14

Теория информационных процессов и систем

1. динамическое описание информационных систем; (Воронин Борис)

Динамическая система — математическая абстракция, предназначенная для описания и изучения систем, эволюционирующих с течением времени.

Под процессом функционирования понимается изменение состояния системы под действием внутренних и внешних причин. При этом состояние системы в фиксированный момент времени представляет вектор наблюденных значений переменных (проявлений свойств).

ДС приписывается важное свойство детерминированности: зная состояние системы в начальный момент времени, мы можем однозначно предсказать все ее дальнейшее поведение. Фазовым пространством динамической системы называется множество всех ее возможных состояний в фиксированный момент времени.

динамическая система представляет собой множество

S = (P, G, X, Y, C, T). (4)

Описания динамических систем для задания закона эволюции также разнообразны: с помощью дифференциальных уравнений, дискретных отображений, теории графов, теории марковских цепей и т.д. Выбор одного из способов описания задает конкретный вид математической модели соответствующей динамической системы

2. каноническое представление информационной системы; (Воронин Борис)

Каноническое проектирование АЭИС отражает особенности руч­ной технологии индивидуального (оригинального) проектирова­ния, осуществляемого на уровне исполнителей без использова­ния каких-либо инструментальных средств, позволяющих интег­рировать выполнение элементарных операций. Как правило, каноническое проектирование применяется для небольших ло­кальных АЭИС. В основе канонического проектирования лежит каскадная модель жизненного цикла АЭИС. Процесс каскадного проектиро­вания в жизненном цикле АЭИС в соответствии с применяемым в нашей стране ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные системы ста­дий создания» делится на следующие семь стадий:

• формирование требований к АЭИС;

• разработка концепции АЭИС;

• разработка технического задания;

• создание эскизного проекта;

• техническое проектирование;

• рабочее проектирование;

3. агрегатное описание информационных систем. (Воронин Борис)

Общее определение агрегата – унифицированная модель для написания функций разнородных элементов систем. Динамика всей системы раскрывается через динамику сопряжённых между собой агрегативных элементов. Агрегативные характеристики:

T – множество моментов времени.

Z – состояние системы.

X – входной сигнал.

Y – выходной сигнал.

Наряду с состоянием в момент времени t вводится состояние в момент (t + 0), в который агрегат может перейти за малое количество времени. Вид операторного перехода зависит от того, поступят или нет в данный промежуток времени входные сигналы.

Пусть t_s – момент поступления сигнала X(t_s), тогда оператор перехода можно записать в следующем виде:

Z(t_s + 0) = H₁[t_s, Z(t_s), X(t_s)], t_s  T.

Состояние агрегата на интервале (t_s, t_s + 1] будет иметь вид:

Z(t) = H₂[t, t_s, Z(t_s + 0)], t  (t_s, t_s + 1].

Во множестве состояний Z выделим такое подмножество Z^(y), что если Z(t^*) достигает подмножества Z^(y), то момент t^* является моментом выдачи выходного сигнала, который определяется по формуле:

y(t^*) = G[t^*, Z(t^*)].

В некоторых случаях возможны изменения агрегата в момент выдачи выходного сигнала, для учёта этого вводится H₃:

Z(t), Z^(y), Z(t + 0) = H₃[t^*, Z(t^*)].

Совокупность H₁, H₂ и H₃ задаёт ранее рассматриваемую H.

H и G определяют модель функционирования агрегата. Процесс функционирования агрегата в основном состоит из скачков состояний системы в моменты поступления входных сигналов и выдачи выходных сигналов H₃.

Агрегативное описание функционирования системы даст универсальные и различные математические модели. Функционирование элементов может быть сведено к агрегативному представлению. Для создания агрегативной модели ИС необходимо:

1. Разработать агрегативную модель элементарной системы.

2. Построить модель сопряжённого агрегата.

4. Операторы входов и выходов; (Воронин Борис)

Операторы входов и выходов

Желая получить математическую модель процесса функционирования системы, чтобы она охватывала широкий класс реальных объектов, в общей теории систем исходят из общих предположений о характере функционирования системы:

1) система функционирует во времени; в каждый момент времени система может находиться в одном из возможных состояний;

2) на вход системы могут поступать входные сигналы;

3) система способна выдавать выходные сигналы;

4) состояние системы в данный момент времени определяется предыдущими состояниями и входными сигналами, поступившими в данный момент времени и ранее;

5) выходной сигнал в данный момент времени определяется состояниями системы и входными сигналами, относящимися к данному и предшествующим моментам времени.

Первое из перечисленных предположений отражает динамический характер процесса функционирования в пространстве и времени. При этом процесс функционирования протекает как последовательная смена состояний системы под действием внешних, и внутренних причин. Второе и третьепредположения отражают взаимодействие системы с внешней средой. В четвертом и пятом предположениях отражается реакция системы на внутренние факторы и воздействия внешней среды.

Многим явлениям и процессам свойственно последействие, вследствие которого тенденции, определяющие поведение системы в будущем, зависят не только от того, в каком состоянии находится система в настоящий момент времени, но в той или иной степени от ее поведения в предыдущие моменты времени. Принцип физической реализуемости заключается в следующем: система не реагирует в данный момент времени на «будущие» факторы и воздействия внешней среды.

Входные сигналы системы. На вход системы могут поступать входные сигналы x  X, где X – множество входных сигналов системы. Входной сигнал, поступивший в момент времени t  T, где T – множество моментов времени t, в которые рассматривается функционирование системы, обозначается x(t).

Входные сигналы могут описываться некоторым набором характеристик. Например, если входными сигналами АСУ аэродромом считать самолеты, поступившие в зону аэродрома, то каждый из них может быть описан: 1) координатами точки взлета (I, a, ) (I – наклонная дальность, a – азимут и  – угол места); 2) вектором скорости (I, a, ); 3) признаками, характеризующими тип самолета (V), массу груза (G), требованиями к аэродромному обслуживанию (δ) и т.д. В общем случае будем предполагать, что входной сигнал X₁  X_i, где X_i – заданные множества (i = 1..n).

Прямое произведение X = X₁×X₂×...×X_n называется пространством входных сигналов. X_i – элементарные оси, входной сигнал x представляет собой точку пространства X, описываемую координатами x₁, x₂, ..., x_n. В общем случае x  X.

При исследовании сложных систем приходится оперировать группами входных сигналов, поступающих в моменты времени t₁ < t₂ < ... < t_k.

Выходные сигналы системы. Система способна выдавать выходные сигналы y  Y, где Y – множество выходных сигналов системы. Выходной сигнал, выдаваемый системой в момент времени t_i  T, обозначается y(t_i).

Если выходной сигнал y описывается набором характеристик y₁, y₂, ..., y_m, таких, что y  Y_j, j = 1..m, Y_j – заданные множества, то прямое произведениеY = Y₁×Y₂×...×Y_m называется пространством выходных сигналов системы. По аналогии с входным процессом введем понятие выходного процесса y = N(t), а также определим выходное сообщение (t, Y_N)_T и его отрывок (t, Y_N]_t1, t2 на полуинтервале (t₁, t₂].

5. принципы минимальности информационных связей агрегатов; (Воронин Борис)

Информация как элемент управления и предмет управленческого труда должна обеспечить качественное представление о задачах и состоянии управляемой и управляющей систем и обеспечить разработку идеальных моделей желаемого их состояния.

Информационное обеспечение – это часть системы управления, которая представляет собой совокупность данных о фактическом и возможном состоянии элементов производства и внешних условий функционирования производственного процесса и о логике изменения и преобразования элементов производства. При характеристике информации в системе управления выделяются две ее части:

1)   первичные элементы информации (данные), которые могут быть присущи всем объектам определенного класса и различаются лишь количественным выражением;

2)   схемы классификационных связей, которые отражают логику изменений в производственном процессе и обосновывают направления преобразования информации (информационной модели).

Они в большей мере связаны со спецификой объекта. Это позволяет выделить два уровня характеристик информационного обеспечения: элементный, т.е. совокупность данных, характеристик, признаков; системный, т.е. воспроизводящий взаимосвязи и зависимости между классификационными группами информации, реализуемый в виде информационных моделей.

При элементной характеристике информации изучаются состав информации, форма и виды носителей, их номенклатура. При характеристике информационной системы исследуются движение информационных потоков, их интенсивность и устойчивость, алгоритмы преобразования информации и соответствующая этим объективным условиям схема документооборота.

Совокупность информации, регистрируемой, передающейся и перерабатывающейся в системе управления, должна отражать все разнообразие фактических и возможных состояний, наблюдаемых и регулируемых системой управления

Информация должна быть подготовлена к использованию. В зависимости от степени ее подготовленности может быть выделена: первичнаяинформация как набор данных, показателей, описывающих отдельные стороны процесса и его элементов; вторичная информация, прошедшая определенное упорядочение и классификацию для получения целесообразной производственной информации; информационные модели отдельных элементов и локальныхпроцессов, описывающие статическое состояние объекта; информационные модели динамики, характеризующие изменение отдельных элементов и процессов; интегрированные информационные модели, описывающие определенные решения и имеющие активную направленность.

Под экономической информацией понимают информацию, которая возникает при подготовке и в процессе производственно-хозяйственной деятельности предприятия (объединения) и управления этой деятельностью.

Экономическая информация обладает рядом особенностей:

      в основной массе она имеет дискретную форму преставления; выражается в цифровом или алфавитно-цифровом виде;

      отражается на материальных носителях (документах, магнитных лентах, дисках и т.д.);

      ее большие объемы обрабатываются в установленных временных пределах, зависящих от ее конкретных функций, чаще всего - это циклическая регулярная обработка;

      исходная информация, возникающая в одном месте, находит свое отражение в различных функциях управления и в связи с этим подвергается различной обработке несколько раз, что требует многократной перегруппировки данных;

      объемы исходной информации достигают больших размеров при относительно малом числе операций ее обработки;

      исходные данные и результаты расчета, а иногда и промежуточные результаты подлежат длительному хранению.

Исключительно важными требованиями к экономической информации в системах управления производством являются требования своевременности, полноты и достоверности, которые следует неукоснительно выполнять при организации обработки экономической информации.

При создании информационного обеспечения ориентируются на усредненную, выровненную потребность в информации руководителей и специалистов. Особое место здесь занимает информация об управлении, в которой отражаются прогрессивные приемы и методы организации управления.

В процессе организации информации принципиальное значение имеет расчленение ее на условно-постоянную, выполняющую роль нормативно-справочной, и переменную. Оба эти вида информации на основе анализа классификационных связей организуются во взаимосвязанные блоки (модели), которые могут быть описывающими, т.е. характеризующими процесс в статике или динамике, компонентами, отражающими определенную типовую ситуацию.

Процесс формирования информационного обеспечения включает несколько этапов (табл. 2.1).

Таблица 2.1