Особенности развития автоматизированных информационных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

АСУ - это, как правило, система «человек-машина», призванная обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации процесса управления. В отличие от автоматических систем, где человек полностью исключён из контура управления, АСУ предполагает активное участие человека в контуре управления, который обеспечивает необходимую гибкость и адаптивность АСУ.

В зависимости от роли человека в процессе управления, форм связи и функционирования звена «человек-машина», оператором и ЭВМ, между ЭВМ и средствами контроля и управления все системы можно разделить на два класса:

1. Информационные системы, обеспечивающие сбор и выдачу в удобном виде информацию о ходе технологического или производственного процесса. В результате соответствующих расчётов определяют, какие управляющие воздействия следует произвести, чтобы управляемый процесс протекал наилучшим образом. Основная роль принадлежит человеку, а машина играет вспомогательную роль, выдавая для него необходимую информацию. Информационные системы бывают:

- информационно-поисковые и информационно-решающие;

- системы организационного управления, системы управления технологическими процессами, системы автоматизированного проектирования.

2. Управляющие системы, которые обеспечивают наряду со сбором информации выдачу непосредственно команд исполнителям или исполнительным механизмам. Управляющие системы работают обычно в реальном масштабе времени, т.е. в темпе технологических или производственных операций. В управляющих системах важнейшая роль принадлежит машине, а человек контролирует и решает наиболее сложные вопросы, которые по тем или иным причинам не могут решить вычислительные средства системы. Управляющие системы бывают:

- супервизорные;

- системы прямого цифрового управления.

автоматизированный информационный управление

1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Процесс автоматизации начался намного раньше, чем нам могло бы казаться, автоматизация на самом деле появилась практически сразу же с возникновением производства, а само по себе производство существует уже так давно, что точно никто и не скажет. Мы начнем рассматривать с появления самодействующих устройств. Самодействующие устройства - прообразы современных автоматов - появились в глубокой древности. Однако в условиях мелкого кустарного и полукустарного производства вплоть до 18 в. практического применения они не получили и оставаясь занимательными игрушками, свидетельствовали лишь о высоком искусстве древних мастеров. Совершенствование орудий и приёмов труда, приспособление машин и механизмов для замены человека в производственных процессах вызвали в конце 18 в. - начале 19 в. резкий скачок уровня и масштабов производства, известный как промышленная революция 18-19 вв.

Промышленная революция создала необходимые условия для механизации производства в первую очередь прядильного, ткацкого, металло- и деревообрабатывающего. К. Маркс увидел в этом процессе принципиально новое направление технического прогресса и подсказал переход от применения отдельных машин к автоматической системе машин, в которой за человеком остаются сознательные функции управления: человек становится рядом с процессом производства в качестве его контролёра и регулировщика. Важнейшими изобретениями этого периода стали изобретения русским механиком И.И. Ползуновым автоматического регулятора питания парового котла (1765) и английским изобретателем Дж. Уаттом центробежного регулятора скорости паровой машины (1784), ставшей после этого основным источником механической энергии для привода станков, машин и механизмов.

Автоматизированная система управления или АСУ -- комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин "автоматизированная", в отличие от термина "автоматическая" подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.

Создание автоматизированных систем управления в нашей стране началось в 50 годах двадцатого века. Но, к сожалению, все научные разработки упирались в существенно сдерживающий фактор - высокую цену электронных вычислительных машин, поэтому они изначально создавались только для целей ПВО и здесь мы намного обогнали все развитые страны Запада. Еще в начале 1960-х годов известный академик Глушков В.М. предлагает правительству СССР разработать Общегосударственную автоматизированную систему управления экономикой страны (ОГАС), для этой цели, по его приблизительным оценкам, необходимо было как минимум 15-20 лет времени и около 20 млрд. советских рублей, но и выигрыш стоил того: ОГАС давала реальный шанс построить самую эффективную экономику в мире.

К сожалению, данная идея потерпела неудачу, хотя поначалу власти и отнеслись к ней с пониманием, и вроде бы были готовы пойти навстречу Глушкову. Затем был крах ещё нескольких гениальных идей, по большему счету из-за их дороговизны и консервативному настрою общества в целом. И лишь в 80-х годах началось формирование сектора автоматизированных систем управления лишь в качестве средства автоматизации определенных процессов, для сбора и обработки разнообразной информации и решения прочих локальных задач:

- Автоматизированные системы учета исполнительской дисциплины

- Автоматизированные системы расчетов, материально-технического и др. обеспечения, проектирования и т.д.

- АСУТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами. Эти системы были довольно простые, но чрезвычайно востребованные и эффективные.

История развития информационных систем и цели их использования на разных периодах представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 - Изменение подхода к использованию информационных систем

Изменение подхода к использованию	Концепция использования информации	Вид информационных систем	Цель использования
1950-1960 гг.	Бумажный поток расчетных документов	Информационные системы обработки расчетных документов на электромеханических бухгалтерских машинах	Повышение скорости обработки документов Упрощение процедуры обработки счетов и расчета зарплаты
1960-1970 гг.	Основная помощь в подготовке отчетов	Управленческие ин формационные системы для производственной информации	Ускорение процесса подготовки отчетности
1970-1990 гг.	Управленческий контроль реализации (продаж)	Системы поддержки принятия решений Системы для высшего звена управления	Выработка наиболее рационального решения
2000 гг.	Информация - стратегический ресурс, обеспечивающий конкурентное преимущество	Стратегические информационные системы Автоматизированные офисы	Выживание и процветание фирмы

1 этап. Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов. 2 этап. 60-е гг. знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее. 3 этап. В 70-х - начале 80-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений. 4 этап. К концу 90-х начала 2000 гг. концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.

2. КЛАССЫ СТРУКТУР И ФУНКЦИИ АСУ

В сфере промышленного производства с позиций управления можно выделить следующие основные классы структур систем управления: децентрализованную, централизованную, централизованную рассредоточенную и иерархическую.

Децентрализованная структура (рис. 2.1 а). Построение системы с такой структурой эффективно при автоматизации технологически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая система представляет собой совокупность нескольких независимых систем со своей информационной и алгоритмической базой. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии только этого объекта. Централизованная структура (рис. 2.1, б) осуществляет реализацию всех процессов управления объектами в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анализа в соответствии с критериями системы вырабатывает управляющие сигналы. Появление этого класса структур связано с увеличением числа контролируемых, регулируемых и управляемых параметров и, как правило, с территориальной рассредоточенностью объекта управления.

Достоинствами централизованной структуры являются достаточно простая реализация процессов информационного взаимодействия; принципиальная возможность оптимального управления системой в целом; достаточно легкая коррекция оперативно изменяемых входных параметров; возможность достижения максимальной эксплуатационной эффективности при минимальной избыточности технических средств управления. Недостатки централизованной структуры следующие: необходимость высокой надежности и производительности технических средств управления для достижения приемлемого качества управления; высокая суммарная протяженность каналов связи при наличии территориальной рассредоточенности объектов управления.

Централизованная рассредоточенная структура (рис. 2.1, в). Основная особенность данной структуры -- сохранение принципа централизованного управления, т.е. выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состояниях всей совокупности объектов управления. Некоторые функциональные устройства системы управления являются общими для всех каналов системы и с помощью коммутаторов подключаются к индивидуальным устройствам канала, образуя замкнутый контур управления.

Алгоритм управления в этом случае состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов управления объектами, которые реализуются совокупностью взаимно связанных органов управления. В процессе функционирования каждый управляющий орган производит прием и обработку соответствующей информации, а также выдачу управляющих сигналов на подчиненные объекты. Для реализации функций управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления. Достоинства такой структуры: снижение требований, к производительности и надежности каждого центра обработки и управления без ущерба для качества управления; снижение суммарной протяженности каналов связи.



Рисунок 2.1 - Основные классы структур систем управления

Недостатки системы в следующем: усложнение информационных процессов в системе управления из-за необходимости обмена данными между центрами обработки и управления, а также корректировка хранимой информации; избыточность технических средств, предназначенных для обработки информации; сложность синхронизации процессов обмена информацией.

Иерархическая структура (рис. 2.1, г). С ростом числа задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем переработанной информации и повышается сложность алгоритмов управления. В результате осуществлять управление централизованно невозможно, так как имеет место несоответствие между сложностью управляемого объекта и способностью любого управляющего органа получать и перерабатывать информацию. Кроме того, в таких системах можно выделить, следующие, группы задач, каждая из которых характеризуется соответствующими требованиями по времени реакции на события, происходящие в управляемом процессе: задачи сбора данных с объекта управления и прямого цифрового управления (время реакции, секунды, доли секунды); задачи экстремального управления, связанные с расчётами желаемых параметров управляемого процесса и требуемых значений уставок регуляторов, с логическими задачами пуска и остановки агрегатов и др. (время реакции -- секунды, минуты); задачи оптимизации и адаптивного управления процессами, технико-экономические задачи (время реакции -- несколько секунд); информационные задачи для административного управления, задачи диспетчеризации и координации в масштабах цеха, предприятия, задачи планирования и др. (время реакции -- часы).

Очевидно, что иерархия задач управления приводит к необходимости создания иерархической системы средств управления. Такое разделение, позволяя справиться с информационными трудностями для каждого местного органа управления, порождает необходимость согласования принимаемых этими органами решений, т. е. создания над ними нового управляющего органа. На каждом уровне должно быть обеспечено максимальное соответствие характеристик технических средств заданному классу задач.

Кроме того, многие производственные системы имеют собственную иерархию, возникающую под влиянием объективных тенденций научно-технического прогресса, концентрации и специализации производства, способствующих повышению эффективности общественного производства. Чаще всего иерархическая структура объекта управления не совпадает с иерархией системы управления. Следовательно, по мере роста сложности систем выстраивается иерархическая пирамида управления. Управляемые процессы в сложном объекте управления требуют своевременного формирования правильных решений, которые приводили бы к поставленным целям, принимались бы своевременно, были бы взаимно согласованы. Каждое такое решение требует постановки соответствующей задачи управления. Их совокупность образует иерархию задач управления, которая в ряде случаев значительно сложнее иерархии объекта управления.

В многоуровневой иерархической системе управления выделяют обычно три уровня. Например, в системе управления гибкой производственной системой (ГПС) можно выделить следующие уровни управления:

- уровень управления работой оборудования и технологическими процессами;

- уровень оперативного управления ходом производственного процесса в ГПС;

- уровень планирования работы ГПС.

В функции нижнего уровня управления входят:

- сбор и обработка информации и непосредственное управление технологическими процессами и работой оборудования с учетом команд, поступающих от вышестоящего уровня;

- фиксация времени простоя оборудования с учетом причин простоя;

- контроль за состоянием режущего инструмента и учёт его использования;

- учет числа обработанных деталей;

- передача информации в уровень оперативного управления ГПС.

Функциями уровня оперативного управления ходом производственного процесса в ГПС являются следующие:

- анализ наличия ресурсов для выполнения сформированных заданий на шаге управления;

- оперативная корректировка режимов отдельных технологических процессов и выдача коррекции на технические устройства низшего уровня;

- контроль качества изделий;

- прием и систематизация информации от управляющих устройств низшего уровня;

- координация работы всех элементов ГПС в соответствии с полученным заданием;

- передача информации в верхний уровень управления.

Функциями уровня планирования работы ГПС являются:

- решение комплекса задач, связанных с формированием ежемесячных графиков загрузки оборудования ГПС;

- решение комплекса задач, связанных с управлением и контролем за работой уровня оперативного управления ГПС;

- управление библиотекой управляющих программ для оборудования ГПС;

- сбор, обработка и выдача информации о ходе производственного процесса в ГПС.

Функции управления могут быть распределены между уровнями и по-другому. Однако, как правило, для всех иерархических систем характерно, что по мере продвижения от нижних уровней к верхним информация о состоянии технологического объекта обобщается, а управляющие воздействия относятся к более крупным частям технологического или производственного процесса. Для сложных процессов на крупных производственных комплексах строятся системы управления, сочетающие описанные выше способы включения ЭВМ в контур управления. Такая система разделяется на подсистемы, для каждой из которых в зависимости от возможностей ее математического описания и экономической целесообразности выбрана определенная структура. Комплекс подсистем можно реализовать либо на одной ЭВМ, разделяющей время между подсистемами, либо на нескольких ЭВМ, каждая из которых обслуживает соответствующую подсистему, либо на вычислительной сети, состоящей из большого числа мини- или микро-ЭВМ. Иерархическая структура автоматического управления позволяет объединить управление различными производственными объектами и согласовать их работу, т. е. подойти к производственному процессу как к единому целому, а не как к набору независимых частей. При этом можно автоматизировать весь комплекс производственных процессов, включая транспортные операции и различные организационные задачи.

Таким образом, применение современных средств управления технологическими и производственными процессами позволяет подойти к процессу как к единому целому, а не как, к набору независимых частей; вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных технических средств, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов и полуфабрикатов, изменения во внешней среде, ошибки оператора и др.; управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для выпускаемой номенклатуры путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ на однотипном оборудовании и т.п.

Использование на производстве автоматизированной системы управления помогает решить большое количество задач, экономя не только денежные средства, но и время. Основными функциями автоматизированной системы управления на производстве являются следующие:

1. принятие, оформление и учет заказов;

2. приблизительный расчет затрат на выполнение заказа с последующим расчетом стоимости заказа для клиента;

3. распределение этапов выполнения заказа между различными цехами производства;

4. выставление приблизительных сроков выполнения каждого из этапов;

5. контроль над выполнением заказа;

6. составление плана предстоящих закупок оборудования и материалов;

7. расчет сумм, планируемых к выдаче сотрудникам в качестве заработной платы;

8. регулирование расхода материала на складах;

9. контроль над состоянием и объемами готовой продукции, находящейся на складе;

10. ведение бухгалтерии;

11. формирование и регулярное пополнение клиентской базы данных;

12. детальный анализ эффективности работы предприятия.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ АСУ

3.1 Информационные системы

Цель таких систем - получение оператором информации с высокой достоверностью для эффективного принятия решений. Характерной особенностью для информационных систем является работа ЭВМ в разомкнутой схеме управления. Причём возможны информационные системы различного уровня.

Информационные системы должны, с одной стороны, представлять отчёты о нормальном ходе производственного процесса и, с другой стороны, информацию о ситуациях, вызванных любыми отклонениями от нормального процесса.

Современные информационные системы состоят из нескольких видов обеспечивающих подсистем, к которым относятся: техническое, программное, информационное, организационное, правовое и эргономическое обеспечения. Техническое обеспечение представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование информационной системы. В него входят персональные компьютеры, периферийное оборудование (принтеры, сканеры, плоттеры и т.д.), средства коммуникации и связи (модемы, сетевые платы и т.д.), а также средства оргтехники (ксероксы, факсы и т.д.).

Средства оргтехники целесообразно включать в техническое обеспечение информационной системы, так как они органично встраиваются в систему сбора, передачи и обработки информации и являются неотъемлемым атрибутом современного офиса. Кроме того, функции принтера, ксерокса, факса выполняет одно устройство. Выбор необходимого состава технических средств должен определяться, прежде всего, функциональными задачами информационной системы и соответствующей предметной областью. Программное обеспечение -- это совокупность программ и документации на них, реализующих основные функции информационной системы. Рынок программного обеспечения, предназначенный для реализации задач в области социально-культурного сервиса и туризма, достаточно обширен. Необходимость разработки собственного программного обеспечения возникает только при решении уникальных задач.

Информационное обеспечение представляет собой совокупность информационной базы предметной области и средств и методов ее обработки. Создание информационной базы в области социально-культурного сервиса и туризма является одной из сложнейших проблем. Прежде всего, встают вопросы проектирования информационной базы, которые являются определяющим условием успешной работы всей системы в будущем. Не менее трудоемкой задачей является наполнение информационной базы конкретными данными.

Организационное обеспечение представляет собой комплекс методов и правил организации работы с информационной системой, а также описание должностных инструкций пользователей информационной системы. В сложных информационных системах этот вид обеспечения играет весьма важную роль, так как он определяет порядок функционирования информационной системы. Несоблюдение правил пользования информационной системой и невыполнение должностных инструкций могут привести к неадекватности базы данных и, как следствие, к принятию неправильных управленческих решений.

Пример. В системах управления гостиничными комплексами несвоевременный ввод информации о состоянии номерного фонда может привести к снижению эффективности работы всей гостиницы. Правовое обеспечение включает в себя комплекс правовых норм и прав пользователей информационной системы. Эта подсистема обеспечивает ограничение доступа к данным различных категорий пользователей, как правило, путем организации парольного доступа. Кроме того, в настоящее время одними из важнейших вопросов становятся проблемы защиты информации от несанкционированного доступа. Эргономическое обеспечение предполагает разработку рекомендаций и норм правильной организации рабочего места пользователя системы, в том числе правильное расположение компьютеров в помещении, соблюдение необходимого уровня освещенности, установление нормирования работы пользователя за компьютером и т.п.

К современным техническим средствам реализации информационных технологий относятся: персональные компьютеры; локальные и глобальные вычислительные сети; коммуникационные средства; телефонная техника; видеоинформационные системы и др. Современные информационные системы предполагают, как правило, интеграцию различных программных продуктов. В состав информационной системы входят средства для документационного обеспечения управления, информационной поддержки предметных областей, в частности социально-культурного сервиса и туризма, коммуникационное программное обеспечение, средства организации коллективной работы сотрудников и другие вспомогательные технологические продукты. Внедрение информационных технологий предполагает не только автоматизацию основных информационных бизнес-процессов, но иногда и их существенное изменение. Это связано с совершенствованием документооборота в системе, а повышение надежности и оперативности предоставления информации позволяет больше времени уделять ее анализу, а не рутинной обработке.

Внедрение современных информационных технологий должно обеспечивать выполнение ряда требований, в том числе наличие удобного и дружественного интерфейса, обеспечение безопасности с помощью различных методов контроля и разграничения доступа к информационным ресурсам, поддержку распределенной обработки информации, использование архитектуры клиент-сервер, модульный принцип построения систем, поддержку технологий Интернет и т.д.

Автоматизированные информационные системы разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков.

В зависимости от характера обработки данных АИС делятся на информационно-поисковые и информационно-решающие. Информационно-поисковые системы производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. Например, ИС библиотечного обслуживания, резервирования и продажи билетов на транспорте, бронирования мест в гостиницах и пр. В таблице 3.1 приведены наиболее крупные и известные мировые системы бронирования и основные поддерживающие их авиакомпании.

Таблица 3.1 - Компьютерные системы бронирования GDS

Система резервирования	Поддерживающие авиакомпании
Amadeus Galileo Sabre Worldspan	Lufthansa, Iberia, Air France, SAS United Airlines, British Airlines, KLM, Austrian American Airlines Delta Airlines, TWA

В качестве примера опишем систему Amadeus.(www.amadeus.com). В настоящее время в систему Amadeus включены две системы: System One (Continantal Airlines) и Start. К системам, совместимым с Galileo, относятся: Traviswiss, Travicom, TraviAustria.

Система бронирования Amadeus создана в 1987 г. крупнейшими европейскими авиакомпаниями Air France, Iberia, Lufthansa, SAS и является одной из самых больших и распространенных систем резервирования. Центр сети находится в Германии (около Мюнхена).

Система Amadeus включает ряд стандартных и несколько дополнительных модулей:

- Amadeus Air осуществляет бронирование полетов более 700 авиакомпаний;

- Amadeus Car обеспечивает бронирование автомобилей в 128 странах мира (4600 различных пунктов);

- Amadeus Hotel позволяет получить информацию более чем о 51 тыс. отелей по всему миру а также обеспечить бронирование мест в них;

- Amadeus Ferry (паромные переправы) предоставляет широкий набор услуг путешествующим на пароме;

- Amadeus tickets позволяет бронировать билеты на спортивные и культурные мероприятия, причем в среднем осуществляется более 300 бронирований ежедневно;

- Amadeus Videotext является новинкой электронной связи между турагентами и потребителями;

- Amadeus Pro Tempo обеспечивает поиск гостиницы по выбранным достопримечательностям;

- Hotel Mapping выводит на экран монитора карту местности, на которой обозначено месторасположение интересующей клиента гостиницы.

Подключение к системе Amadeus осуществляется по различным вариантам.

1. Стационарное подключение через выделенные линии связи.

2. Телефонная версия Dial-Up.

3. Подключение через Интернет, которое обеспечивает: доступ к центральному серверу Amadeus;

- открытие на сайте турагентства собственной системы бронирования;

- беспроводное подключение к системе с помощью мобильного телефона.

4. К первому и второму вариантам программ относятся front-office система Amadeus Pro Tempo и дополнительные (пользовательские) приложения:

Pro Zoom осуществляет анализ эффективности деятельности агентства и ведение статистики;

Pro Script обеспечивает создание собственных удобных интерфейсов, меню и макрокоманд;

Nego Fares обеспечивает работу по конфиденциальным и корпоративным тарифам, при этом возможна как самостоятельная загрузка агентствами льготных тарифов для своих клиентов, так и получение доступа к специальным ценам авиакомпаний;

Amadeus MTL (Manual Local Ticketing) предназначена для автоматической печати билетов на бланках ручной выписки на матричном принтере, используется 26 готовых масок билетов. Использование этой программы позволяет обойтись без дорогостоящих специальных принтеров для печати билетов;

Speed Mode обеспечивает повышение производительности работы путем минимизации количества необходимых транзакций;

Value Pricer позволяет оптимизировать поиск сложных вариантов перелета и по запросу пользователя выдает до четырех вариантов различных комбинаций авиатарифов с учетом наилучших вариантов стыковок и маршрутов;

On-line -- обширная справочная система оперативной информации и т.д. Достоинствами системы являются:

- высокая стабильность независимо от объема обрабатываемых данных;

- удобный и многофункциональный интерфейс;

- высокая гибкость администрирования системы, в частности определение прав пользователей, наличие индивидуальных настроек, ведение подробного системного журнала и т.п.

Информационно-решающие системы осуществляют, кроме того, операции переработки информации по определенному алгоритму. По характеру использования выходной информации такие системы принято делить на управляющие и советующие. Результирующая информация управляющих АИС непосредственно трансформируется в принимаемые человеком решения. Для этих систем свойственны задачи расчетного характера и обработка больших объемов данных, например АИС планирования производства или заказов, бухгалтерского учета. Советующие АИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и учитывается при формировании управленческих решений, а не инициирует конкретные действия. Эти системы имитируют интеллектуальные процессы обработки знаний, а не данных (например, экспертные системы). Рассмотрим экспертные системы подробнее. Экспертная система - это компьютерная система, в которую включены знания специалистов о некоторой проблемной области и которая в пределах в приделах этой области обеспечивает автоматическую реализацию экспертных решений.

Структура ЭС состоит из трех основных блоков:

· базы данных (БД);

· базы знаний (БЗ);

· и «решателя проблем» (РП) или «машины логического вывода».

Рассмотрим содержимое этих блоков. Базы данных отличаются от баз знаний характерным уровнем абстракции, а также уровнем организации размещённых в них информационных массивов. При этом, под термином «данные» чаще всего понимают «неструктурованный набор чисел, фактов и символов», накопленных в фактографических (библиографических, полнотекстовых, проч.) БД. «Знания» же обычно трактуются как «понятия высокого уровня абстракции». Проще говоря: «данные» - это материалы, извлечённые из источников или сами источники, подготовленные к размещению и хранению в памяти компьютера, а «знания» - это «внешние» источнику сведения, предназначенные для лучшего его понимания.

База знаний (БЗ) представляет собой модель мнений эксперта или группы экспертов, представленных в виде особых правил («продукций»), имеющих логическую форму: «если то». Естественно, что при создании БЗ используется знания ведущих специалистов в той или иной проблемной области. При этом в большинстве ЭС набор правил может быть расширен пользователем. Существенными элементами многих БЗ являются различные справочники, «энциклопедии», тезаурусы

На рисунке 3.1 изображена обобщенная структура экспертной системы.

Рисунок 3.1 - Структура экспертной системы (упрощенная)

Машина логического вывода - механизм рассуждений, оперирующий знаниями и данными с целью получения новых данных из знаний и других данных, имеющихся в рабочей памяти. Для этого обычно используется программно реализованный механизм дедуктивного логического вывода (какая-либо его разновидность) или механизм поиска решения в сети фреймов или семантической сети.

Машина логического вывода может реализовывать рассуждения в виде:

1. дедуктивного вывода (прямого, обратного, смешанного);

2. нечеткого вывода;

3. вероятностного вывода;

4. унификации;

5. поиска решения с разбиением на последовательность подзадач;

6. поиска решения с использованием стратегии разбиения пространства поиска с учетом уровней абстрагирования решения или понятий, с ними связанных;

7. монотонного или немонотонного рассуждения;

8. рассуждений с использованием механизма аргументации;

9. ассоциативного поиска с использованием нейронных сетей;

10. вывода с использованием механизма лингвистической переменной.

Будущее экспертных систем, возможно, выражено в следующей схеме.



Рисунок 3.2 - Схема «Будущее экспертных систем»

Здесь:

· Тезаурус (имеется в виду интеллектуальный тезаурус) - это совокупность данных и программ, обеспечивающих вычисление функций, значение которых может быть определено в терминах смысловых отношений между единицами и конструкциями информационного языка (т.е. языка, «понимаемого» машинами).

· Интерпретатор текста - компьютерная программа или пакет программ, обеспечивающие реализацию того или иного метода математического анализа текста. В основе семантической (смысловой) интерпретации текста лежит использование определяемых в тезаурусе сведений о совместимости понятийных единиц анализируемого текста.

· Лингвистический процессор - компьютерная программа, обеспечивающая проведение исследований лингвистической структуры текста.

· Визуализация структуры текста - это представление его структуры в удобной для зрительного восприятия форме. Визуализация структуры текста предполагает:

o сохранения в памяти ЭВМ «изображения» текста в его оригинальном виде;

o выявление основных его элементов (на схеме в качестве таких элементов указаны т.н. сверхфразовые единства, имеющие свои законы построения и функционирования;

o установление (фиксация) связей между этими элементами.

В зависимости от сферы применения различают следующие классы АИС.

Системы организационного управления предназначены для автоматизации функций управленческого персонала, как промышленных предприятий, так и непромышленных объектов (гостиниц, банков, магазинов и пр.). Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учет, управление сбытом, снабжением и другие экономические и организационные задачи.

Например, современный бухгалтерский учет выступает как информационная система, обслуживающая процесс принятия управленческих решений (рис. 3.3).

Рисунок 3.3 - Бухгалтерский учет как информационная система для принятия управленческих решений

Бухгалтерский учет, таким образом, обеспечивает количественной информацией процесс принятия и реализации управленческих решений. Информационная связь между финансовым и управленческим учетом никакими законодательными нормами и стандартами не регламентируется. Тем не менее, информация управленческого учета должна быть согласована и сопоставима с информацией финансового учета. Для обеспечения такой сопоставимости следует внимательно отнестись к процессу разработки учетной политики предприятия, которая должна формироваться совместными усилиями главного бухгалтера и финансового директора. В противном случае сбором и обработкой учетной информации, используемой для принятия управленческих решений, придется заниматься специальной учетной службе, что в условиях обострения ценовой конкуренции не будет способствовать уменьшению или оптимизации затрат.

В качестве примера системы бухгалтерского учета приведем CD Систему «Актив+Бизнес»(http://www.nikagame.com).

Рисунок 3.4 - CD Система бухгалтерского учета «Актив+Бизнес»



Рисунок 3.5 - Характеристики CD Системы бухгалтерского учета «Актив+Бизнес»

Более подробную информацию по поводу приведенной системы можно найти на сайте http://www.nikagame.com. Системы управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала по контролю и управлению производственными операциями. В таких системах обычно предусматривается наличие развитых средств измерения параметров технологических процессов (температуры, давления, химического состава и т.п.), процедур контроля допустимости значений параметров и регулирования технологических процессов.

Пример использования автоматизированной системы дистанционного контроля и управления технологическими процессами для дистанционного контроля и мониторинга здания или инженерного сооружения приведён на рисунке 3.6.



Рис. 3.6 - Применение автоматизированной системы дистанционного контроля и управления технологическими процессами для мониторинга инженерных конструкций зданий и сооружений

В роли устройства связи с объектом управления (мониторинга) выступает прибор «Точка А». Прибор имеет восемь аналоговых входов (входы напряжения 0…5 В), и один вход для цифровой шины, поддерживающей до 250 шт. цифровых датчиков температуры. Полученные в результате измерений данные передаются на Сервер через Интернет по каналу проводной сети LAN-Ethernet (или беспроводной сети в случае применения WiFi-адаптера). В локальной сети Ethernet устройство «Точка А» ведёт себя полностью аналогично ПК (поддерживает все основные стандартные сетевые протоколы, может работать через роутеры, маршрутизаторы и т.п.) Данные (температура) также могут отображаться на ЖКИ самого устройства. На Сервере полученные значения архивируются в файлах. Просмотреть архивы можно посредством клиентского ПО, которое подключается к серверу через Интернет. Также есть возможность наблюдения за контролируемыми параметрами объекта в реальном времени. Кроме того, Сервер поддерживает WEB-интерфейс, позволяющий организовывать доступ к данным через стандартный Интернет-браузер (в том числе со смартфона или КПК). Предусмотрены функции сигнализации (звуковой и визуальной) выхода параметра за заданный диапазон индивидуально для каждого из каналов измерения.

Клиентское ПО автоматизированной системы дистанционного контроля и управления технологическими процессами обеспечивает:

· отображение показаний датчиков в графическом виде на экране ПК;

· архивирование данных и воспроизведение ретроспективное воспроизведение за определенный период времени;

· сигнализацию выхода показаний датчиков за регламентные границы;

· конвертацию файлов архива в текстовый формат и формирование отчета;

· коррекцию «нулей» датчиков;

· полное конфигурирование прибора с ПК (установка частот опроса каналов, порогов регламентных границ контролируемого параметра, изменение сетевых настроек прибора, а также его внутренней программы (перепрошивка).

Более подробная информация по данной теме может быть рассмотрена на сайте http://www.distkontrol.ru/ в разделе «Система управления технологическими процессами».

Системы автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники, сооружений или технологий. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов. Интегрированные (корпоративные) АИС используются для автоматизации всех функций фирмы (корпорации) и охватывают весь цикл работ -- от планирования деятельности до сбыта продукции. Они включают в себя ряд модулей (подсистем), работающих в едином информационном пространстве и выполняющих функции поддержки соответствующих направлений деятельности.

Для визуализации общей картины по классификации АС была разработана соответствующая таблица.

Таблица 3.2 - Классификация автоматизированных систем

№	Вид АС	Зарубежные системы	Цель АС	Решаемые задачи и инструментарий	Примеры АС
1.	АСНИ (автоматизированная система научных исследований)	EPICS - Experimental Physics and Industrial Control System (система управления для экспериментальной физики и промышленности); TANGO - TAco - NextGeneration Objects - (свободная распределенная система управления экспериментальными установками).	Моделирование и проведение экспериментов	Математическая статистика, планирование эксперимента, методы оптимизации, имитационное моделирование	Система определения теплофизических характеристик и кинетических параметров, используемых в математической модели процесса отверждения для расчета температурно-конверсионного поля в изделии, при достаточно произвольных режимах нагрева; Система для исследования кинетики быстрых химических реакций.
2.	САПР (система автоматизированного проектирования)	CAD - Computing Aided Design (автоматизированные системы проектирования); CAE - Computing Aided Engineering (автоматизированные системы инженерного проектирования).	Автоматизация процессов расчетов и проектирования.	Изготовление конструкторской документации, смет, заказных спецификаций, оптимизация проектных решений, снижение сроков проектирования.	AutoCad; ArchiCad; Компас 3D; Solidworks; Catia и др.
3.	АСТПП (автоматизированная система технологической подготовки производства)	CAM - Computing Aided Manufacturing (автоматизированные системы поддержки производства).	Подготовка конкретного предприятия с его конкретными материальными и человеческими ресурсами к выпуску того или иного изделия или переходу на новую технологию.	Составление маршрутных и технологических карт, расчет и оптимизация загрузки людей и оборудования; расчеты потребностей и планирование запасов и т.п.	ТеМП - автоматизированное проектирование технологических процессов производства изделий авиационной и ракетно-космической техники; TechnologiCS; ПК ДиаМан и др.
4.	АСУ ТП (автоматизированная система управления технологическими процессами)	SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерский контроль и накопление данных); DCS - Distributed Control Systems (распределенные системы управления); PLC - Programmable Logic Controller (программируемый логический контроллер).	Управление изготовлением готовой продукции в основном для непрерывных производств	Задачи автоматического управления и регулирования	SCADA система “Статус-4?; PCS7 SIEMENS; Factory Suite корпорации Wonderware и др.
5.	АСУП (автоматизированная система управления предприятием)	MES - Manufacturing Execution Systems (системы управления производством); MRP - Material Requirements Planning (системы планирования потребностей в материалах); MRP II - Manufacturing Resource Planning (системы планирования ресурсов производства); CRP - C Resource Planning (система планирования производственных мощностей); PDM - Product Data Management (автоматизированные системы управления данными); SRM - Customer Relationship Management (системы управления взаимоотношениями с клиентами); ERP - Enterprise Resource Planning (планирование ресурсов предприятия); IRP - Intelligent Resource Planning (система интеллектуального планирования).	Решает задачи организации управления и экономики	Бух. учет, планирование, кадры, снабжение, сбыт и т.п.	1С:Предприятие; Trim; Галактика ERP; PLM-решения от Dassault Systиmes, набор приложений Oracle Applications, EIS Globus Profession

Анализ современного состояния рынка АИС показывает устойчивую тенденцию роста спроса на информационные системы организационного управления. Причем продолжает расти спрос именно на интегрированные системы. Автоматизация отдельной функции, например, бухгалтерского учета или сбыта готовой продукции, считается уже пройденным этапом для многих предприятий

В интегрированных АИС выделяют функциональные и обеспечивающие подсистемы. Функциональные подсистемы информационно обслуживают определенные виды деятельности, характерные для структурных подразделений предприятия или функций управления. Интеграция функциональных подсистем в единую систему достигается за счет создания и функционирования обеспечивающих подсистем. Функциональная подсистема представляет собой комплекс задач с высокой степенью информационных обменов (связей) между задачами. При этом под задачей понимается некоторый процесс обработки информации с четко определенным множеством входной и выходной информации. Состав функциональных подсистем определяется характером и особенностями автоматизируемой деятельности, отраслевой принадлежностью, формой собственности, размером предприятия. Деление АИС на функциональные подсистемы может строиться по различным принципам:

· предметному;

· функциональному;

· проблемному;

· смешанному (предметно-функциональному).

При использовании предметного принципа выделяют подсистемы, отвечающие за управление отдельными ресурсами: управление сбытом, управление производством, управление финансами, управление персоналом и т. д. При этом в подсистемах рассматривается решение задач на всех уровнях управления, обеспечивая интеграцию информационных потоков по вертикали (табл. 3.3).

Таблица 3.3 - Функциональные подсистемы, выделенные по предметному принципу

Уровни управления	Функциональные подсистемы
	Сбыт	Производство	Снабжение	Финансы
Стратегический уровень	Новые продукты и услуги. Исследования и разработки	Производственные мощности. Выбор технологий технологии	Материальные источники. Товарный прогноз	Финансовые источники. Выбор модели уплаты налогов
Тактический уровень	Анализ и планирование объемов сбыта	Анализ и планирование производственных программ	Анализ и планирование объемов закупок	Анализ и планирование денежных потоков
Оперативный уровень	Обработка заказов клиентов. Выписка счетов и накладных	Обработка производственных заказов	Складские операции. Заказы на закупку	Ведение бухгалтерских книг

Применение функционального принципа предполагает выделение подсистем по направлениям деятельности: технико-экономическое планирование, бухгалтерский учет, анализ хозяйственной деятельности, перспективное развитие (рис. 3.7).

Рисунок 3.7 - Структура функциональных подсистем АИС согласно функциональному принципу

Рассмотренная классификация АИС с указанными выше классификационными признаками не является единственной. Приведем пример классификации, где в качестве основного классификационного признака рассматриваются особенности автоматизируемой профессиональной деятельности -- процесса переработки входной информации для получения требуемой выходной. В соответствии с названиями приведенных на рис. 3.8 систем (аббревиатуры общеприняты среди специалистов по информационным технологиям и системам) нетрудно определить назначение и особенности каждой из них.

Рисунок 3.8 - Классификация АИС с учетом особенностей автоматизируемой профессиональной деятельности: АСУ -- автоматизированные системы управления (П -- персоналом, ТС -- техническими средствами); СППР -- системы поддержки принятия решения (Р -- руководителя, О -- должностного лица органа управления, Д -- оперативного дежурного, Оп -- оператора); АИВС -- автоматизированные информационно-вычислительные системы; ИРС -- информационно-расчетная система; САПР -- система автоматизированного проектирования; МЦ -- моделирующий центр; ПОИС -- проблемно-ориентированная имитационная система; АИИС -- автоматизированные информационно-справочные системы; АА -- автоматизированные архивы; АСД -- автоматизированные системы делопроизводства; АС -- автоматизированные справочники и, АК -- автоматизированные картотеки; АСВЭК -- автоматизированные системы ведения электронных карт; АСО -- автоматизированные системы обучения; АСОДИ -- автоматизированные системы обеспечения деловых игр; Т и ТК -- тренажеры и тренажерные комплексы

3.2 Управляющие системы

Управляющая система осуществляет функции управления по определённым программам, заранее предусматривающим действия, которые должны быть предприняты в той или иной производственной ситуации. За человеком остаётся общий контроль и вмешательство в тех случаях, когда возникают непредвиденные алгоритмами управления обстоятельства. Управляющие системы имеют несколько разновидностей.

Супервизорные системы управления. АСУ, функционирующая в режиме супервизорного управления, предназначена для организации многопрограммного режима работы ЭВМ и представляет собой двухуровневую иерархическую систему, обладающую широкими возможностями и повышенной надёжностью. Управляющая программа определяет очевидность выполнения программ и подпрограмм и руководит загрузкой устройств ЭВМ.

Рисунок 3.9 - Схема супервизорного управления

Задача режима супервизорного управления - поддержание ТП вблизи оптимальной рабочей точки путем оперативного воздействия на него. В этом одно из главных преимуществ данного режима. Работа входной части системы, и вычисление управляющих воздействий мало отличается от работы системы управления в режиме советчика. Однако, после вычисленных значений установок, последние преобразовываются в величины, которые можно использовать для изменения настроек регуляторов. Если регуляторы воспринимают напряжения, то величины вырабатываемые ЭВМ, должны быть преобразованы в двоичные коды, которые с помощью цифро-аналогового преобразователя превращаются в напряжения соответствующего уровня и знака. Оптимизация ТП в этом режиме выполняется периодически, напр. один раз в день. Должны быть введены новые коэффициенты в уравнения контуров управления. Это осуществляется оператором через клавиатуру, или считывая результаты новых расчетов, выполненные на ЭВМ более высокого уровня. После этого АСУ ТП способна работать без вмешательства извне в течение длительного времени. Примеры АСУ ТП в супервизорном режиме.

1. Управление плавильными печами. ЭВМ вырабатывает значения уставок электрического режима, а локальная автоматика управляет переключателями трансформатора по командам ЭВМ.

2. Управление автоматизированной транспортно-складской системы. ЭВМ выдает адреса стеллажных ячеек, а система локальной автоматики кранов-штабелеров отрабатывает перемещение их в соответствии с этими адресами.

Разработкой и установкой таких систем занимаются фирмы «SSI SCHAEFER», «KARDEX SHUTTLE» и др.

Системы прямого цифрового управления. ЭВМ непосредственно вырабатывает оптимальные управляющие воздействия и с помощью соответствующих преобразователей передаёт команды управления на исполнительные механизмы. Режим прямого цифрового управления позволяет применять более эффективные принципы регулирования и управления и выбирать их оптимальный вариант; реализовать оптимизирующие функции и адаптацию к изменению внешней среды и переменным параметрам объекта управления; снизить расходы на техническое обслуживание и унифицировать средства контроля и управления.

Рисунок 3.10 - Схема прямого цифрового управления

Установки вводятся в АСУ оператором или ЭВМ, выполняющей расчеты по оптимизации процесса. При наличии системы прямого цифрового управления оператор должен иметь возможность изменять установки, контролировать некоторые избранные переменные, варьировать диапазоны допустимого изменения измеряемых переменных, изменять параметры настройки и вообще должен иметь доступ к управляющей программе. Одно из главных преимуществ режима прямого цифрового управления заключается в возможности изменения алгоритмов управления для контуров простым внесением изменений в хранимую программу. Наиболее очевидный недостаток прямого цифрового управления проявляется при отказе ЭВМ.

...