Основные информационные процессы и уровни их представления

Основные информационные процессы и уровни их представления. Любая информационная технология слагается из взаимосвязанных информационных процессов, каждый из которых содержит определенный набор процедур, реализуемых с помощью информационных операций.

Информационная технология выступает как система, функционирование каждого элемента которой подчинено общей цели - получению информационного продукта из исходного информационного ресурса. Основными информационными процессами, образующими информационную технологию, являются процессы обработки данных, накопления данных обмена данными представления данных. Информационная технология и отдельные информационные процессы имеют три уровня представления концептуальный логический физический.

Концептуальный уровень определяет содержательный аспект информационной технологии. На этом уровне дается содержательное описание отдельных этапов производства информации. Логический уровень представляет собой комплекс взаимосвязанных моделей, формализующих информационные процессы. Физический уровень отражает программно-аппаратную реализацию информационных процессов. 3.2. Концептуальный уровеньЛюбая информационная технология начинается с формирования информационного ресурса, то есть исходных данных, которые в результате ряда преобразований должны превратиться в информационный продукт.

Процесс формирования информационного ресурса состоит из трех этапов сбор информации подготовка информации ввод информации. Формирование информационного ресурса начинается с процесса сбора информации, которая должна описывать предметную область, то есть объект управления. Собранная информация должна быть оценена с точки зрения её полноты, непротиворечивости и достоверности.

Подготовка информации заключается в её представлении в виде некоторых информационных структур таблиц, списков, графов, массивов и пр После подготовки информации выполняется её ввод, то есть преобразование в цифровые коды, фиксируемые на физических носителях. Процесс формирования информационного ресурса является в основном ручным. Следующие за вводом данных информационные процессы протекают в ЭВМ. Они выполняют преобразования данных по заданным алгоритмам. Процесс обработки данных заключается в преобразовании структур данных и их значений, а так же представлении их в форме, удобной для восприятия человеком, то есть в отображении данных.

Процесс обмена данными заключается в обмене данными между различными процессами информационной технологии. Он включает в себя процедуры двух типов. 1. Процедуры передачи данных по каналам связи кодирование, декодирование, модуляция, демодуляция, усиление, приём, передача . 2. Процедуры организации вычислительной сети коммутация, маршрутизация потоков данных. Процесс обмена позволяет передавать данные от источника к получателю и организовать объединение информации от многих источников.

Процесс накопления данных состоит в организации их хранения и актуализации. Хранение данных связано с созданием такой структуры расположения данных в памяти ЭВМ, которая позволяет быстро и неизбыточно накапливать данные и осуществлять их поиск. Актуализация данных заключается в поддержании хранения данных на уровне, соответствующем потребностям решаемых задач.

Она достигается путем их обновления и пополнения, а также уничтожения устаревших данных. Процесс представления знаний состоит из процедур формирования знаний, их накопления в формализованном виде и генерации новых знаний на основе накопленных в соответствии с поставленной задачей. Новое знание и является конечным продуктом, получаемым с помощью информационных технологий. 3.3. Логический уровеньНа логическом уровне информационная технология представляется совокупностью формализованных моделей преобразования информации.

Процессу формирования информационного ресурса на концептуальном уровне соответствует разработка модели предметной области на логическом уровне. Предметной областью называется часть объективной реальности, являющаяся объектом исследования. Разработка модели предметной области завершается разработкой формальной модели решаемой задачи. На логическом уровне представления описываются те же основные информационные процессы, что и на концептуальном уровне обработки данных, накопления данных обмена данными представления данных.

Их описание выполняется в форме формализованных моделей. Модель обработки данных состоит из формализованного описания следующих процедур. 1. Процедур организации вычислительного процесса. Под организацией вычислительного процесса понимается управление ресурсами компьютера память, процессор, внешние устройства. Эти процедуры формализуются в виде алгоритмов и программ операционной системы компьютера. 2. Процедур преобразования данных.

Эти процедуры описываются в виде алгоритмов и программ обработки данных и их структур, таких как сортировка, поиск, создание и преобразование статистических и динамических структур данных массивы, списки, деревья и пр 3. Процедур отображения данных. Процедуры отображения данных представляются в виде алгоритмов и программ преобразования данных из внутреннего представления в ЭВМ в воспринимаемую человеком форму.

Данные могут отображаться в виде текстов, графических изображений и звука. Модель накопления данных представляет собой формализованное описание процедур создания, хранения и поддержания в актуальном состоянии информационных ресурсов, необходимых для решения конкретных задач управления. Эта модель реализуется на компьютере в виде базы данных. Описание процедур создания структур данных, хранения, актуализации, извлечения и удаления данных осуществляется в виде программ системы управления базами данных.

При создании базы данных в настоящее время используются реляционный, иерархический, сетевой и объектно-ориентированный подходы. Модель обмена данными включает в себя формализованное описание процедур, с помощью которых осуществляется функционирование вычислительной сети. Работа сети основывается на формализованных соглашениях между её пользователями, которые называются протоколами сетевого обмена. В настоящее время в качестве международного стандарта принята базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI - Open System Interconnection.

Модель представления знаний. Под моделью представления знаний понимается соглашение о том, как описываются понятия и отношения реальной предметной области. Модель представления знаний выбирается в зависимости от предметной области и вида решаемой задачи. В настоящее время в качестве моделей представления знаний используются логические схемы, продукционные модели, семантические сети и фреймы.

Логические схемы представляют знания в виде формул, которые состоят из констант, переменных, функций, предикатов, логических связок и кванторов. В основе логических схем лежит понятие формальной системы или формальной аксиоматической теории. В продукционных моделях знания представляются в виде выражений вида ЕСЛИ условие ТО действие, которые называются продукционными правилами. Они фиксируют информацию о последовательности целенаправленных действий. В семантических сетях знания представляются в виде графа, в вершинах которого находятся понятия данной предметной области, а ребрам графа соответствуют отношения между понятиями. Фрейм является разновидностью семантической сети. Это некоторая структура данных для представления стереотипной ситуации.

С фреймом связываются три типа информации как использовать фрейм чего следует ожидать в данной ситуации что следует сделать, если ожидания не оправдались. 3.4. Физический уровеньНа физическом уровне автоматизированная информационная технология рассматривается как большая система, состоящая из подсистем обработки данных, накопления данных обмена данными представления данных.

Подсистема обработки данных включает в себя вычислительные машины различных классов. В настоящее время при создании автоматизированных информационных технологий используются три класса ЭВМ большие универсальные ЭВМ, способные накапливать и обрабатывать огромные объёмы информации суперЭВМ абонентские вычислительные машины серверы персональные компьютеры и управляющие ЭВМ. Обработка данных производится с помощью программ решения задач для конкретной предметной области.

Подсистема накопления данных реализуется с помощью внешних запоминающих устройств компьютеров - жестких дисков, видеодисков и магнитных лент и управляющих ими программ. В подсистему обмена данными входят комплексы программ и устройств, позволяющие реализовать вычислительную сеть и осуществить по ней передачу и приём сообщений с необходимой скоростью и качеством. Аппаратными компонентами этой подсистемы служат модемы, усилители, коммутаторы, кабели и пр. Программными компонентами являются программы, реализующие сетевые протоколы.

Подсистема представления знаний на физическом уровне реализуется с помощью комплекса программ, образующих экспертную систему. Их реализация осуществляется на персональных компьютерах. 3.5. Преобразование информации в данныеВ системах управления технологическими процессами преобразование информации в данные, представленные на машинных носителях, может быть полностью автоматизировано.

В таких системах информация о состоянии объекта управления имеет вид электрических сигналов от разного рода датчиков. В экономических системах информация о состоянии объекта управления семантически сложна, разнообразна и её сбор не удается автоматизировать. Поэтому в таких системах информационная технология на этапе превращения первичной информации в данные в своей основе остается ручной. Последовательность этапов преобразования информации в данные и экономических системах управления показана на рис. 5. Сбор информации состоит в том, что поток осведомительной информации, поступающей от объекта управления, воспринимается человеком и переводится в документальную форму, то есть записывается на бумажный носитель.

Составляющими этого потока могут быть показания приборов, накладные, акты, ведомости и т.п. Для ввода первичных документов в компьютер необходимо собранную информацию передать в место расположения компьютера, так как часто это место удалено от места получения первичной информации.

Передача осуществляется, как правило, традиционно, с помощью курьера или по телефону. Рис. 5. Процесс преобразования информации в данные Собранная информация должна быть предварительно подготовлена, поскольку модель предметной области, заложенная в компьютер, накладывает свои ограничения на состав и организацию вводимой информации. Ввод информации в компьютер осуществляется в режиме диалога. Очень важными процедурами на этапах подготовки информации и её ввода являются процедуры контроля.

Контроль подготовленной и вводимой информации направлен на предупреждение, выявление и устранение неизбежных ошибок. Человек устает, его внимание может ослабнуть, кто-то его может отвлечь - в результате возникают ошибки. Любые ошибки приводят к искажению вводимой информации, к её недостоверности и в конечном итоге к ошибкам в управлении системой. Процедуры контроля могут быть подразделены на визуальные, логические и арифметические.

При визуальном методе производится зрительный просмотр документа с целью проверки полноты заполнения, актуальности, наличия подписей ответственных лиц, юридической законности и т.д. Логический контроль предполагает сопоставление фактических данных с нормативными документами или с данными предыдущих периодов обработки, проверку логической непротиворечивости показателей и т.д. Арифметический контроль включает подсчёт контрольных сумм по строкам и столбцам документов, имеющих табличную форму, контроль по формулам, признакам чётности или делимости и т.п. Для предотвращения случайного или намеренного искажения информации используются организационные меры, такие как четкое распределение прав и обязанностей лиц, ответственных за сбор, подготовку, передачу и ввод информации.

Кроме информации о состоянии объекта управления необходимо также подготавливать и вводить информацию о структуре и содержании предметной области, то есть модель объекта управления.

Также необходимо вводить информацию о последовательности выполнения операций, необходимых для решения поставленной задачи, то есть алгоритмическую модель. Подготовка информации такого типа заключается в описании структур данных и написании программ на языках программирования. 4. Информационная технология в управлении предприятиемИнформационная технология в управлении предприятие имеет основной целью создание информационного продукта, позволяющего формировать управляющие воздействия на производство.

Для повышения эффективности управления создается автоматизированная информационная система управления предприятием, основой которой является информационная технология. Информационная технология в управлении предприятием учитывает сложившиеся на предприятии информационные потоки и их содержание. На любом крупном предприятии, где имеет смысл создавать автоматизированную систему управления предприятием, можно выделить типовые блоки организационной структуры, к главным из которых относятся автоматизированная система управления технологическими процессами АСУТП и автоматизированная система управления производством АСУП . 4.1. Автоматизированная система управления технологическими процессамиАвтоматизированная система управления технологическими процессами представляет собой замкнутую систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием, и реализацию управляющих воздействий на технологический объект.

Технологический объект управления - это совокупность технологического оборудования и реализованного на нём технологического процесса.

В зависимости от уровня АСУТП технологическим объектом управления могут быть технологические агрегаты и установки, группы станков, отдельные производства цехи, участки, реализующие самостоятельный технологический процесс. Реализация целей в конкретных АСУТП достигается выполнением в них определенной последовательности типовых операций и вычислительных процедур, объединяемых в комплексы, реализующие типовые функции измерение физических сигналов и параметров процессов формирование управляющих сигналов контроль функционирования технических и программных средств.

Функции АСУТП подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные. К управляющим функциям относятся регулирование отдельных технологических параметров, логическое управление операциями или аппаратами, адаптивное управление объектом в целом.

К информационным функциям относятся сбор, обработка и представление информации для последующей обработки. Вспомогательные функции состоят в обеспечении контроля за функционированием технических и программных средств. Автоматизированные системы управления технологическими процессами, созданные для объектов основного и вспомогательного производства, представляют собой низший уровень автоматизированной системы управления предприятием. 4.2. Автоматизированная система управления производствомАвтоматизированная система управления производством представляет собой сложную иерархическую управляемую систему, состоящую из работников аппарата управления и комплекса технических средств, включающего компьютеры, базы данных и средства связи.

Объектом управления является совокупность процессов, свойственных данному предприятию, по преобразованию материальных, энергетических, финансовых, трудовых и прочих ресурсов в готовую продукцию. Сложность управления в АСУП обусловлена следующими причинами большим числом разнородных элементов высокой степенью их взаимосвязи в процессе производства неопределенностью результатов выполнения многих процессов брак, сбои, несвоевременные поставки, нерегулярность спроса и т.д. объектами управления являются люди, управление поведением которых не столь очевидно и прямолинейно предприятие постоянно изменяется, то есть является нестационарным объектом.

В управлении предприятием информационным процессам должно уделяться не меньшее внимание, чем производственным.

В структуре АСУП обычно выделяют функциональные и обеспечивающие системы. Подсистемой называют часть автоматизированной системы управления, выделенную по функциональному или структурному признаку и отвечающую за решение конкретной задачи. Типовая структура предприятия представлена на рис. 6. Во главе предприятия стоит директор, решения которого реализуются в производстве администрацией. Обычно в администрацию входят заместитель директора по экономике, руководящий планово-экономическим отделом и бухгалтерией, служба главных специалистов, включающая главного инженера, под чьим руководством находится служба технической подготовки производства, и заместитель директора по общим вопросам, в функции которого входит решение различных вопросов, не отнесенных к перечисленным службам, а так же руководство службой хранения и сбыта продукции.

Администрация со своими службами управляет, планирует и регулирует основное производство, которое состоит из производственных подразделений, таких как производственные бригады, участки, цехи. В составе АСУП может быть выделена автоматизированная система управления технологическими процессами АСУТП , охватывающая основное производство, где реализуются технологические процессы, и службу главных специалистов.

Рис. 6. Типовая структура предприятия 4.3.