Классификация информационных систем по функциональному признаку назначения подсистем и уровням управления.

Рассмотрим общую структуру информационной системы (ИС) как совокупность подсистем, имеющих свои собственные цели, задачи, функции. В хозяйственной деятельности любого предприятия принято рассматривать типовые функциональные признаки по видам деятельности подсистем: 1)производственная, 2)маркетинговая, 3)финансовая и 4)кадровая.

1)производственная – осуществляется непосредственный выпуск продукции и внедрение научно-технических новшеств;

2)маркетинговая – анализ рынка производителей и потребителей продукции, анализ продаж; рекламные компании; рациональная организация мат/технического снабжения

3)финансовая – контроль и анализ финансовых ресурсов фирмы (бухгалтерская, статистическая, оперативная информация)

4)кадровая – подбор и расстановка специалистов; ведение служебной документации.

Функции информационных систем на предприятии в зависимости от функционального признака подсистемы:

В зависимости от уровня управления на фирме (так наз. «пирамида уровней управления») ИС классифицируются:

1)Первый (нижний) уровень: решение многократно повторяющихся задач и операций, быстрое реагирование на входную информацию. Велик объем выполняемых операций, они носят рутинный характер. Динамика принимаемых решений велика (т.к. время от момента поступления информации, на основе которой принимается решение, до принятия решения, его реализации и получения результатов решения мало – минуты, часы, день). Много решается задач учетного типа. Пример: учет количества произведенной, проданной продукции, сырья, материалов; бухгалтерский учет.

2)Функциональный (тактический) уровень – решение задач, требующих предварительного анализа информации. Возрастает сложность, ответственность, уменьшается динамика принимаемых решений (т.к. тратится определенное время на анализ, сбор недостающих сведений, осмысление, а также от момента принятия решений до их реализации – недели, месяцы). Пример: разработка плана выпуска продукции на основе: спроса, ценах конкурентов, прогнозов информационно-аналитических служб и пр.

3)Стратегический – выработка управленческих задач, направленных на долгосрочные стратегические цели организации. Результаты решений проявляются спустя длительное время. Долгосрочное (стратегическое) планирование. Динамика принимаемых решений мала, время до получения результатов решений – кварталы, годы.

На каждом из уровней управления решаются задачи всех подсистем (маркетинга, производственной, финансовой и учетной, кадровой, прочих).

В качестве примеров рекомендуется ознакомиться со статьями в приложении или воспользоваться собственными примерами

2. -Экспертные системы: классификация и структура

Системы, основанные на знаниях – это системы программного обеспечения, основными структурными элементами которых являются база знаний и механизм логических выводов. В первую очередь к ним относятся экспертные системы, способные диагностировать заболевания, оценивать потенциальные месторождения полезных ископаемых, осуществлять обработку естественного языка, распознавание речи и изображений и т.д. Экспертные системы являются первым шагом в практической реализации исследований в области ИИ. В настоящее время они уже используются в промышленности.

Экспертная система – это вычислительная система, в которую включены знания специалистов о некоторой конкретной проблемной области и которая в пределах этой области способна принимать экспертные решения.

Наверное, в настоящее время нет человека, занимающегося или просто интересующегося информатикой, которому не было бы знакомо это словосочетание. Экспертные системы (ЭС) составляют часть систем искусственного интеллекта (ИИ), причем самую существенную их часть. Экспертные системы обычно определяют как программы ЭВМ, моделирующие действия эксперта-человека при решении задач в узкой предметной области, на основе накопленных знаний, составляющих базу знаний (БЗ).

По функциональному назначению ЭС можно разделить на следующие типы. Во-первых, это мощные ЭС, рассчитанные на узкий круг пользователей (например, ЭС, предназначенные для управления технологическими процессами, или некоторые ЭС военного применения). Такие системы работают в реальном масштабе времени и являются довольно дорогими. Во-вторых, это мощные ЭС, рассчитанные на широкий круг пользователей. К ним можно отнести системы медицинской диагностики. Также существуют и более простые ЭС, содержащие небольшое число правил (в виде которых чаще всего представляются знания в базе знаний) и, соответственно недорогие. Это системы, рассчитанные на массового потребителя. И наконец, есть довольно простые ЭС, предназначенные для индивидуального пользования. Это может быть даже “самодельная” система, применяемая изготовителем в повседневной жизни.

Общее представление о функционировании экспертной системы дает рис. 1.

Рис. 1.

Все экспертные системы включают в себя по крайней мере три основных элемента: базу знаний (БЗ), машину вывода (МВ), интерфейс пользователя (ИП).

БАЗА ЗНАНИЙ (БЗ) создается людьми - консультантами, исследователями либо самими экспертами. Она содержит информацию о том, что известно о данном предмете в настоящий момент. Эта информация выражена в виде объектов, атрибутов и условий. Помимо описательных представлений о действительности, она включает выражение неопределенности - ограничения на достоверность факта.

БЗ отличается от традиционной базы данных из-за своего символьного, а не числового или буквенного содержания. При обработке информации базы данных пользуются заранее определенными логическими правилами.

В БЗ поступают факты. Связь между фактами представлена эвристическими правилами.

МАШИНА ВЫВОДА (МВ) обеспечивает функционирование механизма, осуществляющего поиск в базе знаний по правилам рациональной логики для получения решений. Эта МВ приводится в действие при получении запроса пользователя и выполняет следующие задачи:

¨ сравнивает информацию, содержащуюся в запросе пользователя, с информацией базы знаний;

¨ ищет определенные цели или причинные связи;

¨ оценивает относительную определенность фактов, основываясь на соответствующих коэффициентах доверия. связанных с каждым фактом.

МВ предназначена для построения заключений. Ее действие аналогично рассуждениям эксперта-человека, который оценивает проблему и предлагает гипотетические решения. В поиске целей на основе предложенных правил, МВ обращается к БЗ до тех пор, пока не найдет вероятный путь к получению приемлемого результата.

МВ применяет логику, четкие рассуждения, установленные правилами, для проверки заключений и получения выводов.

ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ (ИП) способствует взаимодействию между системой и пользователем, т. е. организует обмен информацией между оператором и МВ. Интерфейс с использованием естественного языка создает видимость повседневной беседы, применяя правильно построенные фразы и предложения. Системы, предоставляющие пользователю максимум удобств, расходуют больше ресурсов основной машины. ИП часто служит определяющей мерой достоинств ЭС, когда простота общения играет не меньшую роль, чем эффективность МВ или полнота БЗ.

Через ИП система проводит свое исследование и поддерживает связь с человеком, который ею управляет.

Правила (эвристические правила) определяют прямую или обратную причинно-следственную связь между объектами и значениями БЗ. Каждое правило выглядит следующим образом:

правилоN: если

ПРЕДПОСЫЛКА

то

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Это предложение начинается с номера правила N, за которым следует двоеточие. Предпосылки и заключения составляют пары ОБЪЕКТ=ЗНАЧЕНИЕ. Заключение может, кроме того, иметь связанный с ним коэффициент доверия в виде ОБЪЕКТ=ЗНАЧЕНИЕ,кд=M

КОЭФФИЦИЕНТ ДОВЕРИЯ (или СТЕПЕНЬ УВЕРЕННОСТИ). Степень определенности утверждений не всегда абсолютна, т.е. в большинстве утверждений уровень доверия может быть более или менее условным.

Следовательно, количественные коэффициенты определенности увеличивают точность рассуждения ЭС. Такие выражения относительной уверенности часто основываются на статистических, вероятностных или просто субъективных предпосылках. Общепринятая схема состоит в том, чтобы варьировать уровень доверия от 0, представляющего минимальную степень уверенности, до 100 - высшей степени.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ.

Для того, чтобы задействовать нашу ЭС, нам необходимо создать осмысленную БЗ для конкретной предметной области. Любой эксперимент начинается с анализа целей проекта. Разработчикам необходимо знать природу проблем, которые им предстоит решать. Они должны иметь возможность описать задачу, последствия или результаты, ожидаемые от ее решения. Поставив правильные цели, планировщики получат полезные решения.

Цели системы можно разделить на три типа: конечные, промежуточные и вспомогательные. Каждая цель - это предполагаемый результат, который может быть получен, если программа предлагает решение специфических проблем. Установление их в качестве отправных точек нужно для того, чтобы дать разработчикам ясное представление, какие задания должна выполнять ЭС и как она должна действовать при их выполнении.

Если цели определены, то типы проблем, которые предстоит решать, становятся более очевидными. На данном этапе возникает потребность в ограничениях. Хотя БЗ должна быть исчерпывающей, но тем не менее ее следует ограничивать по фактам и правилам, требующимся для достижения поставленных целей. Например, возраст и вес больного с заболеваниями внутренних органов важны для постановки правильного диагноза, а цвет его глаз или волос - нет.

Вторая фаза включает в себя сбор, структуризацию и перевод основного материала, необходимого для решения поставленной задачи (для достижения конечной цели). В этом процессе обычно участвуют специалисты в предметной области - эксперты. Небольшие БЗ часто извлекаются из справочников или учебных пособий. Экспертные системы, создаваемые на персональных компьютерах, чаще всего ограничиваются небольшим кругом проблем, и базу знаний можно накопить самостоятельно. Содержание такой базы знаний обуславливается определением проблем. Это значит, что база знаний может охватывать любую предметную область, которая описывается набором правил “если - то”.

КОНЕЧНАЯ ЦЕЛЬ описывает, какое действие, исход или результат должны получать пользователи вследствие консультации, когда система решит проблему. Цель должна выражать действие или событие, отображающее воздействие ЭС на общий ход событий. На этом уровне описаний степень уверенности должна быть достаточно большой.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ЦЕЛИ системы подразделяют общую проблему на подзадачи, описывая проблемы, которые должны быть решены для достижения конечной цели.

Вспомогательные цели помогают планировщикам определить конкретные области экспертизы, необходимые для решения поставленной задачи. Каждая вспомогательная цель предполагает содержание в БЗ ряда связанных задач.

Существует два метода достижения цели системы: метод прямых цепочек и метод обратных цепочек.

В процессе работы при запуске того или иного правили его левая часть загружается в рабочую память (аналог интерфейса пользователя).

МЕТОД ПРЯМЫХ ЦЕПОЧЕК состоит в следующем: проверяется наличие левых частей правил в рабочей памяти (РП); готовыми к исполнению являются те правила, левые части которых хранятся в РП. Если таких правил несколько, то возникает конфликтная ситуация, для исключения которых применяются специальные методы. Такой процесс вывода продолжается до исчерпания правил, готовых к исполнению, или до выполнения правила остановки. Можно сказать, что метод прямых цепочек основан на выводе, исходя из фактов.

МЕТОД ОБРАТНЫХ ЦЕПОЧЕК строит вывод с конца, т.е. с цели, подлежащей доказательству: от цели переходят к подцели и т.д.

3. +Процесс производства программных продуктов, основные подходы: процедурное, логическое, функциональное и объектно-ориентированное программирование

Сущность структурного подхода

Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов. В качестве двух базовых принципов используются следующие:

· принцип "разделяй и властвуй" - принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

· принцип иерархического упорядочивания - принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:

· принцип абстрагирования - заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;

· принцип формализации - заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;

· принцип непротиворечивости - заключается в обоснованности и согласованности элементов;

· принцип структурирования данных - заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы.

В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:

· SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы;

· DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных;

· ERD (Entity-Relationship Diagrams) диаграммы "сущность-связь".

На стадии проектирования ИС модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, отражающими структуру программного обеспечения: архитектуру ПО, структурные схемы программ и диаграммы экранных форм.

Перечисленные модели в совокупности дают полное описание ИС независимо от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы.