Самостійна робота №16 Тема: Технологія і основні етапи побудови інтегрованих (корпоративних)і експертних інформаційних систем. Питання до самоконтролю:

1. З яких підсистем складається функціональна структура інтегрованої АІС сучасної промислової корпорації?

2. Для чого призначена автоматизована система управління підприємством (АІСУП) і які функціональні підсистеми вона включає?

3. Яка роль експерта в створенні експертної системи?

4. Опишіть стисло технологію побудови експертних систем.

5. Дайте коротку характеристику поняття "експерт".

6. Розкрійте поняття "штучний інтелект".

7. Перерахуйте класичні задачі і методи штучного інтелекту.

8. Назвіть першу широко відому програму у області штучного інтелекту, її авторів і задачі, які вона вирішувала.

9. Перерахуйте характерні властивості експертних систем.

10. Хто може бути користувачем експертних систем? Приведіть приклади.

Під корпоративною інформаційною системою (КІС або EIS - Enterprise Information System) розуміють інформаційну систему масштабу підприємства.

Термін "корпоративна" припускає полнофункціональність. Якщо будь-яке ПЗ автоматизує тільки діяльність бухгалтерії або складу, то це ще не КИЦЬ. Це одноаспектна ("клаптева", "острівна") автоматизована система обліку і аналізу (фінансового, матеріального і інш.).

Корпоративні системи охоплюють всю фінансово-господарську і виробничу діяльність підприємства, в т.ч. що має філіали і дочірні фірми, що входять в холдингові компанії і концерни.

Відмінні риси корпоративних систем

Автоматизується документообіг підприємства Документи автоматично передаються від одного виконавця до іншого або на підпис керівнику, при цьому зводиться до нуля можливість неправильної адресації, забуває або втрати документів. Система контролює терміни виконання робіт і видає нагадування відповідальним виконавцям.

Моделюються бізнес-процеси Продумувавши упровадження нового бізнес-процесу, керівник описує його в своїй КІС, визначаючи при цьому, які документи беруть участь в процесі і хто з фахівців відповідає за дії з цими документами. Далі система не дозволить персоналу робити помилки або порушувати технологію роботи.

Забираються внутрішньофірмові бар'єри Для забезпечення одночасної узгодженої роботи користувачів в КІС застосовується технологія клієнт/сервер.

Відкривається доступ в міжнародні інформаційні мережі Головна роль КИС - підтримати функціонування і розвиток підприємства, мета існування якого - отримання прибули за рахунок деякої основної діяльності.

Що базуються на сучасному ПО системи можуть швидко прорахувати можливість виконання нового замовлення до потрібного терміну при поточному завантаженні виробництва. Коли виявляється, що в ситуації, що склалася, виконати дане замовлення в строк неможливо, система здатна відповісти на питання, в що обійдеться замовнику виконання замовлення, якщо він все ж таки на терміні наполягає. Середня частина піраміди, що характеризує управлінський зріз підприємства, якраз і є КІС. В той же час на ринку присутні інтегровані системи управління підприємством, ІСУП. У окремих випадках вони покривають всі управлінські задачі і можуть називатися КІС.

ІСУП охоплюють шар, що здійснює оперативний облік (OLTP - On-Line Transaction Processing), і шар, в якому зберігаються структуровані корпоративні дані. Разом вони утворюють управлінську ІС нижнього рівня (Management Information System - MIS).

Стратегічний шар починається з систем підтримки ухвалення рішень (Decision Support System - DSS), які можуть включати ситуативні центри, засоби багатовимірного аналізу даних і інші інструменти аналітичної обробки (On-Line Analytic Processing - OLAP).

Використовувані на цьому рівні спеціальні математичні методи дозволяють прогнозувати динаміку показників, аналізувати витрати по видах діяльності. Такі засоби, як правило, не входять до складу ІСУП, а є розробками третіх фірм. Головні відмінності ІСУП від КІС:

ІСУП - фундамент КІС, тому КІС неможлива без ІСУП.

ІСУП відповідає за оперативний облік, КІС - за повний спектр управлінських дій.

ІСУП має галузеву спрямованість, КІС носить абстрактніший характер.

Головними особливостями сучасного підходу до побудови КІС підприємства є:

· всебічний аналіз бізнес-процесів, на основі якого виробляється розробка проекту ІС і обгрунтування закладених в ньому рішень;

· використовування сучасних методологій і ігструментальних засобів моделювання і проектування систем;

· детальне опрацювання і узгодження із замовником всіх етапів розробки проекту, контрольних крапок, необхідних ресурсів.

Етапи побудови КІС:

- обстеження підприємства і моделювання його ділових процесів;

· розробку плану реконструювання підприємства;

· виконання мережевих проектів будь-якої складності;

· підбір, поставка, установка, технічна підтриимка і супровід програмно-технічних засобів – компютерного, мережевого і телеконікаційного устаткування, системного і прикладного ПО;

· проектування баз даних;

· розробка прикладних програм в технології клієнт-сервер;

· інтеграція з існуючими на підприємстві ІС;

· навчання всіх категорій користувачів;

· упровадення і технічна підтримка систем.

Теоретичну основу робіт складає безліч понять, концепцій і методологій, використовуваних для опису, аналізу і оцінки різних аспектів роботи підприємства.

Експертні системи (ЕС)

Найбільший прогрес серед комп'ютерних інформаційних систем відмічений у області розробки експертних систем, заснованих на використовуванні штучного інтелекту (ШІ) - сукупності наукових дисциплін, що вивчають методи рішення задач інтелектуального (творчого) характеру з використанням ЕОМ.

Область ШІ має більш ніж сорокалітню історію розвитку. Із самого початку в ній розглядався ряд вельми складних задач, які, разом з іншими, і дотепер є предметом досліджень: автоматичні докази теорем, машинний переклад (автоматичний переклад з однієї природної мови на іншій), розпізнавання зображень і аналіз сцен, планування дій роботів, алгоритми і стратегії ігор.

ЕС - це набір програм, виконуючий функції експерта при рішенні задач з деякої наочної області. ЕС видають ради, проводять аналіз, дають консультації, ставлять діагноз. Практичне застосування ЕС на підприємствах сприяє ефективності роботи і підвищенню кваліфікації фахівців. Головною гідністю експертних систем є можливість накопичення знань і збереження їх тривалий час. На відміну від людини до будь-якої інформації експертні системи підходять об'єктивно, що покращує якість експертизи, що проводиться. При рішенні задач, що вимагають обробки великого об'єму знань, можливість виникнення помилки при переборі дуже мала.

При створенні ЕС виникає ряд утруднень. Це, перш за все, пов'язано з тим, що замовник не завжди може точно сформулювати свої вимоги до системи, що розробляється. Також можливо виникнення труднощів чисте психологічного порядку: при створенні бази знань системи експерт може перешкоджати передачі своїх знань, побоюючись, що згодом його замінять "машиною". Але ці страхи не обгрунтовані, оскільки ЕС не здатні навчатися, вони не володіють здоровим глуздом, інтуїцією. Але в даний час ведуться розробки експертних систем, що реалізовують ідею самонавчання. Також ЕС непридатні у великих наочних областях і в тих областях, де відсутні експерти. Експертна система складається з бази знань (частини системи, в якій містяться факти), підсистеми висновку (множини правив, по яких здійснюється рішення задачі), підсистеми пояснення, підсистеми придбання знань і діалогового процесора .

При побудові підсистем висновку використовують методи рішення задач штучного інтелекту.

Експертні системи дають можливість менеджеру або фахівцю одержувати консультації експертів по будь-яких проблемах, про яких цими системами накопичені знання.

Під штучним інтелектом звичайно розуміють здібності комп'ютерних систем до таких дій, які називалися б інтелектуальними, якби виходили від людини. Найчастіше тут маються на увазі здібності, пов'язані з людським мисленням. Роботи у області штучного інтелекту не обмежуються експертними системами. Вони також включають створення роботів, систем, що моделюють нервову систему людини, його слух, зір, нюх, здібність до навчання.

Рішення спеціальних задач вимагає спеціальних знань. Проте не кожна компанія може собі дозволити тримати в своєму штаті експертів по всіх пов'язаних з її роботою проблемах або навіть запрошувати їх кожного разу, коли проблема виникла. Головна ідея використовування технології експертних систем полягає в тому, щоб одержати від експерта його знання і, завантаживши їх в пам'ять комп'ютера, використовувати всякий раз, коли в цьому виникне необхідність. Будучи одним з основних додатків штучного інтелекту, експертні системи є комп'ютерними програмами, що трансформують досвід експертів в якій-небудь області знань у форму евристичних правил (евристик). Евристики не гарантують отримання оптимального результату з такою ж упевненістю, як звичні алгоритми, використовувані для вирішення задач в рамках технології підтримки ухвалення рішень. Проте часто вони дають достатньою мірою прийнятні рішення для їх практичного використовування. Все це робить можливим використовувати технологію експертних систем як системи, що радять.

Схожість інформаційних технологій, використовуваних в експертних системах і системах підтримки ухвалення рішень, полягає у тому, що обидва вони забезпечують високий рівень підтримки ухвалення рішень. Проте є три істотні відмінності. Перше пов'язане з тим, що рішення проблеми в рамках систем підтримки ухвалення рішень відображає рівень її розуміння користувачем і його можливості одержати і осмислити рішення. Технологія експертних систем, навпаки, пропонує користувачу ухвалити рішення, що перевершує його можливості. Друга відмінність вказаних технологій виражається в здатності експертних систем пояснювати свої міркування в процесі отримання рішення. Дуже часто ці пояснення виявляються важливішими для користувача, ніж саме рішення. Третя відмінність зв'язана з використанням нового компоненту інформаційної технології - знань.

Основні компоненти

Основними компонентами інформаційної технології, використовуваної в експертній системі, є: інтерфейс користувача, база знань, інтерпретатор, модуль створення системи.

Інтерфейс користувача Менеджер (фахівець) використовує інтерфейс для введення інформації і команд в експертну систему і отримання вихідної інформації з неї. Команди включають параметри, що направляють процес обробки знань. Інформація звичайно видається у формі значень, привласнюваних певним змінним.

Менеджер може використовувати чотири методи введення інформації: меню, команди, природна мова і власний інтерфейс.

Технологія експертних систем передбачає можливість одержувати як вихідна інформація не тільки рішення, але і необхідні пояснення. Розрізняють два види пояснень:

· пояснення, що видаються по запитах. Користувач у будь-який момент може зажадати від експертної системи пояснення своїх дій;

· пояснення одержаного рішення проблеми. Після отримання рішення користувач може зажадати почснення того, як воно було одержане. Система повинна пояснити коен крок своїх міркувань, що ведуть до рішення задач.

Хоча технологія роботи з експертною системою не є простий, призначений для користувача інтерфейс цих систем є дружнім і звичайно не викликає труднощів при веденні діалогу.

База знань Вона містить факти, що описують проблемну область, а також логічний взаємозв'язок цих фактів. Центральне місце в базі знань належить правилам.

Правило визначає, що слід робити в даній конкретній ситуації, і складається з двох частин: умови, яка може виконуватися чи ні, і дії, яка слідує виробити, якщо умова виконується.

Всі використовувані в експертній системі правила утворюють систему правил, яка навіть для порівняно простої системи може містити декілька тисяч правил.

Всі види знань залежно від специфіки наочної області і кваліфікації проектувальника (інженера по знаннях) з тим або іншим ступенем адекватності можуть бути представлені за допомогою однієї або декількох семантичних моделей.

Інтерпретатор Це частина експертної системи, виробляюча в певному порядку обробку знань (мислення), що знаходяться в базі знань. Технологія роботи інтерпретатора зводиться до послідовного розгляду сукупності правил (правило за правилом). Якщо умова, що міститься в правилі, дотримується, виконується певна дія, і користувачу надається варіант рішення його проблеми.

Крім того, в багатьох експертних системах вводяться додаткові блоки: база даних, блок розрахунку, блок введення і коректування даних. Блок розрахунку необхідний в ситуаціях, пов'язаних з ухваленням управлінських рішень. При цьому важливу роль виконує база даних, де містяться планові, фізичні, розрахункові, звітні і інші постійні або оперативні показники. Блок введення і коректування даних використовується для оперативного і своєчасного віддзеркалення поточних змін в базі даних.

Модуль створення системи Він служить для створення набору (ієрархії) правил. Існують два підходи, які можуть бути встановлені в основу модуля створення системи: використовування алгоритмічних мов програмування і використовування оболонок експертних систем.

Для представлення бази знань спеціально розроблені мови Лісп і Пролог, хоча можна використовувати і будь-яку відому алгоритмічну мову.

Оболонка експертних систем є готовим програмним середовищем, яке може бути пристосована до рішення певної проблеми шляхом створення відповідної бази знань. В більшості випадків використовування оболонок дозволяє створювати експертні системи швидше і легше порівняно з програмуванням.

Області застосування експертних систем

Області застосування систем, заснованих на знаннях, можуть бути згруповані в декілька основних класів: медична діагностика, контроль і управління, діагностика несправностей в механічних і електричних пристроях, навчання.

Медична діагностика Діагностичні системи використовуються для встановлення зв'язку між порушеннями діяльності організму і їх можливими причинами. Найбільш відома діагностична система MYCIN, яка призначена для діагностики і спостереження за станом хворого при менінгіті і бактерійних інфекціях. Її перша версія була розроблена в Стенфордськом університеті у середині 70-х років. В даний час ця система ставить діагноз на рівні лікаря-фахівця. Вона має розширену базу знань, завдяки чому може застосовуватися і в інших областях медицини.

Прогнозування Прогнозуючі системи передбачають можливі результати або події на основі даних про поточний стан об'єкту. Програмна система "Завоювання Уолл-стріту" може проаналізувати кон'юнктуру ринку і за допомогою статистичних методів алгоритмів розробити для вас план капіталовкладень на перспективу. Вона не відноситься до числа систем, заснованих на знаннях, оскільки використовує процедури і алгоритми традиційного програмування. Хоча поки що відсутні ЕС, які здатні за рахунок своєї інформації про кон'юнктуру ринку допомогти вам збільшити капітал, прогнозуючі системи вже сьогодні можуть передбачати погоду, врожайність і потік пасажирів. Навіть на персональному комп'ютері, встановивши просту систему, засновану на знаннях, ви можете одержати місцевий прогноз погоди.

Планування Плануючі системи призначені для досягнення конкретних цілей при рішенні задач з великим числом змінних. Дамасська фірма Informat вперше в торговій практиці надає у розпорядженні покупців 13 робочих станцій, встановлених в холі свого офісу, на яких проводяться безкоштовні 15-хвилинні консультації з метою допомогти покупцям вибрати комп'ютер, що найбільшою мірою відповідає їх потребам і бюджету. Крім того, компанія Boeing застосовує ЕС для проектування космічних станцій, а також для виявлення причин відмов літакових двигунів і ремонту вертольотів. Експертна система XCON, створена фірмою DEC, служить для визначення або зміни конфігурації комп'ютерних систем типа VAX і відповідно до вимог покупця. Фірма DEC розробляє могутнішу систему XSEL, що включає базу знань системи XCON, з метою надання допомоги покупцям при виборі обчислювальних систем з потрібною конфігурацією. На відміну від XCON система XSEL є інтерактивною.

Інтерпретація Інтерпретуючі системи володіють здатністю одержувати певні висновки на основі результатів спостереження. Система PROSPECTOR, одна з найвідоміших систем інтерпретуючого типу, об'єднує знання дев'яти експертів. Використовуючи поєднання дев'яти методів експертизи, системі вдалося знайти поклади руди вартістю в мільйон доларів, причому наявність цих покладів не припускав жоден з дев'яти експертів. Інша інтерпретуюча система- HASP/SIAP. Вона визначає місцеположення і типи судів в тихому океані за даними акустичних систем стеження.

Контроль і управління Системи, засновані на знаннях, можуть застосуються як інтелектуальні системи контролю і ухвалювати рішення, аналізуючи дані, що поступають від декількох джерел. Такі системи вже працюють на атомних електростанціях, управляють повітряним рухом і здійснюють медичний контроль. Вони можуть бути також корисні при регулюванні фінансової діяльності підприємства і надавати допомоги при виробленні рішень в критичних ситуаціях.

Діагностика несправностей в механічних і електричних пристроях У цій сфері системи, засновані на знаннях, незамінні як при ремонті механічних і електричних машин (автомобілів, дизельних локомотивів і т.д.), так і при усуненні несправностей і помилок в апаратному і програмному забезпеченні комп'ютерів.

Навчання. Системи, засновані на знаннях, можуть входити складовою частиною в комп'ютерні системи навчання. Система одержує інформацію про діяльність деякого об'єкту (наприклад, студента) і аналізує його поведінку. База знань змінюється відповідно до поведінки об'єкту. Прикладом цього навчання може служити комп'ютерна гра, складність якої збільшується у міру зростання ступеня кваліфікації граючого.

Більшість ЕС включає знання, за змістом яких їх можна віднести одночасно до декількох типів. Наприклад, повчальна система може також володіти знаннями, що дозволяють виконувати діагностику і планування. Вона визначає здібності навчаного по основних напрямах курсу, а потім з урахуванням одержаних даних складає учбовий план. Управляюча система може застосовуватися для цілей контролю, діагностики, прогнозування і планування. Система, що забезпечує збереження житла, може стежити за навколишнім оточенням, розпізнавати події (наприклад, відкрилося вікно), що відбуваються, видавати прогноз (злодій-зломщик має намір проникнути в будинок) і складати план дій (викликати поліцію).

Переваги ЕС перед людиною-експертом

Системи, засновані на знаннях, мають певні переваги перед людиною-експертом.

1. У них немає упереджень. 2. Вони не роблять поспішних висновків.

3. Ці системи працюють систематизовано, розглядаючи всі деталі, часто вибираючи якнайкращу альтернативу зі всіх можливих.

4. База знань може бути дуже і дуже великою. Будучи введені в машину один раз, знання зберігаються назавжди. Людина ж має обмежену базу знань, і якщо дані довгий час не використовуються, то вони забуваються і назавжди втрачаються.

5. Системи, засновані на знаннях, стійкі до "перешкод". Експерт користується побічними знаннями і легко піддається впливу зовнішніх чинників, які безпосередньо не пов'язані з вирішуваною задачею. ЕС, необтяжені знаннями з інших областей, за своєю природою менш схильні до "шумів". З часом системи, засновані на знаннях, можуть розглядатися користувачами як різновид тиражування - новий спосіб запису і розповсюдження знань. Подібно іншим видам комп'ютерних програм вони не можуть замінити людину в рішенні задач, а швидше нагадують знаряддя праці, які дають йому можливість вирішать задачі швидше і ефективніше.

6. Ці системи не замінюють фахівця, а є інструментом в його руках.