МДК 06.01. Автоматизированные системы

2.1.3.1. АИС: основные понятия и определения

Автоматизация — это замена физического и умственного труда человека работой технических средств, обеспечивающих выполнение работ с заданной производительностью и качеством без вмешательства человека, за которым остаются функции наблюдения и подготовки технических средств к эксплуатации.

Информация — сведения об объектах, явлениях, событиях, процессах окружающего мира, передаваемые устным, письменным или другим способом и уменьшающие неопределенность знаний о них. Эти знания отражают действительность в сознании (мышлении) человека. С середины XX в. информация становится общенаучным понятием, включающим обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом.

Информация должна быть достоверной, полной, адекватной, т. е. определенного уровня соответствия, краткой, ясно и понятно выраженной, своевременной и ценной.

Система может представлять собой один объект или совокупность разнородных, но взаимодействующих и взаимосвязанных по определенным правилам объектов.

ГОСТ 34.003-90 (Приложение 1) дает следующее определение системы и автоматизированной системы.

«Система — совокупность элементов, объединенная связями между ними и обладающая определенной целостностью». Таким образом, система — это совокупность взаимодействующих (взаимосвязанных) элементов, объединенных единством цели и общими целенаправленными правилами взаимоотношений.

Под совокупностью элементов понимается набор элементов, который позволяет системе иметь общие характеристики.

Под взаимосвязанностью элементов подразумевается набор целенаправленных правил взаимоотношений между элементами.

Наличие взаимосвязей определяет организованную сложность системы. Она является свойством системы и определяет количество элементов в системе. Имеется и много элементов за пределами системы (внешняя сфера).

Локализация системы определяет границы системы, выделение ее элементов и связей (существующих и несуществующих).

Часто встречаются две ошибки: исключение существенных связей и учет несущественных связей.

При построении системы должна быть определена целевая функция и разработаны алгоритмы структуры и функции системы.

Когда мы говорим об информационной системе, то имеем в виду взаимосвязанную совокупность средств, методов и персонала, обеспечивающих сбор, хранение, обработку, поиск и выдачу необходимой потребителю информации.

Информационная система — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для сбора, хранения, обработки и выдачи информации в целях решения поставленных задач. Информационные системы необходимы в процессе принятия решений, они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.

«Автоматизированная система — система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций» (ГОСТ 34.003-90, Приложение 1).

При рассмотрении систем выделяют три основных научных направления.

Системный подход — подход, основные задачи которого состоят в разработке методов анализа и синтеза объектов, описания их целостных характеристик, исходя из целенаправленности поведения исследуемой системы и ее частей, взаимодействия с окружающей средой.

Общая теория систем — теория, основная задача которой состоит в том, чтобы, опираясь на понимание системы в виде комплекса взаимосвязанных элементов, найти совокупность законов, объясняющих поведение, развитие и функционирование системы.

Системный анализ — совокупность методов и методик выработки и принятия решений при проектировании, конструировании и управлении сложными объектами (социальными, экономическими, техническими и т. д.).

Следует четко различать понятия информационная система и информационная технология.

«Информационная технология — приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки и использования данных» (ГОСТ 34.003-90).

Закон РФ «Об информации, информатизации и защите информации» от 20.02.1995 г. дает определение ИС, имея в виду, что это АИС (автоматизированная информационная система):

«Информационная система — организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе и с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы».

Кроме АИС широко распространены АСУ, которым также присущи многие функции АИС, но кроме них еще и функции управления различными объектами и процессами.

Таким образом, АИС — комплекс информационных, программных, технических, организационно-методических и других необходимых средств, обеспечивающих сбор, обработку, хранение, передачу данных, а также манипулирование ими для решения различных задач.

Управление — целенаправленное воздействие на любой самодвижущийся объект или процесс, в результате чего происходит как качественное, так и количественное изменение переменных, определяющих состояние объекта или процесса.

Выделяют два вида управления: предметами и людьми. В первом случае — это управление орудиями производства и различными технологическими процессами. Во втором случае — это управление группой людей (коллективом), обеспечивающее единство действий в целенаправленной работе.

«Автоматизированная система управления (АСУ) — человеко-машинная система, реализующая автоматизированный сбор и переработку информации, необходимой для принятия решений по управлению объектом. АСУ создают для оптимального управления в различных сферах деятельности.

Автоматизированные информационные системы можно разделить на:

системы информационного обеспечения, имеющие самостоятельное целевое назначение и область применения;

системы (подсистемы) информационного обеспечения, входящие в состав автоматизированных систем управления (АСУ).

АИС первой группы, как правило, содержат информационную базу, используемую различными потребителями для удовлетворения информационных потребностей при принятии решений. Примером таких систем могут служить электронные библиотечные каталоги, АИС по законодательству (например, Консуль-тант+, Гарант), системы электронного документооборота финансовых документов (например, «Система электронной обработки данных местного уровня» для автоматизации работы районных налоговых инспекций).

К этой группе можно отнести следующие системы:

информационно-справочные и информационно-поисковые;

автоматизации документооборота;

обучающие;

экспертные;

искусственного интеллекта;

геоинформационные;

гипертекстовые и другие.

Информационно-справочные (ИСС) и информационно-поисковые системы (ИПС) делят на документальные и фактографические.

Документальные системы — системы, предназначенные для поиска, обработки и вывода списков документов по определенным темам и признакам, полных текстов документов или их рефератов, справок различного назначения. Примером могут служить, поисковые возможности системы Консультант+ (См. Приложение 2).

Фактографические системы — системы, предназначенные для поиска, накопления, хранения, обработки и вывода данных по каким-либо фактам, событиям, сведениям.

Системы автоматизации документооборота — совокупность методов и средств для перевода документооборота из бумажной формы в электронную. Например, электронные депозитарии — базы данных, в которых хранятся записи об акционерах.

Обучающие системы — системы тренировочные и контролирующие, наставнические, имитационные и моделирующие, развивающие игры.

Тренировочные и контролирующие системы предназначены для закрепления умений и навыков на основе пройденного теоретического материала. Обучение идет во время ответов обучаемых на предлагаемые вопросы. Если ответы неправильные, предлагаются подсказки.

Наставнические системы предназначены для изучения теоретического материала путем диалога «человек—машина». Если ответы обучаемого неверны, программа предлагает повторно изучить материал.

Имитационные и моделирующие системы используют графически-иллюстративные и вычислительные возможности компьютерных программ и предназначены для построения моделей и ситуаций с возможностью изменения их параметров.

Развивающие игры предлагают обучаемому воображаемую среду, используя возможности которой он реализует те или иные условия и комбинации.

Наиболее известные отечественные обучающие программы: «Урок», «Магистр», «Адонис» и другие, а также зарубежные — «Linkway», «TeachCad» и другие. Многие из обучающих систем являются мультимедийными.

Экспертные системы (ЭС) — системы, которые с помощью ЭВМ и ПО выполняют функции экспертов при решении задач в области их компетенции.

В экспертных системах накапливаются и могут долго храниться ценные данные и знания. В состав ЭС обычно входит база знаний и подсистемы вывода, объяснения, приобретения знаний и другие.

Экспертные системы могут проводить анализ ситуации, выдавать советы и консультации, ставить объективный диагноз. Они решают задачи, которые обычно выполняет специалист в результате проведения экспертизы. ЭС решают задачи на основе дедуктивных рассуждений с помощью эвристик (интуитивно найденных правил), поэтому могут находить решения задач, которые плохо определены и неструктурированны.

По степени автоматизации ЭС делят на:

информационные — системы, включающие необходимую информацию для выработки решений, не затрагивая самой сути решений, которые после анализа принимает человек;

информационно-советующие — системы, предоставляющие информацию для принятия решений и содержащие элементы оценки решений, но окончательное решение принимает человек;

управляющие — системы, осуществляющие по заданным программам целенаправленное воздействие на производственный объект или процесс на основе исходной информации и выработанных решений;

самонастраивающиеся — системы, которые могут в рамках заданного алгоритма изменить программу при ситуациях, не заданных в ней.

ЭС помогают организациям повышать квалификацию специалистов и эффективность работы. В настоящее время уже имеются тысячи экспертных систем, охватывающих самые разные предметные области. В качестве примеров можно привести DENDRAL — старейшую ЭС в области химии, PROSPECTOR — систему для коммерчески оправданного поиска полезных ископаемых, MYCIN — ЭС в области медицинской диагностики и многие другие.

Системы искусственного интеллекта — системы, в которых с помощью ЭВМ решаются сложные исследовательские задачи. Это задачи машинного перевода с одного естественного языка на другой, автоматического доказательства теорем, распознавания изображений, алгоритмов и стратегий игр, планирования действий роботов и другие.

Искусственный интеллект — совокупность научных дисциплин, изучающих методы решения интеллектуальных (творческих) задач с использованием ЭВМ.

Геоинформационные системы — системы, в которых все данные об объектах привязаны к общей электронной топографической основе. Эти системы предназначены для использования в тех предметных областях, в которых структура объектов и процессов имеет пространственно-географическую привязку.

Гипертекстовые системы — системы с ассоциативным связыванием текстов, так называемым гипертекстом. Гипертекст — обычный текст, который содержит ссылки на связанные по смыслу фрагменты текста того же или другого документа. Гипертекстовые ИПС основаны на идее ассоциативно-навигационного подхода к анализу текстовой информации. Широкое применение они нашли в сети Интернет. С помощью текстового редактора (например, МиШЕсШ) или браузера Интернет пользователь, «щелкнув» мышью по выделенному цветом слову (по гиперссылке), может открыть связанный по этой ссылке текст. Техника гипертекста стала в настоящее время основой для создания разных компьютерных справочных и учебных систем и энциклопедий.

АИС второй группы являются важнейшей составляющей различных АСУ:

АСУП — АСУ предприятия;

АСУ ТП — АСУ технологическими процессами;

АСУ ТО — АСУ территориальными организациями;

ОГАС — общегосударственная автоматизированная система;

АСПР — автоматизированных систем плановых расчетов;

АСГС — АС государственной статистики;

САПР — систем автоматизированного проектирования;

АСНИ — АС научных исследований.

В АСУ вычислительная техника используется не только в процессах сбора, хранения и обработки данных, но и в процессах принятия управленческих решений. АСУ базируются на использовании экономико-математических методов, средств вычислительной техники, средств получения и передачи данных. Особенностью является использование средств телекоммуникаций для получения данных с мест их возникновения, а также для отправки информации исполнителям и потребителям.

АСУ — человеко-машинная система, обеспечивающая автоматический сбор и обработку информации с помощью различных программно-аппаратных средств, однако функции контроля и принятия решений выполняются человеком или группой людей.

АСУ можно классифицировать по признакам назначения, ранга, характера действия, сложности и т. д.:

по назначению — движущимися объектами, диспетчерские, организационные, предприятия, энергетическими установками, технологическими процессами и т. д.;

по рангу (уровню управления) — локальные (в рамках одной организации), региональные, отраслевые, межотраслевые, республиканские, общегосударственные и международные;

по характеру действия — непрерывные и дискретные;

по сложности — малые, средние, большие.

В нашей стране действуют тысячи АСУ во всех отраслях экономики, культуры, образования, медицины.

Эффективно работает и совершенствуется, например, АСУ «Экспресс» — система обслуживания пассажиров и управления перевозками на железнодорожном транспорте. Эта АСУ представляет собой комплекс технических, программных, информационных, технологических и административных средств. Система базируется на ЭВМ единой серии, на единой международной нумерации пассажирских станций и на единой нумерации поездов. Система продажи билетов включает примерно 17 тысяч касс и 10 вычислительных центров (ВЦ). ВЦ имеют машинные вычислительные системы, устройства связи и коммутации (телеобработки). Билетные кассиры с помощью периферийной аппаратуры на своих автоматизированных рабочих местах (АРМ) могут выполнять различные операции по обслуживанию пассажиров.

АСУ «Сирена» — система обслуживания пассажиров Аэрофлота. Она предназначена для резервирования и учета мест на авиалайнерах, продажи билетов и выдачи информации о работе Аэрофлота в крупных городах. Система базируется на больших ЭВМ, взаимодействующих с большим количеством АРМ в пунктах продажи билетов на самолеты. Базы данных «Сирены» хранят годовое расписание авиарейсов, связывающих столицы СНГ и крупных городов России, данные о стоимости перевозок, о наличии свободных мест на каждый авиарейс и другую информацию. Обеспечивается актуализация баз данных.

АСУ «Аврора» введена в действие для обслуживания пассажиров международных линий. Она по многим функциям подобна АСУ «Сирена».