Основы информационных систем и технологий

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ

.1 История возникновения и развития информационных технологий

История возникновения информационных технологий уходит своими корнями в глубокую древность. Первым простейшим цифровым устройством считаются счеты, изобретенные почти одновременно и независимо друг от друга в Древней Греции, Древнем Риме, Китае, Японии и на Руси. Все, что поддавалось поштучному исчислению, вычислялось с помощью таких цифровых устройств.

В середине XX века появились теоретические предпосылки и техническая возможность для создания счетной машины на электронных лампах [1]. Первая ламповая вычислительная машина ENIAC была создана сотрудниками Пенсильванского университета в 1946 году.

В 1949 году на основе разработок американского математика Джона Неймана английским исследователем Морисом Уилксом был построен первый ламповый компьютер - универсальная вычислительная машина нового поколения. Быстродействие компьютеров первого поколения не превышало 20 тыс. операций в секунду. В управленческой деятельности компьютеры первого поколения использовались для решения отдельных, наиболее трудоемких задач, например по начислению заработной платы и материальному учету, а также для решения отдельных оптимизационных задач.

С 1955 года компьютеры стали выпускаться на транзисторах, их габариты стали меньше, понизилось энергопотребление, повысилось быстродействие (до 500 тыс. операций в секунду). С 1960 года был налажен выпуск компьютеров на интегральных микросхемах (Chip). Компьютерные технологии, основанные на транзисторах и микросхемах, означали создание компьютеров второго поколения. В управленческой деятельности с их помощью обрабатывали плановую и текущую информацию, хранили нормативно-справочные данные, распечатывали машинограммы.

В 1964 года с применением электронных схем малой и средней степени интеграции (до 1000 компонентов на кристалл) были созданы компьютеры третьего поколения (IBM 360, ЕС 1030 и 1060). В конце 60-х годов появились первые мини-компьютеры, а в 1971 году - первый микропроцессор. С этого времени разрабатываются и проектируются не отдельные компьютеры, а многие составляющие компьютерных технологий на базе применения программного обеспечения. Программное обеспечение рассматривается как самостоятельная и в то же время неотъемлемая составляющая компьютерных технологий. Компьютеры третьего поколения использовались на всех этапах управленческой деятельности и централизованно решали комплекс управленческих задач.

В середине 70-х годов были разработаны компьютеры четвертого поколения, использующие большие и сверхбольшие интегральные схемы (до миллиона компонентов на кристалл) емкостью несколько мегабайт. При выключении таких компьютеров данные оперативной памяти переносятся на диск, при включении происходит самозагрузка. Производительность компьютеров этого поколения - сотни миллионов операций в секунду. В это же время появились первые персональные компьютеры. На этом этапе стали наблюдаться тенденции специализации технологических решений на базе мини-ЭВМ, децентрализации и универсализации способов обработки данных, появилась возможность удаленного доступа к массивам данных.

С 1982 года ведутся разработки компьютеров пятого поколения, ориентированные на обработку знаний. До этого считалось, что обработка знаний свойственна только человеку. В управленческой деятельности с помощью ЭВМ пятого поколения решаются комплексные экономические задачи, обеспечивается объектно-ориентированный подход к решению отдельных проблем. Для вычислительной техники этого поколения характерен широкий спектр приложений, интеллектуальный интерфейс, наличие информационно - советующих систем и систем поддержки принятия решений, интерактивный режим работы пользователя, а также сетевая организация информационных структур. С созданием компьютеров пятого поколения появился термин НИТ (новая информационная технология), означающий соединение средств вычислительной техники, средств связи и оргтехники.

На основе современных достижений в компьютерных и коммуникационных технологиях возникло новое явление - виртуализация хозяйственной деятельности, которая рассматривается в настоящее время как генеральное направление организационного развития. В теории и практике управления определение «виртуальный» становится ключевым. Все чаще говорят о виртуальных продажах, банковских операциях, фондах, офисах, предприятиях, экономиках и даже государствах.

Под виртуальной хозяйственной структурой понимается гибкое внутри- и межорганизационное образование, создаваемое временно для эффективного использования ключевых материальных и нематериальных ресурсов. Динамичная сеть такого образования не имеет институциональных и структурных рамок. Она призвана создать наибольшие выгоды клиентам и добиться конкурентного преимущества на определенном рынке.

.4 Программное обеспечение ЭВМ

Важнейшей функциональной характеристикой современных информационных технологий является состав программного обеспечения. Программное обеспечение - это совокупность программ регулярного применения, необходимых для решения задач пользователя, и программ, позволяющих наиболее эффективно использовать вычислительную технику, обеспечивая пользователю большие удобства в работе и минимум затрат времени на обработку информации.

Различают системное и прикладное программное обеспечение. Системное программное обеспечение способствует работе компьютера и выполнению общих задач. Прикладное программное обеспечение предназначено для решения определенной проблемной задачи пользователя.

К базовому программному обеспечению, в первую очередь, относятся операционные системы для локальных компьютеров, сетевые операционные системы, управляющие работой серверов и сетью. Тип операционной системы учитывает процессор компьютера, масштабы компьютерных сетей. К наиболее популярным операционным системам в мире относятся: операционная система Windows (95/98/NT/2002), Unix, Linux и др.

Другая часть базового программного обеспечения относится к сервисным средствам, используемым для расширения функций операционных систем, обеспечения надежной работы технических средств и выполнения процедур обслуживания информационной системы и ее компонентов:

·  антивирусные программы;

·        архиваторы файлов;

·        утилиты для тестирования компьютеров, сетей, операционных систем, обслуживания файлов, дисков и т. п.

К числу наиболее популярных в настоящее время антивирусных программ относятся: DrWeb, AVP (антивирус Касперского), Norton Antivirus и другие.

Архиваторы обеспечивают компактное представление файлов и дисков для целей передачи данных на другие компьютеры, создания страховых копий. Наиболее популярны архиваторы: WinZip, WinRar, WinArj.

Утилиты делятся по объектам: тестирование функциональных блоков компьютера, обслуживание машинных носителей, обслуживание файловой системы, администрирование компьютерных сетей. К числу наиболее популярных утилит относятся: Norton Utilities, SiSoft Sandra for Windows и другие.

Среди множества прикладных программных продуктов следует назвать:

·  текстовые редакторы, текстовые процессоры и издательские системы;

·        графические редакторы и средства деловой графики;

·        крупноформатные электронные таблицы (табличные процессоры);

·        системы управления базами данных;

·        информационно-поисковые системы;

·        пакеты статистической обработки информации;

·        пакеты математического программирования и т.д.

В небольших офисах современные информационные технологии чаще всего используются для выполнения следующих видов работ:

·  обработки входящей и исходящей информации с помощью текстовых редакторов и средств презентационной графики (электронная почта и факсы, письма и запросы, реклама и прочая документация);

·        сбора и анализа данных, расчетов, выполняемых обычно с использованием электронных таблиц (расчеты и обработка прайс-листов), формирования отчетов по разным направлениям и критериям, анализа и статистической обработки информации;

·        накопления и хранения поступившей информации, обеспечивающих быстрый ее поиск (по различным критериям и признакам) и доступ к ней с применением систем управления базами данных;

·        экономических и бухгалтерских расчетов с помощью учетных программных средств;

·        анализа финансового состояния и прочих финансовых расчетов с помощью финансовых прикладных программ.

1.5 Технические средства ИС

Технические средства для информационных технологий ИС делятся на классы:

. Средства сбора и регистрации информации:

·  персональные компьютеры для ввода информации документов и запись на машинный носитель. При вводе информации применяются аппаратные и программные методы контроля достоверности, в том числе контроль на диапазон значений, контроль формата значений и другие;

·        сканеры для автоматического считывания информации документов в виде графических символов, распознавания графических образов и преобразования в текст.

2. Комплекс средств передачи информации (технические и программные средства компьютерных сетей):

·  локальные вычислительные сети (ЛВС) ограниченного масштаба, с большими скоростями передачи данных, ограничением количества и местоположения пользователей;

·        региональные вычислительные сети (РВС) расширенного масштаба, специализированного назначения, с относительно высокими скоростями передачи данных, расширением количества пользователей сети;

·        глобальные вычислительные сети (ГВС), в том числе сеть Интернет, для всемирных коммуникаций и создания информационных сообществ (например, пользователей информационных ресурсов Web, участников электронной коммерции, пользователей электронной почты, IР-телефонии и др.), с неограниченным кругом пользователей;

·        intranet (интранет) сети корпораций, предназначенные для использования в масштабе предприятий эффективных информационных технологий Интернета.

3.  Средства хранения данных. Базы данных ИС хранятся на серверах БД, файловых серверах, локальных компьютерах. В качестве носителей информации используются: магнитные диски (съемные, стационарные, переносные диски большой емкости), оптические диски (лазерные диски), магнитооптические диски, диски DVD (цифровые видеодиски).

4.  Средства обработки данных. Обработка информации в ИС выполняется с помощью компьютеров.

5.  Средства вывода информации. Для отображения и вывода информации используются видеомониторы, принтеры, графопостроители.

1.6 Базовая конфигурация ПК

Персональный компьютер имеет базовую конфигурацию, которая состоит из следующих устройств:

·  системный блок;

·        дисплей;

·        клавиатура;

·        манипулятор-мышь.

К базовой конфигурации добавляются разнообразные периферийные устройства по выбору пользователя: принтер, сканер, модем и т.д. По международной классификации персональные компьютеры бывают следующих категорий:

·  массовый ПК;

·        офисный ПК;

·        портативный ПК;

·        рабочая станция;

·        игровой ПК.

Большинство имеющихся в настоящее время персональных компьютеров попадают в категорию массовых. Для офисных ПК установлены минимальные требования к средствам воспроизведения графики. Для портативных ПК обязательным является наличие модемов для организации компьютерной связи. Для рабочих станций повышены требования к накопителям данных, в категории игровых - к средствам воспроизведения графики и звука.

1.7 Функциональные компоненты ИС

Функциональная структура ИС - совокупность функциональных подсистем, комплексов задач и процедур обработки информации, реализующих функции системы управления. В системе управления крупных предприятий - корпораций выделяются самостоятельные подсистемы (контуры) функционального и организационного уровня управления (рис. 1.2).

. Стратегический анализ и управление. Это высший уровень управления, обеспечивает централизацию управления всего предприятия, ориентирован на высшее звено управления. Основные комплексы задач:

·  финансовый менеджмент, в том числе финансовое планирование и бюджетирование, составление финансового плана, определение статей затрат и поступлений денежных средств; анализ финансового плана и другие;

·  анализ финансовой и хозяйственной деятельности, создание аналитической информации для принятия стратегических и тактических решений, анализ динамики и структуры технико-экономических показателей, подготовка внешней финансовой отчетности и другие;

·        маркетинг - анализ рынка товаров, информация о конкурентах, клиентах; моделирование ценовой политики фирмы, организация рекламы, анализ эффективности каналов товародвижения и форм реализации товаров и услуг и другие;

·        управление проектами - календарные планы-графики работ, оценка потребности в ресурсах для выполнения плана; учет и анализ хода выполнения планов по исполнителям и структурным подразделениям; контроль сроков выполнения планов и другие;

·        управление документооборотом - система управления документами и организации документооборота ИС, контроль исполнительской дисциплины, управление деловыми процессами, групповая работа с электронными документами и другие.

2. Управление персоналом включает комплексы задач:

·  организационный менеджмент в части моделирования организационной структуры управления и штатного расписания, определение функциональных (должностных) обязанностей подразделений и отдельных исполнителей;

·        создание нормативно-справочной информации для управления предприятием, персоналом (классификаторы и справочная информация по кадрам, графики работ).

·  планирование затрат по персоналу, расчет потребности в трудовых ресурсах, расчет фонда оплаты труда, схемы тарифов и должностных окладов, премий, льгот, штрафных санкций;

·  набор персонала, в том числе ведение вакансий, профессиональное тестирование, рекрутинг и отбор кандидатов;

·        ведение базы данных кадрового состава, формирование приказов, статистический анализ и учет движения кадров и другие;

·        табельный учет рабочего времени, учет основной и дополнительной заработной платы, расчет налогов по заработной плате, формирование выходных расчетно-платежных документов и форм статистической отчетности, формирование бухгалтерских проводок для учета зарплаты.

3.Логистика - управление материальными потоками (заготовка материалов и комплектующих изделий), управление производством, управление сбытом готовой продукции. Все компоненты логистики тесно интегрированы с финансовой бухгалтерией и функционируют на единой информационной базе. Основные комплексы задач логистики:

·  управление продажами (сбыт) готовой продукции через оптовую, мелкооптовую и розничную торговлю;

·        управление материальными потоками, включая материально-техническое обеспечение производственной деятельности предприятия и управление запасами.

4. Управление производством включает комплексы задач:

·  техническая подготовка производства (ТПП), в том числе конструкторская и технологическая подготовка производства, создание нормативно-справочной базы (номенклатура ДСЕ, конструкторский состав изделий, справочники технологического оборудования и оснастки, пооперационно-трудовые нормативы);

·  технико-экономическое планирование (ТЭП), обеспечивает ведение нормативно-справочной базы для формирования портфеля заказов, номенклатурного плана производства, сбалансированного по ресурсам; производственной программы структурных подразделений, расчет плановой себестоимости продукции и нормативных затрат;

·        учет затрат на производство (контроллинг), обеспечивает управление прямыми и косвенными затратами в производстве, учет выпуска готовой продукции, учет незавершенного производства, расчет фактических затрат на выпуск готовой продукции, формирование сметы сводных затрат на производство по видам продукции, местам возникновения затрат, по периодам учета и т. п.

·        оперативное управление производством. Комплекс заданий обеспечивает планирование и учет запуска-выпуска продукции в соответствии с производственной программой, диспетчеризацию материальных потоков для производственного процесса, оперативный учет выпуска готовой продукции и незавершенного производства.

5.Бухгалтерский учет информационно связан с управленческим учетом затрат в производстве, финансовым менеджментом, складским учетом. Бухгалтерский учет хозяйственных операций в финансовой бухгалтерии осуществляется на основе бухгалтерских проводок, формируемых на основании первичных учетных документов. Создание документов и их отражения в бухгалтерском учете разделены во времени и пространстве. Основные участки бухгалтерского учета:

·  ведение главной книги (интегрированного учетного регистра бухгалтерских проводок), вспомогательных учетных регистров;

·        учет денежных средств (касса, расчетный, валютный счета, расчеты с подотчетными лицами);

·        бухгалтерский учет основных средств;

·        бухгалтерский учет товарно-материальных ценностей (материалы, товары, готовая продукция);

·        бухгалтерский учет зарплаты;

·        бухгалтерский учет расчетов с поставщиками и получателями;

консолидация финансовой бухгалтерии на уровне бизнес-единиц предприятия.

1.8 Классификация и виды ИС

Классификация ИС способствует выявлению наиболее характерных черт, присущих ИС, обеспечивает лучшее понимание предмета изучения. Существуют различные классификации, преследующие определенные цели.

ИС могут быть разделены на четыре группы:

·  локальные;

·        малые интегрированные;

·  средние интегрированные;

·  крупные интегрированные.

Важнейшим классификационным признаком ИС является ее масштаб и интеграция компонентов. Различают ИС следующих видов:

·  локальный АРМ (автоматизированное рабочее место) - программно-технический комплекс, предназначен для реализации управленческих функций на отдельном рабочем месте, информационно и функционально не связан с другими ИС (АРМ);

·        комплекс информационно и функционально связанных АРМ, реализующих в полном объеме функции управления;

·        компьютерная сеть АРМ на единой информационной базе, обеспечивающая интеграцию функций управления в масштабе предприятия или группы бизнес-единиц;

·        корпоративная ИС (КИС), обеспечивающая полнофункциональное распределенное управление крупномасштабным предприятием.

Другой классификационный признак для ИС - степень формализации (структурированности) и сложности алгоритмов обработки информации функциональных компонентов и соответствующих информационных технологий:

·  системы оперативной обработки данных - OLTP (On-Line Transaction Processing) системы;

·        системы поддержки и принятия решений - DSS (Decision Support Systems).

К системам оперативной обработки данных относятся традиционные ИС учета и регистрации первичной информации (бухгалтерские, складские системы, системы учета выпуска готовой продукции и т. п.). В этих ИС выполняется сбор и регистрация больших объемов первичной информации, используются достаточно простые алгоритмы расчетов и запросов к БД, структура которой стабильна в течение длительного времени. В OLTP-системах большое значение имеет защита БД от несанкционированного доступа, аппаратных и программных сбоев в работе ИС. Формы входных и выходных документов, схемы документооборота жестко регламентированы. Для повышения эффективности функционирования ИС используются компьютерные сети с архитектурой «клиент-сервер».

Системы поддержки и принятия решений ориентированы на реализацию сложных бизнес процессов, требующих аналитической обработки информации, формирование новых знаний. Анализ информации имеет определенную целевую ориентацию, например финансовый анализ предприятия, аудит бухгалтерского учета.

1.9 Информационно-технологическая архитектура ИС

ИС имеет различную информационно-технологическую архитектуру, зависящую от используемых программных и технических средств, типа сетей и организации БД. Архитектура ИС, в свою очередь, влияет на параметры ИС:

·  время выполнения одиночного запроса;

·  производительность ИС (количество транзакций в единицу времени);

·  стоимость создания, эксплуатации и развития ИС.

Виды архитектур ИС:

·  централизованная обработка данных;

·        архитектура «файл-сервер»;

·        двухуровневый «клиент-сервер»;

·        многоуровневый «клиент-сервер».

Централизованная обработка данных.

Централизованная обработка данных на локальном компьютере (рис. 1.3) имеет следующие особенности:

. на одном компьютере функционируют:

·  программные средства пользовательского интерфейса, обеспечивающие интерактивный режим работы пользователя;

·        программные средства приложений, выполняющие содержательную обработку данных;

·  БД.

2. развитие ИС ограничено:

·  техническими параметрами центрального компьютера: объем оперативной памяти, объем дисковой памяти для БД, надежность работы компьютера и программного обеспечения;

·  производительностью центрального компьютера, влияющей на своевременность обработки всех приложений.

Рис. 1.3. ИС с архитектурой централизованной обработки данных

Архитектура «файл-сервер».

ИС с распределенной обработкой данных типа «файл-сервер» (рис. 1.4) использует компьютерные сети, как правило, локального типа. Компьютеры в сети делятся на рабочие станции и серверы. На рабочей станции установлены программные средства пользовательского интерфейса, программные средства приложений, выполняющие содержательную обработку данных. На файловом сервере находится БД.

Достоинство архитектуры «файл-сервер» - обеспечение высокого уровня защиты данных от несанкционированного доступа. Недостатки архитектуры «файл-сервер»:

·  обмен на уровне файлов, доступ к которым в режиме корректировки блокируется для других пользователей;

·  перегрузка трафика сети;

·  высокие требования к техническому оснащению рабочих станций, на которых выполняется содержательная обработка данных.

Рис. 1.4. ИС с архитектурой «файл-сервер»

Двухуровневый «клиент-сервер».

В отличие от ранее рассмотренной архитектуры, распределенная обработка данных типа «двухуровневый клиент-сервер» (рис. 1.5) предполагает, что на сервере находится БД под управлением СУБД в архитектуре «клиент-сервер».

Рис. 1.5. ИС с архитектурой «двухуровневый клиент-сервер»

Все рабочие станции (клиенты) посылают запросы на данные к серверу, который осуществляет извлечение и предварительную обработку данных. Единицей обмена по сети является запрос и релевантная запросу выборка данных из БД. Существенно уменьшается трафик сети, снимаются ограничения на доступность данных БД различным приложениям.

«Клиентская» часть приложений становится несколько облегченной, но в больших ИС со сложной логикой обработки данных возникает проблема «толстого» клиента. Рабочая станция должна иметь достаточно высокие технические параметры для выполнения сложных приложений. Недостатком архитектуры является наличие очень высоких требований к техническому комплексу сервера БД, который становится центральным звеном всей ИС и определяет ее надежность.

Многоуровневый «клиент-сервер».

На рабочей станции установлены только программные средства, поддерживающие интерфейс с БД. На сервере БД находятся БД под управлением СУБД, архитектура сети - «клиент-сервер». В архитектуре ИС выделен сервер приложений, на котором находятся программные средства общего пользования. Эти серверы выполняют всю содержательную обработку данных.

В отличие от двухуровневой архитектуры, данная архитектура (рис. 1.6) обеспечивает эффективное использование приложений общего пользования многими клиентами. Клиенты преобразуются в «тонких» клиентов, при этом снижаются требования к оборудованию рабочих станций. Если серверов приложений и БД в сети несколько, архитектура ИС становится многоуровневой клиент серверной архитектурой. Наличие самостоятельных уровней в информационно-технологической архитектуре ИС дает возможность варьировать аппаратными и программными средствами: выбирать операционные системы, СУБД, интерфейсы конечных пользователей, типы серверов и рабочих станций.

Рис. 1.6. ИС с архитектурой «трехуровневый клиент-сервер»

При построении больших ИС актуальна проблема создания распределенных систем обработки данных на основе интеграции неоднородных аппаратно-программных платформ. Многоуровневая архитектура ИС обеспечивает изоляцию параллельно работающих процессов, в результате ошибки в работе одной программы не влияют на работу других программ либо операционной системы. Компьютерные сети могут включать отдельные сегменты, для связи которых используются стандартные протоколы. Для БД осуществляется администрирование, регистрация каждого имевшего место доступа к базе данных (пользователь - пароль) и выполненных изменений в специальном журнале БД. Как правило, для больших БД создаются страховые копии, осуществляется «зеркализация» дисков.

2. БАЗЫ ДАННЫХ

.1 Основные понятия и определения

Банк данных (БнД) - информационная система, включающая в свой состав комплекс специальных методов и средств, для поддержания динамической информационной модели с целью обеспечения информационных потребностей пользователей [2].

Поддержание динамической модели предусматривает не только хранение информации о ней и своевременное внесение изменений в соответствии с реальным состоянием объектов, но и обеспечение возможности учета изменений состава этих объектов (в том числе появление новых) и связей между ними (т. е. изменений самой структуры хранимой информации).

Уровень сложности и важности задач информационного обеспечения АИС в рамках рассматриваемой технологии определяет ряд основных требований к БнД:

·  адекватность информации состоянию предметной области;

·        быстродействие и производительность;

·        простота и удобство использования;

·  возможность расширения круга решаемых задач.

Все названные преимущества по существу связаны с такими основополагающими принципами концепции БнД, как интеграция данных, централизация управления ими и обеспечение независимости прикладных программ обработки данных и самих данных.

Структура типового БнД, удовлетворяющего предъявляемым требованиям, состоит из:

·  ВС - вычислительная система, включающая технические средства (ТС) и общее программное обеспечение (ОПО);

·        БД - базы данных;

·        СУБД - система управления БД;

·        АБД - администратор баз данных, а также обслуживающий персонал и словарь данных.

Подробнее остановимся на составляющих БнД, представляющих наибольший интерес. БД - совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных и связей между ними. Если в состав БнД входит одна БД, банк принято называть локальным; если БД несколько - интегрированным.

СУБД - специальный комплекс программ и языков, посредством которого организуется централизованное управление базами данных и обеспечивается доступ к ним.

В состав любой СУБД входят языки двух типов:

·  язык описания данных (с его помощью описывают типы данных, их структура и связи);

·        язык манипулирования данными (его часто называют язык запросов к БД), предназначенный для организации работы с данными в интересах всех типов пользователей.

АБД - это лицо (группа лиц), реализующее управление БД. Функции АБД являются долгосрочными; он координирует все виды работ на этапах создания и применения БнД. На стадии проектирования АБД выступает как идеолог и главный конструктор системы; на стадии эксплуатации он отвечает за нормальное функционирование БнД, управляет режимом его работы и обеспечивает безопасность данных.

2.2 Описательная модель предметной области

Процесс проектирования БД является весьма сложным. По сути, он заключается в определении перечня данных, хранимых на физических носителях (магнитных дисках и лентах), которые достаточно полно отражают информационные потребности потенциальных пользователей в конкретной ПО.

Проектирование БД начинается с анализа предметной области и возможных запросов пользователей. В результате этого анализа определяется перечень данных и связей между ними, которые адекватно - с точки зрения будущих потребителей - отражают ПО. Завершается проектирование БД определением форм и способов хранения необходимых данных на физическом уровне.

Однако при любом подходе к построению модели используют три основных конструктивных элемента:

·  сущность;

·        атрибут;

·        связь.

Сущность - это собирательное понятие некоторого повторяющегося объекта, процесса или явления окружающего мира, о котором необходимо хранить информацию в системе. Сущность может определять как материальные (например, "студент", "грузовой автомобиль" и т. п.), так и нематериальные объекты (например, "экзамен", "проверка" и т. п.). Главной особенностью сущности является то, что вокруг нее сосредоточен сбор информации в конкретной ПО. Тип сущности определяет набор однородных объектов, а экземпляр сущности - конкретный объект в наборе. Каждая сущность в модели Чена именуется. Для идентификации конкретного экземпляра сущности и его описания используется один или несколько атрибутов.

Атрибут - это поименованная характеристика сущности, которая принимает значения из некоторого множества значений. Например, у сущности "студент" могут быть атрибуты "фамилия", "имя", "отчество", "дата рождения", "средний балл за время обучения" и т. п.

Связи в инфологической модели выступают в качестве средства, с помощью которого представляются отношения между сущностями, имеющими место в ПО.

Различают четыре типа связей:

·  связь один к одному (1:1);

·  связь один ко многим (1:М);

·  связь многие к одному (М:1);

·  связь многие ко многим (M:N).

Связь один к одному определяет такой тип связи между типами сущностей А и В, при которой каждому экземпляру сущности А соответствует один и только один экземпляр сущности В, и наоборот. Таким образом, имея некоторый экземпляр сущности А, можно однозначно идентифицировать соответствующий ему экземпляр сущности В, а по экземпляру сущности В - экземпляр сущности А. Например, связь типа 1:1 "имеет" может быть определена между сущностями "автомобиль" и "двигатель", так как на конкретном автомобиле может быть установлен только один двигатель, и этот двигатель, естественно, нельзя установить сразу на несколько автомобилей.

Связь один ко многим определяет такой тип связи между типами сущностей А и В, для которой одному экземпляру сущности А может соответствовать 0, 1 или несколько экземпляров сущности В, но каждому экземпляру сущности В соответствует один экземпляр сущности А. При этом однозначно идентифицировать можно только экземпляр сущности А по экземпляру сущности В. Примером связи типа 1:М является связь "учится" между сущностями "учебная группа" и "студент". Для такой связи, зная конкретного студента, можно однозначно идентифицировать учебную группу, в которой он учится, или, зная учебную группу, можно определить всех обучающихся в ней студентов.

Связь многие к одному по сути эквивалентна связи один ко многим. Различие заключается лишь в том, с точки зрения какой сущности (А или В) данная связь рассматривается.

Связь многие ко многим определяет такой тип связи между типами сущностей А и В, при котором каждому экземпляру сущности А может соответствовать 0, 1 или несколько экземпляров сущности В, и наоборот. При такой связи, зная экземпляр одной сущности, можно указать все экземпляры другой сущности, относящиеся к исходному, т. е. идентификация сущностей не уникальна в обоих направлениях. В качестве примера такой связи можно рассмотреть связь "изучает" между сущностями "учебная дисциплина" и "учебная группа".

Реально все связи являются двунаправленными, т. е., зная экземпляр одной из сущностей, можно идентифицировать (однозначно или многозначно) экземпляр (экземпляры) другой сущности.

Графически типы сущностей, атрибуты и связи принято изображать прямоугольниками, овалами и ромбами соответственно. На рис. 2.2 представлены примеры связей различных типов; на рис. 2.3 фрагмент инфологических моделей "учебный процесс факультета".

Несмотря на то, что построение модели есть процесс творческий, можно указать два основополагающих правила, которыми следует пользоваться всем проектировщикам БД:

·  при построении модели должны использоваться только три типа конструктивных элементов: сущность, атрибут, связь;

·        каждый компонент информации должен моделироваться только одним из приведенных выше конструктивных элементов для исключения избыточности и противоречивости описания.

При моделировании ПО следует обращать внимание на существующий в ней документооборот. Именно документы, циркулирующие в ПО, должны являться основой для формулирования сущностей. Это связано с двумя обстоятельствами:

·  эти документы, как правило, достаточно полно отражают информацию, которую необходимо хранить в БД, причем в виде конкретных данных;

·        создаваемая информационная система должна предоставлять пользователям привычную для них информацию в привычном виде, что в последующем существенно облегчит ввод БД в эксплуатацию.

При описании атрибутов сущности необходимо выбрать ряд атрибутов, позволяющих однозначно идентифицировать экземпляр сущности. Совокупность идентифицирующих атрибутов называют ключом.

Помимо идентифицирующих используются и описательные атрибуты, предназначенные для более полного определения сущностей.

2.3 Концептуальные модели данных

В отличие от инфологической модели ПО, описывающей по некоторым правилам сведения об объектах материального мира и связи между ними, которые следует иметь в БД, концептуальная модель описывает хранимые в ЭВМ данные и связи. В силу этого каждая модель данных неразрывно связана с языком описания данных конкретной СУБД (см. рис. 2.1).

По существу модель данных - это совокупность трех составляющих:

·  типов (структур) данных;

·        операций над данными;

·        ограничений целостности.

Типы структур данных. Среди широкого множества определений, обозначающих типы структур данных, наиболее распространена терминология КОДАСИЛ (Conference of DAta SYstems Language) - международной ассоциации по языкам систем обработки данных, созданной в 1959 г.

В соответствии с этой терминологией используют пять типовых структур (в порядке усложнения):

·  элемент данных;

·        агрегат данных;

·        запись;

·        набор;

·        база данных.

Дадим краткие определения этих структур.

Элемент данных - наименьшая поименованная единица данных, к которой СУБД может адресоваться непосредственно и с помощью которой выполняется построение всех остальных структур данных.

Агрегат данных - поименованная совокупность элементов данных, которую можно рассматривать как единое целое. Агрегат может быть простым или составным (если он включает в себя другие агрегаты).

Запись - поименованная совокупность элементов данных и (или) агрегатов. Таким образом, запись - это агрегат, не входящий в другие агрегаты. Запись может иметь сложную иерархическую структуру, поскольку допускает многократное применение агрегации.

Набор - поименованная совокупность записей, образующих двухуровневую иерархическую структуру. Каждый тип набора представляет собой связь между двумя типами записей. Набор определяется путем объявления одного типа записи "записью-владельцем", а других типов записей - "записями-членами". Например, если рассматривать связь "учится" между сущностями "учебная группа" и "студент", то первая из сущностей объявляется "записью-владельцем" (она в экземпляре набора одна), а вторая - "записью-членом" (их в экземпляре набора может быть несколько).

База данных - поименованная совокупность экземпляров записей различного типа, содержащая ссылки между записями, представленные экземплярами наборов.

Рассмотренные типы структур данных могут быть представлены в различной форме - графовой; табличной; в виде исходного текста языка описания данных конкретной СУБД.

Операции над данными. Операции, реализуемые СУБД, включают селекцию (поиск) данных; действия над данными.

Селекция данных выполняется с помощью критерия, основанного на использовании либо логической позиции данного (элемента; агрегата; записи), либо значения данного, либо связей между данными.

Селекция на основе логической позиции данного базируется на упорядоченности данных в памяти системы. При этом критерии поиска могут формулироваться следующим образом:

·  найти следующее данное (запись);

·        найти предыдущее данное;

·        найти n-ое данное;

·        найти первое (последнее) данное. Этот тип селекции называют селекцией посредством текущей, в качестве которой используется индикатор текущего состояния, автоматически поддерживаемый СУБД и, как правило, указывающий на некоторый экземпляр записи БД.

Критерий селекции по значениям данных формируется из простых или булевых условий отбора. Примерами простых условий поиска являются:

·  ВУС = 200100;

·        ВОЗРАСТ > 20;

·        ДАТА < 19.04.2002 и т. п.

Булево условие отбора формируется путем объединения простых условий с применением логических операций, например:

·  (ДАТА_РОЖДЕНИЯ < 28.12.1963) И (СТАЖ> 10);

·        (УЧЕНОЕ_ЗВАНИЕ=ДОЦЕНТ) ИЛИ (УЧЕНОЕ ЗВАНИЕ=ПРОФЕССОР) и т. п.

Ограничения целостности. Ограничения целостности - логические ограничения на данные - используются для обеспечения непротиворечивости данных некоторым заранее заданным условиям при выполнении операций над ними. По сути ограничения целостности - это набор правил, используемых при создании конкретной модели данных на базе выбранной СУБД.

Различают внутренние и явные ограничения.

Ограничения, обусловленные возможностями конкретной СУБД, называют внутренними ограничениями целостности. Эти ограничения касаются типов хранимых данных (например, "текстовый элемент данных может состоять не более чем из 256 символов" или "запись может содержать не более 100 полей") и допустимых типов связей (например, СУБД может поддерживать только так называемые функциональные связи, т. е. связи типа 1:1, 1:М или М:1). Большинство существующих СУБД поддерживают прежде всего именно внутренние ограничения целостности, нарушения которых приводят к некорректности данных и достаточно легко контролируются.

Ограничения, обусловленные особенностями хранимых данных о конкретной ПО, называют явными ограничениями целостности. Например, если элемент данных "зачетная книжка" в записи "студент" определен как ключ, он должен быть уникальным, т. е. в БД не должно быть двух записей с одинаковыми значениями ключа.

Операции реляционной алгебры

Операции реляционной алгебры лежат в основе языка манипулирования данными СУБД, основанных на РБД. Эти операции выполняются над файлами, и результатом их выполнения также является файл, который в общем случае может оказаться и пустым.

При описании операций реляционной алгебры будем использовать обозначения:

·  ИФ (ИФ₁; ИФ₂) - имя исходного (первого исходного; второго исходного) файла;

·        ФР - имя файла результата.

Некоторые операции накладывают на исходные файлы ограничения, которые в определенном смысле можно рассматривать как внутренние ограничения целостности.

Проектирование. Формальная запись: ФР = proj[список имен полей] (ИФ). Операция не накладывает ограничений на исходный файл. Операция предусматривает следующие действия:

·  из ИФ исключаются все поля, имена которых отсутствуют в списке имен полей;

·        из полученного файла удаляются повторяющиеся записи.

Пример. Пусть ИФ (КАДРЫ) содержит 4 поля:

КАДРЫ

НОМЕР	ДОЛЖНОСТЬ	ФАМИЛИЯ	П/Я
01	инженер	Петров	34170
02	инженер	Горин	11280
03	старший инженер	Сидоров	34170
04	начальник цеха	Фомин	27220
05	начальник цеха	Николаев	11280

и требуется выполнить операцию

ФР = proj [П/Я] (КАДРЫ).

 

Тогда после выполнения операции получим результат

ФР

П/Я

34170

11280

27220

Заметим, что с помощью приведенной операции можно выявить, в каких почтовых ящиках работают сотрудники, информация о которых содержится в данном файле.

Селекция (выбор). Формальная запись:

ФР = sel [условие] (ИФ).

Эта операция также не накладывает ограничений на ИФ. В файл результата заносятся те записи из ИФ, которые удовлетворяют условию поиска. Условие представляет собой логическое выражение, связывающее значения полей ИФ.

Пример. Пусть для приведенного выше ИФ КАДРЫ требуется выявить сотрудников П/Я 34170, имеющих должность "ст. инженер". Для отработки такого запроса достаточно выполнить операцию:

ФР = sel [ДОЛЖНОСТЬ = "ст. инженер" И П/Я = "34170"] (КАДРЫ).

ФР

НОМЕР	ДОЛЖНОСТЬ	ФАМИЛИЯ	п/я
03	старший инженер	Сидоров	34170

Соединение. Формальная запись:

ФР = ИФ1 ►◄ ИФ2.

(список полей)

В реляционной алгебре определено несколько операций соединения. Мы рассмотрим так называемое естественное соединение.

Условием выполнения данной операции является наличие в соединяемых файлах одного или нескольких однотипных полей, по которым и осуществляется соединение (эти поля указываются в списке; если список пуст, соединение осуществляется по всем однотипным полям).

В файл результата заносятся записи, являющиеся так называемыми конкатенациями (англ, concatenate - сцеплять, связывать) записей исходных файлов. Иными словами, в ФР попадают записи ИФ1 и ИФ2 с совпадающими значениями полей, по которым осуществляется соединение ("сцепка").

Пример 1. Пусть помимо файла КАДРЫ имеется файл ЦЕХ, в котором указаны порядковый НОМЕР сотрудника (как и в первом файле) и НОМЕР_ЦЕХА - номер цеха, в котором данный сотрудник работает.

 

ЦЕХ

НОМЕР	НОМЕР_ЦЕХА
01	Ц1
02	Ц2
03	Ц1
04	Ц2
05	Ц1

Тогда после выполнения операции

ФР = КАДРЫ►◄ЦЕХ

получим

 

ФР

НОМЕР	ДОЛЖНОСТЬ	ФАМИЛИЯ	П/Я	НОМЕР ЦЕХА
01	инженер	Петров	34170	Ц1
02	инженер	Горин	11280	Ц2
03	старший инженер	Сидоров	34170	Ц1
04	начальник цеха	Фомин	27220	Ц2
05	начальник цеха	Николаев	11280	Ц1

Следует обратить внимание, что в формате команды не указаны поля соединения. Следовательно, оно осуществляется по единственному однотипному полю (НОМЕР).

Объединение

Формальная запись:

ФР = ИФ1Y ИФ2.

Условием выполнения операции является однотипность (одинаковая структура) исходных файлов.

В файл результата заносятся неповторяющиеся записи исходных файлов.

Пример. Пусть в БД имеются два файла: УЧ_Д_КАФЕДРЫ_1 и УЧ_Д_КАФЕДРЫ_2, в которых содержатся данные о читаемых кафедрами № 1 и № 2 учебных дисциплинах

УЧЕБНАЯ ГРУППА

2011-12

99/ЭВ. 3-02

5300-43

96/ЭИ. 6-01

5140-11

98/ЭВ. 4-03

УЧ_Д_КАФЕДРЫ2

НОМЕР ДИСЦИПЛИНЫ УЧЕБНАЯ ГРУППА
5110-15	97/ЭИ. 5-02
5413-23	98/ЭВ. 4-01
2010-19	01/ЭИ. 1-03
5300-43	96/ЭИ. 6-01

Тогда после выполнения операции объединения

ФР = УЧ_А_КАФЕДРЫ1 Y УЧ_Д_КАФЕДРЫ2

получим данные об учебных дисциплинах, читаемых обеими кафедрами:

 

ФР

НОМЕР ДИСЦИПЛИНЫ	УЧЕБНАЯ ГРУППА
5110-15	97/ЭИ. 5-02
5413-23	98/ЭВ. 4-01
2010-19	01/ЭИ. 1-03
5300-43	96/ЭИ. 6-01
2011-12	99/ЭВ. 3-02
5140-11	98/ЭВ. 4-03

Напомним, что последовательность записей в файлах БД роли не играет.

Разность (вычитание)

Формальная запись:

ФР = ИФ1-ИФ2.

Условием выполнения операции является однотипность (одинаковая структура) исходных файлов.

В файл результата заносятся записи первого исходного файла, которых нет во втором.

Пример. В условиях предыдущего примера выполним операцию

ФР = УЧ_Д_КАФЕДРЫ1 - УЧ_Д_КАФЕДРЫ2.

Получим данные об учебных дисциплинах, читаемых кафедрой № 1 без участия кафедры № 2.

 

ФР

НОМЕР ДИСЦИПЛИН	УЧЕБНАЯ ГРУППА
2011-12	99/ЭВ. 3-02
5140-11	98/ЭВ. 4-03

Пересечение

Формальная запись:

ФР = ИФ1- ИФ2.

Условием выполнения операции является однотипность (одинаковая структура) исходных файлов.

В результирующий файл заносятся записи, присутствующие в обоих исходных файлах.

Пример. Для уже известных файлов УЧ_Д_КАФЕДРЫ1 и УЧ_Д_КАФЕДРЫ2 выполним операцию пересечения

ФР = УЧ_Д_КАФЕДРЫ1 - УЧ_Д_КАФЕДРЫ2.

Получим данные о совместно читаемых обеими кафедрами дисциплинах:

ФР

НОМЕР ДИСЦИПЛИНЫ	УЧЕБНАЯ ГРУППА
5300-13	533

3. СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

3.1 Компьютерные сети и технологии

Практически любая ИС масштаба офиса, а тем более предприятия использует компьютерные сети. Компьютерная сеть - вычислительная система, объединяющая с помощью каналов передач данных несколько компьютеров. Сети предназначены для изменения технологической среды ИС, с помощью которых обеспечивается:

·  интеграция распределенных вычислительных ресурсов сети (оборудования, данных, программ общего пользования);

·        специализация оборудования сети для повышения эффективности его эксплуатации;

·        повышение качества управляющей информацией за счет оперативности, актуальности, точности, достоверности, полноты;

·        создание единого информационного пространства ИС.

Оборудование компьютерных сетей включает компьютеры, аппаратуру и каналы передачи данных (АПД), устройства сопряжения компьютеров с АПД, маршрутизаторы и коммуникационные устройства. В качестве среды передачи используются кабели, витые пары, оптоволоконные линии связи, телефонные линии, системы спутниковой и радиосвязи. Компьютерные сети имеют различные классификационные признаки, важнейшими из которых являются:

·  масштаб протяженности компьютерной сети;

·        топология взаимосвязи абонентов сети;

·        назначение компьютерной сети.

По протяженности компьютерные сети делятся на:

·  локальные сети (охват абонентов сети, находящихся на расстоянии десятков километров), ограниченный круг пользователей;

·        региональные сети (охват территории порядка нескольких сот километров), расширенный круг пользователей;

·        глобальные сети (нет ограничений на местоположение абонентов).

Работа компьютерных сетей основана на системе правил взаимодействия между собой различных технических и программных компонентов сети. Эта система правил носит название сетевых протоколов определенных уровней взаимодействия. В качестве устройств межсетевого интерфейса используются:

·  повторители - усилители сигналов, обеспечивают увеличение протяженности сети, объединение нескольких сегментов однородной сети;

·        мосты - объединение сетей различных топологий, но использующих однотипные протоколы и сетевую операционную систему, обеспечивают передачу информации между сетями;

·        маршрутизаторы - соединение несвязанных сетей, создание логических каналов для передачи сообщений, выравнивание трафиков сетей;

·        шлюзы - самое сложное объединение неоднородных сетей.

3.2 Аппаратное обеспечение связи

Как правило, установленный дома компьютер подключается к сетевому кабелю с помощью модема, который выполняет аппаратные функции приема и передачи пакетов данных в сети.

Название модем получено слиянием сокращений двух слов - «модуляция» и «демодуляция». Модем служит для осуществления двух процессов: модуляции - преобразования цифровой информации на выходе из компьютера в модулированный сигнал, и демодуляции - преобразования сигнала, принятого из телефонной линии, в цифровую информацию.

Собственно модем - это электронная схема, обнаруживающая, кодирующая и декодирующая сигнал телефонной линии. Установка модема состоит в его подключении к компьютеру и подсоединении к гнездам на карте модема проводов телефонной линии и телефонного аппарата.

После загрузки коммуникационной программы модем готов к работе.

Для IBM PC-совместимых компьютеров модемы выпускаются двух типов: внешний модем, располагающийся вне компьютера и подключаемый к последовательному порту компьютера с помощью кабеля, и внутренний модем, представляющий собой дополнительную плату и встраиваемый непосредственно в компьютер. На задней панели модемов (как внешних, так и внутренних) обычно расположены два унифицированных телефонных гнезда, через одно из которых модем соединяют с телефонной розеткой. К другому гнезду можно подсоединить свой телефон и передавать по одной телефонной линии в режиме диалога и речевые сообщения, и данные.

3.3 Программное обеспечение и протоколы связи

Программное обеспечение связи играет ключевую роль в процессе обмена информацией между компьютерами. Если вы находитесь на приемном конце линии, программа связи позволяет записать полученные данные на диск, вывести их на принтер либо просто просмотреть на экране. Коммуникационное программное обеспечение позволяет хранить телефонные номера, команды управления модемом и другие необходимые параметры. Многие программы связи сами дают модемам команды набора номера, автоответа на поступающие вызовы и т. п.

При соединении с абонентом обычно надо осуществить процедуру аутентификации (проверки подлинности), которая заключается во вводе своего имени пользователя и пароля. Этот короткий диалог называется процедурой входа в систему. Проверка подлинности предназначена для защиты информации от несанкционированного доступа, при этом удаленная система сохраняет запись, или справку, о каждом обращении к ней. Многие программы связи обеспечивают режим автоматического входа в систему.

Одним из самых распространенных применений коммуникации является пересылка файлов между компьютерами Hyper Terminal. В этих файлах может быть самая различная информация: текстовая, табличная и т. п. Прежде чем установить связь, необходимо задать параметры связи, или коммуникационные параметры, которые меняются в зависимости от типов компьютеров и программы связи.

Помимо совпадения параметров связи, для передачи файлов требуется, чтобы оба компьютера, связывающиеся друг с другом, договорились об общем протоколе. Протоколом называется набор правил и описаний, которые регулируют передачу информации. Для борьбы с ошибками, возникающими при передаче файлов, в большинстве современных протоколов имеются средства исправления ошибок. Схема исправления ошибок одна и та же. Передаваемый файл разбивается на небольшие блоки - пакеты, а затем каждый принятый пакет проверяется на адекватность посланному. Каждый пакет содержит дополнительный контрольный байт. Если значения контрольного байта посланного и принятого пакета не совпадают, компьютер сделает вывод, что при пересылке пакета произошла ошибка, и запросит повторение передачи этого пакета. Несмотря на то, что такая процедура уменьшает объем полезной информации, передаваемой в единицу времени, проверка на наличие ошибок и их исправление обеспечивают надежность передачи файла.

Модемы классифицируются по своей функциональной скорости. Скорость их работы измеряется в бодах. 1 бод - это скорость передачи данных, при которой за 1 секунду по каналу связи передается 1 бит. Для передачи одного символа используется 10 битов. Это означает, что при скорости передачи данных, составляющей 300 бит/с (наименьшая скорость работы современного модема), информация передается со скоростью 30 символов в секунду.

3.4 Глобальная сеть Интернет

Сеть Интернет - наиболее популярная глобальная сеть, объединяющая в себе многие глобальные, региональные и локальные сети. Название сети так буквально и переводится - «межсетевая». Основой работы Интернета являются протоколы:

·  Internet Protocol (IР) - межсетевой протокол обмена данными.

·        Transmission Control Protocol (ТСР) - управление передачей сообщений по сети.

Компьютеры, непосредственно подключаемые к Интернету, называются хост-компьютерами. Они имеют уникальные адреса в двух системах обозначений:

·  цифровой IР-адрес;

·        доменный адрес, построен на основе иерархической классификации доменов, например:

1. географические домены: Россия -.ru,.su, США -.us, Германия -.de, Франция -.fr, Великобритания -.uk и т. д.

2.       тематические домены: правительство -.gov, коммерческие организации -.com, учебные заведения -.edu, прочие организации -.org и др.

На основе протоколов ТСР/IР разработаны сервисные сетевые протоколы:

·  Simple Main Transfer Protocol (SMTP) - простой протокол электронной почты;

·        Network News Transfer Protocol (NNTP) - протокол телеконференций;

·        File Transfer Protocol (FТР) - протокол передачи файлов (архивов программ, баз данных);

·        Telnet - протокол удаленного доступа к компьютеру;

·        Hyper Text Transfer Protocol (НТТР) - протокол передачи гипертекста.

На базе перечисленных протоколов реализованы услуги, так называемые Интернет-технологии. Так, электронная почта позволяет готовить и передавать почтовые сообщения в специальном стандарте MIME (Multipurpose Internet Mail Extention), обеспечивающем вложение в сообщение любых двоичных файлов, вести электронную адресную книгу, списки рассылки и т. п. Основное достоинство электронной почты - скорость и низкая стоимость.

Дальнейшим развитием электронной почты стали системы телеконференций, которые могут объединять сообщества людей для контактов по тематическому принципу. Телеконференции проводятся в двух режимах:

·  off-line (аналог электронной газеты, которую можно читать и туда же можно отсылать отклики на прочитанное или писать собственные статьи);

·        on-line (телеконференции в реальном времени).

В сети Интернет существуют FТР-серверы, которые являются хранителями файлов программ и данных, передаваемых по сети с помощью протокола FТР. В ряде случаев это делается на платной основе.

Всемирная паутина WWW (World Wide Web) является самой революционной информационной технологией последнего десятилетия. В мире насчитываются сотни тысяч Web-узлов и миллионы страниц информационных ресурсов, к которым возможен доступ. Основу WWW составляет гипертекстовые ссылки, которые могут быть связаны в исходном документе с текстом, рисунком. Все информационные ресурсы Интернета имеют свои адреса в системе URL (Uniform resourse Locator). Общий формат доступа к ресурсу: #"576597.files/image006.gif">

Под объектами понимаются предметы и явления, как доступные, так и недоступные чувственному восприятию человека, но имеющие видимое влияние на другие объекты (например, гравитация, инфразвук или электромагнитные волны).

Любой аналог какого-либо объекта, процесса или явления, используемый в качестве заменителя оригинала, называется моделью (от лат. modulus - образец).

Исследование объектов, процессов или явлений путем построения и изучения их моделей для определения или уточнения характеристик оригинала называется моделированием. Если результаты моделирования подтверждаются и могут служить основой для прогнозирования поведения исследуемых объектов, то говорят, что модель адекватна объекту. Степень адекватности зависит от цели и критериев моделирования. Все многообразие способов моделирования, рассматриваемого теорией моделирования, можно условно разделить на две группы: аналитическое и имитационное моделирование.

Аналитическое моделирование заключается в построении модели, основанной на описании поведения объекта или системы объектов в виде аналитических выражений - формул. При таком моделировании объект описывается системой линейных или нелинейных алгебраических или дифференциальных уравнений, решение которых аналитическими или приближенными численными методами может дать представление о свойствах объекта. Реализация численных методов обычно возлагается на вычислительные машины.

Имитационное моделирование предполагает построение модели с характеристиками, адекватными оригиналу, на основе информации о его свойствах и внешних воздействиях. Это означает, что внешние воздействия на модель и объект вызывают идентичные изменения свойств оригинала и модели. Задавая внешние воздействия, можно получить характеристики системы и провести их анализ.

В зависимости от характера изучаемых процессов в системе и цели моделирования существует множество типов моделей и способов их классификации, например, по цели использования, характеру воздействий, отношению ко времени, возможности реализации, области применения и др. (см. табл. 1).

По цели использования модели классифицируются как предназначенные для научного эксперимента, в котором осуществляется исследование модели с применением различных средств получения данных об объекте, или производственного эксперимента, использующего натурное испытание физического объекта для получения высокой достоверности о его характеристиках.

По характеру воздействий на систему модели делятся на детерминированные (в системах отсутствуют случайные воздействия) и стохастические (в системах присутствуют вероятностные воздействия).

Таблица 1

По цели использования	По наличию  воздействий на систему	По отношению ко времени	По возможности реализации	По области применения
Научный эксперимент.  Комплексные испытания и производственный эксперимент.  Оптимизационные модели	Детерминированные. Стохастические	Статические. Динамические (дискретные,  непрерывные)	Мысленные (наглядные, символические, математические). Реальные (натурные, физические). Информационные	Универсальные. Специализированные

По отношению ко времени модели разделяют на статические, описывающие систему в определенный момент времени, и динамические, рассматривающие поведение системы во времени. В свою очередь, динамические модели подразделяют на дискретные, в которых все события происходят через определённые интервалы времени, и непрерывные, где все события происходят непрерывно во времени.

По возможности реализации модели классифицируются как мысленные, описывающие систему, которую трудно или невозможно моделировать реально, реальные, в которых модель системы представлена либо реальным объектом, либо его частью, и информационные, реализующие информационные процессы (возникновение, передачу, обработку и использование информации) на компьютере.

В свою очередь, мысленные модели разделяют на наглядные (при которых моделируемые процессы и явления протекают наглядно); символические (модель системы представляет логический объект, в котором основные свойства и отношения реального объекта выражены системой знаков или символов) и математические (представляют системы математических объектов: символов, знаков и формул), позволяющие рассчитывать исследуемые характеристики реального объекта).

Реальные модели делят на натурные (проведение исследования на реальном объекте и последующая обработка результатов эксперимента с применением теории подобия) и физические (проведение исследования на установках, которые сохраняют природу явления и обладают физическим подобием).

.2 Методы и технологии моделирования

Технология моделирования или процесс создания модели проходит следующие этапы:

1. Постановка цели моделирования. Целью моделирования может быть исследование, оптимизация свойств объекта или управление им.

. Выделение существенных свойств и признаков объекта с точки зрения моделирования. Обычно признаки объекта представляют в виде входных и выходных  переменных, изображенных в развернутой (рис. 7.2а) и векторной (рис. 7.2б) формах.

3. Вывод формы представления модели. Формами представления моделей могут быть: словесное описание, чертеж, таблица, схема, алгоритм, компьютерная программа и т.д.

4.       Выбор метода или алгоритма определения выхода модели. Метод вычисления выхода в математической модели (7.1) определяется ее оператором F, которым могут быть:

·  линейные алгебраические уравнения

·        линейные непрерывные дифференциальные уравнения для одного входа и выхода

·  линейные дискретные модели

Модели (7.2) и (7.3) описывают статические объекты, а модели (7.4)-(7.6) - динамические объекты. Для нахождения решения линейных алгебраических моделей (7.2),(7.3) применяются симплекс - метод и метод Гаусса. Линейные непрерывные (7.4) и дискретные (7.5), (7.6) динамические модели могут быть решены как аналитическими, так и численными (например, методом Рунге-Кутта) методами в зависимости от сложности вычислений.

5. Проверка адекватности модели заключается в анализе расхождения действительного y и расчетного значений выхода. В противном случае, повторяются, начиная с п.2, все перечисленные действия.

.3 Интеллектуальные системы

Идеи моделирования человеческого разума известны с древнейших времен. Впервые об этом упоминается в сочинении философа и теолога Раймунда Луллия «Великое искусство», который не только высказал идею логической машины для решения разнообразных задач, исходя из всеобщей классификации понятий (XIV в.), но и попытался ее реализовать. Рене Декарт (1596-1650) и Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716).

Толчком к дальнейшему развитию модели человеческого мышления стало появление в 40-х гг. XX в. ЭВМ. В 1948 г. американский ученый Норберт Винер (1894-1964) сформулировал основные положения новой науки - кибернетики. В 1956 г. в Стенфордском университете (США) на семинаре под названием «Artificial intelligence» (искусственный интеллект), посвященном решению логических задач, признано новое научное направление, связанное с машинным моделированием человеческих интеллектуальных функций и названное искусственный интеллект.

Под интеллектуальной системой понимается совокупность программ, имитирующих на компьютере элементы мышления человека, его способы рассуждения и решения задач.

При изучении интеллектуальных систем необходимо выяснить, что представляют собой знания и в чем их отличие от данных.

Знания - это выявленные закономерности предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в этой области.

Для хранения знаний используют базы знаний (БЗ).

Обычно, знания делят на декларативные и процедурные.

Декларативные знания - это совокупность сведений о характеристиках свойств конкретных объектов, явлений или процессов, представленных в виде фактов и эвристик. Исторически такие знания накапливались в виде разнообразных справочников, с появлением ЭВМ приобрели форму баз данных. Декларативные знания часто называют просто данными, они хранятся в памяти информационной системы (ИС) так, что имеют непосредственный доступ для использования.

Процедурные знания хранятся в памяти ИС в виде описаний процедур, с помощью которых их можно получить. В виде процедурных знаний обычно описывают способы решения задач предметной области, различные инструкции, методики и т.п. Процедурные знания - это методы, алгоритмы, программы решения различных задач в выбранной предметной области, они составляют ядро базы знаний. Процедурные знания образуются в результате осуществления процедур над фактами как исходными данными.

Экспертные системы (ЭС) - это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей.

ЭС определяется набором логически взаимосвязанных правил, формирующих знания и опыт специалиста данной предметной области, и механизмом решения, позволяющим распознавать ситуацию, давать рекомендации к действию, ставить диагноз.

Отметим, что для решения задач управления и прогнозирования широко используются нейронные сети и генетические алгоритмы, относящиеся к классу интеллектуальных систем.

Искусственные нейронные сети (ИНС) представляют собой вычислительные устройства, состоящие из множества взаимодействующих блоков обработки данных. Такие блоки принято называть нейронами. ИНС сформированы также, как нейронные сети в биологических системах. Биологический нейрон - это одна клетка с каналами для ввода информации, называемыми дендритами, и каналами для вывода информации - аксонами (рис. 7.3)

Сигналы передаются или не передаются через аксоны клетки в зависимости от того, в возбужденном или не возбужденном состоянии находится сама клетка. Это состояние определяется комбинацией сигналов, полученных дендритами клетки. Дендриты принимают сигналы от аксонов других клеток через небольшие промежутки, называемые синапсами, проводимость которых управляется их химическим составом.

Обучение нейронной сети осуществляется за счет изменения проводимостей синапсов, которое приводит к увеличению или снижению тормозящих или возбуждающих действий входных сигналов на нейрон, при этом меняется его выход.

Генетический алгоритм (ГА) представляет собой адаптивный метод, в основу которого заложены идеи эволюционной теории Ч. Дарвина и методов случайного поиска. Согласно Дарвину эволюция популяции - это чередование поколений, в которых особи изменяют свое значение так, чтобы новое поколение наилучшим образом приспосабливалось к внешней среде.

ГА показал высокую эффективность в задачах минимизации (максимизации) многомерных и плохо определенных функций, типа

 

J(x) ® min,

в которой входной вектор x = (x₁, x₂, …, x_m) имеет достаточно большую размерность.

.4 Понятие технологии проектирования ИС

С информационной точки зрения в основе технологии проектирования лежит процесс, который представляет собой определенную последовательность выполнения операций проектирования, направленных на разработку проекта экономической информационной системы [3].

Целью технологии проектирования является разработка проекта информационной системы с заданными потребительскими свойствами, которые в процессе ее функционирования удовлетворяют информационные потребности пользователей.

Проектирование ИС характеризуется высокой стоимостью, привлечением специалистов различных профилей, что отражается на структуре технологии проектирования. В связи с вышесказанным возникает необходимость формализованного описания процессов проектирования ИС, в основе которого лежит понятие технологической операции проектирования.

Технологической операцией проектирования (ТОП) называется относительно самостоятельная часть процесса, для которой определены вход - V, выход - W, преобразователь - Т, средства - S, ресурсы - R, требуемые для выполнения преобразователя. ТОП может быть представлена как векторный кортеж ТОП:= <V,T,W,S,R>. Графическая интерпретация ТОП показана на рис. 7.4.

Таким образом, технологическая операция проектирования представляет собой процесс преобразования входа V в требуемый выход W с привлечением необходимых ресурсов R и использованием соответствующих средств S. Компонентами входа V и выхода W преобразователя Т могут быть документы, параметры, программы.

Преобразователь Т - некоторая методика или алгоритм преобразования входа в определенный выход.

Средства проектирования S - инструментальные средства проектирования, типовые проектные решения, пакеты прикладных программ. Инструментальные средства используются для повышения производительности труда проектировщиков и не предназначены для получения конкретных проектных решений. Остальные средства проектирования, увеличивая производительность труда проектировщиков, позволяют получить конкретные проектные решения.

Ресурсы проектирования R - трудовые, материальные, технические, вычислительные ресурсы, привлекаемые для реализации преобразователя ТОП (например, стоимостные затраты на трансляцию и отладку программ, затраты на приобретение технических средств).

Процесс проектирования ИС является динамичным, многошаговыми, сложным. Вопросы управления процессом проектирования могут быть эффективно решены в результате его формализованного описания, в основе которого лежит понятие технологической сети проектирования.

7.5 Жизненный цикл экономических информационных систем

Технологии проектирования экономических информационных систем (ЭИС), применяемые в настоящее время, предполагают поэтапную разработку системы. Этапы по общности целей могут объединяться в стадии. Совокупность стадий и этапов, которые проходит ЭИС в своем развитии с момента принятия решения о создании системы до момента прекращения ее функционирования, называется жизненным циклом ЭИС.

Выделим наиболее известные модели жизненного цикла.

Каскадная модель характеризует последовательный переход на следующий этап после завершения предыдущего. Для этой модели жизненного цикла свойственна автоматизация отдельных несвязанных задач, не требующая выполнения информационной интеграции и совместимости, программного, технического и организационного сопряжения.

Итерационная модель предусматривает итерационные возвраты на предыдущие этапы после выполнения очередного этапа. Подход к проектированию «снизу вверх» обусловливает необходимость таких итерационных возвратов, когда проектные решения по отдельным задачам объединяются в общие системные решения. Недостатком этой модели является запутанность функциональной и системной архитектуры созданной ЭИС.

В спиральной модели используется подход к организации проектирования ЭИС «сверху вниз», при котором в первую очередь определяется состав функциональных подсистем, а уже потом постановка отдельных задач. Соответственно сначала разрабатываются такие общесистемные вопросы, как организация интегрированной базы данных, технология сбора, передачи и накопления информации, а затем технология решения конкретных задач.

В настоящее время в жизненном цикле ЭИС выделяют следующие стадии: предпроектная, технический проект, рабочий проект, внедрение.

Установление стадий и этапов работ для каждого конкретного объекта производится на предпроектной стадии и выбирается с учетом сложности объекта и наличия проектных решений.

Предпроектная стадия предусматривает всестороннее изучение существующей системы управления предприятием с целью обоснования технико-экономической целесообразности и необходимости создания ЭИС, выработки решений по совершенствованию информационной системы и разработки основных требований к новой системе.

Комплекс работ на предпроектной стадии выполняется в несколько этапов:

·  сбор материалов об объекте проектирования;

·        обработка и анализ материалов обследования;

·        формирование требований к проектируемой системе.

На предпроектной стадии разрабатываются два основных документа: технико-экономическое обоснование (ТЭО) и техническое задание (ТЗ), предназначенные для обоснования производственно-хозяйственной необходимости и технико-экономической целесообразности создания ЭИС. В ТЭО на основе данных, характеризующих производственные возможности предприятия по повышению объема и качества выпускаемой продукции, снижению материальных и трудовых затрат за счет создания ЭИС, дается обоснование выбора автоматизируемых функций с учетом получения ожидаемой экономической эффективности.

С учетом ТЭО разрабатывается ТЗ на создание автоматизированной информационной системы, которое устанавливает последовательность проектирования и внедрения проекта с учетом возможностей применения типовых проектных решений и пакетов прикладных программ. Содержание ТЗ рассматривается дирекцией предприятия при участии ведущих специалистов аппарата управления и утверждается в установленном порядке.

Технический проект содержит основные проектные решения по создаваемой ЭИС, уточненные затраты на создание системы и основные технико-экономические показатели. При разработке технического проекта системы возможно проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и экспериментальных работ с целью определения наиболее эффективных решений. Техническое проектирование осуществляется в соответствии с общим графиком на разработку и внедрение всей системы управления и регламентируется условиями договора между заказчиком и разработчиком проекта. Разработанный технический проект ЭИС передается заказчику для рассмотрения и утверждения.

Рабочий проект информационной системы предприятия проектируется на основании утвержденного технического проекта и включает в себя разработку документации, необходимой для отладки, внедрения и обеспечения нормального функционирования информационной системы. Рабочий проект состоит также из разнообразных видов должностных инструкций, которые определяют права и обязанности работников, связанных со сбором, регистрацией, передачей и обработкой информации в ЭИС.

На стадии внедрения предполагается проведение ряда мероприятий, к которым относятся:

·  подготовка материально-технической и нормативной базы;

·        подготовка персонала к работе в условиях функционирования ЭИС;

·        упорядочение конструкторской и технологической документации в соответствии с требованиями компьютерной обработки;

·        совершенствование производственной и управляющей структуры;

·        организация материально-технического снабжения и др.

Завершение работ по подготовке предприятия к внедрению ЭИС оформляется актом, который является основанием для начала опытной эксплуатации подсистем и системы в целом. Опытная эксплуатация заключается в проверке функционирования системы в реальных производственных условиях с применением соответствующих технических и программных средств, предусмотренных графиков проектирования на всех стадиях, в расчетах экономической эффективности систем обработки данных, научной организации труда работников информационных систем.

В состав специалистов организации-заказчика включаются различные группы специалистов, в частности инженеры по организации производства, экономисты, плановики, учетные работники, начальники цехов и участков. С их помощью дается характеристика общего состояния производственно-хозяйственной и управленческой деятельности объекта, перспективы развития объекта, формулируются цели совершенствования системы управления, критерии эффективности проектируемой ЭИС. Специалисты заказчика проводят консультации по технико-экономическим вопросам и принимают активное участие в проведении работ на стадии внедрения.

7.6 Методы проектирования ЭИС

При проектировании ЭИС используются различные методы проектирования. Метод проектирования ЭИС - способ создания проекта системы, поддерживаемый определенными средствами проектирования. По степени автоматизации проектных работ выделяют методы:

·  оригинального (индивидуального) проектирования;

·        типового проектирования;

·        автоматизированного проектирования.

В истории создания ЭИС большое распространение получил метод оригинального (индивидуального) проектирования, основной целью которого была разработка проектов, ориентированных на решение первоочередных, наиболее трудоемких и важных, задач управления в соответствии с требованиями пользователей и учетом специфических особенностей объекта.

При использовании индивидуального метода проектирования разработка проекта осуществляется для каждого предприятия или организации в отдельности, что требует привлечения большого количества высококвалифицированных специалистов. Основное достоинство этого метода проектирования состоит в том, что получаемые проектные решения полностью учитывают все особенности того объекта управления, для которого проектируются ЭИС.

Типовое проектирование учитывает общие методы планирования, учета и анализа деятельности предприятий, единую методику расчета технико-экономических показателей, однотипность решения экономических задач и методы их компьютерной реализации, а также обязательные для всех предприятий законодательные, методологические и инструктивные положения.

Целью типового проектирования является разработка типовых проектов, предназначенных для однородных, родственных по характеру производственно-хозяйственной деятельности предприятий и организаций. В основе типового проектирования лежит принцип типизации экономических объектов по важнейшим параметрам.

Типизация достигается путем декомпозиции систем на составные элементы, нахождение их сходства и различий, описания свойств и отношений выявленных элементов с последующей их унификацией и стандартизацией. Типизация позволяет из большого многообразия элементов отобрать общее для данного объекта (предприятия, фирмы, отрасли, территориальной единицы), осуществлять агрегацию (объединение) стандартных блоков и создавать типовой проект.

Применение типовых проектов позволяет сократить сроки разработки и затраты на создание ЭИС в среднем на 20-30%, а также резко повысить производительность труда разработчиков, обеспечить условия для автоматизации работ по созданию ЭИС, что является достоинством типового метода проектирования.

Метод автоматизированного проектирования позволяет принципиально по-новому решать вопросы проектирования сложных ЭИС. Методология автоматизированного проектирования базируется на использовании модельного метода.

При этом методе осуществляется проектирование некоторой глобальной гипотетической модели информационной системы, на базе которой формируется организационно-экономическая модель конкретного объекта управления. В ней должны быть детализированы все связи, присущие объекту, и алгоритмы преобразования информации.

С помощью гипотетической модели можно накапливать, обобщать и хранить сведения об информационной системе некоторого класса объектов и создавать модели информационной системы для конкретных объектов путем настройки на параметры этого объекта.

Использование метода автоматизированного проектирования обеспечивает улучшение качества проектов ЭИС, снижение затрат на технорабочее проектирование и внедрение системы, высокий уровень функциональной надежности, универсальность, автоматизированное проектирование проектных решений.

К средствам проектирования относятся пакеты прикладных программ, системы автоматизированного проектирования, комплексные средства проектирования. В настоящее время разработан и используется большой спектр средств проектирования, поэтому одной из важнейших задач при создании конкретной ЭИС является правильный оптимальный выбор этих средств.

7.7 CASE-технологии проектирования

В 80-х годах XX века сформировалось новое направление в автоматизации программирования и проектирования ЭИС - CASE-технология (Computer-Added System Engineering). CASE-технология представляет собой совокупность методов анализа, проектирования и сопровождения сложных информационных систем, поддерживаемая комплексом взаимосвязанных средств автоматизации.

CASE - это инструментарий, позволяющий автоматизировать весь процесс проектирования экономической информационной системы. В большинстве современных CASE-технологий применяется методология структурного анализа и проектирования, основанная на наглядных диаграммах. Для описания проектируемой системы используются графы, диаграммы, таблицы, схемы, что обеспечивает наглядное описание проектируемой системы, которое начинается с ее общего обзора, а затем детализируется, приобретая иерархическую структуру со все большим числом уровней.

CASE-технология включает в себя следующие основные этапы:

·  анализ требований;

·        проектирование;

·        программирование;

·        тестирование и отладка;

·        эксплуатация и сопровождение.

На этапе анализа требований уточняются требования заказчика, которые формализуются и документируются. В составе требований указываются условия, при которых предполагается эксплуатировать систему (аппаратные и программные средства, внешние условия функционирования системы), описываются выполняемые системой функции и указываются ограничения в процессе разработки (директивные сроки завершения отдельных этапов, мероприятия по защите информации). На этом этапе определяются:

·  архитектура системы, ее функции, внешние условия, распределение функций между человеком и системой;

·        требования к программным и информационным компонентам, требования к базе данных.

На этапе проектирования разрабатывается архитектура программного обеспечения и ЭИС, осуществляется согласование функций и технических требований к компонентам системы, а также детальное проектирование.

Другие этапы учитывают специфические особенности разработки и эксплуатации программного обеспечения. Инструментальными средствами CASE-технологии служат специальные программы, которые поддерживают одну или несколько методологий анализа и проектирования. Основными положениями CASE-технологии являются:

·  декомпозиция всей системы на некоторое множество компонентов;

·        иерархия системы;

·        представление всей информации в виде графических нотаций;

·        диаграмма потока данных;

·        диаграмма функций.

Диаграмма потока данных жестко ориентирована на определенную технологию обработки. Некоторые CASE-технологии представляют собой специальные графические средства для изображения различного вида моделей:

·  DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных и спецификации процессов;

·        ERD (Entity Relationship Diagrams) - диаграммы «сущность - связь», являющиеся инфологической моделью предметной области;

·        STD (State Transition Diagrams) - диаграммы, учитывающие события и реакцию на них системы обработки данных.

CASE-технологии успешно применяются для построения практически всех типов информационных систем. Однако устойчивое положение они занимают в области создания деловых и коммерческих информационных систем.

С помощью CASE-технологии создаются модели систем, помогающие коммерческим структурам решать задачи стратегического планирования, управления финансами, определения политики фирм, обучения персонала и др. Это направление получило собственное название бизнес-анализ.

К настоящему моменту CASE-технология оформилась в самостоятельное направление, повлекшее за собой образование мощной CASE-индустрии, которая объединяет сотни фирм и компаний.

Наиболее известными CASE-средствами являются: Silverrun, Oracle Designer, Erwin, BPwin, Rational Rose.

8. РОССИЙСКИЙ РЫНОК ДЕЛОВЫХ ПРОГРАММ

 

.1 Состояние и тенденции развития

Российскому рынку деловых программ исполнилось 10 лет. Объем его считается небольшим и достигает (включая услуги и не включая оборудование) 0,75-0,8 млрд. долл [5,6]. Увеличение оборотных показателей за 2000 год составило 40-60%.

На отечественном рынке деловых программ активно работают:

·  20-30 российских компаний, представляющих собой по объему ежегодно осваиваемого капитала и количеству постоянно занятых штатных сотрудников средние предприятия;

·        около 150 компаний-разработчиков, являющихся субъектами малого предпринимательства;

·        более 2000 фирм, занятых региональной реализацией, установкой и обслуживанием информационных систем.

Для отечественного рынка характерно:

·  распространение частных компаний;

·        отсутствие многотысячных софтверных компаний;

·        преобладание «старых» компаний (подавляющее большинство действующих фирм было образовано в 1990-1993 годах);

·        изолированность компаний и отсутствие реально работающих профессиональных союзов, ассоциаций, клубов;

·        локальность бизнеса и ориентация российских разработчиков на пользователей из России и стран СНГ;

·        широкое распространение нелегальных продаж программного обеспечения, что обусловливает серьезные проблемы для разработчиков (потери на клиентуре), государства (потери налоговых поступлений), пользователей (распространение устаревших версий, отсутствие последующего обновления, риски в области компьютерных вирусов).

АРМ представляют собой более или менее комплексную систему для малых предприятий, где все управление финансами осуществляется одним-двумя специалистами, один из которых - главный бухгалтер. Для охвата почти всех управленческих задач в данном случае достаточно использовать, например, систему класса «1C». Функция бюджетного планирования в таких случаях обычно реализуется генеральным директором.

MRP - следующая ступень классификации управленческих систем, интегрирующая разрозненные АРМ в единый комплекс. Системы, работающие в стандарте MRP, позволяют спланировать потребности предприятия в ресурсах под определенный объем продаж и тем самым обеспечить своевременные поставки.

ERP охватывают ресурсы в широком понимании: и материальные потоки, и денежные средства, и трудовые ресурсы. В системах такого класса ведется управленческий и бухгалтерский учет, осуществляется производственное планирование и планирование поставок по всей цепочке, финансовые операции. Однако эти системы обладают ограниченными аналитическими возможностями и весьма трудоемки при внедрении. К системам этого класса на отечественном рынке относят корпоративную информационную систему «Флагман» компании «Инфософт» и интегрированную систему управления предприятием «М-2» компании «Клиент-Серверные Технологии».

OLAP - управленческие системы, обладающие многомерной аналитикой и дающие пользователю возможность интерактивной работы с отчетами. Производят ОLАР - системы главным образом за рубежом. В последние годы наблюдается устойчивое повышение спроса на управленческие системы зарубежных разработчиков, и их доля на отечественном рынке должна составить в ближайшее время 8-10%.

Большинство современных производителей управленческих систем ERP-класса активно сотрудничают с разработчиками OLAP-систем. Результатом такого сотрудничества являются системы, обладающие многофункциональностью и аналитической мощью и позволяющие решать практически все управленческие задачи: финансового планирования, анализа и контроля. Эксперты рынка делового программного обеспечения присвоили таким системам аббревиатуру BMP (Business Performance Management - управление эффективностью бизнеса). BMP-системы связывают воедино такие понятия, как миссия компании, стратегия развития, долгосрочные программы, среднесрочные перспективы, конкретные бюджеты в разрезе отдельных подразделений и на общекорпоративном уровне, за любые интервалы времени.

В отечественной классификации управленческие системы различают чаще всего по масштабу решаемых задач: малые, средние и большие системы.

К малым системам относятся программы, позволяющие автоматизировать работу бухгалтерии фирмы. Их характеризует низкая стоимость, доступность для бухгалтера, возможность использования в фирмах с небольшим годовым оборотом. Наиболее распространенными на российском рынке являются следующие продукты этого класса:

·  около 50% всех пользователей бухгалтерских программ предпочитают продукты фирмы «1C»;

·        порядка 4-8% пользователей предпочитают «Инфобухгалтер» (разработчик - фирма «Информатик»), «Инфин» (разработчик - компания «ИНФИН»), «Турбобухгалтер» (разработчик - фирма «ДИЦ»), «Парус» (разработчик - корпорация «Парус») (следует отметить, что приведенные данные являются результатом опроса сотрудников небольших московских предприятий. Для крупных предприятий и региональных фирм распределение будет существенно отличаться от приведенного выше).

Средние системы характеризуются модульной структурой самой системы и широкими возможностями для оптимизации и настройки. В рамках такой системы обычно предусматриваются модули для автоматизации всех сторон деятельности фирмы (бухгалтерия, продажи, покупки, складской учет, производство, кадры, маркетинг и т.д.). При этом нельзя путать различного рода специальные программы с модулями одной системы. Модульность позволяет организовать работу всех сотрудников компании в единой информационной среде, обеспечив тем самым руководство компании отчетностью по всем текущим операциям в реальном времени. Среди систем такого класса следует выделить комплексную бухгалтерскую, складскую и торговую систему «БЭСТ» (разработчик - компания «Интеллект Сервис»), позволяющую с помощью набора модулей управлять закупками, запасами и продажами, заработной платой, основными средствами, договорами, взаиморасчетами, денежным потоком, выполнять оперативный анализ товарно-денежных потоков, запасов и финансового состояния.

К большим системам относятся программные комплексы, позволяющие реализовать множественные потребности пользователя в рамках единой информационной среды. В их многофункциональности заключаются как преимущества, так и определенные недостатки (чем больше и сложнее система, тем больше различных ресурсов требуется для обеспечения ее работы). Среди программных комплексов для крупных предприятий можно выделить систему «Интегратор» фирмы «Инфософт» и некоторые другие.

Следует отметить, что, период после кризиса 1998 года ознаменовался оживлением в отечественном производстве. В этих условиях в России наблюдается переориентация хозяйствующих субъектов от чисто бухгалтерских программ к системам контроля бизнеса и системам управления предприятиями. В связи с этим на отечественном рынке увеличивается спрос не только и не столько на бухгалтерские программы, сколько на программы, решающие задачи планирования, позволяющие выполнять различные финансовые расчеты и аналитические оценки.

Большая часть отечественных поставщиков делового программного обеспечения придерживается концепции «резинового рынка информации». Смысл концепции заключается в том, что отечественные потребители информационных продуктов отличаются пассивностью и инертностью. В этих условиях обязательна активность разработчиков и поставщиков программного продукта, которая позволит существенно увеличить масштаб применения современных информационных технологий и, следовательно, повысить уровень информационной поддержки управления.

.2 Направления оценки и критерии выбора программного обеспечения

Множество фирм-разработчиков делового программного обеспечения, несколько классификаций программ (малые, средние и крупные; DOS и Windows-ориентированные; учетные и управленческие системы), а также различные подходы к формированию баз данных, заложенные в прикладные программные продукты, создают «пространство выбора» и обусловливают определенные трудности в выборе программного обеспечения. Ведь в случае неудачного внедрения или недостаточной функциональности программы расплачивается, как правило, заказчик. Большое количество (несколько сотен) разнообразных программ делает невозможной их профессиональную оценку покупателем, который, как правило, располагает сведениями не более чем об 1-2% потенциально возможных решений.

Выбор программного обеспечения следует производить на основе трех основных оценок:

·  оценки возможностей предприятия;

·        оценки возможностей системы;

·        оценки фирмы-разработчика.

Оценка возможностей предприятия. Начинать системный анализ целесообразно не с выбора программного обеспечения, а с оценки своих потребностей и возможностей. Методологически такую оценку следует проводить по следующим направлениям:

Этапность. Частичная автоматизация - необходимый этап перехода на информационные технологии, важно только, чтобы он не продолжался бесконечно долго. Внедряя частичную автоматизацию, необходимо просчитывать последующую перспективу.

Учет центров ответственности. Необходимо оценить, на какой уровень ориентирована система - на конкретного специалиста, на определенное подразделение, на предприятие в целом или на группу предприятий. При этом значимо, единична информационная база или распределена во времени и пространстве и необходима консолидация нескольких таких распределенных баз в единую информационную систему.

Оценка возможностей системы. Основными критериями оценки программного обеспечения являются ее функциональная полнота, возможность понимания пользователем, «дружественность» и надежность.

В специфических российских условиях предпринимателю для обоснования управленческих решений недостаточно бухгалтерских данных, тем более что они, как правило, ориентированы на официальную отчетность и не всегда соответствуют реальному состоянию бизнеса. Для принятия управленческого решения важна система аналитического учета и управленческого анализа, оперативного и стратегического управления, планирования и бюджетирования, логистики и ситуационного моделирования, маркетинга и контроллинга. При широте охвата функций управления и комплексности системы следует руководствоваться принципом оптимальной функциональной достаточности, так как многочисленные узкие специфические функции могут остаться невостребованными. Между тем они неоправданно осложняют работу с системой, приводят к ее удорожанию.

Система должна быть интуитивно понятной. Этому способствуют: простота установки и легкость в обучении; диалоговый режим и удобный интерфейс; экранные формы, где без обучения можно догадаться о назначении пунктов, строк, граф, окон. Результаты социологического исследования, проведенного в ходе выставки «Бухгалтерский учет и аудит'99», показали, что большинство опрошенных отметили в качестве основных требований наглядность и простоту, удобство и гибкость деловой программы.

Система должна отслеживать все виды случайных ошибок и предусматривать средства зашиты от случайной или намеренной порчи информации, т.е. она должна проинформировать о возможности потери данных или отказаться выполнять некорректную операцию. Кроме того, желательны средства защиты от несанкционированного доступа, устойчивость к сбоям электропитания и поломке оборудования.

При оценке и выборе программного обеспечения следует предусмотреть возможность ее интеграции с другими программными продуктами. Ни один тиражный продукт не в состоянии обеспечить всех пользователей всем спектром решений. Индивидуальные же доработки программного обеспечения достаточно дорогостоящи и не всегда экономически оправданы. Экономически более целесообразной в каждом конкретном случае может оказаться возможность экспортировать проводки из одной программы в другую.

Оценка фирмы-разработчика. Известные во всем мире критерии оценки фирм-разработчиков программного обеспечения не всегда применимы в условиях нестабильности экономической ситуации в России. Многие традиционные критерии не актуальны, в частности оборот компании в рублях при высокой инфляции не может служить характеристикой бизнеса. К тому же сумма поступлений зависит от конкретных условий контрактов (полная предоплата, частичная предоплата, оплата по факту и т.д.). Не всегда точно можно перевести рублевые поступления в долларовый эквивалент, так как денежные средства от покупателя к продавцу поступают в лучшем случае через несколько дней (по схеме «покупатель - банк покупателя - банк продавца - продавец»).

Не вполне ясно, как определить число пользователей той или иной системы - по числу предприятий, числу проданных копий программы или по количеству автоматизированных рабочих мест. Если же продолжить анализ на уровне понятий «легальный/нелегальный пользователь», задача становится неразрешимой.

Рекламная активность. По рекламной активности компании можно судить о ее стратегии на рынке. Отсутствие рекламы в течение достаточно длительного периода может свидетельствовать либо о финансовых затруднениях и отсутствии средств на рекламу, либо о намерении уйти с рынка.

Участие в традиционных выставках. Выставки - одна из наиболее распространенных форм пропаганды программных продуктов. Во время наиболее известных выставок («СОФТУЛ», «Бухгалтерский учет и аудит» и др.) интенсивность переговоров достигает наивысшей отметки, а сбыт по результатам этих переговоров продолжается в течение нескольких недель и даже месяцев. Уход фирмы с традиционной выставки или резкое сокращение размера стенда характеризует ее жизнеспособность весьма негативно.

Организация собственных мероприятий. Данный параметр характеризует интенсивность маркетинга и умение работать с потенциальными клиентами. Для организации собственных семинаров, конференций и т.д. фирме-разработчику требуется особая изобретательность, опыт работы по организации подобных мероприятий и умение заинтересовать своими разработками.

Поддержка информационных каналов. Передачу информации можно осуществлять по почте (почтовая рассылка или direct mail), факсу, телефону, электронной почте (е-mail). Каналами информации могут служить также рассылка собственных корпоративных изданий, телефонные консультации («горячая линия»), подготовка информации для передачи в Интернет (Web-сервер). Наличие информационной и консультационной поддержки пользователей систем положительно характеризует разработчика.

Активность в прессе и других СМИ. Для поставщиков программных продуктов компьютерные и деловые периодические издания являются наиболее приемлемыми средствами массовой информации. Именно здесь концентрируется реклама этих фирм. Количество статей и упоминаний о тех или иных фирмах-разработчиках косвенно свидетельствует об их активности на рынке программного обеспечения.

И наконец, важными критериями оценки фирм-разработчиков является их стаж работы на рынке, наличие/отсутствие другой деятельности, наличие/отсутствие учебных центров, отзывы пользователей.

9. ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

информационный компьютерный сеть связь

9.1 Информационная безопасность и её составляющие

Проблема обеспечения информационной безопасности актуальна с тех пор, как люди стали обмениваться информацией, накапливать ее и хранить. Во все времена возникала необходимость надежного сохранения наиболее важных достижений человечества с целью передачи их потомкам. Аналогично возникала необходимость обмена конфиденциальной информацией и надежной ее защиты.

С началом массового применения компьютеров проблема информационной безопасности приобрела особую остроту. С одной стороны, компьютеры стали носителями информации и, как следствие, одним из каналов ее получения, как санкционированного, так и несанкционированного. С другой стороны, компьютеры как любое техническое устройство подвержены сбоям и ошибкам, которые могут привести к потере информации.

Под информационной безопасностью понимается защищенность информации от случайного или преднамеренного вмешательства, наносящего ущерб ее владельцам или пользователям [4].

С повышением значимости и ценности информации соответственно растет и важность ее защиты. С одной стороны, информация стала товаром, и ее утрата или несвоевременное раскрытие наносит материальный ущерб. С другой стороны, информация - это сигналы управления процессами в обществе, технике, а несанкционированное вмешательство в процессы управления может привести к катастрофическим последствиям.

Для анализа возможных угроз информационной безопасности рассмотрим составные части автоматизированной системы обработки информации:

·  аппаратные средства - компьютеры и устройства обмена информацией между ними (внутренние и внешние устройства, устройства связи и линии связи);

·        системное и прикладное программное обеспечение;

·        данные (информация) - хранимые временно и постоянно во внутренних и внешних носителях, печатные копии, системные журналы;

·        персонал - обслуживающий персонал и пользователи.

Опасные воздействия на информационную систему подразделяются на случайные и преднамеренные.

Наиболее типичными причинами случайных воздействий являются:

·  аварийные ситуации из-за стихийных бедствий и нарушения электропитания;

·        отказы и сбои аппаратуры;

·        ошибки в программном обеспечении;

·        ошибки в работе пользователей;

·        помехи в линиях связи из-за воздействий внешней среды.

Преднамеренные воздействия - это целенаправленные действия нарушителя, обусловленные не только материальными, но и психологическими факторами, например, недовольство служебным положением, любопытство, конкурентная борьба и т.д.

Наиболее распространенным и многообразным видом нарушений в сфере информационных технологий является несанкционированный доступ к информации.

Каналы несанкционированного доступа к информации классифицируем по составным частям информационной системы, т.е.:

·  через пользователя (хищение носителей информации, чтение информации с экрана или при вводе с клавиатуры, чтение информации из распечатки);

·        через программы (подбор или перехват паролей, расшифровка зашифрованной информации, копирование информации с носителя и др.);

·        через аппаратуру (перехват побочных электромагнитных излучений от аппаратуры, линий связи, сетей электропитания, подключение специально разработанных аппаратных средств, обеспечивающих доступ к информации).

С учетом этого проблему обеспечения информационной безопасности следует рассматривать в двух аспектах:

·  защита от несанкционированного вмешательства;

·  защита от потерь информации.

9.2 Классификация компьютерных вирусов

Компьютерным вирусом называется программа, способная самостоятельно создавать свои копии и внедряться в другие программы, в системные области дисковой памяти компьютера, распространяться по каналам связи, вызывая нарушение работы программ, порчу файловых систем и компонентов компьютера, нарушение нормальной работы пользователей.

Компьютерным вирусам характерны определенные стадии существования: пассивная стадия, в которой вирус никаких действий не предпринимает; стадия размножения, когда вирус старается создать как можно больше своих копий; активная стадия, в которой вирус переходит к выполнению деструктивных действий в локальной компьютерной системе или компьютерной сети.

В настоящее время существует тысячи различных вирусов, классификация которых приведена ниже.

Вирусы - невидимки способны прятаться при попытках их обнаружения. Они перехватывают запрос антивирусной программы и либо временно удаляются из зараженного файла, либо подставляют вместо себя незараженные участки программы.

Мутирующие вирусы периодически изменяют свой программный код, что делает задачу обнаружения вируса очень сложной.

Для своевременного обнаружения и удаления вирусов необходимо знать основные признаки появления вирусов в компьютере. К таким признакам относятся:

·  отказ в работе компьютера или отдельных компонентов;

·        отказ в загрузке операционной системы;

·        замедление работы компьютера, нарушение работы отдельных программ;

·        искажение, увеличение размера или исчезновение файлов;

·        уменьшение доступной программой оперативной памяти.

9.3 Способы и средства защиты от вирусов

Для защиты от проникновения вирусов необходимо проводить мероприятия, исключающие заражение программ и данных компьютерной системы. Основными источниками проникновение вирусов являются коммуникационные сети и съемные носители информации.

Для исключения проникновения вирусов через коммуникационную сеть необходимо осуществлять автоматический входной контроль всех данных, поступающих по сети, который выполняется сетевым экраном (брандмауэром), принимающим пакеты из сети только от надежных источников, рекомендуется проверять всю электронную почту на наличие вирусов, а почту, полученную от неизвестных источников, удалять не читая.

Для исключения проникновения вирусов через съемные носители необходимо ограничить число пользователей, которые могут записывать на жесткий диск файлы и запускать программы со съемных носителей. Обычно это право дается только администратору системы. В обязательном порядке при подключении съемного носителя следует проверять его специальной антивирусной программой.

Для обнаружения и удаления компьютерных вирусов разработано много различных программ, которые можно разделить на детекторы, ревизоры, фильтры, доктора и вакцины.

Детекторы осуществляют поиск компьютерных вирусов в памяти и при обнаружении сообщают об этом пользователю.

Ревизоры выполняют значительно более сложные действия для обнаружения вирусов. Они запоминают исходное состояние программ, каталогов, системных областей и периодически сравнивают их с текущими значениями. При изменении контролируемых параметров ревизоры сообщают об этом пользователю.

Фильтры выполняют выявление подозрительных процедур, например, коррекция исполняемых программ, изменение загрузочных записей диска, изменение атрибутов или размеров файлов и др.

При обнаружении подобных процедур фильтры запрашивают пользователя о правомерности их выполнения.

Доктора являются самым распространенным типом антивирусных программ. Эти программы не только обнаруживают, но и удаляют вирусный код из файла - «лечат» программы. Доктора способны обнаружить и удалить только известные им вирусы, поэтому их необходимо периодически, обычно раз в месяц, обновлять.

Вакцины - это антивирусные программы, которые так модифицируют файл или диск, что он воспринимается программой - вирусом уже зараженным и поэтому вирус не внедряется.

Среди наиболее популярных у российских пользователей антивирусных пакетов назовем программы: Norton Antivirus, Антивирус Касперского и Dr. Web. По различным оценкам, в настоящее время продукты Лаборатории Касперского занимают большую часть российского рынка. Прочие производители, в первую очередь Symantec, «Диалог-Наука», Trend Micro и Panda, делят оставшуюся долю рынка.

.4 Защита от несанкционированного вмешательства

Применительно к ЭВМ наиболее актуальным и важным уровнем обеспечения информационной безопасности является аппаратно-программный уровень. Рассмотрим аппаратно-программные средства обеспечения защиты от несанкционированного вмешательства:

·  системы идентификации (распознавания) и аутентификации (проверки подлинности) пользователей;

·        системы шифрования дисковых данных;

·        системы шифрования данных, передаваемых по сетям;

·        системы аутентификации электронных данных;

Системы идентификации и аутентификации пользователей применяются для ограничения доступа случайных и незаконных пользователей к ресурсам компьютерной системы.

Общий алгоритм работы таких систем заключается в том, чтобы получить от пользователя информацию, удостоверяющую его личность, проверить ее подлинность и затем предоставить (или не предоставить) этому пользователю возможность работы с системой.

Системы шифрования дисковых данных используются в тех случаях, когда нет возможности ограничить доступ пользователей к носителям информации. Применение систем шифрования дисковых данных делает не доступной по смыслу информацию для тех пользователей, у которых нет ключа. Системы шифрования дисковых данных могут осуществлять преобразования данных на уровне файлов или на уровне дисков.

По способу функционирования системы шифрования дисковых данных подразделяются на системы «прозрачного» шифрования и системы, специально вызываемые для осуществления шифрования.

В системах «прозрачного» шифрования (шифрование «на лету») преобразования осуществляются в режиме реального времени, незаметно для пользователя. Например, пользователь записывает подготовленный в текстовом редакторе документ на защищаемый диск, а система защиты в процессе записи выполняет его шифрование.

Системы второго класса обычно представляют собой утилиты, которые необходимо специально вызывать для выполнения шифрования.

Системы шифрования данных, передаваемых по сетям, предназначены для защиты информации, передаваемой в вычислительных сетях.

Системы аутентификации электронных данных используются в тех случаях, когда необходимо подтверждать подлинность подписи автора документа и целостность (неизменность) самого документа, переданного через сеть. Для аутентификации данных используется электронная цифровая подпись, которая представляет собой относительно небольшое количество дополнительной аутентифицирующей информации, передаваемой вместе с подписываемым текстом. Отправитель формирует цифровую подпись, используя секретный ключ отправителя. Получатель проверяет подпись, используя открытый ключ отправителя.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  Козырев, А.А. Информационные технологии в управлении и экономике. - СПб.: Издательство Михайлова, 2000. - 340 с.

2.       Балдин К.В., Уткин В.Б. Информационные системы в экономике: Учебник. -М: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2004. - 395 с.

.         Федорова Г.В. Информационные технологии бухгалтерского учета, анализа и аудита. -М: Омега-Л, 2004. - 304 с.

.         Кудинов Ю.И. Основы современной информатики: учебное пособие. - Липецк: ЛГТУ, 2007 - 209 c.

.         Ефимов Е.Н., Патрушина С.М., Панферова Л.Ф., Хашиева Л.И. Информационные системы в экономике. - Москва: ИКЦ «МарТ»; Ростов н/Д: «МарТ». 2004. - 352 с.

.         Курицкий, Б.Я. Организация делопроизводства и управления в офисе. - СПб.: BHV, 1997. - 176 с.

.         Келина А.Ю. Финансово-экономические расчеты в Excel: учебное пособие. - Липецк: ЛГТУ, 2005. - 77 с.

.         Кудинов Ю.И., Рязанцева Л.М., Юрова Ю.А. Основы работы с пакетом программ 1С:Бухгалтерия: учебное пособие. - Липецк: ЛГТУ, 2005. - 56 с.

9.  Кудинов Ю.И., Келина А.Ю. Автоматизация бухгалтерского учета средствами Excel: учебное пособие. - Липецк: ЛГТУ, 2007. - 55 с.

10.     Келина А.Ю. Основы работы со справочно-правовой системой Консультант Плюс: методические указания к лабораторно-практическим занятиям на ПЭВМ / Липецк: ЛГТУ, 2007. - 21 с.

.         Келина А.Ю. Основы информационной безопасности: учебное пособие / Липецк: Липецкий эколого-гумманитарный институт, 2005. - 39 с.