1.3.5. Организационные ресурсы

Организационные ресурсы – совокупность методов, средств и документов, регламентирующих взаимодействие персонала информационной системы с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Это различные методические и руководящие материалы по стадиям разработки, внедрения и эксплуатации информационной системы (предпроектное обследование технического задания, технико-экономического обоснования, разработка проектных решений, выбор автоматизируемых задач, типовых проектных решений пакетов прикладных программ, внедрения и эксплуатации информационной системы).

Организационные ресурсы реализуют следующие функции:

• анализ существующей системы управления организацией, где будет использоваться информационная система, и выявление задач, подлежащих автоматизации;

• подготовку задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование информационной системы и технико-экономическое обоснование её эффективности;

• разработку управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления.

1.3.6. Правовые ресурсы

Правовое обеспечение – совокупность правовых норм, регламентирующих создание, юридический статус и эксплуатацию информационных систем. Регламентируется порядок получения, преобразования и использования информации. Главной целью правового обеспечения является укрепление законности.

В состав правовых ресурсов входят: законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти.

В правовых ресурсах можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную часть, регулирующую функционирование конкретной системы.

Правовое обеспечение этапов разработки информационной системы включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием отклонений от договора.

Правовые ресурсы на этапе функционирования информационной системы определяют:

• статус информационной системы;

• права, обязанности и ответственность персонала;

• правовые положения отдельных видов процесса управления;

• порядок создания и использования информации и др.

1.4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.4.1. ТЕХНОЛОГИЯ ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА

Факторный анализ – это анализ влияния отдельных факторов (или причин) на результирующий показатель. Различают прямой факторный анализ, когда некоторый результирующий показатель дробят на составные части, и обратный (синтетический) анализ, когда отдельные элементы (исходные показатели) соединяют в общий результативный (синтетический) показатель. Зачастую, такой синтетический показатель, полученный аналитико-статистическими методами, имеет другой смысл, чем показатели, традиционно используемые в качестве интегральных, и сформированные на основе умозрительных заключений. Этот класс задач близко примыкает к задачам анализа относительных показателей. Факторный анализ - метод исследования экономики и производства, в основе которого лежит анализ воздействия разнообразных факторов на результаты экономической деятельности, ее эффективность.

При изучении экономических процессов весьма распространены относительно простые методы анализа, обобщенно называемые "что, если" и, как их варианты, - методы анализа чувствительности прогнозов, которые широко применяются в стратегическом менеджменте (финансовом, маркетинговом, производственном). Анализ последствий каждого управленческого решения по сценарию "что-если" - это позволяет принимать взвешенные и обоснованные решения, влияющие на финансовое состояние компании в целом. При этом планирование представляется в виде цепочки взаимосвязанных операций и событий, при отмене одной операции автоматически отменяются все взаимосвязанные с ней операции, что значительно облегчает работу пользователей.

1.4.2. ТЕХНОЛОГИЯ КОРРЕЛЯЦИОННОГО-РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА

Метод корреляционного и регрессионного анализа широко используется для определения тесноты связи между изучаемыми явлениями измеряется корреляционным отношением (для криволинейной зависимости). Для прямолинейной зависимости исчисляется коэффициент корреляции.

1.4.3. ТЕХНОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ ЗАДАЧ

Управление любой системой реализуется как процесс, подчиняющийся определенным закономерностям. Их знание помогает определить условия, необходимые и достаточные для осуществления данного процесса. Для этого все параметры, характеризующие процесс и внешние условия, должны быть количественно определены, измерены.

Решение конкретной задачи управления предполагает:

1. Построение экономических и математических моделей для задач принятия решений в сложных ситуациях или в условиях неопределенности;

2. Изучение взаимосвязей, определяющих впоследствии принятие решений, и установление критериев эффективности, позволяющих оценивать преимущество того или иного варианта действия.

Во всех задачах управления есть общие черты: в каждом случае речь идет о каком-либо управляемом мероприятии (операции), преследующем определенную цель. В каждой задаче заданы некоторые условия проведения этого мероприятия, в рамках которого следует принять решение – такое, чтобы мероприятие принесло определенную выгоду. К числу таких условий могут быть отнесены финансовые средства, которыми предприятие располагает, время, оборудование, технологии и т.д.

Для применения количественных методов исследования требуется построить математическую модель операции. При построении модели операция, как правило, упрощается, схематизируется, и схема операции описывается с помощью того или иного математического аппарата. Модель операции – это достаточно точное описание операции с помощью математического аппарата (различного рода функций, уравнений, систем уравнений и неравенств и т.п.).

Эффективность операции – степень ее приспособленности к выполнению задачи – количественно выражается в виде критерия эффективности – целевой функции. Выбор критерия эффективности определяет практическую ценность исследования.

Технология построения моделей задач.

Все факторы, входящие в описание операции, можно разделить на две группы:

Постоянные факторы (условия проведения операции);

Зависимые факторы (элементы решения).

Критерий эффективности, выражаемый некоторой функцией, называемой целевой, зависит от факторов обеих групп.

Все математические модели могут быть классифицированы в зависимости от природы и свойств операции, характера решаемых задач, особенностей применяемых математических методов.

Следует отметить, прежде всего, большой класс оптимизационных моделей. Такие задачи возникают при попытке оптимизировать планирование и управление сложными системами, в первую очередь экономическими системами. Оптимизационную задачу можно сформулировать в следующем виде: найти переменные, удовлетворяющие заданной системе неравенств (уравнений) и обращающих в максимум (или минимум) целевую функцию.

В тех случаях, когда целевая функция хотя бы дважды дифференцируема, можно применять классические методы оптимизации. Однако применение этих методов весьма ограничено, так как задача определения условного экстремума функции n переменных технически весьма трудна: метод дает возможность определить локальный экстремум, а из-за многомерности функции определение ее максимального (или минимального) значения (глобального экстремума) может оказаться весьма трудоемким – тем более, что этот экстремум возможен на границе области решений. Классические методы вовсе не работают, если множество допустимых значений аргумента дискретно или целевая функция задана таблично. В этих случаях для решения задач управления применяются методы математического программирования.

Если критерий эффективности представляет линейную функцию, а функции в системе ограничений также линейны, то такая задача является задачей линейного программирования. Если, исходя из содержательного смысла, ее решения должны быть целыми числами, то эта задача целочисленного линейного программирования. Если критерий эффективности и (или) система ограничений задаются нелинейными функциями, то имеем задачу нелинейного программирования. В частности, если указанные функции обладают свойствами выпуклости, то полученная задача является задачей выпуклого программирования.

Если в задаче математического программирования имеется переменная времени и критерий эффективности выражается не в явном виде как функция переменных, а косвенно – через уравнения, описывающие протекание операций во времени, то такая задача является задачей динамического программирования.

Если целевая функция и (или) функции-ограничения зависят от параметров, то получаем задачу параметрического программирования, если эти функции носят случайный характер, - задачу стохастического программирования. Если точный оптимум найти алгоритмическим путем невозможно из-за чрезмерно большого числа вариантов решения, то прибегают к методам эвристического программирования, позволяющим существенно сократить просматриваемое число вариантов и найти если не оптимальное, то достаточно хорошее, удовлетворительное с точки зрения практики, решение.

Из перечисленных методов математического программирования наиболее распространенным и разработанным является линейное программирование. В его рамки укладывается широкий круг оптимизационных задач.

По своей содержательной постановке множество других, типичных задач может быть разбито на ряд классов.

Задачи сетевого планирования и управления рассматривают соотношения между сроками окончания крупного комплекса операций и моментами начала всех операций комплекса. Эти задачи состоят в нахождении минимальных продолжительностей комплекса операций, оптимального соотношения величин стоимости и сроков их выполнения.

Задачи массового обслуживания посвящены изучению и анализу систем обслуживания с очередями заявок или требований и состоят в определении показателей эффективности работы систем, их оптимальных характеристик, например, в определении числа каналов обслуживания, времени обслуживания и т.п.

Задачи управления запасами состоят в отыскании оптимальных значений уровня запасов (точки заказа) и размера заказа. Особенность таких задач заключается в том, что с увеличением уровня запасов, с одной стороны, увеличиваются затраты на хранение, но с другой стороны, уменьшаются потери вследствие возможного дефицита запасаемого продукта.

Задачи распределения ресурсов возникают при определенном наборе операций (работ), которые необходимо выполнять при ограниченных наличных ресурсах, и требуется найти оптимальные распределения ресурсов между операциями или состав операций.

Задачи ремонта и замены оборудования актуальны в связи с износом и старением оборудования и необходимостью его замены с течением времени. Задачи сводятся к определению оптимальных сроков, числа профилактических ремонтов и проверок, а также моментов замены на более модернизированное оборудование.

Задачи составления расписания (календарного планирования) состоят в определении оптимальной очередности выполнения операций (например, обработки деталей) на различных видах оборудования.

Задачи планировки и размещения состоят в определении оптимального числа и места размещения новых объектов с учетом их взаимодействия с существующими объектами и между собой.

Задачи выбора маршрута, или сетевые задачи, чаще всего встречаются при исследовании разнообразных задач на транспорте и в системе связи и состоят в определении наиболее экономичных маршрутов.

Среди оптимизационных моделей особо выделяют модели принятия оптимальных решений в конфликтных ситуациях, изучаемые теорией игр. К конфликтным ситуациям, в которых сталкиваются интересы двух (или более) сторон, преследующих разные цели, можно отнести ряд ситуаций в области экономики, права, военного дела и т.п. В задачах теории игр необходимо выработать рекомендации по разумному поведению участников конфликта, определить их оптимальные стратегии.

На практике в большинстве случаев успех операции оценивается не по одному, а сразу по нескольким критериям, один из которых следует максимизировать, а другие – минимизировать. Математический аппарат может принести пользу и в случаях многокритериальных оптимизационных задач, по крайней мере, помочь отбросить заведомо неудачные варианты решения.

Основные этапы работы с оптимизационными задачами:

1. Постановка задачи, т.е. ее содержательная формулировка с точки зрения и заказчика, и разработчика.

2. Построение математической модели, т.е. переход к формализованному представлению.

3. Нахождение решения или решений.

4. Проверка модели и полученного с ее помощью решения. Это – необходимый этап, так как модель лишь частично отображает действительность. Хорошая модель должна точно предсказывать влияние изменений в реальной системе на общую эффективность решений.

5. Построение процедуры подстройки модели, поскольку в модели могут изменяться какие-либо неуправляемые переменные.

6. Выбор вариантов, если есть несколько конкурирующих вариантов.

7. Осуществление решения.

Как правило, перечисленные этапы перекрываются, идут параллельно или несколько раз циклически повторяются.

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ И ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Неизбежным и достаточно очевидным этапом развития любой информационной системы является этап организации взаимодействия между различными вычислительными машинами.

Вычислительная сеть - сложная система аппаратных и программных компонентов, взаимосвязанных друг с другом. Среди аппаратных средств можно выделить компьютеры и коммуникационное оборудование. Программные компоненты состоят из операционных систем и сетевых приложений.

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы:

1. рабочие станции;

2. серверы сети;

3. коммуникационные узлы.

Рабочая станция - это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему. Но при этом пользователю доступны ресурсы сети. Можно выделить три типа рабочих станций: рабочая станция с локальным диском, бездисковая рабочая станция, удаленная рабочая станция.

Сервер сети - это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги, например хранение данных общего пользования, печать заданий, обработку запроса к СУБД, удаленную обработку заданий и т.д. По выполняемым функциям можно выделить следующие группы серверов: файловый сервер, сервер баз данных, сервер прикладных программ, коммуникационный сервер, сервер доступа, факс-сервер, сервер резервного копирования данных.

Сервер баз данных - компьютер, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных (БД).

К коммуникационным узлам сети относят следующие устройства: повторители, коммутаторы (мосты), маршрутизаторы, шлюзы.

Среди основных требований, предъявляемых к современным вычислительным сетям, необходимо выделить следующие:

1. производительность;

2. надежность;

3. управляемость;

4. расширяемость;

5. прозрачность;

6. интегрируемость.

Взаимодействие устройств в вычислительной сети является сложным процессом, реализация которого требует решения многих взаимосвязанных проблем и задач. Обычно сложная проблема разделяется на отдельные части. Решение каждой отдельной части представляет собой относительно простую задачу. Решение всех частей в сумме дает решение поставленной проблемы. Именно исходя из этого принципа, в начале 80-х годов международная организация по стандартизации ISO при поддержке других организаций по стандартизации разработала модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), модель OSI. Модель OSI стала одной из основных моделей, описывающих процесс передачи данных между компьютерами. Модель OSI описывает системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель OSI разделяет средства взаимодействия на семь уровней: прикладной, представительский, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический.

Наиболее оптимальным решением является выбор комбинированной топологии «звезда-шина». Топология «звезда-шина» выглядит как объединение с помощью магистральной шины нескольких звездообразных сетей.

В качестве линий связи могут использоваться разные физические среды. За основу взят кабель витой пары с производительностью до 100 Мбит/с. Кабель витой пары состоит из двух проводников, заключенных в оболочку. Для уменьшения влияния помех проводники скручиваются с определенным шагом скрутки. Существует неэкранированная и экранированная витые пары, которые различаются наличием дополнительного защитного экранного слоя.

Сетевая архитектура - комбинация стандартов топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети. Наиболее подходящей архитектурой является технология Ethernet.

Сетевой стандарт Ethernet был разработан в 1975 году. Локальные сети, построенные по этому стандарту, обеспечивают пропускную способность до 10 Мбит/с. В этом стандарте в качестве метода доступа к среде передачи данных используется метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (метод CSMA/CD). Развитие локальных сетей, появление новых более быстрых компьютеров привело к необходимости совершенствования стандарта Ethernet с целью увеличения пропускной способности сети до 100 Мбит/с. И в 1995 году был разработан стандарт Fast Ethernet. Технология Fast Ethernet использует метод доступа CSMA/CD, такой же, как в технологии Ethernet, что обеспечивает согласованность технологий. Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

1. 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 5, или экранированной витой паре STP Type 1;

2. 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 3, 4 или 5;

3. 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

4. Диаметр сети сократился до 200 метров, что связано с увеличением скорости передачи данных в 10 раз.

2.1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

Какие инструментальные средства разработки необходимы при организации ИС по обработке больших объемов сложных структурированных массивов данных? Наборы инструментов, необходимые для создания вузовских информационных ресурсов, составляют современные СУБД.

При разработке баз данных общего пользования, доступных в информационных сетях в режиме on-line, должны быть решены задачи, которые обеспечивают высокую надежность системы, достаточное количество одновременно работающих пользователей, минимизацию нагрузки на средства телекоммуникации, приемлемое время ответа системы, гибкость в формировании пользовательских запросов, возможность наращивания мощности установки по мере роста объема информации и количества пользователей.

Современная технология разработки баз данных предлагает в качестве возможного и наиболее приемлемого варианта использование архитектуры СУБД типа "клиент-сервер". Самые эффективные серверы баз данных в настоящее время используют язык структурированных запросов SQL, ставший практически стандартом формирования запросов к реляционным СУБД больших и мини-ЭВМ. Прикладные программы клиента взаимодействуют с сервером базы данных, посылая к нему по сети запросы на языке SQL. После обработки запроса клиента сервер базы данных посылает клиенту обратно только данные, которые удовлетворяют запросу. Использование SQL-запросов в качестве интерфейса, через который пользователь обращается к серверу базы данных, позволяет скрыть от него процесс замены сервера и наращивания его мощности. Наиболее популярными на рынке SQL-серверов являются СУБД фирм ORACLE, Informix, Sybase, Ingres, Interbase. Конкурируя между собой и опережая друг друга в отдельных направлениях развития технологии построения распределенных информационных систем, создания мощных серверов, систем в архитектуре "клиент-сервер", средств создания приложений, данные фирмы поставляют продукты одного класса и примерно одинаковой стоимости (при выборе сопоставимых по возможностям конфигураций). Приведем наиболее важные отличительные особенности СУБД данного класса по сравнению с наиболее распространенными СУБД персонального класса (FoxPro, Clipper, Paradox, Clarion, MS Access):

• описание ограничений на целостность и непротиворечивость данных;

• наличие понятия транзакции, обеспечивающего проведение сложных модификаций данных, как неделимой операции;

• средства работы с несколькими серверами в рамках одной транзакции;

• развитые средства обеспечения одновременной работы нескольких пользователей над общими данными;

• средства разграничения прав пользователей по доступу к данным;

• встроенные средства создания резервных копий и дампов данных;

• ведение журналов изменений, позволяющих осуществить корректное восстановление состояния БД при аппаратных сбоях;

• стандартный язык манипулирования данными (SQL);

• возможность организации 'on-line'-работы из глобальных сетей;

• наличие версий на широком наборе аппаратных платформ и программных сред.

К сожалению, стоимость, как ядра, так и клиентской части SQL-серверов достаточно велика и составляет несколько тысяч долларов на одно клиентское место. Но существует несколько вариантов организации взаимодействия пользователя с SQL-севером, включающих использование уже существующих и свободно распространяемых программных продуктов (что существенно снижает затраты на создание объединенной информационной системы ВУЗа).

У разработчика базы данных, как и у пользователя, всегда, как правило, возникают два вопроса:

1. Что должна содержать база данных, чтобы сделать ее максимально эффективной?

2. Какими средствами разработки лучше всего пользоваться?

Существует очень простое понятие БД как большого по объему хранилища, в которое организация помещает все используемые ею данные, и из которого различные пользователи могут их получать, используя различные приложения. Такая единая база данных представляется идеальным вариантом, хотя на практике это решение по различным причинам труднодостижимо. Поэтому чаще всего под базой данных понимают любой набор хранящихся в компьютере взаимосвязанных данных.

В основу проектирования БД должны быть положены представления конечных пользователей конкретной организации - концептуальные требования к системе. Именно конечный пользователь в своей работе принимает решения с учетом получаемой в результате доступа к базе данных информации. От оперативности и качества этой информации будет зависеть эффективность работы организации. Данные, помещаемые в базу данных, также предоставляет конечный пользователь.

Каким требованиям современной быстро развивающейся организации должна удовлетворять СУБД?

Организация будет расти, и к информационной системе будут подключаться все новые и новые сотрудники, следовательно, система должна быть многопользовательской. По мере расширения организация приобретает новые, не обязательно однотипные компьютеры. Значит, СУБД должна функционировать на множестве моделей компьютеров различных производителей, причем прикладные программы, разработанные для одной платформы, можно было бы без труда перенести на другую.

База данных организации будет непрерывно расти и расширяться. Следовательно, СУБД должна обеспечивать обработку и хранение больших объемов данных и поддерживать быстрорастущие БД.

В процессе развития информационной системы для реализации новых функций могут потребоваться различные механизмы обработки данных. Некоторые из них не обязательно потребуются сегодня, но непременно будут востребованы завтра и станут жизненно необходимыми послезавтра. Следовательно, СУБД должна быть многофункциональной.

Для расширения информационной системы могут потребоваться новые компьютеры и новые программные системы. Поэтому СУБД должна поддерживать как общепринятые стандарты сетевого обмена (TCP/IP, DECnet, IPX/SPX, NetBIOS, SNA и т.д.), так и стандарты межпрограммных интерфейсов (ATMI, XA, ODBC).

Возможно, что в организации появятся филиалы. Они будут работать с локальными БД. Значит, возникнет потребность объединения локальных БД в распределенную базу данных. Следовательно, СУБД должна управлять распределенными базами данных.

Можно выделить следующие этапы выбора СУБД:

1. Выявление внешних ограничений (свойства решаемых задач, тип ЭВМ, ОС, сроки разработки, трудовые и финансовые ресурсы и т.п.).

2. Выделение СУБД - претендентов, подходящих по внешним ограничениям.

3. Моделирование БД (преобразование инфологической модели в даталогическую для каждой из СУБД - претендентов и оценка затрат на программирование и поддержку БД).

4. Сравнительный анализ полученных вариантов.

Для окончательного выбора рекомендуется количественно оценить каждую характеристику выбранных СУБД:

1. общие технические характеристики (количество записей в файле, полей в записи, файлов в одной БД, способ реализации связей и т.п.),

2. соответствие структуры данных и методов доступа классу решаемых задач;

3. средства поддержки целостности БД,

4. языковые средства и их поддержка,

5. трудоемкость разработки прикладных программ,

6. стоимость эксплуатации системы.

Средства разработки приложений для работы с базами данных от компаний Microsoft и Borland.

Проведём сравнительный анализ 2 сред программирования: Microsoft Visual Basic и Borland Delphi.

Какие общие черты имеют рассматриваемые средства разработки, подтверждающие утверждение о возможности их совместного использования для разработки пользовательских приложений различного уровня сложности? Это в основном, такие новые технологии, как OLE, ODBС, DAO, RDAO, ActiveX и пр., которые они поддерживают. Эти технологии закладывают возможность использования в одном приложении данных, хранящихся в различных форматах. Это обеспечивает разработку приложения, независимые от данных. Помимо этого, за счет OLE Automation, возможно приложение функциональных возможностей различных пакетов программ для выполнения с данными специфических операций.

При совместном использовании различных средств разработки приложений нас больше всего будут интересовать данные. Delphi не имеет своего формата таблиц БД, однако, обеспечивает мощную поддержку многих СУБД, как локальных, так и промышленных.

Все СУБД, как правило, имеют сходный функциональный состав, в который входят средства разработчика, обеспечивающие возможность создания пользовательского приложения, и дополнительные средства, от состава которых, как правило, зависят функциональные возможности и мощность разрабатываемых программ. В зависимости от назначения средства разработки, о чем уже говорилось выше, состав различных средств в использовании конкретной СУБД может значительно отличаться.

Проведём более детальный анализ этих сред программирования.