Информационная модель в проектировании информационных систем. Учебное пособие

На рис. 6 представлена блок-схема этого алгоритма, предназначенного для мониторинга и оценивания сложной и комплексной междисциплинарной предметной области.

Цели;

Задачи;

Функции

Рис. 6. Алгоритм каскадно-циклического процесса формирования ИС

Из рисунка, во-первых, следует, что цели и задачи создания ИС, а также выполняемые ею функции не обязательно совпадают с целями и задачами деятельности в рамках предметной области и выполняемыми функциями для достижения сформулированных целей и поставленных задач. Во-вторых, представленные на рис. 6 блоки имеют различную природу.

Блок «Реальная предметная область» представляет собой объекты и процессы (физические, социальные и др.), являющиеся предметом мониторинга и управления;

Блоки «Цели, задачи и функции (создания ИС)», «Информационная модель (предметной области)» и «Алгоритм решения прикладных задач», по сути, представляют собой документы (комплект проектной документации), в которых должно быть отражено:

■■ в первом — цели создания ИС, решаемые ею задачи и выполняемые функции в процессе решения прикладных задач управления;

21

■■во втором — информационная модель объектов и процессов предметной области, реализованная по крайней мере в той части, которая необходима и достаточна для стоящих целей и задач;

■■в третьем — соответствующие целям и задачам алгоритмы решения прикладных задач (управления).

Блок «Информационная система» представляет собой аппарат- но-программное воплощение перечисленных выше документов, включающее в себя1 базу данных, построенную на основе информационной модели, и программные модули, реализующие алгоритмы решения прикладных задач (управления).

Блок «Результат» представляет собой генерируемые в результате практической работы ИС формальные документы2 — статистические и аналитические отчеты о состоянии и динамике предмета управления.

Блок «Оценка рассогласования» также представляет собой документ (отчет), который отражает степень достижения целей и задач управления в сопоставлении с целями и задачами создания ИС. Формально речь идет о расхождении между требуемыми/запланированными значениями и реально достигнутыми оценками показателей — результатами решения задач управления. Структура этих расхождений более подробно будет рассмотрена ниже.

С этими блоками связаны следующие процессы:

1.Итерационный процесс создания проекта ИС. Поскольку речь идет о сложной предметной области, то создание высококачественной проектной документации «с ходу», методом каскадного проектирования, по изложенным выше причинам является делом затруднительным, если не сказать невозможным. В связи с этим предполагается применение итерационного циклического подхода уже на данном этапе проектирования в следующей общей последовательности:

предметной области на предмет выделения в ней объектов/процессов, установления причинно-следственных связей между объектами и процессами, в результате чего строится/уточняется информационная модель данной предметной области (определяется терминология и формируется иерархическая структура объектов и процессов);

1Естественно, следует помнить об организационных и технических (надежность, безопасность и т. п.) вопросах создания и функционирования ИС, но в данном контексте они оставлены за рамками рассмотрения.

2Поскольку речь идет об автоматизированном процессе проектирования, то под термином «документ» в первую очередь следует понимать документы, существующие

ииспользуемые в электронном виде, и которые лишь при необходимости могут представляться в бумажном виде.

22

в) производится анализ полученной информационной модели, на основе которого уточняются цели и задачи ИС (т. е. осуществляется переход вновь к пункту «а» и, при необходимости дальнейшего уточнения, к следующей итерации — пунктам «б» и «в»).

Аналогичный процесс выполняется и для подбора алгоритмов работы ИС, однако алгоритмы обычно носят более абстрактный характер, их методология достаточно хорошо проработана, поэтому фаза обращения

ксоответствующей предметной области в общем случае не нужна.

2.После тщательной проработки проекта запускается процесс создания ИС (или модификации уже существующей). Этот процесс включает разработку технической документации, собственно программирование и развертывание программного обеспечения на аппаратных платформах, информационное наполнение ИС и сдачу ее в эксплуатацию.

3.Основным результатом функционирования ИС является периодическое создание информационных отчетов о состоянии объекта управления. Основой таких отчетов являются таблицы, которые могут дополняться графиками или текстовыми разъяснениями. Примером формы такого отчета могут служить статистические таблицы в сборниках Роскомстата.

4.На основе сформированных отчетов формируются вторичные отчеты — таблицы рассогласования, отражающие различия между запланированными и реальными значениями показателей предмета управления. В общем случае причиной недостижения запланированных результатов (значений показателей) могут являться:

■■неправильная постановка целей и задач управления;

■■несовершенство системы управления;

■■некорректный подход к оценке результатов.

Таким образом, на основе величины рассогласования может быть сделан вывод о качестве ИС, но при этом обязательно должно быть исключено влияние несовершенства постановки целей и задач, а также системы управления1. Процесс разделения величин рассогласования по представленным выше факторам и оценивание степени влияния каждого из них в настоящее время представляется трудно формализуемым, в связи с чем его основным инструментом представляется метод экспертного оценивания.

1 Образно говоря, можно представить следующую ситуацию: если некий водитель имеет целью ускорить движение своего автомобиля, но при этом давит на педаль тормоза, а контроль этого процесса осуществляет только по показаниям часов, то он может прийти к иллюзии, что процесс ускорения в принципе идет, хотя и не с той динамикой, на которую он рассчитывал (и усиливает давление на тормоз). Этот гротеск призван проиллюстрировать опасность формального отношения к процессу оценивания и исключительно неоднозначную взаимосвязь между перечисленными факторами программно-целевой деятельности.

23

5. На основе анализа рассогласований вырабатываются корректирующие воздействия, оказываемые, во-первых, на формулировку целей и задач ИС, а во-вторых, на дальнейшее уточнение информационной модели и алгоритмов мониторинга и оценивания (а также управления), с последующей реализацией всех этих изменений на аппаратно-про- граммном уровне ИС.

Представленные блоки и процессы образуют собой «большой» цикл каскадно-циклического (итерационного) алгоритма формирования ИС, предназначенной для мониторинга и оценивания сложных предметных областей. Этот алгоритм был сформирован и в настоящее время практически используется в процессе разработки макетного образца системы мониторинга и оценивания в сфере НБРФ.

Заключение

Многие прикладные задачи информационного моделирования были поставлены и изучены достаточно давно, в 1950–1960-х годах,

всвязи с активно развивавшимися тогда исследованиями и разработками по научным основам управления в системах различной природы и в связи с попытками смоделировать с помощью компьютеров психическую деятельность человека при решении творческих интеллектуальных задач. Научное знание и модели, которые были получены в ходе решения этих задач, объединены в науке под названием «кибернетика»,

врамках которой существует раздел «Исследования по искусственному интеллекту».

Вработе рассмотрен традиционный цикл информационного моделирования, где важнейшую роль играет этап создания информационной модели. Процесс информационного моделирования должен обеспечивать адекватность создаваемой модели целям и задачам информационной системы, экономическую целесообразность ее реализации, гибкость и масштабируемость модели и информационной системы

вцелом в условиях меняющихся целей и задач функционирования. С этой целью была рассмотрена специфика моделей, на примере которой были проведены параллели между классами и особенностями моделей и решаемыми на их основе реальными практическими задачами. На этой основе намечены подходы к пониманию сущности и особенностей когнитивной составляющей информационного моделирования. Предложена схема (цепочка) этапов процесса когнитивного моделирования, от содержательной постановки задач к программной реализации информационной системы.

Дальнейшее совершенствование информационного моделирования связано с развитием представлений о связях, структурах и задачах, которые могут быть решены на основе этих связей и структур.

24

Рассмотрены особенности создания ИС, предназначенных для решения задач в сложных предметных областях. При создании информационных систем подобного уровня по известным причинам трудно применить в чистом виде традиционные каскадные или циклические методы разработки. Одной из причин этого является отсутствие или недостаточная разработанность соответствующих концептуальных схем и информационных моделей, что требует применения циклических методов и когнитивного моделирования. С другой стороны, в условиях программно-целевого подхода к разработке и созданию ИС такого рода (особенно при краткосрочном планировании, в настоящее время — на один год) наиболее подходящим является каскадный подход к разработке, что не только снижает качество создаваемой ИС, но и прерывает жизненный цикл такой ИС. В связи с этим в статье рассматривается алгоритм каскадно-циклического проектирования, призванный компенсировать перечисленные проблемы и обеспечить качество и жизнеспособность ИС в условиях краткосрочного планирования. Этот алгоритм нашел свое практическое применение в процессе разработки макетного образца системы мониторинга и оценивания в сфере НБРФ.

25

Литература

1.Лукьянов, Г. В. Нормативные и методологические аспекты организации информационного мониторинга национальной безопасности / Г. В. Лукьянов, Д. А. Никишин, Г. Ф. Веревкин, В. В. Косарик // Системы и средства информатики. 2015. Т. 25. № 3. — С. 225–241.

2.Городецкий, А. Я. Информационные системы. Вероятностные

модели и статистические решения : учеб. пособие / А. Я. Городецкий. — СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2003. — 326 c.

3. Артемова, С. В. Информатика : учеб. пособие. Ч. I /

С.В. Артемова. — Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. — 160 с.

4.Авдеева, З. К. Когнитивный подход в управлении / З. К. Авдеева,

С.В. Коврига, Д. И. Макаренко, В. И. Максимов // Control Sciences. 2007. № 3. — С. 2–8.

5.Лукьянов, Г. В. Проблема нормализации показателей информа-

ционного мониторинга национальной безопасности / Г. В. Лукьянов, Д. А. Никишин, Г. Ф. Веревкин, В. В. Косарик // Системы и средства информатики. 2015. Т. 25. № 4. — С. 201–213.

6. Лукьянов, Г. В. Специфика показателей национальной безопасности в контексте ее информационного мониторинга / Г. В. Лукьянов, Д. А. Никишин, Г. Ф. Веревкин, В. В. Косарик // Системы и средства информатики. 2014. Т. 24. № 4. — С. 186–205.

26

Г. В. Лукьянов

Информационная модель в проектировании информационных систем

Москва

2016