Раздел 1. Управление производством и автоматизированные информационные системы (аис)

1.1. Управление и информация. Информатизация общества

Информация в качестве самостоятельного объекта исследования стала рассматриваться относительно недавно. Важным толчком к таким исследованиям явилось возникновение в конце ХХ века науки об управлении в сложных динамических системах – кибернетики (происходящего от греческого слова, означающего искусство управления). Основоположником ее явился американский математик Норберт Винер (1894-1964). Основу этой теории составляет тезис об общности процессов управления в объектах разной природы, которая проявляется в механизме действия обратной связи и информационной основе управления. Она обуславливает принципиальную возможность моделирования экономических и социальных процессов, использования ЭВМ для управления сложными объектами.

Под управлением (англ. – control) подразумевается целенаправленное воздействие на объект. На рис.1 представлено описание процесса управления.

ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ

(ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС)

ФАКТОРЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ

4

3

5

ОРГАН УПРАВЛЕНИЯ

1

2

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕЙ

СРЕДЫ

Рис.1. Характеристика процесса управления

Цифрами на рисунке обозначены виды информационных связей.

1. Информационные потоки, поступающие от внешних (управляющих, регулирующих) органов.

2. Информация об условиях хозяйственной деятельности (наличных ресурсах, сроках поставок и др.).

3. Собственно управляющее воздействие - доведение принятых решений до объекта управления.

4. Информация о реализации управляющих воздействий.

5. Информация о результатах производства (например, выпущенная продукция, объем продаж и т.п.).

Основные характеристики процесса управления сводятся к следующему:

1. Управление осуществляется посредством сбора, обработки и анализа информации. Основная функция любой системы управления состоит в получении информации, ее обработке и определении на основе полученных данных поведения управляемой системы.

2. Управление реализуется с использованием принципа обратной связи: управляющие воздействия формируются на основе реакции объекта на предыдущее управляющее воздействие. Такое управление позволяет достичь цели путем анализа изменений состояния управляемой системы во времени.

3. Управление, рассматриваемое как совокупность целенаправленных действий, может быть реализовано лишь тогда, когда система располагает целью управления и правилами принятия решений в тех или иных ситуациях.

Применительно к промышленному предприятию с некоторой долей условности можно считать, что цель управления - это выполнение производственной программы в рамках технико-экономических ограничений, управляющие воздействия - это планы работ подразделений, обратная связь - данные о ходе производства: выпуске и перемещении изделий, состоянии оборудования, запасах на складе и т.д.

Очевидно, что и планы, и содержание обратной связи - не что иное, как информация. Таким образом, информация является тем ресурсом, который наряду с традиционными ресурсами (материальными, природными, энергетическими, финансовыми, трудовыми) обеспечивает процесс производства.

Информационные ресурсы обладают следующими особенностями:

• каждая единица информационного сырья в принципе уникальна, ее дублирование не увеличивает количество информации,

• объем имеющейся и приобретаемой информации – к объему самостоятельно собираемой информации – 80%/20%, а усилия (затраты) на приобретение этой информации – 20%/ 80%

• усложнение информационных ресурсов (например, невозможность их учета),

• это особый товар (при продаже остается у создателя, обеспечивает большую прибыль, не имеет физического износа, морально устаревает (деградирует).

Самое широкое определение информации - это любое сообщение, совокупность сведений о чем-либо или о ком-либо. Так, Федеральный Закон № 24-ФЗ от 08.07.06 «Об информации, информационных технологиях и защите информации» определяет информацию как сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления.

При измерении информации более логично информацию связывать с новым, дополнительным знанием, из чего исходит кибернетический подход, в соответствии с которым информация - суть соотношение между любыми сведениями и их получателем, это мера полезности, ценности данных для их получателя.

При работе с информацией всегда имеется ее источник и потребитель (получатель). Пути и процессы, обеспечивающие передачу сообщений от источника информации к потребителю, называются информационными коммуникациями.

Для потребителя информации очень важной характеристикой является ее адекватность. Адекватность информации - это определенный уровень соответствия образа, задаваемого с помощью полученной информации, реальному объекту, процессу или явлению.

В реальной жизни вряд ли возможна ситуация, когда можно рассчитывать на полную адекватность информации. От степени адекватности информации реальному состоянию объекта или процесса зависит правильность принятия решений человеком.

Адекватность информации может выражаться в трех формах: семантической, синтаксической, прагматической.

Синтаксическая адекватность. Она отображает формально-структурные характеристики информации и не затрагивает ее смыслового содержания. На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представления информации, скорость ее передачи и обработки, размеры кодов представления информации, надежность и точность преобразования этих кодов и т.п. Информацию, рассматриваемую только с синтаксических позиций, обычно называют данными, так как при этом не имеет значения ее смысловая сторона. Эта форма способствует восприятию внешних структурных характеристик сообщения, т.е. синтаксической стороны информации.

Семантическая (смысловая) адекватность. Она предполагает учет смыслового содержания информации. На этом уровне анализируются те сведения, которые отражает информация, рассматриваются смысловые связи. Эта форма служит для формирования понятий и представлений, выявления смысла, содержания информации и ее обобщения.

Прагматическая (потребительская) адекватность. Она отражает отношение информации и ее потребителя, соответствие информации цели управления, которая на ее основе реализуется. Проявляются прагматические свойства информации только при наличии единства информации (объекта), пользователя и цели управления. Прагматический аспект рассмотрения связан с ценностью, полезностью использования информации при выработке потребителем решения для достижения своей цели. С этой точки зрения анализируются потребительские свойства информации. Эта форма адекватности непосредственно связана с практическим использованием информации, с соответствием ее целевой функции деятельности системы.

Для измерения информации вводится два параметра: количество информации I и объем данных Vд. Эти параметры имеют разные выражения и интерпретацию в зависимости от рассматриваемой формы адекватности. Каждой форме адекватности соответствует своя мера количества информации и объема данных.

Синтаксическая мера информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту.

Объем данных Vд в сообщении измеряется количеством символов (разрядов) в этом сообщении. В различных системах счисления один разряд имеет различный вес и соответственно меняется единица измерения данных:

• в двоичной системе счисления единица измерения - бит

• в десятичной системе счисления единица измерения - дит.

Количество информации I на синтаксическом уровне невозможно определить без рассмотрения понятия неопределенности состояния системы (энтропии системы).

Энтропия - это мера неопределенности состояния системы. Формула для измерения меры неопределенности была предложена американским математиком Клодом Шенноном в 1949 году.

Предположим, что система A может находиться в одном из k состояний: A₁, A₂,..., A_k с вероятностями p₁,p₂,...,p_k. Тогда энтропия объекта измеряется по формуле

k

H(A)= H(p₁,p₂,...,p_k)= -  p_i х log p_i

i=1

Свойства энтропии сводятся к следующему:

• H(A) = 0 <==> p_n=1; p_i=0, где i не равно n, т.е. энтропия равна нулю тогда и только тогда, когда система находится только в одном и только в одном состоянии.

• H(A) >= 0, т.е. энтропия не может быть отрицательной.

• H(A) непрерывна, т.е. мало изменяется при небольших изменениях вероятностей p_i.

• H(A) достигает максимального значения, когда все исходы равновероятны.

5. H(A)=1 при двух равновероятных исходах (в случае, когда за основание логарифма берется число 2). Единица измерения энтропии названа битом (двоичная единица).

Энтропия большинства объектов управления равна бесконечности. Задача управления объектом состоит в том, чтобы уменьшить неопределенность его состояния, свести энтропию к некоторой конечной величине.

Предположим, получено некоторое сообщение  относительно состояния объекта A. H_(A)- энтропия объекта A после получения сообщения  (условная энтропия). Тогда количество информации относительно объекта A, содержащейся в сообщении , (I_(A)) измеряется по формуле:

I_(A) = H(A) - H_(A)

Свойства количества информации I_(A):

1. I_(A)) = 0, если H(A) = H_(A).

2. I_(A)) >= 0.

3. I_(A) = H(A), если H_(A)=0. Это максимальное количество информации, которое может содержаться в сообщении .

Таким образом, энтропия - это информация относительно объекта A, содержащаяся в самом этом объекте или наибольшая информация, которую только можно иметь относительно этого объекта.

Коэффициент (степень) информативности (лаконичность) сообщения (Y) определяется отношением количества информации (по Шеннону) (I_(A)) к объему данных (Vд).

Для измерения смыслового содержания информации, т.е. количества на семантическом уровне, наибольшее признание получила тезаурусная мера, которая связывает семантические свойства информации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение. Для этого используется понятие тезаурус пользователя.

Тезаурус - это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.

В зависимости о соотношений между смысловым содержанием информации S и тезаурусом пользователя Sp изменяется количество семантической информации Iс, воспринимаемой пользователем и включаемой им в дальнейшем в свой тезуарус. Характер такой зависимости показан на рис.3. Рассмотрим два предельных случая, когда количество семантической информации Iс равно нулю:

• при Sp =0 пользователь не воспринимает, не понимает поступающую информацию

• при Sp   пользователь все знает, и поступающая информация ему не нужна.

Iс

Sp опт. Sp

Рис.3. Зависимость количества семантической информации, воспринимаемой потребителем, от его тезауруса Iс = f(Sp)

Максимальное количество семантической информации Iс потребитель приобретает при согласовании ее смыслового содержания S со своим тезаурусом Sp (Sp = Sp опт.), когда поступающая информация понятна пользователю и несет ему ранее не известные (отсутствующие в его тезаурусе) сведения.

Следовательно, количество семантической информации в сообщении, количество новых знаний, получаемых пользователем, является величиной относительной. Одно и то же сообщение может иметь смысловое содержание для компетентного пользователя и быть бессмысленным (семантический шум) для пользователя некомпетентного.

Относительной мерой количества семантической информации может служить коэффициент содержательности С, который определяется как отношение количества семантической информации (Iс) к ее объему (Vд).

Прагматическая мера информации определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования информации в той или иной системе. Ценность информации целесообразно измерять в тех же самых единицах (или близких к ним), в которых измеряется целевая функция самой системы (например, в рублях).

Важность и эффективность использования информации обуславливаются такими основными ее потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.

Одной из важнейших разновидностей информации является информация экономическая. Ее отличительная черта - связь с производственно-хозяйственной деятельностью людей.

Экономическая информация – это та информация, которая возникает при подготовке и в процессе производственно - хозяйственной деятельности и используется для управления этой деятельностью. На уровне предприятия к ней относятся:

• технические характеристики средств производства (в первую очередь, оборудования),

• описание технологий и условий производства,

• рыночная конъюнктура (цены, объемы спроса),

• сведения об оборотных средствах,

• сведения о кадровом составе,

• сведения о наличии и потребностях в ресурсах,

• нормативы, плановые задания.

• совокупность расчетных показателей (таких, как фондоемкость, рентабельность, себестоимость),

• различные приказы, инструкции, методики.

Особенность экономической информации:

• большие объемы и разнообразие,

• многократное повторение циклов получения и преобразования в установленные временные периоды (месяц, квартал, год),

• значительный удельный вес и сложность логических операций при относительной простоте арифметической обработки,

• массовый характер вычислений, выполняемых по типовым алгоритмам с определенной периодичностью,

• "сжатие" информации при продвижении ее вверх,

• многообразие ее источников и потребителей,

• длительное хранение некоторых видов результатной информации.

Важность и эффективность использования информации обуславливаются такими основными ее потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.

Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта. Важнейшее значение здесь имеют:

• правильность концепции, на базе которой сформулировано исходное понятие,

• обоснованность отбора существенных признаков и связей отображаемого явления.

Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных (Vд), т.е. С = Iс/Vд.

С увеличением содержательности информации растет семантическая пропускная способность информационной системы, так как для получения одних и тех же сведений требуется преобразовать меньший объем данных.

Наряду с коэффициентом содержательности С, отражающим семантический аспект, можно использовать и коэффициент информативности (Y), характеризующийся отношением количества синтаксической информации (по Шеннону) к объему данных Y = I / Vд.

Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, т.е. недостаточная для принятия правильного решения, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых пользователем решений.

Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования. Например, в информационной системе информация преобразовывается к доступной и удобной для восприятия пользователя форме. Это достигается, в частности, и путем согласования ее семантической формы с тезаурусом пользователя.

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации доверительной вероятностью необходимой точности, т.е. вероятностью того, что отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пределах необходимой точности.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.

Менеджеру должна предоставляться только такая информация, которая имеет непосредственное отношение к решаемым проблемам. В настоящее время большинство менеджеров перегружены ненужными данными, они тратят значительное время на поиск необходимой информации, поэтому одной из важных проблем, стоящих при организации любой информационной системы - определение того, какая именно информация необходима каждому менеджеру для решения стоящих перед ним задач.

Информатизация –

• процесс создания и совершенствования информационного общества

• процесс повышения эффективности использования информации в государстве и обществе на основе перспективных информационных технологий.

• процесс формирования ноосферы.

Цель информатизации – в изменении уровня жизни общества за счет повышения эффективности использования всех видов знаний, обрабатываемых с помощью компьютеров, что ведет к росту интеллектуального потенциала самого общества.

Объективность процесса информатизации – подтверждается законом разнообразия У.ЭШБИ – разнообразие механизмов управления системой должно соответствовать разнообразию самой системы. т.е. сложность механизмов управления системой должна соответствовать сложности управляемой системы.

Характерные признаки информационного общества:

• создание глобального информационного пространства

• становление и доминирование в экономике новых технологических укладов, базирующихся на массовом использовании информационно-коммуникационных технологий,

• создание и развитие рынка информации и знаний,

• повышения уровня профессионального и общекультурного развития,

• создание эффективной системы обеспечения и защиты прав граждан на свободное получение, распространение и использование информации.

Инфраструктура информатизации.

Предприятие – эффективный информационный центр, в котором обрабатывается информация, содержащаяся как во внешнем, так и во внутреннем потоках, т.е. реализуется информационный процесс.

Всю информацию, циркулирующую во внешнем и внутреннем контуре, можно разбить на три информационных потока:

• по виду овеществленных знаний в наукоемкой продукции,

• человеческим профессиональным знаниям,

• искусству, методам и технологии практического решения задач управления современным предприятием (это менеджмент, маркетинг).

Таким образом, информационные ресурсы (стратегический ресурс)– позволяют:

• разрабатывать стратегические и тактические цели,

• реализовывать программы для достижения поставленных целей,

• принимать управленческие решения по координации действий подразделений на основе информационного мониторинга,

• совершенствовать систему управления на основе диагностики,

• развивать процессы информатизации на основе совершенствования ее инфраструктуры.

На рис.2 изображена инфраструктура информатизации.

Инфраструктура информатизации

Вычислительные сети и коммуникации

Программное обеспечение

Информационные ресурсы

Система подготовки кадров информатизации

Экономические и правовые механизмы

Рис.2. Инфраструктура информатизации

Основные проблемы в области информационных ресурсов:

• проблема формирования адекватных информационных ресурсов для системы управления.

• проблемы ликвидации разрыва между внутренними информационным технологиями и техникой и состоянием информационных ресурсов, их формированием и использованием.