Лекція №3, 4

Тема 2: Принципи побудови управлінських інформаційних систем

1. Мета і задачі створення інформаційних систем.

2. Основні принципи побудови інформаційних систем.

3. Часткові принципи, що деталізують загальні принципи побудови управлінських ін фор­ма­цій­них систем

4.Класифікація підходів до створення інформаційної системи об’єкта.

5. Декомпозиція інформаційних систем.

6. Надійність та ефективність інформаційних систем.

1. Мета і задачі створення інформаційних систем.

Науково-технічна революція відкрила небачені ра­ніше можливості для збільшення масштабів і темпів розвитку ви­робництва, впровадження автоматизації виробничих процесів, ускладнивши при цьому не лише матеріальні, а й інформаційні потоки між ланками господарства. Підвищення ефективності ви­робництва значною мірою визначалось інтенсивністю розвитку наукових методів керування, використанням технічних засобів для обробки економічної інформації.

Економічна система об'єкта являє собою єдність економічних процесів і зв'язків у русі виробничих фондів. Цей процес — без­перервний і цілеспрямований, тому економічна система має бути контрольованою і керованою.

Управління об'єктом здійснюється на інформаційному рівні шляхом перетворення та використання потоків інформації, що функціонують у середині системи і надходять до неї із зовніш­нього середовища.

Класифікація економічної інформації та вивчення її видів мають важливе значення для встановлення її складу, процесів формування, руху та перетворення даних, що є основою при створенні нової інформаційної системи. Так, за функціями, які виконуються, економічну інформацію поділяють на фактичну, планову, нормативно-розціночну та довідкову. До фактичної ін­формації належать дані, що характеризують події, явища, проце­си, які вже відбулися. До планово-договірної відносять дані, що описують події, явища та процеси, які мають відбутися. Нормативно-розціночна інформація регламентує різні межі витрат ре­сурсів, подій, явищ і процесів, які повинні відбутися. Довідкова інформація дає змогу доповнити та розшифрувати події, явища та процеси, які мають відбутися чи вже відбулися.

Отож, створюючи інформаційні системи, використовують кі­бернетичний чи системний підхід, який дає змогу розглядати процес керування об'єктом як інформаційний, а в складі системи, що керує, виділяти інформаційну систему.

Мета створення інформаційних систем — у обме­жено короткі терміни створити систему обробки даних, яка має задані споживні якості. До них належать: функціональна повно­та, своєчасність, функціональна надійність, адаптивна надійність, економічна ефективність.

Функціональна повнота — це властивість інформаційної сис­теми, яка характеризує рівень автоматизації управлінських робіт. Коефіцієнт функціональної повноти

,

де П_а — показники, одержані автоматично; П_о — загальна кіль­кість показників.

Своєчасність є властивістю інформаційної системи, що харак­теризує можливість одержання апаратом керівництва необхідної інформації. Коефіцієнт своєчасності

,

де П_з — кількість показників, одержаних із затримкою щодо планового терміну подання.

Функціональна надійність — це властивість інформаційної системи виконувати свої функції з обробки даних. Вона являє собою сукупність надійностей програмного, інформаційного та технічного забезпечення.

Адаптивна надійність— це властивість інформаційної систе­ми виконувати свої функції, якщо вони змінюються в межах умов розвитку системи керування об'єкта впродовж заданого проміжку часу.

Економічна ефективність інформаційної системи виявляється в поліпшенні економічних результатів функціонування об'єкта внаслідок впровадження інформаційної системи.

Створення інформаційної системи передбачає частковий чи повний перегляд методів і засобів функціонування інформацій­ної системи економічного об'єкта і виконання таких завдань:

1. Виявлення суттєвих характеристик даного перегляду.

2. Створення математичних і фізичних моделей досліджува­ної системи та її елементів.

3. Встановлення умов взаємодії людини та комплексу техніч­них засобів.

4. Детальна розробка окремих проектних рішень.

5. Аналіз проектних рішень, їх практична апробація та впро­вадження.

Інформаційну систему створюють у тих випадках, коли по­трібно організувати нові обчислювальні центри, вдосконали­ти діючу методику й техніку розв'язання задач, впровадити нові задачі, а також організувати інформаційну систему. Прин­ципи такого створення поділяють на дві частини: загальні та часткові.

2. Основні принципи побудови інформаційних систем.

Людино-машинна ІС вже на стадії проектування потребує як удосконалення організації основної діяльності економічного об'єкта (виробничого, господарського), так і поліпшення організації управлінських процедур.

Масове проектування ІС, яке почалося тридцять років тому, вимагало розробки єдиних теоретичних положень, методичних підходів до їх створення і функціонування, без чого неможлива взаємодія різноманітних економічних об'єктів, їх нормальне функціонування в складаному багаторівневому народногосподарському комплексі.

Початково сформульовані академіком В. М. Глушковим положення та рекомендації з проектування автоматизованих систем управління, мають універсальний характер і визна­чають методологічний підхід до створення будь-яких об'єктів, і тепер склались як принципи побудови АСУ, закріплені державним стандартом. До них належать принципи системності, розвитку, сумісності, стандартизації та уніфікації, ефективності.

1. Принцип системності є основоположним при створенні, функціонуванні і розвитку АСУ. Він дає змогу розглядати досліджуваний об'єкт як одне ціле; виявляти на цій підставі різноманітні типи зв'язків між структурними елементами, які забезпечують цілісність системи; установлювати напрямок виробничо-господарської діяльності системи і реалізовувані нею конкретні функції. Системний підхід передбачає проведення двохаспекгного аналізу, відомого під назвою «макро- і мікропідходів».

При мікроаналізі система або її елемент розглядається як частина системи вищого порядку. Особлива увага приділяється інформаційним зв'язкам: установлюється їх кількість; "виокремлюються та аналізуються ті зв'язки, які зумовлені метою вивчення системи, а далі відбираються найперспективніші, які реалізують задану цільову функцію. При макроаналізі вивчається структура об'єкта, аналізуються її складові елементи з погляду їх функціональних характеристик, які виявляються через зв'язки з іншими елементами та зовнішнім середовищем. У процесі проектування ІС системний підхід дає змогу використовувати математичний опис функціонування, дослідження різноманітних властивостей окремих елементів і системи в цілому, моделювати процеси, що вивчаються, для аналізу роботи створюваних систем.

Для автоматизованих систем управління характерна багаторівнева ієрархія з вертикально субпідрядними елементами (підсистемами). Ієрархічні структури в системах управління набули значного поширення завдяки своїм перевагам. Так, ієрархічна структура створює відносну волю дій над окремими елементами для кожного рівня системи і можливість різних поєднань (комбінацій) локальних критеріїв оптимальності функціонування системи в цілому; забезпечує відносну гнучкість системи управління і можливість пристосування до умов, які постійно змінюються; підвищує надійність за рахунок можливості введення елементної надмірності, реалізації напрямків потоків інформації.

Практичне значення системного підходу і моделювання полягає в тому, що вони дають змогу в доступній для аналізу формі не лише відбити усе суттєве, цікаве для творця системи, а й використати ЕОМ для дослідження поведінки системи в конкретних, заданих експериментатором умовах. Тому в основу створення ІС в сучасних умовах покладено метод моделювання на базі системного підходу, який дає змогу знаходити оптимальний варіант структури системи і таким чином забезпечувати найвищу ефективність її функціонування.

2. Принцип розвитку полягає в тому, що ІС створюється з урахуванням можливості постійного поповнення й оновлення функцій системи і видів її забезпечення. Передбачається, що автоматизована система має нарощувати свої обчислювальні можливості, оснащуватись новими технічними і програмними засобами, бути здатною постійно розширю вати й поновлювати склад задач та інформаційний фонд, який створюється у вигляді баз даних.

3. Принцип сумісності полягає в забезпеченні здатності взаємодії ІС різних видів, рівнів у процесі їх спільного функціонування, тобто при розробці систем мають бути реалі­зовані інформаційні інтерфейси, завдяки яким вона може вза­ємодіяти з іншими системами за встановленими правилами. Реалізація цього принципу дає змогу забезпечити нормальне функціонування економічних об'єктів, підвищить ефективність управління народним господарством та його окремими ланками.

4. Принцип стандартизації та уніфікації полягає в тому, що при створенні систем слід раціонально використовувати типові, уніфіковані й стандар­тизовані елементи, проектні рішення, пакети прикладних про­грам, комплекси, компоненти. Упровадження в практику створення і розвитку ІС цього принципу дає змогу скоротити часові, трудові і вартісні витрати на створення ІС за максимально можливого використання нагромадженого досвіду у формуванні проектних рішень і впровадженні автоматизації проектних робіт.

5. Принцип ефективності полягає в досягненні раціонального співвідношення між витратами на створення ІС і цільовим ефектом, одержаним при її функціонуванні.

3 Часткові принципи, що деталізують загальні принципи побудови управлінських інформаційних систем.

Як правило, крім основних принципів для ефективного здійснювання управління вирізняють також низку часткових принципів, які деталізують загальні. Додержання кожного з часткових принципів дає змогу дістати певний економічний ефект.

1. Один із них — принцип декомпозиції — використовується при вивченні особливостей, властивостей елементів і системи в цілому. Він грунтується на розбитті системи на частини, виокремленні деяких комплексів робіт, створенні умов для ефективнішого аналізу системи та її проектування.

2. Принцип першого керівника передбачає закріплення відповідальності під час створення системи за замовником — керівником підприємства, установи, галузі, тобто майбутнім користувачем, який відповідає за ввід у дію та функціонування СУ.

3. Принцип нових задач — пошук постійного розширення можливостей системи, удосконалення процесів управління, одержання додаткових результатних показників з метою оптимізації управлінських рішень. Це може супроводжуватись постановкою і реалізацією на ЕОМ нових задач управління.

4. Принцип автоматизації інформаційних потоків і документообігу передбачає комплексне використання технічних засобів на всіх стадіях проходження інформації від моменту її реєстрації до одержання результативних показників і формування управлінських рішень.

5. Принцип автоматизації проектування має на меті підвищити ефективність самого процесу проектування і створення ІС на всіх рівнях народного господарства, при цьому забезпечується скорочення часових, трудових і вартісних витрат за рахунок введення індустріальних методів.

Сучасний рівень розробки і впровадження систем дає змогу широко використовувати типізацію проектних рішень, уніфікацію методів і засобів при підготовці проектних матеріалів, стандартизації підходів під час проектування окремих елементів систем і підсистем, методи автоматизації ведення проектних робіт з використанням персональних ЕОМ і організованих на їх базі автоматизованих робочих місць проектувальника СУ.

Однією з основних умов створення високоефективної інформаційної системи є орієнтація на користувача. При функціону­ванні інформаційної системи, розв'язанні завдань управління діє велика кількість обмежень, які потрібно враховувати під час її розробки. Крім того, в процесі самого проектування виникає багато обмежень. Це призводить до того, що в пошуках най­кращого шляху, за який часто беруть найбільш простий, швид­кий і дешевий, розробники свідомо чи підсвідомо перекладають частину виникаючих проблем на користувача. Цей шлях може спричинити згубні наслідки. Користувачі, в свою чергу, прагну­чи мінімізувати обсяги своєї роботи, не виконують інструкцій розробника й ігнорують систему, яка не полегшує, а ускладнює їм життя. При цьому слід ураховувати основну особливість об'єкта: до створення інформаційної системи завдання управ­ління можуть розв'язуватися «вручну», без використання ЕОМ. Тому основна проблема полягає в якості та ефективності рі­шень, які приймаються. Отже, інколи інформаційна система функціонує сама по собі, а управління об'єктом здійснюється майже без неї. Вона має бути інструментом управління, в якому основну роль відіграє людина. Сам процес не повинен зводити­ся до створення інформаційної системи як самостійного продукту, а забезпечувати його документацією, гарантією і супрово­дженням (див. рис. 2.3).

4. Класифікація підходів до створення інформаційної системи об’єкта.

У теорії та практиці створення інформаційних сис­тем виділяють три підходи: локальний, глобальний та системний. Суть локального підходу полягає в тому, що інформаційні си­стеми створюються послідовним нарощуванням задач, які роз­в'язуються в системі управління за допомогою ЕОМ. Він перед­бачає необмежений розвиток інформаційних систем, а тому кожну з них неможливо пізнати в цілому. Крім того, проект на предмет його повноти взагалі не розглядається та втрачається можливість науково обґрунтувати вибір і оцінити напрямки роз­витку інформаційної системи, комплекс технічних засобів, а та­кож побудувати її модель. Позитивними аспектами цього під­ходу є: відносно швидка віддача, наочність задач, можливість розробки невеликими «замкненими» групами, простота керуван­ня створенням систем, а недоліками — надмірність інформації, неможливість забезпечення раціональної організації комплексів задач, негнучкість, дублювання, суперечливість, незадовільна стан­дартизація програм, постійна перебудова програм та організації задач, що призводить до дискредитації самої ідеї створення ін­формаційної системи.

При глобальному підході спочатку розробляють проект немов­би повної, завершеної системи, а потім її впроваджують. Як пра­вило, цей підхід призводить до морального старіння проекту ще до його впровадження, оскільки час його розробки може пере­вищувати період оновлення технічних, програмних та інших за­собів, використаних у ньому.

Системний підхід до створення інформаційної системи — це комплексне вивчення економічного об'єкта як єдиного цілого з представленням частин його як цілеспрямованих систем і ви­вчення цих систем та взаємовідносин між ними. При такому під­ході економічний об'єкт розглядається як сукупність взаємо­пов'язаних елементів однієї складної динамічної системи, яка постійно змінюється під впливом багатьох внутрішніх і зовніш­ніх факторів, пов'язаних процесами перетворення вхідного набо­ру ресурсів в інші вихідні ресурси.

Системний підхід має такі принципи:

1) кінцевої мети— абсолютний пріоритет кінцевої (глобаль­ної) мети;

2) єдності — розгляд системи як цілого, так і сукупності час­ тин (елементів);

3) зв'язності — розгляд будь-якої частини разом з її зв'язками з оточенням;

4) модульної побудови — корисно виділяти модулі в системі та розглядати її як сукупність модулів;

5) ієрархії— корисно вводити ієрархію частин (елементів) і (чи) їх ранжування;

6) функціональності — спільний розгляд структури і функцій з пріоритетом функцій над структурою;

7) розвитку— врахування змін системи, її здатність до розвитку, розширення, заміни частин, нагромадження інфор­мації;

8) децентралізації— поєднання рішень, які приймаються, та керування централізацією і децентралізацією;

9) невизначеності — врахування невизначеностей та випадко­востей у системі.

Характерними ознаками системного (комплексного) підходу є: одночасне охоплення проектуванням великої кількості задач; максимальна типізація та стандартизація рішень; багатоаспектне уявлення про структуру інформаційної системи як про таку, що складається з кількох класів компонентів, та відносна автономна розробка їх; ключова роль баз даних; локальне впровадження і збільшення фукціональних задач.

Задачею системного підходу до створення інформаційної сис­теми є розробка всієї сукупності методологічних і соціально-наукових засобів обстеження (опис, аналіз, синтез, реалізація) систем різного типу.

У методологічному відношенні системний підхід базується на ідеях цілісності, цілеспрямованості, організованості об'єк­тів, що вивчаються, їх внутрішній активності та динамізмі. В розвитку системних розробок виділяють три напрямки: за­гальну теорію систем, математичну теорію системи і теорію складних систем.

5. Декомпозиція інформаційних систем.

Про системність об'єктів свідчить можливість їх поділу, оскільки лише вони мають структуру. Процеси декомпозиції й композиції є засобами одержання інформації для здійс­нення аналізу та синтезу систем.

Декомпозиція — це процес поділу систем на елементи, зручні для будь-яких операцій з нею: а саме: поділ на елементи, які приймаються за неподільні об'єкти.

Будь-яка система по-своєму складна. Це означає, що всю су­купність інформації, яка характеризує систему, і всю сукупність зв'язків між елементами системи неможливо сприйняти в ціло­му і повністю. Звідси, використовуючи метод декомпозиції, для швидкого впровадження ІС необхідно дотримуватися принципу «добре структурованої системи», і тому головна мета декомпо­зиції— поділ системи на простіші частини. Зменшуючи склад­ність системи, ми забезпечуємо умови для аналізу та синтезу компонентів, для проектування, побудови, впровадження, експ­луатації і вдосконалення систем управління. Поділ, звичайно, виконують у такий спосіб, щоб компоненти піддавались якій-небудь класифікації. Рекомендується зважати на природну декомпозицію, відбиту в існуючій структурі управління, обов'язках посадових осіб, діючому документообороті і т. п. Доцільно про­водити багаторазову декомпозицію у кількох різних напрямках.

Загальна мета, критерії функціонування та основні обмеження на роботу системи, звичайно, формуються на початку створення системи. Так, при декомпозиції можуть застосовуватися різні за­соби, методи та ознаки поділу системи. Поділ може мати матері­альну, функціональну, алгоритмічну й іншу основу. Однак сам процес декомпозиції є кінцевим, оскільки поділ відбувається до створення елементів, які приймаються за неподільні об'єкти. На­приклад, при поділі системи на компоненти можемо мати різні варіанти. Компонент— це частина ІС, яку після декомпозиції можна розглядати як самостійне ціле.

В галузевих керуючих методичних матеріалах пропонують поділ системи здійснювати відповідно до адміністративного по­ділу системи керування економічним об'єктом. При такій деком­позиції виділяють: керування технічною підготовкою виробницт­ва, техніко-економічне планування, оперативне керування вироб­ництвом і т. ін. Систему можна поділяти також за функціями, які виконуються (облік, контроль, планування і т.п.), і за ресурсами (матеріальна, трудова, основні засоби, готова продукція, грошова система).

Наступним етапом декомпозиції є виділення в компоненті функціональних процесів (задач). Задача ІС, функція чи частина функції ІС є формалізована сукупність автоматизованих дій, при виконанні яких здобувають результати заданого виду. Може виявитися, що при одному й тому самому за­собі декомпозиції системи на компоненти одна й та сама задача за змістом у різних проектах належить до різних компонентів. Однак неоднозначність закінчується, тільки-но процес декомпо­зиції доводиться до рівня економічних показників; його можемо вважати неподільним елементом, оскільки поділ його на атрибу­ти призводить до втрати економічної суті, й він уже не зможе ві­дігравати роль змінної, яка характеризує стан об'єкта, котрий він описує. В інформаційному аспекті показник не є кінцевим еле­ментом і може бути поділений на атрибути.

У свою чергу, в лінгвістичному аспекті атрибути також не є кінцевими елементами, оскільки можуть бути поділені на окремі слова та символи.

Отже, вибір основи та межі декомпозиції визначається сут­тю об'єкта, який досліджується, метою, проблемною сферою обстеження, запасом знань дослідника щодо об'єкта обсте­ження.

Однак при поділі системи на різні рівні ієрархії потрібно ви­конувати наступні вимоги:

1) кожен рівень ієрархії повинен повністю оглядатися і бути зрозумілим без детального знання нижчих рівнів;

2) зв'язки між елементами на одному рівні ієрархії мають бу­ти мінімальними;

3) не повинно бути зв'язків між елементами через один рівень ієрархії;

4) елемент вищого рівня має викликати елемент наступного рівня і, передаючи йому потрібну вхідну інформацію, повинен утворювати з ним єдине ціле;

5) елемент наступного рівня після закінчення своєї роботи по­вертає управління елементу, що його викликав.

Аналізуючи та описуючи системи, використовують такі види структур, які відрізняються типами елементів і зв'язками між ними.

1. Функціональні (елементи — компоненти, функції, задачі, процедури; зв'язки — інформаційні).

2. Технічні (елементи — пристрої, компоненти, комплекси; зв'язки — лінії та канали зв'язку).

3. Організаційні (елементи— колективи людей та окремі виконавці; зв'язки — інформаційні, співпідпорядкування і вза­ємодії).

4. Програмні (елементи — програмні модулі та вироби; зв'яз­ки — керуючі).

5. Інформаційні (елементи — форми існування і подання ін­формації в системі; зв'язки — операції перетворення інформації в системі).

6. Алгоритмічні (елементи — алгоритми; зв'язки — інформа­ційні).

7. Документальні (елементи — неподільні складові і докумен­ти ІС; зв'язки — взаємодії, входження й співпідпорядкування).

6. Надійність та ефективність інформаційних систем.

Якість створення інформаційних систем визна­чається їх ефективністю та надійністю. Надійність інформаційної системи — це її властивість збері­гати в часі в установлених межах значення всіх параметрів, які характеризують здатність системи виконувати потрібні функції в заданих режимах і умовах експлуатації. Вона має властивості безвідмовності, ремонтопридатності, а інколи й довговічності. Рівень надійності інформаційної системи залежить від таких фак­торів:

1) складу та рівня надійності технічних засобів, їх взаємодії й надійної структури;

2) складу та рівня надійності програмних засобів, їх можливос­тей і взаємозв'язку в структурі програмного забезпечення інфор­маційної системи;

3) раціонального розподілу задач, які розв'язуються систе­мою, між технічними засобами, програмним забезпеченням і пер­соналом;

4) рівня кваліфікації персоналу, організації робіт та рівня на­дійності дій персоналу інформаційної системи;

5) режимів, параметрів і організаційних форм технічної експ­луатації комплексу технічних засобів;

6) ступеня використання різних видів резервування (структурно­го, інформаційного, часового, алгоритмічного, функціонального);

7) рівня застосування методів і засобів технічної діагностики;

8) реальних умов функціонування інформаційної системи.

Ефективність інформаційної системи визначається порів­нянням результатів від функціонування інформаційної систе­ми і витрат усіх видів ресурсів, необхідних для її створення, функціонування та розвитку. До показників витрат ресурсів відносять матеріальні, людські, фінансові, часові та ін.

Ефективність інформаційної системи оцінюють у таких ви­падках:

1) при формуванні вимог, що висуваються до інформаційної системи;

2) в аналізі інформаційних систем, які створюються чи функ­ціонують, на відповідність заданим критеріям;

3) при виборі найкращого варіанта створення, функціонуван­ня та розвитку інформаційної системи;

4) у синтезі найдоцільнішого варіанта побудови інформацій­ної системи за критерієм «ефективність — витрати».

Доцільність варіантів побудови інформаційної системи за­лежить від балансування приросту ефективності Е, одержаної за рахунок створення чи вдосконалення інформаційної систе­ми, і витрат Q. Математично це можна записати так: max E при Q = const або у вигляді оберненої задачі: min Q при Е = const.

Якщо приріст ефекту представлений у грошовому вираженні, то економічна ефективність інформаційної системи визначається у вигляді трьох основних показників:

1) річного економічного ефекту;

2) розрахункового коефіцієнта ефективності капітальних за­трат на розробку і впровадження інформаційної системи;

3) терміну окупності капітальних затрат на розробку та впро­вадження інформаційної системи.

Література:

1. Береза А.М. Основи створення інформаційних систем: Навч. посібник. – 2-е вид., перероб. і доп. – К.: КНЕУ, 2001.