ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ...

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

К.А. Толстов

ИНФОРМАЦИОННЫЕ

ТЕХНОЛОГИИ

УПРАВЛЕНИЯ

Конспект лекций

Ульяновск 2006

ББК У 050.2с-5 я7 Т52 Толстов К.А. Информационные технологии управления: конспект лекций /

К.А. Толстов. – Ульяновск: УВАУ ГА, 2006. – 106 с. Содержит основные теоретические сведения в области информационных

технологий управления, основы проектирования баз данных. Разработано в соответствии с государственным образовательным стандар-

том высшего профессионального образования РФ по дисциплине «Информаци-онные технологии управления».

Предназначено для студентов заочной формы обучения специализации 061140 – Менеджмент на воздушном транспорте, может быть использовано курсантами специализации 061140, преподавателями и аспирантами, специали-зирующимися в области информационных технологий.

Печатается по решению Редсовета училища.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………….. 1. Основные понятия в области информации………………………………….. 2. Основы информационных технологий……………………………………… 3. Информационные системы………………………………………….……… 4. Информационная технология обработки данных………………….……… 5. Информационная технология автоматизированного офиса……………… 6. Информационная технология поддержки принятия решений…………… 7. Информационная технология экспертных систем………………………... 8. Информационные технологии в управлении предприятием……………… 9. Основы построения баз данных………………………….............................. Библиографический список…………………………………………………..

349

15262938464962

106

© Ульяновск, УВАУ ГА, 2006

К.А. ТолстовИнформационные технологии управления: конспект лекций

2 © НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА (и), 2009

ПРЕДИСЛОВИЕ

Конспект лекций представляет собой сжатое изложение материала, не-

обходимого для успешного изучения дисциплины «Информационные тех-

нологии управления», и раскрывает все вопросы, предусмотренные обра-

зовательным минимумом программы курса.

Информатика как наука молодая динамично развивается в наши дни и

пока не обладает устоявшейся терминологией. Отсутствие точных базис-

ных определений объясняется также сложностью явлений и процессов,

изучением которых занимаются информатика и связанные с ней науки. В

данном пособии при рассмотрении основных понятий приводятся наиболее

часто используемые их трактовки, отвечающие современным взглядам.

Основываясь на имеющихся разнообразных классификациях информа-

ционных технологий, автор предлагает наиболее объективно отражающий

суть процессов вариант классификации ИТУ. Рассмотрены перспективные

концепции и методологии, применяемые при построении систем управле-

ния, а также новые направления преобразования деятельности предпри-

ятия (реинжиниринг, бизнес-инжиниринг), сформировавшиеся в послед-

ние годы.

Пособие позволяет сформировать ясное представление о процессах ав-

томатизации деятельности современных предприятий, о месте информа-

ционных технологий в современных системах управления.

Автор признателен рецензентам и коллегам по кафедре информатики за

ценные рекомендации в ходе обсуждения различных аспектов дисциплины

и выражает благодарность сотрудникам редакционно-издательского отдела

за помощь в подготовке и оформлении конспекта лекций к изданию.



1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАЦИИ

1.1. Информация и ее свойства. – 1.2. Формы адекватности информации. – 1.3. Меры информации. – 1.4. Качество информации

1.1. Информация и ее свойства

Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды,

которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, непол-

ноты знаний.

Сообщение – это форма представления информации в виде речи, тек-

ста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.

Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблю-

дения, которые по определенным причинам не используются, а только

хранятся. В том случае, если появляется возможность использовать эти

данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превра-

щаются в информацию.

Виды информации по области применения: политическая, техниче-

ская, педагогическая, физическая, экономическая и др.

Одной из важнейших разновидностей является информация экономи-

ческая. Ее отличительная черта – связь с процессами управления коллек-

тивами людей, организациями. Экономическая информация сопровождает

процессы производства, распределения, обмена и потребления материаль-

ных благ и услуг. Значительная часть ее связана с общественным произ-

водством и может быть названа производственной информацией.

Экономическая информация – совокупность сведений, отражающих

социально-экономические процессы и служащих для управления этими

процессами и коллективами людей в производственной и непроизводст-

венной сфере.



При работе с информацией всегда имеется ее источник и потребитель

(получатель). Для потребителя очень важной характеристикой информа-

ции является ее адекватность.

Адекватность информации – это определенный уровень соответствия

создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объ-

екту, процессу, явлению и т.п.

1.2. Формы адекватности информации

Адекватность информации может выражаться в трех формах: синтак-

сической, семантической, прагматической.

Синтаксическая адекватность отображает формально-структурные

характеристики информации и не затрагивает ее смыслового содержания.

На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представ-

ления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов пред-

ставления информации, надежность и точность преобразования этих ко-

дов и т.п. Информацию, рассматриваемую только с синтаксических пози-

ций, обычно называют данными, т.к. при этом не имеет значения смысло-

вая сторона. Эта форма способствует восприятию внешних структурных

характеристик информации.

Семантическая (смысловая) адекватность определяет степень соот-

ветствия образа объекта самому объекту. Семантический аспект предпо-

лагает учет смыслового содержания информации. На этом уровне анали-

зируются те сведения, которые отражает информация, рассматриваются

смысловые связи. Эта форма служит для формирования понятий и пред-

ставлений, выявления смысла, содержания информации и ее обобщения.

Прагматическая (потребительская) адекватность отражает отно-

шение информации и ее потребителя, соответствие информации цели



1. Основные понятия в области информации

управления, которая на ее основе реализуется. Эта форма адекватности

непосредственно связана с практическим использованием информации.

1.3. Меры информации

Для измерения информации обычно используются два параметра: ко-

личество информации и объем данных. Эти параметры имеют разные вы-

ражения и интерпретацию в зависимости от рассматриваемой формы аде-

кватности.

Синтаксическая мера информации оперирует с обезличенной ин-

формацией, не выражающей смыслового отношения к объекту.

Объем данных в сообщении измеряется количеством символов (разря-

дов). Часто информация кодируется числовыми кодами в той или иной

системе счисления, особенно это актуально при представлении информа-

ции в компьютере. В различных системах счисления один разряд имеет

различный вес, и соответственно меняется единица измерения данных,

например:

− в двоичной системе счисления единица измерения – бит (двоич-

ный разряд). В современных ЭВМ наряду с минимальной единицей изме-

рения данных «бит» широко используется укрупненная единица измере-

ния «байт», равная 8 бит;

− в десятичной системе счисления единица измерения – дит (деся-

тичный разряд).

Семантическая мера информации. Для измерения смыслового со-

держания информации, т.е. ее количества на семантическом уровне, наи-

большее признание получила тезаурусная мера, которая связывает семан-

тические свойства информации со способностью пользователя принимать

поступившее сообщение.




Тезаурус – это совокупность сведений, которыми располагает пользо-

ватель или система.

В зависимости от соотношений между смысловым содержанием ин-

формации и тезаурусом пользователя изменяется количество семантиче-

ской информации, воспринимаемой пользователем и включаемой им в

дальнейшем в свой тезаурус.

Относительной мерой количества семантической информации может

служить коэффициент содержательности, который определяется как от-

ношение количества семантической информации к ее объему.

Прагматическая мера информации определяет полезность информа-

ции (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта

мера относительная, обусловленная особенностями использования ин-

формации в той или иной системе.

1.4. Качество информации

Основные показатели качества:

1. Репрезентативность информации связана с правильностью ее от-

бора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта.

Важнейшее значение здесь имеют правильность концепции, на базе кото-

рой сформулировано исходное понятие, и обоснованность отбора сущест-

венных признаков и связей отображаемого явления.

Нарушение репрезентативности информации нередко приводит к су-

щественным ее погрешностям.

2. Содержательность информации отражает семантическую емкость,

равную отношению количества семантической информации в сообщении

к объему обрабатываемых данных.




3. Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит

минимальный, но достаточный для принятия правильного решения набор

показателей. Как неполная, т.е. недостаточная для принятия правильного

решения, так и избыточная информация снижают эффективность прини-

маемых пользователем решений.

4. Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается

выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования.

5. Актуальность информации определяется степенью сохранения

ценности информации для управления в момент ее использования и зави-

сит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени,

прошедшего с момента возникновения данной информации.

6. Своевременность информации означает ее поступление не позже

заранее назначенного момента времени, согласованного со временем ре-

шения поставленной задачи.

7. Точность информации определяется степенью близости получаемой

информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

8. Достоверность информации определяется ее свойством отражать

реально существующие объекты с необходимой точностью, измеряется

доверительной вероятностью необходимой точности.

9. Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на

изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Ус-

тойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбран-

ной методикой ее отбора и формирования.




2. ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

2.1. Основные понятия теории управления. – Функции управления. –

2.2. Информационные технологии. – Классификация

2.1. Основные понятия теории управления

Управлением называется совокупность целенаправленных действий,

включающая оценку ситуации и состояния объекта управления, выбор

управляющих воздействий и их реализацию.

Цель управления заключается в эффективном использовании имею-

щихся ресурсов для достижения требуемого состояния системы.

Модель любой системы управления (рис. 2.1) можно представить как

совокупность объекта управления, управляющей части и каналов связи

между ними. По каналам прямой связи осуществляется передача управ-

ляющих воздействий к объекту управления, по каналам обратной связи

передается информация о текущих параметрах объекта управления к

управляющей части.

Управляющая часть

Объект управления

Канал прямой связи

Канал обратной связи

Рис. 2.1. Структура системы управления

Типы систем управления:

− организационные (социальные) системы управления;

− технические системы управления;

− организационно-технические системы управления.



Основные группы параметров управления:

− критерии эффективности управления: характеризуют степень дос-

тижения цели функционирования системы;

− нормативы управления: позволяют сравнивать текущее состояние

объекта управления с некоторым заранее определенным состоянием и оп-

ределяют корректность управляющих воздействий;

− управляющие воздействия: позволяют целенаправленно перево-

дить объект управления из одного состояния в другое.

Система управления реализует основные функции управления:

1. Функция прогнозирования представляет собой научно обоснованное

суждение о возможных состояниях системы в будущем, об альтернатив-

ных путях и сроках достижения цели. Прогноз позволяет получить сово-

купность возможных вариантов развития системы.

2. Функция планирования состоит в последовательном снятии неопре-

деленности относительно системы и процессов ее функционирования;

включает в себя задачу принятия решений в соответствии с поставленной

целью функционирования и задачу принятия решения по действиям.

В терминологии менеджмента задачу принятия решений в соответствии с

поставленной целью называют стратегическим или перспективным плани-

рованием, а задачу принятия решения по действиям – тактическим или те-

кущим планированием. Точную границу между стратегическим и тактиче-

ским планированием провести трудно. Обычно стратегическое планирова-

ние охватывает больший промежуток времени, чем тактическое.

3. Оперативное управление обеспечивает выполнение программы

управления и быстрое реагирование на изменение обстановки.

4. Функция учета обеспечивает хранение информации.

5. Функция контроля обеспечивает определенное состояние объекта

управления.



2. Основы информационных технологий

6. Функция анализа обеспечивает объяснение причин отклонения со-

стояния системы от требуемого.

Функции управления могут быть реализованы полуавтоматически и ав-томатически, а также без использования каких-либо технических средств.

Цикл управления – совокупность функций управления, выполняемых в системе при изменении обстановки.

В теории управления решаются две основные задачи:

− анализ систем управления: задача состоит в исследовании процес-са функционирования определенной системы управления с заданной структурой и элементами при различных видах воздействий на систему;

− синтез систем управления: задача является более сложной и состо-ит в построении системы управления. Включает в свой состав выбор структуры, параметров, каналов связи и др.

Процесс управления неразрывно связан с информационными процес-сами, протекающими в системе.

Информационный процесс – совокупность процессов получения, на-копления, обработки и передачи информации.

Информационный ресурс – совокупность информации, содержащейся в различных источниках.

Информационный продукт – информация, полученная в результате реализации информационной технологии.

2.2. Информационные технологии

При реализации информационных процессов используются различные информационные технологии. Информационная технология является про-цессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения опе-раций, действий над данными, хранящимися в компьютерах. Основная цель информационной технологии – получение необходимой для пользователя




информации, являющейся результатом целенаправленных действий по ее переработке.

Технология – последовательность приемов, нацеленных на создание

какого-либо объекта.

Информационная технология – процесс, представляющий собой со-

вокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (пер-

вичной информации) для получения информации нового качества о со-

стоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

В последние годы термин «информационные технологии» часто вы-

ступает синонимом термина «компьютерные технологии», т. к. все ин-

формационные технологии в настоящее время так или иначе связаны с

применением компьютера. Однако информационные технологии намного

шире и включают в себя компьютерные технологии в качестве состав-

ляющей. При этом информационные технологии, основанные на исполь-

зовании современных компьютерных и сетевых средств, обозначают тер-

мином «современные информационные технологии».

По назначению можно выделить следующие виды информационных

технологий:

− информационные технологии автоматизированного проектирования;

− информационные технологии разработки программного обеспечения;

− телекоммуникационные технологии;

− информационные технологии управления. Информационная технология управления представляет процесс, который

включает процедуры и действия, связанные с выполнением основных управленческих операций. Технологические процедуры управления можно разделить на формализуемые, которые выполняются по установленным пра-вилам (алгоритмам) на компьютере, и на творческие, которые выполняются людьми (управленцами). Увязка всех элементов технологии управления обеспечивается с помощью автоматизированной системы управления.




Виды информационных технологий управления по степени охвата задач управления:

− информационная технология обработки данных;

− информационная технология автоматизированного офиса;

− информационная технология поддержки принятия решений;

− информационная технология экспертных систем.

Информационная технология обработки данных предназначена для

решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необхо-

димые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные про-

цедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне исполни-

тельской деятельности персонала невысокой квалификации в целях авто-

матизации некоторых рутинных, постоянно повторяющихся операций.

Основные компоненты технологии: сбор, обработка, хранение данных,

создание отчетов (документов).

Обработка данных включает типовые операции: классификация или

группировка; сортировка, с помощью которой упорядочивается последо-

вательность записей; вычисления, включающие математические и логиче-

ские операции; укрупнение, служащее для уменьшения количества дан-

ных и реализуемое в форме расчетов итоговых или средних значений.

Информационная технология автоматизированного офиса служит

для организации и поддержки коммуникационных процессов как внутри

фирмы, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других со-

временных средств передачи и работы с информацией. К числу основных

компонентов можно отнести текстовый и табличный процессоры, элек-

тронную почту.

Информационная технология поддержки принятия решений орга-

низует взаимодействие человека и компьютера. Выработка решений про-

исходит в результате циклического процесса, в котором участвуют систе-

ма поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта




управления и человек как управляющее звено, задающее входные данные

и оценивающее полученный результат вычислений на компьютере. Отли-

чительные характеристики данной технологии: ориентация на решение

плохо структурированных (слабо формализованных) задач; сочетание

традиционных методов доступа и обработки компьютерных данных с

возможностями математического моделирования; направленность на не-

профессионального пользователя; высокая адаптивность к особенностям

используемого технического и программного обеспечения, требованиям

пользователя.

Информационные технологии экспертных систем основаны на исполь-

зовании искусственного интеллекта. Данные системы дают возможность по-

лучать консультации экспертов по любым вопросам, о которых этими систе-

мами накоплены знания. Основные компоненты технологии: интерфейс поль-

зователя, база знаний, интерпретатор, модуль создания системы.

Сходство информационных технологий, используемых в экспертных

системах и системах поддержки принятия решений, состоит в том, что они

обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений. Однако

имеются и существенные различия. Решение проблемы в рамках систем

поддержки принятия решений отражает уровень ее понимания пользова-

телем и его возможности получить и осмыслить решение. Технология

экспертных систем, наоборот, предлагает пользователю принять решение,

превосходящее его возможности. Другое отличие указанных технологий

выражается в способности экспертных систем пояснять свои рассуждения

в процессе получения решения. Часто эти пояснения оказываются более

важными для пользователя, чем само решение. Третье отличие связано с

использованием нового компонента в информационной технологии экс-

пертных систем – знаний.

Информационная технология тесно связана с информационными сис-

темами (ИС), которые являются для нее основной средой.




3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

3.1. Информационные процессы в управлении организацией. – Классификация ИС. – 3.2. Уровни управления организацией. – 3.3. Методологические основы

создания ИС. – 3.4. Построение ИС и информационных технологий

3.1. Информационные процессы в управлении организацией

Информационная система представляет собой среду, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, про-граммные продукты, базы данных, различного рода технические и про-граммные средства, средства связи, люди. Основная цель функционирова-ния информационной системы – организация хранения и передачи ин-формации.

Реализация функций информационной системы невозможна без знания ориентированной на нее информационной технологии. Информационная технология может существовать вне сферы информационной системы и яв-ляется более широким понятием, отражающим современное представление о процессах преобразования информации в информационном обществе.

Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для сбора, хранения, обработки и вы-дачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Компьютеры, оснащенные специализированными программными сред-ствами, служат технической базой и инструментом для информационных систем.

Различают следующие типы задач, для которых создаются информаци-онные системы:

1. Структурированная (формализуемая) задача – задача, в которой из-вестны все ее элементы и взаимосвязи между ними. В такой задаче удает-ся выразить ее содержание в форме математической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобные задачи обычно приходится решать



многократно, они носят рутинный характер. Использование ИС для реше-ния структурированных задач обеспечивает полную автоматизацию их решения.

2. Неструктурированная (неформализуемая) задача – задача, в кото-

рой невозможно выделить элементы и установить связи между ними. Ре-

шение этих задач связано с большими трудностями из-за невозможности

создания математического описания и разработки алгоритма. Возможно-

сти использования ИС невелики. Решение в таких случаях принимается

человеком на основе своего опыта (из эвристических соображений) и кос-

венной информации из разных источников.

3. Частично структурированная задача. На практике сравнительно не-

много полностью структурированных или совершенно неструктурирован-

ных задач, в большинстве задач известна лишь часть их элементов и связей

между ними. Такие задачи называются частично структурированными. В

этих условиях можно создать ИС. Получаемая в ней информация анализи-

руется человеком, который играет определяющую роль. Такие информаци-

онные системы относятся к классу автоматизированных, т.к. в их функцио-

нировании принимает участие человек.

Информационные системы классифицируют по различным признакам.

Информационные системы, используемые для решения частично структу-

рированных задач, подразделяются на два вида:

− ИС, создающие управленческие отчеты и ориентированные глав-

ным образом на обработку данных (поиск, сортировку, фильтрацию):

обеспечивают информационную поддержку пользователя, предоставляют

доступ к информации в базе данных и ее частичную обработку;

− ИС, разрабатывающие возможные альтернативные решения: мо-

гут быть модельными или экспертными.



3. Информационные системы

Информационные системы специалистов помогают в работе с данны-

ми, повышают продуктивность и производительность работы. Задача по-

добных ИС – интеграция новых сведений и помощь в обработке докумен-

тов. Тип ИС зависит от того, чьи интересы она обслуживает и на каком

уровне управления.

По функциональному назначению для различных категорий специали-

стов выделяют:

1. ИС офисной автоматизации: вследствие своей простоты и много-

профильности активно используются работниками любого организацион-

ного уровня. Наиболее часто их применяют работники средней квалифи-

кации. Основная цель – обработка данных, повышение эффективности ра-

боты и упрощение канцелярского труда. ИС офисной автоматизации в ос-

новном охватывают управление документацией, коммуникации и т.п.

2. ИС менеджеров среднего звена: используются для мониторинга (по-

стоянного слежения), контроля, принятия решений и администрирования.

Некоторые ИС обеспечивают принятие нетривиальных решений. В

случае, когда требования к информационному обеспечению определены

не строго, они способны отвечать на вопрос: «Что будет, если ...?» На

этом уровне выделяют два типа ИС: управленческие (для менеджмента) и

системы поддержки принятия решений.

3. Управленческие ИС: имеют небольшие аналитические возможности.

Они полезны для ежедневной (еженедельной и т.д.) информации о состоя-

нии дел и периодического составления сводных типовых отчетов.

4. Системы поддержки принятия решений: обслуживают частично

структурированные задачи, результаты которых трудно спрогнозировать

заранее. Они имеют более мощный аналитический аппарат с несколькими

моделями.

Создание и использование ИС любой организации направлено на ре-

шение следующих задач:




− определение назначения, структуры ИС в соответствии с целями

организации;

− обеспечение процесса управления своевременной и достоверной

информацией.

Построение ИС должно начинаться с анализа структуры управления

организацией.

3.2. Уровни управления организацией

Практически в каждой организации можно выделить следующие уров-

ни управления (рис. 3.1).

Стратегический

Функциональный(тактический)

Операционный(оперативный)

ИНФОРМАЦИОННЫЕ

ВОЗДЕЙСТВИЯ

РЕШЕНИЯ

Рис. 3.1. Уровни управления организацией

Стратегический уровень обеспечивает выработку управленческих

решений, направленных на достижение долгосрочных целей организации.

На данном уровне особое значение приобретает прогнозирование. Это

уровень квалификации менеджеров высшего звена руководства (руково-

дитель организации и его заместители).




Функциональный уровень обеспечивает решение задач, требующих

анализа информации, подготовленной на операционном уровне. На этом

уровне наиболее полно реализуется такая функция управления, как ана-

лиз. Здесь представлены менеджеры среднего звена и специалисты (на-

чальники отделов, служб и т.п.).

Операционный уровень обеспечивает решение многократно повто-ряющихся задач и быстрое реагирование на изменение входной информа-ции. На данном уровне преобладает оперативное управление. В качестве персонала выступают исполнители (инженеры, мастера, техники, лабо-ранты и т.п.).

3.3. Методологические основы создания информационных систем

Создание ИС представляет собой сложный процесс проектирования, целью которого являются подготовка проектных документов и внедрение человеко-машинной системы управления организацией. В процессе про-ектирования выявляются наиболее существенные характеристики объекта, изучаются его внешние и внутренние информационные потоки, создаются математические и физические аналоги исследуемой системы и ее элемен-тов, устанавливаются условия взаимодействия человека и технических средств управления.

Обязательными элементами проектируемой ИС являются:

− информационное обеспечение – совокупность единой классифи-кации и кодирования информации, унифицированных систем документа-ции, схем информационных потоков;

− лингвистическое обеспечение – объединяет совокупность языко-вых средств для формализации естественного языка, построения и сочета-




ния информационных единиц в ходе общения пользователей со средства-ми вычислительной техники;

− техническое обеспечение – комплекс технических средств, пред-назначенных для работы ИС, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы;

− программное обеспечение – совокупность программ, реализую-щих функции и задачи ИС и обеспечивающих устойчивую работу ком-плексов технических средств;

− математическое обеспечение – совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при решении функциональных задач и в процессе автоматизации проек-тировочных работ;

− организационное обеспечение – совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средст-вами и между собой в процессе разработки и эксплуатации ИС;

− правовое обеспечение – совокупность правовых норм, опреде-ляющих создание, юридический статус и функционирование ИС, регла-ментирующих порядок получения, преобразования и использования ин-формации;

− эргономическое обеспечение – совокупность методов и средств, используемых на разных этапах разработки и функционирования ИС. Предназначено для создания оптимальных условий высококачественной, высокоэффективной и безошибочной деятельности человека в ИС, а также для ее быстрейшего освоения.

Основные принципы создания ИС: − системность и логичность построения обеспечивающих и функ-

циональных элементов ИС; − широкое применение экономико-математических методов и стан-

дартных программ прогнозно-статистического характера. Задачи управ-ления производственной, финансовой деятельностью организации в




большинстве своем ставятся как аналитические, оптимизационные или как задачи планирования;

− декомпозиция решаемых задач на ряд комплексов (модулей), каж-

дый из которых моделирует определенную сферу управленческой дея-

тельности;

− использование новых методов и включение вновь созданных про-

граммных модулей в систему автоматизации управленческих работ. Про-

ектирование ИС должно изначально базироваться на модульных принци-

пах, а компьютерная реализация – допускать расширение за счет совер-

шенствования структуры программного обеспечения;

− адаптация всех элементов и системы в целом в зависимости от ха-

рактера решаемых задач. Данный принцип должен полностью пронизывать

идеологию построения ИС – от анализа задач, технико-экономических по-

казателей и их группировок в модули до формулирования целей.

3.4. Построение информационных систем

и информационных технологий

Под технологией проектирования ИС понимают логическую последо-

вательность набора методических приемов, технических средств и проек-

тировочных методов, нацеленных на реализацию общей концепции созда-

ния или доработки проекта системы и ее компонентов.

Основные этапы разработки ИС:

− формирование требований к ИС;

− разработка концепции ИС;

− разработка технического задания;

− проектирование;

− ввод в действие;




− сопровождение ИС.

На этапе формирования требований производятся обследование объ-

екта и обоснование необходимости создания ИС, собственно формирова-

ние требований пользователя к ИС, оценка технико-экономической целе-

сообразности создания ИС. Предпроектное обследование предметной об-

ласти предусматривает выявление всех характеристик объекта и управ-

ленческой деятельности в нем, потоков внутренних и внешних информа-

ционных связей, состава задач и специалистов, которые будут работать в

новых технологических условиях, уровень их компьютерной и профес-

сиональной подготовки как будущих пользователей системы.

При разработке концепции ИС проводится детальное изучение объекта

автоматизации, осуществляются необходимые работы научно-

исследовательского характера, разрабатываются альтернативные вариан-

ты концепции ИС, соответствующие требованиям пользователя.

На этапе проектирования определяются: функции ИС; функции под-

систем, их цели, состав комплексов задач; концепция информационной

базы, её укрупнённая структура; функции системы управления базой дан-

ных; состав вычислительной системы; функции и параметры основных

программных средств; функционально-алгоритмическая структура систе-

мы, алгоритмы решения задач; осуществляется разработка необходимых

программных средств, их привязка к аппаратному обеспечению.

Этап ввода в действие предполагает подготовку персонала, комплек-тацию необходимыми программно-техническими средствами и их адапта-цию под требования пользователя, проведение опытной эксплуатации. Сопровождение предполагает выполнение работ в соответствии с га-

рантийными обязательствами и послегарантийное обслуживание.

Автоматизации поддаются следующие виды деятельности:

− бухгалтерский учет, включая управленческий и финансовый;




− справочное и информационное обслуживание экономической дея-тельности;

− организация труда руководителя;

− автоматизация документооборота;

− экономическая и финансовая деятельность;

− обучение. Наиболее эффективный путь ведения проектировочных работ состоит в

использовании автоматизированных систем проектирования. В области автоматизации проектирования ИС и информационных технологий за по-следнее десятилетие сформировалось новое направление – CASE (Computer-Aided Soft-ware/System Engineering). CASE средства – это инст-рументарий для системных аналитиков, разработчиков и программистов, позволяющий автоматизировать процесс проектирования и разработки ИС и информационных технологий, прочно вошедший в практику создания и сопровождения ИС. Основная цель CASE состоит в том, чтобы отделить проектирование ИС и информационных технологий от последующих эта-пов разработки, а также максимально автоматизировать процессы разра-ботки и функционирования систем.

Основные достоинства CASE-средств:

− улучшают качество создаваемых ИС и информационных технологий

за счет средств автоматического контроля (прежде всего, контроля проекта);

− позволяют за короткое время создавать прототип будущей ИС или информационной технологии, что дает возможность на ранних этапах оценить ожидаемый результат;

− ускоряют процесс проектирования и разработки системы;

− освобождают разработчика от рутинной работы, позволяя ему це-ликом сосредоточиться на творческой части проектирования;

− поддерживают развитие и сопровождение уже функционирующей ИС (информационной технологии);




− поддерживают технологии повторного использования компонен-тов разработки.

Большинство CASE-средств основано на научном подходе, получив-шем название «методология/метод/нотация/средство». Методология фор-мулирует руководящие указания для оценки и выбора проекта разрабаты-ваемой ИС, шаги работы и их последовательность, а также правила при-менения и назначения методов. К настоящему моменту CASE-технология оформилась в самостоятельное наукоемкое направление, повлекшее за со-бой образование мощной CASE-индустрии, объединившей сотни фирм и компаний различной ориентации.

К ИС предъявляется ряд требований:

− функциональная достаточность предполагает полноту охвата вы-полняемых системой функций;

− надежность (в т. ч. восстанавливаемость, наличие средств выяв-ления ошибок): свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность ИС выполнять свои функции в заданных режимах и условиях эксплуатации;

− адаптируемость отражает способность системы приспосабли-ваться к изменениям окружающего внешнего фона внутренней управлен-ческой и производственной среды организации. Важная задача заказчика – сформулировать на этапе проектирования границы допущения отклонений в значениях управляющих и выходных параметров, имеющих принципи-альное значение для функционирования всей системы;

− модифицируемость предполагает возможность изменения и нара-щивания функций управления в процессе эксплуатации ИС;

− модульность построения предполагает разработку ИС с выделе-нием отдельных подсистем в соответствии с решаемыми задачами и орга-низационной структурой.




Важную роль в процессе создания ИС играет постановка задачи. В об-щем виде постановка задачи состоит из четырех принципиально важных компонентов:

− организационно-экономической схемы и ее описания;

− свода применяемых математических моделей;

− описания вычислительных алгоритмов;

− концепции построения информационной модели системы. Математическая модель и разрабатываемые на ее основе алгоритмы

должны удовлетворять следующим требованиям: определенности (одно-значности), инвариантности по отношению к различным альтернативным ситуациям в задаче и результативности (возможности ее решения за ко-нечное число шагов). Результатом алгоритмизации является логически по-строенная и отлаженная блок-схема.

Постановка и дальнейшая компьютерная реализация задач требуют ус-воения основных понятий, касающихся теоретических основ информаци-онных технологий. К ним относятся:

− свойства, особенности и структура экономической информации;

− условно-постоянная информация, ее роль и назначение;

− носители информации, макет машинного носителя;

− средства формализованного описания информации;

− алгоритм, его свойства и формы представления;

− назначение и способы контроля входной и выходной информации;

− состав и назначение устройств компьютера;

− состав программных средств, назначение операционных систем, пакетов прикладных программ, интегрированных пакетов программ типа автоматизированного рабочего места (АРМ) менеджера, АРМ руководи-теля, АРМ финансиста, АРМ бухгалтера и т.п.




4. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Назначение. – Особенности технологии обработки данных. – Основные компоненты технологии

Внедрение информационных технологий и систем на уровне операци-онной (исполнительной) деятельности существенно повысит производи-тельность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возмож-но, даже приведет к необходимости сокращения численности работников.

На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи:

− обработка данных об операциях, производимых фирмой;

− создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме;

− получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформле-ние их в виде бумажных документов или отчетов. Примеры рутинных операций: операция проверки на соответствие

нормативу уровня запасов указанных товаров на складе (при уменьшении уровня запаса выдается заказ поставщику с указанием потребного количе-ства товара и сроков поставки); операция продажи товаров фирмой, в ре-зультате которой формируется выходной документ для покупателя в виде чека или квитанции. Пример контрольного отчета: ежедневный отчет о поступлениях и

выдачах наличных средств банком, формируемый в целях контроля ба-ланса наличных средств.

Особенности технологии обработки данных:

− выполнение необходимых задач по обработке данных;

− решение только хорошо структурированных задач, для которых

можно разработать алгоритм;

− выполнение стандартных процедур обработки. Существующие

стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предпи-

сывают их соблюдение организациями всех видов;



− выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с

минимальным участием человека;

− использование детализированных данных. Записи о деятельности

фирмы имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведе-

ние ревизий. В процессе ревизии деятельность фирмы проверяется хроно-

логически от начала периода к его концу и от конца к началу;

− акцент на хронологию событий;

− требование минимальной помощи в решении проблем со стороны

специалистов других уровней.

Основные компоненты информационной технологии обработки

данных представлены на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Структурная схема информационной технологии обработки данных

Сбор данных. По мере того, как фирма производит продукцию или ус-

луги, каждое ее действие сопровождается соответствующими записями

данных. Обычно действия фирмы, затрагивающие внешнее окружение,

выделяются особо, как операции, производимые фирмой.

Обработка данных. Для создания из поступающих данных информа-

ции, отражающей деятельность фирмы, используются следующие типо-

вые операции:



4. Информационная технология обработки данных

− классификация или группировка. Первичные данные обычно име-

ют вид кодов, состоящих из одного или нескольких символов. Эти коды,

выражающие определенные признаки объектов, используются для иден-

тификации и группировки записей. Например, при расчете заработной

платы каждая запись включает в себя код (табельный номер) работника,

код подразделения, в котором он работает, занимаемую должность и т.п.;

− сортировка, с помощью которой упорядочивается последователь-

ность записей;

− вычисления, включающие арифметические и логические операции.

Эти операции дают возможность получать новые данные;

− укрупнение или агрегирование, служащее для уменьшения коли-

чества данных и реализуемое в форме расчетов итоговых или средних

значений.

Хранение данных. Многие данные на уровне операционной деятельно-

сти необходимо сохранять для последующего использования либо здесь

же, либо на другом уровне. Для их хранения создаются базы данных.

Создание отчетов (документов). В информационной технологии об-

работки данных необходимо создавать документы для руководства и ра-

ботников фирмы, а также для внешних партнеров. При этом документы

создаются как в связи с проведенной фирмой операцией, так и периодиче-

ски в конце каждого месяца, квартала или года.



4. Информационная технология обработки данных

5. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОФИСА

Назначение. – Основные компоненты технологии

автоматизированного офиса.

Исторически автоматизация началась на производстве и затем распро-

странилась на офис, с целью автоматизации рутинной секретарской работы.

По мере развития средств коммуникации автоматизация офисных техноло-

гий заинтересовала специалистов и управленцев, которые увидели в ней

возможность повысить производительность своего труда.

Автоматизация офиса (рис. 5.1) призвана не заменить существующую

традиционную систему управления, а лишь дополнить ее. Автоматизиро-

ванный офис привлекателен для менеджеров всех уровней управления в

фирме потому, что поддерживает внутрифирменную связь персонала и

предоставляет им новые средства коммуникации с внешним окружением.

Офисные автоматизированные технологии используются управленцами,

специалистами, секретарями и конторскими служащими, а также для груп-

пового решения проблем. Они позволяют повысить производительность

труда секретарей и конторских работников и дают им возможность справ-

ляться с возрастающим объемом работ. Однако это преимущество является

второстепенным по сравнению с возможностью использования автомати-

зации офиса в качестве инструмента для решения проблем. Улучшение

принимаемых менеджерами решений в результате их более совершенной

коммуникации способно обеспечить экономический рост фирмы.



Рис. 5.1. Основные компоненты технологии автоматизированного офиса

База данных (БД). Обязательным компонентом любой технологии яв-

ляется база данных. В автоматизированном офисе БД концентрирует в се-

бе данные о производственной системе фирмы так же, как в технологии

обработки данных на операционном уровне. Информация в БД может по-

ступать из внешнего окружения фирмы. Специалисты должны владеть ос-

новными технологическими операциями по работе в среде баз данных.

Например, в БД собираются сведения о ежедневных продажах, переда-

ваемые торговыми агентами фирмы на главный компьютер, или сведения

о еженедельных поставках сырья; могут ежедневно поступать по элек-

тронной почте сведения с биржи о курсе валют или котировках ценных

бумаг, в т. ч. и акций этой фирмы, которые ежедневно корректируются в

соответствующем массиве базы данных.

Информация из БД поступает на вход компьютерных приложений

(программ), таких, как текстовый процессор, табличный процессор,



5. Информационная технология автоматизированного офиса

электронная почта, компьютерные конференции и др. Любое компьютер-

ное приложение автоматизированного офиса обеспечивает работникам

связь друг с другом и с другими фирмами. Полученная из баз данных ин-

формация может быть использована и в некомпьютерных технических

средствах для передачи, тиражирования, хранения.

Программные продукты, обеспечивающие технологию автоматизации

офиса: текстовый процессор, табличный процессор, электронная почта,

электронный календарь, телеконференции, хранение изображений, а так-

же специализированные программы управленческой деятельности (веде-

ния документов, контроля за исполнением приказов и т.д.). Также широко

используются некомпьютерные средства: аудио- и видеоконференции,

факсимильная связь, ксерокс и другие средства оргтехники.

Текстовый процессор – вид прикладного программного обеспечения,

предназначенный для создания и обработки текстовых документов: по-

зволяет добавлять или удалять слова, перемещать предложения и абзацы,

устанавливать формат, манипулировать элементами текста и режимами и

т.д. Когда документ готов, работник сохраняет его во внешней памяти, а

затем при необходимости распечатывает или передает по компьютерной

сети. Таким образом, в распоряжении менеджера имеется эффективный

вид письменной коммуникации. Регулярное получение подготовленных с

помощью текстового процессора писем и докладов дает возможность ме-

неджеру постоянно оценивать ситуацию на фирме.

Табличный процессор так же, как и текстовый, является базовой со-

ставляющей информационной культуры любого сотрудника и автомати-

зированной офисной технологии. Без знания основ технологии работы в

табличном процессоре невозможно полноценно использовать персональ-

ный компьютер в своей деятельности. Функции современных программ-

ных сред табличных процессоров позволяют выполнять многочисленные

операции над данными, представленными в табличной форме. Объединяя




эти операции по общим признакам, можно выделить наиболее многочис-

ленные и применяемые группы технологических операций:

− ввод данных из БД или с клавиатуры;

− обработка данных (сортировка, автоматическое формирование

итогов, копирование и перенос данных, различные группы операций по

вычислениям, агрегирование данных и т.д.);

− вывод информации в печатном виде, в виде импортируемых фай-

лов в другие системы, непосредственно в БД;

− качественное оформление табличных форм представления данных;

− многоплановое и качественное оформление данных в виде диа-

грамм и графиков;

− проведение инженерных, финансовых, статистических расчетов;

− проведение математического моделирования и ряд других вспомо-

гательных операций.

Любая современная среда табличного процессора имеет средства пере-

сылки данных по сети.

Электронная почта (E-mail), основываясь на сетевом использовании

компьютеров, дает возможность пользователю получать, хранить и от-

правлять сообщения своим партнерам по сети. Здесь имеет место только

однонаправленная связь. Это ограничение, по мнению многих исследова-

телей, не является важным, поскольку в пятидесяти случаях из ста слу-

жебные переговоры по телефону имеют целью лишь получение информа-

ции. Для обеспечения двухсторонней связи придется многократно посы-

лать и принимать сообщения по электронной почте или воспользоваться

другим способом коммуникации.

Электронная почта предоставляет пользователю различные возможно-

сти в зависимости от используемого программного обеспечения. Чтобы

посылаемое сообщение стало доступно всем пользователям электронной

почты, его следует поместить на компьютерную доску объявлений, при




желании можно указать, что это частная корреспонденция. Также можно

послать сообщение с уведомлением о его получении адресатом.

Существуют две возможности внедрения электронной почты. Первая –

купить собственное техническое и программное обеспечение и создать

собственную локальную сеть компьютеров, реализующую функцию элек-

тронной почты. Вторая возможность связана с покупкой услуги использо-

вания электронной почты, которая предоставляется специализированными

организациями за периодически вносимую плату.

Аудиопочта – почта для передачи сообщений голосом. Она напомина-

ет электронную почту, за исключением того, что вместо набора сообще-

ния на клавиатуре компьютера оно передается по телефону. Также по те-

лефону можно получать присланные сообщения. Система включает в себя

специальное устройство для преобразования аудиосигналов в цифровой

код и обратно, а также компьютер для хранения аудиосообщений в циф-

ровой форме. Аудиопочта реализуется в сети и может успешно использо-

ваться для группового решения проблем: посылающий сообщение должен

дополнительно указать список лиц, которым данное сообщение предна-

значено, и система будет периодически обзванивать всех указанных со-

трудников для передачи им сообщения. Главным преимуществом аудио-

почты по сравнению с электронной является то, что она проще: при ее ис-

пользовании не нужно вводить данные с клавиатуры.

Электронный календарь предоставляет еще одну возможность ис-

пользовать сетевой вариант компьютера для хранения и манипулирования

рабочим расписанием управленцев и других работников организации.

Менеджер (или его секретарь) устанавливает дату и время мероприятия,

просматривает получившееся расписание, вносит изменения при помощи

клавиатуры. Техническое и программное обеспечение электронного ка-

лендаря полностью соответствует аналогичным компонентам электронной




почты. Более того, программное обеспечение календаря часто является

составной частью программного обеспечения электронной почты.

Использование электронного календаря оказывается особенно эффек-

тивным для менеджеров высших уровней управления, рабочие дни кото-

рых расписаны надолго вперед, т.к. дает возможность получить доступ к

календарям других менеджеров, позволяет автоматически согласовать

время встречи с их собственными расписаниями.

Видеотекст основан на использовании компьютера для получения ото-

бражения текстовых и графических данных на экране монитора. Для лиц,

принимающих решение, имеются три возможности получения информа-

ции в форме видеотекста:

− создать файлы видеотекста на своих собственных компьютерах;

− заключить договор со специализированной компанией на получе-

ние доступа к разработанным ею файлам видеотекста. Такие файлы, спе-

циально предназначенные для продажи, могут храниться на серверах ком-

пании, осуществляющей подобные услуги, либо поставляться клиенту на

магнитных или оптических дисках;

− заключить договоры с другими компаниями на получение доступа

к их файлам видеотекста.

Обмен каталогами и ценниками (прайс-листами) своей продукции ме-

жду компаниями в форме видеотекста приобретает сейчас все большую

популярность. Что же касается компаний, специализирующихся на про-

даже видеотекста, то их услуги начинают конкурировать с такой печатной

продукцией, как газеты и журналы. Так, во многих странах сейчас можно

заказать газету или журнал в форме видеотекста, не говоря уже о текущих

сводках биржевой информации.

Хранение изображений. В любой фирме необходимо длительное вре-

мя хранить большое количество документов. Их число может быть так ве-

лико, что хранение даже в форме файлов вызывает серьезные проблемы.




Поэтому возникла идея хранить не сам документ, а его образ (изображе-

ние), причем хранить в цифровой форме.

Хранение изображений (imaging) является перспективной офисной

технологией и основывается на использовании специального устройства –

оптического распознавателя образов, позволяющего преобразовывать изо-

бражение документа или фильма в цифровой вид для дальнейшего хране-

ния во внешней памяти компьютера. Сохраненное в цифровом формате

изображение может быть в любой момент выведено в его реальном виде

на экран или принтер. Для хранения изображений используются оптиче-

ские диски, обладающие большой емкостью. Так, на пятидюймовый опти-

ческий диск можно записать около 200 тыс. страниц.

Следует напомнить, что идея хранения изображений не нова и реали-

зовывалась раньше на основе микрофильмов и микрофиш. Созданию дан-

ной технологии способствовало появление нового технического решения

– оптического диска в комбинации с цифровой записью изображения.

Телеконференция. Этот термин часто встречается в литературе. Теле-

конференция включает в себя три типа конференций: аудио-, видео- и

компьютерную.

Компьютерные конференции используют компьютерные сети для

обмена информацией между участниками группы, решающей определен-

ную проблему. Естественно, круг лиц, имеющих доступ к этой техноло-

гии, ограничен. Количество участников компьютерной конференции мо-

жет быть во много раз больше, чем аудио- и видеоконференций.

Аудиоконференции используют аудиосвязь для поддержания комму-

никаций между территориально удаленными работниками или подразде-

лениями фирмы. Наиболее простым техническим средством реализации

аудиоконференций является телефонная связь, оснащенная дополнитель-

ными устройствами, дающими возможность участия в разговоре более

чем двум участникам. Создание аудиоконференций не требует наличия




компьютера, а лишь предполагает использование двухсторонней аудио-

связи между ее участниками.

Использование аудиоконференций облегчает принятие решений, оно

дешево и удобно. Эффективность аудиоконференций повышается при вы-

полнении следующих условий:

− работник, организующий аудиоконференцию, должен предвари-

тельно обеспечить возможность участия в ней всех заинтересованных лиц;

− количество участников конференции не должно быть слишком

большим, чтобы удержать дискуссию в рамках обсуждаемой проблемы

(обычно не более шести человек);

− программа конференции должна быть сообщена ее участникам за-

благовременно, например с использованием факсимильной связи;

− перед тем как начать говорить, каждый участник должен пред-

ставляться;

− должны быть организованы запись конференции и ее хранение;

− запись конференции должна быть распечатана и отправлена всем

ее участникам.

Видеоконференции предназначены для тех же целей, что и аудиокон-

ференции. Их проведение также не требует наличия компьютера. В про-

цессе видеоконференции ее участники, удаленные друг от друга на значи-

тельное расстояние, могут видеть на телевизионном экране себя и других

участников. Одновременно с телевизионным изображением передается

звуковое сопровождение. Видеоконференции позволяют сократить транс-

портные и командировочные расходы, но большинство фирм применяет

их не только по этой причине. Видеоконференции дают возможность при-

влечь к решению проблем максимальное количество менеджеров и других

работников, территориально удаленных от главного офиса.




Наиболее популярны три конфигурации построения видеоконференций:

− односторонняя видео- и аудиосвязь: видео- и аудиосигналы идут

только в одном направлении, например от руководителя проекта к испол-

нителям;

− односторонняя видео- и двухсторонняя аудиосвязь: двухсторонняя

аудиосвязь дает возможность участникам, принимающим видеоизображе-

ние, обмениваться аудиоинформацией с передающим видеосигнал участ-

ником;

− двухсторонняя видео- и аудиосвязь. В этой наиболее дорогой кон-

фигурации используются двухсторонняя видео- и аудиосвязь между всеми

участниками конференции, обычно имеющими один и тот же статус.

Факсимильная связь основана на использовании факс-аппарата, спо-

собного читать документ на одном конце коммуникационного канала и

воспроизводить его изображение на другом. Факсимильная связь вносит

свой вклад в принятие решений за счет быстрой и легкой рассылки доку-

ментов участникам группы, решающей определенную проблему, незави-

симо от их географического положения.




6. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОДДЕРЖКИ

ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

Назначение. – Основные компоненты технологии поддержки принятия решений.

Информационная технология поддержки принятия решений может ис-

пользоваться на любом уровне управления. Решения, принимаемые на

различных уровнях, часто должны координироваться, поэтому важной

функцией и систем, и технологий является координация лиц, принимаю-

щих решения как на разных уровнях управления, так и на одном уровне.

Рассмотрим структуру системы поддержки принятия решений, а также

функции составляющих ее блоков, которые определяют основные техно-

логические операции.

Основные компоненты информационной технологии поддержки

принятия решений. В состав системы поддержки принятия решений

входят три главных компонента: база данных, база моделей и программ-

ная подсистема, которая состоит из системы управления базой данных

(СУБД), системы управления базой моделей (СУБМ) и системы управле-

ния интерфейсом между пользователем и компьютером.

База данных играет в информационной технологии поддержки приня-

тия решений важную роль. Данные могут использоваться непосредствен-

но пользователем для расчетов при помощи математических моделей.

Источники данных и их особенности:

1. Часть данных поступает от информационной системы операционно-

го уровня. Чтобы использовать их эффективно, они должны быть предва-

рительно обработаны. Для этого имеются две возможности:



− использовать для обработки данных об операциях организации

систему управления базой данных, входящую в состав системы поддерж-

ки принятия решений;

− сделать обработку за пределами системы поддержки принятия ре-

шений, создав для этого специальную БД. Этот вариант более предпочти-

телен для фирм, производящих большое количество коммерческих опера-

ций. Обработанные данные об операциях фирмы образуют файлы, кото-

рые для повышения надежности и быстроты доступа хранятся за предела-

ми системы поддержки принятия решений.

2. Помимо данных об операциях фирмы для функционирования систе-

мы поддержки принятия решений требуются и другие внутренние данные,

которые должны быть своевременно собраны, введены и поддержаны (на-

пример данные о движении персонала, инженерные данные и т.п.).

3. Большое значение, особенно для поддержки принятия решений на

верхних уровнях управления, имеют данные из внешних источников. В

числе необходимых внешних данных следует указать данные о конкурен-

тах, национальной и мировой экономике. В отличие от внутренних дан-

ных внешние обычно приобретаются у специализирующихся на их сборе

организаций.

4. В настоящее время широко исследуется вопрос о включении в БД

еще одного источника – документов, включающих в себя записи, письма,

контракты, приказы и т.п. Если содержание этих документов будет запи-

сано в памяти и затем обработано по некоторым ключевым характеристи-

кам (поставщикам, потребителям, датам, видам услуг и др.), то система

получит новый мощный источник информации.

Система управления данными должна обладать следующими воз-

можностями:



6. Информационная технология поддержки принятия решений

− составление комбинаций данных, получаемых из различных ис-

точников, посредством использования процедур агрегирования и фильт-

рации;

− быстрое прибавление или исключение того или иного источника

данных;

− построение логической структуры данных в терминах пользователя;

− использование и манипулирование неофициальными данными для

экспериментальной проверки рабочих альтернатив пользователя;

− обеспечение полной логической независимости этой БД от других

операционных баз данных, функционирующих в рамках фирмы.

База моделей. Целью создания моделей являются описание и оптими-

зация некоторого объекта или процесса. Использование моделей обеспе-

чивает проведение анализа в системах поддержки принятия решений. Мо-

дели, базируясь на математической интерпретации проблемы, при помощи

определенных алгоритмов способствуют нахождению информации, по-

лезной для принятия правильных решений. Например, модель линейного

программирования дает возможность определить наиболее выгодную

производственную программу выпуска нескольких видов продукции при

заданных ограничениях на ресурсы.

Использование моделей в составе информационных систем началось с

применения статистических методов и методов финансового анализа, ко-

торые реализовывались командами обычных алгоритмических языков.

Позже были созданы специальные языки, позволяющие моделировать си-

туации типа «что будет, если?» или «как сделать, чтобы?». Такие языки

дают возможность построения моделей определенного типа, обеспечи-

вающих нахождение решения при гибком изменении переменных.

Существует множество типов моделей и способов их классификации,

рассмотрим некоторые из них.




По цели использования:

− оптимизационные модели – связаны с нахождением точек мини-

мума или максимума некоторых показателей (например управляющие

часто хотят знать, какие их действия ведут к максимизации прибыли или

минимизации затрат);

− описательные модели – не предназначены для целей управления

(оптимизации), описывают поведение некоторой системы.

По способу оценки:

− детерминированные модели – используют оценку переменных од-

ним числом при конкретных значениях исходных данных;

− стохастические модели – оценивают переменные несколькими пара-

метрами, т.к. исходные данные заданы вероятностными характеристиками.

Детерминированные модели более популярны, чем стохастические, по-

тому что они менее дорогие, их легче строить и использовать, к тому же

часто с их помощью получается вполне достаточная информация для при-

нятия решения.

По области возможных приложений:

− специализированные модели – предназначены для использования

только одной системой;

− универсальные модели – для использования несколькими систе-

мами.

Специализированные модели более дорогие, они обычно применяются

для описания уникальных систем и обладают большей точностью.

В системах поддержки принятия решения база моделей состоит из

стратегических, тактических и оперативных моделей, а также математиче-

ских моделей.

Стратегические модели используются на высших уровнях управле-

ния для установления целей организации, объемов ресурсов, необходимых




для их достижения, а также политики приобретения и использования этих

ресурсов. Они могут быть полезны и при выборе вариантов размещения

предприятий, прогнозировании политики конкурентов и т.п. Для страте-

гических моделей характерны значительная широта охвата, множество

переменных, представление данных в сжатой агрегированной форме (час-

то эти данные базируются на внешних источниках и могут иметь субъек-

тивный характер). Горизонт планирования в стратегических моделях, как

правило, измеряется в годах. Эти модели обычно детерминированные,

описательные, специализированные, для использования на одной опреде-

ленной фирме.

Тактические модели применяются управляющими среднего уровня

для распределения и контроля использования имеющихся ресурсов. Среди

возможных сфер использования следует указать: финансовое планирова-

ние, планирование требований к работникам, планирование увеличения

продаж, построение схем компоновки предприятий. Эти модели приме-

нимы обычно лишь к отдельным частям фирмы (например к системе про-

изводства и сбыта), могут включать в себя агрегированные показатели.

Временной горизонт, охватываемый тактическими моделями, занимает от

одного месяца до двух лет. Здесь также могут потребоваться данные из

внешних источников, но основное внимание при реализации моделей

должно быть уделено внутренним данным фирмы. Тактические модели –

детерминированные, оптимизационные и универсальные.

Оперативные модели используются на низших уровнях управления

для поддержки принятия оперативных решений с горизонтом, измеряе-

мым днями и неделями. Сфера применения этих моделей включает в себя

ведение дебиторских счетов и кредитных расчетов, календарное произ-

водственное планирование, управление запасами и т.д. Оперативные мо-

дели обычно используют для расчетов внутренние данные фирмы. Они,

как правило, детерминированные, оптимизационные и универсальные.




Математические модели представляют собой совокупность модель-

ных блоков, модулей и процедур, реализующих математические методы.

Сюда могут входить процедуры линейного программирования, статисти-

ческого анализа временных рядов, регрессионного анализа и т.п. Модель-

ные блоки, модули и процедуры могут использоваться как поодиночке,

так и комплексно для построения и поддержания моделей.

Система управления базой моделей должна обладать следующими

возможностями: создавать новые модели или изменять существующие,

поддерживать и обновлять параметры моделей, манипулировать моделями.

Система управления интерфейсом. Эффективность и гибкость ин-

формационной технологии во многом зависят от характеристик интерфей-

са системы поддержки принятия решений. Интерфейс определяет язык

пользователя, язык сообщений компьютера, организующий диалог на эк-

ране дисплея, и знания пользователя.

Язык пользователя – это те действия, которые пользователь произво-

дит в отношении системы путем использования возможностей клавиату-

ры, электронных карандашей, пишущих на экране, джойстика, «мыши»,

команд, подаваемых голосом, и др. Наиболее простой формой языка поль-

зователя является создание форм входных и выходных документов. Полу-

чив входную форму (документ), пользователь заполняет его необходимы-

ми данными и вводит в компьютер. Система поддержки принятия реше-

ний производит необходимый анализ и выдает результаты в виде выход-

ного документа установленной формы.

Значительно возросла за последнее время популярность визуального

интерфейса: с помощью манипулятора «мышь» пользователь выбирает

представленные ему на экране в форме картинок объекты и команды, реа-

лизуя таким образом свои действия.

Управление компьютером при помощи человеческого голоса – самая

простая и потому самая желанная форма языка пользователя. Но вследствие




недостаточной разработанности она мало популярна. Существующие разра-

ботки требуют от пользователя серьезных ограничений: определенного на-

бора слов и выражений; специальной надстройки, учитывающей особенно-

сти голоса пользователя; управления в виде дискретных команд, а не в фор-

ме обычной гладкой речи. Технология этого подхода интенсивно совершен-

ствуется, и в ближайшем будущем можно ожидать появления систем под-

держки принятия решений, использующих речевой ввод информации.

Язык сообщений – это то, что пользователь видит на экране дисплея (символы, графика, цвет), данные, полученные на принтере, звуковые вы-ходные сигналы и т.п. Важным моментом используемого интерфейса яв-ляется выбранная форма диалога между пользователем и системой. В на-стоящее время наиболее распространены следующие формы диалога: за-просно-ответный режим, командный режим, режим меню, режим запол-нения пропусков в выражениях, предлагаемых компьютером. Каждая форма в зависимости от типа задачи, особенностей пользователя и прини-маемого решения может иметь свои достоинства и недостатки.

Долгое время единственной реализацией языка сообщений был отпеча-танный или выведенный на экран дисплея отчет или сообщение. Теперь появилась новая возможность представления выходных данных – машин-ная графика. Она дает возможность создавать на экране и бумаге цветные графические изображения в трехмерном виде. Использование машинной графики, значительно повышающее наглядность и интерпретируемость выходных данных, становится все более популярным в информационной технологии поддержки принятия решений.

За последние несколько лет наметилось новое направление, развиваю-щее машинную графику, – мультипликация. Мультипликация оказывается особенно эффективной для интерпретации выходных данных систем под-держки принятия решений, связанных с моделированием физических сис-тем и объектов. Например, система поддержки принятия решений, пред-назначенная для обслуживания клиентов в банке, с помощью мультипли-




кационных моделей может реально просмотреть различные варианты ор-ганизации обслуживания в зависимости от потока посетителей, допусти-мой длины очереди, количества пунктов обслуживания и т.п.

В ближайшие годы следует ожидать использования в качестве языка сообщений человеческого голоса. Сейчас эта форма применяется в систе-ме поддержки принятия решений сферы финансов, где в процессе генера-ции чрезвычайных отчетов голосом поясняются причины исключительно-сти той или иной позиции.

Знания пользователя – это то, что пользователь должен знать, работая с системой. К ним относятся не только план действий, но и учебники, ин-струкции, справочные данные, выдаваемые компьютером.

Совершенствование интерфейса системы поддержки принятия реше-ний определяется успехами в развитии каждого из трех указанных компо-нентов. Интерфейс должен обладать следующими возможностями:

− манипулировать различными формами диалога, изменяя их в про-

цессе принятия решения по выбору пользователя;

− передавать данные системе различными способами;

− получать данные от различных устройств системы в различном

формате;

− гибко поддерживать (оказывать помощь по запросу, подсказывать)

знания пользователя.




7. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ

Назначение. – Основные компоненты технологии экспертных систем

Наибольший прогресс среди компьютерных ИС отмечен в области раз-

работки экспертных систем, основанных на использовании искусственно-

го интеллекта. Под искусственным интеллектом обычно понимают способ-

ности компьютерных систем к таким действиям, которые назывались бы ин-

теллектуальными, если бы исходили от человека. Чаще всего здесь имеются

в виду способности, связанные с человеческим мышлением. Работы в облас-

ти искусственного интеллекта не ограничиваются экспертными системами.

Они включают в себя создание роботов, систем, моделирующих нервную

систему человека, его слух, зрение, обоняние, способность к обучению.

Решение специальных задач требует специальных знаний. Однако не

каждая компания может себе позволить держать в своем штате экспертов

по всем связанным с ее работой проблемам или даже приглашать их каж-

дый раз, когда возникает проблема. Главная идея использования техноло-

гии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его

знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, ко-

гда в этом возникнет необходимость. Являясь одним из основных прило-

жений искусственного интеллекта, экспертные системы представляют

собой компьютерные программы, трансформирующие опыт экспертов в

какой-либо области знаний в форму эвристических правил (эвристик). Эв-

ристики не гарантируют получения оптимального результата с такой же

уверенностью, как обычные алгоритмы, используемые для решения задач

в рамках технологии поддержки принятия решений. Однако часто они

дают решения в достаточной степени приемлемые для практического ис-

пользования. Все это делает возможным использовать технологию экс-

пертных систем в качестве советующих систем.



Основными компонентами информационной технологии, исполь-

зуемой в экспертной системе, являются интерфейс пользователя, база зна-

ний, интерпретатор, модуль создания системы.

Интерфейс пользователя. Менеджер (специалист) использует интер-

фейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения

выходной информации. Команды включают в себя параметры, направ-

ляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдается в фор-

ме значений, присваиваемых определенным переменным. Менеджер мо-

жет использовать четыре метода ввода информации: меню, команды, ес-

тественный язык и собственный интерфейс.

Технология экспертных систем предусматривает возможность полу-

чать в качестве выходной информации не только решение, но и необходи-

мые объяснения. Различают два вида объяснений:

− объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент

может потребовать от экспертной системы объяснения своих действий;

− объяснения полученного решения проблемы. Система должна по-

яснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи.

Хотя технология работы с экспертной системой не является простой,

пользовательский интерфейс этих систем является дружественным и

обычно не вызывает трудностей при ведении диалога.

База знаний содержит факты, описывающие проблемную область, а

также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе

знаний принадлежит правилам. Правило определяет, что следует делать в

данной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может вы-

полняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие

выполняется. Все используемые в экспертной системе правила образуют

систему правил, которая даже для сравнительно простой системы может

содержать несколько тысяч правил.



7. Информационная технология экспертных систем

Все виды знаний в зависимости от специфики предметной области и ква-

лификации проектировщика (инженера по знаниям) с той или иной степе-

нью адекватности могут быть представлены с помощью одной либо не-

скольких семантических моделей. К наиболее распространенным моделям

относятся логические, продукционные, фреймовые и семантические сети.

Интерпретатор – это часть экспертной системы, производящая в оп-

ределенном порядке обработку знаний, находящихся в базе знаний. Тех-

нология работы интерпретатора сводится к последовательному рассмот-

рению совокупности правил (правило за правилом). Если условие, содер-

жащееся в правиле, соблюдается, то выполняется определенное действие,

и пользователю предоставляется вариант решения его проблемы.

Кроме того, во многих экспертных системах вводятся дополнительные

блоки: БД, блок расчета, блок ввода и корректировки данных. Блок расчета

необходим в ситуациях, связанных с принятием управленческих решений.

При этом важную роль играет БД, где содержатся плановые, физические,

расчетные, отчетные и другие постоянные или оперативные показатели.

Блок ввода и корректировки данных используется для оперативного и

своевременного отражения текущих изменений в БД.

Модуль создания системы служит для создания набора (иерархии)

правил. Существуют два подхода, которые могут быть положены в основу

модуля создания системы: использование алгоритмических языков про-

граммирования и использование оболочек экспертных систем.

Для представления базы знаний специально разработаны языки Лисп и

Пролог, хотя можно использовать и любой известный алгоритмический язык.

Оболочка экспертных систем представляет собой готовую программ-

ную среду, которая может быть приспособлена к решению определенной

проблемы путем создания соответствующей базы знаний. В большинстве

случаев использование оболочек позволяет создавать экспертные системы

быстрее и легче, чем при использовании программирования.



7. Информационная технология экспертных систем

8. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В УПРАВЛЕНИИ ПРЕДПРИЯТИЕМ

8.1. Реинженеринг и бизнес-процессы. – Основные составляющие бизнес-инженеринга. – 8.2. Технология автоматизации деловых процессов (workflow). – 8.3. Концепции и методологии, применяемые при построении компьютерных

систем управления

8.1. Реинжиниринг и бизнес-процессы

В 80-е годы на западе появился и получил распространение метод ре-

волюционного преобразования деятельности предприятия, коренной пере-

стройки его бизнеса, который получил название «реинжиниринг». Одно из

ключевых понятий, лежащее в основе реинжиниринга, – бизнес-процессы.

Бизнес-процесс – это упорядоченный по времени набор заданий, вы-

полняемых как людьми, так и ИС предприятия, и направленный на дости-

жение заранее поставленной цели за известное время. Совершенствование

бизнес-процессов является огромным резервом повышения эффективно-

сти деятельности предприятия.

Постепенно реинжиниринг превращался в систему управления, стано-

вился на почву научного обоснования; стали появляться соответствующие

программные продукты.

Проект по реинжинирингу бизнеса, как правило, включает следующие

этапы:

− разработку образа будущей организации;

− анализ существующего бизнеса;

− разработку нового бизнеса;

− внедрение нового бизнеса.

От реинжиниринга, как метода реорганизации бизнеса через коренную

перестройку имеющихся бизнес-процессов, произошел переход к понятию



«бизнес-инжиниринг», т.е. системы создания бизнеса, как инженерной

науки, через проектирование и управление бизнес-процессами.

Под бизнес-инжинирингом понимается выполнение комплекса проек-

тировочных работ по разработке методов и процедур управления бизне-

сом, когда без изменения принятой структуры управления в организации

(предприятии, фирме) достигается улучшение ее финансового положения.

В бизнес-инжиниринге во главу угла ставится процессный подход, где

объектом управления являются процессы на предприятии. Считается, что

реинжиниринг, как техника преобразования процессов, стал лишь состав-

ной частью бизнес-инжиниринга.

Рассмотрим процессный подход в управлении. До сих пор господство-

вал функциональный подход: считалось, что предприятие – это некий ме-

ханизм, который обладает набором функций. Эти функции распределяют-

ся среди подразделений, где их исполняют сотрудники предприятия в за-

висимости от своей специализации. В соответствии с принципом разделения

труда исполнение функций по мере усложнения производства дробилось

на все большее количество операций. Такая система заставляет персонал

хорошо исполнять свои функции. Но данному подходу присущи следую-

щие недостатки:

− персонал не ориентируется на достижение результата;

− на взаимодействие между подразделениями уходит больше време-

ни, чем на выполнение собственно работы;

− представители одного подразделения никак не заинтересованы в

эффективном сотрудничестве с представителями другого;

− возникает конфликт интересов.

С точки зрения процессного подхода, организация предстает как набор

процессов, и управление предприятием становится управлением процес-

сами. Каждый процесс при этом имеет свою цель (критерий эффективно-



8. Информационные технологии в управлении предприятием

сти процесса – насколько оптимально данный процесс ведет к достиже-

нию цели). Цели всех процессов являются целями нижнего уровня, через

реализацию которых достигаются цели верхнего уровня – цели предпри-

ятия. Управляя процессами и постоянно их совершенствуя, предприятие

добивается высокой эффективности своей деятельности.

Часто в литературе авторы противопоставляют функциональный и процессный подходы, считают их взаимоисключающими. Необходимо отметить, что природа предприятия от этого не меняется: это механизм, который все равно выполняет определенный набор функций. От того, ка-кой именно набор функций выполняет предприятие, зависит, какие про-цессы лежат в основе системы управления. Поэтому нельзя просто отка-заться от одного из подходов. Это не противопоставление, а два взгляда на управление, дополняющие друг друга.

Отказ от функционального подхода требует убрать понятия «функция» и, соответственно, «функциональный принцип создания организационной структуры». Тогда выстраивается только процессная структура. Возника-ют вопросы: что будет в этом случае считаться организационной едини-цей такой структуры и каким образом распределять сотрудников, которые являются участниками этих процессов? Получается, что распределение специалистов будет осуществляться по признаку принадлежности их к процессам. Но на предприятии, как правило, каждый из сотрудников мно-гофункционален. К примеру, кладовщик принимает и отгружает товар, т.е. участвует в процессе логистики, закупок или продаж, и в то же время ве-дет учет. В этом случае на нем «пересекаются» два процесса. Логика про-цессного подхода требует наличия двух сотрудников: один участвует в процессе логистики, другой занимается учетом. Людей становится много-кратно больше, что противоречит главной задаче – сделать систему управления предприятием эффективной.

Исходя из этого, появился следующий подход к бизнес-инжинирингу:

не отказываются от понятий «функция» и «организационная структура»,




потому что сотрудники группируются по принципу профессиональной

специализации, но в то же время они участвуют в разных процессах, по-

этому в каждом процессе определяются роли, выполняемые персоналом.

Количество ролей, которые сочетает тот или иной сотрудник, – вопрос ра-

ционального использования ресурсов организации. Именно сочетание

функционального и процессного подходов к управлению предприятием,

как правило, является золотой серединой. Функциональная структура

предприятия определяет «что делать», а процессная – «как делать». Это

две неразрывные стороны управления.

Предприятия можно рассматривать как производственные системы. Та-

кие системы потребляют ресурсы, преобразуют их и в результате получают

продукт – товары или услуги. Эта производственная цепочка представляет

собой набор процессов, в рамках которого осуществляются определенные

действия, приводящие к достижению результата и, соответственно, целей

организации. Цель компании (целевая корпоративная установка) в этом

случае определяет содержание и форму производственного процесса.

Таким образом, функциональная организация характеризуется статич-

ными элементами, такими, как функции, организационная структура, регла-

менты, а процессная является динамичной. Несмотря на это, между ними

существует тесная взаимосвязь: конкретные действия в рамках процессов

выполняют сотрудники, находящиеся в различных функциональных подраз-

делениях. Связь эта устанавливается через регламентные документы – по-

ложения о службах, подразделениях и должностные инструкции. В доку-

ментах, с одной стороны, определяется функциональный состав и распреде-

ление функций между подразделениями и сотрудниками, а с другой – в опи-

сании процессов устанавливается четкая последовательность действий кон-

кретных сотрудников по выполнению функциональных обязанностей.

Деятельность по управлению и совершенствованию бизнес-процессов

осуществляется с помощью техники бизнес-инжиниринга.




Основными составляющими бизнес-инжиниринга являются:

1. Создание (дизайн) бизнес-процессов. Для этого используется специ-альный язык описания бизнес-процессов, который позволяет описывать существующие процессы, а также создавать модели будущего. Модель включает в себя описание всех составляющих процесса: функций, ресур-сов, участников, цели, информации, результатов, событий, направления и последовательности действий – отражая существующую реальность или представление о ней в будущем. Все участники процесса выполняют свои функциональные обязанности в соответствии с этой моделью. Поскольку описание имеет многоуровневую структуру, оно обеспечивает систем-ность, структурную взаимосвязанность. Действия всех подразделений и сотрудников, выполняющих свои обязанности в соответствии с такой мо-делью, отлажены, скоординированы и направлены в русло общего процес-са для достижения поставленной цели.

2. Изменение бизнес-процессов. Любые изменения условий ведения биз-неса требуют немедленной трансформации затронутых бизнес-процессов. Существующая модель корректируется, изменения доводятся до исполни-телей, и они начинают выполнять функции в соответствии с новыми усло-виями. Постоянная адаптация бизнес-процессов к изменяющимся условиям является эффективным механизмом управления бизнесом.

3. Анализ бизнес-процессов. Модель процесса дает возможность эф-

фективного анализа того, насколько оптимально он ведет к поставленной

цели. В качестве анализируемых факторов могут выступать логистика

процесса, его продолжительность, стоимость и другие условия, от кото-

рых может зависеть эффективность выполнения. Данные анализа позво-

ляют изменять процесс, постоянно повышая его эффективность.

4. Оптимизация бизнес-процессов. Постоянно осуществляя контроль

и анализ бизнес-процессов, предприятие находит резервы повышения эф-

фективности своей деятельности путем оптимизации бизнес-процессов.

Например, могут быть выявлены и устранены следующие факторы: дуб-




лирование функций, «узкие» места, чрезмерная стоимость каких-либо

операций, низкое качество выполнения операций, наличие излишних опе-

раций, несогласованность действий участников и т.п. Оптимизация может

быть двух типов – постоянное совершенствование процессов (эволюцион-

ный путь) и периодическое радикальное изменение (революционный

путь). Первый способ используется в рамках текущей деятельности, когда

предприятию не нужны резкие изменения, второй – когда необходимы

преобразования в связи с существенно изменившимся порядком деятель-

ности, например проведением комплексной автоматизации. Такой подход

позволяет избежать применения к старым процессам новых технологий.

Техника революционной оптимизации бизнес-процессов называется ре-

инжинирингом.

5. Документирование бизнес-процессов. Все действия и изменения в

управлении бизнес-процессами необходимо отражать документально.

Модели бизнес-процессов создаются в виде описаний, представляющих

собой диаграммы на бумажных и электронных носителях. Все это в ком-

плексе составляет репозитарий бизнес-процессов предприятия. Любые

изменения обязательно отражаются в моделях, чтобы предприятие могло

постоянно поддерживать актуальную версию всего комплекса бизнесов-

процессов. Аналогичным образом можно планировать будущие процессы

и сохранять их в виде версий, которые анализируются, проверяются, от-

лаживаются и только потом становятся рабочими.

Важнейшие составляющие процесса: последовательность исполнения

функций; направленность на определенный результат; направленность ре-

зультата на потребителя.

Управляя процессами, предприятие организует эффективное взаимо-

действие как внутри, так и с окружающим миром.

Выделяют две группы процессов – основные и вспомогательные. В ре-

зультате основных процессов предприятие переходит в новое качество. К




вспомогательным процессам относятся процессы управления, создания

инфраструктуры управления и бизнеса (информационного обеспечения,

системы качества, производственных систем) и процессы разработки но-

вых продуктов и услуг.

Для управления процессами как системой необходимо сформировать

процессную структуру, т.е. выстроить их в определенном, взаимосвязан-

ном порядке. Так как каждый процесс предназначен для получения како-

го-либо результата, данная структура должна обеспечить достижение об-

щих целей предприятия. Таким образом, структура процессов определяет-

ся структурой дерева целей предприятия.

8.2. Технология автоматизации

деловых процессов (workflow)

Технология автоматизации деловых процессов (workflow) – это совре-

менная технология компьютеризированной поддержки процессов управ-

ления предприятием (деловых процессов) в целом или какой-то их части.

Она объединяет несколько сформировавшихся информационных техноло-

гий, таких, как электронная почта, управление проектами, работа с базами

данных, объектно-ориентированное программирование и CASE-

технологии. Конкретные реализации технологии представляют собой про-

граммные системы автоматизации деловых процессов (системы workflow),

каждая из которых основывается на некоторой комбинации перечислен-

ных технологий.

Система автоматизации деловых процессов (система класса workflow)

– это программное обеспечение, служащее для описания и обеспечения

выполнения деловых процессов предприятия. Наиболее известны системы

зарубежных производителей: Staffware (Staffware Corp.), ActionWorkflow




System (Action Technologies Inc.) и т. п. Достойное место среди них зани-

мает отечественная разработка WorkRoute (ВЕСТЬ АО). При всем разно-

образии системы автоматизации деловых процессов имеют и нечто общее:

все они направлены на решение проблем, возникающих из-за фрагменти-

рованности и изолированности информации, путем создания общего ин-

формационного пространства на предприятии. Такие системы нельзя рас-

сматривать как одиночные приложения, их относят к средствам интегра-

ции деловых процессов предприятия.

Первые системы управления бизнес-процессами появились более де-

сяти лет назад, тем не менее и сегодня ситуация в данном классе продук-

тов остается непростой и развивается динамично. Многими вопросами,

относящимися к этим системам, активно занимаются самые разные орга-

низации: международные консорциумы, комитеты по стандартизации, а

также ученые-математики, специалисты по теории графов и алгебрам

процессов.

В ближайшие годы эксперты прогнозируют значительный рост доли систем управления бизнес-процессами на рынке ИС в масштабе предпри-ятия. Быстрая интеграция работы разнородных приложений и труда со-трудников из различных департаментов в единый бизнес-процесс позво-ляет добиться гарантированно повторяемого результата за известный промежуток времени, а это одно из серьезных преимуществ предприятия на быстро меняющемся, высококонкурентном рынке. Вследствие этого у предприятий возникает потребность в гибких компьютерных системах, реализующих процессный подход к управлению. Основанные на нем ком-пьютерные системы получили название систем управления бизнес-процессами, или BPM-систем (Business Process Management). Важной ха-рактеристикой этих решений является возможность быстрой разработки и изменения бизнес-процессов предприятия без обновления специализиро-ванного кода, с использованием лишь графической среды разработки.




Управление бизнес-процессами – активно развивающаяся область, и мно-гие термины здесь еще не устоялись. Различные авторы прибегают к та-ким понятиям, как BPM-системы, WorkFlow-системы, DocFlow-системы, EAI (Enterprise Application Integration) и т.п. Мы будем применять термин “BPM-система” в качестве общего, рассматривая все остальные решения как частные реализации BPM.

WorkFlow и DocFlow-системы

WorkFlow-системы – это поток элементов работ. В таких системах всякую деятельность можно представить в виде элементов работы, распространяющихся по определенному маршруту между исполнителями в соответствии с заданными правилами. При этом от одного исполнителя к другому передается точка управления.

Кроме WorkFlow-систем большое распространение получили системы

управления документооборотом, или DocFlow. DocFlow-системы пред-

ставляют собой поток документов. Здесь всякую деятельность можно

представить в виде документов, распространяющихся между их редакто-

рами по определенному маршруту в соответствии с заданными правила-

ми. DocFlow-системы являются наследниками бумажного документообо-

рота, отсюда и их естественные ограничения. С документом можно со-

вершить определенный набор действий: одобрить/отказать, визировать,

удалить, внести правку и т. п. Обычно системы документооборота допол-

няются системами хранения образов бумажных документов и системами

контроля. Основным преимуществом систем документооборота является

возможность их быстрого внедрения на предприятии, если там уже нала-

жен документооборот. Для DocFlow-систем, как и для WorkFlow-систем,

существуют схемы в виде графов, которые состоят из узлов, соединенных

возможными переходами. Однако по этим графам перемещаются не точки




управления, а документы. В DocFlow-системах, как правило, данные со-

держатся внутри документов, которые непосредственно перемещаются по

схеме документооборота. В WorkFlow-системах данные не перемещаются

вместе с точкой управления, а содержатся в глобальных (соответствуют

всему бизнес-процессу) и локальных (соответствуют одному узлу) пере-

менных. В настоящее время WorkFlow- и DocFlow-системы представляют

собой системы разных типов, однако постепенно системы документообо-

рота по функциональности приближаются к WorkFlow. При помощи со-

временных DocFlow- систем можно моделировать многие виды бизнес-

процессов, а при помощи WorkFlow-систем – автоматизировать элементы

документооборота.

На современном российском предприятии, как правило, эксплуатируется

несколько разнородных автоматизированных систем, участвующих в раз-

личных бизнес-процессах предприятия. Следовательно, WorkFlow-системе

придется взаимодействовать со всеми этими решениями. Таким образом,

задача внедрения WorkFlow-системы является частным случаем задачи

интеграции масштаба предприятия. Иными словами, при внедрении

WorkFlow-системы на предприятии должно появиться приложение, обес-

печивающее ее интеграцию с уже имеющимися системами. В простейшем

случае это приложение должно представлять собой компонент, содержа-

щий набор соединителей к различным системам и базам данных.

Направление WorkFlow сегодня активно развивается как в теории

(предлагаются новые концепции, развиваются математические теории),

так и в бизнес-сфере (появляется огромное количество различных про-

граммных продуктов). Однако большинство WorkFlow-систем несовмес-

тимо между собой, т.к. системы реализуют разные интерфейсы взаимо-

действия. Их описания нередко даны в разной терминологии, их трудно

сравнивать. В настоящее время идет «война» WorkFlow-стандартов.




Основные задачи WorkFlow-системы предприятия: формирование

единого языка описания бизнес-процессов для менеджеров предприятия;

создание библиотеки бизнес-процессов предприятия; быстрая интеграция

в рамках единого процесса труда сотрудников и компьютерных систем

предприятия; быстрая сборка из разнородных элементов связного, качест-

венного процесса.

WorkFlow-система не решит всех проблем, но позволит менеджерам

предприятия действовать в единой команде и проводить реинжиниринг в

сжатые сроки, что даст предприятию серьезные конкурентные преимуще-

ства на рынках.

Современное состояние большинства предприятий характеризуется не-

сколько хаотичной автоматизацией, т. е. большинство ИС на нем работают

независимо друг от друга, образуя независимые приложения. После вне-

дрения BPM-системы на предприятии большая часть его деятельности

может быть представлена в виде бизнес-процессов, имеющих начало и за-

вершение.

8.3. Концепции и методологии, применяемые

при построении компьютерных систем управления

MPS (Master Planning Shedule) – хорошо известная методология «объ-

емно-календарного планирования». Является базовой практически для всех

планово-ориентированных методологий, применяется в основном в произ-

водстве, но также может использоваться и в других отраслях бизнеса.

MRP (Material Requirements Planning) – методология планирования по-требности в материальных ресурсах, заключающаяся в определении ко-нечной потребности в ресурсах по данным объемно-календарного плана производства. Ключевое понятие методологии – «разузлование», т.е. при-




ведение древовидного состава изделия к линейному списку (Bill of Materials), по которому планируется потребность и осуществляется заказ комплектующих.

CRP (Capacity Requirements Planning) – планирование производствен-ных ресурсов. Данная концепция схожа с MRP, но вместо единого поня-тия состава изделия она оперирует такими понятиями, как «обрабаты-вающий центр», «машина», «рабочие ресурсы», вследствие чего техниче-ски реализация CRP более сложна. Обычно применяется совместно с MRP ввиду тесной логической связи при планировании. Методологии MRP/CRP применяются в автоматизированных системах упраления про-изводственных предприятий.

FRP (Finance Requirements Planning) – планирование финансовых ре-

сурсов.

MRPII (Manufacturing Resources Planning) – планирование производст-ва, интегрированная методология, включающая MRP/CRP и, как правило, MPS и FRP. При использовании данной методологии обязательно подра-зумевается анализ финансовых результатов производственного плана.

ERP (Enterprise Resources Planning) – концепция бизнес-планирования. Под ERP подразумевается интегрированная система, выполняющая функ-ции, предусмотренные концепциями MPS-MRP/CRP-FRP. Важным отли-чием от методологии MRPII является возможность «динамического ана-лиза» и «динамического изменения плана» по всей цепочке планирования. Конкретные возможности методологии ERP существенно зависят от про-граммной реализации. Концепция ERP более «размыта», чем MRPII: если MRPII имеет явно выраженную направленность на производственные компании, то методология ERP оказывается применимой и в торговле, и в сфере услуг, и в финансовой сфере.

CSRP (Customer Synchronized Resources Planning) – планирование ре-сурсов, синхронизированное с покупателем. CSRP включает в себя пол-ный цикл – от проектирования будущего изделия с учетом требований за-




казчика до гарантийного и сервисного обслуживания после продажи. Суть CSRP состоит в том, чтобы интегрировать покупателя в систему управле-ния предприятием. При этом не отдел продаж, а сам покупатель размеща-ет заказ на изготовление продукции, сам отвечает за правильность его ис-полнения и при необходимости отслеживает соблюдение сроков произ-водства и поставки. Предприятие может четко отслеживать тенденции спроса на его продукцию.

SCM (Supply Chain Management) – управление цепочками поставок. Концепция SCM придумана для оптимизации управления логистическими цепями и позволяет существенно снизить транспортные и операционные расходы путем оптимального структурирования логистических схем по-ставок. Концепция SCM поддерживается в большинстве систем ERP- и MRPII-класса.

CRM (Customer Relationship Management) – концепция построения авто-матизированных систем обслуживания клиентов компании. CRM подразу-мевает накопление, обработку и анализ не только финансово-бухгалтерской, но и прочей информации о взаимоотношениях с клиентами. Это способству-ет повышению производительности менеджеров, улучшает качество обслу-живания клиентов и способствует увеличению продаж.

Что выбрать и как организовать работу предприятия? Необходимо вни-мательно изучить мировые достижения в области управления предприятия-ми и воспринимать современные концепции управления в их целостности, а не фрагментарно. Следует помнить, что лучше правильно выбрать цель и не совсем оптимальный способ ее достижения, чем неправильно определить ориентиры и выбрать оптимальный способ их достижения.




9. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ БАЗ ДАННЫХ

Понятия базы данных и системы управления базами данных. – 9.1. Предмет-ная область. – 9.2. Назначение и основные компоненты баз данных. –

9.3. Уровни представления данных. – 9.4. Основные модели данных. – 9.5. Се-тевая модель данных. – 9.6. Иерархическая модель данных. – 9.7. Реляционная модель данных. – Операции реляционной алгебры. – 9.8. Элементы проектиро-

вания баз данных. – 9.9. Системы управления базами данных

Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможности для создания и широкого использования ИС различного назначения: раз-рабатываются ИС управления техническими объектами, модельные ком-плексы для научных исследований, системы автоматизации проектирова-ния и производства, тренажеры, обучающие системы и др.

Существуют две основные предпосылки создания таких систем: 1. Разработка методов конструирования систем, предназначенных для

коллективного пользования.

2. Возможность собирать, хранить и обрабатывать большое количество данных о реальных объектах и явлениях, т. е. оснащение этих систем «па-мятью».

Массив данных общего пользования в подобных системах составляет базу данных. Концепция БД стала определяющим фактором при создании эффективных систем обработки данных.

База данных – именованная совокупность данных, отражающая состоя-ние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Система управления базами данных – совокупность языковых и про-граммных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.



Основным принципом организации БД является совместное хранение данных и их описаний. Описания обычно называют метаданными. С по-мощью данного принципа обеспечивается независимость данных от про-грамм обработки, что позволяет запрашивать и модифицировать данные без написания дополнительных программ.

Информационная система, основанная на БД, служит для сбора, накоп-ления, хранения информации, а также её эффективного использования. Информация представляется в виде данных, хранимых в памяти ЭВМ.

С точки зрения хранения и обработки информации основные компо-ненты ИС – это программные средства, поисковый массив документов, средства поддержки информационного языка системы. Программные средства ИС служат для организации управления данными (ввода, хране-ния, защиты, поиска и выдачи). Поисковый массив документов в ИС обычно называется базой данных, представляет собой набор ссылок на документы (или их описаний), хранящий основную информацию о доку-ментах и организованный так, чтобы обеспечить быстрый поиск докумен-тов. Описание документа зависит от предметной области и состоит из зна-чений атрибутов, характеризующих содержание документа.

Разработка БД начинается с определения предметной области.

9.1. Предметная область

Предметная область – часть реального мира, подлежащая изучению с

целью организации управления и, в конечном итоге, автоматизации.

Предметная область представляется множеством объектов, множеством

процессов, использующих объекты, а также множеством пользователей,

характеризуемых единым взглядом на предметную область.

Каждый из объектов обладает определённым набором свойств (атрибу-

тов), среди которых можно выделить существенные и несущественные.

Признание какого-либо свойства существенным носит относительный ха-



9. Основы построения баз данных

рактер. Для упрощения процедуры формализации предметной области в

большинстве случаев прибегают к разбиению всего множества объектов

на группы, однородные по структуре и поведению, называемые типами

объектов. Данные предметной области представлены экземплярами объ-

ектов. Экземпляры объектов одного типа обладают одинаковыми набора-

ми атрибутов, но должны отличаться значением хотя бы одного атрибута

для того, чтобы быть узнаваемыми. Для каждого объекта определяется

идентификатор – ключевой атрибут или комбинация атрибутов. Такой

идентификатор называется первичным ключом, его значение является

уникальным и обязательным.

Между объектами предметной области могут существовать связи,

имеющие различный содержательный смысл (семантику). Эти связи могут

быть факультативными или обязательными (рис. 9.1). Если вновь порож-

дённый объект одного из типов оказывается по необходимости связанным

с объектом другого типа, то между этими типами объектов существует

обязательная связь. Иначе связь является факультативной.

Рис. 9.1. Пример обязательной и факультативной связей

Различают типы множественных связей: «один к одному» (1:1), «один

ко многим» (1:n) и «многие ко многим» (m:n)

Совокупность типов сущностей и типов связей между ними характери-

зует структуру предметной области. Собственно данные представлены эк-

земплярами объектов и связей между ними.




Множества типов объектов предметной области и экземпляров объек-

тов, значения атрибутов объектов и связи между ними могут изменяться

во времени. Поэтому каждому моменту времени можно сопоставить неко-

торое состояние предметной области. Состояния предметной области об-

ладают совокупностью свойств (правил), которые характеризуют семан-

тику предметной области. Эти правила могут быть заданы с помощью ог-

раничений целостности, которые накладываются на типы объектов, типы

связей и их экземпляры.

9.2. Назначение и основные компоненты

системы баз данных

Система БД включает два основных компонента: собственно базу дан-

ных и систему управления (рис. 9.2). Большинство систем включают так-

же программы обработки данных, которые обращаются к данным через

систему управления.

Рис. 9.2. Компоненты системы баз данных

СУБД обеспечивает выполнение двух групп функций: предоставление

доступа к БД пользователям (или прикладному программному обеспече-

нию) и управление хранением и обработкой данных в БД.




БД является информационной моделью внешнего мира, некоторой пред-

метной области, в ней хранятся данные об объектах, их свойствах и характе-

ристиках. Если связи между данными в БД отсутствуют, то имеет смысл го-

ворить о нескольких независимых БД, имеющих раздельное хранение.

В памяти ЭВМ создаётся динамически обновляемая модель предмет-

ной области, что обеспечивает соответствие БД текущему состоянию

предметной области (периодически или в режиме реального времени).

Одни и те же данные БД могут быть использованы для решения многих

прикладных задач. Этим БД принципиально отличается от любой другой

совокупности данных внешней памяти ЭВМ.

9.3. Уровни представления данных

Концепции многоуровневой архитектуры СУБД служат основой совре-

менной технологии БД. Эти идеи впервые были сформулированы в отчёте

рабочей группы по базам данных Комитета по планированию стандартов

Американского национального института стандартов (ANSI/X3/SPARC),

опубликованном в 1975 г. В нем была предложена модель архитектуры СУБД,

включающая концептуальный, внешний и внутренний уровни (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Трехуровневая модель СУБД




Уровень внешних моделей определяет точку зрения на БД отдельных при-

ложений; концептуальный уровень представляет собой формализованную

информационно-логическую модель предметной области; физический уро-

вень – собственно данные, расположенные на внешних носителях информа-

ции. Совокупность схем всех уровней называется схемой БД.

Каждый из этих уровней может считаться управляемым, если он обла-

дает внешним интерфейсом, который поддерживает возможности опреде-

ления данных. В этом случае становятся возможными формирование и

системная поддержка независимого взгляда на БД для какой-либо группы

персонала или пользователей, взаимодействующих с БД через интерфейс

данного уровня.

Важное место в теории БД отводится моделям данных, которые отра-

жают совокупность объектов реального мира в виде взаимосвязанных ин-

формационных объектов.

9.4. Основные модели данных

Модель данных – это математическое средство абстракции, позволяю-

щее отделить факты от их интерпретации и вместе с тем обеспечить раз-

витые возможности представления соотношения данных.

Модель данных представляет собой комбинацию трех составляющих:

− набора типов структур данных;

− набора операторов или правил вывода, которые могут быть приме-

нены к любым правильным примерам типов данных, чтобы находить, вы-

водить или преобразовывать информацию, содержащуюся в любых частях

этих структур в любых комбинациях;




− набора общих правил целостности, которые прямо или косвенно

определяют множество непротиворечивых состояний БД и множество из-

менений её состояния.

Типы структур данных. Структуризация данных базируется на ис-

пользовании концепций «агрегации» и «обобщения». Первый вариант

структуризации данных был предложен Ассоциацией по языкам обработ-

ки данных (Conference on Data Systems Languages, CODASYL) (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Композиция структур данных по версии CODASYL

Элемент данных – наименьшая поименованная единица данных, к ко-

торой СУБД может обращаться непосредственно и с помощью которой

выполняется построение всех остальных структур. Для каждого элемента

данных должен быть определён его тип.

Агрегат данных – поименованная совокупность элементов данных

внутри записи, которую можно рассматривать как единое целое. Агрегат

может быть простым (включающим только элементы данных) и состав-

ным (включающим наряду с элементами данных и другие агрегаты).

Запись – поименованная совокупность элементов данных или элемен-

тов данных и агрегатов. Запись – это агрегат, не входящий в состав ника-

кого другого агрегата. Она может иметь сложную иерархическую струк-

туру, поскольку допускается многократное применение агрегации. Разли-

чают тип записи (её структуру) и экземпляр записи, т.е. запись с конкрет-

ными значениями элементов данных. Одна запись описывает свойства од-

ного объекта предметной области (экземпляра).

Среди элементов данных (полей) выделяются одно или несколько клю-

чевых полей. Значения ключевых полей позволяют классифицировать




объект, к которому относится конкретная запись. Ключи с уникальными

значениями называются потенциальными. Каждый ключ может представ-

лять собой агрегат данных. Один из ключей является первичным, осталь-

ные – вторичными. Первичный ключ идентифицирует экземпляр записи, и

его значение должно быть уникальным в пределах записей одного типа.

Иногда термин «запись» заменяют термином «группа».

Набор (или групповое отношение) – поименованная совокупность за-

писей, образующих двухуровневую иерархическую структуру. Каждый

тип набора представляет собой отношение (связь) между двумя или не-

сколькими типами записей. Для каждого типа набора один тип записи

может быть объявлен владельцем набора, остальные – объявляются чле-

нами набора. Каждый экземпляр набора должен содержать только один

экземпляр записи типа владельца и столько экземпляров записей типа

членов набора, сколько их связано с владельцем. Для группового отноше-

ния также применяют понятия тип и экземпляр.

Операции над данными. Модель данных определяет множество дей-

ствий, которые допустимо производить над некоторой реализацией БД

для её перевода из одного состояния в другое. Это множество соотносят с

языком манипулирования данными (Data Manipulation Language, DML).

Любая операция над данными включает в себя селекцию данных (select),

т.е. выделение из всей совокупности тех данных, над которыми должна быть

выполнена требуемая операция, и действие над выбранными данными, ко-

торое определяет характер операции. Условие селекции – это некоторый

критерий отбора данных, в котором могут быть использованы логическая

позиция элемента данных, его значение и связи между данными.

По типу производимых действий различают следующие операции:

− идентификация данных и нахождение их позиции в БД;

− выборка (чтение) данных из БД;

− включение (запись) данных в БД;




− удаление данных из БД;

− модификация (изменение) данных БД.

Обработка данных в БД осуществляется с помощью процедур базы

данных – транзакций.

Транзакция – это последовательность операций над данными, которая

является логически неделимой, т.е. рассматривается как единая макроопе-

рация. Транзакция либо выполняется полностью, либо не выполняется со-

всем. Никакая другая процедура или операция не могут обратиться к дан-

ным, которые обрабатываются стартовавшей процедурой, до тех пор, пока

последняя не закончит свою работу.

Ограничения целостности обеспечивают непротиворечивость данных

при переводе системы БД из одного состояния в другое и позволяют адек-

ватно отражать предметную область данными, хранимыми в БД. Ограни-

чения делятся на явные и неявные.

Неявные ограничения определяются самой структурой данных. На-

пример, тот факт, что записи типа СОТРУДНИК являются обязательными

членами какого-либо экземпляра набора данных ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ, служит,

по существу, ограничением целостности, означающим, что каждый со-

трудник организации непременно должен быть в штате некоторого под-

разделения.

Явные ограничения задаются в схеме БД с помощью средств языка

описания данных (DDL, Data Definition Language). В качестве явных огра-

ничений чаще всего выступают условия, накладываемые на значения дан-

ных. Например, заработная плата не может быть отрицательной, а цифро-

вое выражение даты приема сотрудника на работу обязательно будет

меньше, чем его перевода на другую работу. За выполнением этих огра-

ничений следит СУБД в процессе своего функционирования.

Также различают статические и динамические ограничения целост-

ности. Статические ограничения присущи всем состояниям предметной




области, а динамические определяют возможность перехода предметной

области из одного состояния в другое. Примерами статических ограниче-

ний целостности могут служить требования уникальности номера паспор-

та или ограничения на цифровое выражение даты рождения, которое не

может быть больше цифрового выражения текущей даты. В качестве при-

мера динамического ограничения целостности можно привести ограниче-

ние банковской системы, в соответствии с которым нельзя удалить сведе-

ния о клиенте, пока у него не закрыт счёт.

В настоящее время разработано много различных моделей данных. Ос-

новные – это сетевая, иерархическая и реляционная модели.

9.5. Сетевая модель данных

Сетевая модель позволяет организовывать БД, структура которых

представляется графом общего вида. Организация данных в сетевой моде-

ли соответствует структуризации данных по версии CODASYL. Каждая

вершина графа хранит экземпляры сущностей (записи) и сведения о груп-

повых отношениях с сущностями других типов. Каждая запись может

хранить произвольное количество значений атрибутов (элементов данных

и агрегатов), соответствующих экземпляру сущности.

Групповые отношения характеризуют следующие признаки:

1. Способ упорядочения подчинённых записей.

Поддерживаются три способа упорядочения:

− очередь – добавление в конец списка (FIFO – first input, first output);

− стек – добавление в начало списка (LIFO – last input, first output);

− сортировка по значению ключа: задаётся ключевое поле (поля), и

вновь поступившая запись добавляется в упорядоченный список в соот-

ветствии со значением этого поля (значением ключа).




2. Режим включения подчинённых записей.

Режим включения бывает автоматический и ручной.

При автоматическом режиме подчиненная запись связана с записью-

владельцем обязательной связью, поэтому она включается в групповое

отношение и прикрепляется к записи-владельцу в момент внесения в БД.

(из этого следует, что запись-владелец должна быть внесена в БД до вне-

сения первого экземпляра подчиненной записи).

При ручном режиме включения подчиненная запись может находиться

в БД и не быть прикрепленной к записи-владельцу. Она вручную включа-

ется в групповое отношение тогда, когда это отношение (связь) возникает.

3. Режим исключения подчинённых записей.

Режим исключения определяется классом членства. Различают три

класса членства: фиксированный, обязательный и необязательный. Записи

с фиксированным членством удаляются вместе с записью-владельцем. За-

писи с обязательным членством должны быть удалены до удаления запи-

си-владельца: владелец, к которому прикреплена хотя бы одна запись с

обязательным членством, не может быть удален. Записи с необязательным

членством при удалении записи-владельца останутся в БД.

В сетевой модели данных применяются следующие операции над данными:

− запомнить – внесение информации в БД;

− включить в групповое отношение – установление связей между

данными;

− переключить – переход члена набора к другому владельцу;

− обновить – модификация данных;

− извлечь – чтение данных;

− удалить – физическое или логическое удаление данных;

− исключить из группового отношения – разрыв связей между дан-

ными.




Связи между записями в сетевой модели данных обычно выполнены в

виде указателей (т.е. каждая запись хранит ссылки на другие однотипные

записи и записи, связанные с ней групповыми отношениями). В сетевой

модели данных предусмотрены специальные способы навигации и мани-

пулирования данными. Аппарат навигации в графовых моделях служит

для установления тех объектов данных, к которым будет применяться

очередная операция манипулирования данными. Такие объекты называ-

ются текущими. В сетевой модели данных возможны переходы:

− от текущего экземпляра записи определённого типа к другим эк-

земплярам записи этого же типа;

− из текущей вершины в любую вершину, с которой текущая связана

групповым отношением.

Наиболее распространенной и стандартизованной из реализаций сетевой

модели данных является модель CODASYL. В соответствии с ней описание

схемы БД осуществляется на языке COBOL, а манипулирование данными –

с помощью включающего языка программирования высокого уровня.

9.6. Иерархическая модель данных

Иерархическая модель позволяет строить БД с иерархической древо-

видной структурой. Структура иерархической модели данных описывает-

ся в терминах, аналогичных терминам сетевой модели данных.

Дерево – это связный неориентированный граф, который не содержит

циклов. Обычно при работе с деревом выделяют какую-то конкретную

вершину, определяют её как корень дерева и рассматривают особо – в эту

вершину не заходит ни одно ребро. В этом случае дерево становится ори-

ентированным. Ориентация определяется от корня. Дерево как ориенти-

рованный граф можно определить следующим образом:




− имеется единственная особая вершина, называемая корнем, в ко-

торую не заходит ни одно ребро;

− во все остальные вершины заходит только одно ребро, а исходит

произвольное количество ребер;

− граф не содержит циклов.

Конечные вершины, т.е. вершины, из которых не выходит ни одной ду-

ги, называются листьями дерева.

В иерархических моделях данных используется ориентация древовид-

ной структуры от корня к листьям (рис. 9.5). Графическая диаграмма схе-

мы БД называется деревом определения.

Рис. 9.5. Пример иерархической базы данных

Каждая некорневая вершина связана с родительской записью иерархиче-

ским групповым отношением. Каждая вершина дерева соответствует сущ-

ности предметной области, которая характеризуется произвольным количе-

ством атрибутов, связанных с ней отношением 1:1. Атрибуты, связанные с

сущностью отношением 1:n, образуют отдельную сущность и переносятся

на следующий уровень иерархии. Тип вершины определяется типом сущно-

сти и набором её атрибутов. Каждая вершина дерева хранит экземпляры




сущностей – записи. Следствием внутренних ограничений иерархической

модели является то, что каждому экземпляру зависимой группы в БД соот-

ветствует уникальное множество экземпляров родительских групп – по од-

ному экземпляру каждого типа вершин вышестоящих уровней.

В иерархической модели данных также предусмотрены специальные

способы навигации. Передвижение по дереву всегда начинается с корне-

вой вершины, от которой можно перейти на конкретный экземпляр записи

любой вершины следующего уровня. Эта вершина становится текущей

вершиной, а экземпляр – текущим экземпляром (записью). От этой записи

можно перейти к другой записи данной вершины, к экземпляру записи ро-

дительской вершины или к экземпляру записи подчиненной вершины.

Корневая запись дерева должна содержать ключ с уникальным значе-

нием. Ключи некорневых записей должны иметь уникальные значения

только в экземплярах групповых отношений, т.е. на одном и том же уров-

не иерархии в разных ветвях дерева могут быть экземпляры записей с

одинаковыми ключами. Это объясняется тем, что каждая запись иденти-

фицируется полным сцепленным ключом, который образуется путём кон-

катенации всех ключей экземпляров родительских записей (групп). Таким

образом, попасть в любую вершину можно, только проделав полный путь

по дереву от корня.

Связи между записями в иерархической модели данных обычно вы-

полнены в виде ссылок (т.е. хранятся адреса связанных записей).

Основным недостатком иерархической модели данных является дуб-

лирование данных. Оно вызвано тем, что каждая сущность (атрибут) мо-

жет подчиняться (принадлежать) только одной родительской сущности.

Таким образом, если надо сохранить, например, данные о детях сотрудни-

ка, а на предприятии трудится и отец, и мать ребенка, то информацию о

детях придётся хранить дважды. Это может вызвать нарушение логиче-

ской целостности БД при внесении изменений в данные о детях.




Если данные имеют естественную древовидную структуризацию, то

использование иерархической модели данных не вызывает проблем. Но на

практике часто требуется реализовать структуры данных, отличные от ие-

рархической. Для решения этих задач конкретные СУБД, основанные на

иерархической модели данных, включают дополнительные средства, об-

легчающие представление произвольно организованных данных.

9.7. Реляционная модель данных

Понятие отношения. Реляционная модель данных была предложена

математиком Э.Ф. Коддом (Codd E.F.) в 1970 г. Реляционная модель дан-

ных является широко распространенной моделью и единственной из трех

основных моделей, для которой разработан теоретический базис с исполь-

зованием теории множеств.

В основе реляционной модели данных лежит понятие отношения, представляющего собой подмножество декартова произведения доменов. Домен – это множество значений, которое может принимать элемент (на-пример множество целых чисел, множество комбинаций символов длиной N и т.п.).

Пусть D1, D2 ,…,Dk – произвольные конечные и не обязательно различ-ные множества (домены). Декартово произведение этих множеств опреде-ляется следующим образом:

,...,k},iD) | ,...,d,d{(dD...DD ikk 12121 =∈=×××

Таким образом, декартово произведение позволяет получить все воз-можные комбинации элементов исходных множеств.

Например, для доменов D1 = (1,2), D2 = (A,B,C), декартово произведе-ние D будет таким:

D = {(1,A), (1,B), (1,C), (2,A), (2,B), (2,C)}.




Подмножество декартова произведения доменов называется отношени-

ем. Элементы отношения называют кортежами. Элементы кортежа приня-

то называть атрибутами. Количество атрибутов кортежа определяет ар-

ность отношения. Отношения арности 1 называют унарными, арности 2 –

бинарными, арности n – n-арными.

Отношение содержит информацию о сущностях одного типа. Каждый

кортеж отношения соответствует одному экземпляру сущности.

Свойства отношений. Отношение обладает двумя основными свойст-

вами: в отношении не должно быть одинаковых кортежей, т.к. это множе-

ство; порядок кортежей в отношении не существенен.

Отношение имеет имя, которое отличает его от имён всех других от-

ношений. Атрибутам реляционного отношения назначаются имена, уни-

кальные в рамках отношения. Обращение к отношению происходит по его

имени, а обращение к атрибуту – по имени отношения и имени атрибута.

Каждый атрибут определён на некотором домене, несколько атрибутов

отношения могут быть определены на одном и том же домене (например

номера рабочего и домашнего телефона). Домен задаётся типом данных и

ограничениями целостности (например оклад – это число больше нуля).

Значение атрибута может быть не определено в момент внесения записи в

БД. Для таких случаев предусмотрено специальное значение – null, кото-

рое можно интерпретировать как «неизвестное значение».

Ключ отношения – это атрибут, значения которого идентифицируют

кортеж. Таким образом, ключ имеет уникальные в рамках отношения зна-

чения. Если ключ состоит из нескольких атрибутов, он называется состав-

ным. Ключей может быть несколько: основной ключ – первичный, его

значения не могут обновляться; другие ключи называются возможными

или потенциальными.

Реляционная модель данных не поддерживает групповые отношения.

Для связей между отношениями используются внешние ключи. Внешний




ключ – это атрибут подчиненного отношения, который является копией

первичного (или уникального) ключа родительского отношения. Фактиче-

ски, внешние ключи логически связывают экземпляры сущностей разных

типов между собой. Таким образом, внешний ключ можно трактовать как

ограничение целостности на две таблицы, в соответствии с которым мно-

жество значений внешнего ключа является подмножеством значений ключа

родительской таблицы. Если связь необязательная, то значение внешнего

ключа может быть неопределённым (null).

Перечень атрибутов отношения с их типами данных и размерами опре-

деляет схему отношения. Отношения, построенные по одинаковой схеме,

называют односхемными, по различным схемам – разносхемными.

Все операции над данными в реляционной модели выполняются над

отношением и требуют задания имени отношения. Если операция приме-

няется к части отношения, то может потребоваться идентификация корте-

жа или группы кортежей и задание имён атрибутов. В реляционной моде-

ли данных используются следующие операции над данными:

− запомнить – внесение информации в БД (требует формирования

значений уникального ключа и обязательных атрибутов кортежа);

− обновить – модификация данных: изменение значений отдельных

атрибутов кортежей;

− извлечь – чтение данных;

− удалить – физическое или логическое удаление данных (кортежа

или группы кортежей).

Структуризация данных в реляционной модели существенно отличает-

ся от структуризации данных по версии CODASYL; ниже приведено со-

поставление этих двух вариантов структуризации.




Термины версии CODASYL Термины реляционной модели данных

Элемент данных Атрибут (поле)

Агрегат –

Запись (группа) Кортеж (запись, строка)

Совокупность записей одного типа Отношение (таблица)

Набор (групповое отношение) –

База данных База данных

Достоинства и недостатки реляционной модели данных. Широкое распространение реляционной модели данных объясняется в первую очередь простотой представления и формирования БД, универсально-стью и удобством обработки данных, которая осуществляется с помо-щью декларативного языка запросов SQL (Structured Query Language).

Существуют несколько стандартов SQL, определённых американским национальным институтом стандартов (ANSI): SQL-89 (SQL1) и SQL-92 (SQL2), SQL 1999. В 2003 г. разработан новый стандарт – SQL3. Большин-ство коммерческих СУБД поддерживают стандарт SQL, который принят ISO (International Standards Organization) в качестве международного.

Моделирование предметной области в рамках реляционной модели данных создаёт некоторые сложности, т.к. в реляционной модели нет спе-циальных средств для отображения различных типов связей. Отсутствие множественных связей, например «многие ко многим», вызывает увели-чение объёма хранимой (дублируемой) информации. Отсутствие воз-можности указания типов связей (например «работает» или «имеет»), приводит к тому, что семантика связей в принципе не может быть отраже-на в реляционной модели и зависит от того, как связь интерпретируются приложениями. Отсутствие специальных механизмов навигации (как в иерархической модели или сетевой модели данных), с одной стороны, ве-дёт к упрощению модели, а с другой – к многократному увеличению вре-мени на извлечение данных, т.к. во многих случаях требуется просмотреть всё отношение для поиска нужных данных.




В реляционной модели нет понятий «режим включения» и «класс членства», поэтому набор средств описания ограничений целостности очень мал. Обработка данных в отношениях осуществляется с помощью операций реляционной алгебры.

Операции реляционной алгебры. Операндами для операций реляци-онной алгебры являются реляционные отношения. Результатом выполне-ния операций реляционной алгебры также является отношение. Использо-вание реляционной алгебры накладывает на отношения два ограничения: порядок столбцов (полей) в отношении фиксирован; отношения конечны.

Существует пять основных операций реляционной алгебры:

1) проекция;

2) селекция;

3) декартово произведение;

4) объединение;

5) разность

и три вспомогательные:

6) пересечение;

7) соединение;

8) деление.

Вспомогательные операции могут быть выражены через основные, но

во многих системах реализуются отдельно, для удобства пользователей.

1. Проекция (projection, обозначается «π») – это унарная операция (вы-

полняемая над одним отношением), служит для выбора подмножества ат-

рибутов из отношения R. Она уменьшает арность отношения и может

уменьшить его мощность, исключая одинаковые кортежи.

2. Селекция (selection, обозначается «σ») – это унарная операция, ре-

зультатом которой является подмножество кортежей исходного отноше-

ния, удовлетворяющих условиям, которые накладываются на значения

определённых атрибутов.




3. Де

ветствуе

данных.

екартово

ет опреде

о произв

елению д

едение (

декартов

4. Об

односхе

шение, в

5. Ра

над одн

множест

6. Пе

ция над

подмнож

7. Со

разносхе

ния соде

повторо

определ

ний. Есл

соедине

соедине

рибутов

Факт

дения, д

8. Дел

схемным

{r1, r2,...,

ношение

щее отно

бъединен

емными о

включаю

азность

носхемны

тво корте

ересечен

односхе

жество к

оединени

емными

ержат вс

ов). В общ

ляет соот

ли этим

ние назы

ние, пос

в кортеже

тически,

для котор

еление (di

ми отнош

ri,..., rn},

е содержи

ошение, е

ние (union

отношен

ющее все

(set diffe

ыми отн

ежей отн

ние (inter

емными о

ортежей,

ие (join,

отношен

се атрибу

щем слу

ношение

условие

ывается э

троенное

ей исходн

соединен

рого выпо

ivision, об

шениями

а отнош

ит атрибу

если его д

n, обозна

иями R

кортежи

erence, об

ошениям

ношения

rsection, о

отношени

, принадл

обознача

ниями R

уты обои

учае соед

е между з

ем являет

эквисоед

е по усло

ных отно

ние явля

олняется

бозначает

R и S.

шение S –

уты {ri+1,

декартово

(cartesian

ва произв

ачается «

и S, резу

и обоих о

бозначает

ми (R–S)

R, не при

обознача

иями R и

лежащих

ается «

и S. Кор

х отнош

динение п

значения

тся равен

инением

овию рав

ошений.

яется под

я некотор

тся «/») –

Пусть о

атрибуты

,..., rn}. К

о произве

product,

ведения д

«U») – эт

ультатом

отношени

тся «–»)

), резуль

инадлежа

ается «∩»

и S, резул

х обоим и

») – это

ртежи ре

ений (во

происход

ями атри

нство зн

м. Естеств

венства з

дмножес

рое услов

– это бина

отношени

ы {r1, r2,..

Кортеж вк

едение с о

, обознач

для реля

чается «×

яционной

×») соот-

й модели

-

и

то бинарн

м которой

ий без по

ная опера

й являет

овторов.

ация над

тся отно-

д

-

– это би

ьтатом к

ащих отн

инарная о

которой я

ношению

операция

является

ю S.

я

я

») – это

льтатом к

исходным

бинарна

которой я

м отноше

ая опера-

является

ениям.

-

я

о бинарн

езультиру

озможно,

дит по у

бутов из

начений а

венным н

значений

ная опера

ующего

за исклю

условию,

з разных

атрибуто

называет

й одинако

ация над

отноше-

ючением

которое

отноше-

ов, такое

тся экви-

овых ат-

д

-

м

е

-

е

-

-

твом дек

вие.

картова ппроизве--

арная опе

ие R сод

.., ri}. Рез

ключаетс

отношени

ерация на

держит а

зультирую

ся в резул

ием S вхо

ад разно-

атрибуты

ющее от-

льтирую-

одит в R.

-

ы

-

-




Преобразования операций реляционной алгебры. Операндами опе-

раций реляционной алгебры являются отношения, поэтому для их выпол-

нения необходимо просмотреть все кортежи исходного отношения (или

отношений). Следствием этого является большая размерность реляцион-

ных операций. Уменьшения размерности операций можно достичь, изме-

няя последовательность выполняемых операций. В качестве примера

можно привести отношения R1 и R2, содержащие по 1000 кортежей, при-

чём только 10 кортежей в каждом отношении удовлетворяют условию F.

Если выполнять следующую последовательность операций:

σF(R1 U R2),

то после выполнения объединения получится 2000 кортежей (если отно-

шения не содержат одинаковых кортежей), а после селекции останется 20

записей. Если изменить последовательность выполнения операций:

σF (R1) U σF (R2),

то после селекции останется по 10 записей из каждого отношения, объе-

динение которых даст 20 требуемых кортежей. Следовательно, не потре-

буется хранить промежуточный результат в 2000 кортежей и просматри-

вать его для поиска кортежей, удовлетворяющих условию.

Оптимизация выполнения запросов реляционной алгебры основана на

понятии эквивалентности реляционных выражений. Операндами выраже-

ний являются переменные-отношения Ri и константы. Каждое выражение

реляционной алгебры определяет отображение кортежей переменных-

отношений Ri (i = 1 ,…, n) в кортежи единственного отношения, которое

получается в результате подстановки кортежей каждого Ri и выполнения

всех определяемых выражением вычислений.

Два выражения реляционной алгебры считаются эквивалентными, если

они описывают одно и то же отображение.




Суще

зволяют

ной алге

ествуют

т выполн

ебры:

законы,

нять экви

которые

ивалентны

е в соотве

ые преоб

етствии

бразовани

с этим о

ия выраж

пределен

жений ре

нием по-

еляцион-

-

-

1. Заккон комммутативнности дляя декартоовых проиизведениий:

R1××R2 = R2××R1.

2. Зак

3. Зак

4. Зак

5. Ко

6. Ко

где {Am}

7. Пе

8. Пе

9. Пе

10. П

кон комм

кон ассоц

кон ассоц

омбинаци

омбинаци

} ⊂ {Bn}.

ерестанов

ерестанов

ерестанов

Перестано

πA1

мутативн

циативно

(R

циативно

(R1 ><F

ия селекц

ия проекц

πA1,A2,.

вка селек

σF (πA

вка селек

σF

вка селек

σF

овка прое

1,A2,...,Am (R

ности дляя соединеений (F –– условиее соединеения):

R1 FF R2 = R2 F R1.

ости для декартоввых проиизведений:

R1 × R2) ×× R3 = R1 × (R2 × RR3).

ости для

F R2) ><F

ций (каск

σF1 (σF2

ций (каск

..,Am (πB1,B2

кции и пр

A1,A2,...,Am (R

кции с об

(R1 U R2

кции с ра

σF (R1 – R2

екции с д

R1 × R2) =

соединенний (F1, FF2 – услоовия):

F R3 = R1 ><F (R2 >><F R3).

кад селеккций):

2 (R)) = σFF1/\F2(R).

кад проеккций):

2,...,Bn(R)) = πA1,A2,...,Am (R),

роекции:

R)) = πA1,,A2,...,Am (σFσF (R)).

бъединеннием:

2) = σF (R1) U σF (RR2).

азностьюю:

2)= σF (R11) – σF (RR2).

декартовым проиизведениеем:

= πC1,C2,...,CCn(R1) × πBπB1,B2,...,Bk(RR2),




где {Cn} ⊂ {Am}, {Bk} ⊂ {Am} и атрибуты Cn представлены в отношении R1,

а атрибуты Bk – в отношении R2.

11. Перестановка проекции с объединением:

πА1,A2,...,Am (R1 U R2) = πA1,A2,...,Am (R1) U πA1,A2,...,Am (R2).

12. Перестановка селекции с декартовым произведением:

σF (R1 × R2) = σF (R1) × R2,

если F содержит атрибуты, присутствующие только в R1;

σF (R1 × R2) = R1 × σF (R2),

если F содержит атрибуты, присутствующие только в R2;

σF (R1 × R2) = σF1 (R1) × σF2 (R2),

если F = F1/\F2, и F1 содержит атрибуты, присутствующие только в R1, а F2

содержит атрибуты, присутствующие только в R2;

σF (R1 × R2) = σF2 (σF1(R1) × R2),

если F=F1/\F2, и F1 содержит атрибуты, присутствующие только в R1, а F2

содержит атрибуты, присутствующие и в R1, и в R2.

Другие модели данных. Всё возрастающая сложность приложений БД

и ограниченность реляционных моделей данных привели к развитию мо-

дели Кодда, которая сначала получила название расширенной реляцион-

ной модели, а позже получила свое развитие в объектно-реляционных мо-

делях данных.

Объектно-реляционные модели данных. Расширению возможностей

реляционных БД способствует применение в концепции БД понятия объек-

та, аналогичного понятию объекта в объектно-ориентированном програм-

мировании. Это расширение достигается за счёт использования таких объ-

ектно-ориентированных компонентов, как пользовательские типы данных,

инкапсуляция, полиморфизм, наследование, переопределение методов и т.п.




До настоящего времени разработчики не пришли к единому мнению о

том, как следует определять объектно-реляционные модели данных. Мо-

дели, поддерживаемые различными производителями СУБД, существенно

отличаются по своим функциональным характеристикам, поэтому о

включении объектов в реляционные модели данных можно говорить толь-

ко как об общем направлении развития БД. О перспективах этого направ-

ления свидетельствует тот факт, что ведущие фирмы-производители

СУБД, в числе которых Oracle, Informix и INGRES, расширили возможно-

сти своих продуктов до объектно-реляционной СУБД.

В большинстве реализаций объектно-реляционной модели данных объ-

ектами признаются агрегат и таблица (отношение), которая может входить

в состав другой таблицы. Методы обработки данных представлены в виде

хранимых процедур и триггеров, которые являются процедурными объек-

тами БД и связаны с таблицами. На внутреннем (физическом) уровне все

данные объектно-реляционной модели хранятся в виде отношений. Объ-

ектно-реляционные СУБД поддерживают язык SQL.

Объектно-ориентированные модели данных. Ещё один подход к по-

строению БД – использование объектно-ориентированных моделей дан-

ных. Моделирование данных в объектно-ориентированных моделях бази-

руется на понятии объекта. Для объектно-ориентированных моделей, как

и в случае с объектно-реляционными моделями, не существует общепри-

знанной модели данных.

При создании объектно-ориентированных СУБД используются разные

методы:

− встраивание в объектно-ориентированный язык средств для рабо-

ты с БД;

− создание объектно-ориентированных библиотек функций для ра-боты с СУБД;




− расширение существующего языка работы с БД объектно-ориентированными функциями;

− создание нового языка и новой объектно-ориентированной модели данных.

К достоинствам объектно-ориентированных моделей можно отнести широкие возможности моделирования предметной области, выразитель-ный язык запросов и повышенную производительность. Эти модели при-меняются для сложных предметных областей, при моделировании кото-рых не хватает функциональности реляционной модели (например систем автоматизации проектирования, издательских систем и т.п.). Среди недостатков объектно-ориентированных моделей следует от-

метить отсутствие универсальной модели, недостаток опыта создания и эксплуатации объектно-ориентированных моделей, сложность использо-вания и недостаточность средств защиты данных.

В 1997 г. рабочая группа ODMG (Object Database Management Group), образованная фирмами-производителями объектно-ориентированных СУБД, выпустила стандарт ODMG 2.0 для объектно-ориентированных СУБД, в котором описаны объектная модель, язык определения запросов, язык объектных запросов и связующие языки С++, Smalltalk и Java.

9.8. Элементы проектирования баз данных

Проектирование БД – одна из наиболее сложных и ответственных за-дач, связанных с созданием ИС. В результате решения этой задачи долж-ны быть определены содержание БД, эффективный для всех её будущих пользователей способ организации данных, инструментальные средства управления данными.

В крупных системах проектирование БД требует особой тщательности, поскольку цена допущенных на этой стадии просчётов и ошибок особенно




велика. Некоторые ошибки проектирования можно скорректировать поз-же, в процессе эксплуатации с помощью средств реструктуризации и ре-организации БД, но такие операции являются весьма трудоемкими и доро-гостоящими.

Основная цель процесса проектирования БД состоит в получении тако-го проекта, который удовлетворяет следующим требованиям:

− корректность схемы БД, т.е. база должна адекватно отражать мо-делируемую предметную область, где каждому объекту соответствуют данные в памяти ЭВМ, а каждому процессу – адекватные процедуры об-работки данных;

− обеспечение ограничений на объёмы внешней и оперативной па-мяти и другие ресурсы вычислительной системы;

− эффективность функционирования (соблюдение ограничений на время реакции системы на запрос и обновление данных);

− защита данных от сбоев и несанкционированного доступа;

− простота и удобство эксплуатации;

− гибкость, т.е. возможность развития и адаптации к изменениям предметной области и требований пользователей.

Удовлетворение первых 4-х требований обязательно для принятия проекта. В настоящее время создан ряд систем автоматизации проектирования

БД, но эти системы обладают многими недостатками и поэтому не стали пока массовым инструментом разработчиков.

Процесс проектирования БД включает в себя следующие этапы: 1. Информационно-логическое (инфологическое) проектирование. 2. Определение требований к операционной обстановке, в которой бу-

дет функционировать ИС.

3. Выбор СУБД и других инструментальных программных средств.

4. Логическое проектирование БД.

5. Физическое проектирование БД.




1. Инфологическое проектирование. Инфологический подход не

предоставляет формальных способов моделирования реальности, однако

он закладывает основы методологии проектирования БД.

Первой задачей инфологического проектирования является определе-

ние предметной области системы, позволяющее изучить информационные

потребности будущих пользователей. Другая задача этого этапа – анализ

предметной области, который призван сформировать взгляд на предмет-

ную область с позиций сообщества будущих пользователей БД, т.е. инфо-

логической модели предметной области. Анализ предметной области

выполняется разработчиком логической БД – специалистом в данной

предметной области.

Инфологическая модель предметной области представляет собой опи-

сание структуры и динамики предметной области, характера информаци-

онных потребностей пользователей системы в терминах, понятных поль-

зователю и независимых от реализации системы. Более того, инфологиче-

ская модель предметной области не должна зависеть от модели данных,

которая будет использована при создании БД.

Обычно описание предметной области выражается в терминах не от-

дельных объектов и связей между ними, а их типов, связанных с ними ог-

раничений целостности и тех процессов предметной области, которые

приводят к переходу предметной области из одного состояния в другое.

Такое описание может быть представлено любым способом, допускаю-

щим однозначную интерпретацию. В простых случаях описание предмет-

ной области представляется на естественном языке, в более сложных –

используется математический аппарат: таблицы, диаграммы, графы и т.п.

Если анализ предметной области выполняется несколькими специалиста-

ми, то они должны принять соглашения, касающиеся:

− используемых методов анализа предметной области;




− правил именования и обозначения объектов предметной области,

атрибутов и связей;

− содержания и формата создаваемых ими документов.

Подходы к инфологическому проектированию:

1. Функциональный подход к проектированию БД. Этот подход явля-

ется наиболее распространённым. Он реализует принцип «от задач» и

применяется в том случае, когда известны функции некоторой группы лиц

или комплексы задач, для обслуживания информационных потребностей

которых создаётся рассматриваемая БД.

2. Предметный подход к проектированию БД применяется в тех слу-

чаях, когда у разработчиков есть чёткое представление о самой предмет-

ной области и о том, какую именно информацию они хотели бы хранить в

БД, а структура запросов не определена или определена не полностью.

Тогда основное внимание уделяется исследованию предметной области и

наиболее адекватному её отображению в БД с учётом самого широкого

спектра информационных запросов к ней.

3. Проектирование с использованием метода «сущность – связь».

Метод «сущность – связь» (Entity–Relation, ER–method) был разработан

в 1976 г. П.Ченом (Chen P.P.). Он является комбинацией двух предыдущих

и обладает достоинствами обоих.

Этап инфологического проектирования начинается с моделирова-

ния предметной области. Проектировщик разбивает предметную об-

ласть на ряд локальных областей, каждая из которых (в идеале) включает

в себя информацию, достаточную для обеспечения информационных по-

требностей одной группы будущих пользователей или решения отдельной

задачи. Каждое локальное представление моделируется отдельно, а затем

выполняется их объединение. Выбор локального представления зависит

от масштабов предметной области. Обычно предметную область разбива-

ют на локальные области так, чтобы каждая из них соответствовала от-




дельному внешнему приложению и содержала 6-7 сущностей (т.е. объек-

тов, о которых в системе будет накапливаться информация).

Сущности, которые не зависят от существования других сущностей,

называются базовыми, остальные – зависимыми. Например, сущность

ЛЕКЦИЯ зависит от базовых сущностей ГРУППА, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ДИСЦИ-

ПЛИНА.

Для каждой сущности определяются атрибуты, которые делятся на два

типа: идентифицирующие и описательные. Идентифицирующие атрибуты

входят в состав ключа (или ключей) и позволяют однозначно распознавать

экземпляры сущности. Первичный ключ базовой сущности должен вклю-

чать в свой состав минимально необходимое для идентификации количе-

ство атрибутов, не может содержать неопределённые значения атрибутов

(null). Описательные атрибуты заключают в себе свойства сущности, ин-

тересующие пользователей.

Спецификация атрибута состоит из его названия, указания типа данных

и описания ограничений целостности – множества значений, которые мо-

жет принимать данный атрибут.

Далее осуществляется спецификация связей: выявляются связи ме-

жду сущностями внутри локального представления. Каждая связь имену-

ется. Кроме спецификации связей типа «сущность – сущность», выполня-

ется спецификация связей типа «сущность – атрибут» и «атрибут – атри-

бут» для отношений между атрибутами, которые относятся к одной и той

же сущности или к одной и той же связи типа «сущность – сущность».

При объединении проектировщик может формировать конструкции,

производные по отношению к тем, которые были использованы в локаль-

ных представлениях. Цель введения подобных абстракций:

− объединение в единое целое фрагментарных представлений о раз-

личных свойствах одного и того же объекта;




− введение абстрактных понятий, удобных для решения задач систе-

мы, установление их связи с более конкретными понятиями модели;

− образование классов и подклассов подобных объектов (например

класс «изделие» и подклассы типов изделий, производимых на предприятии).

При небольшом количестве локальных областей (не более пяти) объе-

динение выполняется за один шаг. В противном случае обычно выполня-

ют бинарное объединение. При объединении представлений используют

три основополагающие концепции:

− идентичность. Два или более элементов модели идентичны, если

они имеют одинаковое семантическое значение;

− агрегация. Позволяет рассматривать связь между элементами как

новый элемент;

− обобщение. Позволяет образовывать многоуровневую иерархию

обобщений.

На этапе объединения необходимо выявить и устранить все противоре-

чия. Например, одинаковые названия семантически различных объектов,

связей или несогласованные ограничения целостности на одни и те же ат-

рибуты в разных приложениях. Устранение противоречий вызывает необ-

ходимость возврата к этапу моделирования локальных представлений с

целью внесения в них соответствующих изменений.

По завершении объединения результаты проектирования представля-

ют собой концептуальную инфологическую модель предметной области.

Модели локальных представлений – это внешние инфологические модели.

На этапе анализа предметной области решаются следующие задачи:

− определение правил (ограничений целостности), которым должны

удовлетворять сущности предметной области, их атрибуты сущностей и

связи между ними. Часть этих правил реализуется в схеме БД (возможно-

сти реализации ограничений целостности в схеме БД определяются моде-




лью данных той СУБД, которая будет выбрана для реализации проекта).

Остальные правила реализуются с помощью программного обеспечения;

− выделение групп пользователей системы. Каждая группа выполня-

ет определённые задачи и обладает разными правами доступа к системе;

− создание внешней спецификации тех функций (процессов), кото-

рые эта система будет выполнять.

2. Определение требований к операционной обстановке.

На этом этапе производится оценка требований к вычислительным ре-

сурсам, необходимым для функционирования системы, выбор типа и кон-

фигурации ЭВМ, типа и версии операционной системы.

Выбор зависит от следующих показателей:

− примерный объём данных в БД;

− динамика роста объёма данных;

− характер запросов к данным (извлечение и обновление отдельных

записей, групп записей, обработка отдельных отношений или соединение

отношений);

− интенсивность запросов к данным по типам запросов;

− требования к времени отклика системы по типам запросов.

3. Выбор СУБД и инструментальных программных средств. Выбор

СУБД является одним из важнейших моментов в разработке проекта БД,

т.к. он принципиальным образом влияет на весь процесс проектирования

БД и реализации ИС.

Теоретически при осуществлении этого выбора нужно принимать во

внимание десятки факторов, но на практике разработчики руководствуют-

ся лишь собственной интуицией и несколькими наиболее важными крите-

риями, к которым относят:

− тип модели данных, которую поддерживает данная СУБД, адек-

ватность модели данных структуре рассматриваемой предметной области;




− характеристики производительности СУБД;

− запас функциональных возможностей для дальнейшего развития ИС;

− степень оснащенности СУБД инструментарием для персонала ад-

министрирования данными;

− удобство и надежность СУБД в эксплуатации;

− стоимость СУБД и дополнительного программного обеспечения.

4. Логическое проектирование БД. На этапе логического проектирова-

ния разрабатывается логическая структура БД, соответствующая инфологи-

ческой модели предметной области. Решение этой задачи существенно зави-

сит от модели данных, поддерживаемой выбранной СУБД. Результатом

выполнения этого этапа являются схемы БД концептуального и внешнего

уровней архитектуры, составленные на языках определения данных (DDL)

выбранной СУБД.

5. Физическое проектирование БД. Этап физического проектирова-

ния заключается в увязке логической структуры БД и физической среды

хранения с целью наиболее эффективного размещения данных, т.е. ото-

бражении логической структуры БД в структуру хранения. Решается во-

прос размещения хранимых данных в пространстве памяти, выбора эф-

фективных методов доступа к различным компонентам «физической» БД.

Результаты этого этапа документируются в форме схемы хранения на

языке определения хранимых данных. Принятые на этом этапе решения

оказывают определяющее влияние на производительность системы.

Фактически проектирование БД носит итерационный характер. В про-

цессе функционирования системы становится возможным измерение её

реальных характеристик, выявление «узких» мест. И если система не от-

вечает предъявляемым к ней требованиям, то обычно она подвергается

реорганизации.




Автоматизация проектирования БД. Функциональное ядро систем автоматизированного проектирования (САПР) БД строится как совокуп-ность взаимосвязанных модулей инфологического моделирования, проек-тирования схемы, подсхем и физической организации БД.

Существующие в настоящее время САПР БД строятся как человеко-машинные экспертные системы. В первую очередь это определяется слабо поддающимся формализации процессом синтеза инфологического описа-ния предметной области, т.е. преобразования неформальных представле-ний реального мира в формальные категории. Этот процесс выполняется экспертом – специалистом в той или иной предметной области. Поэтому все проблемы, которые характерны для формирования базы знаний экс-пертной системы, возникают и в случае САПР БД.

Характерной особенностью САПР БД является её ориентация на кол-

лективное творчество и продолжительность самого процесса проектиро-

вания, предполагающего множественные итерации. Это находит свое от-

ражение в наличии журнала проектирования и других средств, обеспечи-

вающих ведение и коллективное использование исходных данных, про-

межуточных и окончательных результатов проектирования.

Особенности проектирования реляционных БД. Проектирование

реляционной БД проходит в том же порядке, что и проектирование БД

других моделей данных, но имеет свои особенности:

− каждое отношение соответствует одной сущности предметной об-

ласти, и в него вносятся все атрибуты объекта, связанные с ним отноше-

нием 1:1;

− связь типа 1:n реализуется с помощью внешнего ключа;

− для реализации связи типа n:m между сущностями вводится до-

полнительное отношение, содержащее комбинации первичных ключей

связанных отношений и атрибуты (свойства) этой связи.




Проектирование схемы БД должно решать задачи минимизации дубли-

рования данных и упрощения процедур их обработки и обновления. При

неправильно спроектированной схеме БД могут возникнуть аномалии вы-

полнения операций включения, удаления и модификации данных. Эти

аномалии обусловлены отсутствием средств явного представления типов

множественных связей между объектами предметной области и неразви-

тостью средств описания ограничений целостности на уровне реляцион-

ной модели данных.

Аномалии модификации данных. Различают три вида аномалий:

аномалии обновления, удаления и добавления. Аномалия обновления мо-

жет возникнуть в том случае, когда информация дублируется. Другие

аномалии возникают тогда, когда две и более независимые сущности объ-

единены в одно отношение.

Для решения проблемы аномалии модификации данных при проекти-

ровании реляционной БД проводится нормализация отношений.

Нормализация отношений. В рамках реляционной модели данных

Э.Ф. Коддом был разработан аппарат нормализации отношений и предло-

жен механизм, позволяющий любое отношение преобразовать к третьей

нормальной форме. Нормализация схемы отношения выполняется путём

декомпозиции схемы.

Декомпозицией схемы отношения R называется замена её совокупно-

стью схем отношений Аi таких, что ii

AR U= и не требуется, чтобы отно-

шения Аi были непересекающимися. Декомпозиция отношения должна

обладать следующими свойствами:

− полнота – декомпозиция не должна приводить к потере зависимо-

стей между атрибутами сущностей;

− восстановимость – должна существовать операция реляционной ал-

гебры, применение которой позволит восстановить исходное отношение.




Простой и сложный атрибуты. Простой атрибут – это атрибут, зна-

чения которого атомарны (т.е. неделимы). Сложный атрибут может иметь

значение, представляющее собой конкатенацию нескольких значений од-

ного или разных доменов. Аналогом сложного атрибута может быть агре-

гат или повторяющийся агрегат данных.

Первая нормальная форма (1НФ). Отношение приведено к 1НФ, ес-

ли все его атрибуты простые.

Функциональная зависимость. Пусть X и Y – атрибуты (группы атри-

бутов) некоторого отношения. Говорят, что Y функционально зависит от

X, если в любой момент времени каждому значению X=х соответствует

единственное значение . (При этом любому значению Y=y мо-

жет соответствовать несколько значений Х=(х1, х2,…)).

)( YXyY →=

Атрибут X в функциональной зависимости называется детерми-

нантом отношения.

YX →

В нормализованном отношении все неключевые атрибуты функцио-

нально зависят от ключа отношения. Говорят, что неключевой атрибут

функционально полно зависит от составного ключа, если он функцио-

нально зависит от ключа, но не находится в функциональной зависимости

ни от какой части составного ключа.

Вторая нормальная форма (2НФ). Отношение находится во 2НФ, ес-

ли оно приведено к 1НФ и не содержит неполных функциональных зави-

симостей непервичных атрибутов от атрибутов первичного ключа.

Чтобы привести отношение ко 2НФ, необходимо:

− построить его проекцию, исключив атрибуты, которые не находят-

ся в функционально полной зависимости от составного ключа;

− построить дополнительные проекции на часть составного ключа и

атрибуты, функционально зависящие от этой части ключа.

Рассмотрим понятие транзитивной зависимости. Пусть X, Y, Z – атри-

буты некоторого отношения. При этом и , но обратное соот-YX → ZY →




ветствие отсутствует, т.е. Z не зависит от Y или Y не зависит от X. Тогда

говорят, что Z транзитивно зависит от X . )( ZX →

Третья нормальная форма (3НФ). Отношение находится в 3НФ, если

оно находится во 2НФ и в нем отсутствуют транзитивные зависимости.

Форма Бойса-Кодда. Отношение находится в форме Бойса-Кодда, ес-

ли оно находится в 3НФ и каждый детерминант отношения является воз-

можным ключом отношения.

В большинстве случаев достижение 3НФ и даже формы Бойса-Кодда

считается достаточным для реальных проектов БД, однако в теории нор-

мализации существуют нормальные формы высших порядков, которые

связаны не с функциональными зависимостями между атрибутами отно-

шений, а отражают более тонкие вопросы семантики предметной области

и связаны с другими видами зависимостей (четвертая нормальная форма,

пятая нормальная форма).

Нормализация сокращает дублирование данных, но появление новых

отношений усложняет поддержку логической целостности данных.

9.9. Системы управления базами данных

Система управления базами данных – это важнейший компонент ИС,

основанной на базе данных. СУБД необходима для создания и поддержки

базы данных ИС в той же степени, как для разработки программы на алго-

ритмическом языке – транслятора. Программные составляющие СУБД

включают в себя ядро и сервисные средства (утилиты).

Ядро СУБД – это набор программных модулей, необходимый и доста-

точный для создания и поддержания БД, т.е. универсальная часть, ре-

шающая стандартные задачи по информационному обслуживанию поль-

зователей. Сервисные программы предоставляют пользователям ряд до-




полнительных возможностей и услуг, зависящих от описываемой пред-

метной области и потребностей конкретного пользователя.

Системой управления базами данных называют программную систе-

му, предназначенную для создания на ЭВМ общей БД для множества при-

ложений, поддержания её в актуальном состоянии и обеспечения эффек-

тивного доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках

предоставленных им полномочий.

Принципиально важное свойство СУБД заключается в том, что она по-

зволяет различать и поддерживать два независимых взгляда на БД:

«взгляд» пользователя, воплощаемый в «логическом» представлении дан-

ных, и «взгляд» системы – «физическое» представление (организация хра-

нимых данных).

Для инициализации БД разработчик средствами конкретной СУБД опи-

сывает логическую структуру БД, её организацию в среде хранения и пред-

ставления данных пользователями (соответственно концептуальную схему

БД, схему хранения и внешние схемы). Обрабатывая эти схемы, СУБД соз-

даёт пустую БД требуемой структуры и предоставляет средства для напол-

нения её данными о предметной области и дальнейшей эксплуатации.

Классификация СУБД. По степени универсальности СУБД делят на

два класса: СУБД общего назначения и специализированные СУБД.

СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предмет-

ную область или на конкретные информационные потребности пользова-

телей. Каждая система такого рода является универсальной и реализует

функционально избыточное множество операций над данными. СУБД об-

щего назначения имеют в своем составе средства настройки на конкретную

предметную область, условия эксплуатации и требования пользователей.

Производство этих систем поставлено на широкую коммерческую основу.

Специализированные СУБД создаются в тех случаях, когда ни одна из

существующих СУБД общего назначения не может удовлетворительно




решить задачи, стоящие перед разработчиками, например не достигается

требуемое быстродействие обработки или не обеспечивается поддержка

необходимого объёма данных. Специализированные СУБД предназначе-

ны для решения конкретной задачи, а приемлемые параметры этого реше-

ния достигаются за счёт знания особенностей конкретной предметной об-

ласти и путём сокращения функциональной полноты системы.

Создание специализированных СУБД – дело весьма трудоемкое.

По модели данных различают иерархические, сетевые, реляционные и

объектно-ориентированные СУБД.

По методам организации, хранения и обработки данных СУБД делят

на централизованные и распределённые. Первые работают с БД, которая

физически хранится в одном месте (на одном компьютере). Это не означает,

что пользователь может работать с БД только за этим же компьютером:

доступ может быть удалённым (в режиме клиент – сервер). Большинство

централизованных СУБД перекладывает задачу организации удаленного

доступа к данным на сетевое обеспечение, выполняя только свои стан-

дартные функции, которые, естественно, усложняются за счёт одновре-

менности доступа многих пользователей к данным.

Основные функции СУБД. В качестве основных функций СУБД

можно выделить следующие:

1. Хранение, извлечение и обработка данных.

Это основная функция системы, ради которой она создаётся.

2. Наличие языка обработки данных, который должен включать все

необходимые для управления данными операции.

3. Наличие доступного пользовательского каталога данных.

Каталог (словарь-справочник) содержит метаданные, т.е. информацию

о данных. Он должен быть организован с использованием тех же струк-

тур, что и сами данные – это даёт возможность использовать для доступа к

нему тот же язык, который используется для доступа к самим данным.




4. Поддержка многопользовательского режима доступа.

БД создаётся для решения многих задач многими пользователями. Это

подразумевает возможность одновременного доступа многих пользовате-

лей к данным. Данные в БД являются разделяемым ресурсом, и СУБД

должна обеспечивать разграничение доступа к ним.

5. Обеспечение логической независимости данных.

Это свойство позволяет сконструировать несколько различных логиче-

ских взглядов (представлений) на одни и те же данные для разных групп

пользователей, не изменяя их физического представления. При этом логи-

ческое представление данных может сильно отличаться от физической

структуры их хранения и может синтезироваться динамически на основе

хранимых объектов БД в процессе обработки запросов.

6. Обеспечение физической независимости данных.

Под физической независимостью данных подразумевается способность

СУБД предоставлять некоторую свободу модификации способов органи-

зации БД в среде хранения, не вызывая необходимости внесения измене-

ний в логическое представление данных. Это позволяет оптимизировать

среду хранения данных с целью повышения эффективности системы, не

затрагивая созданных прикладных программ, работающих с БД.

Свойства 5, 6 обеспечиваются с помощью одних и тех же механизмов

СУБД.

7. Обеспечение логической целостности БД.

Под логической целостностью понимается непротиворечивость данных,

т.е. все объекты данных в БД должны соответствовать одному и тому же (во

времени) состоянию программного обеспечения (ПО). Это обеспечивается с

помощью механизма транзакций.

Значения объектов данных не должны выходить за границы допусти-

мых значений. Ограничения целостности объявляются в схеме БД, и их

проверка выполняется всякий раз при модификации данных.




8. Обеспечение физической целостности данных.

Проблема обеспечения физической целостности данных обусловлена

возможностью разрушения данных в результате сбоев и отказов в работе

вычислительной системы. Развитые СУБД позволяют в большинстве слу-

чаев восстановить потерянные данные. Восстановление данных основано

на периодическом создании резервных копий БД и ведении журнала реги-

страции изменений.

9. Управление доступом.

Для многопользовательских систем актуальна проблема защиты дан-

ных от несанкционированного доступа. Каждый пользователь этой систе-

мы в соответствии со своим уровнем (приоритетом) имеет доступ либо ко

всей совокупности данных, либо только к её части. Управление доступом

также подразумевает предоставление прав на проведение отдельных опе-

раций над отношениями или другими объектами БД.

10. Настройка СУБД.

Настройка СУБД обычно выполняется администратором БД, отвечаю-

щим за функционирование системы в целом. В частности, она может

включать в себя следующие операции:

− модификацию параметров организации среды хранения данных с целью повышения эффективности системы;

− подключение внешних приложений к БД; − изменение структуры хранимых данных или их размещения в сре-

де хранения (реорганизацию БД) для повышения производительности сис-темы или повторного использования освободившейся памяти;

− модификацию концептуальной схемы данных (реструктуризацию БД) при изменении предметной области или потребностей пользователей.

Логическая и физическая целостность БД. Поддержка логической целостности БД при модификации данных осуществляется с помощью механизма транзакций.




Транзакция – это последовательность операций над БД, рассматривае-мых СУБД как единое целое. Это означает следующее: либо успешно вы-полняются все составляющие транзакцию операции и СУБД фиксирует результат их выполнения (команда COMMIT), либо происходит откат всей транзакции (команда ROLLBACK) и все изменения отменяются. При таком подходе каждая операция модификации данных (или группа взаи-мосвязанных операций) рассматриваются системой как логически неде-лимая операция.

Особенно важен механизм транзакций для многопользовательских сис-тем. То свойство, что каждая транзакция начинается при целостном со-стоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения, делает очень удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД.

Одно из основных требований к СУБД – надежное хранение данных во

внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД

должна быть в состоянии автоматически восстановить последнее согласо-

ванное состояние БД после аппаратного или программного сбоя, в результа-

те которых может быть нарушена логическая и/или физическая целостность

данных. Для восстановления БД необходимо располагать некоторой допол-

нительной информацией. Наиболее распространённый метод поддержания

такой избыточной информации – ведение журнала регистрации изменений.

Журнал регистрации изменений (журнал транзакций) – это часть БД,

недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая особо тщательно

(иногда ведутся две копии журнала, хранимые на разных физических но-

сителях). В журнал поступают сведения обо всех изменениях основной

части БД. Форма записи в журнал изменений зависит от СУБД. Это может

быть порция данных, измененная в результате выполнения логической

операции над данными, или в результате минимальной внутренней опера-

ции модификации страницы (блока) внешней памяти.




Внесение изменений в журнал всегда носит опережающий характер по

отношению к записи изменений в основную часть БД (протокол WAL –

Write Ahead Log). Эта стратегия заключается в том, что запись об измене-

нии любого объекта БД должна попасть во внешнюю память журнала

раньше, чем изменённый объект попадёт во внешнюю память основной

части БД. Если СУБД корректно соблюдает протокол WAL, то с помощью

журнала транзакций можно решить все проблемы восстановления БД по-

сле сбоя, не препятствующего дальнейшему функционированию системы,

например после сбоя приложения или фонового процесса СУБД.

Примечание. Существуют сбои, после которых БД не может быть вос-

становлена автоматически, например сбой записи на диск. Восстановление БД

после фатального сбоя требует использования дополнительных системных

средств и участия человека (администратора БД).

Администрирование БД. Основные задачи администрирования БД –

обеспечение надежного и эффективного функционирования системы БД,

адекватности содержания БД информационным потребностям пользовате-

лей и отображения в БД актуального состояния предметной области.

Администрирование БД возлагается на администратора (или персонал

администрирования, если система БД велика). В задачи администратора

входит выполнение нескольких групп функций:

1. Администрирование предметной области: поддержка представления

БД на концептуальном уровне архитектуры СУБД (общем для всех при-

ложений); адекватное отображение в БД изменений, происходящих в ПО.

Последнее требование может подразумевать реструктуризацию (измене-

ние схемы) БД и последующее приведение содержимого БД в соответст-

вие с новой схемой.

2. Администрирование БД: поддержка представления БД в среде хра-

нения, эффективная и надежная эксплуатация системы БД. Если на этом




уровне проводится реорганизация БД (с целью повышения эффективности

работы), то она заключается в следующем:

− изменения в структуре хранимых данных, например выведение в

отдельную таблицу редко используемых данных;

− изменения способов размещения данных в пространстве памяти,

например разбиение таблицы на части для распределения её по различным

физическим носителям с целью распараллеливания доступа к ней, по-

строение кластеров, изменение физических параметров среды хранения;

− изменения используемых методов доступа к данным, например по-

строение индексов или введение хеширования.

3. Администрирование приложений: поддержка представлений БД для

различных групп пользователей механизмами внешнего уровня СУБД.

При изменении концептуальной схемы БД или схемы хранения может по-

требоваться внесение соответствующих изменений в приложения.

4. Администрирование безопасности данных: предоставление пользо-

вателям прав на доступ к БД и настройка системных средств защиты от

несанкционированного доступа.

В состав СУБД обычно включаются вспомогательные средства (раз-

личные утилиты), упрощающие администрирование БД.

Словари-справочники данных. Словарь-справочник данных – это программная система, предназначенная для централизованного хранения и использования описания объектов БД (метаданных). Эта система содер-жит сведения:

− о составе и структуре БД;

− о владельцах объектов данных, пользователях ресурсов данных и полномочиях их доступа;

− об ограничениях целостности;

− о вспомогательных объектах и компонентах ИС.




Словарь-справочник данных обеспечивает непротиворечивость мета-данных, единую точку зрения на БД всего персонала разработчиков, адми-нистраторов и пользователей системы. Метаданные в словаре-справочнике реляционной СУБД обычно организованы в виде набора таблиц.

Словарь БД содержит сведения об организации БД, её составе и струк-туре, о семантике данных, способах их идентификации, источниках данных и т.п. Словарь предназначен, главным образом, для документирования раз-работки БД и справочного обслуживания её пользователей. Информация в справочнике представлена в виде, удобном для восприятия человеком.

Справочник БД служит для поддержки функционирования компонентов ПО – СУБД и прикладных программ, работающих с БД. Справочник содер-жит описания данных: форматы представления, структуру, методы доступа, способы размещения данных в памяти и т.п. Информация в справочнике представлена в виде, удобном для программного использования.

Множества метаданных словаря и справочника в значительной мере

пересекаются. Более того, они могут реализовываться совместно: во мно-

гих реляционных СУБД справочник состоит из таблиц, содержащих опи-

сание объектов БД, а словарь реализуется с помощью представлений над

таблицами справочника.




БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Информационные технологии в управлении предприятием / А.В.

Крылович. http://www.cfin.ru/.

2. Гнатуш А. ERP-системы: «за», «против» или воздержаться / А. Гна-

туш // IT Manager. – № 2. –2005.

3. Гринберг А.С. Информационные технологии управления: учеб. по-

собие для вузов / А.С. Гринберг, Н.Н. Горбачев, А.С. Бондаренко. –

М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2004.

4. Научные основы организации управления и построения АСУ / Под

ред. В.Л. Бройдо, В.С. Крылова. – М.: Высшая школа, 1990.

5. Пономарева К.В. Информационное обеспечение АСУ / К.В. Понома-

рева, Л.Г. Кузьмин. – М.: Высшая школа, 1991.

6. Введение в информационный бизнес. учеб. пособие / Под ред. В.П.

Тихомирова, А.В. Хорошилова. – М.: Финансы и статистика, 1996.

7. Информационные системы в экономике / В.В. Дика. – М.: Финансы и

статистика, 1996.

8. Матвеев Л.А. Информационные системы: поддержка принятия ре-

шений: учеб. пособие / Л.А. Матвеев. – СПб.: Изд-во СПбУЭФ, 1996.

9. Экономическая информатика и вычислительная техника: учебник / Под

ред. В.П. Косарева, А.Ю. Королева. – М.: Финансы и статистика, 1996.

10. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных: учебник /

С.М. Диго. – М.: Финансы и статистика, 1995.

11. Кнорринг В. Теория, практика и искусство управления: учебник / В.

Кнорринг. – 2-е изд., изм. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2001.

12 Статические и динамические экспертные системы: учеб. пособие /

Э.В. Попов, И.Б. Фоминых, Е.Б. Кисель, М.Д. Шапот. – М.: Финансы и

статистика, 1996.



ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ...

Documents