1. Информационная модель
2. Модели информационных систем
3. Информационная модель объекта
4. Информационная модель данных
5. Виды информационных моделей
6. Модели информационных процессов
7. Модели информационных технологий
8. Структуры информационных моделей
9. Типы информационных моделей
10. Создание информационной модели
11. Компьютерная информационная модель
12. Модель информационной безопасности
13. Информационная модель предприятия
14. Моделирование информационные модели
15. Сетевые информационные модели
16. Понятие информационной модели
17. Информационные модели систем управления
Под объектом реального мира понимается современное промышленное предприятие или его часть – отдельное здание, система, оборудование. Информационная модель является цифровым прототипом предприятия, в котором однозначно определен каждый его элемент и обеспечена их логическая взаимосвязь. Именно структура объекта и назначенные взаимосвязи – основные признаки информационной модели.
Типы структурирования информации
Способы структурирования информации, её классификация зависят от целей и задач, решаемых с помощью информационных моделей.
Так, для задач технического учета оборудования в информационных моделях предприятия применяется многомерная классификация объектов предметной области, позволяющая в рамках одной модели представить данные в разных разрезах:
• топологическая классификация – отражение взаимного расположения объектов в пространстве: площадка – здания и сооружения – отметки – помещения – системы и оборудование в помещениях – внутренние компоненты оборудования;
• системная – отражение структуры технологических систем и их взаимной вложенности друг в друга;
• параметрическая – разделение объектов определенного типа (строительных конструкций, оборудования, трубопроводов, арматуры и так далее) на классы в зависимости от присущего им набора свойств (параметров), например, насосы центробежные, насосы осевые, насосы поршневые и так далее.
Типы информации, содержащейся в модели
Информационная модель объединяет в едином актуальном и структурированном электронном хранилище всю необходимую для функционирования предприятия информацию. Этими данными в любой момент могут воспользоваться как технические специалисты, так и руководители организации. Всю содержащуюся в модели информацию можно разделить на 3 типа – данные (паспорта объектов), их графическое представление и документы, – внутри каждого из которых есть бесконечное количество своих разновидностей.
Данные:
• статические характеристики объектов – информация о заводе-изготовителе, дате изготовления и так далее;
• динамическая информация – данные мониторинга, изменяющиеся в режиме реального времени;
• ретроспективные данные – история функционирования объекта, отчеты о событиях: проведенных осмотрах, регламентных работах и так далее;
• плановые данные, например, план будущих осмотров и работ.
Графическая информация:
• фотографии;
• сферические панорамы;
• трехмерные модели объектов;
• электронные карты.
Документы:
• технологические схемы;
• проектные и конструкторские чертежи;
• ведомости и спецификации;
• календарные планы-графики работ;
• финансовые отчеты;
• другие типы документов.
Информационные модели могут включать в себя любые другие типы информации, например, отсканированные материалы.
Основные функции информационных моделей:
• Накопление информации – информационная модель выступает в качестве агрегатора данных из различных источников и информационных систем.
• Организация удобного доступа к данным и документам с помощью легкого в освоении и использовании интерфейса, основанного на четкой структуре информации.
• Анализ информации – информационные модели содержат специализированные инструменты, позволяющие решать различные аналитические задачи.
• Визуализация данных.
Прикладные решения НЕОЛАНТ на базе информационных моделей
Информационные модели призваны решать прикладные задачи промышленных предприятий на всех стадиях жизненного цикла сложных технологических объектов: проектирование, строительство, эксплуатация. Они позволяют минимизировать временные ресурсы и финансовые затраты, максимизировать эффект отдачи от инвестиций, исключить или уменьшить вероятность ошибок. Перечислим задачи, которые уже решили заказчики «НЕОЛАНТ» с помощью технологии информационных моделей.
Сквозное сопровождение жизненного цикла объектов:
• разработка стратегий развития инфраструктуры месторождения.
Оптимизация проектирования:
• повышение качества и сокращение сроков проектирования;
• верификация проектных требований на основе интеграции информационных моделей с системами управления требованиями.
Оптимизация строительства:
• упрощение, ускорение и улучшение качества строительно-монтажных работ – модель значительно нагляднее и понятнее чертежей, каждый элемент объекта имеет трехмерные координаты и привязан к плану-графику строительства;
• упрощение авторского надзора проектными институтами.
Повышение эффективности эксплуатации:
Из реальности в модель – мониторинг состояния объекта:
• анализ текущего состояния объекта;
• визуальный контроль происходящих на объектах процессов;
• принятие тактических решений с использованием единого постоянно актуализируемого электронного хранилища информации предприятия;
• своевременное предотвращение критических ситуаций и устранение их последствий;
• повышение экономической эффективности эксплуатации;
Из модели в реальность – виртуальное моделирование ситуации:
• имитационное моделирование ситуаций, в том числе аварийных;
• обучение специалистов на 3D тренажерах.
Определение "компания" является сложной онтологической (понятийной) структурой, состоящей из определенной совокупности сущностей и взаимосвязей. Взаимодействия между ее элементами, определяемые бизнес-логикой и закрепленные в наборе бизнес-правил, и являются деятельностью компании. Информационная система "отражает" логику и правила, организуя и преобразуя информационные потоки, автоматизирует процессы работы с данными и информацией и визуализирует результаты в виде наборов отчетных форм. Поэтому для начала следует создать бизнес-модель предприятия, являющуюся отображением предприятия и его информационно-управляющей системы. При создании модели формируется "язык общения" руководителей предприятия, консультантов, разработчиков и будущих пользователей, позволяющий выработать единое представление о том, ЧТО и КАК должна делать система управления предприятием (корпоративная система управления).
Такая бизнес-модель - осязаемый результат, с помощью которого можно максимально конкретизировать цели внедрения ИС и определиться со следующими параметрами проекта:
• основные цели бизнеса, которые можно достичь посредством автоматизации процессов;
• перечень участков и последовательность внедрения модулей ИС;
• фактическая потребность в объемах закупаемого программного и аппаратного обеспечения;
• реальные оценки сроков развертывания и запуска ИСУ;
• ключевые пользователи ИС и уточненный список членов команды внедрения;
• степень соответствия выбранного вами прикладного программного обеспечения специфике бизнеса вашей компании.
В основе модели всегда лежат бизнес-цели предприятия, полностью определяющие состав всех базовых компонентов модели:
• бизнес-функции, описывающие, ЧТО делает бизнес;
• основные, вспомогательные и управленческие процессы, описывающие, КАК предприятие выполняет свои бизнес-функции;
• организационно-функциональную структуру, определяющую, ГДЕ исполняются бизнес-функции и бизнес-процессы;
• фазы, определяющие, КОГДА (и в какой последовательности) должны быть внедрены те или иные бизнес-функции;
• роли, определяющие, КТО исполняет бизнес-функции и КТО является "хозяином" бизнес-процессов;
• правила, определяющие связь и взаимодействие между всеми ЧТО, КАК, ГДЕ, КОГДА и КТО.
После построения бизнес-модели (или параллельно с этим) можно приступать к формированию модели проектирования, реализации и внедрения самой ИС.
Опыт создания и использования "заказных" ИС позволяет условно выделить следующие основные этапы их жизненного цикла:
• определение требований к системе и их анализ - определение того, что должна делать система;
• проектирование - определение того, как система будет делать то, что она должна делать; проектирование - это, прежде всего спецификация подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия в системе;
• разработка - создание функциональных компонентов и отдельных подсистем, соединение подсистем в единое целое;
• тестирование - проверка функционального соответствия системы показателям, определенным на этапе анализа;
• внедрение - установка и ввод системы в действие;
• функционирование - штатный процесс эксплуатации в соответствии с основными целями и задачами ИС;
• сопровождение - обеспечение штатного процесса эксплуатации системы на предприятии заказчика.
Определение требований к системе и анализ являются первым этапом создания ИС, на котором требования заказчика уточняются, согласуются, формализуются и документируются. Фактически на этом этапе дается ответ на вопрос: "Для чего предназначена и что должна делать информационная система?". Именно здесь лежит ключ к успеху всего проекта.
Целью системного анализа является преобразование общих, расплывчатых знаний об исходной предметной области (требований заказчика) в точные определения и спецификации для разработчиков, а также генерация функционального описания системы.
На этом этапе определяются и специфицируются:
• внешние и внутренние условия работы системы;
• функциональная структура системы;
• распределение функций между человеком и системой, интерфейсы;
• требования к техническим, информационным и программным компонентам системы;
• требования к качеству и безопасности;
• состав технической и пользовательской документации;
• условия внедрения и эксплуатации.
Разработка перечисленных выше спецификаций при создании ИС, предназначенной для автоматизации управленческих процессов, в общем случае проходит четыре стадии.
Первая стадия анализа - структурный анализ предприятия - начинается с исследования того, как организована система управления предприятием, с обследования функциональной и информационной структур системы управления, определения существующих и возможных потребителей информации.
По результатам обследования аналитик на первой стадии анализа выстраивает обобщенную логическую модель исходной предметной области, отображающую ее функциональную структуру, особенности основной деятельности и информационное пространство, в котором эта деятельность осуществляется (рис.). На этом материале аналитик строит функциональную модель "Как есть" (As Is).
Вторая стадия работы, к которой обязательно привлекаются заинтересованные представители заказчика, а при необходимости и независимые эксперты, состоит в анализе модели "Как есть", выявлении ее недостатков и узких мест, определении путей совершенствования системы управления на основе выделенных критериев качества.
Третья стадия анализа, содержащая элементы проектирования, - создание усовершенствованной обобщенной логической модели, отображающей реорганизованную предметную область или ее часть, которая подлежит автоматизации - модель "Как должно быть" (As To Be).
Заканчивается процесс (четвертая стадия) разработкой "Карты автоматизации", представляющей собой модель реорганизованной предметной области, на которой обязательно обозначены "границы автоматизации".
В большинстве случаев модель "Как есть" улучшается системным аналитиком за счет устранения очевидных несоответствий и узких мест, а полученный таким образом вариант модели рассматривается в дальнейшем в качестве предварительной модели "Как должно быть", которая впоследствии дополняется в соответствии со стратегией развития предприятия.
На стадии анализа требований к проектируемой системе вводятся:
• классы пользователей и соответствующие диаграммы бизнес-транзакций;
• модели (диаграммы) процессов прикладной деятельности и соответствующие перечни функциональных задач ИС;
• классы объектов предметной области и соответствующие диаграммы "сущность-связь", отражающие информационную модель этой предметной области;
• топология расположения подразделений и пользователей, обслуживаемых данной ИС;
• параметры защиты данных, информации и самой системы.
Основным документом, отражающим результаты работ первого этапа создания ИС, является техническое задание на проект (разработку), содержащее, кроме вышеперечисленных определений и спецификаций, также сведения об очередности создания системы, сведения о выделяемых ресурсах, директивных сроках проведения отдельных этапов работы, организационных процедурах и мероприятиях по приемке этапов, защите проектной информации и т. д.
Следующий этап - проектирование. В реальных условиях проектирование - это поиск, моделирование способа разработки, который удовлетворяет требованиям функциональности системы средствами имеющихся технологий с учетом заданных начальных условий и ограничений. Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта.
Основная задача любого успешного проекта заключается в том, чтобы на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации можно было обеспечить:
• требуемую функциональность системы и степень адаптации к изменяющимся условиям ее функционирования;
• требуемую пропускную способность системы и минимальное время реакции системы на запрос;
• безотказную работу системы в требуемом режиме, готовность и доступность системы для обработки запросов пользователей;
• простоту эксплуатации и сопровождения системы;
• необходимую безопасность данных и права доступа пользователей.
Производительность и надежность являются главными факторами, определяющими эффективность системы. Хорошее проектное решение служит основой высокопроизводительной системы.
Проектирование информационных систем охватывает три основные области:
• проектирование структур данных, которые будут реализованы в базе данных;
• проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;
• проектирование конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры, параллельной обработки, распределенной обработки данных и т. п.
На основе результатов системного анализа на стадии предварительного проекта разрабатываются:
• проект программно-аппаратной реализации, проект пользовательских интерфейсов и технологии работы пользователей в системе;
• архитектура распределенной системы и спецификации телекоммуникационной сети;
• модели (диаграммы) потоков данных;
• функциональные блок-схемы прикладного и системного программного обеспечения (последние - в соответствии с принятыми моделями среды ИС и профилями стандартов).
Стадия предварительного проекта может предусматривать прототипирование фрагментов, важных с точки зрения пользователя, для проверки их соответствия требованиям на ранней фазе разработки.
На стадии детального проектирования разрабатываются:
• комплексы функциональных программ ИС и проект реализации среды ИС;
• структуры данных, средства ведения баз данных;
• сетевые адреса, протоколы телекоммуникаций и другие компоненты среды обмена информацией, включаемые в состав проектируемой ИС;
• правила разграничения доступа пользователей и средства их реализации.
Стадия реализации ИС предусматривает разработку и тестирование компонентов, и комплексное тестирование системы.
Стадия эксплуатации и сопровождения предусматривает контроль функционирования, внесение требуемых изменений в информационную базу в процессе текущей работы и модернизацию функций ИС силами прикладных специалистов с помощью инструментальных средств, встроенных в систему.
Этапы разработки, тестирования, внедрения, эксплуатации и сопровождения ИС объединяются термином реализация. Реализация ИС является чрезвычайно сложным многоаспектным процессом, осуществляемым на базе совокупностей (профилей) гармонизированных международных стандартов, спецификаций и соглашений. Такая практика является залогом того, что создаваемая информационная система будет реализована как "открытая система". Иными словами, такая ИС будет масштабируема, мобильна, переносима, обладать дружественными интерфейсами и т. д.
Жизненный цикл ИС формируется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и, как правило, носит спирально-итерационный характер. Реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением дополнительных ограничений и т.п. На каждом этапе жизненного цикла порождается определенный набор технических решений и документов, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, принятые на предыдущем этапе. Жизненный цикл ИС заканчивается, когда прекращается ее программное и техническое сопровождение.
Рассматриваемый текст составлен из букв алфавита русского языка. Англоязычный текст использует буквы алфавита английского языка. « Буквами» текста могут быть не только буквы русского или иностранного языка. Музыкант представляет мелодию в виде текста, записанного нотами. Математик при записи математического текста использует математические символы.
В этих примерах информация была записана в виде текста на одном из языков кодирования (естественном, научном, специальном). Текст можно рассматривать как своеобразную модель, способную содержать, хранить и передавать информацию. Среди моделей, которыми пользуется человек, языковые модели занимают значительное место, так как они лучше приспособлены для коммуникации. Для передачи такой модели требуется меньше усилий и материальных затрат, чем для передачи, например, натурной модели. Языковые модели, содержащие целенаправленно отобранную информацию, принято называть информационными моделями. Умение выделять существенную для рассматриваемого объекта информацию и организовывать ее в удобном для исследования виде является важнейшим фактором, обеспечивающим адекватность модели исследуемому объекту.
Пример информационной модели оценивания знаний студентов. Существенными характеристиками являются: фамилия студента, предмет и балл. Связи между объектом и его характеристиками представлены на рисунке, который дает схемное описание рассматриваемой модели. В этом описании используемые характеристики принимают следующие значения: фамилия - текстовые значения, предмет - текстовые значения, балл - числовое (5, 4, 3, 2). Формализованное описание данной модели является трехместными предикатом с именем оценка: оценка (фамилия, предмет, балл).
Для конкретных значений аргументов этот предикат превращается в факт. Например, если студент Иванов по программированию получил оценку 5, то имеет место факт: оценка (Иванов, программирование, 5). С помощью таких фактов можно выделить различные характеристики оценки, например, можно выделить студентов, получивших по программированию балл 5.
Терминология IDEF1X практически полностью совпадает с терминологией IDEF1, однако существует ряд фундаментальных отличий в теоретических концепциях этих методологий. Графически IDEF1X модель данных изображается совокупностью блоков (сущности), соединяющих блоки линий (отношения между сущностями) и имена атрибутов внутри блоков.
Фундаментальные понятия информационных моделей:
• объект - нечто информационное, существующее и различимое (например, редуктор);
• атрибут - свойство, характеристика объекта (например, стандартизированное обозначение редуктора);
• значение атрибута - например, «Одноступенчатый цилиндрический».
Информационный объект — это описание некоторой сущности предметной области — реального объекта, процесса, явления или события. Информационный объект (сущность) образуется совокупностью логически взаимосвязанных атрибутов (свойств), представ-ляющих качественные и количественные характеристики объекта (сущности).
Между объектами предметной области могут существовать связи, имеющие различный содержательный смысл. Эти связи могут быть обязательными или факультативными.
Если вновь порожденный объект, оказывается, по необходимости связанным с каким-либо объектом предметной области, то между этими двумя объектами существует обязательная связь. В противном случае связь является факультативной (необязательной).
Обязательная связь «ЗАМЕЩАЕТ» существует, например, между двумя объектами СОТРУДНИК и ДОЛЖНОСТЬ в предметной области кадровой информационной системы. Каждый принимаемый в организацию сотрудник зачисляется на какую-либо должность и не может быть сотрудника, не замещающего какой-либо должности. В то же время связь «ЗАМЕЩАЕТСЯ» между типами объектов СОТРУДНИК и ДОЛЖНОСТЬ является факультативной, поскольку могут существовать вакантные должности.
Совокупность объектов предметной области и связей между ними характеризует (типовую) структуру предметной области.
Множество объектов предметной области, значения атрибутов объектов и связи между ними могут изменяться во времени. Изменения могут сводиться к появлению новых или исключению из рассмотрения некоторых существующих объектов в предметной области, установлению новых или разрушению существующих связей между ними. Поэтому с каждым моментом времени можно сопоставить некоторое состояние предметной области.
Информационно-логическая модель (ИЛМ) — совокупность информационных объектов (сущностей) предметной области и связей между ними.
Концептуальная модель - это модель предметной области. Компонентами модели являются объекты и взаимосвязи. Концептуальная модель служит средством общения между различными пользователями и поэтому разрабатывается без учета особенностей физического представления данных. При проектировании концептуальной модели все усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки. Проектирование концептуальной модели основано на основе анализа решаемых на этом предприятии задач по обработке данных. Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области. Взаимосвязи между объектами являются частью концептуальной модели и должны отображаться в базе данных. Взаимосвязь может охватывать любое число объектов. С другой стороны, каждый объект может участвовать в любом числе связей. Наряду с этим существуют взаимосвязи между атрибутами объекта.
Различают взаимосвязи типа:
- "один к одному",
- "один ко многим",
- "многие ко многим".
Взаимосвязь «один к одному» означает, что каждой записи в одном объекте может соответствовать только одна запись в другом объекте и обозначается одинарными стрелками между объектами.
Взаимосвязь «один ко многим» свидетельствует о том, что одной записи в одном объекте может соответствовать несколько записей в другом объекте и обозначается с помощью одинарной стрелки в одном направлении и двойной стрелки в другом направлении.
Взаимосвязь «многие ко многим» свидетельствует о том, что одной записи в одном объекте может соответствовать несколько записей в другом объекте и наоборот, обозначается такая связь с помощью двойной стрелки в одном направлении и двойной стрелки в другом направлении.
С помощью концептуальной зависимости или типа связи определяется понятие ключа отношения или разновидности ключей. Вероятным ключом отношения Первичным ключом отношения (ключом) называется такой вероятный ключ, значение которого является уникальным для каждой записи отношения. Первичный ключ служит идентификатором данных, хранящихся в объекте (отношении). Называется такое множество атрибутов К, что каждое сочетание их значений встречается только в одной строке и никакое подмножество К этим свойством не обладает. Систематическая проверка свойств вероятного ключа отношений позволяет следить за достоверностью информации. Для облегчения контроля в каждом отношении выбирается один ключ в качестве основного.
Концептуальная модель преобразуется в логическую модель, которая обеспечивается конкретной СУБД.
Определение модели данных предусматривает указание множества допустимых информационных конструкций, операций над данными и множества ограничений для хранимых значений данных.
Принципиальными различиями обладают три модели данных:
- реляционная,
- иерархическая,
- сетевая.
Существующие СУБД обеспечивают реализацию возможностей этих моделей данных с теми или иными ограничениями и уточнениями. Организация данных в ЭИС рассматривается с позиций той или иной модели данных.
Итак, логическая модель может быть либо реляционной, либо иерархической, либо сетевой. Выбор СУБД происходит после разработки концептуальной модели предметной области. Основное различие между указанными тремя типами моделей данных состоит в способах представления взаимосвязей между объектами.
Во всех примерах будет использоваться предметная область «Госпиталь». В рассматриваемой системе госпиталя определенное число пациентов находится на лечении. Если пациент поступает в госпиталь впервые, то на него заводится карточка для первичной регистрации. Если же пациент обращается повторно, в его историю болезни вносятся дополнения. Вне зависимости от того, сколько раз пациент обращался в госпиталь, он имеет уникальный идентификационный номер. Информация о каждом пациенте включает имя, регистрационный номер пациента и его домашний адрес. Таким образом, атрибутами объекта ПАЦИЕНТ являются «номер пациента», «имя пациента», «адрес пациента». Следующий объект - ХИРУРГ. Этот объект имеет следующие атрибуты - «номер лицензии хирурга», «имя хирурга». Предположим, что в госпитале проводятся только хирургические операции, назначается лечение и препараты. Таким образом, элементами данных или атрибутами являются: «номер пациента», «имя пациента», «адрес пациента», «номер лицензии хирурга», «имя хирурга», «дата операции», «операция», «препарат, назначенный после лечения», «побочный эффект».
В любой модели данных для представления объектов и их взаимосвязей необходимо некоторым образом сгруппировать элементы данных. Процесс нормализации состоит в группировке элементов данных в ряде отношений. Приведение отношений к первой, второй и третьей нормальной форме последовательно устраняет проблемы включения, удаления и модификации записей соответствующей базы данных. Представленное отношение является ненормализованным, поскольку на пересечении строк и столбцов существует группа значений, что недопустимо.
Для нормализации необходимо продублировать значения атрибутов «номер пациента», «имя пациента», «домашний адрес» из ПАЦИЕНТА, и «номер лицензии хирурга», «имя хирурга» из ХИРУРГА. Такое отношение будет находиться в первой нормальной форме. Если значения, которые принимают атрибуты «номер пациента», «номер лицензии хирурга» и «дата операции» известны, то можно узнать значения остальных атрибутов. Перечисленные атрибуты можно назвать ключевыми. Все не ключевые атрибуты находятся в функциональной зависимости от первичного ключа. Следовательно, значения первичного ключа однозначно определяют значения не ключевых атрибутов.
Проблема включения:
- если вновь поступающий пациент никогда не подвергался операциям, его нельзя включить в базу данных;
- при поступлении в госпиталь нового хирурга, не сделавшего ни одной операции, данные о нем нельзя включить в базу данных.
Для устранения этих проблем отношение приводится ко второй нормальной форме, в котором создаются три отношения: ПАЦИЕНТ, ХИРУРГ, ОПЕРАЦИЯ. Всякое отношение во второй нормальной форме одновременно является отношением в первой нормальной форме.
Иерархическая модель данных
Иерархическая модель данных строится по принципу иерархии типов объектов, то есть один тип объекта является главным, а остальные находятся на низших уровнях иерархии - подчиненными.
В повседневной жизни мы часто имеем дело с иерархическими структурами. Например, структура предприятия, генеалогическое дерево. Иерархическая древовидная структура строится из узлов и ветвей (дерево перевернутое).
Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект.
Корень - это наивысший узел.
Иерархическая модель данных организует данные в виде иерархической древовидной структуры. Каждый экземпляр корневого узла образует начало записи логической базы данных, то есть иерархическая база данных состоит из нескольких деревьев.
Узел является совокупностью атрибутов, описывающих объект. Корневой узел - это главный тип объекта. Корневой узел находится на первом уровне. Зависимые узлы (подчиненные виды объектов) находятся на 2-ом, 3-ем и т.д. уровнях.
Иерархическая древовидная структура удовлетворяет следующим условиям:
- иерархия неизменно начинается с корневого узла;
- каждый узел состоит из одного или нескольких атрибутов, которые описывают объект в данном узле;
- на низших уровнях могут находиться зависимые узлы. Узел, находящийся на предшествующем уровне, является исходным для новых зависимых узлов. Зависимые узлы могут добавляться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях без всяких ограничений. Исключение - 1-ый узел-корень.
- каждый узел, находящийся на уровне 2, соединен с одним и только одним узлом на уровне 1. Каждый узел, находящийся на уровне 3, соединен с одним и только одним узлом, находящемся на уровне 2 и т.д.
Объекты "хирург", "операция", "препарат" объединены в порожденный узел. Для каждого пациента может быть две операции, тогда на втором уровне будут 2 экземпляра.
Может быть другая версия иерархической модели.
Достоинства модели:
- простота понимания и использования;
- обеспечение определенного уровня независимости данных. С помощью данной модели можно реализовать различные представления пользователей.
- Простота оценки операционных характеристик благодаря заранее заданным взаимосвязям.
Недостатки:
- практически невозможно реализовать взаимосвязь «многие ко многим», т.к. структура становится слишком громоздкой;
- сложности с операциями включения и исключения данных из-за строгой иерархичности;
- доступ к любому узлу происходит только через исходный узел.
Сетевая модель данных
В сетевой модели данных понятие главного и подчиненного объектов несколько расширены. Любой объект может быть главным и подчиненным. Один и тот же объект может выступать и в роли "владельца" и в роли "члена набора".
В сетевой модели данных объекты предметной области объединяются в "сеть". Графически сеть представляется в виде прямоугольников и стрелок. Направленные стрелки соединяют два или более типов записей и служат для изображения типов наборов. Каждый тип записей может содержать нуль, один или несколько атрибутов (элемент данных, поле). В базе данных может иметься один или несколько экземпляров записи некоторого типа.
Владелец набора - тип записи, из которой исходит стрелка.
Член набора - тип записи, к которой направлена стрелка.
Набор - это поименованная совокупность связанных записей. Экземпляр набора существует после запоминания записи-владельца.
Тип набора представляет логическую взаимосвязь "один ко многим". Стрелка, направленная от владельца набора к его члену обозначает тип набора.
Набор может быть реализован несколькими способами. В данной работе будут рассмотрены некоторые из них. Это организация набора в виде кольцевой структуры и сингулярные наборы.
При использовании сингулярного набора необходимо учитывать следующее:
- в базе данных может содержаться только один экземпляр сингулярного набора;
- с помощью сингулярного набора можно объединить записи, у которых нет естественного владельца;
- в сингулярный набор можно включать записи, которые при вводе в базу данных не имеют владельца, но могут его приобрести впоследствии. Тогда определенная запись исключается из сингулярного набора и включается в экземпляр набора с новым владельцем.
Для сетевых моделей характерно то, что программист, который будет работать с логической моделью данных этого типа должен хорошо знать "навигацию" среди различных данных.
Основным недостатком сетевой модели данных является сложность ее реализации и большое количество терминов.
Границы между моделями различных типов или классов, а также отнесение модели к какому-то типу или классу чаще всего условны.
Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели:
• цель использования;
• область знаний;
• фактор времени;
• способ представления.
По целям использования выделяются модели учебные, опытные, имитационные, игровые, научно-технические.
По области знаний выделяются модели биологические, экономические, исторические, социологические и т.д.
По фактору времени разделяются модели динамические и статические. Статическая модель отражает строение и параметры объекта, поэтому ее называют также структурной. Она описывает объект в определенный момент времени, дает срез информации о нем. Динамическая модель отражает процесс функционирования объекта или изменения и развития процесса во времени.
Любая модель имеет конкретный вид, форму или способ представления, она всегда из чего-то и как-то сделана или представлена и описана. В этом классе, прежде всего, модели рассматриваются как материальные и нематериальные.
Материальные модели - это материальные копии объектов моделирования.
Они всегда имеют реальное воплощение, воспроизводят внешние свойства или внутреннее строение, либо действия объекта-оригинала. Примеры: глобус - модель формы земного шара, кукла - модель внешнего вида человека, робот - модель действий человека на вредном производстве. Материальное моделирование использует экспериментальный (опытный) метод познания.
Нематериальное моделирование использует теоретический метод познания. По-другому его называют, абстрактным, идеальным. Абстрактные модели, в свою очередь, делятся на воображаемые и информационные.
Информационная модель - это совокупность информации об объекте, описывающая свойства и состояние объекта, процесса или явления, а также связи и отношения с окружающим миром.
Информационные модели представляют объекты в виде, словесных описаний, текстов, рисунков, таблиц, схем, чертежей, формул и т.д. Информационную модель нельзя потрогать, у нее нет материального воплощения, она строится только на информации. Ее можно выразить на языке описания (знаковая модель) или языке представления (наглядная модель).
Одна и та же модель одновременно относится к разным классам деления. Например, программы, имитирующие движение тел (автомобиля, снаряда, маятника, лифта и пр.). Такие программы используются на уроках физики (область знания) с целями обучения (цель использования). В то же время они являются динамическими, так как учитывают положение тела в разные моменты времени, и алгоритмическими по способу реализации. Рассмотрим подробнее класс информационных моделей с позиции способов представления информации. Форма представления информационной модели зависит от способа кодирования (алфавита) и материального носителя.
Воображаемое (мысленное или интуитивное) моделирование - это мысленное представление об объекте. Такие модели формируются в воображении человека и сопутствуют его сознательной деятельности. Они всегда предшествуют созданию материального объекта, материальной и информационной модели, являясь одним из этапов творческого процесса. Например, музыкальная тема в мозгу композитора - интуитивная модель музыкального произведения.
Вербальное моделирование (относится к знаковым) - это представление информационной модели средствами естественного разговорного языка (фонемами). Мысленная модель, выраженная в разговорной форме, называется вербальной (от латинского слова verbalize - устный). Форма представления такой модели - устное или письменное сообщение. Примерами являются литературные произведения, информация в учебных пособиях и словарях, инструкции пользования устройством, правила дорожного движения.
Наглядное (выражено на языке представления) моделирование - это выражение свойств оригинала с помощью образов. Например, рисунки, художественные полотна, фотографии, кинофильмы. При научном моделировании понятия часто кодируются рисунками - иконическое моделирование. Сюда же относятся геометрические модели - информационные модели, представленные средствами графики.
Образно-знаковое моделирование использует знаковые образы какого-либо вида: схемы, графы, чертежи, графики, планы, карты. Например, географическая карта, план квартиры, родословное дерево, блок-схема алгоритма. К этой группе относятся структурные информационные модели, создаваемые для наглядного изображения составных частей и связей объектов. Наиболее простые и распространенные информационные структуры - это таблицы, схемы, графы, блок-схемы, деревья.
Знаковое (символическое выражено на языке описания) моделирование использует алфавиты формальных языков: условные знаки, специальные символы, буквы, цифры и предусматривает совокупность правил оперирования с этими знаками. Примеры: специальные языковые системы, физические или химические формулы, математические выражения и формулы, нотная запись и т. д. Программа, записанная по правилам языка программирования, является знаковой моделью.
Одним из наиболее распространенных формальных языков является алгебраический язык формул в математике, который позволяет описывать функциональные зависимости между величинами. Составление математической модели во многих задачах моделирования хоть и промежуточная, но очень существенная стадия.
Математическая модель - способ представления информационной модели, отображающий связь различных параметров объекта через математические формулы и понятия.
В тех случаях, когда моделирование ориентировано на исследование моделей с помощью компьютера, одним из его этапов является разработка компьютерной модели.
Компьютерная модель - это созданный за счет ресурсов компьютера виртуальный образ, качественно и количественно отражающий внутренние свойства и связи моделируемого объекта, иногда передающий и его внешние характеристики. Компьютерная модель представляет собой материальную модель, воспроизводящую внешний вид, строение или действие моделируемого объекта посредством электромагнитных сигналов. Разработке компьютерной модели предшествуют мысленные, вербальные, структурные, математические и алгоритмические модели.
Модель (лат. “modulus” – мера) – это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств последнего; упрощённое представление системы для её анализа и предсказания, для получения качественных и количественных результатов, необходимых для принятия правильного управленческого решения.
Моделирование – это представление объекта моделью для получения информации о нём путём проведения экспериментов с его моделью.
Моделирование облегчает изучение объекта с целью его создания, дальнейшего преобразования и развития. Существует два основных вида моделирования: аналитическое и имитационное.
Для управления бизнес процессами (англ. “Business Process Management”, BPM) в современных системах используют методы имитационного моделирования.
На идее модели по существу базируется любой метод научного исследования, как теоретический (при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели), так и экспериментальный, использующий предметные модели.
Модели предметной области – это совокупность описаний, обеспечивающих взаимопонимание между пользователями: специалистами организации и разработчиками.
Модели всегда проще реальных объектов, но они позволяют выделить главное, не отвлекаясь на детали. Различают математические, физические, ситуационные, электрические, информационные модели.
Так, например, математические модели используют для описания объектов и процессов живой и неживой природы и технологии, в том числе – в физике, биологии, экономике.
Наиболее очевидными с точки зрения применения методов моделирования, несомненно, являются процессы управления, где на основе полученной информации необходимо принимать соответствующие решения. Обычно моделирование используется для исследования существующей системы, когда реальный эксперимент проводить нецелесообразно из-за значительных финансовых и трудовых затрат, а также при необходимости проведения анализа проектируемой системы, т.е. которая ещё физически не существует в данной организации. Для человека информационная модель является источником информации, на основе которой он формирует образ реальной обстановки.
Однозначного понятия системы нет. В общем виде под системой понимают совокупность взаимосвязанных элементов, образующих определённую целостность, единство.
Процесс построения модели является творческой процедурой, трудно поддающейся формализации. Модельные представления являются абстрактными образами элементов системы (объектов, технических средств, программного обеспечения и др.). Вместе они позволяют получить достаточно полное представление о создаваемой системе.
Количество групп элементов информационной модели определяется степенью детализации описания состояний и условий функционирования объекта управления. Как правило, элемент информационной модели связан с каким-либо параметром объекта управления.
Модель данных является способом отображения самих данных и их связей. Выделяют модели иерархических, сетевых и реляционных данных, как правило, входящих в состав систем управления базами данных (СУБД). В СУБД реализуются модели процессов накопления и применения информации и знаний.
В качестве инструментальных многофункциональных информационных моделей применяют, например, модели VIEW (англ. “Virtual Instruments Engineering Workbench”).
Для формирования модели используются:
• структурная схема объекта, подлежащего автоматизации;
• структурно-функциональная схема автоматизируемого объекта;
• алгоритмы функционирования системы;
• схема расположения технических средств на объекте;
• схема связи и др.
Главная цель проведения моделирования любой системы – изыскание вариантов решений, которые позволяют улучшить основные показатели её деятельности.
Необходимым элементом моделирования является анализ потоков данных. Спрос на средства аналитической обработки данных постоянно растёт. При этом пользователи заинтересованы в получении средств, позволяющих автоматически искать не только заданные данные, но неочевидные правила и неизвестные закономерности. Для реализации подобных систем используют методы интеллектуального анализа данных, позволяющие на основе накопленной информации принимать нетривиальные решения и генерировать качественно новые знания, способствующие повышению эффективности решений и деятельности людей, предприятий, организаций и т.п. Логика интеллектуально решаемых аналитических задач заключается в том, что первичные документы, отчёты и сводные таблицы анализируются с целью выявления полученных показателей. Исследование произошедших событий и полученных результатов (Что произошло?) происходит с целью ответа на вопрос “Почему?”. В результате проведённого анализа формируются прогностические (прогнозные) модели, в которых даются варианты развития ситуации.
Сбор, обработка и анализ реальных данных функционирования системы или объекта моделирования даёт требуемые количественные оценки для разработки вариантов программно-технического обеспечения автоматизированных систем.
При моделировании сложных объектов нельзя разобщать решаемые задачи. В противном случае получатся значительные затраты ресурсов и потери при реализации модели на конкретном объекте. Использование моделирования применительно к таким объектам требует одновременного исследования их взаимосвязей с внешней средой и другими элементами мета системы.
Под сложными системами понимаются системы, обладающие большим числом элементов, свойства которых не могут быть предсказаны, опираясь на знания свойств отдельных частей системы и способы их соединения.
Следует учитывать, что человек не может жить без мифа. При этом миф - неоднозначное понятие. Он может иметь и положительное, и отрицательное воздействие на социум. Миф способен поднять массы на конструктивные действия (вспомним энтузиазм советского народа в период индустриализации) и может нести отрицательный, разрушительный смысл: когда он направлен на достижение корыстных интересов отдельных политиков, олигархов, кланов, групп и группировок, то забываются или принижаются, ущемляются интересы граждан и государства.
Манипуляторная модель информационного воздействия
Манипуляторная модель информационного воздействия доминировала в XX веке в России и продолжает доминировать практически все 90-е годы. Вспомним многословные обещания народу в годы перестройки о скором процветании общества за счет "магических", оказалось - мифических, эффектов рынка и его полит - экономической парадигмы - монетаризма. Миф нельзя сводить к простому обману Дело в том, что процесс манипулирования часто развивается не по факту злого умысла, а по причине искренней веры его организаторов в ту или иную идею, программу. То есть они сами являются носителями мифологического мышления. Под эгидой мифов за годы реформ осуществлялось, организовывалось немало негативных информационных процессов и информационных программ. Вспомним, к примеру, информационные потоки в период, предшествующий дефолту в августе 1998 года.
Почти накануне Президент убеждает по телевидению народ, что с экономикой и финансами у нас все нормально. Правительство вначале поддакивает ему, потом замолкает. И, вдруг - "гром среди ясного неба": вмиг миллионы вкладчиков, сотни тысяч людей, особенно из среды "среднего класса", который так старались создать, стали бедными и безработными. Количество бедных в стране перевалило за критическую черту и составило около 50% населения. Об этом свидетельствуют и мониторинговые социологические исследования за последние десять лет, и их обобщение. Приведем лишь два факта: в той или иной степени от кризиса пострадали свыше 90% населения страны, а среднемесячный бюджет российской семьи из трех человек стал в 2,7 раза меньше. Любопытны обобщения социологов в плане реализации манипуляторного воздействия и по другим событиям 90-х годов, например, "рельсовой войны". Но от кризиса, его неожиданности существенно пострадал и имидж СМИ, поскольку в массовой психике сработал механизм трансферта - перенесение отношения к власти на отношение к средствам массовой информации, обслуживающих власть и элиту, сросшуюся с властью.
Диалоговая модель информационного воздействия
Диалоговая модель информационного воздействия считается самой прогрессивной, демократической и конструктивной. Почему? Потому что в ее основе лежат равноправные субъект-субъектные отношения или отношения социального партнерства. При этом издатель, редактор, ведущий телепередачи, да и весь телеканал, с одной стороны, и читатель, слушатель, с другой стороны, - это участники равноправного диалога, публичной дискуссии. Информационные процессы в данном случае существенно усложняются в плане концепции, замысла СМИ, производства и восприятия информации, особенно в плане структуры информационного материала, формы его подачи. Примерами организации диалоговой модели могут служить передачи Савика Шустера: "Свобода слова", "Герой дня", частично - "Времена" Владимира Познера. Из более позднего периода - "горячие линии" "Комсомольской правды" и других газет.
В последнее время диалоговая модель информационной политики начинает восстанавливаться, точнее, развиваться на новой основе - благодаря постоянному освещению в СМИ активной деятельности Президента РФ, его общения с различными категориями населения, государственных служащих, интервью журналистам. Особо подчеркнем значимость "горячей линии", проведенной Владимиром Путиным. Тем не менее, резервов здесь больше, чем достижений. Диалог властей всех уровней с народом в средствах массовой информации должен быть постоянным, более открытым и полным. Прав Валентин Осипов, когда задается вопросом: почему "не стало для нашей страны правилом то, что отличает демократию, к примеру, в США"?' Имеются в виду регулярные теле- и радиовыступления американского Президента. Результат во время массовой депрессии американского общества тонко уловил надобность в массовой коммуникации, в информационном общении с народом, в необходимости вести с ним открытый диалог, делиться своими переживаниями и раскрывать перспективы будущего страны. Данный пример свидетельствует о том, "как важно и утешить бедствующих, и вселить надежды..., и предотвратить вызревание гроздьев социального гнева". Заметим при этом, что нельзя диалог такого характера подменять диалогом-интервью журналиста с руководителями страны, или традиционной пресс-конференцией, где содержание вопросов корреспондентов часто имеет двойной смысл, несет в себе мотив сенсационности или отражает корпоративный интерес СМИ. В действительности далеко не все СМИ задействовали свои профессиональные резервы с тем, чтобы помогать народу познавать политику Государства, совершенствуя систему взаимоотношений Власти и Народа. Но в организации диалоговой информационной технологии эффект достигается встречным движением сторон, т.е. власти и СМИ.
А что же мы имели в России на рубеже веков? "В российском информационном поле, - отмечает бывший Секретарь Совета безопасности РФ С.Б.Иванов, - практически отсутствует диалог государства с гражданским обществом, народа - с властью. Это один из значимых факторов сохраняющегося недоверия населения страны к властным структурам". Создание условий для такого диалога, целенаправленные действия государства в организации диалоговой технологии - залог формирования эффективной государственной информационной политики. Возможно в этом заключается главный эффект информационно-психологической безопасности наших граждан.
На практике применяются, как показывает анализ, либо ярко выраженные, скажем, тоталитарные модели (авторитарная теория прессы) либо манипуляторные (вне теории социальной ответственности), или же пограничные и смешанные, где есть элементы, адекватные и либералистской, и авторитарной, и советской теории прессы. Сегодня пресса как печатная, так и электронная, утрачивает, причем по собственной инициативе, функцию защиты интересов всего социума - главную для общества. В последнее десятилетие XX века российские частные, да и многие государственные СМИ отражали и продолжают отражать преимущественно интересы политических и экономических элит. Нередко случается и так, что одновременно используются две или даже три модели.
Очевидно, что для осуществления информационно-аналитической работы, для анализа и организации информационных процессов необходимо применять "методы информационного моделирования".
Применительно к преступности такими элементами являются:
1) преступления;
2) субъекты преступной деятельности (криминальное сообщество);
3) субъекты, потерпевшие от преступлений;
4) результаты преступной деятельности (прежде всего - ущерб).
Каждый из элементов преступности в отдельности, а также все элементы обладают характеристиками, имеющими качественное или количественное выражение. В сущности, описание указанных элементов преступности в "пространстве" всех рассматриваемых характеристик и представляет собой то, что мы называем информационной моделью преступности.
В 70-е годы, когда была впервые предложена схема (структура) информационной модели преступности, наряду с четырьмя ее элементами указывалось на семь "сквозных" свойств преступности: размер (уровень), общественная опасность, интенсивность, структура, территориальное распределение (территориальная структура), динамика, детерминированность. Практика эмпирических исследований, проводимых во ВНИИ МВД СССР (затем ВНИИ МВД России), показала, что предложенная структурная "решетка" элементов и свойств служит надежным инструментом организации и синтеза эмпирической информации о преступности. За 20 лет набор свойств преступности, учитываемых в рассматриваемой информационной модели, был дополнен только одним свойством – латентностью.
В соответствии с моделью состояние преступности может быть определено как полная "развертка" информационного содержания таблицы по ее строкам и столбцам.
Опыт многочисленных исследований преступности особенно проводимых в рамках оперативных "криминологических экспертиз' конкретных регионов и крупных городов, показал, что рассматриваемая табличная форма является довольно эффективным инструментом обобщения криминологической информации, помогающим системному представлению о криминологической обстановке.
Модель дисциплинирует исследователя, не позволяя уклоняться от описания состояния преступности во всей полноте ее элементов и свойств. И в то же время мы знаем множество исследований, проводимых, в том числе и научными учреждениями, в материалах которых, претендующих на полноту, обнаруживаются откровенные "пустоты", игнорирование важных свойств преступности (например, ее территориальной структуры, латентности), без которых криминологическая картина представляется неполной или даже искаженной.
Именно по этой причине изложение методики криминологических исследований представлено как последовательное описание элементов информационной модели.
Компьютерная информационная модель описывается совокупностью переменных, представленных абстрактными типами данных и сконструированных в соответствии с требованиями некоторой компьютерной среды, обусловленными ее (среды) средствами обработки информационной модели.
На основе предложенного определения, установлены признаки классификации информационных моделей:
• по количеству значений переменных (статистические и динамические);
• по способу описания переменных (натурные и знаковые: формализованные и неформализованные);
• по способу конструирования переменных: графические, идеографические, графовые (гипертекстовые, сетевые, иерархические), текстовые, табличные, алгоритмические.
Можно выделить несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним.
Перечислим лишь некоторые из них:
• Моделирование отклика системы на внешнее воздействие;
• Классификация внутренних состояний системы;
• Прогноз динамики изменения системы;
• Оценка полноты описания системы и сравнительная информационная значимость параметров системы;
• Оптимизация параметров системы по отношению к заданной функции ценности;
• Адаптивное управление системой.
В этом разделе изложение будет основываться на моделях первого из указанных типов.
Пусть X - вектор, компоненты которого соответствуют количественным свойствам системы, X' - вектор количественных свойств внешних воздействий. Отклик системы может быть описан некоторой (неизвестной) вектор функцией F: Y = F(X, X'), где Y - вектор отклика. Задачей моделирования является идентификация системы, состоящая в нахождении функционального отношения, алгоритма или системы правил в общей форме Z=G(X, X'), ассоциирующей каждую пару векторов (X, X') с вектором Z таким образом, что Z и Y близки в некоторой метрике, отражающей цели моделирования. Отношение Z=G(X, X'), воспроизводящее в указанном смысле функционирование системы F, будем называть информационной моделью системы F.
Нейронные сети в информационном моделировании
Искусственные нейронные сети (ИНС) являются удобным и естественным базисом для представления информационных моделей. Нейросеть может быть достаточно формально определена, как совокупность простых процессорных элементов (часто называемых нейронами), обладающих полностью локальным функционированием, и объединенных однонаправленными связями (называемыми синапсами). Сеть принимает некоторый входной сигнал из внешнего мира, и пропускает его сквозь себя с преобразованиями в каждом процессорном элементе.
Возможности баз данных полезны в областях, связанных с долговременным управлением информацией, таких как электронные библиотеки и хранилища данных. Предварительное планирование, подготовка данных, последовательность создания информационной модели. При проектировании системы обработки данных больше всего нас интересует организация данных. Помочь понять организацию данных призвана информационная модель. Процесс создания информационной модели начинается с определения концептуальных требований ряда пользователей. Концептуальные требования могут определяться и для некоторых задач (приложений), которые в ближайшее время реализовывать не планируется.
Это может несколько повысить трудоемкость работы, однако поможет наиболее полно учесть все нюансы функциональности, требуемой для разрабатываемой системы, и снизит вероятность переделки в дальнейшем. Требования отдельных пользователей должны быть представлены в едином “обобщенном представлении”. Последнее называют концептуальной моделью. Объект – это абстракция множества предметов реального мира, обладающих одинаковыми характеристиками и законами поведения. Объект представляет собой типичный неопределенный экземпляр такого множества. Объекты объединяются в классы по общим характеристикам. Например, в предложении “Белый Дом является зданием”, “Белый Дом” представляет объект, а “здание” – класс. Классы обозначаются абстрактными существительными. Класс – это множество предметов реального мира, связанных общностью структуры и поведением.
Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указывания способов их физического хранения. Таким образом, концептуальная модель является, по существу, моделью предметной области. При проектировании концептуальной модели все усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки. Проектирование концептуальной модели основано на анализе решаемых на этом предприятии задач по обработке данных. Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области и выявляемых в результате анализа данных. Имеются в виду данные, используемые как в уже разработанных прикладных программах, так и в тех, которые только будут реализованы. Проектирование концептуальной модели базы данных: Анализ данных: сбор основных данных (например, объекты, связи между объектами).
Определим первоначальные данные: Заявки - поступающие от магазинов на определённый период. Договора - заключаются с поставщиками на определённый вид товара. Поставщики - организации или физические лица, с которыми заключаются договора на поставку товара. Заказчики - в основном магазины, а также предприятия и организации, подающие заказ на приобретение того или иного товара. Счета - ведутся на этапе заключения договором с поставщиками, а также с заказчиками. Накладные - создаются на основании получения заказа о заказчика, для отгрузки. Справки - получение/выдача различных справок, как заказчику, так и поставщику. Товар - присутствует на основании заявки и договора с поставщиком.
Определение взаимосвязей. Взаимосвязь выражает отображение или связь между двумя множествами данных. Различают взаимосвязи типа “один к одному”, “один ко многим” и “многие ко многим”. Например, если заказчик производит заказ на покупку товара впервые, осуществляется первичная регистрация его данных и сведений о сделанном заказе. Если же заказчик производит заказ повторно, осуществляется регистрация только данного заказа. Вне зависимости от того, сколько раз данный заказчик производил заказы, он имеет уникальный идентификационный номер (уникальный ключ заказа). Информация о каждом заказчике включает наименование заказчика, адрес, телефон, факс, фамилию, имя, отчество, признак юридического лица и примечание. Таким образом, свойствами объекта Заказчик являются “уникальный ключ заказчика”, “наименование заказчика”. Следующий представляющий для нас интерес объект — Товар. Этот объект имеет свойства “уникальный ключ товара”, “наименование товара”.
Второй рассматриваемый объект — Поставщик. Его свойствами являются “уникальный ключ поставщика”, “наименование поставщика”. Третий рассматриваемый объект — Заказчик. Его свойствами являются “уникальный ключ заказчика”, “наименование заказчика”. Взаимосвязь “один к одному” (между двумя типами объектов) Допустим, в определенный момент времени один заказчик может сделать только один заказ. В этом случае между объектами Заказчик и Товар устанавливается взаимосвязь “один к одному”. Взаимосвязь “один ко многим” (между двумя типами объектов).
В определенный момент времени один заказчик может стать обладателем нескольких товаров, при этом несколько заказчиков не могут являться обладателями одного товара (на условии, если заказчик не претендует на часть товара). Взаимосвязь “один ко многим” можно обозначить с помощью одинарной стрелки в направлении к “одному” и двойной стрелки в направлении ко “многим”. В этом случае одной записи данных первого объекта (его часто называют родительским или основным) будет соответствовать несколько записей второго объекта (дочернего или подчиненного). Взаимосвязь “один ко многим” очень распространена при разработке реляционных баз данных. В качестве родительского объекта часто выступает справочник, а в дочернем хранятся уникальные ключи для доступа к записям справочника. В нашем примере в качестве такого справочника можно представить объект Заказчик, в котором хранятся сведения обо всех заказчиках.
При обращении к записи для определенного заказчика нам доступен список всех покупок, которые он сделал, и сведения о которых хранятся в объекте Товар. Взаимосвязь “один к одному” (между двумя свойствами) Мы предполагаем, что ключ (номер) магазина является его уникальным идентификатором, то есть он не изменяется и при последующих поступлениях заказов от данного магазина. Если наряду с номером магазина в базе данных хранится и другой его уникальный идентификатор (например, адрес), то между такими двумя уникальными идентификаторами существует взаимосвязь “один к одному”. Взаимосвязь “один ко многим” (между двумя свойствами) .
Имя поставщика и его номер существуют совместно. Поставщиков с одинаковыми именами может быть много, но все они имеют различные номера. Каждому поставщику присваивается уникальный номер. Это означает, что данному номеру поставщика соответствует только одно имя. Взаимосвязь “один ко многим” обозначается одинарной стрелкой в направлении к “одному” и двойной стрелкой в направлении ко “многим”. Задание первичных и альтернативных ключей, определение свойств объектов Для каждого объекта определим свойства, которые будем хранить в БД. При этом необходимо учитывать тот факт, что при переходе от логической к физической модели данных может произойти усечение числа объектов. На самом деле, как правило, значительное число данных, необходимых пользователю, может быть достаточно легко подсчитано в момент вывода информации. В то же время, в связи с изменением алгоритмов расчета или исходных величин, некоторые расчетные показатели приходится записывать в БД, чтобы гарантированно обеспечить фиксацию их значений. Выбор показателей, которые обязательно следует хранить в БД, достаточно сложен.
Ее развитие тормозила централизованная командная система управления народным хозяйством. Российские ученые внесли значительный вклад в организационную науку. Л.В. Канторович известный российский экономист математик, лауреат Нобелевской премии по экономике определил значение объективно обусловленных оценок, возникающих при анализе оптимальных экономических моделей. Его исследования способствовали созданию теории оптимального планирования и управления организациями. Достижения А.Н. Колмогорова и В.А. Котельникова в области математики во многом способствовали созданию экономико-математических моделей современных организаций. В последние годы были введены в употребление некоторые научные категории и понятия теории организации, наметилась специализация исследований в этой области, получены первые позитивные результаты, касающиеся осмысления опыта зарубежной теории организации, предложены и внедрены конкретные формы демократизации управления применительно к условиям России. ВКЛАД ИНФОРМАТИЗАЦИИPВ ОРГАНИЗАЦИОННУЮ НАУКУ Отличительной особенностью нового информационного пространства является неограниченная возможность доступа к нему широкого круга пользователей
Компьютерные модели, как правило, являются знаковыми или информационными. К знаковым моделям в первую очередь относятся математические модели, демонстрационные и имитационные программы.
Информационная модель - набор величин, содержащий необходимую информацию об объекте, процессе, явлении.
Главной задачей компьютерного моделирования выступает построение информационной модели объекта, явления
Самое главное и сложное в компьютерном моделировании - это построение или выбор той или иной модели.
При построении компьютерной модели используют системный подход, который заключается в следующем. Рассмотрим объект - солнечную систему. Систему можно разбить на элементы - Солнце и планеты. Введем отношения между элементами, например, удаленность планет от Солнца. Теперь можно рассматривать независимо отношения между Солнцем и каждой из планет, затем обобщить эти отношения и составить общую картину солнечной системы (принципы декомпозиции и синтеза).
Некоторые характеристики моделей являются неизменными, не меняют своих значений, а некоторые изменяются по определенным законам. Если состояние системы меняется со временем, то модели называют динамическими, в противном случае - статическими.
При построении моделей используют два принципа: дедуктивный (от общего к частному) и индуктивный (от частного к общему).
При первом подходе рассматривается частный случай общеизвестной фундаментальной модели. Здесь при заданных предположениях известная модель приспосабливается к условиям моделируемого объекта. Например, можно построить модель свободно падающего тела на основе известного закона Ньютона ma=mg-Fсопр. и в качестве допустимого приближения принять модель равноускоренного движения для малого промежутка времени.
Второй способ предполагает выдвижение гипотез, декомпозицию сложного объекта, анализ, затем синтез. Здесь широко используется подобие, аналогичное моделирование, умозаключение с целью формирования каких-либо закономерностей в виде предположений о поведении системы. Например, подобным способом происходит моделирование строения атома.
Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.
На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.
На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
Однако далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.
На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, то есть выразить ее на понятном для компьютера языке.
Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:
1)построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
2)построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД, пр.).
В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.
Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.
Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.
Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и так далее. В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.
Важным моментом на этапе постановки задачи является определение цели моделирования. От выбранной цели зависит, какие характеристики исследуемого объекта считать существенными, а какие отбросить. В соответствии с поставленной целью может быть подобран инструментарий, определены методы решения задачи, формы отображения результатов.
Рассмотрим возможные цели моделирования:
Первобытные люди изучали окружающую природу, чтобы научиться противостоять природным стихиям, пользоваться природными благами, просто выживать.
Накопленные знания передавались из поколения в поколение устно, позже письменно и, наконец, с помощью предметных моделей. Так был создан глобус - модель Земного шара, позволяющая получить наглядное представление о форме нашей планеты, ее вращении вокруг собственной оси и о расположении материков. Такие модели помогают понять, как устроен конкретный объект, узнать его основные свойства, установить законы его развития и взаимодействия с окружающим миром. В этом случае целью построения модели является познание окружающего мира.
Накопив достаточно знаний, человек задал себе вопрос: «Нельзя ли создать объект с заданными свойствами и возможностями, чтобы противодействовать стихиям и ставить себе на службу природные явления?» Человек стал строить модели еще не существующих объектов. Так родились идеи создания ветряных мельниц, различных механизмов, даже обыкновенного зонтика. Многие из этих моделей стали в настоящее время реальностью. Это объекты, созданные руками человека.
Таким образом, другая важная цель моделирования - создание объектов с заданными свойствами. Эта цель соответствует постановке задачи «как сделать, чтобы...».
Цель моделирования задач типа «что будет, если...» - определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения. Подобное моделирование играет важное значение при рассмотрении социальных и экологических вопросов: что будет, если увеличить плату за проезд в транспорте, или что произойдет, если закопать ядерные отходы в некоторой местности?
Например, для избавления Санкт-Петербурга от постоянных наводнений, приносящих огромный ущерб, было решено возвести дамбу. При ее проектировании было построено множество моделей, в том числе и натурных, именно с целью предсказания последствий вмешательства в природу.
Для того чтобы защитить пользователей от несанкционированного вторжения и хищения информационных ресурсов и конфиденциальных данных, специалистами была разработана модель информационной безопасности. Основа модели базируется на том факте, что современная информационная система представляет собой сложный многоуровневый механизм, который состоит из множества компонентов различной степени автономности. Практически каждый компонент может подвергнуться внешнему воздействию или выйти из строя.
Модель информационной безопасности предусматривает план защиты каждого из этих компонентов. Компонентами информационной системы являются аппаратные средства – компьютеры и их составные части (процессоры, мониторы, терминалы, периферийные устройства - дисководы, принтеры, контроллеры, кабели, линии связи и т.д.); программное обеспечение - приобретенные программы, исходные, объектные, загрузочные модули; операционные системы и системные программы (компиляторы, компоновщики и др.), утилиты, диагностические программы и т.д.; данные - хранимые временно и постоянно, на магнитных носителях, печатные, архивы, системные журналы и т.д. Модель информационной безопасности подразумевает следующие пути нарушения состояния защищённости: аварийные ситуации из-за стихийных бедствий и отключений электропитания; отказы и сбои аппаратуры; ошибки в программном обеспечении; ошибки в работе персонала; помехи в линиях связи из-за воздействий внешней среды; преднамеренные действия нарушителей.
Информационная безопасность персональных данных должна быть обеспечена на всех уровнях угрозы – как преднамеренной, так и незапланированной. Модель информационной безопасности разрабатывает механизмы и предусматривает практическую реализацию того, как будет осуществляться защита информационных прав пользователя.
Преступления в сфере информационной безопасности
Информационная безопасность персональных данных находится под угрозой, в первую очередь, в результате неправомерного доступа. Неправомерный доступ к файлам пользователя может быть осуществлен через слабые места в защите системы. Соответственно, самые распространённые преступления в сфере информационной безопасности – это несанкционированный доступ. Как правило, в таких случаях, используется любая ошибка в системе защиты, например, при неверном выборе систем защиты или неправильной их установке.
Преступления в сфере информационной безопасности могут осуществляться через человека: хищения носителей информации, чтение информации без разрешения владельца. Через программу преступления в сфере информационной безопасности производятся путём перехвата паролей, дешифровки зашифрованной информации, копированием информации с носителя. Хищение информации может происходить посредством подключения специально разработанных аппаратных средств доступа к информации или путём перехвата побочных электромагнитных излучений от аппаратуры. Кроме того, информационная безопасность персональных данных может подвергаться атаке со стороны компьютерных сетей, так распространяются известные виды троянских программ.
Для компьютерных сетей характерно то, что против них предпринимаются удаленные атаки. Преступник может находиться вдали от атакуемого объекта, при этом нападению может подвергаться не только конкретный компьютер, но и информация, передающаяся по сетевым каналам связи. Специалисты в данных областях занимаются изучением средств, способных обезвредить многие виды вредоносных программ.
редства обеспечения информационной безопасности
В средства обеспечения информационной безопасности должно входить формирование защитного режима. В комплексе принимаемых мер и осуществляется противодействие несанкционированным действиям. Средства обеспечения информационной безопасности называются также аппаратно-программными средствами защиты. Выделяют несколько категорий таких средств, среди них: системы идентификации и аутентификации, системы шифрования данных ПК, системы шифрования данных, передаваемых через сети, системы аутентификации электронных данных, системы управления криптографическими ключами.
Средства обеспечения информационной безопасности, представленные системами идентификации и аутентификации пользователей подразумевают ограничение неправомерного доступа пользователей в систему. Системы шифрования данных основаны на криптографическом преобразовании данных, как в файлах, так и на диске. Системы шифрования данных, передаваемых по сетям разделяются на канальное и абонентское шифрование. Канальное шифрование защищает всю информацию, передаваемую по каналу связи. Перевод шифрования на канальный уровень позволяет использовать аппаратные средства, что способствует повышению производительности системы. Хотя, есть и минусы: шифрование информации может привести к появлению осложнения механизма маршрутизации.
Абонентское шифрование обеспечивает конфиденциальность данных, передаваемых между двумя абонентами. В этом случае защищается только содержание сообщений, вся служебная информация остается открытой. Недостатком является возможность анализировать информацию о структуре обмена сообщениями, например об отправителе и получателе, о времени и условиях передачи данных, а также об объеме передаваемых данных. Средства обеспечения информационной безопасности через аутентификацию электронных данных используют код аутентификации сообщения или электронную подпись. Средства управления криптографическими ключами делятся на: генерацию, хранение, и распределение ключей.
В дальнейшем будем называть любой такой объект вне зависимости от его размеров, формы собственности, организационно-правового статуса организацией.
Организация – это стабильная формальная социальная структура, которая получает ресурсы из окружающего мира и перерабатывает их в продукты своей деятельности. Всем организациям присущи как индивидуальные, так и общие черты.
Результатом взаимодействия организации со средой являются происходящие в ней изменения различного рода, которые вызывают необходимость управления – такого целенаправленного воздействия на организацию, которое обеспечит достижение поставленных целей. Управление позволяет в зависимости от особенностей конкретных организаций и целей управления стабилизировать их, сохранить их качественную определенность, поддержать динамическое равновесие со средой, обеспечить совершенствование организации и достижение того или иного полезного эффекта.
Осуществление управления – особая функция. В связи с этим в рамках организации можно выделить управляемый процесс (объект управления) и управляющую часть (орган управления). Их совокупность определяется как система управления.
Система управления предприятием функционирует на базе информации о состоянии объекта, его входов и выходов в соответствии с поставленной целью. Управление осуществляется выдачей управленческих воздействий с учетом обратной связи и внешней среды, рынка и вышестоящих органов управления. Назначение управляющей системы – формировать такие воздействия на управляемую систему, которые побуждали бы её принять состояние, определяемое целью управления.
Цели управления: выживание в конкурентной борьбе, получение максимальной прибыли, выход на определенные рынки. Применительно к промышленному предприятию с некоторой долей условности можно считать, что целью является выполнение производственной программы в рамках технико-экономических ограничений; управляющие воздействия – это планы работ подразделений; обратная связь – данные о ходе производства (выпуске и перемещении изделий, состоянии оборудования, запасах на складе и т.д.).
Планы и содержание обратной связи не что иное, как информация. Поэтому процессы формирования управляющих воздействий являются процессами преобразования экономической информации.
Реализация этих процессов и составляет основное содержание работы управленческих служб, в том числе экономических.
Информационный контур. Управляющая часть оказывает на управляемый процесс определенное воздействие. Чтобы управляющая часть могла осуществлять управление, ей требуется сопоставлять фактическое состояние управляемого процесса с целью управления, в связи, с чем управляемый процесс воздействует на управляющую часть. Воздействие обеих частей друг на друга осуществляется в виде передачи информации. Таким образом, в системе управления всегда присутствует замкнутый информационный контур.
Информационная система организации. В рамках информационного контура имеется и передается информация о целях управления, о состоянии управляемого процесса, об управляющих воздействиях. Информационный контур вместе со средствами сбора, передачи, обработки и хранения информации, а также с персоналом, осуществляющим эти действия с информацией, образует информационную систему данной организации.
Как правило, любая организация является сложным комплексом, состоящим из нескольких объектов, имеющих собственные управляемые процессы и управляющие части. Поэтому для согласованного функционирования комплекса вводится дополнительная управляющая часть, координирующая действия остальных управляющих частей и управляемых процессов (своего рода локальных систем управления), ориентируя их деятельность на выполнение общей цели комплекса. При более сложном строении управляемого процесса управляющая часть может иметь многоуровневую структуру, что является характерным для большинства систем управления.
Иерархичность систем управления. Обычно различают три уровня управления в управляющей части объекта: высший, средний и низший. Каждый из них характеризуется собственным набором функций, уровнем компетенции и нуждается в соответствующей информации. На высшем уровне управления реализуется стратегическое управление, определяется миссия организации, цели управления, долгосрочные планы, стратегия их реализации и т.п. Средний уровень управления – уровень тактического управления. Здесь составляются тактические планы, осуществляется контроль за их выполнением, отслеживаются ресурсы и т.п. На низшем уровне управления осуществляется оперативное управление, реализуются объемно-календарные планы, осуществляется оперативный контроль и учет и т.п.
Определенное разделение труда на каждом из уровней управления приводит к закреплению за отдельными элементами управляющей части организаций отдельных функций управления: планирования, организации, учета и контроля, мотивации, анализа и регулирования. Эти функции реализуются в разном объеме на разных уровнях управления.
Наличие функциональных элементов в управляющей части организаций приводит к появлению соответствующих подсистем в их информационных системах.
Выделение планирования или контроля как функций управления порождает соответствующие структурные элементы в организационной структуре организации, а в рамках ее информационной системы – подсистему планирования или контроля. Первая обеспечивает формирование бизнес-планов, планов производства, планов маркетинговых исследований, финансовых планов и т.п. Вторая – информационную поддержку контроля.
В зависимости от отрасли экономики, где функционирует организация, и уровня управляющей части в иерархии органов управления информация об изменениях в объекте управления поступает в данную управляющую часть с разной частотой. Соответственно и необходимость воздействия на управляемый процесс со стороны органа управления организации в разных отраслях экономики возникает соразмерно с частотой получения информации.
Принятие решений и процесс принятия решений. Акт целенаправленного воздействия на управляемый процесс, основанный на информации о нем, определенной ранее цели и разработанной программе достижения этой цели, называется принятием решения, а процесс формирования решения – процессом принятия решений. В соответствии с разделением труда в рамках управления организацией принимаемые решения относятся к той или иной функции управления.
Задача информационной системы. Обеспечение процесса принятия решений (предоставление нужной информации в нужное время и нужном месте) – одна из основных задач информационной системы организации. В этой связи характер решений, процесс их принятия, дискретность принятия решений оказывают существенное влияние на функционирование информационной системы организации, применяемые там технологии даже вызвали необходимость формирования целого класса информационных систем – систем поддержки решений.
Разумеется, рассмотренная выше система управления организации была определена с позиций кибернетического взгляда на нее. Если говорить о системе управления без некоторой абстракции, то на информационную систему организации, кроме указанного выше, оказывает влияние ее организационная структура, персонал, принятые процедуры выполнения заданий, внутренняя культура организации и многое другое.
Все это предопределяет, какая информация и как хранится в информационной системе, как она обрабатывается, как работает эта система и т.д.
Ресурс – запас, источник чего-либо. Рассматривая народное хозяйство страны, любую отрасль, предприятие, т.е. организацию любого масштаба, мы можем выделить материальные, природные, трудовые, финансовые, энергетические ресурсы. Эти понятия являются экономическими категориями.
В настоящее некоторые исследователи считают, что для нормального функционирования организации любого масштаба недостаточно только этих ресурсов. Существенным ресурсом стала информация. Недостаточно иметь для производства только необходимые материальные, финансовые и людские ресурсы, необходимо знать, что с этим всем делать, иметь информацию о технологиях. Поэтому именно информация, информационные ресурсы в настоящее время рассматриваются как отдельная экономическая категория.
Информационные ресурсы. Если вспомнить определение информации, которое было дано выше, то информационные ресурсы можно определить как весь имеющийся объем информации в информационной системе. Для страны – это будут информационные ресурсы страны, для организации одного из уровней – информационные ресурсы организации. Иначе говоря, информационные ресурсы – это весь объем знаний, отчужденных от их создателей, зафиксированный на материальных носителях и предназначенный для общественного использования.
Федеральный закон «Об информации, информатизации и защите информации» от 25 января 1995 г. определяет информационные ресурсы как отдельные документы и отдельные массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах).
Информация, информационные ресурсы существовали всегда, но из-за своей специфичности они не рассматривались как экономическая категория, хотя информация всегда использовалась людьми для управления. Когда в результате развития общества, усложнения технологий и т.п. объем информации становился настолько большим, что его нельзя было переработать для управления, человечество находило какое-либо решение. Появление иерархии управления, возникновение товарно-денежных отношений, создание вычислительных машин с этой точки зрения позволило преодолеть трудности в переработке огромных объемов информации для управления (информационных барьеров — по В.М. Глушкову).
В настоящее время общество достигло такого уровня развития, когда объемы информации и уровень ее сложности потребовали создания информационной индустрии. Наличие информации предопределяет развитие стран, отраслей, организаций. Информация стала одним из важнейших стратегических ресурсов.
Источники формирования информационных ресурсов организации
Любая организация существует в некоторой внешней среде. Эта же организация порождает свою внутреннюю среду. Внутренняя среда формируется совокупностью структурных подразделений предприятия и работающих там людей технологическими, социальными, экономическими и другими отношениями между ними.
В зависимости от источника возникновения в рамках организации имеется внутренняя и внешняя информация, составляющая ее информационные ресурсы.
Информация внутренней среды, как правило, точная, полно отражает финансово-хозяйственное состояние. Ее обработка часто может осуществляться с помощью стандартных формализованных процедур.
Внутренняя информация: о людях, продуктах, затратах, жалобах, услугах, технологических процессах, сферах применения продукта, методах сбыта и технике продаж, поставках, каналах сбыта.
Внешняя среда – экономические и политические субъекты, действующие за пределами предприятия, и отношения с ними. Это экономические, социальные, технологические, политические и другие отношения предприятия с клиентами, поставщиками, посредниками, конкурентами, государственными органами и т.п.
Информация из внешней среды часто приблизительна, неточна, неполна и противоречива. В таком случае она требует нестандартных процедур обработки.
Внешняя информация: о рынке, конкурентах, тенденциях изменений в деловой среде страны и состоянии международных рынков, покупателях, спросе, требованиях клиентов и конкурентов, изменении законодательства.
Приведем ряд источников внешней информации организации в зависимости от характера информации:
1. Общая информация о состоянии экономики. Источник: информационно-аналитические материалы, специализированные журналы, газеты, ресурсы Интернета. Примером является сервер «Росбизнесконсалтинга» (www.rbc.ru), предоставляющий следующую информацию:
• оперативные экономические новости (несколько десятков новостей в день);
• оперативная информация с СЭЛТ/FОRЕХ;
• биржевые индексы (АК&М, NIKKEY и пр.);
• информация по валютному, фондовому, вексельному, кредитному рынкам;
• аналитическая информация.
2. Специализированная экономическая информация. Например, на сервере Центробанка можно найти всю информацию по финансовому рынку (межбанковский кредитный рынок, ставки привлечения рублевых депозитов, рынок облигаций Банка России, рынок государственных ценных бумаг, валютный рынок, курсы валют на заданную дату, динамика курса заданной валюты, кросс-курсы валют).
3. Информация по ценам на товары. Источник: специализированные журналы и бюллетени, каталоги, базы данных в Интернете. В российской части Интернет – в основном по компьютерной технике. Одним из серверов, предоставляющих подобную информацию, является Dzik! Computer Database. На нем собрана информация по ценам на московском рынке по следующим разделам (в каждом из разделов может осуществляться поиск): компьютеры; компоненты; аксессуары; программное обеспечение, игры, книги, видеопродукция, услуги.
4. Тематическая информация. Различные источники, в том числе и Интернет. При поиске такой тематической информации, по которой сложно найти специализированные серверы, используются поисковые системы. Одной из самых больших (по количеству известных ей документов) российских поисковых систем является Rambler. Выполняется поиск документов в Интернете по ключевым словам с учетом морфологии русского языка. Кроме того, любой крупный поисковый сервер содержит информацию о серверах по определенным тематическим группам. Например, тот же Rambler содержит такие разделы: бизнес-финансы, работа, законы, реклама, компании, товары/услуги, недвижимость, образование, экспертиза.
5. Информация из государственных органов и органов управления (законы, постановления, сообщения налоговых органов и т.п.).
Информационными ресурсами, как любыми другими, можно управлять. Хотя еще не разработана методология количественной и качественной оценки информационных ресурсов, а также прогнозирования потребности в них. И, тем не менее, на уровне организации можно и нужно изучать информационные потребности, планировать и управлять информационными ресурсами.
Суть управления информационными ресурсами составляет:
• оценка информационных потребностей на каждом уровне и в рамках каждой функции управления;
• изучение и рационализация документооборота организации; стандартизация и унификация типов и форм документов; типизация информации и данных;
• преодоление проблемы несовместимости типов данных;
• создание системы управления данными и т.п.
Границы между моделями различных типов или классов, а также отнесение модели к какому-то типу или классу чаще всего условны.
Наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели:
- цель использования;
- область знаний;
- фактор времени;
- способ представления.
По целям использования выделяются модели учебные, опытные, имитационные, игровые, научно-технические.
По области знаний выделяются модели биологические, экономические, исторические, социологические и т.д.
По фактору времени разделяются модели динамические и статические. Статическая модель отражает строение и параметры объекта, поэтому ее называют также структурной. Она описывает объект в определенный момент времени, дает срез информации о нем. Динамическая модель отражает процесс функционирования объекта или изменения и развития процесса во времени.
Любая модель имеет конкретный вид, форму или способ представления, она всегда из чего-то и как-то сделана или представлена и описана. В этом классе, прежде всего, модели рассматриваются как материальные и нематериальные.
Материальные модели - это материальные копии объектов моделирования. Они всегда имеют реальное воплощение, воспроизводят внешние свойства или внутреннее строение, либо действия объекта-оригинала. Материальное моделирование использует экспериментальный (опытный) метод познания.
Нематериальное моделирование использует теоретический метод познания. По-другому его называют абстрактным, идеальным. Абстрактные модели, в свою очередь, делятся на воображаемые и информационные.
Информационная модель - это совокупность информации об объекте, описывающая свойства и состояние объекта, процесса или явления, а также связи и отношения с окружающим миром. Информационные модели представляют объекты в виде, словесных описаний, текстов, рисунков, таблиц, схем, чертежей, формул и т.д. Информационную модель нельзя потрогать, у нее нет материального воплощения, она строится только на информации. Ее можно выразить на языке описания (знаковая модель) или языке представления (наглядная модель). Одна и та же модель одновременно относится к разным классам деления. Например, программы, имитирующие движение тел. Такие программы используются на уроках физики (область знания) с целями обучения (цель использования). В то же время они являются динамическими, так как учитывают положение тела в разные моменты времени, и алгоритмическими по способу реализации.
Форма представления информационной модели зависит от способа кодирования (алфавита) и материального носителя.
Воображаемое (мысленное или интуитивное) моделирование - это мысленное представление об объекте. Такие модели формируются в воображении человека и сопутствуют его сознательной деятельности. Они всегда предшествуют созданию материального объекта, материальной и информационной модели, являясь одним из этапов творческого процесса.
Вербальное моделирование (относится к знаковым) - это представление информационной модели средствами естественного разговорного языка (фонемами). Мысленная модель, выраженная в разговорной форме, называется вербальной. Форма представления такой модели - устное или письменное сообщение. Примерами являются литературные произведения, информация в учебных пособиях и словарях, инструкции пользования устройством, правила дорожного движения.
Наглядное (выражено на языке представления) моделирование - это выражение свойств оригинала с помощью образов. Например, рисунки, художественные полотна, фотографии, кинофильмы. При научном моделировании понятия часто кодируются рисунками - иконическое моделирование. Сюда же относятся геометрические модели - информационные модели, представленные средствами графики.
Образно-знаковое моделирование использует знаковые образы какого-либо вида: схемы, графы, чертежи, графики, планы, карты. Например, географическая карта, план квартиры, родословное дерево, блок-схема алгоритма. К этой группе относятся структурные информационные модели, создаваемые для наглядного изображения составных частей и связей объектов. Наиболее простые и распространенные информационные структуры - это таблицы, схемы, графы, блок-схемы, деревья.
Знаковое (символическое выражено на языке описания), моделирование использует алфавиты формальных языков: условные знаки, специальные символы, буквы, цифры и предусматривает совокупность правил оперирования с этими знаками. Примеры: специальные языковые системы, физические или химические формулы, математические выражения и формулы, нотная запись и т. д. Программа, записанная по правилам языка программирования, является знаковой моделью.
Одним из наиболее распространенных формальных языков является алгебраический язык формул в математике, который позволяет описывать функциональные зависимости между величинами. Составление математической модели во многих задачах моделирования хоть и промежуточная, но очень существенная стадия.
Математическая модель - способ представления информационной модели, отображающий связь различных параметров объекта через математические формулы и понятия. В тех случаях, когда моделирование ориентировано на исследование моделей с помощью компьютера, одним из его этапов является разработка компьютерной модели.
Компьютерная модель - это созданный за счет ресурсов компьютера виртуальный образ, качественно и количественно отражающий внутренние свойства и связи моделируемого объекта, иногда передающий и его внешние характеристики. Компьютерная модель представляет собой материальную модель, воспроизводящую внешний вид, строение или действие моделируемого объекта посредством электромагнитных сигналов. Разработке компьютерной модели предшествуют мысленные, вербальные, структурные, математические и алгоритмические модели.
Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и т. д.) связаны между собой высокоскоростными линиями связи.
При этом одни части, например, американская, имеют прямые связи со всеми региональными частями только через американскую часть Интернета, а другие, например, российская и австралийская, могут обмениваться информацией между собой.
Впрочем, любые компьютерные сети – глобальные или локальные – имеют сетевую структуру.
Например, на рис. представлен граф, отражающий структуру локальной сети из пяти компьютеров.
Как видно из рисунка, граф показывает не только расположение персональных компьютеров (ПК) в сети, но и их соединение друг с другом. Сервер (ПК N 1) связан односторонней связью со всеми ПК в сети и управляет их работой.
Односторонняя связь свидетельствует о том, что сервер имеет доступ к информационным ресурсам всех компьютеров сети, а ПК N 2, ПК N 3, ПК N 4 и ПК N 5 доступа к серверу не имеют.
Однако, ПК N 2, ПК N 3, ПК N 4 и ПК N 5 имеют двустороннюю связь между собой. Это означает, что они имеют доступ друг к другу и могут обмениваться информационными ресурсами.
Представленная сетевая информационная модель является статической моделью. С помощью сетевой динамической модели можно, например, описать процесс передачи мяча между игроками в коллективной игре (футболе, баскетболе и т. д.)
Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.).
Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток, в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др.
Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.
Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов.
Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Более того, практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.
Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.
Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки, т.е. объекты разные – модель одна.
Предметные и информационные модели
Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные.
Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).
Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.
Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационные модели в образовании (учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).
Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), формулы (например, второго закона Ньютона F = ma), таблицы (например, периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева) и так далее.
Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.
Формализация
На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий.
Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.
Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели.
Например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, формулировалась следующим образом:
Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;
орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.
С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.). Одним из наиболее широко используемых формальных языков является математика. Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. Язык математики является совокупностью формальных языков.
Визуализация
В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы: пространственных соотношений между объектами — чертежи, моделей электрических цепей — электрические схемы, логических моделей устройств — логические схемы и так далее.
Так при визуализации формальных физических моделей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения физических величин и так далее. Визуальные модели обычно являются интерактивными, то есть исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.
Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Часто компьютерные модели проще и удобнее исследовать, они позволяют проводить вычислительные эксперименты, реальная постановка которых затруднена или может дать непредсказуемый результат.
Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов:
- Построение описательной информационной модели (выделение существенных параметров).
- Создание формализованной модели (запись формул).
- Построение компьютерной модели.
- Компьютерный эксперимент.
- Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.
На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.
На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
Однако далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.
На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную на понятном для компьютера языке.
Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:
1) создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
2) формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т. д.).
В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.
Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.
Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.
Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и так далее. В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.
В процессе управления полетом самолета в режиме автопилота бортовой компьютер получает информацию от датчиков (скорости, высоты и т. д.), обрабатывает ее и передает команды на исполнительные механизмы, изменяющие режим полета (закрылки, клапаны, регулирующие работу двигателей, и т. д.).
В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух объектов — управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи. По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи — информация о состоянии управляемого объекта.
Системы управления без обратной связи. В системах управления без обратной связи не учитывается состояние управляемого объекта и обеспечивается управление только по прямому каналу (от управляющего объекта к управляемому объекту)
В качестве примера системы управления без обратной связи рассмотрим процесс записи информации на гибкий диск, в котором контроллер дисковода (управляющий объект) изменяет положение магнитной головки дисковода (управляемый объект).
Для того чтобы информация могла быть записана, необходимо установить магнитную головку дисковода над определенной концентрической дорожкой диска. При записи информации на гибкие диски не требуется особой точности установки (имеется всего 80 дорожек) и можно не учитывать возможные (например, от нагревания) механические деформации дискеты. Поэтому контроллер дисковода для установки магнитной головки над требуемой магнитной дорожкой дискеты просто перемещает ее вдоль радиуса дискеты.
Системы управления с обратной связью. В системах управления с обратной связью управляющий объект по прямому каналу управления производит необходимые действия над объектом управления, а по каналу обратной связи получает информацию о его реальных параметрах. Это позволяет осуществлять управление с гораздо большей точностью.
Пример использования системы управления с обратной связью — запись на жесткий диск. При записи информации на жесткий диск требуется особая точность установки магнитных головок, так как на рабочей поверхности пластин имеются тысячи дорожек, и необходимо учитывать их механические деформации (например, в результате изменения температуры). Контроллер жесткого диска (управляющий объект) по каналу обратной связи постоянно получает информацию о реальном положении магнитных головок (управляемый объект), а по каналу управления выставляет головки над поверхностью пластин с большой точностью.
Автоматизированные и автоматические системы управления
Компьютеры помогают решать задачи управления в самых разных масштабах: от управления станком или транспортным средством до управления производственным процессом на предприятии или даже целой отраслью экономики государства.
Конечно, поручать компьютеру полностью, без участия человека, руководить предприятием или отраслью экономики — сложно, да и не безопасно. Для управления в таком масштабе создаются компьютерные системы, которые называются автоматизированным системами управления (АСУ). Такие системы работают вместе с человеком.
В АСУ используются самые современные средства информационных технологий: базы данных и экспертные системы, методы математического моделирования, машинная графика и пр.
С распространением персональных компьютеров технической основой АСУ стали компьютерные сети. В рамках одного предприятия это локальные компьютерные сети. Автоматизированные системы управления, работающие в масштабах отрасли, в государственных масштабах, используют глобальные сети ЭВМ.
Другим вариантом применения ЭВМ в управлении являются системы автоматического управления (САУ). Объектами управления в этом случае чаще всего выступают технические устройства (станок, ракета, химический реактор, ускоритель элементарных частиц).
АСУ помогает руководителю получить необходимую информацию для принятия управляющего решения, а также может предложить наиболее оптимальные варианты таких решений. Однако окончательное решение принимает человек.
формирование управляющих команд, воздействие на управляемый объект), происходят автоматически, без непосредственного участия человека.
Устройства автоматического управления стали создаваться задолго до появления первых ЭВМ. Как правило, они основаны на использовании каких-либо физических явлений. Например, автоматический регулятор уровня воды в баке основан на выталкивающем действии воды на поплавок регулятора; автоматические предохранители в электрических сетях основаны на тепловом действии электрического тока; система автоматического регулирования освещенности в помещении использует явление фотоэффекта. Существуют и более сложные примеры бес компьютерного автоматического управления.
Преимущество компьютерных систем автоматического управления перед такими устройствами в их большей интеллектуальности, в возможности осуществлять более сложное управление, чем. Простые автоматы.
Рассмотрим ситуацию, в которой объектом управления является техническое устройство (лабораторная установка, бытовая техника, транспортное средство или промышленное оборудование).
Компьютер работает с двоичной информацией, помещенной в его память. Управляющая команда, выработанная программой, в компьютере имеет форму двоичного кода. Чтобы она превратилась в физическое воздействие на управляемый объект, необходимо преобразование этого кода в электрический сигнал, который приведет в движение рычаги управления объектом. Такое преобразование из двоичного кода в электрический сигнал называют цифро-аналоговым преобразованием. Выполняющий такое преобразование прибор называется ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь).
Приборы, которые дают информацию о состоянии объекта управления, называются датчиками. Они могут показывать, например, температуру, давление, деформации, напряженности полей и пр. Эти данные необходимо передать компьютеру по линиям обратной связи. Если показания датчиков имеют аналоговую форму (электрический ток или потенциал), то они должны быть преобразованы в двоичную цифровую форму. Такое преобразование называется аналого-цифровым, а прибор, его выполняющий — АЦП (аналого-цифровой преобразователь).
Все сказанное отражается в схеме, приведенной на рисунке. Такая система работает автоматически, без участия человека.
И еще одно понятие, связанное с системами автоматического управления. Говорят, что такие системы работают в режиме реального времени. Легко понять, что всякая управляющая команда должна быть отдана вовремя. Любой процесс происходит с какой-то скоростью, в каких-то временных рамках.
Режим, при котором управляющая система работает синхронно с объектом управления, называется режимом реального времени.
При составлении программ управления в реальном времени программистам приходится решать вопрос не только о том, в каком порядке отдавать команды, но и в какие моменты времени это делать. Значит, система управления должна взаимодействовать с прибором, отмеряющим время: часами, таймером.
Напомним, что в составе персонального компьютера есть устройство, называемое генератором тактовой частоты. Работа всех узлов компьютера синхронизируется по тактовой частоте. На выполнение любой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота измеряется в мегагерцах. Частота в один мегагерц соответствует миллиону тактов в секунду.
Не следует думать, что в системах автоматического управления всегда используется универсальный компьютер с полным комплектом всех устройств (клавиатура, дисплей и пр.). Конечно, бывает и такое, но очень часто для этих целей применяются специализированные устройства. В их состав обязательно входят процессор, память и необходимые средства связи с объектом управления. Если управляющая система все время должна работать по одной и той же программе, то эта программа хранится в постоянной памяти (ПЗУ).
В простейших случаях для автоматического управления используются микропроцессоры, встроенные в управляемое устройство. Например, очень часто микропроцессоры применяются в транспортных средствах: автомобилях, самолетах, поездах. Каждый микропроцессор выполняет свою отдельную функцию, управляет работой определенного узла. Например, в автомобилях используется микропроцессор, управляющий работой карбюратора — устройства, регулирующего подачу топлива в двигатель. Такое автоматическое управление снижает расход горючего, повышает КПД двигателя.
Современные самолеты «нашпигованы» многочисленной электроникой: от микропроцессоров, управляющих отдельными приборами, до бортовых компьютеров, прокладывающих маршрут полета, то есть выполняющих функции штурмана.
Автоматизированные системы управления (АСУ) помогают человеку в сборе информации и принятии управляющих решений.
В системах автоматического управления (САУ) все операции, связанные с процессами управления, происходят автоматически, без непосредственного участия человека, по заранее составленной программе.
В САУ на линии прямой связи для преобразования двоичной информации в аналоговый сигнал используется прибор ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь); на линии обратной связи для преобразования аналогового электрического сигнала в двоичный код используется прибор АЦП (аналого-цифровой преобразователь).
Управление в САУ происходит в режиме реального времени.
Самоуправление — это способ управления объектом, когда нет автономной от него управляющей системы.
Цель самоуправляющейся системы формируется внутри нее, а не задается извне.
Управление может осуществляться без управляющей системы — субъекта управления, независимого от управляемого объекта, в следующих случаях:
• один из элементов объекта управления оказывает управляющее воздействие на другие элементы, то есть берет на себя функции субъекта управления;
• в процессе самоуправления цели отдельных элементов (как субъектов управления) корректируются в процессе взаимодействия с другими элементами.
Механизм самоуправления, согласно Н. Винеру, может быть объяснен на основе понятия обмена информацией, циркулирующей в системе, между элементами системы.
В основе механизма самоуправления лежат информационные модели, на основе которых живое существо или созданный человеком механизм (как элемент системы) осуществляет взаимодействие с системой в целом и в ее рамках с внешней средой.
Модель самоуправления основывается на следующих предположениях:
• элементы объекта управления оказывают управляющие воздействия на другие элементы, то есть распределяют между собой функции субъекта управления;
• у каждого элемента системы есть индивидуальные цель и модель ситуации, причем информационные модели у различных элементов могут не совпадать друг с другом.
2. Модели информационных систем
3. Информационная модель объекта
4. Информационная модель данных
5. Виды информационных моделей
6. Модели информационных процессов
7. Модели информационных технологий
8. Структуры информационных моделей
9. Типы информационных моделей
10. Создание информационной модели
11. Компьютерная информационная модель
12. Модель информационной безопасности
13. Информационная модель предприятия
14. Моделирование информационные модели
15. Сетевые информационные модели
16. Понятие информационной модели
17. Информационные модели систем управления
Информационная модель
Под объектом реального мира понимается современное промышленное предприятие или его часть – отдельное здание, система, оборудование. Информационная модель является цифровым прототипом предприятия, в котором однозначно определен каждый его элемент и обеспечена их логическая взаимосвязь. Именно структура объекта и назначенные взаимосвязи – основные признаки информационной модели.
Типы структурирования информации
Способы структурирования информации, её классификация зависят от целей и задач, решаемых с помощью информационных моделей.
Так, для задач технического учета оборудования в информационных моделях предприятия применяется многомерная классификация объектов предметной области, позволяющая в рамках одной модели представить данные в разных разрезах:
• топологическая классификация – отражение взаимного расположения объектов в пространстве: площадка – здания и сооружения – отметки – помещения – системы и оборудование в помещениях – внутренние компоненты оборудования;
• системная – отражение структуры технологических систем и их взаимной вложенности друг в друга;
• параметрическая – разделение объектов определенного типа (строительных конструкций, оборудования, трубопроводов, арматуры и так далее) на классы в зависимости от присущего им набора свойств (параметров), например, насосы центробежные, насосы осевые, насосы поршневые и так далее.
Типы информации, содержащейся в модели
Информационная модель объединяет в едином актуальном и структурированном электронном хранилище всю необходимую для функционирования предприятия информацию. Этими данными в любой момент могут воспользоваться как технические специалисты, так и руководители организации. Всю содержащуюся в модели информацию можно разделить на 3 типа – данные (паспорта объектов), их графическое представление и документы, – внутри каждого из которых есть бесконечное количество своих разновидностей.
Данные:
• статические характеристики объектов – информация о заводе-изготовителе, дате изготовления и так далее;
• динамическая информация – данные мониторинга, изменяющиеся в режиме реального времени;
• ретроспективные данные – история функционирования объекта, отчеты о событиях: проведенных осмотрах, регламентных работах и так далее;
• плановые данные, например, план будущих осмотров и работ.
Графическая информация:
• фотографии;
• сферические панорамы;
• трехмерные модели объектов;
• электронные карты.
Документы:
• технологические схемы;
• проектные и конструкторские чертежи;
• ведомости и спецификации;
• календарные планы-графики работ;
• финансовые отчеты;
• другие типы документов.
Информационные модели могут включать в себя любые другие типы информации, например, отсканированные материалы.
Основные функции информационных моделей:
• Накопление информации – информационная модель выступает в качестве агрегатора данных из различных источников и информационных систем.
• Организация удобного доступа к данным и документам с помощью легкого в освоении и использовании интерфейса, основанного на четкой структуре информации.
• Анализ информации – информационные модели содержат специализированные инструменты, позволяющие решать различные аналитические задачи.
• Визуализация данных.
Прикладные решения НЕОЛАНТ на базе информационных моделей
Информационные модели призваны решать прикладные задачи промышленных предприятий на всех стадиях жизненного цикла сложных технологических объектов: проектирование, строительство, эксплуатация. Они позволяют минимизировать временные ресурсы и финансовые затраты, максимизировать эффект отдачи от инвестиций, исключить или уменьшить вероятность ошибок. Перечислим задачи, которые уже решили заказчики «НЕОЛАНТ» с помощью технологии информационных моделей.
Сквозное сопровождение жизненного цикла объектов:
• разработка стратегий развития инфраструктуры месторождения.
Оптимизация проектирования:
• повышение качества и сокращение сроков проектирования;
• верификация проектных требований на основе интеграции информационных моделей с системами управления требованиями.
Оптимизация строительства:
• упрощение, ускорение и улучшение качества строительно-монтажных работ – модель значительно нагляднее и понятнее чертежей, каждый элемент объекта имеет трехмерные координаты и привязан к плану-графику строительства;
• упрощение авторского надзора проектными институтами.
Повышение эффективности эксплуатации:
Из реальности в модель – мониторинг состояния объекта:
• анализ текущего состояния объекта;
• визуальный контроль происходящих на объектах процессов;
• принятие тактических решений с использованием единого постоянно актуализируемого электронного хранилища информации предприятия;
• своевременное предотвращение критических ситуаций и устранение их последствий;
• повышение экономической эффективности эксплуатации;
Из модели в реальность – виртуальное моделирование ситуации:
• имитационное моделирование ситуаций, в том числе аварийных;
• обучение специалистов на 3D тренажерах.
Модели информационных систем
Определение "компания" является сложной онтологической (понятийной) структурой, состоящей из определенной совокупности сущностей и взаимосвязей. Взаимодействия между ее элементами, определяемые бизнес-логикой и закрепленные в наборе бизнес-правил, и являются деятельностью компании. Информационная система "отражает" логику и правила, организуя и преобразуя информационные потоки, автоматизирует процессы работы с данными и информацией и визуализирует результаты в виде наборов отчетных форм. Поэтому для начала следует создать бизнес-модель предприятия, являющуюся отображением предприятия и его информационно-управляющей системы. При создании модели формируется "язык общения" руководителей предприятия, консультантов, разработчиков и будущих пользователей, позволяющий выработать единое представление о том, ЧТО и КАК должна делать система управления предприятием (корпоративная система управления).
Такая бизнес-модель - осязаемый результат, с помощью которого можно максимально конкретизировать цели внедрения ИС и определиться со следующими параметрами проекта:
• основные цели бизнеса, которые можно достичь посредством автоматизации процессов;
• перечень участков и последовательность внедрения модулей ИС;
• фактическая потребность в объемах закупаемого программного и аппаратного обеспечения;
• реальные оценки сроков развертывания и запуска ИСУ;
• ключевые пользователи ИС и уточненный список членов команды внедрения;
• степень соответствия выбранного вами прикладного программного обеспечения специфике бизнеса вашей компании.
В основе модели всегда лежат бизнес-цели предприятия, полностью определяющие состав всех базовых компонентов модели:
• бизнес-функции, описывающие, ЧТО делает бизнес;
• основные, вспомогательные и управленческие процессы, описывающие, КАК предприятие выполняет свои бизнес-функции;
• организационно-функциональную структуру, определяющую, ГДЕ исполняются бизнес-функции и бизнес-процессы;
• фазы, определяющие, КОГДА (и в какой последовательности) должны быть внедрены те или иные бизнес-функции;
• роли, определяющие, КТО исполняет бизнес-функции и КТО является "хозяином" бизнес-процессов;
• правила, определяющие связь и взаимодействие между всеми ЧТО, КАК, ГДЕ, КОГДА и КТО.
После построения бизнес-модели (или параллельно с этим) можно приступать к формированию модели проектирования, реализации и внедрения самой ИС.
Опыт создания и использования "заказных" ИС позволяет условно выделить следующие основные этапы их жизненного цикла:
• определение требований к системе и их анализ - определение того, что должна делать система;
• проектирование - определение того, как система будет делать то, что она должна делать; проектирование - это, прежде всего спецификация подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия в системе;
• разработка - создание функциональных компонентов и отдельных подсистем, соединение подсистем в единое целое;
• тестирование - проверка функционального соответствия системы показателям, определенным на этапе анализа;
• внедрение - установка и ввод системы в действие;
• функционирование - штатный процесс эксплуатации в соответствии с основными целями и задачами ИС;
• сопровождение - обеспечение штатного процесса эксплуатации системы на предприятии заказчика.
Определение требований к системе и анализ являются первым этапом создания ИС, на котором требования заказчика уточняются, согласуются, формализуются и документируются. Фактически на этом этапе дается ответ на вопрос: "Для чего предназначена и что должна делать информационная система?". Именно здесь лежит ключ к успеху всего проекта.
Целью системного анализа является преобразование общих, расплывчатых знаний об исходной предметной области (требований заказчика) в точные определения и спецификации для разработчиков, а также генерация функционального описания системы.
На этом этапе определяются и специфицируются:
• внешние и внутренние условия работы системы;
• функциональная структура системы;
• распределение функций между человеком и системой, интерфейсы;
• требования к техническим, информационным и программным компонентам системы;
• требования к качеству и безопасности;
• состав технической и пользовательской документации;
• условия внедрения и эксплуатации.
Разработка перечисленных выше спецификаций при создании ИС, предназначенной для автоматизации управленческих процессов, в общем случае проходит четыре стадии.
Первая стадия анализа - структурный анализ предприятия - начинается с исследования того, как организована система управления предприятием, с обследования функциональной и информационной структур системы управления, определения существующих и возможных потребителей информации.
По результатам обследования аналитик на первой стадии анализа выстраивает обобщенную логическую модель исходной предметной области, отображающую ее функциональную структуру, особенности основной деятельности и информационное пространство, в котором эта деятельность осуществляется (рис.). На этом материале аналитик строит функциональную модель "Как есть" (As Is).
Вторая стадия работы, к которой обязательно привлекаются заинтересованные представители заказчика, а при необходимости и независимые эксперты, состоит в анализе модели "Как есть", выявлении ее недостатков и узких мест, определении путей совершенствования системы управления на основе выделенных критериев качества.
Третья стадия анализа, содержащая элементы проектирования, - создание усовершенствованной обобщенной логической модели, отображающей реорганизованную предметную область или ее часть, которая подлежит автоматизации - модель "Как должно быть" (As To Be).
Заканчивается процесс (четвертая стадия) разработкой "Карты автоматизации", представляющей собой модель реорганизованной предметной области, на которой обязательно обозначены "границы автоматизации".
В большинстве случаев модель "Как есть" улучшается системным аналитиком за счет устранения очевидных несоответствий и узких мест, а полученный таким образом вариант модели рассматривается в дальнейшем в качестве предварительной модели "Как должно быть", которая впоследствии дополняется в соответствии со стратегией развития предприятия.
На стадии анализа требований к проектируемой системе вводятся:
• классы пользователей и соответствующие диаграммы бизнес-транзакций;
• модели (диаграммы) процессов прикладной деятельности и соответствующие перечни функциональных задач ИС;
• классы объектов предметной области и соответствующие диаграммы "сущность-связь", отражающие информационную модель этой предметной области;
• топология расположения подразделений и пользователей, обслуживаемых данной ИС;
• параметры защиты данных, информации и самой системы.
Основным документом, отражающим результаты работ первого этапа создания ИС, является техническое задание на проект (разработку), содержащее, кроме вышеперечисленных определений и спецификаций, также сведения об очередности создания системы, сведения о выделяемых ресурсах, директивных сроках проведения отдельных этапов работы, организационных процедурах и мероприятиях по приемке этапов, защите проектной информации и т. д.
Следующий этап - проектирование. В реальных условиях проектирование - это поиск, моделирование способа разработки, который удовлетворяет требованиям функциональности системы средствами имеющихся технологий с учетом заданных начальных условий и ограничений. Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта.
Основная задача любого успешного проекта заключается в том, чтобы на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации можно было обеспечить:
• требуемую функциональность системы и степень адаптации к изменяющимся условиям ее функционирования;
• требуемую пропускную способность системы и минимальное время реакции системы на запрос;
• безотказную работу системы в требуемом режиме, готовность и доступность системы для обработки запросов пользователей;
• простоту эксплуатации и сопровождения системы;
• необходимую безопасность данных и права доступа пользователей.
Производительность и надежность являются главными факторами, определяющими эффективность системы. Хорошее проектное решение служит основой высокопроизводительной системы.
Проектирование информационных систем охватывает три основные области:
• проектирование структур данных, которые будут реализованы в базе данных;
• проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;
• проектирование конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры, параллельной обработки, распределенной обработки данных и т. п.
На основе результатов системного анализа на стадии предварительного проекта разрабатываются:
• проект программно-аппаратной реализации, проект пользовательских интерфейсов и технологии работы пользователей в системе;
• архитектура распределенной системы и спецификации телекоммуникационной сети;
• модели (диаграммы) потоков данных;
• функциональные блок-схемы прикладного и системного программного обеспечения (последние - в соответствии с принятыми моделями среды ИС и профилями стандартов).
Стадия предварительного проекта может предусматривать прототипирование фрагментов, важных с точки зрения пользователя, для проверки их соответствия требованиям на ранней фазе разработки.
На стадии детального проектирования разрабатываются:
• комплексы функциональных программ ИС и проект реализации среды ИС;
• структуры данных, средства ведения баз данных;
• сетевые адреса, протоколы телекоммуникаций и другие компоненты среды обмена информацией, включаемые в состав проектируемой ИС;
• правила разграничения доступа пользователей и средства их реализации.
Стадия реализации ИС предусматривает разработку и тестирование компонентов, и комплексное тестирование системы.
Стадия эксплуатации и сопровождения предусматривает контроль функционирования, внесение требуемых изменений в информационную базу в процессе текущей работы и модернизацию функций ИС силами прикладных специалистов с помощью инструментальных средств, встроенных в систему.
Этапы разработки, тестирования, внедрения, эксплуатации и сопровождения ИС объединяются термином реализация. Реализация ИС является чрезвычайно сложным многоаспектным процессом, осуществляемым на базе совокупностей (профилей) гармонизированных международных стандартов, спецификаций и соглашений. Такая практика является залогом того, что создаваемая информационная система будет реализована как "открытая система". Иными словами, такая ИС будет масштабируема, мобильна, переносима, обладать дружественными интерфейсами и т. д.
Жизненный цикл ИС формируется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и, как правило, носит спирально-итерационный характер. Реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением дополнительных ограничений и т.п. На каждом этапе жизненного цикла порождается определенный набор технических решений и документов, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, принятые на предыдущем этапе. Жизненный цикл ИС заканчивается, когда прекращается ее программное и техническое сопровождение.
Информационная модель объекта
Рассматриваемый текст составлен из букв алфавита русского языка. Англоязычный текст использует буквы алфавита английского языка. « Буквами» текста могут быть не только буквы русского или иностранного языка. Музыкант представляет мелодию в виде текста, записанного нотами. Математик при записи математического текста использует математические символы.
В этих примерах информация была записана в виде текста на одном из языков кодирования (естественном, научном, специальном). Текст можно рассматривать как своеобразную модель, способную содержать, хранить и передавать информацию. Среди моделей, которыми пользуется человек, языковые модели занимают значительное место, так как они лучше приспособлены для коммуникации. Для передачи такой модели требуется меньше усилий и материальных затрат, чем для передачи, например, натурной модели. Языковые модели, содержащие целенаправленно отобранную информацию, принято называть информационными моделями. Умение выделять существенную для рассматриваемого объекта информацию и организовывать ее в удобном для исследования виде является важнейшим фактором, обеспечивающим адекватность модели исследуемому объекту.
Пример информационной модели оценивания знаний студентов. Существенными характеристиками являются: фамилия студента, предмет и балл. Связи между объектом и его характеристиками представлены на рисунке, который дает схемное описание рассматриваемой модели. В этом описании используемые характеристики принимают следующие значения: фамилия - текстовые значения, предмет - текстовые значения, балл - числовое (5, 4, 3, 2). Формализованное описание данной модели является трехместными предикатом с именем оценка: оценка (фамилия, предмет, балл).
Для конкретных значений аргументов этот предикат превращается в факт. Например, если студент Иванов по программированию получил оценку 5, то имеет место факт: оценка (Иванов, программирование, 5). С помощью таких фактов можно выделить различные характеристики оценки, например, можно выделить студентов, получивших по программированию балл 5.
Терминология IDEF1X практически полностью совпадает с терминологией IDEF1, однако существует ряд фундаментальных отличий в теоретических концепциях этих методологий. Графически IDEF1X модель данных изображается совокупностью блоков (сущности), соединяющих блоки линий (отношения между сущностями) и имена атрибутов внутри блоков.
Фундаментальные понятия информационных моделей:
• объект - нечто информационное, существующее и различимое (например, редуктор);
• атрибут - свойство, характеристика объекта (например, стандартизированное обозначение редуктора);
• значение атрибута - например, «Одноступенчатый цилиндрический».
Информационная модель данных
Информационный объект — это описание некоторой сущности предметной области — реального объекта, процесса, явления или события. Информационный объект (сущность) образуется совокупностью логически взаимосвязанных атрибутов (свойств), представ-ляющих качественные и количественные характеристики объекта (сущности).
Между объектами предметной области могут существовать связи, имеющие различный содержательный смысл. Эти связи могут быть обязательными или факультативными.
Если вновь порожденный объект, оказывается, по необходимости связанным с каким-либо объектом предметной области, то между этими двумя объектами существует обязательная связь. В противном случае связь является факультативной (необязательной).
Обязательная связь «ЗАМЕЩАЕТ» существует, например, между двумя объектами СОТРУДНИК и ДОЛЖНОСТЬ в предметной области кадровой информационной системы. Каждый принимаемый в организацию сотрудник зачисляется на какую-либо должность и не может быть сотрудника, не замещающего какой-либо должности. В то же время связь «ЗАМЕЩАЕТСЯ» между типами объектов СОТРУДНИК и ДОЛЖНОСТЬ является факультативной, поскольку могут существовать вакантные должности.
Совокупность объектов предметной области и связей между ними характеризует (типовую) структуру предметной области.
Множество объектов предметной области, значения атрибутов объектов и связи между ними могут изменяться во времени. Изменения могут сводиться к появлению новых или исключению из рассмотрения некоторых существующих объектов в предметной области, установлению новых или разрушению существующих связей между ними. Поэтому с каждым моментом времени можно сопоставить некоторое состояние предметной области.
Информационно-логическая модель (ИЛМ) — совокупность информационных объектов (сущностей) предметной области и связей между ними.
Концептуальная модель - это модель предметной области. Компонентами модели являются объекты и взаимосвязи. Концептуальная модель служит средством общения между различными пользователями и поэтому разрабатывается без учета особенностей физического представления данных. При проектировании концептуальной модели все усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки. Проектирование концептуальной модели основано на основе анализа решаемых на этом предприятии задач по обработке данных. Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области. Взаимосвязи между объектами являются частью концептуальной модели и должны отображаться в базе данных. Взаимосвязь может охватывать любое число объектов. С другой стороны, каждый объект может участвовать в любом числе связей. Наряду с этим существуют взаимосвязи между атрибутами объекта.
Различают взаимосвязи типа:
- "один к одному",
- "один ко многим",
- "многие ко многим".
Взаимосвязь «один к одному» означает, что каждой записи в одном объекте может соответствовать только одна запись в другом объекте и обозначается одинарными стрелками между объектами.
Взаимосвязь «один ко многим» свидетельствует о том, что одной записи в одном объекте может соответствовать несколько записей в другом объекте и обозначается с помощью одинарной стрелки в одном направлении и двойной стрелки в другом направлении.
Взаимосвязь «многие ко многим» свидетельствует о том, что одной записи в одном объекте может соответствовать несколько записей в другом объекте и наоборот, обозначается такая связь с помощью двойной стрелки в одном направлении и двойной стрелки в другом направлении.
С помощью концептуальной зависимости или типа связи определяется понятие ключа отношения или разновидности ключей. Вероятным ключом отношения Первичным ключом отношения (ключом) называется такой вероятный ключ, значение которого является уникальным для каждой записи отношения. Первичный ключ служит идентификатором данных, хранящихся в объекте (отношении). Называется такое множество атрибутов К, что каждое сочетание их значений встречается только в одной строке и никакое подмножество К этим свойством не обладает. Систематическая проверка свойств вероятного ключа отношений позволяет следить за достоверностью информации. Для облегчения контроля в каждом отношении выбирается один ключ в качестве основного.
Концептуальная модель преобразуется в логическую модель, которая обеспечивается конкретной СУБД.
Определение модели данных предусматривает указание множества допустимых информационных конструкций, операций над данными и множества ограничений для хранимых значений данных.
Принципиальными различиями обладают три модели данных:
- реляционная,
- иерархическая,
- сетевая.
Существующие СУБД обеспечивают реализацию возможностей этих моделей данных с теми или иными ограничениями и уточнениями. Организация данных в ЭИС рассматривается с позиций той или иной модели данных.
Итак, логическая модель может быть либо реляционной, либо иерархической, либо сетевой. Выбор СУБД происходит после разработки концептуальной модели предметной области. Основное различие между указанными тремя типами моделей данных состоит в способах представления взаимосвязей между объектами.
Во всех примерах будет использоваться предметная область «Госпиталь». В рассматриваемой системе госпиталя определенное число пациентов находится на лечении. Если пациент поступает в госпиталь впервые, то на него заводится карточка для первичной регистрации. Если же пациент обращается повторно, в его историю болезни вносятся дополнения. Вне зависимости от того, сколько раз пациент обращался в госпиталь, он имеет уникальный идентификационный номер. Информация о каждом пациенте включает имя, регистрационный номер пациента и его домашний адрес. Таким образом, атрибутами объекта ПАЦИЕНТ являются «номер пациента», «имя пациента», «адрес пациента». Следующий объект - ХИРУРГ. Этот объект имеет следующие атрибуты - «номер лицензии хирурга», «имя хирурга». Предположим, что в госпитале проводятся только хирургические операции, назначается лечение и препараты. Таким образом, элементами данных или атрибутами являются: «номер пациента», «имя пациента», «адрес пациента», «номер лицензии хирурга», «имя хирурга», «дата операции», «операция», «препарат, назначенный после лечения», «побочный эффект».
В любой модели данных для представления объектов и их взаимосвязей необходимо некоторым образом сгруппировать элементы данных. Процесс нормализации состоит в группировке элементов данных в ряде отношений. Приведение отношений к первой, второй и третьей нормальной форме последовательно устраняет проблемы включения, удаления и модификации записей соответствующей базы данных. Представленное отношение является ненормализованным, поскольку на пересечении строк и столбцов существует группа значений, что недопустимо.
Для нормализации необходимо продублировать значения атрибутов «номер пациента», «имя пациента», «домашний адрес» из ПАЦИЕНТА, и «номер лицензии хирурга», «имя хирурга» из ХИРУРГА. Такое отношение будет находиться в первой нормальной форме. Если значения, которые принимают атрибуты «номер пациента», «номер лицензии хирурга» и «дата операции» известны, то можно узнать значения остальных атрибутов. Перечисленные атрибуты можно назвать ключевыми. Все не ключевые атрибуты находятся в функциональной зависимости от первичного ключа. Следовательно, значения первичного ключа однозначно определяют значения не ключевых атрибутов.
Проблема включения:
- если вновь поступающий пациент никогда не подвергался операциям, его нельзя включить в базу данных;
- при поступлении в госпиталь нового хирурга, не сделавшего ни одной операции, данные о нем нельзя включить в базу данных.
Для устранения этих проблем отношение приводится ко второй нормальной форме, в котором создаются три отношения: ПАЦИЕНТ, ХИРУРГ, ОПЕРАЦИЯ. Всякое отношение во второй нормальной форме одновременно является отношением в первой нормальной форме.
Иерархическая модель данных
Иерархическая модель данных строится по принципу иерархии типов объектов, то есть один тип объекта является главным, а остальные находятся на низших уровнях иерархии - подчиненными.
В повседневной жизни мы часто имеем дело с иерархическими структурами. Например, структура предприятия, генеалогическое дерево. Иерархическая древовидная структура строится из узлов и ветвей (дерево перевернутое).
Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект.
Корень - это наивысший узел.
Иерархическая модель данных организует данные в виде иерархической древовидной структуры. Каждый экземпляр корневого узла образует начало записи логической базы данных, то есть иерархическая база данных состоит из нескольких деревьев.
Узел является совокупностью атрибутов, описывающих объект. Корневой узел - это главный тип объекта. Корневой узел находится на первом уровне. Зависимые узлы (подчиненные виды объектов) находятся на 2-ом, 3-ем и т.д. уровнях.
Иерархическая древовидная структура удовлетворяет следующим условиям:
- иерархия неизменно начинается с корневого узла;
- каждый узел состоит из одного или нескольких атрибутов, которые описывают объект в данном узле;
- на низших уровнях могут находиться зависимые узлы. Узел, находящийся на предшествующем уровне, является исходным для новых зависимых узлов. Зависимые узлы могут добавляться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях без всяких ограничений. Исключение - 1-ый узел-корень.
- каждый узел, находящийся на уровне 2, соединен с одним и только одним узлом на уровне 1. Каждый узел, находящийся на уровне 3, соединен с одним и только одним узлом, находящемся на уровне 2 и т.д.
Объекты "хирург", "операция", "препарат" объединены в порожденный узел. Для каждого пациента может быть две операции, тогда на втором уровне будут 2 экземпляра.
Может быть другая версия иерархической модели.
Достоинства модели:
- простота понимания и использования;
- обеспечение определенного уровня независимости данных. С помощью данной модели можно реализовать различные представления пользователей.
- Простота оценки операционных характеристик благодаря заранее заданным взаимосвязям.
Недостатки:
- практически невозможно реализовать взаимосвязь «многие ко многим», т.к. структура становится слишком громоздкой;
- сложности с операциями включения и исключения данных из-за строгой иерархичности;
- доступ к любому узлу происходит только через исходный узел.
Сетевая модель данных
В сетевой модели данных понятие главного и подчиненного объектов несколько расширены. Любой объект может быть главным и подчиненным. Один и тот же объект может выступать и в роли "владельца" и в роли "члена набора".
В сетевой модели данных объекты предметной области объединяются в "сеть". Графически сеть представляется в виде прямоугольников и стрелок. Направленные стрелки соединяют два или более типов записей и служат для изображения типов наборов. Каждый тип записей может содержать нуль, один или несколько атрибутов (элемент данных, поле). В базе данных может иметься один или несколько экземпляров записи некоторого типа.
Владелец набора - тип записи, из которой исходит стрелка.
Член набора - тип записи, к которой направлена стрелка.
Набор - это поименованная совокупность связанных записей. Экземпляр набора существует после запоминания записи-владельца.
Тип набора представляет логическую взаимосвязь "один ко многим". Стрелка, направленная от владельца набора к его члену обозначает тип набора.
Набор может быть реализован несколькими способами. В данной работе будут рассмотрены некоторые из них. Это организация набора в виде кольцевой структуры и сингулярные наборы.
При использовании сингулярного набора необходимо учитывать следующее:
- в базе данных может содержаться только один экземпляр сингулярного набора;
- с помощью сингулярного набора можно объединить записи, у которых нет естественного владельца;
- в сингулярный набор можно включать записи, которые при вводе в базу данных не имеют владельца, но могут его приобрести впоследствии. Тогда определенная запись исключается из сингулярного набора и включается в экземпляр набора с новым владельцем.
Для сетевых моделей характерно то, что программист, который будет работать с логической моделью данных этого типа должен хорошо знать "навигацию" среди различных данных.
Основным недостатком сетевой модели данных является сложность ее реализации и большое количество терминов.
Виды информационных моделей
Границы между моделями различных типов или классов, а также отнесение модели к какому-то типу или классу чаще всего условны.
Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели:
• цель использования;
• область знаний;
• фактор времени;
• способ представления.
По целям использования выделяются модели учебные, опытные, имитационные, игровые, научно-технические.
По области знаний выделяются модели биологические, экономические, исторические, социологические и т.д.
По фактору времени разделяются модели динамические и статические. Статическая модель отражает строение и параметры объекта, поэтому ее называют также структурной. Она описывает объект в определенный момент времени, дает срез информации о нем. Динамическая модель отражает процесс функционирования объекта или изменения и развития процесса во времени.
Любая модель имеет конкретный вид, форму или способ представления, она всегда из чего-то и как-то сделана или представлена и описана. В этом классе, прежде всего, модели рассматриваются как материальные и нематериальные.
Материальные модели - это материальные копии объектов моделирования.
Они всегда имеют реальное воплощение, воспроизводят внешние свойства или внутреннее строение, либо действия объекта-оригинала. Примеры: глобус - модель формы земного шара, кукла - модель внешнего вида человека, робот - модель действий человека на вредном производстве. Материальное моделирование использует экспериментальный (опытный) метод познания.
Нематериальное моделирование использует теоретический метод познания. По-другому его называют, абстрактным, идеальным. Абстрактные модели, в свою очередь, делятся на воображаемые и информационные.
Информационная модель - это совокупность информации об объекте, описывающая свойства и состояние объекта, процесса или явления, а также связи и отношения с окружающим миром.
Информационные модели представляют объекты в виде, словесных описаний, текстов, рисунков, таблиц, схем, чертежей, формул и т.д. Информационную модель нельзя потрогать, у нее нет материального воплощения, она строится только на информации. Ее можно выразить на языке описания (знаковая модель) или языке представления (наглядная модель).
Одна и та же модель одновременно относится к разным классам деления. Например, программы, имитирующие движение тел (автомобиля, снаряда, маятника, лифта и пр.). Такие программы используются на уроках физики (область знания) с целями обучения (цель использования). В то же время они являются динамическими, так как учитывают положение тела в разные моменты времени, и алгоритмическими по способу реализации. Рассмотрим подробнее класс информационных моделей с позиции способов представления информации. Форма представления информационной модели зависит от способа кодирования (алфавита) и материального носителя.
Воображаемое (мысленное или интуитивное) моделирование - это мысленное представление об объекте. Такие модели формируются в воображении человека и сопутствуют его сознательной деятельности. Они всегда предшествуют созданию материального объекта, материальной и информационной модели, являясь одним из этапов творческого процесса. Например, музыкальная тема в мозгу композитора - интуитивная модель музыкального произведения.
Вербальное моделирование (относится к знаковым) - это представление информационной модели средствами естественного разговорного языка (фонемами). Мысленная модель, выраженная в разговорной форме, называется вербальной (от латинского слова verbalize - устный). Форма представления такой модели - устное или письменное сообщение. Примерами являются литературные произведения, информация в учебных пособиях и словарях, инструкции пользования устройством, правила дорожного движения.
Наглядное (выражено на языке представления) моделирование - это выражение свойств оригинала с помощью образов. Например, рисунки, художественные полотна, фотографии, кинофильмы. При научном моделировании понятия часто кодируются рисунками - иконическое моделирование. Сюда же относятся геометрические модели - информационные модели, представленные средствами графики.
Образно-знаковое моделирование использует знаковые образы какого-либо вида: схемы, графы, чертежи, графики, планы, карты. Например, географическая карта, план квартиры, родословное дерево, блок-схема алгоритма. К этой группе относятся структурные информационные модели, создаваемые для наглядного изображения составных частей и связей объектов. Наиболее простые и распространенные информационные структуры - это таблицы, схемы, графы, блок-схемы, деревья.
Знаковое (символическое выражено на языке описания) моделирование использует алфавиты формальных языков: условные знаки, специальные символы, буквы, цифры и предусматривает совокупность правил оперирования с этими знаками. Примеры: специальные языковые системы, физические или химические формулы, математические выражения и формулы, нотная запись и т. д. Программа, записанная по правилам языка программирования, является знаковой моделью.
Одним из наиболее распространенных формальных языков является алгебраический язык формул в математике, который позволяет описывать функциональные зависимости между величинами. Составление математической модели во многих задачах моделирования хоть и промежуточная, но очень существенная стадия.
Математическая модель - способ представления информационной модели, отображающий связь различных параметров объекта через математические формулы и понятия.
В тех случаях, когда моделирование ориентировано на исследование моделей с помощью компьютера, одним из его этапов является разработка компьютерной модели.
Компьютерная модель - это созданный за счет ресурсов компьютера виртуальный образ, качественно и количественно отражающий внутренние свойства и связи моделируемого объекта, иногда передающий и его внешние характеристики. Компьютерная модель представляет собой материальную модель, воспроизводящую внешний вид, строение или действие моделируемого объекта посредством электромагнитных сигналов. Разработке компьютерной модели предшествуют мысленные, вербальные, структурные, математические и алгоритмические модели.
Модели информационных процессов
Модель (лат. “modulus” – мера) – это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств последнего; упрощённое представление системы для её анализа и предсказания, для получения качественных и количественных результатов, необходимых для принятия правильного управленческого решения.
Моделирование – это представление объекта моделью для получения информации о нём путём проведения экспериментов с его моделью.
Моделирование облегчает изучение объекта с целью его создания, дальнейшего преобразования и развития. Существует два основных вида моделирования: аналитическое и имитационное.
Для управления бизнес процессами (англ. “Business Process Management”, BPM) в современных системах используют методы имитационного моделирования.
На идее модели по существу базируется любой метод научного исследования, как теоретический (при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели), так и экспериментальный, использующий предметные модели.
Модели предметной области – это совокупность описаний, обеспечивающих взаимопонимание между пользователями: специалистами организации и разработчиками.
Модели всегда проще реальных объектов, но они позволяют выделить главное, не отвлекаясь на детали. Различают математические, физические, ситуационные, электрические, информационные модели.
Так, например, математические модели используют для описания объектов и процессов живой и неживой природы и технологии, в том числе – в физике, биологии, экономике.
Наиболее очевидными с точки зрения применения методов моделирования, несомненно, являются процессы управления, где на основе полученной информации необходимо принимать соответствующие решения. Обычно моделирование используется для исследования существующей системы, когда реальный эксперимент проводить нецелесообразно из-за значительных финансовых и трудовых затрат, а также при необходимости проведения анализа проектируемой системы, т.е. которая ещё физически не существует в данной организации. Для человека информационная модель является источником информации, на основе которой он формирует образ реальной обстановки.
Однозначного понятия системы нет. В общем виде под системой понимают совокупность взаимосвязанных элементов, образующих определённую целостность, единство.
Процесс построения модели является творческой процедурой, трудно поддающейся формализации. Модельные представления являются абстрактными образами элементов системы (объектов, технических средств, программного обеспечения и др.). Вместе они позволяют получить достаточно полное представление о создаваемой системе.
Количество групп элементов информационной модели определяется степенью детализации описания состояний и условий функционирования объекта управления. Как правило, элемент информационной модели связан с каким-либо параметром объекта управления.
Модель данных является способом отображения самих данных и их связей. Выделяют модели иерархических, сетевых и реляционных данных, как правило, входящих в состав систем управления базами данных (СУБД). В СУБД реализуются модели процессов накопления и применения информации и знаний.
В качестве инструментальных многофункциональных информационных моделей применяют, например, модели VIEW (англ. “Virtual Instruments Engineering Workbench”).
Для формирования модели используются:
• структурная схема объекта, подлежащего автоматизации;
• структурно-функциональная схема автоматизируемого объекта;
• алгоритмы функционирования системы;
• схема расположения технических средств на объекте;
• схема связи и др.
Главная цель проведения моделирования любой системы – изыскание вариантов решений, которые позволяют улучшить основные показатели её деятельности.
Необходимым элементом моделирования является анализ потоков данных. Спрос на средства аналитической обработки данных постоянно растёт. При этом пользователи заинтересованы в получении средств, позволяющих автоматически искать не только заданные данные, но неочевидные правила и неизвестные закономерности. Для реализации подобных систем используют методы интеллектуального анализа данных, позволяющие на основе накопленной информации принимать нетривиальные решения и генерировать качественно новые знания, способствующие повышению эффективности решений и деятельности людей, предприятий, организаций и т.п. Логика интеллектуально решаемых аналитических задач заключается в том, что первичные документы, отчёты и сводные таблицы анализируются с целью выявления полученных показателей. Исследование произошедших событий и полученных результатов (Что произошло?) происходит с целью ответа на вопрос “Почему?”. В результате проведённого анализа формируются прогностические (прогнозные) модели, в которых даются варианты развития ситуации.
Сбор, обработка и анализ реальных данных функционирования системы или объекта моделирования даёт требуемые количественные оценки для разработки вариантов программно-технического обеспечения автоматизированных систем.
При моделировании сложных объектов нельзя разобщать решаемые задачи. В противном случае получатся значительные затраты ресурсов и потери при реализации модели на конкретном объекте. Использование моделирования применительно к таким объектам требует одновременного исследования их взаимосвязей с внешней средой и другими элементами мета системы.
Под сложными системами понимаются системы, обладающие большим числом элементов, свойства которых не могут быть предсказаны, опираясь на знания свойств отдельных частей системы и способы их соединения.
Модели информационных технологий
Следует учитывать, что человек не может жить без мифа. При этом миф - неоднозначное понятие. Он может иметь и положительное, и отрицательное воздействие на социум. Миф способен поднять массы на конструктивные действия (вспомним энтузиазм советского народа в период индустриализации) и может нести отрицательный, разрушительный смысл: когда он направлен на достижение корыстных интересов отдельных политиков, олигархов, кланов, групп и группировок, то забываются или принижаются, ущемляются интересы граждан и государства.
Манипуляторная модель информационного воздействия
Манипуляторная модель информационного воздействия доминировала в XX веке в России и продолжает доминировать практически все 90-е годы. Вспомним многословные обещания народу в годы перестройки о скором процветании общества за счет "магических", оказалось - мифических, эффектов рынка и его полит - экономической парадигмы - монетаризма. Миф нельзя сводить к простому обману Дело в том, что процесс манипулирования часто развивается не по факту злого умысла, а по причине искренней веры его организаторов в ту или иную идею, программу. То есть они сами являются носителями мифологического мышления. Под эгидой мифов за годы реформ осуществлялось, организовывалось немало негативных информационных процессов и информационных программ. Вспомним, к примеру, информационные потоки в период, предшествующий дефолту в августе 1998 года.
Почти накануне Президент убеждает по телевидению народ, что с экономикой и финансами у нас все нормально. Правительство вначале поддакивает ему, потом замолкает. И, вдруг - "гром среди ясного неба": вмиг миллионы вкладчиков, сотни тысяч людей, особенно из среды "среднего класса", который так старались создать, стали бедными и безработными. Количество бедных в стране перевалило за критическую черту и составило около 50% населения. Об этом свидетельствуют и мониторинговые социологические исследования за последние десять лет, и их обобщение. Приведем лишь два факта: в той или иной степени от кризиса пострадали свыше 90% населения страны, а среднемесячный бюджет российской семьи из трех человек стал в 2,7 раза меньше. Любопытны обобщения социологов в плане реализации манипуляторного воздействия и по другим событиям 90-х годов, например, "рельсовой войны". Но от кризиса, его неожиданности существенно пострадал и имидж СМИ, поскольку в массовой психике сработал механизм трансферта - перенесение отношения к власти на отношение к средствам массовой информации, обслуживающих власть и элиту, сросшуюся с властью.
Диалоговая модель информационного воздействия
Диалоговая модель информационного воздействия считается самой прогрессивной, демократической и конструктивной. Почему? Потому что в ее основе лежат равноправные субъект-субъектные отношения или отношения социального партнерства. При этом издатель, редактор, ведущий телепередачи, да и весь телеканал, с одной стороны, и читатель, слушатель, с другой стороны, - это участники равноправного диалога, публичной дискуссии. Информационные процессы в данном случае существенно усложняются в плане концепции, замысла СМИ, производства и восприятия информации, особенно в плане структуры информационного материала, формы его подачи. Примерами организации диалоговой модели могут служить передачи Савика Шустера: "Свобода слова", "Герой дня", частично - "Времена" Владимира Познера. Из более позднего периода - "горячие линии" "Комсомольской правды" и других газет.
В последнее время диалоговая модель информационной политики начинает восстанавливаться, точнее, развиваться на новой основе - благодаря постоянному освещению в СМИ активной деятельности Президента РФ, его общения с различными категориями населения, государственных служащих, интервью журналистам. Особо подчеркнем значимость "горячей линии", проведенной Владимиром Путиным. Тем не менее, резервов здесь больше, чем достижений. Диалог властей всех уровней с народом в средствах массовой информации должен быть постоянным, более открытым и полным. Прав Валентин Осипов, когда задается вопросом: почему "не стало для нашей страны правилом то, что отличает демократию, к примеру, в США"?' Имеются в виду регулярные теле- и радиовыступления американского Президента. Результат во время массовой депрессии американского общества тонко уловил надобность в массовой коммуникации, в информационном общении с народом, в необходимости вести с ним открытый диалог, делиться своими переживаниями и раскрывать перспективы будущего страны. Данный пример свидетельствует о том, "как важно и утешить бедствующих, и вселить надежды..., и предотвратить вызревание гроздьев социального гнева". Заметим при этом, что нельзя диалог такого характера подменять диалогом-интервью журналиста с руководителями страны, или традиционной пресс-конференцией, где содержание вопросов корреспондентов часто имеет двойной смысл, несет в себе мотив сенсационности или отражает корпоративный интерес СМИ. В действительности далеко не все СМИ задействовали свои профессиональные резервы с тем, чтобы помогать народу познавать политику Государства, совершенствуя систему взаимоотношений Власти и Народа. Но в организации диалоговой информационной технологии эффект достигается встречным движением сторон, т.е. власти и СМИ.
А что же мы имели в России на рубеже веков? "В российском информационном поле, - отмечает бывший Секретарь Совета безопасности РФ С.Б.Иванов, - практически отсутствует диалог государства с гражданским обществом, народа - с властью. Это один из значимых факторов сохраняющегося недоверия населения страны к властным структурам". Создание условий для такого диалога, целенаправленные действия государства в организации диалоговой технологии - залог формирования эффективной государственной информационной политики. Возможно в этом заключается главный эффект информационно-психологической безопасности наших граждан.
На практике применяются, как показывает анализ, либо ярко выраженные, скажем, тоталитарные модели (авторитарная теория прессы) либо манипуляторные (вне теории социальной ответственности), или же пограничные и смешанные, где есть элементы, адекватные и либералистской, и авторитарной, и советской теории прессы. Сегодня пресса как печатная, так и электронная, утрачивает, причем по собственной инициативе, функцию защиты интересов всего социума - главную для общества. В последнее десятилетие XX века российские частные, да и многие государственные СМИ отражали и продолжают отражать преимущественно интересы политических и экономических элит. Нередко случается и так, что одновременно используются две или даже три модели.
Очевидно, что для осуществления информационно-аналитической работы, для анализа и организации информационных процессов необходимо применять "методы информационного моделирования".
Структуры информационных моделей
Применительно к преступности такими элементами являются:
1) преступления;
2) субъекты преступной деятельности (криминальное сообщество);
3) субъекты, потерпевшие от преступлений;
4) результаты преступной деятельности (прежде всего - ущерб).
Каждый из элементов преступности в отдельности, а также все элементы обладают характеристиками, имеющими качественное или количественное выражение. В сущности, описание указанных элементов преступности в "пространстве" всех рассматриваемых характеристик и представляет собой то, что мы называем информационной моделью преступности.
В 70-е годы, когда была впервые предложена схема (структура) информационной модели преступности, наряду с четырьмя ее элементами указывалось на семь "сквозных" свойств преступности: размер (уровень), общественная опасность, интенсивность, структура, территориальное распределение (территориальная структура), динамика, детерминированность. Практика эмпирических исследований, проводимых во ВНИИ МВД СССР (затем ВНИИ МВД России), показала, что предложенная структурная "решетка" элементов и свойств служит надежным инструментом организации и синтеза эмпирической информации о преступности. За 20 лет набор свойств преступности, учитываемых в рассматриваемой информационной модели, был дополнен только одним свойством – латентностью.
В соответствии с моделью состояние преступности может быть определено как полная "развертка" информационного содержания таблицы по ее строкам и столбцам.
Опыт многочисленных исследований преступности особенно проводимых в рамках оперативных "криминологических экспертиз' конкретных регионов и крупных городов, показал, что рассматриваемая табличная форма является довольно эффективным инструментом обобщения криминологической информации, помогающим системному представлению о криминологической обстановке.
Модель дисциплинирует исследователя, не позволяя уклоняться от описания состояния преступности во всей полноте ее элементов и свойств. И в то же время мы знаем множество исследований, проводимых, в том числе и научными учреждениями, в материалах которых, претендующих на полноту, обнаруживаются откровенные "пустоты", игнорирование важных свойств преступности (например, ее территориальной структуры, латентности), без которых криминологическая картина представляется неполной или даже искаженной.
Именно по этой причине изложение методики криминологических исследований представлено как последовательное описание элементов информационной модели.
Типы информационных моделей
Компьютерная информационная модель описывается совокупностью переменных, представленных абстрактными типами данных и сконструированных в соответствии с требованиями некоторой компьютерной среды, обусловленными ее (среды) средствами обработки информационной модели.
На основе предложенного определения, установлены признаки классификации информационных моделей:
• по количеству значений переменных (статистические и динамические);
• по способу описания переменных (натурные и знаковые: формализованные и неформализованные);
• по способу конструирования переменных: графические, идеографические, графовые (гипертекстовые, сетевые, иерархические), текстовые, табличные, алгоритмические.
Можно выделить несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним.
Перечислим лишь некоторые из них:
• Моделирование отклика системы на внешнее воздействие;
• Классификация внутренних состояний системы;
• Прогноз динамики изменения системы;
• Оценка полноты описания системы и сравнительная информационная значимость параметров системы;
• Оптимизация параметров системы по отношению к заданной функции ценности;
• Адаптивное управление системой.
В этом разделе изложение будет основываться на моделях первого из указанных типов.
Пусть X - вектор, компоненты которого соответствуют количественным свойствам системы, X' - вектор количественных свойств внешних воздействий. Отклик системы может быть описан некоторой (неизвестной) вектор функцией F: Y = F(X, X'), где Y - вектор отклика. Задачей моделирования является идентификация системы, состоящая в нахождении функционального отношения, алгоритма или системы правил в общей форме Z=G(X, X'), ассоциирующей каждую пару векторов (X, X') с вектором Z таким образом, что Z и Y близки в некоторой метрике, отражающей цели моделирования. Отношение Z=G(X, X'), воспроизводящее в указанном смысле функционирование системы F, будем называть информационной моделью системы F.
Нейронные сети в информационном моделировании
Искусственные нейронные сети (ИНС) являются удобным и естественным базисом для представления информационных моделей. Нейросеть может быть достаточно формально определена, как совокупность простых процессорных элементов (часто называемых нейронами), обладающих полностью локальным функционированием, и объединенных однонаправленными связями (называемыми синапсами). Сеть принимает некоторый входной сигнал из внешнего мира, и пропускает его сквозь себя с преобразованиями в каждом процессорном элементе.
Создание информационной модели
Возможности баз данных полезны в областях, связанных с долговременным управлением информацией, таких как электронные библиотеки и хранилища данных. Предварительное планирование, подготовка данных, последовательность создания информационной модели. При проектировании системы обработки данных больше всего нас интересует организация данных. Помочь понять организацию данных призвана информационная модель. Процесс создания информационной модели начинается с определения концептуальных требований ряда пользователей. Концептуальные требования могут определяться и для некоторых задач (приложений), которые в ближайшее время реализовывать не планируется.
Это может несколько повысить трудоемкость работы, однако поможет наиболее полно учесть все нюансы функциональности, требуемой для разрабатываемой системы, и снизит вероятность переделки в дальнейшем. Требования отдельных пользователей должны быть представлены в едином “обобщенном представлении”. Последнее называют концептуальной моделью. Объект – это абстракция множества предметов реального мира, обладающих одинаковыми характеристиками и законами поведения. Объект представляет собой типичный неопределенный экземпляр такого множества. Объекты объединяются в классы по общим характеристикам. Например, в предложении “Белый Дом является зданием”, “Белый Дом” представляет объект, а “здание” – класс. Классы обозначаются абстрактными существительными. Класс – это множество предметов реального мира, связанных общностью структуры и поведением.
Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указывания способов их физического хранения. Таким образом, концептуальная модель является, по существу, моделью предметной области. При проектировании концептуальной модели все усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки. Проектирование концептуальной модели основано на анализе решаемых на этом предприятии задач по обработке данных. Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области и выявляемых в результате анализа данных. Имеются в виду данные, используемые как в уже разработанных прикладных программах, так и в тех, которые только будут реализованы. Проектирование концептуальной модели базы данных: Анализ данных: сбор основных данных (например, объекты, связи между объектами).
Определим первоначальные данные: Заявки - поступающие от магазинов на определённый период. Договора - заключаются с поставщиками на определённый вид товара. Поставщики - организации или физические лица, с которыми заключаются договора на поставку товара. Заказчики - в основном магазины, а также предприятия и организации, подающие заказ на приобретение того или иного товара. Счета - ведутся на этапе заключения договором с поставщиками, а также с заказчиками. Накладные - создаются на основании получения заказа о заказчика, для отгрузки. Справки - получение/выдача различных справок, как заказчику, так и поставщику. Товар - присутствует на основании заявки и договора с поставщиком.
Определение взаимосвязей. Взаимосвязь выражает отображение или связь между двумя множествами данных. Различают взаимосвязи типа “один к одному”, “один ко многим” и “многие ко многим”. Например, если заказчик производит заказ на покупку товара впервые, осуществляется первичная регистрация его данных и сведений о сделанном заказе. Если же заказчик производит заказ повторно, осуществляется регистрация только данного заказа. Вне зависимости от того, сколько раз данный заказчик производил заказы, он имеет уникальный идентификационный номер (уникальный ключ заказа). Информация о каждом заказчике включает наименование заказчика, адрес, телефон, факс, фамилию, имя, отчество, признак юридического лица и примечание. Таким образом, свойствами объекта Заказчик являются “уникальный ключ заказчика”, “наименование заказчика”. Следующий представляющий для нас интерес объект — Товар. Этот объект имеет свойства “уникальный ключ товара”, “наименование товара”.
Второй рассматриваемый объект — Поставщик. Его свойствами являются “уникальный ключ поставщика”, “наименование поставщика”. Третий рассматриваемый объект — Заказчик. Его свойствами являются “уникальный ключ заказчика”, “наименование заказчика”. Взаимосвязь “один к одному” (между двумя типами объектов) Допустим, в определенный момент времени один заказчик может сделать только один заказ. В этом случае между объектами Заказчик и Товар устанавливается взаимосвязь “один к одному”. Взаимосвязь “один ко многим” (между двумя типами объектов).
В определенный момент времени один заказчик может стать обладателем нескольких товаров, при этом несколько заказчиков не могут являться обладателями одного товара (на условии, если заказчик не претендует на часть товара). Взаимосвязь “один ко многим” можно обозначить с помощью одинарной стрелки в направлении к “одному” и двойной стрелки в направлении ко “многим”. В этом случае одной записи данных первого объекта (его часто называют родительским или основным) будет соответствовать несколько записей второго объекта (дочернего или подчиненного). Взаимосвязь “один ко многим” очень распространена при разработке реляционных баз данных. В качестве родительского объекта часто выступает справочник, а в дочернем хранятся уникальные ключи для доступа к записям справочника. В нашем примере в качестве такого справочника можно представить объект Заказчик, в котором хранятся сведения обо всех заказчиках.
При обращении к записи для определенного заказчика нам доступен список всех покупок, которые он сделал, и сведения о которых хранятся в объекте Товар. Взаимосвязь “один к одному” (между двумя свойствами) Мы предполагаем, что ключ (номер) магазина является его уникальным идентификатором, то есть он не изменяется и при последующих поступлениях заказов от данного магазина. Если наряду с номером магазина в базе данных хранится и другой его уникальный идентификатор (например, адрес), то между такими двумя уникальными идентификаторами существует взаимосвязь “один к одному”. Взаимосвязь “один ко многим” (между двумя свойствами) .
Имя поставщика и его номер существуют совместно. Поставщиков с одинаковыми именами может быть много, но все они имеют различные номера. Каждому поставщику присваивается уникальный номер. Это означает, что данному номеру поставщика соответствует только одно имя. Взаимосвязь “один ко многим” обозначается одинарной стрелкой в направлении к “одному” и двойной стрелкой в направлении ко “многим”. Задание первичных и альтернативных ключей, определение свойств объектов Для каждого объекта определим свойства, которые будем хранить в БД. При этом необходимо учитывать тот факт, что при переходе от логической к физической модели данных может произойти усечение числа объектов. На самом деле, как правило, значительное число данных, необходимых пользователю, может быть достаточно легко подсчитано в момент вывода информации. В то же время, в связи с изменением алгоритмов расчета или исходных величин, некоторые расчетные показатели приходится записывать в БД, чтобы гарантированно обеспечить фиксацию их значений. Выбор показателей, которые обязательно следует хранить в БД, достаточно сложен.
Ее развитие тормозила централизованная командная система управления народным хозяйством. Российские ученые внесли значительный вклад в организационную науку. Л.В. Канторович известный российский экономист математик, лауреат Нобелевской премии по экономике определил значение объективно обусловленных оценок, возникающих при анализе оптимальных экономических моделей. Его исследования способствовали созданию теории оптимального планирования и управления организациями. Достижения А.Н. Колмогорова и В.А. Котельникова в области математики во многом способствовали созданию экономико-математических моделей современных организаций. В последние годы были введены в употребление некоторые научные категории и понятия теории организации, наметилась специализация исследований в этой области, получены первые позитивные результаты, касающиеся осмысления опыта зарубежной теории организации, предложены и внедрены конкретные формы демократизации управления применительно к условиям России. ВКЛАД ИНФОРМАТИЗАЦИИPВ ОРГАНИЗАЦИОННУЮ НАУКУ Отличительной особенностью нового информационного пространства является неограниченная возможность доступа к нему широкого круга пользователей
Компьютерная информационная модель
Компьютерные модели, как правило, являются знаковыми или информационными. К знаковым моделям в первую очередь относятся математические модели, демонстрационные и имитационные программы.
Информационная модель - набор величин, содержащий необходимую информацию об объекте, процессе, явлении.
Главной задачей компьютерного моделирования выступает построение информационной модели объекта, явления
Самое главное и сложное в компьютерном моделировании - это построение или выбор той или иной модели.
При построении компьютерной модели используют системный подход, который заключается в следующем. Рассмотрим объект - солнечную систему. Систему можно разбить на элементы - Солнце и планеты. Введем отношения между элементами, например, удаленность планет от Солнца. Теперь можно рассматривать независимо отношения между Солнцем и каждой из планет, затем обобщить эти отношения и составить общую картину солнечной системы (принципы декомпозиции и синтеза).
Некоторые характеристики моделей являются неизменными, не меняют своих значений, а некоторые изменяются по определенным законам. Если состояние системы меняется со временем, то модели называют динамическими, в противном случае - статическими.
При построении моделей используют два принципа: дедуктивный (от общего к частному) и индуктивный (от частного к общему).
При первом подходе рассматривается частный случай общеизвестной фундаментальной модели. Здесь при заданных предположениях известная модель приспосабливается к условиям моделируемого объекта. Например, можно построить модель свободно падающего тела на основе известного закона Ньютона ma=mg-Fсопр. и в качестве допустимого приближения принять модель равноускоренного движения для малого промежутка времени.
Второй способ предполагает выдвижение гипотез, декомпозицию сложного объекта, анализ, затем синтез. Здесь широко используется подобие, аналогичное моделирование, умозаключение с целью формирования каких-либо закономерностей в виде предположений о поведении системы. Например, подобным способом происходит моделирование строения атома.
Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.
На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.
На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
Однако далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.
На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, то есть выразить ее на понятном для компьютера языке.
Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:
1)построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
2)построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД, пр.).
В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.
Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.
Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.
Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и так далее. В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.
Важным моментом на этапе постановки задачи является определение цели моделирования. От выбранной цели зависит, какие характеристики исследуемого объекта считать существенными, а какие отбросить. В соответствии с поставленной целью может быть подобран инструментарий, определены методы решения задачи, формы отображения результатов.
Рассмотрим возможные цели моделирования:
Первобытные люди изучали окружающую природу, чтобы научиться противостоять природным стихиям, пользоваться природными благами, просто выживать.
Накопленные знания передавались из поколения в поколение устно, позже письменно и, наконец, с помощью предметных моделей. Так был создан глобус - модель Земного шара, позволяющая получить наглядное представление о форме нашей планеты, ее вращении вокруг собственной оси и о расположении материков. Такие модели помогают понять, как устроен конкретный объект, узнать его основные свойства, установить законы его развития и взаимодействия с окружающим миром. В этом случае целью построения модели является познание окружающего мира.
Накопив достаточно знаний, человек задал себе вопрос: «Нельзя ли создать объект с заданными свойствами и возможностями, чтобы противодействовать стихиям и ставить себе на службу природные явления?» Человек стал строить модели еще не существующих объектов. Так родились идеи создания ветряных мельниц, различных механизмов, даже обыкновенного зонтика. Многие из этих моделей стали в настоящее время реальностью. Это объекты, созданные руками человека.
Таким образом, другая важная цель моделирования - создание объектов с заданными свойствами. Эта цель соответствует постановке задачи «как сделать, чтобы...».
Цель моделирования задач типа «что будет, если...» - определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения. Подобное моделирование играет важное значение при рассмотрении социальных и экологических вопросов: что будет, если увеличить плату за проезд в транспорте, или что произойдет, если закопать ядерные отходы в некоторой местности?
Например, для избавления Санкт-Петербурга от постоянных наводнений, приносящих огромный ущерб, было решено возвести дамбу. При ее проектировании было построено множество моделей, в том числе и натурных, именно с целью предсказания последствий вмешательства в природу.
Модель информационной безопасности
Для того чтобы защитить пользователей от несанкционированного вторжения и хищения информационных ресурсов и конфиденциальных данных, специалистами была разработана модель информационной безопасности. Основа модели базируется на том факте, что современная информационная система представляет собой сложный многоуровневый механизм, который состоит из множества компонентов различной степени автономности. Практически каждый компонент может подвергнуться внешнему воздействию или выйти из строя.
Модель информационной безопасности предусматривает план защиты каждого из этих компонентов. Компонентами информационной системы являются аппаратные средства – компьютеры и их составные части (процессоры, мониторы, терминалы, периферийные устройства - дисководы, принтеры, контроллеры, кабели, линии связи и т.д.); программное обеспечение - приобретенные программы, исходные, объектные, загрузочные модули; операционные системы и системные программы (компиляторы, компоновщики и др.), утилиты, диагностические программы и т.д.; данные - хранимые временно и постоянно, на магнитных носителях, печатные, архивы, системные журналы и т.д. Модель информационной безопасности подразумевает следующие пути нарушения состояния защищённости: аварийные ситуации из-за стихийных бедствий и отключений электропитания; отказы и сбои аппаратуры; ошибки в программном обеспечении; ошибки в работе персонала; помехи в линиях связи из-за воздействий внешней среды; преднамеренные действия нарушителей.
Информационная безопасность персональных данных должна быть обеспечена на всех уровнях угрозы – как преднамеренной, так и незапланированной. Модель информационной безопасности разрабатывает механизмы и предусматривает практическую реализацию того, как будет осуществляться защита информационных прав пользователя.
Преступления в сфере информационной безопасности
Информационная безопасность персональных данных находится под угрозой, в первую очередь, в результате неправомерного доступа. Неправомерный доступ к файлам пользователя может быть осуществлен через слабые места в защите системы. Соответственно, самые распространённые преступления в сфере информационной безопасности – это несанкционированный доступ. Как правило, в таких случаях, используется любая ошибка в системе защиты, например, при неверном выборе систем защиты или неправильной их установке.
Преступления в сфере информационной безопасности могут осуществляться через человека: хищения носителей информации, чтение информации без разрешения владельца. Через программу преступления в сфере информационной безопасности производятся путём перехвата паролей, дешифровки зашифрованной информации, копированием информации с носителя. Хищение информации может происходить посредством подключения специально разработанных аппаратных средств доступа к информации или путём перехвата побочных электромагнитных излучений от аппаратуры. Кроме того, информационная безопасность персональных данных может подвергаться атаке со стороны компьютерных сетей, так распространяются известные виды троянских программ.
Для компьютерных сетей характерно то, что против них предпринимаются удаленные атаки. Преступник может находиться вдали от атакуемого объекта, при этом нападению может подвергаться не только конкретный компьютер, но и информация, передающаяся по сетевым каналам связи. Специалисты в данных областях занимаются изучением средств, способных обезвредить многие виды вредоносных программ.
редства обеспечения информационной безопасности
В средства обеспечения информационной безопасности должно входить формирование защитного режима. В комплексе принимаемых мер и осуществляется противодействие несанкционированным действиям. Средства обеспечения информационной безопасности называются также аппаратно-программными средствами защиты. Выделяют несколько категорий таких средств, среди них: системы идентификации и аутентификации, системы шифрования данных ПК, системы шифрования данных, передаваемых через сети, системы аутентификации электронных данных, системы управления криптографическими ключами.
Средства обеспечения информационной безопасности, представленные системами идентификации и аутентификации пользователей подразумевают ограничение неправомерного доступа пользователей в систему. Системы шифрования данных основаны на криптографическом преобразовании данных, как в файлах, так и на диске. Системы шифрования данных, передаваемых по сетям разделяются на канальное и абонентское шифрование. Канальное шифрование защищает всю информацию, передаваемую по каналу связи. Перевод шифрования на канальный уровень позволяет использовать аппаратные средства, что способствует повышению производительности системы. Хотя, есть и минусы: шифрование информации может привести к появлению осложнения механизма маршрутизации.
Абонентское шифрование обеспечивает конфиденциальность данных, передаваемых между двумя абонентами. В этом случае защищается только содержание сообщений, вся служебная информация остается открытой. Недостатком является возможность анализировать информацию о структуре обмена сообщениями, например об отправителе и получателе, о времени и условиях передачи данных, а также об объеме передаваемых данных. Средства обеспечения информационной безопасности через аутентификацию электронных данных используют код аутентификации сообщения или электронную подпись. Средства управления криптографическими ключами делятся на: генерацию, хранение, и распределение ключей.
Информационная модель предприятия
В дальнейшем будем называть любой такой объект вне зависимости от его размеров, формы собственности, организационно-правового статуса организацией.
Организация – это стабильная формальная социальная структура, которая получает ресурсы из окружающего мира и перерабатывает их в продукты своей деятельности. Всем организациям присущи как индивидуальные, так и общие черты.
Результатом взаимодействия организации со средой являются происходящие в ней изменения различного рода, которые вызывают необходимость управления – такого целенаправленного воздействия на организацию, которое обеспечит достижение поставленных целей. Управление позволяет в зависимости от особенностей конкретных организаций и целей управления стабилизировать их, сохранить их качественную определенность, поддержать динамическое равновесие со средой, обеспечить совершенствование организации и достижение того или иного полезного эффекта.
Осуществление управления – особая функция. В связи с этим в рамках организации можно выделить управляемый процесс (объект управления) и управляющую часть (орган управления). Их совокупность определяется как система управления.
Система управления предприятием функционирует на базе информации о состоянии объекта, его входов и выходов в соответствии с поставленной целью. Управление осуществляется выдачей управленческих воздействий с учетом обратной связи и внешней среды, рынка и вышестоящих органов управления. Назначение управляющей системы – формировать такие воздействия на управляемую систему, которые побуждали бы её принять состояние, определяемое целью управления.
Цели управления: выживание в конкурентной борьбе, получение максимальной прибыли, выход на определенные рынки. Применительно к промышленному предприятию с некоторой долей условности можно считать, что целью является выполнение производственной программы в рамках технико-экономических ограничений; управляющие воздействия – это планы работ подразделений; обратная связь – данные о ходе производства (выпуске и перемещении изделий, состоянии оборудования, запасах на складе и т.д.).
Планы и содержание обратной связи не что иное, как информация. Поэтому процессы формирования управляющих воздействий являются процессами преобразования экономической информации.
Реализация этих процессов и составляет основное содержание работы управленческих служб, в том числе экономических.
Информационный контур. Управляющая часть оказывает на управляемый процесс определенное воздействие. Чтобы управляющая часть могла осуществлять управление, ей требуется сопоставлять фактическое состояние управляемого процесса с целью управления, в связи, с чем управляемый процесс воздействует на управляющую часть. Воздействие обеих частей друг на друга осуществляется в виде передачи информации. Таким образом, в системе управления всегда присутствует замкнутый информационный контур.
Информационная система организации. В рамках информационного контура имеется и передается информация о целях управления, о состоянии управляемого процесса, об управляющих воздействиях. Информационный контур вместе со средствами сбора, передачи, обработки и хранения информации, а также с персоналом, осуществляющим эти действия с информацией, образует информационную систему данной организации.
Как правило, любая организация является сложным комплексом, состоящим из нескольких объектов, имеющих собственные управляемые процессы и управляющие части. Поэтому для согласованного функционирования комплекса вводится дополнительная управляющая часть, координирующая действия остальных управляющих частей и управляемых процессов (своего рода локальных систем управления), ориентируя их деятельность на выполнение общей цели комплекса. При более сложном строении управляемого процесса управляющая часть может иметь многоуровневую структуру, что является характерным для большинства систем управления.
Иерархичность систем управления. Обычно различают три уровня управления в управляющей части объекта: высший, средний и низший. Каждый из них характеризуется собственным набором функций, уровнем компетенции и нуждается в соответствующей информации. На высшем уровне управления реализуется стратегическое управление, определяется миссия организации, цели управления, долгосрочные планы, стратегия их реализации и т.п. Средний уровень управления – уровень тактического управления. Здесь составляются тактические планы, осуществляется контроль за их выполнением, отслеживаются ресурсы и т.п. На низшем уровне управления осуществляется оперативное управление, реализуются объемно-календарные планы, осуществляется оперативный контроль и учет и т.п.
Определенное разделение труда на каждом из уровней управления приводит к закреплению за отдельными элементами управляющей части организаций отдельных функций управления: планирования, организации, учета и контроля, мотивации, анализа и регулирования. Эти функции реализуются в разном объеме на разных уровнях управления.
Наличие функциональных элементов в управляющей части организаций приводит к появлению соответствующих подсистем в их информационных системах.
Выделение планирования или контроля как функций управления порождает соответствующие структурные элементы в организационной структуре организации, а в рамках ее информационной системы – подсистему планирования или контроля. Первая обеспечивает формирование бизнес-планов, планов производства, планов маркетинговых исследований, финансовых планов и т.п. Вторая – информационную поддержку контроля.
В зависимости от отрасли экономики, где функционирует организация, и уровня управляющей части в иерархии органов управления информация об изменениях в объекте управления поступает в данную управляющую часть с разной частотой. Соответственно и необходимость воздействия на управляемый процесс со стороны органа управления организации в разных отраслях экономики возникает соразмерно с частотой получения информации.
Принятие решений и процесс принятия решений. Акт целенаправленного воздействия на управляемый процесс, основанный на информации о нем, определенной ранее цели и разработанной программе достижения этой цели, называется принятием решения, а процесс формирования решения – процессом принятия решений. В соответствии с разделением труда в рамках управления организацией принимаемые решения относятся к той или иной функции управления.
Задача информационной системы. Обеспечение процесса принятия решений (предоставление нужной информации в нужное время и нужном месте) – одна из основных задач информационной системы организации. В этой связи характер решений, процесс их принятия, дискретность принятия решений оказывают существенное влияние на функционирование информационной системы организации, применяемые там технологии даже вызвали необходимость формирования целого класса информационных систем – систем поддержки решений.
Разумеется, рассмотренная выше система управления организации была определена с позиций кибернетического взгляда на нее. Если говорить о системе управления без некоторой абстракции, то на информационную систему организации, кроме указанного выше, оказывает влияние ее организационная структура, персонал, принятые процедуры выполнения заданий, внутренняя культура организации и многое другое.
Все это предопределяет, какая информация и как хранится в информационной системе, как она обрабатывается, как работает эта система и т.д.
Ресурс – запас, источник чего-либо. Рассматривая народное хозяйство страны, любую отрасль, предприятие, т.е. организацию любого масштаба, мы можем выделить материальные, природные, трудовые, финансовые, энергетические ресурсы. Эти понятия являются экономическими категориями.
В настоящее некоторые исследователи считают, что для нормального функционирования организации любого масштаба недостаточно только этих ресурсов. Существенным ресурсом стала информация. Недостаточно иметь для производства только необходимые материальные, финансовые и людские ресурсы, необходимо знать, что с этим всем делать, иметь информацию о технологиях. Поэтому именно информация, информационные ресурсы в настоящее время рассматриваются как отдельная экономическая категория.
Информационные ресурсы. Если вспомнить определение информации, которое было дано выше, то информационные ресурсы можно определить как весь имеющийся объем информации в информационной системе. Для страны – это будут информационные ресурсы страны, для организации одного из уровней – информационные ресурсы организации. Иначе говоря, информационные ресурсы – это весь объем знаний, отчужденных от их создателей, зафиксированный на материальных носителях и предназначенный для общественного использования.
Федеральный закон «Об информации, информатизации и защите информации» от 25 января 1995 г. определяет информационные ресурсы как отдельные документы и отдельные массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах).
Информация, информационные ресурсы существовали всегда, но из-за своей специфичности они не рассматривались как экономическая категория, хотя информация всегда использовалась людьми для управления. Когда в результате развития общества, усложнения технологий и т.п. объем информации становился настолько большим, что его нельзя было переработать для управления, человечество находило какое-либо решение. Появление иерархии управления, возникновение товарно-денежных отношений, создание вычислительных машин с этой точки зрения позволило преодолеть трудности в переработке огромных объемов информации для управления (информационных барьеров — по В.М. Глушкову).
В настоящее время общество достигло такого уровня развития, когда объемы информации и уровень ее сложности потребовали создания информационной индустрии. Наличие информации предопределяет развитие стран, отраслей, организаций. Информация стала одним из важнейших стратегических ресурсов.
Источники формирования информационных ресурсов организации
Любая организация существует в некоторой внешней среде. Эта же организация порождает свою внутреннюю среду. Внутренняя среда формируется совокупностью структурных подразделений предприятия и работающих там людей технологическими, социальными, экономическими и другими отношениями между ними.
В зависимости от источника возникновения в рамках организации имеется внутренняя и внешняя информация, составляющая ее информационные ресурсы.
Информация внутренней среды, как правило, точная, полно отражает финансово-хозяйственное состояние. Ее обработка часто может осуществляться с помощью стандартных формализованных процедур.
Внутренняя информация: о людях, продуктах, затратах, жалобах, услугах, технологических процессах, сферах применения продукта, методах сбыта и технике продаж, поставках, каналах сбыта.
Внешняя среда – экономические и политические субъекты, действующие за пределами предприятия, и отношения с ними. Это экономические, социальные, технологические, политические и другие отношения предприятия с клиентами, поставщиками, посредниками, конкурентами, государственными органами и т.п.
Информация из внешней среды часто приблизительна, неточна, неполна и противоречива. В таком случае она требует нестандартных процедур обработки.
Внешняя информация: о рынке, конкурентах, тенденциях изменений в деловой среде страны и состоянии международных рынков, покупателях, спросе, требованиях клиентов и конкурентов, изменении законодательства.
Приведем ряд источников внешней информации организации в зависимости от характера информации:
1. Общая информация о состоянии экономики. Источник: информационно-аналитические материалы, специализированные журналы, газеты, ресурсы Интернета. Примером является сервер «Росбизнесконсалтинга» (www.rbc.ru), предоставляющий следующую информацию:
• оперативные экономические новости (несколько десятков новостей в день);
• оперативная информация с СЭЛТ/FОRЕХ;
• биржевые индексы (АК&М, NIKKEY и пр.);
• информация по валютному, фондовому, вексельному, кредитному рынкам;
• аналитическая информация.
2. Специализированная экономическая информация. Например, на сервере Центробанка можно найти всю информацию по финансовому рынку (межбанковский кредитный рынок, ставки привлечения рублевых депозитов, рынок облигаций Банка России, рынок государственных ценных бумаг, валютный рынок, курсы валют на заданную дату, динамика курса заданной валюты, кросс-курсы валют).
3. Информация по ценам на товары. Источник: специализированные журналы и бюллетени, каталоги, базы данных в Интернете. В российской части Интернет – в основном по компьютерной технике. Одним из серверов, предоставляющих подобную информацию, является Dzik! Computer Database. На нем собрана информация по ценам на московском рынке по следующим разделам (в каждом из разделов может осуществляться поиск): компьютеры; компоненты; аксессуары; программное обеспечение, игры, книги, видеопродукция, услуги.
4. Тематическая информация. Различные источники, в том числе и Интернет. При поиске такой тематической информации, по которой сложно найти специализированные серверы, используются поисковые системы. Одной из самых больших (по количеству известных ей документов) российских поисковых систем является Rambler. Выполняется поиск документов в Интернете по ключевым словам с учетом морфологии русского языка. Кроме того, любой крупный поисковый сервер содержит информацию о серверах по определенным тематическим группам. Например, тот же Rambler содержит такие разделы: бизнес-финансы, работа, законы, реклама, компании, товары/услуги, недвижимость, образование, экспертиза.
5. Информация из государственных органов и органов управления (законы, постановления, сообщения налоговых органов и т.п.).
Информационными ресурсами, как любыми другими, можно управлять. Хотя еще не разработана методология количественной и качественной оценки информационных ресурсов, а также прогнозирования потребности в них. И, тем не менее, на уровне организации можно и нужно изучать информационные потребности, планировать и управлять информационными ресурсами.
Суть управления информационными ресурсами составляет:
• оценка информационных потребностей на каждом уровне и в рамках каждой функции управления;
• изучение и рационализация документооборота организации; стандартизация и унификация типов и форм документов; типизация информации и данных;
• преодоление проблемы несовместимости типов данных;
• создание системы управления данными и т.п.
Моделирование информационные модели
Границы между моделями различных типов или классов, а также отнесение модели к какому-то типу или классу чаще всего условны.
Наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели:
- цель использования;
- область знаний;
- фактор времени;
- способ представления.
По целям использования выделяются модели учебные, опытные, имитационные, игровые, научно-технические.
По области знаний выделяются модели биологические, экономические, исторические, социологические и т.д.
По фактору времени разделяются модели динамические и статические. Статическая модель отражает строение и параметры объекта, поэтому ее называют также структурной. Она описывает объект в определенный момент времени, дает срез информации о нем. Динамическая модель отражает процесс функционирования объекта или изменения и развития процесса во времени.
Любая модель имеет конкретный вид, форму или способ представления, она всегда из чего-то и как-то сделана или представлена и описана. В этом классе, прежде всего, модели рассматриваются как материальные и нематериальные.
Материальные модели - это материальные копии объектов моделирования. Они всегда имеют реальное воплощение, воспроизводят внешние свойства или внутреннее строение, либо действия объекта-оригинала. Материальное моделирование использует экспериментальный (опытный) метод познания.
Нематериальное моделирование использует теоретический метод познания. По-другому его называют абстрактным, идеальным. Абстрактные модели, в свою очередь, делятся на воображаемые и информационные.
Информационная модель - это совокупность информации об объекте, описывающая свойства и состояние объекта, процесса или явления, а также связи и отношения с окружающим миром. Информационные модели представляют объекты в виде, словесных описаний, текстов, рисунков, таблиц, схем, чертежей, формул и т.д. Информационную модель нельзя потрогать, у нее нет материального воплощения, она строится только на информации. Ее можно выразить на языке описания (знаковая модель) или языке представления (наглядная модель). Одна и та же модель одновременно относится к разным классам деления. Например, программы, имитирующие движение тел. Такие программы используются на уроках физики (область знания) с целями обучения (цель использования). В то же время они являются динамическими, так как учитывают положение тела в разные моменты времени, и алгоритмическими по способу реализации.
Форма представления информационной модели зависит от способа кодирования (алфавита) и материального носителя.
Воображаемое (мысленное или интуитивное) моделирование - это мысленное представление об объекте. Такие модели формируются в воображении человека и сопутствуют его сознательной деятельности. Они всегда предшествуют созданию материального объекта, материальной и информационной модели, являясь одним из этапов творческого процесса.
Вербальное моделирование (относится к знаковым) - это представление информационной модели средствами естественного разговорного языка (фонемами). Мысленная модель, выраженная в разговорной форме, называется вербальной. Форма представления такой модели - устное или письменное сообщение. Примерами являются литературные произведения, информация в учебных пособиях и словарях, инструкции пользования устройством, правила дорожного движения.
Наглядное (выражено на языке представления) моделирование - это выражение свойств оригинала с помощью образов. Например, рисунки, художественные полотна, фотографии, кинофильмы. При научном моделировании понятия часто кодируются рисунками - иконическое моделирование. Сюда же относятся геометрические модели - информационные модели, представленные средствами графики.
Образно-знаковое моделирование использует знаковые образы какого-либо вида: схемы, графы, чертежи, графики, планы, карты. Например, географическая карта, план квартиры, родословное дерево, блок-схема алгоритма. К этой группе относятся структурные информационные модели, создаваемые для наглядного изображения составных частей и связей объектов. Наиболее простые и распространенные информационные структуры - это таблицы, схемы, графы, блок-схемы, деревья.
Знаковое (символическое выражено на языке описания), моделирование использует алфавиты формальных языков: условные знаки, специальные символы, буквы, цифры и предусматривает совокупность правил оперирования с этими знаками. Примеры: специальные языковые системы, физические или химические формулы, математические выражения и формулы, нотная запись и т. д. Программа, записанная по правилам языка программирования, является знаковой моделью.
Одним из наиболее распространенных формальных языков является алгебраический язык формул в математике, который позволяет описывать функциональные зависимости между величинами. Составление математической модели во многих задачах моделирования хоть и промежуточная, но очень существенная стадия.
Математическая модель - способ представления информационной модели, отображающий связь различных параметров объекта через математические формулы и понятия. В тех случаях, когда моделирование ориентировано на исследование моделей с помощью компьютера, одним из его этапов является разработка компьютерной модели.
Компьютерная модель - это созданный за счет ресурсов компьютера виртуальный образ, качественно и количественно отражающий внутренние свойства и связи моделируемого объекта, иногда передающий и его внешние характеристики. Компьютерная модель представляет собой материальную модель, воспроизводящую внешний вид, строение или действие моделируемого объекта посредством электромагнитных сигналов. Разработке компьютерной модели предшествуют мысленные, вербальные, структурные, математические и алгоритмические модели.
Сетевые информационные модели
Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и т. д.) связаны между собой высокоскоростными линиями связи.
При этом одни части, например, американская, имеют прямые связи со всеми региональными частями только через американскую часть Интернета, а другие, например, российская и австралийская, могут обмениваться информацией между собой.
Впрочем, любые компьютерные сети – глобальные или локальные – имеют сетевую структуру.
Например, на рис. представлен граф, отражающий структуру локальной сети из пяти компьютеров.
Как видно из рисунка, граф показывает не только расположение персональных компьютеров (ПК) в сети, но и их соединение друг с другом. Сервер (ПК N 1) связан односторонней связью со всеми ПК в сети и управляет их работой.
Односторонняя связь свидетельствует о том, что сервер имеет доступ к информационным ресурсам всех компьютеров сети, а ПК N 2, ПК N 3, ПК N 4 и ПК N 5 доступа к серверу не имеют.
Однако, ПК N 2, ПК N 3, ПК N 4 и ПК N 5 имеют двустороннюю связь между собой. Это означает, что они имеют доступ друг к другу и могут обмениваться информационными ресурсами.
Представленная сетевая информационная модель является статической моделью. С помощью сетевой динамической модели можно, например, описать процесс передачи мяча между игроками в коллективной игре (футболе, баскетболе и т. д.)
Понятие информационной модели
Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.).
Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток, в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др.
Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.
Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов.
Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Более того, практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.
Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.
Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки, т.е. объекты разные – модель одна.
Предметные и информационные модели
Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные.
Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).
Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.
Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационные модели в образовании (учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).
Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), формулы (например, второго закона Ньютона F = ma), таблицы (например, периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева) и так далее.
Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.
Формализация
На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий.
Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.
Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели.
Например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, формулировалась следующим образом:
Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;
орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.
С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.). Одним из наиболее широко используемых формальных языков является математика. Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. Язык математики является совокупностью формальных языков.
Визуализация
В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы: пространственных соотношений между объектами — чертежи, моделей электрических цепей — электрические схемы, логических моделей устройств — логические схемы и так далее.
Так при визуализации формальных физических моделей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения физических величин и так далее. Визуальные модели обычно являются интерактивными, то есть исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.
Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Часто компьютерные модели проще и удобнее исследовать, они позволяют проводить вычислительные эксперименты, реальная постановка которых затруднена или может дать непредсказуемый результат.
Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов:
- Построение описательной информационной модели (выделение существенных параметров).
- Создание формализованной модели (запись формул).
- Построение компьютерной модели.
- Компьютерный эксперимент.
- Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.
На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.
На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
Однако далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.
На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную на понятном для компьютера языке.
Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:
1) создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
2) формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т. д.).
В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.
Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.
Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.
Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и так далее. В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.
Информационные модели систем управления
В процессе управления полетом самолета в режиме автопилота бортовой компьютер получает информацию от датчиков (скорости, высоты и т. д.), обрабатывает ее и передает команды на исполнительные механизмы, изменяющие режим полета (закрылки, клапаны, регулирующие работу двигателей, и т. д.).
В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух объектов — управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи. По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи — информация о состоянии управляемого объекта.
Системы управления без обратной связи. В системах управления без обратной связи не учитывается состояние управляемого объекта и обеспечивается управление только по прямому каналу (от управляющего объекта к управляемому объекту)
В качестве примера системы управления без обратной связи рассмотрим процесс записи информации на гибкий диск, в котором контроллер дисковода (управляющий объект) изменяет положение магнитной головки дисковода (управляемый объект).
Для того чтобы информация могла быть записана, необходимо установить магнитную головку дисковода над определенной концентрической дорожкой диска. При записи информации на гибкие диски не требуется особой точности установки (имеется всего 80 дорожек) и можно не учитывать возможные (например, от нагревания) механические деформации дискеты. Поэтому контроллер дисковода для установки магнитной головки над требуемой магнитной дорожкой дискеты просто перемещает ее вдоль радиуса дискеты.
Системы управления с обратной связью. В системах управления с обратной связью управляющий объект по прямому каналу управления производит необходимые действия над объектом управления, а по каналу обратной связи получает информацию о его реальных параметрах. Это позволяет осуществлять управление с гораздо большей точностью.
Пример использования системы управления с обратной связью — запись на жесткий диск. При записи информации на жесткий диск требуется особая точность установки магнитных головок, так как на рабочей поверхности пластин имеются тысячи дорожек, и необходимо учитывать их механические деформации (например, в результате изменения температуры). Контроллер жесткого диска (управляющий объект) по каналу обратной связи постоянно получает информацию о реальном положении магнитных головок (управляемый объект), а по каналу управления выставляет головки над поверхностью пластин с большой точностью.
Автоматизированные и автоматические системы управления
Компьютеры помогают решать задачи управления в самых разных масштабах: от управления станком или транспортным средством до управления производственным процессом на предприятии или даже целой отраслью экономики государства.
Конечно, поручать компьютеру полностью, без участия человека, руководить предприятием или отраслью экономики — сложно, да и не безопасно. Для управления в таком масштабе создаются компьютерные системы, которые называются автоматизированным системами управления (АСУ). Такие системы работают вместе с человеком.
В АСУ используются самые современные средства информационных технологий: базы данных и экспертные системы, методы математического моделирования, машинная графика и пр.
С распространением персональных компьютеров технической основой АСУ стали компьютерные сети. В рамках одного предприятия это локальные компьютерные сети. Автоматизированные системы управления, работающие в масштабах отрасли, в государственных масштабах, используют глобальные сети ЭВМ.
Другим вариантом применения ЭВМ в управлении являются системы автоматического управления (САУ). Объектами управления в этом случае чаще всего выступают технические устройства (станок, ракета, химический реактор, ускоритель элементарных частиц).
АСУ помогает руководителю получить необходимую информацию для принятия управляющего решения, а также может предложить наиболее оптимальные варианты таких решений. Однако окончательное решение принимает человек.
формирование управляющих команд, воздействие на управляемый объект), происходят автоматически, без непосредственного участия человека.
Устройства автоматического управления стали создаваться задолго до появления первых ЭВМ. Как правило, они основаны на использовании каких-либо физических явлений. Например, автоматический регулятор уровня воды в баке основан на выталкивающем действии воды на поплавок регулятора; автоматические предохранители в электрических сетях основаны на тепловом действии электрического тока; система автоматического регулирования освещенности в помещении использует явление фотоэффекта. Существуют и более сложные примеры бес компьютерного автоматического управления.
Преимущество компьютерных систем автоматического управления перед такими устройствами в их большей интеллектуальности, в возможности осуществлять более сложное управление, чем. Простые автоматы.
Рассмотрим ситуацию, в которой объектом управления является техническое устройство (лабораторная установка, бытовая техника, транспортное средство или промышленное оборудование).
Компьютер работает с двоичной информацией, помещенной в его память. Управляющая команда, выработанная программой, в компьютере имеет форму двоичного кода. Чтобы она превратилась в физическое воздействие на управляемый объект, необходимо преобразование этого кода в электрический сигнал, который приведет в движение рычаги управления объектом. Такое преобразование из двоичного кода в электрический сигнал называют цифро-аналоговым преобразованием. Выполняющий такое преобразование прибор называется ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь).
Приборы, которые дают информацию о состоянии объекта управления, называются датчиками. Они могут показывать, например, температуру, давление, деформации, напряженности полей и пр. Эти данные необходимо передать компьютеру по линиям обратной связи. Если показания датчиков имеют аналоговую форму (электрический ток или потенциал), то они должны быть преобразованы в двоичную цифровую форму. Такое преобразование называется аналого-цифровым, а прибор, его выполняющий — АЦП (аналого-цифровой преобразователь).
Все сказанное отражается в схеме, приведенной на рисунке. Такая система работает автоматически, без участия человека.
И еще одно понятие, связанное с системами автоматического управления. Говорят, что такие системы работают в режиме реального времени. Легко понять, что всякая управляющая команда должна быть отдана вовремя. Любой процесс происходит с какой-то скоростью, в каких-то временных рамках.
Режим, при котором управляющая система работает синхронно с объектом управления, называется режимом реального времени.
При составлении программ управления в реальном времени программистам приходится решать вопрос не только о том, в каком порядке отдавать команды, но и в какие моменты времени это делать. Значит, система управления должна взаимодействовать с прибором, отмеряющим время: часами, таймером.
Напомним, что в составе персонального компьютера есть устройство, называемое генератором тактовой частоты. Работа всех узлов компьютера синхронизируется по тактовой частоте. На выполнение любой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота измеряется в мегагерцах. Частота в один мегагерц соответствует миллиону тактов в секунду.
Не следует думать, что в системах автоматического управления всегда используется универсальный компьютер с полным комплектом всех устройств (клавиатура, дисплей и пр.). Конечно, бывает и такое, но очень часто для этих целей применяются специализированные устройства. В их состав обязательно входят процессор, память и необходимые средства связи с объектом управления. Если управляющая система все время должна работать по одной и той же программе, то эта программа хранится в постоянной памяти (ПЗУ).
В простейших случаях для автоматического управления используются микропроцессоры, встроенные в управляемое устройство. Например, очень часто микропроцессоры применяются в транспортных средствах: автомобилях, самолетах, поездах. Каждый микропроцессор выполняет свою отдельную функцию, управляет работой определенного узла. Например, в автомобилях используется микропроцессор, управляющий работой карбюратора — устройства, регулирующего подачу топлива в двигатель. Такое автоматическое управление снижает расход горючего, повышает КПД двигателя.
Современные самолеты «нашпигованы» многочисленной электроникой: от микропроцессоров, управляющих отдельными приборами, до бортовых компьютеров, прокладывающих маршрут полета, то есть выполняющих функции штурмана.
Автоматизированные системы управления (АСУ) помогают человеку в сборе информации и принятии управляющих решений.
В системах автоматического управления (САУ) все операции, связанные с процессами управления, происходят автоматически, без непосредственного участия человека, по заранее составленной программе.
В САУ на линии прямой связи для преобразования двоичной информации в аналоговый сигнал используется прибор ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь); на линии обратной связи для преобразования аналогового электрического сигнала в двоичный код используется прибор АЦП (аналого-цифровой преобразователь).
Управление в САУ происходит в режиме реального времени.
Самоуправление — это способ управления объектом, когда нет автономной от него управляющей системы.
Цель самоуправляющейся системы формируется внутри нее, а не задается извне.
Управление может осуществляться без управляющей системы — субъекта управления, независимого от управляемого объекта, в следующих случаях:
• один из элементов объекта управления оказывает управляющее воздействие на другие элементы, то есть берет на себя функции субъекта управления;
• в процессе самоуправления цели отдельных элементов (как субъектов управления) корректируются в процессе взаимодействия с другими элементами.
Механизм самоуправления, согласно Н. Винеру, может быть объяснен на основе понятия обмена информацией, циркулирующей в системе, между элементами системы.
В основе механизма самоуправления лежат информационные модели, на основе которых живое существо или созданный человеком механизм (как элемент системы) осуществляет взаимодействие с системой в целом и в ее рамках с внешней средой.
Модель самоуправления основывается на следующих предположениях:
• элементы объекта управления оказывают управляющие воздействия на другие элементы, то есть распределяют между собой функции субъекта управления;
• у каждого элемента системы есть индивидуальные цель и модель ситуации, причем информационные модели у различных элементов могут не совпадать друг с другом.