Тема 4. Информационные
процессы в системах управления
1. Понятие информационного процесса. Уровни
представления информационных процессов.
2. Информационные процессы в системах
управления.
3. Процесс принятия решения как основной
элемент преобразования информации.
4. Процессы передачи информации.
1. Понятие информационного процесса.
Информационный процесс - процесс получения, создания, сбора, обработки,
накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации. - Государственный стандарт РФ «Защита
информации. Порядок создания автоматизированных систем в защищенном исполнении»
(ГОСТ Р 51583-2000).
Выполнение названных действий с информацией связано с
ее представлением в виде данных.
Данные - это совокупность сведений, зафиксированных на
определенном носителе в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и
обработки.
На рис. 1.1 представлена схема, по
которой осуществляется преобразование «информация – данные».
Рис.1.1 Преобразование «информация - данные»
После преобразования информации в
машинную форму её прагматический и семантический аспекты как бы уходят в тень,
и дальнейшая обработка информации происходит по «машинным законам», одинаковым
для информации любого смыслового содержания. Информация в машинном виде, т.е. в
форме электрических, магнитных и тому подобных сигналов и состояний, носит
название данных. Для того
чтобы понять их смысловое содержание, необходимо данные снова преобразовать и
информацию. Преобразования «информация - данные» производятся в устройствах
ввода-вывода ЭВМ. Устройства ввода: клавиатура, диски CD, DVD, flash-карта, дискета, сканер и т.д. Устройства
вывода: монитор (дисплей), звуковые колонки, принтер.
Информационный
процесс не существует изолированно, а системно связан с другими процессами
предприятия (производственными, кадровыми и т.п.). Этот процесс «работает» в
определенной предметной области, которая задает содержание и смысл этого
процесса (производство, сбыт, кадры).
Любой
информационный процесс представлен характерными функциональными этапами
(стадиями) и уровнями.
Этапы
информационного процесса:
1. сбор данных;
2. обработка данных, в т.ч.:
¾ обмен данных,
¾ преобразование данных,
¾ накопление данных,
¾ представление;
¾ архивация данных.
3. анализ данных.
Уровни
информационного процесса:
1. концептуальный;
2. логический;
3. физический.
Взаимосвязь
этапов и уровней можно отобразить как целостную структуру информационного
процесса, где каждая из стадий осуществляется на всех уровнях.
Базовый,
концептуальный уровень представления
информационных процессов определяет
содержательный аспект информационного процесса, который в свою очередь
определяется предметной областью.
Технология
переработки информации начинается с формирования информационного ресурса,
который после преобразования должен превратиться в информационный продукт.
Информационные
ресурсы – это знания, подготовленные
людьми для социального использования в обществе и зафиксированные на
материальном носителе. Знания материализуются в виде электронных и бумажных
документов, БД, БЗ, алгоритмов и программ, а также произведений искусства,
литературы, науки.
Информационный продукт - совокупность данных, сформированная производителем
для распространения в вещественной или невещественной форме.
Формирование информационного ресурса начинается с
процесса сбора информации, которая
отражает объект управления и описывает некоторую предметную область. Собранная
информация для ее оценки должна быть подготовлена первоначально в виде текста,
включающего:
¾ постановку задачи;
¾ анализ предметной области;
¾ определение организационно-экономической сущности
задачи.
После
подготовки информация может быть передана для дальнейшего преобразования
традиционным способом (не машинным) или подвергнута процессу ввода, т.е.
процессу преобразования в машинные данные, имеющие форму цифровых кодов.
В
дальнейшем информация исследуемой предметной области отображается в виде
конкретных показателей и их реквизитов в табличной или в иной читаемой форме.
Логический уровень представления информационных
процессов представляется
комплексом взаимосвязанных моделей, формализующих процессы технологического
преобразования данных. При обработке данных на логическом уровне формируются:
¾ модель обработки;
¾ модель обмена;
¾ модель накопления;
¾ модель представления данных.
Модель
обработки данных представляет собой алгоритмы и программы обработки
данных.
Модель обмена
данными включает в себя формальное описание процедур передачи,
маршрутизации, коммутации, составляющих информационный процесс обмена.
Модель
накопления данных формализует описание информационной базы, которая в
компьютерном виде представлена базой данных. Логическая схема информационной
базы формализовано описывает ее структуру и взаимосвязь элементов информации.
Модель
представления данных выбирается в зависимости от предметной области и вида
решаемых задач.
Физический уровень представления информационных
процессов - это машинный этап работы с
информацией. В отличие от других
уровней, он представлен программно-аппаратной реализацией. Для выполнения всех
функций используется компьютерная техника.
На
физическом уровне информационные процессы включают уже известные нам, но
обязательные подсистемы:
¾ подсистема обработки данных;
¾ подсистема обмена данных;
¾ подсистема накопления данных;
¾ подсистема управления данными;
¾ подсистема представления данных.
Подсистема
обработки данных реализуется с помощью программ решения задач в той
предметной области, для которой создана информационная технология.
В подсистему
обмена данных входят комплексы программ и устройств, позволяющих
реализовать вычислительную сеть и осуществить по ней передачу и прием
сообщений.
Подсистема
накопления данных реализуется с помощью банков и баз
данных.
Подсистема
управления данными организуется на компьютерах с помощью программных
систем управления обработки данных и организации вычислительного процесса,
систем управления вычислительной сетью и систем управления базами данных
(СУБД).
Подсистема
представления данных оперирует с
физическими структурами данных. На этом уровне решаются задачи реализации
структуры хранения непосредственно в конкретной памяти конкретной ЭВМ. Единицей
информации на этом уровне является физическая запись, представляющая собой
участок носителя на котором размещаются одна или несколько логических записей.
2. Информационные процессы в системах управления.
Как уже нам известно, предприятие (особенно его
головной офис) можно рассматривать как эффективный информационный центр, в
котором обрабатывается информация, т.е. реализуется информационный
процесс. Обобщенная модель управления представлена на рис. 1.2
Рис. 1.2 Обобщенная модель управления
В экономической системе объект управления
представляет собой подсистему, состоящую из
¾ материальных элементов экономической деятельности (на
промышленном предприятии: сырье и материалы, оборудование, готовая продукция,
работники и др.);
¾ хозяйственных процессов (на промышленном предприятии:
основное и вспомогательное производство, снабжение, сбыт и др.).
Система управления представляет собой совокупность взаимодействующих структурных
подразделений экономической системы (например, на промышленном предприятии:
дирекция, финансовый, производственный, снабженческий, сбытовой и другие
отделы), осуществляющих следующие функции управления: планирование,
учет, контроль, оперативное управление, анализ.
Система
управления предприятием функционирует на базе информации о состоянии объекта
(П2) в соответствии с поставленной целью (например, для промышленного
предприятия - обеспечить выпуск необходимой продукции).
Управление
осуществляется путем подачи управленческого воздействия П1 (например, план
выпуска продукции) с учетом обратной связи - текущего состояния управляемой
системы (производства) и внешней среды -
рынок (поставщики, покупатели, конкуренты), вышестоящие органы
управления.
Назначение управляющей системы - формировать такие воздействия на управляемую систему, которые побуждали бы последнюю принять состояние, определяемое целью управления. Применительно к промышленному предприятию с некоторой долей условности можно считать, что цель управления - это 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.
Очевидно,
что и планы, и содержание обратной связи - не что иное, как информация. Поэтому
процессы формирования управляющих воздействий как раз и являются процессами преобразования экономической информации.
Реализация этих процессов и составляет основное содержание управленческих
служб, в том числе экономических.
В
этой схеме важно выделить то, что в объектах управления могут протекать
различные процессы (материальные и нематериальные), а в системах управления и
каналах связи - преимущественно информационные.
Структура
управления любой организации традиционно делится на три уровня: операционный,
функциональный и стратегический (рис.1.3).
Рис. 1.3 Пирамида
уровней управления, отражающая возрастание сложности решаемых задач и динамику
принятия решений.
Операционный
(нижний) уровень управления обеспечивает решение многократно повторяющихся
задач и операций и быстрое реагирование на изменение входной текущей
информации. На этом уровне достаточно велики как объём выполняемых операций,
так и динамика принятия управленческих решений. Этот уровень управления часто
называют оперативным из-за необходимости быстрого реагирования на
изменения ситуации. На уровне оперативного управления большой объём занимают
учётные задачи.
Функциональный
(тактический) уровень управления обеспечивает решение задач, требующих
предварительного анализа информации, подготовленной на первом уровне. Объём
решаемых задач не меняется, но возрастает их сложность. При этом не всегда
удаётся выработать нужное решение оперативно, требуется дополнительное время на
анализ, осмысление, сбор недостающих сведений и т.д. Управление связано с некоторой
задержкой от момента поступления информации до принятия решений и их
реализации, а также от момента реализаций решений до получения реакций на них.
Пример. На основании данных
по спросу на продукцию, о ценах конкурентов и пр. прогнозируется прибыль и
разрабатывается план выпуска продукции на ближайший период (неделю, месяц,
квартал).
Стратегический уровень обеспечивает выработку управленческих решений,
направленных на достижение долгосрочных стратегических целей организации.
Основными целями стратегического уровня являются:
¾ определение системы приоритетов развития организации;
¾ оценка перспективных направлений развития организации;
¾ выбор и оценка необходимых ресурсов для достижения
поставленных целей.
Правомерность принятого на
этом уровне решения может быть подтверждена спустя достаточно длительное время
(месяцы или годы).
На каждом из уровней
выполняются работы, в комплексе обеспечивающие управление. Эти работы принято
называть функциями. Типичными являются следующие функции: планирование,
учёт, анализ и регулирование.
Взаимосвязь между уровнями управления и
осуществляемыми ими функциями по объёму выполняемых работ представлена в
таблице 1.3.
Таблица 1.3
Взаимосвязь функций и
уровней управления
|
Уровень управления |
Планирование
|
Учёт |
Анализ и регулирование |
|
Стратегический |
Значительное |
Отсутствует |
Значительное |
|
Фукнциональный |
Умеренное |
Значительный |
Умеренное |
|
Операционный |
Незначительное |
Значительный |
Отсутствует |
Рассмотрим соответствие разных уровней квалификации
персонала уровням управления (см. рис. 1.4.).
На верхнем, стратегическом,
уровне – менеджеры высшего звена руководства организации (глава фирмы
и его заместители). Основная их задача –стратегическое планирование
деятельности фирмы на рынке и координация внутрифирменной тактики управления.
Рис. 1.4 Квалификация
персонала по уровням управления
На среднем, функциональном,
уровне – менеджеры среднего звена и специалисты (начальники служб,
отделов, цехов, начальник смены, участка, научные сотрудники и т.д.). Основная
задача – тактическое управление фирмой при решениях основных функций
в заданной сфере деятельности.
На нижнем, операционном,
уровне – исполнители и менеджеры низшего звена (бригадиры, инженеры,
мастера, нормировщики, техники, лаборанты). Основная задача – оперативное
реагирование на изменение ситуации.
Т.о., информационную инфраструктуру предприятия можно
представить в виде нескольких иерархических уровней, каждый из которых
характеризуется определённой степенью агрегированности информации и своей ролью
в процессе управления.
По
мере движения от основания пирамиды к ее вершине происходит преобразование
детальных операционных данных (данные о текущих сделках и событиях - счета, накладные, кредиты, поток материалов
и сырья и т.д.) в агрегированную информацию,
предназначенную для поддержки принятия управленческих решений, т.е. на каждом уровне управления появляется
информация, служащая основой для принятия соответствующих решений.
Таким
образом, процессы формирования управляющих воздействий являются, с другой
стороны, процессами движения
экономической информации.
3. Процесс принятия решения как основной элемент преобразования информации.
В
автоматизированной системе управления, несмотря на наличие контура
информационной технологии, ответственность за принятое управляющее решение
возлагается на человека – лицо, принимающее решение (ЛПР). Другими словами,
решение принимает человек, а информационная технология помогает ему в этом.
Когда
ученые выделили из процесса управления стадию принятия решения, то вначале
казалось, что для полной автоматизации достаточно разработать математическую
модель и реализовать ее в ЭВМ. И тогда АСУ (автоматизированная система
управления) превращается в САУ (систему автоматического управления). Однако,
как оказалось, процесс принятия решения человеком очень сложен. Иногда в этот
процесс включаются такие механизмы, которые невозможно предусмотреть и тем
более формализовать. При принятии решения человек может учитывать и такие
аспекты, как мораль, традиции, человеческие взаимоотношения. Вот почему при
управлении социально-экономическими системами (при организационно-экономическом
управлении) процесс принятия решения не может быть осуществлен без человека.
На
рисунке 1.5 показана взаимосвязь фаз принятия решений.
Рис.
1.5 Взаимосвязь фаз принятия решения
Человек
на основе автоматизированного анализа
(АИ) осведомляющей информации Iос от объекта
управления и информации Iвх (информационный поток из внешней среды) производит
постановку задачи (ПЗ), решение которой должно позволить в данной ситуации
наилучшим образом управлять объектом (например, производством) в данной
ситуации.
Однако
решений (альтернатив) всегда несколько (если решение всегда одно, то проблемы
выбора не существует, а значит, и теряет смысл сам процесс принятия решения).
Поэтому далее идет фаза генерации
альтернатив (ГА), т.е. выдвижение возможных решений задачи
(альтернатива — от лат. alter — одно из двух, alternatio —
чередоваться). Как уже подчеркивалось, управление всегда ведется с определенной
целью. Решение поставленной задачи должно согласовываться с общей целью
управления и частной целью в данной ситуации. Поэтому выбрать альтернативу
невозможно, если нет критерия выбора, отражающего цель управления. Таким
образом, следующая фаза — выбор
критерия (ВКр) решения поставленной задачи. На этом этапе анализа альтернатив (АА)
проводится их исследование по выбранному критерию, а далее — окончательный выбор одной из альтернатив
(ВА), наилучшим образом удовлетворяющей критерию выбора. Выбранная альтернатива
дополнительно анализируется, и выдается окончательное
решение (ВР), принимающее в организационных системах вид потока
управляющей информации Iу.
Если
рассматривать фазы принятия решения относительно возможности их автоматизации
на базе информационной технологии, то в настоящее время, пожалуй, только фазы
анализа информации (АИ), генерации альтернатив (ГА) и анализа альтернатив (АА)
по выбранному критерию удается автоматизировать в достаточной мере (на рис. 1.4
изображены овалами). Для этого необходимо, чтобы в ЭВМ находились модели
поставленной задачи, с помощью которых возможно было бы быстро просчитать
результаты решения по различным альтернативам, исходным данным и критериям.
Конечно, для этого желательно, чтобы ЛПР умело использовать средства
информационной технологии. В противном случае приходится иметь штат
системщиков, аналитиков и т.п.
Развитие
программно-аппаратных средств ИТ с каждым годом приводит к все большему
упрощению взаимодействия человека с ЭВМ и, таким образом, уменьшает число
посредников диалога, что ускоряет процесс принятия решений и повышает их
качество. Большое значение для принятия быстрого и верного решения имеет
автоматизация фазы обработки и анализа информации, поступающей с потоками
информации Iос и Iвх. Для принятия решения всегда может потребоваться
дополнительная информация, не содержащаяся в потоках Iос и Iвх.
В
этих случаях важную роль играет информационное обеспечение ЛПР, которое в целях
оперативности должно быть создано с помощью средств информационной технологии
(базы и банки данных).
4. Процессы передачи информации.
Необходимость передачи
экономической информации в автоматизированной системе управления предприятием
вызвана тем, что сбор и регистрация информации нередко территориально отделены
от её обработки. Процедуры сбора и регистрации информации осуществляются на
рабочем месте, а обработка – в ВЦ.
Передача информации осуществляется
различными способами: с помощью курьера, пересылкой по почте, доставкой
транспортными средствами, дистанционной передачей по каналам связи, электронной
почтой и т.д. Дистанционно может передаваться как первичная информация с места
её возникновения, так и результатная в обратном направлении.
Создание
локальных и иных сетей АРМ (автоматизированных рабочих мест) значительно
облегчает организацию передачи информации внутри объекта управления. Для
перемещения внешней информации широко используются каналы дистанционной связи
(телеграфная, телефонная, телексная, телефаксная). Функционируют
специализированные вычислительные сети, обеспечивающие коммуникационные связи
между различными объектами управления, в том числе на международном уровне,
например, международная система передачи банковской информации. Дистанционная
передача постоянно развивается и совершенствуется.
Высокая степень автоматизации этой
процедуры достигается дорогими способами, но технология в целом становится
более эффективной.
Основным физическим способом реализации операции
передачи информации является использование локальных сетей и сетей передачи
данных. Международные стандарты в области сетевого информационного обмена нашли
отражение в эталонной семиуровневой
модели, известной как модель OSI (модель открытых сетей).
Модель взаимодействия открытых систем OSI– это
стандарт, на основе которого разрабатывались все остальные стандарты связи для локальных,
городских, глобальных, беспроводных, радио, спутниковых и других сетей связи.
Этот стандарт является в большей степени теоретическим, носящим
рекомендательный характер и описывающий в общем виде, как должно происходить
взаимодействие компьютеров и другого сетевого коммутационного оборудования в
любых вычислительных сетях. Работа над его созданием заняла 7 лет с 1977 по
1984 год.
Модель включает семь уровней:
1. физический уровень;
2. канальный уровень;
3. сетевой уровень;
4. транспортный уровень;
5. сеансовый уровень;
6. уровень управления представлением;
7. прикладной уровень.
Разработчики данного стандарта разделили процесс,
начинающийся с анализа передаваемой информации и формирования сообщения и
заканчивающийся непосредственной передачей этого сообщения по линии связи, на 7
отдельных этапов. На каждом из этапов производится некоторая определённая
подготовка данных для проведения следующего этапа. Эти 7 уровней должны быть
реализованы как у передающего сообщение компьютера, так и у принимающего его.
Разница состоит лишь в том, что передающий компьютер проходит эти 7 уровней
сверху вниз – начиная с формирования сообщения и заканчивая его передачей, а
принимающий компьютер, наоборот, сначала принимает переданное сообщение, затем
производит некоторые дальнейшие действия и заканчивает передачей этого
сообщения какой-то из своих программ.
На рисунке
1.6 представлена схема модели OSI на примере передачи сообщения от компьютера1
компьютеру2. Передающая программа первого компьютера формирует сообщение,
которое нужно передать, и команду инициализации передачи. Далее сообщение
последовательно проходит 7 уровней
.
Рисунок 1.6 Модель взаимодействия открытых систем OSI
на примере передачи данных от
компьютера1 к компьютеру2 модели OSI до тех пор, пока не достигнет физического (самого
низкого) уровня, который обеспечивает непосредственную передачу информационного
сообщения по линии связи. Каждый уровень реализует свои функции, добавляя к
результатам работы предыдущего уровня некоторую вспомогательную информацию. Он
как бы заворачивает, упаковывает сообщение в оболочку, соответствующую его
рабочим функциям, и к первому, физическому уровню, приходит своеобразная
«матрёшка», которая и передаётся в сеть. Принимающий компьютер, наоборот, с
каждым уровнем распаковывает ту часть оболочки, которая соответствует данному
уровню, получая каждый раз всё больше служебной информации о том, как
нужно действовать дальше.
На одном компьютере соседние уровни взаимодействуют
между собой через свои межуровневые
интерфейсы, называемые интерфейсами
услуг (или просто интерфейсами).
Кроме этого, одинаковые уровни двух разных компьютеров
будут понимать друг друга в том случае, если они работают по одним и тем же
стандартам. Эти стандарты задают набор правил сетевого взаимодействия компьютеров
и других сетевых устройств на одном уровне.
Набор правил, позволяющий осуществлять взаимодействие
сетевых устройств на одном уровне и обеспечивающий обмен информацией между
ними, называется протоколом.
Итак, запомните, что межуровневые интерфейсы определяют правила взаимодействия двух соседних уровней на одном компьютере, а протоколы – правила взаимодействия одних и тех же уровней, но на разных компьютерах, подключенных к сети.
Протоколы
всех уровней объединяют в стек протоколов, который в модели OSI содержит 7 разных протоколов
для каждого из уровней.
Вопросы к теме
1. Определение информационного процесса.
2. Схема преобразования информации в данные и обратно.
3. Назовите этапы информационного процесса.
4. Назовите уровни информационного процесса.
5. Характеристика концептуального уровня
представления информационных процессов.
6. Понятие информационного ресурса.
7.
Понятие
информационного продукта.
8. Характеристика логического уровня представления
информационных процессов.
9. Краткая характеристика основных моделей, создаваемых
на логическом уровне представления информационных процессов.
10. Чем определяется физический уровень представления
информационных процессов.
11. Какие подсистемы выделяют на физическом уровне и как
они реализуются?
12. Процессы формирования управляющих воздействий как
процессы преобразования экономической информации.
13. Процессы формирования управляющих воздействий как
процессы движения экономической информации.
14. Характеристика основных уровней управления любой
организации.
15. Взаимосвязь функций и уровней управления.
16. Квалификация персонала по уровням управления.
17. Процесс принятия решения как основной элемент
преобразования информации.
18. Процессы передачи информации.
Модель открытых сетей. Понятие интерфейса и протокола.