалиста, а являются инструментом в его руках.

Выводы по теме

1. Под искусственным интеллектом обычно понимают способности компьютерных систем к таким действиям, которые назывались бы интеллектуальными, если бы исходили от человека.

2. Под корпоративной информационной системой (КИС или EIS - Enterprise Information System) понимают информационную систему масштаба предприятия.

3. ИСУП охватывают слой, осуществляющий оперативный учет

4. ЭС - это набор программ, выполняющий функции эксперта при решении задач из некоторой предметной области.

5. Основными компонентами информационной технологии, используемой в экспертной системе, являются: интерфейс пользователя, база знаний, интерпретатор, модуль создания системы.

Вопросы для самоконтроля

1. Из каких подсистем состоит функциональная структура интегрированной АИС современной промышленной корпорации?

2. Для чего предназначена автоматизированная система управления предприятием (АИСУП) и какие функциональные подсистемы она включает?

3. Какова роль эксперта в создании экспертной системы?

4. Опишите кратко технологию построения экспертных систем.

5. Дайте краткую характеристику понятия "эксперт".

6. Раскройте понятие "искусственный интеллект".

7. Перечислите классические задачи и методы искусственного интеллекта.

8. Назовите первую широко известную программу в области искусственного интеллекта, ее авторов и задачи, которые она решала.

9. Перечислите характерные свойства экспертных систем.

10. Кто может быть пользователем экспертных систем? Приведите примеры.

Тема. Основные стадии создания АИС

Структурная схема терминов

Целью создания любой АИС является повышение эффективности производственно-хозяйственной деятельности предприятия за счет улучшения использования имеющихся ресурсов, оперативного управления и своевременного реагирования на изменяющиеся внутренние и внешние условия.

Прежде всего, определяются основные задачи, которые должна выполнять новая система, и параметры, по которым следует оценивать эффективность ее работы. Определяются требования к системе обработки данных, определяются сферы активности, входные и выходные потоки для каждой сферы. Далее начинается количественная оценка характеристик процесса обработки информации, объем потоков, периодичность, частота обращений к массивам, объем массивов, объемы пополнения. Определяются допустимые диапазоны параметров (стоимость, быстродействие, помехоустойчивость, надежность, гибкость, и т.д.). Затем - собственно проектирование, включающее выбор технических и программных средств.

Этапы разработки и внедрения АИС:

1. Обследование предприятия (может проводиться два раза, первый раз по укороченной программе с целью ознакомления с объектом и выработкой концептуального (чернового) проекта АИС; второй - полное обследование производства после заключения договора и подписания технического задания (ТЗ может быть заменено специфицированным описанием будущей компьютерной системы).

2. Обработка полученной информации (согласно определенных методик или без оных) и составление функциональных, информационных и материальных потоков (схем).

3. Формирование ТЗ на систему, включает в себя описание входных и выходных форм, действующих в системе документов, краткий или полный перечень задач, перечень технических средств с техническими требованиями к ним, расчет экономической эффективности (заказчик может не потребовать расчет).