Состав и структура АИС

Состав АИС

Как правило, в состав АИС входят:

• информационные ресурсы, представленные в виде баз данных (баз знаний), хранящих данные об объектах, связь между которыми задается определенными правилами;
• формальная логико-математическая система, реализованная в виде программных модулей, обеспечивающих ввод, обработку, поиск и вывод необходимой информации;
• интерфейс, обеспечивающий общение пользователя с системой в удобной для него форме и позволяющий работать с информацией баз данных;
• персонал, определяющий порядок функционирования системы, планирующий порядок постановки задач и достижения целей;
• комплекс технических средств.

Состав АИС представлен на рис. 1.

Информационные ресурсы включают машинную и немашинную информацию. Машинная информация представлена в виде баз данных, баз знаний, банков данных. Базы (банки) данных могут быть централизованными или распределенными.

Рис. 1. Состав АИС

Комплекс технических средств (КТС) включает совокупность средств вычислительной техники (ЭВМ разных уровней, рабочие места операторов, каналы связи, запасные элементы и приборы) и специальный комплекс (средства получения информации о состоянии объекта управления, локальные средства регулирования, исполнительные устройства, датчики и устройства контроля и наладки технических средств).

Программное обеспечение (ПО) состоит из общего ПО (операционные системы, локальные и глобальные сети и комплексы программ технического обслуживания, специальные вычислительные программы) и специального ПО (организующие программы и программы, реализующие алгоритмы контроля и управления).

Персонал и инструктивно-методические материалы составляют организационное обеспечение системы.

Процедуры и технологии разрабатываются на основе логико-математических моделей и алгоритмов, составляющих основу математического обеспечения системы, и реализуются с помощью ПО и КТС, а также интерфейса, обеспечивающего доступ пользователя к информации.

Например, в состав экспертной системы (ЭС) входят:

• интерфейс, позволяющий передавать в базу данных информацию и обращаться к системе с вопросом или за объяснением;
• рабочая память (БД), которая хранит данные об объектах;
• диспетчер, определяющий порядок функционирования ЭС;
• машина вывода — формально-логическая система, реализованная в виде программного модуля;
• База знаний (БЗ) — совокупность всех имеющихся сведений о предметной области, записанных с помощью формальных структур представления знаний (набора правил, фреймов, семантических сетей).

Важнейшей составляющей ЭС является блок объяснений. Он позволяет пользователю задавать вопросы и получать разумные ответы.

Структура АИС. Функциональные и обеспечивающие подсистемы

Структура — определенное внутреннее устройство системы.
Исходя из определения, что информационная система — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для сбора, хранения, обработки и выдачи информации в целях решения поставленных задач, ее структуру следует рассматривать как совокупность определенным образом организованных подсистем, обеспечивающих выполнение этих процессов.

АИС состоит, как правило, из функциональной и обеспечивающей частей, каждая из которых имеет свою структуру.

Функция есть проявление взаимодействия системы с внешней средой. Проявление функции во времени называется функционированием.

Функциональная часть — совокупность подсистем, зависящих от особенностей АСУ. Эти подсистемы разделяются по определенному признаку (функциональному или структурному) и объединяют в себе соответствующие комплексы задач управления.

Обеспечивающая часть — совокупность информационного, математического, программного, технического, правового, организационного, методического, эргономического, метрологического обеспечения.

Структура АИС представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структура АИС

Обеспечивающая часть.

Информационное обеспечение АИС — это совокупность баз данных и файлов операционной системы, форматной и лексической баз, а также языковых средств, предназначенных для ввода, обработки, поиска и представления информации в форме, необходимой потребителю.

ИО включает массивы форматированных (и неформатированных) документов, классификаторы, кодификаторы, словари, нормативную базу для реализации решений по объемам, размещению и формам существования информации в АИС, а также совокупность средств и правил для формализации естественного языка, используемых при общении пользователей и персонала АС с комплексом средств автоматизации.

В настоящее время ИО рассматривают как совокупность собственно ИО и лингвистического обеспечения. При этом собственно ИО включает файлы операционных систем и БД, а лингвистическое — форматную базу, лексическую базу и языковые средства.

Математическое обеспечение — «совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, примененных в АС» (ГОСТ 34.03-90).

Программное обеспечение — совокупность общесистемных и прикладных программ, а также инструктивно-методической документации по их применению.

Техническое обеспечение — комплекс технических средств, обеспечивающих работу системы. Это технические средства сбора, регистрации, передачи, обработки, отображения, размножения информации.

Правовое обеспечение — совокупность нормативно-правовых документов, определяющих права и обязанности персонала в условиях функционирования системы, а также комплекс документов, регламентирующих порядок хранения и защиты информации, правил ревизии данных, обеспечение юридической чистоты совершаемых операций.

Организационно-методическое обеспечение — совокупность документов, определяющих организационную структуру системы автоматизации для выполнения конкретных автоматизируемых функций.

Эргономическое обеспечение — совокупность методов и средств по созданию оптимальных условий для работы специалистов в рамках АИС.

Метрологическое обеспечение — методы и средства метрологии и инструкции по их применению для всех компонентов АИС.

Функциональная часть.

Функция системы — совокупность действий, направленных на достижение определенной частной цели. Функции АИС подразделяются на информационные, управляющие, защитные и вспомогательные.

Информационные функции реализуют сбор, обработку и представление информации о состоянии автоматизируемого объекта оперативному персоналу или передачу этой информации для последующей обработки. Это могут быть следующие функции: измерение параметров, контроль, вычисление параметров, формирование и выдача данных оперативному персоналу или в смежные системы, оценка и прогноз состояния АС и ее элементов.

Управляющие функции вырабатывают и реализуют управляющие воздействия на объект управления. К ним относятся: регулирование параметров, логическое воздействие, программное логическое управление, управление режимами, адаптивное управление.

Защитные функции могут быть технологические и аварийные.

При автоматизированной реализации функций различают следующие режимы :

• диалоговый (персонал имеет возможность влиять на выработку рекомендаций по управлению объектом с помощью ПО и КТС);
• советчика (персонал принимает решение об использовании рекомендаций, выданных системой);
• ручной (персонал принимает управляющие решения на основе контрольно-измерительной информации).

Подсистемы функциональной части системы строят в соответствии с информационными и управляющими функциями.

Подсистема сбора информации осуществляет сбор информации по каналам связи разными способами: ручным, автоматизированным, иногда автоматическим.

Операторы выполняют первичный сбор и систематизацию информации. Собранная информация анализируется с точки зрения выявления сущностей, которые будут являться прообразами создаваемых таблиц БД (если БД реляционная). Далее информация направляется в подсистему представления, хранения и обработки информации.

Подсистема представления, хранения и обработки информации выполняет предмашинную подготовку данных и ввод их в базу данных, рассматриваемую как информационную модель предметной области. Операторы при участии администратора базы данных по определенным правилам на основе инструкций заполняют базу данных подготовленной информацией. В этой подсистеме осуществляется проверка данных на достоверность и непротиворечивость, редактирование, обработка и анализ данных, осуществляется сохранность накапливаемых данных, восстановление утерянных. Основой этой подсистемы является информационный фонд — база данных (БД), управляемая системой управления базами данных (СУБД).

База данных — именованная совокупность структурированных, организованных данных, отображающая состояние объектов и их отношений в определенной предметной области.

Система управления базами данных — совокупность методов, языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД многими пользователями. СУБД позволяют создавать и хранить большие массивы данных и манипулировать ими.

В совокупности информационный фонд, а также средства и методы его обработки могут представлять собой банк данных.

Банк данных (БнД) — система специально организованных данных, программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Характер представления информации и ее логическая организация в БД зависят от типа системы.

В документальных АИС документы при вводе в БД не структурируются. Для поиска документа создается его поисковый образ (ПОД) — карточка реквизитов.

В фактографических АИС данные при вводе в БД структурируются и хранятся в виде множества экземпляров структурных элементов, которые содержат сведения по фактам, событиям. Структура объекта включает конечный набор реквизитов (характеристик). Например, хранятся данные о персонале. Запись о каждом сотруднике содержит такие реквизиты, как фамилия, имя, отчество и т. д.

В геоинформационных системах данные структурированы в отдельные информационные объекты, которые привязаны к общей топографической основе (электронной карте).
В этой подсистеме особое внимание уделяется вопросам поддержания целостности БД, т. е. достоверности и непротиворечивости хранимой и обрабатываемой информации, а также вопросам защиты информации.

Подсистема выдачи и распространения информации осуществляет поиск необходимых данных по запросам, создание готовых документов и отчетов, передает готовые документы по каналам связи и предоставляет требуемую информацию потребителям.

Приведенная выше схема структуры АИС осуществляется, в основном, в информационно-справочных, информационно-поисковых системах. Структура более сложных систем, по существу, представляет собой АИСУ, т. е. АИС управления, АСУ различных уровней и назначения.

Например, АИС «Налог» представляет собой систему организационного управления органами Госналогслужбы. Это многоуровневая система, осуществляющая:

• первый (высший) уровень (Президент РФ, Правительство РФ, Государственная налоговая служба РФ) — методологическое руководство и контроль за налогообложением по разным видам налогов на уровне страны;
• второй уровень (Налоговые службы краев и областей, Налоговые службы республик, Налоговые службы Москвы и Санкт-Петербурга) — методическое руководство и контроль над налогообложением по разным видам налогов на уровре территорий;
• третий уровень (Налоговые инспекции районов, Налоговые инспекции городов, Налоговые инспекции городских районов) — непосредственное взаимодействие с налогоплательщиками.

В налоговой системе процесс управления является информационным. АИС налоговой службы состоит из обеспечивающей и функциональной частей.

Обеспечивающая часть включает информационное, программное, техническое и другие виды обеспечения, характерные для АИС организационного типа.

Функциональная часть отражает предметную область и представляет собой совокупность подсистем, зависящих от особенностей АСУ. Каждому уровню АИС соответствует свой состав функционального обеспечения.

Так, на втором уровне структура системы выглядит следующим образом (рис. 3).

Рис. 3 Структура АИС «Налог» (второй уровень)

Подсистема методической, ревизионной и правовой деятельности обеспечивает работу с законодательными актами, постановлениями, указами и другими правительственными документами, а также с нормативными и методическими документами Госналогслужбы РФ. В подсистеме осуществляется сбор, обработка и анализ информации, поступающей от территориальных налоговых инспекций.

Подсистема контрольной деятельности обеспечивает документальную проверку предприятий и ведение Государственного реестра предприятий и физических лиц. Реестр предприятий содержит официальную регистрационную информацию о предприятиях (юридических лицах), а реестр физических лиц — информацию о налогоплательщиках, обязанных представлять декларацию о доходах и уплачивать отдельные виды налогов с физических лиц.

Подсистема аналитической деятельности Государственных налоговых инспекций (ГНИ) предусматривает анализ динамики налоговых платежей, прогнозирование величины сбора отдельных видов налогов, экономический и статистический анализ хозяйственной деятельности предприятий региона, определение предприятий, подлежащих документальной проверке, анализ налогового законодательства и выработку рекомендаций по его совершенствованию, анализ деятельности территориальных налоговых инспекций.

Подсистема внутриведомственных задач решает задачи, обеспечивающие деятельность аппарата ГНИ и включает в себя делопроизводство, бухгалтерский учет, материально-техническое снабжение, работу с кадрами.

Подсистема подготовки типовых отчетных форм формирует сводные таблицы статистических показателей, которые характеризуют типовые виды деятельности ГНИ регионального уровня по сбору различных видов налоговых платежей, и контролирует этот процесс.

Структура системы на третьем уровне включает следующие функциональные подсистемы:

• регистрации предприятий;
• камеральной проверки;
• ведения лицевых карточек предприятий;
• анализа состояния предприятия;
• документальной проверки;
• ведения нормативно-правовой документации;
• внутриведомственных задач;
• обработки документов физических лиц.

Подробно описывать эти подсистемы здесь не представляется целесообразным.

Отметим, что функциональные подсистемы состоят из комплексов задач, которые характеризуются определенным экономическим содержанием и достижением конкретной цели. В комплексе задач используются различные первичные документы и составляются выходные документы на основе взаимосвязанных алгоритмов расчетов, которые базируются на методических материалах, нормативных документах, инструкциях и т. п.

Рассматривая АИС как информационную автоматизированную систему управления предприятием (АСУП) можно, например, представить ее структуру в виде, изображенном на рис.4.

Рис. 4. Структра АСУП

Могут быть и другие функциональные подсистемы.

АСУ, как и любую систему управления, удобно рассматривать как некоторую совокупность процессов и объектов (взаимосвязанных элементов). Каждая из подсистем - является обособленной и может рассматриваться как часть (подсистема) системы более высокого уровня .

АСУ строится по иерархическому принципу (многоуровневого подчинения) взаимосвязи, как по структурному местоположению, так и по распределению функций управления. Систему можно представить как композицию подсистем различных уровней. Для получения элементарных составляющих системы выполняют ее декомпозицию, образуя дерево метасистемы, на котором выделяются подсистемы различных уровней.

Декомпозиция осуществляется по функциям или составу элементов (данные, информация, документы, технические средства, организационные подразделения и т. д.).

Пример. Промышленные предприятия — сложная производственная система управления, включающая информационные, технические, организационные, экономические процессы. Для проектирования АСУ создают модель производственной системы, первоначально исходя из ее структуры (рис. 5), учитывая тесную связь логических и физических уровней. Используют связь типа «один-ко-многим».

В функциональных подсистемах АСУ выполняются работы по следующим направлениям:

1. Планирование производства и выпуска продукции.
2. Обеспечение производства основными средствами, трудовыми ресурсами, оборотными фондами.
3. Планирование себестоимости продукции, финансов, сбыта продукции.

Рис. 5. Иерархическая модель информационной производственной системы

Например, АСУ «Прибор» — отраслевая система управления деятельностью отрасли приборостроения в целом и отдельными предприятиями.

В АСУ «Прибор» выполнялось оптимизированное решение задач разных подсистем. Система стала базовой для разработки АСУ в других отраслях хозяйства.

В основу разработки системы положен организационно-функциональный принцип, отражающий структуру Министерства приборостроения, средств автоматизации и систем управления. Например, наряду с другими подсистемами для решения задач технико-экономического планирования (ТЭП) были созданы подсистемы:

• перспективного планирования и размещения отрасли;
• технико-экономического планирования и анализа показателей плана;
• планирования, учета и анализа труда и заработной платы;
• планирования и учета кадров.

Первая очередь была введена в работу в 1970 г. и решала 74 задачи, связанные с учетом, планированием и управлением производством. Вторая очередь задействована в 1975 г. Решались уже 292 задачи. Руководители получили возможность через выносные экраны получать в запросно-ответном режиме необходимые для принятия решений данные.

Главный вычислительный центр АСУ «Прибор» обслуживал руководство Министерства по семнадцати функциям управления и 12 всесоюзных промышленных объединений. На ЭВМ выполнялись оптимизационные расчеты перспективных и годовых планов предприятий, подотраслей и отраслей в целом с определением темпов роста производства, основных пропорций и направлений развития отдельных отраслей. По каждому предприятию рассчитывалось до 20 вариантов перспективных и 5-6 вариантов годовых планов. Оптимизация таких важных показателей как объем реализуемой продукции, прибыль от реализации и других позволила принимать более рациональные решения. Рассчитанные варианты производственных планов технико-экономических показателей улучшили распределение финансов и трудовых ресурсов.