Тема 3. Информационные процессы в системах управления

1. Управление, системы управления.

2. Понятие информационного процесса. Информационные процессы в системах управления.

3. Процессы передачи информации.

1. Управление, системы управления.

_{Система есть совокупность элементов, взаимосвязанных друг с другом и таким образом образующих определенную целостность.}

_{Примеры систем: техническое устройство, состоящее из узлов и деталей; живой организм, состоящий из клеток; коллектив людей; предприятие; государство и т.д. Лекционная аудитория с лектором и студентами – система; даже отдельный стол – система. А вот ножка стола – не система. Но это с точки зрения макропредставлений. Если рассматривать ножку стола с точки зрения микропредставлений, то это также система, образуемая совокупностью молекул и атомов. Из этих примеров ясно, что системы очень разнообразны.}

_{По сложности системы принято делить на простые, сложные и большие (очень сложные).}

_{Простая система – это система, не имеющая развитой структуры (например, нельзя выявить иерархические уровни).}

_{Сложная система – система с развитой структурой, состоящая из элементов – подсистем, являющихся в свою очередь простыми системами.}

_{Большая система – это сложная система, имеющая ряд дополнительных признаков:}

_{1. наличие единой цели функционирования, т.е. частные цели подсистем и элементов должны быть подчинены цели функционирования системы;}

_{2.  устойчивость к внешним и внутренним возмущениям. Это свойство подразумевает выполнение системой своих функций в условиях внутренних случайных изменений параметров и дестабилизирующих воздействий внешней среды;}

_{3. комплексный состав системы, т.е. элементами и подсистемами большой системы являются самые разнообразные по своей природе и принципам функционирования объекты;}

_{4. способность к развитию. В основе развития систем лежат противоречия между элементами системы. Снятие противоречий возможно при увеличении функционального разнообразия, а это и есть развитие.}

_{Процессы управления присущи как живой, так и неживой природе. С управлением мы сталкиваемся в своей жизни повсеместно. Это и государство, которым управляют соответствующие структуры; это и ЭВМ, работающая под управлением программы, и т.д.}

Управление (control) - это функция организованных систем различной природы (биологических, социальных, технических), обеспечивающая сохранение их определенной структуры, поддержание режима деятельности, реализацию их программ и целей.

_{Ярко выраженный целевой информационный характер управления подтверждается его кибернетическим определением: управление есть процесс целенаправленной переработки информации.}

С данных позиций управленческие процессы описываются в терминах процессов информационных, т. е. управленческий процесс – это переработка информации, проходящая следующие стадии: сбор, обработку, генерацию и использование, которая служит «сырьем» для выработки управленческих решений и средством передачи управленческих воздействий. 
Таким образом, аппарат управления можно определить как совокупность центров по переработке данных, связанных информационными потоками.

_{На рисунке 3.1 приведена укрупненная структурная схема системы управления, где}

_{ОУ – объект управления;}

_{УО – управляющий орган;}

_{ИО – исполнительный орган.}

_{Совокупность объекта управления (ОУ), управляющего органа (УО) и исполнительного органа (ИО) образует систему управления, в которой выделяются две подсистемы: управляющая и управляемая.}

Iвх

_V

_{Рис. 3.1 Укрупненная структурная схема системы управления}

В экономической системе объект управления (ОУ) представляет собой подсистему, состоящую из

· материальных элементов экономической деятельности (на промышленном предприятии: сырье и материалы, оборудование, готовая продукция, работники и др.);

· хозяйственных процессов (на промышленном предприятии: основное и вспомогательное производство, снабжение, сбыт и др.).

Управляющий орган (УО), исполнительный орган (ИО) – совокупность взаимодействующих структурных подразделений экономической системы (дирекция, финансовый, производственный, снабженческий, сбытовой и другие отделы), осуществляющих основные функции управления: планирование, учёт, контроль, регулирование, анализ.

_{Например, министр (это УО), получив информацию о состоянии отрасли (это ОУ), после обработки всей нужной информации (в т.ч. на ЭВМ) и просчета наборов вариантов поведения в сложившейся ситуации принимает решение, которое реализуется аппаратом министерства (это ИО) в управляемой отрасли производства (ОУ).}

_{В процессе функционирования этой системы управляющий орган получает информацию  о текущем состоянии объекта управления (Iос) и информацию  о том, в каком состоянии должен находиться объект управления (Iвх). Отклонения объекта управления от заданного состояния происходят под воздействием внешних возмущений (V). Результатом сравнения информации Iвх и Iос в управляющем органе является возникновение управляющей информации (Iу), которая воздействует на исполнительный орган (ИО). На основе информации  Iу исполнительный орган вырабатывает управляющее воздействие (U), которое ликвидирует отклонение в текущем состоянии объекта управления от того, в котором он должен находиться.}

_{На приведенной на рис. 3.1 схеме изображены три потока информации: Iвх, Ioc и Iy.}

I_вх - информационный поток из внешней среды в систему управления, который, с одной стороны, представляет поток нормативной информации, создаваемый государственными учреждениями в части законодательства, а, с другой стороны, - поток информации о конъюнктуре рынка, создаваемый конкурентами, потребителями, поставщиками;

_{Очень важным компонентом входной информации  Iвх является информация о цели управления, ибо управление бессмысленно, если оно не направлено на достижение определенной цели. Если управление наилучшим образом соответствует поставленной цели, то такое управление называется оптимальным.}

_{Ioc – это информация  обратной связи. В общем случае под обратной связью понимают передачу воздействия с выхода какой-либо системы обратно на ее вход.}

I_ос - информационный поток от объекта управления к управляющему органу (обратная связь), который отражает учетную информацию о состоянии объекта управления (сырья, материалов, денежных, энергетических, трудовых ресурсов, готовой продукции и выполненных услугах) в результате выполнения хозяйственных процессов.

_{Iy – это информация, возникшая в результате обработки в управляющем органе информации   Iвх и  Ioc и управляющая работой исполнительного органа.}

Совокупность действий руководства предприятия и других сотрудников аппарата управления по отношению к объекту управления (трудовому коллективу или производственной системе) в соответствии с поставленной целью называется управленческой деятельностью.

2. Понятие информационного процесса. Информационные процессы в системах управления.

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).

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).

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. 3.3

Рис. 3.3 Обобщенная модель управления

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.3.4).

Рис. 3.4 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:

· определение системы приоритетов развития организации;

· оценка перспективных направлений развития организации;

· 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 3.1

Таблица 3.1

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. 3.5).

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.

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.

Рис. 3.5 Квалификация персонала по уровням 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. 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 3.6 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 3.6 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.