Особенности программного обеспечения

Автоматизированная информационная система — комплекс, включающий в себя вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства, информационные ресурсы, а также персонал, обеспечивающий поддержку динамической информационной модели предметной области для удовлетворения информационных потребностей пользователей.

Важной характеристикой АИС является ее структура. Структура АИС — это совокупность компонентов и взаимосвязей между ними, обеспечивающая ее целостность. Целостность АИС — это свойство устойчиво функционировать в соответствии с назначением. Например, отсутствие в структуре АИС программного модуля по расчетам с квартиросъемщиками означает, что функция системы по управлению жилищно-коммунальным комплексом на территории не реализуется и целевое функционирование ее в целом становится проблематичным. Кроме того, целостность АИС зависит и от параметров работоспособности ее элементов, например, слабый уровень контроля достоверности данных снижает эффективность базы данных АИС и потенциально нарушает ее целостность.

Автоматизированные информационные системы, рассматриваемые в сфере экономики и управления, принадлежат к классу систем организационного управления и содержат три основных компонента

Функциональная подсистема — часть системы, выделенная по общности функциональных признаков. Функциональная подсистема представляет собой совокупность методик и алгоритмов решения профессиональных задач, например бухгалтерских, финансовых, сбытовых, маркетинговых, кадровых, производственных и пр. Чаще всего функциональная подсистема закреплена за отдельным структурным подразделением организации (предприятия). Например, типовыми структурными подразделениями муниципальной администрации являются аппарат управления администрацией, департаменты (экономики, промышленной политики и инвестиций, муниципального имущества, городского хозяйства, образования, культуры и спорта и пр.), финансовое управление и комитеты (торговли и услуг населению, архитектуры, строительства, гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций, внутренних дел). При отсутствии на предприятии автоматизированной информационной системы функциональные подсистемы называют службами. В АИС функциональные подсистемы имеют программный аналог — приложения.

Приложение — компьютерная программа, предназначенная для решения какой-либо специфической задачи, например анализа статистических данных, разработки бизнес-плана, регистрации пользователей и пр.

Основные задачи функциональных подсистем АИС — содержательный анализ поступающей информации и подготовка документов или заключений по результатам этого анализа. Функциональные подсистемы составляют своего рода интеллектуальную основу информационных систем организаций (предприятий), как правило, имеют интерактивный характер, т.е. работают в диалоге со специалистом, и поэтому эффективность их работы во многом определяется деятельностью связанных с ними работников.

Функциональные подсистемы АИС (приложения) — специализированные программы, обеспечивающие обработку и анализ информации для целей подготовки документов илипринятия решений в конкретной функциональной области на базе информационных технологий.

Выделяются следующие виды функциональных подсистем:

Организация (предприятие) может использовать одну АИС, в рамках которой решается подавляющее большинство задач. В этом случае говорят о корпоративной АИС. Функциональные подсистемы в этом случае могут характеризоваться как корпоративные приложения. Но чаще всего организация (предприятие) использует несколько АИС, которые могут работать независимо друг от друга и решать свои задачи, т.е. функциональная подсистема представляет собой самостоятельную АИС, обладающую своей структурой и собственным набором небольших функциональных подсистем.

Как правило, в организации (на предприятии) появляется необходимость объединить действия различных АИС и сделать возможным доступ авторизованных пользователей к однажды введенной в систему информации (сделать единым пространство данных, состоящее чаще всего из нескольких БД), обеспечить ввод и предоставление информации в едином стандарте и т.д. В этом случае создается интегрированная информационная система, объединяющая существующие АИС. Для обеспечения процессов интеграции может быть использована либо дополнительная АИС, либо одна из существующих АИС, имеющая достаточный ресурс. В любом случае интегрирующая АИС считается ядром интегрированной информационной системы. Интегрированная информационная система образует корпоративную информационную систему. Отдельные АИС здесь уже выступают как корпоративные приложения. В настоящее время существует тенденция сокращения зависимости функциональных подсистем от используемой ИТ-платформы.

Функциональные подсистемы опираются на информационные технологии решения отдельных задач: задач хранения данных в виде той или иной структуры (БД или информационного хранилища, или еще в каком-либо виде), анализа и поиска данных, размещения данных на одном компьютере или на многих и пр. Подобных информационных технологий много, они в чем-то типичны в применении для различных предметных сфер, а в чем-то — специфичны. В сфере организационного управления в основном используются ИТ обработки БД, текстовой, табличной, географической информации, анализа рядов данных.

Информационные технологии включают в себя компоненты систем обработки данных функциональных подсистем, а именно их техническое, программное, математическое, лингвистическое, информационное обеспечение.

Техническое обеспечение (аппаратура) — совокупность всех технических средств, используемых для функционирования информационной системы (ИС). К нему относятся универсальное и специализированное техническое обеспечение.

Универсальное техническое обеспечение включает в себя следующие классы аппаратуры: ЭВМ различных классов, устройства ввода-вывода данных, устройства хранения и накопления данных, средства телекоммуникации, устройства защиты данных, устройства тиражирования данных, средства оргтехники.

Специализированное техническое обеспечение представлено машинами баз данных и разнообразной периферией.

Базы данных и системы управления базами данных (СУБД), роль которых как единого средства хранения, обработки и доступа к большим объемам информации постоянно возрастает, составляют основу современных информационных систем. Для современного периода характерно постоянное повышение объемов информации, хранимой в БД, что влечет за собой требование увеличения производительности ИС. Резко возрастает также спрос на интеллектуальный доступ к информации. Ответом на запрос общества стали специализированные автономные информационные системы, ориентированные исключительно на реализацию функций СУБД. Однако системы, реализованные на обычной универсальной ЭВМ, показали свою невысокую эффективность, и были найдены новые архитектурные и аппаратные решения, приведшие в итоге к машинам баз данных.

Машина баз данных — аппаратно-программный мультимикропроцессорный комплекс, предназначенный для выполнения всех или некоторых функций СУБД. Спектр специализированных периферийных устройств АИС в сфере государственного управления — это документ-камеры, звуковая аппаратура, средства видеоконференц- связи, дигитайзеры и планшеты, интерактивные дисплеи и доски, видеостены, сканеры штрих-кодов, телефаксы.

Информационное обеспечение АИС включает в себя фонд информации, системы документации организации (предприятия). В фонде информации выделяют постоянную, оперативную и условно-постоянную информацию.

Постоянная информация — cведения о программах, структурных и знаковых моделях информационных объектов, хранится в памяти ИК.

Оперативная информация — сведения об условиях решения задач; не хранится в памяти ПК, а вводится перед запуском задачи.

Условно-постоянная информация — управленческая, экономическая, финансовая, правовая, служебная, организационно-технологическая и другая информация; хранится в памяти ПК достаточно длительный период времени.

Информационное обеспечение имеет внемашинное и внутримашинное представление.

Внемашинное информационное обеспечение представлено в виде бумажных документов, форм документов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации. Оно определяет состав, структуру и способы организации данных и метаданных, решает вопросы информационной совместимости со смежными системами, использования действующих классификаторов и систем обозначений, документирования данных и информации, продуцируемых техническими средствами (формы документов, унифицированная система документации, шаблоны и т.д.), придания им юридической силы.

Внутримашинное информационное обеспечение представлено в виде файлов, баз и банков данных, информационных хранилищ.

Существуют различные типы текстовых файлов (плоские, размеченные, XML и пр.). Соответственно для ввода, обработки, представления информации в таких файлах требуются различные программы. Разработано большое разнообразие текстовых редакторов и процессоров, различающихся по своим возможностям: от очень простых учебных до мощных, многофункциональных программных средств, называемых издательскими системами, которые используются для подготовки к печати книг, журналов и газет. Эти программы обрабатывают различные типы и форматы текстовых файлов, преобразуя их друг в друга по необходимости. Например, Microsoft Word позволяет работать с текстовыми файлами в коммуникативных (.pdf и .doc), внутреннем (.docx) и текстовом (.txt) форматах. Только в текстовом формате (плоский текст — txt) работают редактор «Блокнот», встроенные редакторы оболочки Windows Commander (AkelPad). Основное назначение текстовых редакторов — создавать текстовые файлы, редактировать тексты, просматривать их на экране, распечатывать на принтере. Необходимо отметить, что наиболее развитые редакторы позволяют обрабатывать не просто тексты, а документы (тексты, содержащие встроенные или внедренные объекты либо файлы других типов — табличные, графические, мультимедийные и пр.).

Существует значительное разнообразие форматов представления графики в файлах растровой информации. Для построения, коррекции, сохранения и печати рисунков и других изображений используются графические редакторы. Вводить изображения можно как в режиме ручной прорисовки, так и с помощью базовых инструментов для создания простых фигур (отрезков, прямоугольников, кругов, эллипсов и т.д.) или других графических примитивов. Естественно, создавая изображения на экране компьютера, можно не только рисовать их самостоятельно, но и использовать готовые, например фотографии, рисунки из книги, полученные с помощью сканера или цифровой камеры (фото или видео). Функции всех графических редакторов приблизительно одинаковы (один из простейших примеров — графический редактор Paint).

Электронные таблицы представляют собой компьютеризированные версии традиционных финансовых инструментов для расчетов и моделирования, таких, как блокнот, карандаш и калькулятор. Электронные таблицы состоят из колонок и рядов, образующих сетку ячеек. В ячейки заносятся данные и формулы. При изменении значений в ячейках все связанные с этими ячейками формулы автоматически перерасчитываются. Электронные таблицы применяются для выполнения задач, требующих множества вычислений с блоками связанных друг с другом данных. Их также применяют для моделирования и анализа тина «что-если». После того как пользователь создаст набор математических взаимосвязей, электронная таблица будет автоматически выполнять перерасчет, подставляя различные блоки входных значений. Большинство приложений электронных таблиц имеют встроенные функции построения многих видов графиков и диаграмм, что удобно для проведения анализа полученных результатов расчетов. наиболее часто в офисной сфере используются электронные таблицы Microsoft Excel.

Преимущество БД перед файлами состоит в том, что программные средства их создания позволяют адекватно отобразить предметную область в виде совокупости ее объектов и, что самое главное, отобразить связи между объектами. Существуют БД фактографические и документальные.

Интересы предприятия или организации требуют составления прогнозов деятельности. Для составления прогнозов необходимо сначала проанализировать деятельность организации (предприятия), используя информационные массивы за предыдущий период деятельности. Проблему создания таких массивов решают технологии информационных хранилищ.

Программное обеспечение (ПО) включает в себя специализированное, универсальное и системное ПО.

Специализированное программное обеспечение представляет собой полностью или частично замкнутый программный комплекс, настроенный на решение одной или нескольких прикладных задач, ориентированный на обработку (обычно периодическую) стандартных входных форм и выпуск стандартных выходных документов, например: «1С: Предприятие», подсистема (АИС) «Земля», «Воинский учет», «Коммунальные платежи», «Запись актов гражданского состояния (ЗАГС)» территориальной ИС и пр.

Универсальное программное обеспечение отличает возможность его применения для решения широкого спектра задач независимо от предметной области. К такому ПО относят, прежде всего, интегрированные офисные пакеты и прикладные телекоммуникационные программы. На малых предприятиях функциональные задачи с успехом могут решаться средствами офисных табличных процессоров, СУБД, планировщиков расписаний, систем управления проектами, не говоря о текстовых процессорах, web-браузерах, web-редакторах, программах электронной почты и др. В органах территориального управления примерами универсального ПО могут служить системы электронного документооборота, системы машинного перевода текстов, экспертные системы, системы поддержки принятия решений, системы статистического анализа данных, геоинформационные системы, программное обеспечение ситуационных центров и пр.

Системное программное обеспечение представлено ПО, в среде которого могут функционировать специализированные и универсальные пакеты программ. К нему относятся:

Математическое обеспечение — совокупность применяемых математических методов, моделей и алгоритмов. Эффективность математического аппарата во многом определяет эффективность всей технологии обработки данных, получения на их основе информации и знаний, необходимых для подготовки принятия решений. Из современных направлений математического обеспечения следует выделить методы, модели и алгоритмы интеллектуального анализа информационных ресурсов, нейроматематики, экспертных систем, принятия решений в условиях неопределенности.

Лингвистическое обеспечение — совокупность средств и правил для формализации естественного языка, используемых при общении пользователей и технического персонала с комплексом средств автоматизации. Лингвистическое обеспечение включает в себя: форматную базу, лексическую базу, информационные языки.

Форматная база включает тип данных, структуру данных и форматы файлов и данных.

Тип данных — соглашение о программно-аппаратной форме представления и обработки, а также ввода, контроля и вывода элементарных данных.

Структура данных — способ композиции элементарных данных в агрегаты и операции над ними.

Формат файлов — представление информации на уровне взаимодействия операционной системы с прикладными программами.

Формат данных — соглашение о представлении агрегатов информации при передаче (или обработке/хранении) информации. Форматы данных (документов) бывают внутренними (предназначенными для хранения) и коммуникативными (обменными). Для современных АИС, основанных на сетевой работе, большое значение имеют коммуникативные форматы, в том числе форматы обмена библиографической информацией (МЕКОФ, MARC и др.) и форматы обмена полнотекстовой документальной информацией (DOC, HTML, ODT и пр.), имеющие в последнее время всевозрастающее значение.

Форматы обмена полнотекстовой документальной информацией основываются на понятии «модель документа», определяющей аспекты создания, преобразования, хранения, поиска, передачи и отображения документов.

Структура документа рассматривается в двух аспектах: логическом (содержание) и физическом (макет).

Логическая структура определяет составные компоненты и их соотношения в понятиях, отвечающих взгляду надокументы как смысловые структуры. Например, выделяются авторские данные (имя автора, место работы), аннотация, оглавление, главы, разделы, параграфы, рисунки, сноски.

Макетная структура содержит описание документа в терминах физических единиц: страницы, полосы, колонки, колонтитулы, рамки для рисунков, шрифты, стили и пр.

Подходы к моделированию документов опираются на два стандарта: ISO 8613 ODA (Office Document Architecture — архитектура управленческой документации) и ISO 8879 (SGML — Standart Generalized Marcup Language — стандартный обобщенный язык разметки).

Лексическая база включает кодификаторы, классификаторы, тезаурусы.

Кодификаторы и классификаторы составляются и используются в целях экономии памяти ЭВМ и времени для заполнения форм и ввода документов, минимизации ошибок.

Кодификатор, классификатор — систематизированный перечень объектов, каждому из которых присвоен определенный код.

Кодификаторы представляют собой словари, необязательно несущие семантическое соответствие между обозначаемым (понятие) и обозначающим (код). Например, кодификатор счетов, используемый в плане счетов: счет 10 «Сырье и материалы», или кодификатор объектов, составленный путем последовательной нумерации объектов числами натурального ряда (порядковая система кодирования используется, когда количество объектов невелико). Примерами кодификаторов могут являться МКИ, GS, INIS.

Для классификаторов смысловая нагрузка обязательна. Классификаторы подразумевают иерархическое разбиение предметной области на совокупность сужающихся классов и последующее отнесение обозначаемого объекта реального мира (документ, продукт и пр.) к одному из классов.

Тезаурус представляет собой толковый словарь, в котором значение каждой стандартной лексической единицы (слова или словосочетания) интерпретируется через связи с другими словами или словосочетаниями. Тезаурус используется в АИС, чтобы уменьшить двусмысленность, присущую естественному языку, ввести элемент формализации описания содержания документов и запросов.

Информационный язык — формализованный искусственный язык, предназначенный для индексирования документов, информационных запросов и описания фактов в целях последующего хранения и поиска. В настоящее время часто компонента описания данных предусмотрена в языке манипулирования данными, задача которых — описать поиск данных и отобразить найденные данные. В языках манипулирования данными различают:

В состав подсистемы управления АИС включают структурные подразделения организации (предприятия), осуществляющие управление технологическими процессами и поддержку работоспособности системы, а также совокупность документации, на основании которой технический персонал, разработчики и пользователи осуществляют

Технический персонал АИС — совокупность специалистов, обслуживающих АИС. Представлен специалистами в области компьютерных наук. В организациях, как правило, они являются сотрудниками отделов автоматизации, и в их задачи входят поддержание программного обеспечения АИС, контроль безопасности, конфиденциальности и целостности данных (борьба с вирусами, сбоями, несанкционированным доступом, разработка шифров), работоспособности техники, соблюдение графиков ввода данных и решения задач и пр. Среди них выделяют:

Пользователи (конечные пользователи) — специалисты в предметной области системы, имеющие право доступа к информационным ресурсам. Примером конечного пользователя может быть специалист департамента муниципального имущества администрации города, осуществляющий формирование реестра муниципальной собственности или учет арендной платы, специалист департамента городского хозяйства, ведущий учет расчетов с квартиросъемщиками, бухгалтер, осуществляющий расчет заработной платы в организации (на предприятии), и пр.

В некоторых АИС состав контингента конечных пользователей не ограничивается, доступ свободно предоставляется любому пользователю. В других системах для того, чтобы стать пользователем, необходимо получить от администратора системы требуемые полномочия доступа к системе, а иногда и к некоторым ее информационным ресурсам.

Для предоставления информационных ресурсов по инициативе (запросам) пользователя в АИС предусматриваются пользовательские интерфейсы — средства взаимодействия пользователей с системой. Характер пользовательских интерфейсов и их функции зависят от потребностей и квалификации пользователей, на которых они ориентированы. В простейшем случае информационные потребности конечных пользователей регламентированы, известен их перечень. Иногда они зависят от каких-либо параметров — даты, названия продукта, фамилии какого-либо лица. Таких пользователей способен удовлетворить так называемый кнопочный интерфейс. Каждому виду запросов в таком интерфейсе соответствует некоторая клавиша клавиатуры или альтернатива показываемого на экране меню. Нажатие соответствующей клавиши или выбор нужной альтернативы в меню приводит к выдаче пользователю интересующих его информационных ресурсов. В большинстве случаев, однако, информационные потребности конечных пользователей имеют нерегламентированный характер. Поэтому интерфейс конечного пользователя в системе с такими возможностями должен включать в себя язык запросов.

Технический персонал и пользователи АИС осуществляют эксплуатацию и развитие системы на основе документации, составленной в соответствии с правовыми, методическими, эргономическими и другими нормами.

Говорят о правовом, методическом, технологическом, метрологическом и эргономическом обеспечении АИС.

Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, регламентирующих правовые отношения при функционировании АИС и юридический статус результатов ее функционирования. Документированная информация, обработанная АИС, приобретает юридическую силу после ее удостоверения должностным лицом в установленном порядке или электронной цифровой подписью. Кроме того, правовое обеспечение определяет: права, обязанности и ответственность персонала, в том числе за своевременность и точность обработки информации, правила пользования информацией и порядок разрешения споров по поводу ее достоверности.

Методическое обеспечение — совокупность документов системообразующего характера, позволяющих сделать обозримыми и понятными для заказчика проектные предложения разработчика, а также обеспечивающих взаимодействие проектировщиков со смежниками, а эксплуатационников — с взаимодействующими системами. Методическое обеспечение разрабатывается на всех стадиях и этапах жизненного цикла АИС.

Технологическое обеспечение — совокупность документов, описывающих технологию функционирования АИС и технологические приемы для получения конкретных результатов. В основном применяются типовые технологические процессы, операции и технологические переходы.

Метрологическое обеспечение — совокупность средств и методик измерения характеристик объектов информации, а также технических и программных средств. Методики измерения базируются на теориях измерений и шкалах, выбор которых серьезно влияет на адекватность информационных моделей.

Эргономическое обеспечение — совокупность реализованных решений по согласованию психологических, психофизиологических, антропометрических, физиологических характеристик и возможностей пользователей АИС с техническими характеристиками комплекса средств автоматизации и параметрами рабочей среды на рабочих местах персонала.

В настоящее время при широком распространении мультимедийных технологий проблемой становится информационная перегрузка специалистов. Широкое внедрение средств автоматизации в жизнь общества привело к появлению большого количества автоматизированных систем различного функционального назначения и уровня автоматизации.

Родовидовая структура АИС определяется комплексом классификационных признаков или свойств. Эти признаки могут выступать как основания для классификации АИС на структурные группы или классы.

АИС — понятие многогранное и потому имеет большое число признаков классификации.

  1. Признак классификации — объект управления. Выделяют:

    • автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Объект управления — устройства, информация передается сигналами;

    • автоматизированные системы организационного управления (АСОУ). Объект управления — люди, информация передается с помощью документов;

    • ИАСУ — интегрированные АСУ, объединяющие в одну систему АСУТП и АСОУ.

  2. Признак классификации — иерархия управления.

    • в управлении предприятиями:

      • отраслевые АСУ (ОАСУ),

      • АСУ объединения (АСУО),

      • АСУ предприятия (АСУП)

    • в управлении территориями:

      • ИС федерального уровня,

      • ИС регионального уровня,

      • ИС муниципального уровня.

  3. Признак классификации — характер решаемых задач. Выделяют:

    • автоматизированные системы обработки данных (АСОД). Исторически такие автоматизированные системы характеризуются большим объемом исходных данных и несложностью алгоритмов обработки. Основной объем вычислительных операций выполняется методом прямого счета, например обработка данных по составлению сводного баланса предприятия на основе балансов дочерних предприятий. Главная задача АСОД — обработка входных документов (данных) в соответствии с алгоритмом задачи и своевременная выдача результатных (выходных) документов пользователю;

    • автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС). Предназначены для записи и длительного хранения информации, выдаваемой по запросу. Могут быть отдельной системой (например, в библиотеке) или входить составной частью в АСУП. В основе лежит БД, хранящая как структурированные (в виде таблиц), так и неструктурированные (текстовые) данные;

    • автоматизированные интеллектуальные информационные системы (АИИС). Вырабатывают решения в логической, числовой или символьной форме, при этом окончательное решение остается за человеком. Являются часто вторичными по отношению к АСОД, поскольку, прежде чем заниматься анализом данных, необходимо данные получить, для чего используется АСОД. Работают в диалоговом режиме. Сложность реализации систем обусловлена трудностями формирования алгоритмов анализа, выработки вариантов решений и принятия решений.

В основе АИИС лежит концепция искусственного интеллекта, главные компоненты в структуре АИИС — база знаний, интеллектуальный интерфейс и программа логических выводов. Разновидностью АИИС являются экспертные системы и системы поддержки принятия решений.

Несмотря на непрерывное расширение сферы автоматизации, только около 5% АИС реализованы как интеллектуальные информационные системы. Например, подавляющее большинство АСУП являются по своей сути информационно-поисковыми системами.

  1. Признак классификации — характер логической организации хранимой информации. Выделяют:

    • фактографические АИС. Обеспечивают накопление и хранение данных в виде множества фактов — свойств экземпляров объектов реального мира;

    • документальные АИС. Обеспечивают накопление и хранение данных в виде множества текстовых документов. Информация при вводе, как правило, не структурируется или структурируется в ограниченном виде.

Для вводимого документа могут устанавливаться некоторые формализованные позиции — дата изготовления, исполнитель, тематика; геоинформационные системы (ГИС). Данные организованы в виде отдельных информационных объектов, привязанных к общей электронной топографической основе.

Автоматизированные информационные системы имеют комбинированную характеристику. Например, АИС, используемые в сфере государственного и муниципального управления, можно охарактеризовать как автоматизированные системы организационного управления, при этом они могут быть реализованы как системы обработки данных или информационно-поисковые системы и относиться к АИС регионального уровня. Если речь идет о предприятии, то АИС предприятия может характеризоваться как АСУП, реализованная как информационно-поисковая система.