Основные понятия и структура автоматизированных информационных систем

Основные понятия и структура автоматизированных информационных систем

   И информационные технологии, и информационные системы могут функционировать как с применением технических средств, так и без их применения. В каком виде они реализуются — это вопрос экономической целесообразности. Возрастание объемов информации в информационной системе организации, потребность в ускорении или усложнении способов ее переработки, действия конкурентов, изменения в информационных технологиях и другие факторы вызывают потребность в автоматизации работы информационной системы, т. е. в автоматизации обработки информации.
   В неавтоматизированной информационной системе все действия с информацией и решения исходят от человека. В автоматизированной системе осуществляется автоматизация процессов обработки информации и частично автоматизируются управленческие функции человека.
   Основная цель автоматизации управления связана с рядом общих идей, обусловленных желанием сформировать своеобразную электронную «нервную систему» организации. Билл Гейтс, основатель Microsoft, определяет электронную «нервную систему» любой организации как среду, автоматизирующую исполнение заранее намеченных действий и событий, планирование и учет, позволяющую своевременно реагировать на незапланированные события и изменения ситуации и дающую, таким образом, огромные преимущества в конкуренции и возможность эффективно работать. Принципы, на которых базируются электронные «нервные системы» любого уровня, являются общими для всех подобных систем [11]:
   • стандартизация аппаратных средств, наличие «линейки» вычислительных систем разных возможностей, обеспечивающих требуемую гибкость и производительность за приемлемую стоимость;
   • работа с любым видом информации, представление всей информации в цифровой форме;
   • создание всепроникающей коммуникационной инфраструктуры; построение и использование сети, объединяющей отдельные части вычислительных систем и обеспечивающей постоянную связь, и том числе в рамках универсальной системы электронной почты;
   • стандартизация рабочих инструментов и вычислительных ресурсов конечных пользователей и организаций;
   • применение интегрированных приложений, специфических для конкретного вида и уровня деятельности.
   Общие фундаментальные принципы построения и функционирования ИС — принцип первого лица, системного подхода, надежности, непрерывного развития, экономичности, совместимости [12]:
   • принцип первого лица определяет право принятия окончательного решения и порядок ответственности на различных уровнях управления;
   • принцип системного подхода предполагает в процессе проектирования ИС проведение анализа объекта управления в целом и системы управления им, а также выработку общих целей и критериев функционирования объекта в условиях его автоматизации. Данный принцип предусматривает однократный ввод информации в систему и многократное ее использование; единство информационной базы; комплексное программное обеспечение;
   • принцип надежности характеризует надежность работы ИС, которая обеспечивается с помощью различных способов. Например, дублирование структурных элементов системы или их избыточность;
   • принцип непрерывного развития системы требует от системы возможности расширяться без проведения серьезных организационных изменений;
   • принцип экономичности заключается в том, что выгоды от новой ИС не должны превышать расходы на нее;
   • принцип совместимости предполагает, что проектируемая ИС будет учитывать организационную структуру предприятия, а также интересы, квалификацию людей, осуществляющих работу с ИС.
   Они должны быть подготовлены к работе в этой системе. Обмен информацией начинается и заканчивается речью, данными или изображением, воспринимаемыми органами восприятия человека: слухом, зрением и осязанием. А между этими входными и выходными элементами в компьютеризованной информационной системе находится электронный продукт различных уровней — операционные системы, системы управления базами данных, прикладное обеспечение и сама информация.
   В автоматизированной информационной системе (АИС) появляется возможность отображения на информационную плоскость всего, что происходит с организацией. Все экономические факторы и ресурсы выступают в единой информационной форме, в виде данных, что позволяет рассматривать процесс принятия решений как информационную технологию [11].
   Таким образом, автоматизированная информационная система может стать средой информационной поддержки целенаправленной коллективной деятельности всей организации, т. е. корпоративной информационной системой. Такая система включает в себя совокупность различных программно-аппарат- ных платформ, универсальных и специализированных приложений различных разработчиков, интегрированных в единую информационно-однородную систему, которая наилучшим образом решает задачи каждого конкретного предприятия. Корпоративная информационная система решает одну единственную задачу — эффективное управление всеми ресурсами предприятия (материально-техническими, финансовыми, технологическими й интеллектуальными) для получения максимальной прибыли и удовлетворения материальных и профессиональных потребностей всех сотрудников предприятия.
   Корпоративная информационная система — это человеко-машинная система и инструмент поддержки интеллектуальной деятельности человека, которая, в частности, под его воздействием должна:
   • накапливать определенный опыт и формализованные знания;
   • постоянно совершенствоваться и развиваться;
   • быстро адаптироваться к изменяющимся условиям внешней среды и новым потребностям предприятия.
   Возможности корпоративной информационной системы и всех ее составляющих должны соответствовать насущным потребностям потребителей, в том числе и представителей органов управления, их опыту, знаниям и психологии [4].
   Управленческие задачи можно условно разделить на три группы:
   1) типовые задачи;
   2) актуальные плохо формализуемые задачи;
   3) нерегулярно решаемые задачи.
   Возможности построения формальных алгоритмов для решения задач этих классов различны. Вследствие разной сложности структуризации информации и формализации процессов ее переработки возможна автоматизация обработки не всей информации, имеющейся в организации и используемой системой управления, а только некоторых информационных потоков. Как правило, доля информации, обрабатываемой автоматизированным способом, для различных уровней управления колеблется от 10 до 20 %.
   Структура автоматизированной информационной системы. Обычно в корпоративной АИС можно выделить [11]:
   • персонал;
   • единую базу данных хранения информации, формируемую различными и не связанными между собой программами и прикладными системами;
   • программы, обеспечивающие функционирование информационной системы (операционные системы, служебные программы и т. п.);  
   • технические устройства;
   • множество прикладных систем, созданных разными фирмами и по разным технологиям (финансы, материально-технический учет, конструкторско-технологическая подготовка производства, документооборот, аналитика и т. п.).
   В плане функционирования корпоративная АИС имеет функциональную и обеспечивающую части (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Структура АИС

   Функциональная часть информационной системы обеспечивает выполнение задач, для которых и предназначена информационная система. Фактически здесь содержится модель системы управления организацией. В рамках этой части происходит трансформация целей управления в функции, функций — в подсистемы информационной системы. Подсистема — это часть системы, выделенная по какому-либо признаку, реализующая определенные задачи. Обычно в информационной системе функциональная часть разбивается на подсистемы по функциональным признакам [30]:
   • уровень управления (высший, средний, низший);
   • вид управляемого ресурса (материальный, трудовой, финансовый и т. п.);
   • сфера применения (банковская, фондового рынка и т. п.);
   • функции управления и период управления.
   Обеспечивающая часть состоит из информационного, технического, математического, программного, методического, организационного, лингвистического и правового обеспечений [30].
   Информационное обеспечение АИС — совокупность проектных решений по объемам, размещению, формам организации информации (единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков), циркулирующей в организации, а также методология построения баз данных. Информационное обеспечение включает в себя показатели, справочные данные, классификаторы и кодификаторы информации, унифицированные системы документации, информацию на носителях и т. д., которые могут быть представлены как в виде входных, так и выходных документов [3].
   В зависимости от организации работы с документами можно выделить внемашинное и внутримашинное информационное обеспечение [25, 26, 30]. Основная часть внемашинного информационного обеспечения — это система документации, которая воспринимается человеком без технических средств (наряды, акты, накладные и т. п.). Внутримашинное информационное обеспечение представляет собой информационную базу, которая содержится на носителях и может быть создана как совокупность отдельных файлов, каждый из которых отражает некоторое множество однородных управленческих документов, или как интегрированная база данных. В последнем случае файлы будут зависимыми по структуре, а структуры файлов информационной базы не будут соответствовать структуре используемых документов.
   Организация информационного обеспечения предполагает наличие совокупности соответствующих технологий, основанных на использовании тех или иных средств сбора, передачи, обработки, хранения и представления информации в процессе деятельности. В зависимости от преобладания каких-либо из перечисленных информационных процессов, их интенсивности и значимости выбираются соответствующие технические средства их реализации.
   Техническое обеспечение АИС — комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.
   Современные технические средства по своему составу и функциональным возможностям весьма разнообразны и покрывают весь спектр потребностей в организации и информационном обслуживании деятельности. В целом рассматриваемые технические средства можно разбить на следующие группы:
   • технические средства сбора и регистрации (устройства автоматического съема информации — регистраторы информации), накопления, обработки, передачи (средства коммуникационной техники), отображения, вывода, размножения информации;
   • средства компьютерной техники — компьютеры любых моделей (персональные и высокопроизводительные), которые могут объединяться в вычислительные сети;
   • средства организационной техники.
   Средства компьютерной техники предназначены в основном для реализации комплексных технологий обработки и хранения информации и являются базой интеграции всех современных технических средств обеспечения управления.
   Средства коммуникационной техники служат, главным образом, для реализации технологий передачи информации и предполагают функционирование как автономное, так и в комплексе со средствами компьютерной техники.
   Средства организационной техники позволяют реализовать технологии хранения, представления и использования информации, а также выполнять различные вспомогательные операции в рамках тех или иных технологий информационной поддержки деятельности предприятия.
   К техническому обеспечению относят также эксплуатационные материалы.
   Предварительный выбор технических средств, организация их эксплуатации, технологический процесс обработки данных, технологическое оснащение оформляются документацией. Документацию можно условно разделить на три группы [1]:
   1) общесистемную, включающую в себя государственные и отраслевые стандарты по техническому обеспечению;
   2) специализированную, содержащую комплекс методик по всем этапам разработки технического обеспечения;
   3) нормативно-справочную, используемую при выполнении расчетов по техническому обеспечению.
   Математическое обеспечение АИС— совокупность математических методов, моделей, алгоритмов обработки информации, используемых при решении задач в информационной системе (функциональных и автоматизации проектирования информационных систем). К средствам математического обеспечения относятся:
   • средства моделирования процессов управления;
   • типовые задачи управления;
   • методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.
   Программное обеспечение АИС — совокупность программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств [26, 30].
   В состав программного обеспечения входят системные и специальные программные продукты, прикладное программное обеспечение, а также техническая документация. Системные программные средства предназначены для обеспечения деятельности компьютерных систем как таковых и включают в себя:
   • операционные системы;
   • командно-файловые процессоры;
   • системные утилиты;
   • антивирусные программы.
   Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ, реализующие разработанные модели и отражающие функционирование реального объекта, а также программы, ориентированные на пользователей и предназначенные для решения типовых задач обработки информации. Они позволяют расширить функциональные возможности компьютеров, контроля и управления процессом обработки данных.
   Прикладные программные средства обеспечения деятельности предприятий классифицируются следующим образом:
   • системы подготовки текстовых документов;
   • системы обработки финансово-экономической информации;
   • системы управления базами данных;
   • личные информационные системы;
   • системы подготовки презентаций;
   • системы управления проектами;
   • экспертные системы и системы поддержки принятия решений;
   • системы интеллектуального проектирования и совершенствования систем управления;
   • прочие системы.
   Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры [1].
   Методическое и организационное обеспечение АИС — совокупность методов, средств и документов, регламентирующих взаимодействие персонала информационной системы с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.
   В методическое и организационное обеспечение АИС входят различные методические и руководящие материалы по стадиям разработки, внедрения и эксплуатации информационной системы (предпроектного обследования, технического задания, техни- ко-экономического обоснования, разработки проектных решений, выбора автоматизируемых задач, типовых проектных решений пакетов прикладных программ, внедрения и эксплуатации информационной системы).
   Организационное обеспечение реализует 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 ее эффективности;
   • разработку управленческих решений по составу и структуре организации, а также методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления;
   • разработку документации, содержащей различные эргономические требования к рабочим местам, информационным моделям, условиям деятельности персонала, набор способов их реализации для обеспечения высокой эффективности работы персонала;
   • обучение и сертификацию персонала — учебно-методическая документация и набор требований к уровню подготовки персонала, формирование системы отбора и подготовки персонала.
   Правовое обеспечение АИС — совокупность правовых норм, регламентирующих создание, юридический статус и эксплуатацию информационных систем. В первую очередь, с помощью правового обеспечения регламентируется порядок получения, преобразования и использования информации для укрепления законности работы предприятия.
   В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти [26, 30].
   На стадии разработки информационной системы в качестве правового обеспечения выступают нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика информационной системы, правовое регулирование различных отклонений процесса разработки информационной системы, обеспечения процесса разработки различными видами ресурсов. На этапе функционирования выступают: определение статуса и компетенции информационной системы и информационных технологий в конкретных органах управления, права и обязанности персонала, процедуры и порядок сбора и обработки информации, порядок приобретения и использования средств вычислительной техники и других технических устройств, порядок создания и внедрения математического и программного обеспечения.
   В правовом обеспечении можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную, относящуюся к конкретной системе.
   Правовое обеспечение этапов разработки информационной системы включает в себя нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием отклонений от договора. Правовое обеспечение на этапе функционирования информационной системы определяет:
   • статус информационной системы;
   • права, обязанности и ответственность персонала;
   • правовые положения отдельных видов процесса управления;
   • порядок создания и использования информации и др.
   Лингвистическое обеспечение АИС — совокупность языков общения (языковых средств) персонала информационной системы и пользователей с программным, математическим и информационным обеспечением, а также совокупность терминов, используемых в информационной системе [26, 30].
   Лингвистическое обеспечение включает:
   • информационные языки для описания структурных единиц информационной базы;
   • языки управления и манипулирования данными;
   • языковые средства информационно-поисковых систем, систем автоматизации проектирования;
   • систему терминов и определений, используемых в процессе разработки и функционирования информационной системы, и т. п.

Способы построения автоматизированных информационных систем

   Фазы проектирования и разработки информационной системы в рамках ее жизненного цикла могут быть сведены к четырем возможным путям построения информационной системы: разработка АИС собственными силами, использование прототипов для разработки АИС, применение готовых решений, использование услуг сторонних организаций для обработки информации. Эти подходы подразумевают различную организацию работ на протяжении всего жизненного цикла ИС или его части, кроме того, эти способы ориентированы на разработку всей АИС в целом или модификацию АИС и разработку отдельных ее компонентов.
   Рассмотрим каждый из способов более подробно.
   1. Разработка собственной АИС [7, 22].
   Этот способ предполагает создание информационной системы для собственных нужд силами собственных разработчиков или сторонними специалистами.
   Перед созданием АИС собственными силами предприятие в обязательном порядке проводит изучение существующего документооборота, интервьюирует и анкетирует сотрудников, деятельность которых подлежит автоматизации, составляет подробные обзоры. Процесс разработки АИС в этом случае проходит все основные стадии проектирования, начиная от инициирования проекта, анализа потребностей и собственно разработки и заканчивая внедрением и эксплуатацией АИС. На заключительных этапах проводится обучение сотрудников, которым предстоит эксплуатировать АИС, а также набор новых кадров, что зачастую влечет за собой реорганизацию некоторых подразделений или предприятия в целом.
   Сложности самостоятельной разработки информационной системы обычно связывают с крупным масштабом организации, соответственно, с многочисленностью и разнообразием пользователей, с большим числом и разнообразием данных, с территориально распределенной организацией и т. д., что требует высокого профессионализма разработчиков АИС, которые при данном подходе могут являться сотрудниками автоматизируемого предприятия.
   Такой подход к созданию информационной системы обычно влечет значительные затраты ресурсов и времени, а результат плохо адаптируется к изменениям в организации. Кроме того, перед началом разработки трудно прогнозировать конкретные сроки ее завершения, необходимые затраты, ожидаемые результаты и эффект от внедрения АИС, несмотря на детальное изучение предметной области и перспектив автоматизации. Все это связано с тем, что при разработке собственной АИС предприятие зачастую не привлекает специализированных организаций, а опирается на собственные подразделения информационных технологий и автоматизации, сотрудники которых зачастую уступают по навыкам и знаниям профессиональным разработчикам информационных систем.
   2. Использование прототипов для разработки АИС [26]. Основной трудностью при создании интегрированных АИС является длительность разработки — большая протяженность этапов проектирования зачастую приводит к тому, что к завершению создания АИС уже не удовлетворяет изменившимся требованиям пользователей.
   Для обеспечения высокого качества создаваемых АИС зачастую в процесс разработки вовлекают будущих пользователей. При этом на начальных этапах реализации проекта создается система-прототип, т. е. интерактивная модель будущей системы, с помощью которой пользователю демонстрируют возможности будущей системы. В процессе работы с прототипом пользователь знакомится с функциями будущей системы, оценивает ее состав и структуру, эксплуатационные характеристики. На основании прототипа пользователь может уточнять и дополнять свои требования, что служит своеобразной спецификацией для дальнейшей разработки ИС и позволяет разработчикам оперативно реализовывать уточнения в создаваемой системе, модифицируя состав реализуемых функций, элементы интерфейса, формы итоговых отчетов и т. д.
   Проектирование АИС при использовании прототипов включает следующие основные этапы:
   1) определение основных требований;
   2) создание рабочего прототипа;
   3) использование рабочего прототипа (оценка прототипа и уточнение требований);
   4) пересмотр и улучшение прототипа;
   5) разработка окончательной версии системы.
   Отметим, что перечисленные этапы могут многократно повторяться, реализуя тем самым спиральную модель жизненного цикла.
   Такой способ создания АИС является достаточно эффективным и для разработчика, и для пользователя, поскольку позволяет не только контролировать процесс разработки и выявлять возможные ошибки в постановке задач проектирования на ранних его этапах, но и существенно ускорить процесс разработки, а также учесть большинство требований пользователя.
   3. Использование готовых решений [26].
   Возможность применения готовых типовых систем связана с тем, что многие организации обладают набором общих и уникальных черт и задач. Наличие общности позволяет использовать готовые решения (модели и программы) в условиях конкретного пользователя и его задач. Например, большинство организаций решает типовые задачи в бухгалтерском учете, финансах, организации управленческого труда, автоматизации документооборота, создании информационно-справочных систем, управлении кадрами и т. п. В рамках таких задач выбор типовых решений будет оправданным и эффективным, особенно в малом бизнесе.
   Для того чтобы АИС могла быть скомпонована из типовых решений, необходимо, чтобы в каждой информационной системе в максимальной степени использовались стандартные технологии автоматизации бизнеса:
   • ИТ «клиент—сервер» в корпоративном документообороте и деловых операциях;
   • ИТ управления электронными документами;
   • ИТ проектирования, моделирования и анализа сложных информационных систем;
   • ИТ финансово-экономического анализа деятельности;
   • системы поддержки принятия решений и др.
   При создании АИС на базе готовых решений организация выбирает одну или несколько существующих на рынке готовых информационных систем, созданных специализированными фирмами-разработчиками, и внедряет их в собственные подразделения, автоматизируя их деятельность.
   В настоящее время на рынке ИТ представлены готовые системы, предназначенные для автоматизации отдельных функций управления и других сфер деятельности (например, пакеты прикладных программ, ориентированные на малый бизнес), а также средние и крупные интегрированные информационные системы, позволяющие автоматизировать деятельность всей компании в целом. Для примера приведем названия возможных сегментов такого рынка [22]:
   • структурированные кабельные системы;
   • активное оборудование;
   • телекоммуникационный рынок;
   • серверы, персональные компьютеры, сетевые компьютеры, кластеры, распределенные вычисления;
   • гибкие производственные системы;
   • операционные системы;
   • базы данных;
   • системы групповой работы;
   • почтовые системы;
   • системы подготовки документов;
   • системы поддержки продаж;
   • системы автоматизации деятельности по управлению проектами;
   • специализированные системы;
   • консалтинг в области информационных технологий;
   • автоматизация деятельности предприятий;
   • методы и средства разработки систем программного обеспечения;
   • обучение информационным технологиям;
   • предоставление услуг по выполнению функций информационной системы (аутсорсинг).
   Основное преимущество использования готовых решений заключается в исключении временных затрат на разработку системы, а кроме того, такой подход имеет следующие достоинства:
   • наличие сопровождения системы разработчиком;
   • тщательное тестирование предлагаемой системы разработчиком, быстрое выявление ошибок с помощью большого круга пользователей;
   • качественное документирование системы;
   • периодические улучшения или усовершенствования системы разработчиком;
   • возможность сосредоточить ресурсы организации на поддержке работы системы, а не на разработке, и др.
   Несмотря на весьма весомые достоинства, зачастую применение готовых систем ведет к излишним финансовым затратам на сопровождение АИС, а также к невозможности наращивания ее функций, что затрудняет дальнейшее развитие системы и расширение ее функциональности. Поэтому часто на практике этот метод используют совместно с разработкой собственных систем, что позволяет объединить отдельные АИС в единое информационное пространство и достичь комплексной автоматизации предприятия.
   Новым направлением в области готовых решений является создание программных систем-«конструкторов» или настраиваемых систем со встроенными средствами разработки, дающими возможность управлять структурой баз данных, создавать процедуры ввода, обработки и анализа информации, проектировать пользовательский интерфейс и т. п. Такие системы представляют собой универсальное решение, адаптируемое для целого спектра задач и предметных областей. Однако создание систем данного класса требует дополнительных усилий разработчика и существенного резервирования. Для применения таких систем необходима очень высокая квалификация пользователей, которые должны владеть инструментами настройки, предоставляемыми системой, практически на уровне разработчика.
   4. Использование услуг сторонней организации для передачи ей функций информационной системы [22].
   Этот способ фактически не предполагает создания или применения АИС на предприятии, создания информационных подразделений и установки соответствующих аппаратно-программных средств. Предприятие в этом случае привлекает специализированную фирму, с помощью собственных ресурсов выполняющую действия, которые должна была бы осуществлять информационная система. Это означает, что все компоненты АИС и подразделения, работающие с ней, находятся в собственности специализированной фирмы, которая обрабатывает всю предоставленную ей информацию, а предприятие-заказчик получает итоговые отчеты с заданной периодичностью.Преимущества использования внешних ресурсов:
   • экономия и освобождение денежных средств;
   • гарантия определенного качества обслуживания;
   • предсказуемость результатов;
   • гибкость системы информационного обеспечения;
   • освобождение человеческих ресурсов для других проектов.
   Недостатки такого информационного обеспечения:
   • потеря контроля над информационными технологиями;
   • зависимость от специализированной фирмы;
   • необходимость делиться конфиденциальной информацией;
   • возможность задержек обработки информации и др.
   Таким образом, при данном способе выполнение проектов информационной системы и услуг по поддержке аппаратно-программных средств, а также дальнейшую модернизацию системы берет на себя специализированная организация.
   Заметим, что зачастую на практике перечисленные подходы к созданию АИС применяются совместно, что позволяет усилить достоинства каждого из методов, снизить издержки от их недостатков, организовать работу информационных подразделений наилучшим образом и получить интегрированное решение, автоматизирующее решение отдельных задач или деятельность предприятия в целом.

1