4. Методи подолання складності.

5. Види декомпозицій.

6. Проектування інформаційних систем.

РОЗДІЛ 2. Інформаційні системи та їх характеристики

• Означення інформаційної системи

• Види інформаційних систем

• Поняття проектування

• Методи проектування інформаційних систем

У розділі подано базові поняття проектування систем. Обґрунтовано необхідність декомпозиції задач. Описано основін типи інформаційних систем.

2.1. Базові означення

Введемо деякі означення.

Ресурс – джерело і передумова отримання необхідних матеріальних і духовних благ, які можна реалізувати існуючими технологіями і на основі соціально-економічних відношень. Ресурси підрозділяються на три основні групи:

• матеріальні ресурси;

• трудові ресурси, у тому числі інтелектуальні ресурси;

• природні ресурси.

Інформаційний ресурс (ІР) – окремі документи і окремі масиви документів, документи і масиви документів в інформаційних системах: бібліотеках, архівах, фондах, банках даних, інших видах інформаційних систем, організовані для багаторазово використовувати та вирішення проблем користувача.

Структура даних ІР (СДІР) – загальна властивість інформаційного ресурсу, з яким взаємодіє та або інша програма. Ця загальна властивість характеризується:

• множиною допустимих значень даної структури;

• множиною допустимих операцій;

• характером організованості.

Інформаційний продукт (ІП) - документований інформаційний ресурс, підготовлений відповідно до потреб користувачів і поданий у формі товару. Інформаційними продуктами є програмні продукти, текстові файли, веб-сторінки, електронні таблиці, xml-файли, бази даних, сховища даних. та інша інформація.

Система — це множина об’єктів разом з відношеннями між об’єктами та між їхніми атрибутами (властивостями) [5]. Історія визначень такого типу зрозуміла і походить від природничих наук, в яких дослідник йшов шляхом від простого до складного — поділяв систему на елементи, розглядав властивості окремих частин і способи їх взаємодії, отримуючи таким чином уявлення про систему як про сукупність взаємнопов’язаних елементів. У загальній теорії систем система визначалася як множина, на якій визначене задане відношення з фіксованими властивостями [5]. Месарович [6-7] визначає систему як підмножину декартового добутку , де — повна сукупність виявів деякого атрибуту системи, тобто є повна сукупність виявів системи.

Елемент системи – частина системи, що має визначене функціональне призначення.

Структура системи – сукупність внутрішніх стійких зв'язків між елементами системи, що визначає її основні властивості.

Цілісність системи –не зведення властивостей системи до суми властивостей, що її формують, і одночасно залежність властивостей кожного елемента від його місця і функцій в усередині системи.

Проста система – система, що складається з обмеженої кількості елементів і не має розгалуженої структури (відсутні рівні ієрархії).

Складна система – система з розгалуженою структурою і значною кількістю взаємозалежних елементів, що у свою чергу, є простими системами.

Абстрактна система – продукт людського мислення: гіпотези, знання, теореми.

Матеріальна система – сукупність матеріальних об'єктів. Цю сукупність можна поділити на неорганічні (технічні, хімічні й ін.), органічні (біологічні) і змішані (у неї входять елементи як органічної, так і неорганічної природи).

Ерготехнічна система – система «людина-машина», підклас систем, що входить у множину змішаних систем, що складаються з людини-оператора (групи операторів) – ергодичний елемент – і машини (машин) – технічний елемент.

Соціально-економічні системи – підклас соціальних матеріальних систем, що зв'язаний із соціальними відносинами людей у процесі виробництва. У соціально-економічних системах здійснюється процес керування.

Процес керування – процес, у якому існує об'єкт керування, орган керування і виконавчий орган. Орган керування одержує інформацію про стан об'єкта керування, на підставі якої він подає керуючу інформацію. Керуюча інформація надходить на вхід виконавчого органа, що впливає на об'єкт керування.

Система керування – система, що формує об'єкт керування, орган керування, виконавчий орган і зв'язки між ними.

Організаційна система – система керування, у якій як керований об'єкт виступають люди, колективи людей, а керуючі впливи спрямовані на організацію поведінки колективів людей і мають інформаційний характер. Для цих систем цілком виправдане кібернетичне визначення керування: керування – процес цілеспрямованої переробки інформації.

ІТ-система (інформаційна) (IT system) – сукупність ресурсів інформаційних технологій, що надають сервіс (послуги) на одному чи більшій кількості інтерфейсів.

Уведемо ряд термінів, що стосуються роботи з інформаційною системою.

Під супроводом розуміється усунення помилок.

Еволюція – внесення змін у систему у відповідь на вимоги до неї.

Збереження – використання всіх можливих і неможливих способів для підтримки життєздатності системи.

Досвід показує, що істотний відсоток витрат на розробку програмних систем витрачається саме на збереження.

Зв’язок (потік) —обмін речовиною, енергією, інформацією між елементами та зовнішнім середовищем і елементами системи.

Функції системи реалізуються через потоки енергії, людей, матеріальні та інформаційні. Структуру можна розглядати також як множину обмежень на потоки в просторі та часі. Структура ініціює потоки, спрямовуючи їх вздовж певних шляхів (каналів), перетворює їх з певною затримкою в часі (час перетворення), в певних випадках припускає регулювання та обернений зв’язок. Структура може змінюватися в часі самостійно, а також під впливом потоків, впливає на потоки і є системою в межах системи. Потоки, які є необхідними для збереження первісної структури, називаються підтримуючими, а ті, що є результатами дії системи та її структури — потоками продукції [4].

Комунікаційний потік в ієрархічній системі може бути закріплений жорстко за певними “каналами”, межі яких не визначені в чітких фізичних термінах, однак вплив цих “каналів” може бути дуже реальним. Так, традиції орґанізації, норми поведінки та неписані правила утворюють такі “канали”, тобто орґанізаційна структура накладає обмеження на комунікаційні потоки та сприяє ефективній роботі системи. В кожній структурі існує певна ієрархія потоків (потоки між елементами, підсистемами, системою та зовнішнім середовищем).

Інформаційні потоки в складних штучних системах мають особливе значення:

• по-перше, інформаційні потоки та інформаційні зв’язки в багатьох випадках є домінуючими, визначальними в системі;

• по-друге, вони зазвичай супроводжують і інші — матеріальні, енерґетичні та людські — дії цих потоків.ю фіксуються у вигляді інформації.

Інформація в системі вивчається як з точки зору її отримання, зберігання, передачі, перетворення, фільтрації, так і з точки зору її вимірювання. Інформаційним потокам ставлять у відповідність певного виду структурні схеми (наприклад діаграми потоків даних та ін.), які мають певні спільні риси: вказані джерела та споживачі інформації, обсяг, форми представлення, напрямок передачі, місця і вид зберігання та ін. Ці структурні схеми (інформаційні моделі системи) використовуються для аналізу та мінімізації потоків даних та зменшення їх обсягу, виявлення як дублювання інформації, так і дублювання шляхів її передавання та ін. Поняття інформації має високий ступінь універсальності, і в загальному сенсі функціонування системи можна розглядати як перетворення вхідної інформації у вихідну шляхом прийняття певних рішень в системі.

Стан системи — це зафіксовані значення характеристик системи, важливі для цілей дослідження. Зміна довільної з числа цих характеристик означатиме перехід системи до іншого стану. Таким чином отримаємо набір станів, який ще не є процесом.

Процес — це набір станів системи, що відповідає впорядкованій неперервній або дискретній зміні деякого параметра, що визначає характеристики чи властивості системи. В більшості випадків таким параметром є час.

Процес зміни станів системи в часі відображає динаміку системи. Нехай — стан системи , — множина припустимих значень станів, — параметр процесу, , — множина припустимих значень параметра процесу. Стани системи залежать від значення параметра, , тобто зафіксувавши початковий стан процес описується як певне правило переходу від стану зі значенням параметру до стану зі значенням параметру через всі його неперервні або дискретні проміжні значення, . Процеси в системі мають різноманітне значення. Так, процес проектування інформаційної системи як рух від системного аналізу через ряд проміжних етапів (технічне завдання, технічне та робоче проектування, впровадження, супровід) є основною функцією системи — розробницької фірми. В цьому випадку необхідно враховувати також цілий ряд внутрішніх процесів. Таким чином процеси описуються як залежності виходів від входів в модулях різного ступеня узагальнення або різного рівня ієрархії. При цьому принципово не важливо, чи сприяє, а чи перешкоджає загалом той чи інший процес реалізації системою своїх функцій.