Глава 3.Базовые информационные процессы информационных технологий Сущность информационных процессов сбора данных и средства их автоматизации

Процессы сбора первичных данных являются наиболее массовыми, трудоемкими, монотонными и утомительными. До настоящего времени они, в большинстве своем, выполнялись вручную. Автоматизация процессов сбора данных является очень актуальной по следующим причинам:

• рутинный характер процессов сбора является источником наибольшего количества ошибок в системах обработки данных;

• ручной сбор данных не позволяет фиксировать всю полезную для управления информацию в связи со значительной длительностью этих процессов;

• автоматизация процессов сбора данных в местах их возникновения значительно сокращает затраты труда на последующее преобразование их в электронный вид, исключает дублирование данных, повышает скорость передачи данных от мест зарождения к местам обработки и использования.

Рассмотрим технологические этапы, имеющие место в процессе сбора данных, на примере деятельности предприятия⁵⁰. В реальном мире экономики разнообразие хозяйственных операций настолько велико, что описать их все практически невозможно. Однако можно выявить некоторые общие черты, присущие большинству из них. Рассмотрим, какая информация документально фиксируется в процессе реализации основных хозяйственных операций на предприятии на примере некоторых из них.

Операция	Сведения, которые документально фиксируются
Поступление материалов и комплектующих на склад	Что поступило, когда, в каком количестве, от кого, на каком основании, по какой цене, на какой склад, материально ответственное лицо, …
Выдача материалов со склада в производство	Что выдано, когда, сколько, с какого склада, кому, на каком основании, по какой цене, …
Учет трудовых ресурсов	Кто выполняет операцию, какую, когда, над каким объектом, сколько сделано, сколько заплатить, …

Во всех рассмотренных операциях присутствуют процессы идентификации объектов и субъектов хозяйственных отношений (кто? что?), их количественная оценка (сколько?), отметка времени (когда произошла операция?).

Технологические этапы регистрации хозяйственной операции включают:

• идентификацию⁵¹;

• измерение;

• привязку ко времени.

В процессах идентификации используются технические средства – штриховое кодирование, магнитные пластиковые карты, оптические приборы распознавания, сенсорные панели, а также визуальная классификация, осуществляемая человеком.

Технические средства идентификации обеспечивают более высокую эффективность и позволяют получать данные сразу в электронном виде. Результаты визуальной идентификации очень часто вначале фиксируются на бумажных носителях, а уже затем, с помощью устройств ввода данных, преобразуются к машинной форме. Наличие промежуточных этапов преобразований данных является потенциальным источником возникновения ошибок.

Наибольшую степень автоматизации процессов сбора данных допускают технологические этапы измерения и привязки ко времени. Для счета и измерения различных физических величин используются электронные весы, счетчики, датчики, расходомеры, кассовые аппараты, машинки для счета банкнот, регистраторы производства, …

Привязка ко времени представляет собой процесс фиксации на материальном носителе даты и времени совершения операции. Этот процесс может выполняться как вручную, когда человек, являясь участником процесса, заносит эти данные на бумагу или вводит их в компьютер, так и с помощью технических средств (электронных часов и средств фиксации даты и времени в документе). Например, многие современные фотоаппараты фиксируют дату и время съемки на фотопленке автоматически.

Процессы сбора первичных данных должны обеспечивать получение качественных данных, адекватно отражающих соответствующие фиксируемые операции. Первичные данные должны быть достоверными, точными и своевременными.

Процессы сбора данных включают и операции по преобразованию данных в электронный, цифровой вид. Большая часть первичных данных, в частности, данные о хозяйственных операциях в экономике, вначале фиксируются на бумажных носителях с помощью привычных всем карандаша или ручки. Для использования их в вычислительных системах требуются дополнительные операции ввода данных в компьютер, которые, по сути, представляют собой также информационные процессы - процессы преобразования данных в числовой вид. Для выполнения этих преобразований используются самые разные устройства: клавиатура, сканер, цифровая камера, микрофон, мышь… Физический принцип действия и технические характеристики этих устройств подробно рассматриваются в курсе информатики, поэтому на них в рамках этого курса останавливаться не будем. Отметим лишь, что наличие промежуточных этапов преобразований данных – потенциальный источник ошибок, в связи с чем одним из направлений совершенствования этих процессов является разработка устройств регистрации, позволяющих сразу получать данные в цифровой форме, минуя промежуточные этапы.

На логическом уровне автоматизация процессов сбора данных основывается на унификации форм документов, называемых входными формами, регламентирующими эти процессы. Это различного рода накладные, счета, приходные и расходные ордера, информационные карточки. В обычной технологии сбора данных заполнение этих документов (полей формы) осуществляется вручную. Как показывает практика, исходя из благих намерений, в этих документах не всегда заполняются все поля, а те, которые заполняются, заполняются часто небрежно, не полностью, с сокращениями или так, что кроме исполнителя разобрать написанное никому не удается. Автоматизация этого процесса основывается на переходе к заполнению электронных форм документов с последующей их распечаткой при необходимости. Что дает такая технология?

• Повышается качество собираемых данных: средства контроля ввода данных не позволяют ввести данные не в полном объеме; на этапе ввода посредством логического контроля выявляются противоречия в них; автоматизируются расчеты промежуточных и итоговых значений; автоматизируется процесс заполнения отдельных полей по умолчанию, с использованием справочников, списков, автотекста и автозамены, снижающих вероятность ошибки ввода. Так, например, ввод неправильного наименования покупателя грозит обернуться большими проблемами в последующем. Использование справочника покупателей практически сводит вероятность ошибочного ввода до нуля.

• Повышается скорость заполнения форм: использование удобных систем кодирования информации позволяет заменить длинные текстовые наименования короткими числовыми кодами; использование заполнения полей по умолчанию, когда уже при активизации электронной формы в отдельные поля заносятся наиболее употребительные значения; использование справочников, списков, автотекста и автозамены.

• Значительно возрастает оперативность передачи данных в информационные системы вышестоящего уровня. Автоматизированный ввод данных на любом участке учета позволяет использовать введенные данные практически сразу всем заинтересованным в этом специалистам.

• Значительно упрощается процедура внесения изменений в первичные данные, исправление выявленных ошибок.

Билл Гейтс в цитированной выше книге "Бизнес со скоростью мысли" пишет: "…мы сократили число видов используемых в компании бумажных форм с тысячи с лишним до всего лишь 60. Среди подразделений, которые ранее имели наибольшее число бумажных форм, отметим отдел снабжения, где теперь используется только одна форма вместо 114, производственный отдел, где осталось 6 форм, и отдел кадров, который теперь обходится 39 формами… В целом экономия от … использования электронных форм составила в 1997-1998 годах, в течение первых двенадцати месяцев после перехода на новую систему, по крайней мере 40 миллионов долларов. Наибольшую экономию принесло сокращение расходов, связанных с обработкой документов. … Переход на электронные формы в таких сферах, как пенсионный план 401К, план приобретения акций и план фондовых опционов, сэкономил нам трудозатраты еще на один миллион долларов в год".

Информационные процессы обработки данных

Недостойно одаренному человеку тратить, подобно рабу, часы на вычисления, которые, безусловно, можно было бы доверить любому лицу, если бы при этом применить машину.

Г.В. Лейбниц

Автоматизированная обработка данных. Централизованная и распределенная обработка данных

Автоматизированная обработка данных стала возможной лишь с появлением электронных вычислительных машин. Впервые к реализации идеи построения счетной машины для автоматической обработки данных человечество пришло в XIX веке. Так, в начале этого века английский инженер Чарльз Бэббидж выдвинул идею построения счетной машины с программным управлением. Машина Бэббиджа содержала основные функциональные блоки, присущие современному компьютеру: устройство хранения информации, в терминологии Бэббиджа – склад; устройство обработки данных – мельницу; устройство управления вычислительным процессом по заданной программе - контору. Однако практическая реализация этой идеи стала возможной лишь почти сто лет спустя, когда в 40-х годах ХХ века были разработаны и построены первые вычислительные машины. Человечество впервые в истории своего существования получило техническое устройство, способное обрабатывать данные без участия человека по алгоритмам, воплощенным в машинных программах.

Основу элементной базы первого поколения (1945-1955 гг.) электронных вычислительных машин (ЭВМ) составляли ламповые электронные устройства. ЭВМ этого поколения были немногочисленны, имели большие габариты, обладали по нынешним меркам "ну очень скромными" вычислительными возможностями в 10-20 тысяч операций в секунду. Проектирование, изготовление и эксплуатация таких систем осуществлялась одними и теми же коллективами специалистов, которые решали задачи в определенной, чаще всего инженерной или научной, области деятельности. Стоимость каждой такой вычислительной системы была очень высокой.

Программирование для машин первого поколения осуществлялось исключительно на машинном языке. Никакого программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм, не существовало. Все задачи организации и управления вычислительным процессом решались вручную с пульта управления. Технологии обработки данных в этот период, по существу, были индивидуальными и не носили массового характера.

С середины 50-х годов начался новый этап в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы - полупроводниковых элементов. Компьютеры второго поколения стали более производительными, надежными, они могли непрерывно работать настолько долго, чтобы на них можно было возложить выполнение действительно важных практических задач.

Количество выпускаемых компьютеров год от года росло, снижалась их стоимость, расширялась сфера применения. В эти годы появились первые алгоритмические языки, существенно повысившие эффективность процесса программирования – кодирования алгорит­мов обработки данных (программирования). Стоимость процессорного времени⁵² по-прежнему оставалась достаточно высокой. В связи с этим велись работы по поиску методов, снижающих непроизводительные затраты времени между запусками различных программ. Появились первые системы пакетной обработки, автоматизирующие запуск одной программы за другой и, тем самым, увеличивающие коэффициент загрузки процессора.

Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем. Они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий. Для этих систем характерно то, что в оперативной памяти постоянно находится часть операционной системы, выполняющая функции пакетной обработки.

В этот же период были разработаны системы управления программами, выполняющимися в режиме реального времени. Режим реального времени – это такой режим работы вычислительной системы, при котором обработка данных об управляемых процессах проходит в том же темпе, что и сами процессы. Такие системы, в частности, используются при управлении техническими системами, например химическими и ядерными реакторами, технологическими процессами и др., управление которыми не может осуществляться медленнее, чем скорость протекающих в них процессов.

Третье поколение вычислительных машин (1965-1980 гг.) основывалось на интегральных электронных схемах с быстродействием порядка миллиона операций в секунду. Вычислительные системы этого поколения представляли собой семейства машин общего назначения, предназначенные для решения любых классов задач. ЭВМ третьего поколения значительно превосходили машины второго поколения по критерию "цена/производительность". Их парк был уже представлен широким спектром больших, средних и малых вычислительных систем с разнообразными техническими средствами, которые использовались как в области научных исследований, так и в коммерческой деятельности.

Характерной особенностью процессов обработки данных на ЭВМ третьего поколения явилась реализация поддержки мультипрограммирования – способа организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполнялись несколько программ. Пока одна программа выполняла операцию ввода-вывода, процессор не простаивал, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполнял другую программу (многопрограммный режим). Другое нововведение – режим разделения времени, обеспечивающий многопользовательский режим работы вычислительной системы. В режиме разделения времени процессор выполняет несколько заданий, выделяя для каждого из них небольшой интервал (квант) процессорного времени (по аналогии шахматного гроссмейстера в сеансе одновременной игры). Обработав частично одно задание, процессор запоминает его текущее состояние и переходит к выполнению следующего и т.д. Учитывая, что "кванты", выделяемые процессам, очень малы, для пользователей создается впечатление одновременной обработки нескольких заданий.

Все поколения ЭВМ, включая третье, в силу своей высокой стоимости обеспечивали централизованную обработку данных, для которой характерно наличие одной, как правило, достаточно мощной ЭВМ, способной одновременно решать значительное количество задач различных пользователей. Пользователи получают доступ к такой ЭВМ с помощью подключенных к ней терминалов, состоящих из монитора и клавиатуры. Недостатками данной технологии обработки данных являются:

• централизация вычислительных мощностей в одном месте, затрудняющая их массовое использование;

• высокая стоимость приобретения и поддержания в рабочем состоянии;

• территориальная удаленность ЭВМ от мест возникновения первичных данных;

• более низкая эффективность обработки данных при более высоких материальных затратах.

С конца 1970-х – начала 1980-х гг. ведет свое начало эра персональных компьютеров. В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем, появились большие интегральные схемы - микропроцессоры. С точки зрения архитектуры, персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров, однако по стоимости стали доступными для отдельного человека. Эти принципиальные изменения сделали персональные компьютеры массовыми, мобильными, предопределили их широкое использование на всех уровнях управления, существенно изменили приоритеты в разработке технологий обработки данных – на первое место вышли простота использования, "дружественный" способ общения пользователя с системой, невысокая стоимость компьютера.

На смену централизованной обработке пришла новая технология – технология распределенной обработки данных, основанная на использовании компьютерных сетей. Эта технология является более естественной для человека, осуществляющего, как правило, обработку информации коллективно.

Распределенная обработка данных – обработка, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих собой распределенную в пространстве систему. Распределенная обработка данных реализуется одним из следующих способов:

• с помощью многомашинных вычислительных комплексов;

• с использованием компьютерных вычислительных сетей.

Многомашинный вычислительный комплекс – это небольшая группа территориально близко расположенных вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс⁵³. Многомашинные комплексы могут быть локальными или дистанционными. Локальные многомашинные комплексы представляют собой группу компьютеров, расположенных в одном помещении и не требующих специальных средств связи. Дистанционные комплексы содержат в своем составе компьютеры, территориально удаленные друг от друга и для передачи данных между ними используются специальные линии связи.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных линиями (каналами) связи в единую систему с целью совместного использования ресурсов и реализации распределенной обработки данных. Под ресурсами в данном определении понимаются аппаратные, программные средства и данные.

Основные отличия компьютерной сети от многомашинного комплекса (ММК) в размерности комплекса и разделении функций между ЭВМ. В состав ММК входит обычно две-три ЭВМ, в то время как вычислительные сети включают в себя десятки, сотни, тысячи компьютеров, территориально удаленных на тысячи километров друг от друга. В ММК функции управления и обработки данных могут реализовываться в одной ЭВМ. В вычислительной сети эти функции распределяются между составляющими сеть компьютерами.

К достоинствам распределенной обработки данных относятся гибкая структура построения коллективной обработки данных; возможность размещения средств первичной обработки и накопления данных к месту их возникновения; высокая живучесть систем распределенной обработки данных; более низкая стоимость за счет совместного использования ресурсов (программных и технических средств).