Проектирование информационных технологий

Содержание Введение… 1. Интеграция предмета, образа и субъекта в концептуальном проектировании информационных технологий и систем… 2. Роль информационных технологий в совершенствовании управления. Основные источники эффективности… 3. Вопросы проектирования информационных технологий….4. Оценка качества технологических процессов…5. Средства проектирования информационных технологий….17 Заключение….20 Список используемой литературы… 21 Введение

Информация является одним из ценнейших ресурсов общества наряду с такими традиционными материальными видами ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др а значит, процесс ее переработки по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно воспринимать как технологию. Информационная технология – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта,

процесса или явления. Основной тенденцией общественного производства в XXI веке является приоритетное развитие наукоемких, высоких технологий, широкое внедрение научных достижений в реальную жизнь, информатизация общества. В течение жизни одного поколения уже в XX веке, а тем более в наступившем, коренным образом изменяется технология производства, образ жизни. Быстроразвивающаяся научно-техническая революция, основанная на процессе глобальной информатизации

всех сфер общественной жизни, требует постоянного развития информационных технологий. Основой достижения США и Западной Европой в 90-е годы мирового лидерства явилось использование интеллектуальных технологий и ускоренное развитие высокотехнологичных и инновационных отраслей. Вклад сектора информационных технологий в ВВП в странах ЕС сегодня превышает 15%, а в США достигает 25%. Актуальность моей работы обусловлена тем, что развитие

сектора информационных технологий позволит России с ее колоссальными интеллектуальными ресурсами решить проблему низкой эффективности российской экономики, создать не только новые рабочие места, но и инфраструктуру для развития и эффективного применения инноваций, получить доступ к инвестициям и интегрироваться в мировое информационное и экономическое пространство в качестве сильного и равноправного партнера. Целью данной работы является изучение процесса проектирования информационных технологий.

Для достижения поставленной цели мной будут решены другие, более частные задачи, а именно будет изучена роль информационных технологий в совершенствовании управления; рассмотрены вопросы проектирования и оценки качества информационных технологий, а так же будут рассмотрены средства проектирования информационных технологий. 1. Наиболее часто информационная технология или система представляется пользователю

в форме некоторого программного продукта, информационно-программного изделия, объединяющего программы и базы данных. В литературе описано множество методов, методик и отдельных приемов создания как систем в целом, так и отдельных их компонентов. Однако начальные «стадии и этапы» практически всех методик создания информационных технологий и систем проработаны и представлены наименее полно. Это происходит вследствие как минимум следующих причин: во-первых, начало всегда трудно зафиксировать,

во-вторых, первые шаги наиболее трудны из-за последующей неопределенности, в-третьих, придать форму, даже естественно-языковую, неисповедимому пути мысли проектировщика-создателя системы не самая простая задача. В стандартизированной практике проектирования информационно-программных изделий первые шаги получили название «этапа технического задания», так как основным результатом этих шагов является одноименный документ, устанавливающий облик проектируемого изделия, условия его создания и использования.

В практике разработки автоматизированных систем управления первые шаги проектирования объединены в «предпроектную стадию», и они заканчиваются формированием технического задания. Аналогична практика проектирования и других информационных технологий. Кроме этого везде содержание начальных стадий проектирования подразделяется на части, связанные с некоторыми первичными установками (постановкой задачи), исследованиями предметной области, макетированием, формированием

технического задания. Накопленный опыт проектирования различных информационных технологий и систем позволяет теоретически предпроектную стадию представить как следующие друг за другом три основных этапа: концептуальное, метафорическое и парадигматическое проектирование. Парадигматическое проектирование - порождение естественно-языкового описания проектируемого изделия в форме текста технического задания. Техническое задание представляет собой вербальный образ, описание

еще несуществующего предмета, однако содержит, в силу осмысленности и целенаправленности интеллектуальной деятельности разработчика, полные его спецификации - составные части и их характеристики, взаимосвязи с другими предметами и субъектами реального мира. Техническое задание, даже самое фантастическое, как любой другой предмет реального мира не может появиться из ничего. Наблюдения показывают, что изначально в его основе лежит некоторый первичный образ создаваемого изделия,

который наделен только переносными свойствами других предметов, уже существующих. Иначе, проектируемое изделие, точнее его образ, до того как приобретает форму технического задания представляет собой не что иное, как метафору или метафорический образ. Метафорическое проектирование - порождение естественно-языкового метафорического описания проектируемого изделия. Суть метафорического проектирования состоит в наделении несуществующего еще изделия свойствами,

которыми уже обладают существующие предметы. Субъектная деятельность, направленная на формирование метафорического образа, не произвольна. Она основана на представлении субъекта о реальном мире и его понятийной модели, опыте субъекта, а также на его способностях к мыслительной и языковой деятельности. Исследования показывают широкое распространение типовых переносов, позволяющих выделить наиболее часто используемые метафорические модели. Концептуальное проектирование - порождение понятийной (концептуальной)

модели реального мира. Концептуальная модель реального мира представляет собой набор теоретических суждений, на основе которых ведется проектирование изделия. Как правило, теоретические суждения разделены на две группы: начальные и последующие. Начальные суждения вводят и определяют основные понятия. Последующие суждения раскрывают особенности реализации и использования основных понятий, а также их

содержание. 2. Роль информационных технологий в совершенствовании управления. Основные источники эффективности Система управления - это совокупность управляемого объекта или процесса и устройства управления, к которому относится комплекс средств приема, сбора и передачи информации и формирования управляющих сигналов и команд. При этом действие системы управления направлено на улучшение и поддержание работы процесса или объекта. В некоторых случаях без

АСУ вообще невозможно решение задачи в силу сложности процесса управления. Управляемый объект - это элемент системы, который для нормального функционирования нуждается в систематическом контроле и регулировании. Управляющий объект - элемент системы, который обеспечивает слежение за деятельностью управляемого объекта, выявляет возможные отклонения от заданной программы и обеспечивает своевременное приведение его к нормальному функционированию. Все системы управления, с точки зрения логики их функционирования,

решают три задачи: - Сбор информации об управляемом объекте; - Обработка информации; - Выдача управляющих воздействий в той или иной форме. В зависимости от вида системы, управление представляет собой воздействия на физическом или информационном уровне, направленные на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой или целью управления. Различают два основных типа систем управления: -

Системы управления технологическими процессами в широком смысле этого слова, предназначенные для непосредственного управления производственными процессами на физическом уровне процесса; - Системы информационного управления, имеющие дело с объектами организационной природы, предназначенные для решения задач управления таких объектов управления, как крупные технические подразделения, военные, строительные и иные объекты разных рангов. - Главное отличие между ними заключается в характере объекта

управления. В первом случае это всевозможные установки, приборы, станки и прочее, во втором - прежде всего люди. Другое отличие между указанными системами заключается в форме передачи информации. Если в системах управления технологическими процессами основной формой передачи информации являются различного рода сигналы, то в системах организационного управления это документы. Четкую границу между двумя рассматриваемыми типами систем провести невозможно, чаще всего передача

информации осуществляется как с помощью документов, так и с помощью сигналов. Автоматизация систем управления осуществляется с помощью вычислительной техники. В зависимости от степени участия человека в управлении, системы управления можно классифицировать следующим образом: - Автоматические; - Полуавтоматические; - Автоматизированные. Автоматизированная система не исключает, а наоборот, предполагает участие человека

в управлении системой и принятие человеком ключевых решений, в то время как автоматические системы управления исключают участие человека в управлении объектом. Полуавтоматическая система может рассматриваться как вариант автоматической системы, в которой уровень развития техники еще не позволяет исключить человека из контуров системы управления. Центральным ядром системы управления, с помощью которого осуществляется ее автоматизация, является вычислительная машина. Возможны два способа взаимодействия между

ЭВМ, объектом управления и органом управления. В первом случае ЭВМ используется, как правило, для решения отдельных периодически повторяющихся трудоемких задач. Сбор информации ведется вручную, так же осуществляется и подготовка документов с управляющими воздействиями. Подобная система может быть названа системой обработки данных. Обращение пользователей к системам обработки данных чаще всего приводит к обновлению информации; вывод

информации может вовсе отсутствовать или представлять собой результат программной обработки хранимых сведений, а не сами сведения. Примером системы обработки данных может быть система автоматизированного рабочего места авиадиспетчера. Во втором случае основная информация о состоянии управляемого объекта собирается автоматически машиной. ЭВМ перерабатывает поступающую информацию и в том или ином виде готовит выходную документацию, после чего выносится решение о воздействии на объект.

Автоматизированные системы управления классифицируют также в зависимости от вида выдаваемой ими выходной документации. Последняя может быть представлена в виде: - Переработанной, упорядоченной совокупности сведений об управляемом объекте. На основании их человек (или группа людей) принимает решение о характере воздействия на объект. Это свойственно системе обработки данных, но не собственно автоматизированной системе. -

Совокупности рекомендаций (вариантов решения) относительно характера воздействия на управляемый объект. Окончательное решение в данном случае принимает человек. Такая реализация наиболее типична для автоматизированных систем управления. 3. Вопросы проектирования информационных технологий Проектирование рациональных технологических процессов обработки данных является довольно сложной задачей.

Эта сложность обусловливается тем, что сама система АОЭИ относится к классу сложных систем и при ее разработке должны учитываться многие параметры, среди которых не только чисто технические, но и параметры, учитывающие различные человеческие факторы, вопросы повышения сроков эксплуатации и использования инструментальных средств, уменьшения сроков разработки, ряд экономических соображений и т.д. Технология проектирования информационных систем подразделяется

на 4 этапа: - Начальный; - Подготовительный; - Основной; - Заключительный. Состав и структура операций каждого из этапов технологического процесса могут быть различными в зависимости от используемых средств вычислительной техники, средств связи и требований к технологии преобразования информации. По своему назначению технологические операции бывают вспомогательными, основными и контрольными. Вторые составляют основу и относятся к операциям внутримашинной технологии

обработки данных. Это операции упорядочения, корректировки, накопления и собственно обработки. Упорядочение - произвольно расположенные данные размещаются в определенной последовательности значений ключевых слов. Корректировка - процесс внесения изменений в уже сформированные файлы данных, позволяющий поддержать их в актуальном для обработки состоянии. Накопление - процесс периодического добавления данных в существующие файлы с целью формирования исходных

данных за определенный интервал времени. Обработка - выполнение всех арифметических и логических операций по преобразованию исходной информации в результатную. Существуют различные формы внутри машинной технологии обработки информации. Наиболее распространенными формами являются обработка данных в пакетном и диалоговом режимах. Иногда автоматизированное решение задач должно согласовываться по времени с ходом управляемых процессов.

Соответственно организация обработки информации для этих нужд получила название технологии обработки данных в режиме реального времени. Важной характеристикой, определяющей область применения режима реального времени является скорость реакции системы управления на изменение состояний объекта управления. В настоящее время прослеживается тенденция к максимальному приближению информационных и программных ресурсов к пользователю. ПЭВМ, работающие в сети, имеют существенное преимущество перед

АРМ, работающими в режиме разделения времени. А, главное, средства интеллектуального интерфейса обеспечивают пользователя простыми и надежными способами решения своих профессиональных задач. Основной результат - это изменение интерфейса конечного пользователя с терминалом. Возвращаясь к вопросу об этапах разработки информационных технологий, необходимо сказать, что на заключительном этапе производится контроль и выпуск результатных документов.

Все этапы разработки технологических процессов (предпроектная стадия, техническое проектирование, стадия рабочего проектирования, ввода в действие, функционирование, сопровождение, модернизация) документируются. Документирование - оформление описания выбранных вариантов построения информационной технология с комментариями, обеспечивающими их использование в процессе эксплуатации системы. Наличие документального обоснования позволяет проверить правильность варианта.

Рациональное построение и оптимизация информационных технологий возможны только на основе использования параметрической модели процесса. Параметры - измеримые величины, характеризующие структуру процесса и его развитие. Параметры информационных технологий отражают взаимосвязанное множество характеристик процессов. Параметры элементов системы проектирования информационной технологии взаимозависимы. Рассматривая основные характеристики тех. процессов обработки данных, используются обобщенные показатели

с дальнейшей их детализацией на других уровнях анализа системы обработки данных. К таким параметрам относятся: - экономический эффект от автоматизации обработки данных; - капитальные затраты на средства вычислительной и организационной техники; - стоимость проектирования технических процессов обработки данных; - ресурсы на проектирование и эксплуатацию системы; - срок проектирования технологии обработки данных; - эксплуатационные расходы; - параметры функциональных задач; - параметры

вычислительной и организационной техники; - стоимость организации и эксплуатации баз данных или файлов данных; - параметры структур хранения и стоимость хранения данных; - время доступа к данным; - время решения функциональных задач пользователей; - эффективность методов контроля. На технологию обработки данных влияют факторы не зависящие или слабо зависящие от проектировщика - нерегулируемые, и факторы, на которые он может оказать существенное влияние - регулируемые (управляемые).

К нерегулируемым параметрам технологии можно отнести: объем входных и выходных данных; сложность алгоритма и объем вычислений; периодичность и регламентность решения задач; степень использования результатов одной задачи в других задачах; параметры жестко заданных технических средств и общесистемного программного обеспечения и т.д. К регулируемым параметрам технологии можно отнести выбор характеристик технических средств и программного обеспечения, параметры информационного обеспечения, методы контроля и защиты

данных, размещение технических средств, последовательность операций технологического процесса. В процессе выбора регулируемых (управляемых) параметров при проектировании технологии обработки данных хорошим подспорьем является использование методов математического моделирования. Иногда для упрощения задачи приходится рассматривать отдельные фрагменты тех. процесса, осуществляя поиск рациональных решений. Таким методом надо пользоваться очень осторожно, так как частичная оптимизация

может оказать отрицательное влияние на общую оптимизацию. Практика обработки данных и ряд теоретических исследований показали целесообразность выбора некоторых значений регулируемых параметров технологии в случае принятия нерегулируемыми параметрами определенного значения. Например, при большом объеме входных данных с целью уменьшения затрат времени на их обработку рекомендуется подготовку данных осуществлять на многопультовых системах подготовки данных на магнитном

носителе. При этом следует максимально использовать программные методы контроля с точной локализацией ошибок, обнаруженных в процессах ввода и обработки информации. Это позволяет обеспечить процесс нахождения и исправления ошибок. Большой объем входных данных диктует в качестве целесообразной технологии выбирать такую технологию, которая предусматривает уменьшение количества вычислений в программах вывода, обеспечение возможности

возобновления печати в случае сбоя, обрыва и замятия бумаги, обеспечение надежности устройств вывода, в том числе путем резервирования, проработки методов размножения табуляграмм и т.п. Сложность алгоритма и большой объем вычислений определяют необходимость создания в программах контрольных точек, которые позволят возобновить обработку данных в случае каких-либо сбоев ЭВМ не с самого начала, а с ближайшей контрольной точки.

4. Оценка качества технологических процессов Проектирование рациональной технологии следует рассматривать как задачу принятия решений. Каждая задача такого типа характеризуется наличием ряда целей и наличием различных путей достижения этих целей с различной эффективностью их реализации. Эффективность реализации различных вариантов технологического процесса должна быть количественно определена, т.е. выражена с помощью определенной величины: критерия эффективности.

Пользуясь этим показателем, можно определить сравнительные достоинства и недостатки различных вариантов организации технологических процессов. Кроме того, углубляясь в сравнительные оценки, необходимо говорить и об эффективности использования тех или иных готовых программных продуктов однотипных или близких по своим функциональным возможностям, будь то табличные процессоры, текстовые редакторы или базы данных. Анализируя сложность системы в качестве критерия часто используется отношение затрат и выпуска.

Этот критерий целесообразно применять и при анализе технологии обработки данных. Выпуском при этом можно было бы считать удовлетворение информационных потребностей пользователей. При этом затраты и выпуск должны быть выражены в одних и тех же единицах. Тогда критерий оценки вариантов технологий может быть определен величиной: A = B - C, где: B - стоимостная оценка выпуска; C - затраты на разработку (приобретение, модификацию)

и функционирование технологии обработки данных. При этом предпочтение отдается варианту с большим значением A. В настоящее время, к сожалению, нет достаточно надежных способов определения стоимостной оценки выпуска. Но, когда для разных технологий имеем одинаковое удовлетворение информационных потребностей пользователей, в качестве критерия эффективности можно принять затраты (Z) . В этом случае выбор вариантов технологий должен осуществляться по минимуму затрат.

Затраты можно разложить на ряд составляющих: Z = Zr + E + Ze + Zm, где: Zr - разовые затраты на разработку, отладку, внедрение технологии, приобретение доп. оборудования, обучение персонала и т.д.; E - коэффициент эффективности капитальных вложений; Ze - эксплуатационные затраты, связанные с работой по выбранной технологии; Zm - затраты, связанные с модификацией и адаптацией технологии обработки данных.

Помимо глобального критерия, рассмотренного ранее (эффективность), используются и локальные критерии, одним из которых является время решения задачи на ЭВМ. В настоящее время поставлен и решен целый ряд задач по рациональной и оптимальной технологии обработки данных. Эти задачи связаны с выбором организации информационных массивов, выбором способов обработки данных, в частности выбором методов сортировки, способов разделения задач на модули, поиска информации.

Большое внимание уделяется методам обеспечения достоверности и надежности информации и т.д. В основе качественной оценки информационной технологии лежит многообразие методов и способов их конструирования. Важнейшим показателем является степень соответствия информационной технологии научно-техническому уровню ее развития. Другим важнейшим показателем качества информационных технологий является функциональная полнота (F) - отношение областей автоматизированной обработки информации (Qa) к области обработки информации

(Qи) для функционирования всей системы управления: F = Qа / Qи Показатель своевременности переработки информации (Ксв) определяется числом значений показателей, разработанных в рамках информационной технологии в течение определенного времени (t), и значений показателей, полученных за пределами планового срока их представления (t): Kсв =(t - D t) / t Качественной характеристикой информационных технологий являются показатели их надежности.

Различают функциональную и адаптивную надежности. Функциональная - свойство информационных технологий с определенной надежностью реализовать функции информационного программно-технологического обеспечения, технического и эргономического обеспечения. Адаптивная - свойство информационной технологии реализовывать свои функции при их изменении в пределах установленных при проектировании границ. 5. Средства проектирования информационных технологий

При проектировании технологии обработки данных в диалоговом режиме центральным моментом является организация диалога пользователя и ЭВМ, в ходе которого пользователь информируется о состоянии решения задачи и имеет возможность активно воздействовать на ход вычислительного процесса. Существует несколько подходов к организации общения пользователя с системы. Наиболее распространенный - создание специального формализованного языка, что является недостатком,

т.к. требуется специальная подготовка пользователя, изучение языка, частое обращение к инструкциям, которые периодически меняются с изменениями и совершенствованием системы. В связи с этим в настоящее время наибольшее распространение получили методы общения с системой, не требующие специальных знаний и навыков от пользователя. К ним относятся: - диалог «да – нет»; - программированный вопросник; - «свободный диалог» (пользователь

формирует запрос в произвольной форме на естественном языке. Система, оперирующая с БД, извлекает из этого запроса понятные ей элементы и строит на их основе новый запрос, который предъявляет пользователю. При утвердительном ответе со стороны пользователя, он получает требуемые данные. В противном случае система организует уточняющий диалог). Этот метод эффективен и позволяет снять психологический барьер.

Недостатки всех трех методов: 1. Неэффективное использование машинного времени и дорогостоящего канала связи (если он задействован), что снижает рентабельность всей управляющей системы; 2. Отсутствие гарантии быстрого ответа на вопрос, требующий принятия оперативного решения в критических ситуациях. Технология диалогового режима на практике способствует наилучшему сочетанию возможностей пользователя и ЭВМ в процессе решения экономических задач.

Говоря о диалоговом режиме, о взаимоотношении пользователя и ЭВМ необходимо затронуть вопрос о степени защищенности данных системы. Эта проблема охватывает как физическую защиту данных и системных программ, так и защиту от несанкционированного доступа к данным. Проблема обеспечения санкционированности использования данных охватывает вопросы защиты данных от нежелаемой их модификации или уничтожения, а также и от несанкционированного чтения.

Можно выделить три обобщенных механизма управления доступа к данным: 1. Идентификация пользователя (защита при помощи программных паролей). Пароль периодически меняется, чтобы предотвратить несанкционированное его использование. Этот метод является самым простым и дешевым, но не обеспечивает надежной защиты. 2. Метод автоматического обратного вызова (отпадает необходимость в запоминании паролей.

Пользователь сообщает ЭВМ свой идентификационный код, который сверяется с кодами, находящимися в памяти ЭВМ и только затем получает доступ к информации). Недостаток: низкая скорость обмена. 3. Метод кодирования данных - наиболее эффективный метод защиты. Источник информации кодирует ее при помощи некоторого алгоритма и ключа кодирования. Получаемые закодированные выходные данные не доступны никому, кроме владельца ключа.

Режим диалога задается в виде схемы и таблиц диалога. Схема диалога разрабатывается на весь комплекс решаемых задач, вводится в систему и предопределяется организация пользователя с ЭВМ. Схема диалога представляет собой графическую интерпретацию конструкции диалога, задающей требуемую последовательность обменов данными между пользователем и системой. Основным графическим представлением схемы диалога является диаграмма состояний.

Каждая вершина графа соответствует определенному состоянию диалога, а дуга определяет изменение этого состояния. В каждом состоянии диалога система ожидает ввода сообщения от пользователя и в зависимости от введенной информации переходит в другое состояние. При выходе осуществляется соответствующая обработка данных из информационной базы и выдается определенная информация на экран или печать. Различают линейные (при вводе и просмотре разнотипной информации), древовидные

(при выборочной коррекции и управлению по меню) и сетевые (соответствуют директивному управлению и непосредственному редактированию данных) схемы диалога. Одной из применяемых на практике графовых моделей диалоговой системы является дерево разговоров, где вершины представляют собой тексты на экране дисплея, а дуги - возможные пути перехода от одной вершины к другой. Работы, выполняемые ЭВМ, изображаются в форме ветвей дерева разговоров.

В корне дерева располагается сообщение пользователя, инициирующее задачу, затем происходит разветвление различной степени в зависимости от числа вариантов ответа пользователя на запрос ЭВМ. Множество вершин графа определяет множество состояний, в которых может пребывать диалоговый процесс. Множество дуг графа соответствует возможным переходам из одного состояния в другое. Смена состояний осуществляется либо по программе, либо в соответствии с директивами пользователя.

Заключение В заключение проделанной работы хотелось бы подвести некоторые итоги. Итак, мы выяснили, что информационные технологии являются сферой исключительно важной для решения проблемы низкой эффективности российской экономики. Развитие информационных технологий позволит создать не только новые рабочие места, но и инфраструктуру для развития и эффективного применения инноваций, получить доступ к инвестициям и интегрироваться в мировое информационное и экономическое пространство.

В узком понимании, информационная технология - использование вычислительной техники и систем связи для создания, сбора, передачи, хранения, обработки информации; она - часть информационного бизнеса. Любая технология базируется на научно-теоретическом, инженерно-техническом, программном обеспечении. Само по себе это ядро еще не образует технологию. Для этого оно должно быть интегрировано и поддерживаемо сетевыми пространственно-временными, оранизационно-

людскими связями и отношениями. Проектирование рациональных технологических процессов обработки данных является довольно сложной задачей. Эта сложность обусловливается тем, что сама система АОЭИ относится к классу сложных систем и при ее разработке должны учитываться многие параметры, среди которых не только чисто технические, но и параметры, учитывающие различные человеческие факторы, вопросы повышения сроков эксплуатации и использования инструментальных средств, уменьшения сроков разработки,

ряд экономических соображений и т.д. Список используемой литературы 1. Автоматизированные информационные технологии в экономике: Учебник / Под ред. Г.А. Титоренко М.: ЮНИТИ, 1998. 2. Багриновский К.А. Хрусталев Е.Ю. Новые информационные технологии // ЭКО М 1996. №7. 3. Богуславский Ю.Б. Информационные технологии в

России // Компьютерра, 1997. №47. 4. Информационные технологии в экономике / Под редакцией А.Г. Титоренко М.: Юнити, 2003. 5. Козырев А.А. Информационные технологии в экономике и управлении: Учебник. – СПб 2003. 6. Компьютерные системы и сети: Учебное пособие / Под ред. В.П. Косарева и Л.В. Еремина

М.: Финансы и статистика, 1999. 7. Смирнова Г.Н Сорокин А.А Тельнов Ю.Ф. Проектирование экономических информационных систем М.: Финансы и статистика, 2001. 8. Центр информационных технологий // http://www.citforum.ru