Учебное пособие по информатике

-информационные системы оперативного (операционного) уровня – бухгалтерская, банковских депозитов, обработки заказов, регистрации билетов, выплаты зарплаты;

-информационная система специалистов – офисная автоматизация, обработка знаний (включая экспертные системы);

-информационные системы тактического уровня (среднее звено) – мониторинг, администрирование, контроль, принятие решений;

-стратегические информационные системы – формулирование целей, стратегическое планирование.

Информационная система о еративно о уровня поддерживает специалистов-исполнителей, обрабатывая данные о сделках и событиях (счета, накладные, зарплата, кредиты, поток сырья и материалов). Назначение информационной системы на этом уровне – отвечать на запросы о текущем состоянии и отслеживать поток сделок в фирме, что соответствует оперативному управлению. Чтобы с этим справляться, информационная система должна быть легко доступной, непрерывно действующей и предоставлять точную информацию.

Задачи, цели и источники информации на оперативном уровне заранее определены и в высокой степени структурированы. Решение запрограммировано в соответствии с заданным алгоритмом.

Информационная система оперативного уровня является связующим звеном между фирмой и внешней средой. Если система работает плохо, то организация либо не получает информации извне, либо не выдает информацию. Кроме того, система – это основной поставщик информации для остальных типов информационных систем в организации, т. к. содержит и оперативную, и архивную информацию.

Информационные системы с ециалистов помогают работающим с данными, повышают продуктивность и производительность работы инженеров и проектировщиков. Задача подобных информационных систем – интеграция новых сведений в организацию и помощь в обработке бумажных документов. По мере того как индустриальное общество трансформируется в информационное, производительность экономики все больше будет зависеть от уровня развития этих систем. Такие системы, особенно в виде рабочих станций и офисных систем, наиболее быстро развиваются сегодня в бизнесе.

Информационные системы офисной автоматизации вследствие своей простоты и многопрофильности активно используются работниками любого организационного уровня. Наиболее часто их применяют работники средней квалификации: бухгалтеры, секретари, клерки. Основная цель – обработка данных, повышение эффективности их работы и упрощение канцелярского труда. Информационные системы офисной автоматизации связывают воедино работников информационной сферы

121

в разных регионах и помогают поддерживать связь с покупателями, заказчиками и другими организациями. Их деятельность в основном охватывает управление документацией, коммуникации, составление расписаний и т. д.

Эти системы выполняют следующие функции:

-обработка текстов на компьютерах с помощью различных текстовых процессоров;

-производство высококачественной печатной продукции;

-архивация документов;

-электронные календари и записные книжки для ведения деловой информации;

-электронная и аудиопочта;

-видео- и телеконференции.

Информационные системы обработки знаний, в том числе и экспертные системы, вбирают в себя знания, необходимые инженерам, юристам, ученым при разработке или создании нового продукта. Их работа заключается в создании новой информации и нового знания. Так, например, существующие специализированные рабочие станции по инженерному и научному проектированию позволяют обеспечить высокий уровень технических разработок.

Информационные системы тактическо о уровня (среднее звено)

Основные функции этих информационных систем:

-сравнение текущих показателей с прошлыми показателями;

-составление периодических отчетов за определенное время (а не выдача отчетов по текущим событиям, как на оперативном уровне);

-обеспечение доступа к архивной информации и т. д.

Системы оддержки ринятия решений обслуживают частично структурированные задачи, результаты которых трудно спрогнозировать заранее (имеют более мощный аналитический аппарат с несколькими моделями). Информацию получают из управленческих и операционных информационных систем. Используют эти системы все, кому необходимо принимать решение: менеджеры, специалисты, аналитики. Например, их рекомендации могут пригодиться при принятии решения покупать или взять оборудование в аренду.

Характеристика систем поддержки принятия решений:

-обеспечивают решение проблем, развитие которых трудно прогнозировать;

-оснащены сложными инструментальными средствами моделирования и анализа;

-позволяют легко менять постановки решаемых задач и входные данные;

-отличаются гибкостью и легко адаптируются к изменению условий несколько раз в день;

122

- имеют технологию, максимально ориентированную на пользователя.

Страте ические информационные системы

Развитие и успех любой организации во многом определяются принятой в ней стратегией. Под страте ией понимается набор методов и средств решения перспективных долгосрочных задач. В этом контексте можно воспринимать и понятия страте ический метод, страте ическое

и поведения фирмы стали уделять большое внимание, что способствовало коренному изменению во взглядах на информационные системы. Они стали расцениваться как стратегически важные системы, которые влияют на изменение выбора целей фирмы, ее задач, методов, продуктов, услуг, позволяя опередить конкурентов, а также наладить более тесное взаимодействие потребителей с поставщиками. Появился новый тип информационных систем – стратегический.

Страте ическая информационная система – компьютерная информационная система, обеспечивающая поддержку принятия решений по реализации перспективных стратегических целей развития организации. Известны ситуации, когда новое качество информационных систем заставляло изменять не только структуру, но и профиль фирм, содействуя их процветанию. Однако при этом возможно возникновение нежелательной психологической обстановки, связанное с автоматизацией некоторых функций и видов работ, так как это может поставить некоторую часть работающих в затруднительное положение.

Классификация о сте ени автоматизации. В зависимости от степени автоматизации информационных процессов в системе управления фирмой информационные системы определяются как ручные, автоматические, автоматизированные.

1.Ручные информационные системы характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком. Например, о деятельности менеджера в фирме, где отсутствуют компьютеры, можно говорить, что он работает с ручной информационной системой.

2.Автоматические информационные системы выполняют все операции по переработке информации без участия человека.

3.Автоматизированные информационные системы предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль отводится компьютеру. В современном толковании в термин «информационная система» обязательно вкладывается понятие автоматизируемой системы. Автоматизированные

и могут быть классифицированы, например, по характеру использования информации и по сфере применения.

123

Классификация о характеру ис ользования информации

1.Информационнооисковые системы производят ввод,

систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных (информационно-поисковая система

вбиблиотеке, в железнодорожных и авиакассах).

2.Информационно-решающие системы осуществляют все операции переработки информации по определенному алгоритму. Среди них можно провести классификацию по степени воздействия выработанной результатной информации на процесс принятия решений и выделить два класса – управляющие и советующие системы.

3.У равляющие информационные системы вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение. Для этих систем характерен тип задач расчетного характера и обработка больших объемов данных. Примером могут служить система оперативного планирования выпуска продукции, система бухгалтерского учета.

4.Советующие информационные системы вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию конкретных действий. Эти системы обладают более высокой степенью интеллекта, так как для них характерна обработка знаний, а не данных.

предназначены для автоматизации функций управленческого персонала. Учитывая наиболее широкое применение и разнообразие этого класса систем, часто любые информационные системы понимают именно в данном толковании. К этому классу относятся информационные системы управления как промышленными фирмами, так и непромышленными объектами: гостиницами, банками, торговыми фирмами и др.

2. Информационные системы у равления техноло ическими роцессами служат для автоматизации функций производственного персонала. Они широко используются при организации поточных линий, изготовлении микросхем, на сборке, для поддержания технологического процесса в металлургической и машиностроительной

промышленности.

3.Информационные системы автоматизированно о роектирования

предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

4.Инте рированные (кор оративные) информационные системы используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции. Создание таких систем

124

весьма затруднительно, поскольку требует системного подхода с позиций главной цели, например получения прибыли, завоевания рынка сбыта и т. д. Такой подход может привести к существенным изменениям в самой структуре фирмы, на что может решиться не каждый управляющий.

По с особу ор анизации групповые и корпоративные информационные системы подразделяются на следующие классы:

-системы на основе архитектуры файл-сервер;

-системы на основе архитектуры клиент-сервер;

-системы на основе многоуровневой архитектуры;

-системы на основе интернет/интранет-технологий.

3.Автоматизированные информационные системы

Классификация автоматизированных информационных систем

По направлению деятельности различают:

-производственные системы;

-административные системы (человеческих ресурсов);

-финансовые и учетные системы;

-системы маркетинга.

Производственные системы подразделяются на:

-автоматизированные системы управления производством;

-автоматизированные системы управления технологическими процессами;

-автоматизированные системы управления техническими средствами.

Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых одсистемами.

Подсистема – это часть системы, выделенная по какому-либо признаку. Общую структуру информационной системы можно рассматривать

как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем, среди которых обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.

Различают:

-Программно-техническое обеспечение (платформа).

-Информационное обеспечение.

-Математическое обеспечение (иногда – алгоритмическое).

-Организационно-методическое обеспечение

Иногда объединяют математическое и программное обеспечение, иногда выделяют лингвистическое обеспечение.

Информационное обес ечение – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем

125

в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

Автоматизированная система – система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию установленных функций.

Техническое обес ечение – комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Ком лекс технических средств составляют:

-компьютеры любых моделей;

-устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;

-устройства передачи данных и линий связи;

-оргтехника и устройства автоматического съема информации;

-эксплуатационные материалы и др.

Математическое и ро раммное обес ечение – совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

Ксредствам математическо о обес ечения относятся:

-средства моделирования процессов управления;

-типовые алгоритмы управления;

-методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

В состав ро раммно о обес ечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация.

К общесистемному программному обеспечению относятся комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации. Они служат для расширения функциональных возможностей компьютеров, контроля

иуправления процессом обработки данных.

Сециальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ, реализующие разработанные модели разной степени адекватности, отражающие функционирование реального объекта.

Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры.

126

Ор анизационное обес ечение – совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Правовое обес ечение – совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации. Главной целью правового обеспечения является укрепление законности. В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти.

4. Модели данных

Существуют три основные модели данных. Модели отличаются друг от друга способами описания взаимосвязи между множествами данных. Возможны следующие виды взаимосвязи «один к одному» – реляционная модель, «один ко многим» – иерархическая модель, и «многие ко многим» – сетевая модель.

Реляционная модель. В соответствии с реляционной моделью данные представляется в виде совокупности таблиц, над которыми могут выполняться операции, имеющие теоретико-множественный характер.

Таблица базы данных (table) – регулярная структура, которая состоит из однотипных строк (записей, records), разбитых на столбцы (поля, fields).

Втеории реляционных баз данных синоним таблицы – отношение (relation), в котором строка называется кортежем, а столбец называется атрибутом.

Вконцептуальной модели реляционной БД аналогом таблицы является сущность (entity), с определенным набором свойств – атрибутов, способных принимать определенные значения (набор допустимых значений – домен). Сущность – это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться в проектируемой системе.

Ключевой элемент таблицы (ключ, regular key) – такое ее поле (простой ключ) или строковое выражение, образованное из значений нескольких полей (составной ключ), по которому можно определить значения других полей для одной или нескольких записей таблицы. На практике для использования ключей создаются индексы – служебная информация, содержащая упорядоченные сведения о ключевых значениях.

В реляционной теории и концептуальной модели понятие «ключ» применяется для атрибутов отношения или сущности.

Первичный ключ (primary key) – главный ключевой элемент, однозначно идентифицирующий строку в таблице. Могут также существовать альтернативный (candidate key) и уникальный (unique key)

ключи, служащие также для идентификации строк в таблице.

127

Вреляционной теории ервичный ключ – минимальный набор атрибутов, однозначно идентифицирующий кортеж в отношении.

Вконцептуальной модели ервичный ключ – минимальный набор атрибутов сущности, однозначно идентифицирующий экземпляр сущности.

Связь (relation) – функциональная зависимость между объектами.

Вреляционных базах данных между таблицами устанавливаются связи по ключам, один из которых в главной (parent, родительской) таблице – ервичный, второй – внешний ключ – во внешней (child, дочерней) таблице, как правило, первичным не является и образует связь «один ко многим» (1:∞). В случае первичного внешнего ключа связь между таблицами имеет тип «один к одному» (1:1). Информация о связях сохраняется в базе

данных.

Внешний ключ (foreign key) – ключевой элемент подчиненной (внешней, дочерней) таблицы, значение которого совпадает со значением первичного ключа главной (родительской) таблицы.

SQL (Structured Query Language – язык структурированных запросов) – универсальный компьютерный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных.

Основными операциями, которые применимы к данным реляционной модели, являются включение, удаление и исправление данных.

Формализацией отношений называется аппарат ограничений, позволяющий устранять дублирование, обеспечить непротиворечивость хранимых данных.

Основные нормальные формы:

1НФ – существуют только функциональные зависимости;

2НФ – существуют функциональные зависимости неключевых атрибутов от составного ключа;

3НФ – неключевые атрибуты не имеют транзитивной связи с первичным ключом (первый атрибут связан с ключом, а второй атрибут связан с первым атрибутом).

При нормализации отношений происходит «расщепление» исходных информационных объектов. Часть атрибутов (полей) при этом удаляется из исходного объекта и включается в состав других (в том числе, вновь создаваемых) объектов.

Иерархическая модель. Иерархическая модель данных основана на понятии деревьев, состоящих из вершин и ребер. Вершина дерева ставится в соответствие совокупности данных, характеризующих некоторый объект. Из-за внешнего сходства, иерархические модели часто называют деревьями, вершину иерархии – корнем дерева, самые низшие ответвления – листьями.

Структура иерархической модели удовлетворяет следующим условиям:

128

-иерархия начинается с корневой вершины;

-каждая вершина соответствует одному или нескольким объектам;

-на уровнях с большим номером находятся зависимые вершины;

-вершина предшествующего уровня является начальной для новых зависимых вершин;

-зависимая вершина соединена только с одной вершиной предыдущего уровня;

-корневая вершина может быть связана с одной или несколькими зависимыми вершинами;

-доступ к каждой вершине происходит через корневую по единственному пути;

-существует произвольное количество вершин каждого уровня. Сетевая модель. В сетевой модели данных элементарные данные и

отношения между ними представляются в виде ориентированной сети (вершины – данные, дуги – отношения). Помещенная в сетевую модель запись может существовать самостоятельно, а также являться детальной или главной записью. Главная и детальная записи одного набора связываются с помощью указателей в цепь и образуют упорядоченную последовательность. Могут быть предусмотрены дополнительные указатели, связывающие каждую детальную запись набора непосредственно с ее главной записью, а также указатели, обеспечивающие обход записей в обратном направлении. Главные и детальные записи одних наборов могут быть одновременно главными и детальными записями других наборов. Таким образом, из записей и наборов записей может быть сконструирована модель данных произвольно сложной структуры.

4. Системы информационных баз

Информационное хранилище (или глобальная информационная база) содержит сведения о всей информации, доступной человечеству в масштабе земли.

Информационное хранилище включает отдельные информационные базы, которые формируют единое информационное пространство.

Информационная база – это, в широком смысле слова, совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области.

Информационная база может включать базы и банки данных, базы знаний.

База данных (БД) – это именованная совокупность данных, отображающих состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

По то оло ическому ринци у базы данных делятся на локальные (централизованные) и распределенные (децентрализованные).

129

По архитектурному ринци у база данных делится на четыре зоны:

зона пользователя;

функциональная (проблемная) зона;

нормативно-справочная зона;

технологическая зона.

Вроблемной зоне базы данных хранится информация, необходимая для реализации закрепленных функций.

Вс равочной зоне базы данных хранится нормативно-справочная информация (словари, каталоги, справочники, сценарии связи).

Втехноло ической зоне базы данных хранится информация, необходимая для проведения работ в пакетном режиме, подготовленная для

передачи между зонами и во внешнее информационное пространство, а также информация, используемая службой администратора для управления информационной системой (регламентация, доступ, защита, передача).

Основные свойства БД:

-скорость получения необходимой информации;

-доступность – вся информация, содержащаяся в ней, доступна для использования;

-гибкость – изменения вносятся в БД сравнительно легко;

-целостность – в результате использования БД уменьшилось дублирование данных, появилась возможность упорядочить

проведение обновления, что привело к согласованности данных.

База данных организуется так, что данные собираются однажды и централизованно хранятся (модифицируются) в виде, доступном всем специалистам или системам программирования, которые могут их использовать. Особенности организации баз данных позволяют решать различные задачи планирования, исследования и управления. Существует два уровня организации БД:

Ло ическая организация БД представляет собой модель структуры совокупности данных, способ объединения данных в записи. Способы логической организации: реляционный, иерархический, сетевой.

Физическая организация БД – это способ представления, размещения и хранения данных на носителе.

Основные черты баз данных:

-независимость данных от особенностей прикладных программ;

-программы обработки данных не требуют модифицирования при изменении особенностей хранения, логической структуры и значений данных;

-возможность изменения физических особенностей хранения данных без изменения их логической структуры;

-дублирование данных сведено к минимуму.

Система у равления базами данных (СУБД) представляет собой набор программ, позволяющих создавать и поддерживать БД в актуальном

130