Глава 2 ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

В изучаемом курсе информационные технологии рассматри­ваются применительно к управлению в организационных систе­мах, поэтому управление — одно из основных понятий. Управле­ние можно определить как функцию системы, обеспечивающую либо сохранение ее основных свойств, либо ее развитие в направ­лении определенной цели. Следовательно, управление неразрыв­но связано с системой и без нее не существует.

2.1. ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ

По-гречески система ^уйеша) — это целое, составленное из частей. Другими словами, система есть совокупность элементов, взаимосвязанных друг с другом и таким образом образующих определенную целостность.

Количество элементов, из которых состоит система, может быть любым, важно, чтобы они были между собой взаимосвяза­ны. Примеры систем: техническое устройство, состоящее из уз­лов и деталей; живой организм, состоящий из клеток; коллектив людей; предприятие; государство и т.д. Лекционная аудитория с лектором и студентами — система; каждый студент — тоже сис­тема; оборудование аудитории — система; даже отдельный стол — система. А вот ножка стола — не система. Но это с точки зрения макропредставлений. Если рассматривать ножку стола с точки зрения микропредставлений, то это также система, образуемая совокупностью молекул и атомов.

Из этих примеров ясно, что системы очень разнообразны, но все они обладают рядом общих свойств.

Элемент системы — часть системы, выполняющая определен­ную функцию (лектор читает лекцию, студенты ее слушают и конс­

пектируют и т.д.). Элемент системы может быть сложным, состоя­щим из взаимосвязанных частей, тоже представляет собой сис­тему. Такой сложный элемент часто называют подсистемой.

Организация системы — внутренняя упорядоченность и со­гласованность взаимодействия элементов системы. Организация системы проявляется, например, в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы (во время лекции не игра­ют в волейбол).

Структура системы — совокупность внутренних устойчивых связей между элементами системы, определяющая ее основные свойства. Например, в иерархической структуре отдельные эле­менты образуют соподчиненные уровни и внутренние связи об­разованы между этими уровнями.

Целостность системы — принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов. В то же время свой­ства каждого элемента зависят от его места и функции в системе. Так, если вернуться к примеру с лекцией, то. рассматривая от­дельно свойства лектора, студентов, предметов оборудования аудитории и т.д., нельзя однозначно определить свойства систе­мы, где эти элементы будут совместно использоваться.

Классификация систем, как и любая классификация, может проводиться по различным признакам. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные.

Материальные системы представляют собой совокупность материальных объектов. Среди материальных систем можно вы­делить неорганические (технические, химические и т.п.), органи­ческие (биологические) и смешанные, содержащие элементы как неорганической, так и органической природы. Среди смешанных систем следует обратить особое внимание на человеко-машин­ные (эрготехнические) системы, в которых человек с помощью машин осуществляет свою трудовую деятельность.

Важное место среди материальных систем занимают соци­альные системы с общественными отношениями (связями) между людьми. Подклассом этих систем являются социально-экономи­ческие системы, в которых общественные отношения людей в процессе производства являются связями между элементами.

Абстрактные системы — это продукт человеческого мышле­ния: знания, теории, гипотезы и т.п.

По временной зависимости различаю! статические и динамические системы. В статических системах с течением вре­мени состояние не изменяется, в динамических системах проис­ходит изменение состояния в процессе ее функционирования.

Динамические системы с точки зрения наблюдате- л я могут быть детерминированными и вероятностными (стоха­стическими). В детерминированной системе состояние ее элемен­тов в любой момент полностью определяется их состоянием в предшествующий или последующий момент времени. Иначе го­воря, всегда можно предсказать поведение детерминированной системы. Если же поведение предсказать невозможно, то система относится к классу вероятностных (стохастических) систем.

Любая система входит в состав большей системы. Эта боль­шая система как бы окружает ее и является для данной системы внешней средой. По тому, как взаимодействует система с внеш­ней средой, различают закрытые и открытые системы. Закрытые системы не взаимодействуют с внешней средой, все процессы, кроме энергетических, замыкаются внутри системы. Открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позво­ляет им развиваться в сторону совершенствования и усложнения.

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

Простая система — это система, не имеющая развитой струк­туры (например, нельзя выявить иерархические уровни).

Сложная система — система с развитой структурой, состоя­щая из элементов — подсистем, являющихся в свою очередь простыми системами.

Большая система — это сложная система, имеющая ряд до­полнительных признаков: наличие разнообразных (материаль­ных, информационных, денежных, энергетических) связей между подсистемами и элементами подсистем; открытость системы; на­личие в системе элементов самоорганизации; участие в функцио­нировании системы людей, машин и природной среды.

Понятие большой системы было введено, как следует из при­веденных выше признаков, для обозначения особой группы сис­тем, не поддающихся точному и подробному описанию. Для боль­ших систем можно выделить следующие основные признаки:

1. Наличие структуры, благодаря которой можно узнать, как устроена система, из каких подсистем и элементов состоит, како­вы их функции и взаимосвязи, как система взаимодействует с внеш­ней средой.

2.     Наличие единой цели функционирования, т.е. частные цели подсистем и элементов должны быть подчинены цели функцио­нирования системы.

3.     Устойчивость к внешним и внутренним возмущениям. Это свойство подразумевает выполнение системой своих функций в условиях внутренних случайных изменений параметров и деста­билизирующих воздействий внешней среды.

4.    Комплексный состав системы, т.е. элементами и подсисте­мами большой системы являются самые разнообразные по своей природе и принципам функционирования объекты.

5.       Способность к развитию. В основе развития систем лежат противоречия между элементами системы. Снятие противоречий возможно при увеличении функционального разнообразия, а это и есть развитие.

Изучение, анализ и синтез больших систем проводятся на ос­нове системного подхода, который предполагает учет основных свойств таких систем.

Важным инструментом исследования систем, как известно, и не только систем является метод моделирования. Суть этого ме­тода состоит в том, что исследуемый объект заменяется его моде­лью, т.е. некоторым другим объектом, сохраняющим основные свойства реального объекта, но более удобным для исследования или использования.

Различают физические и абстрактные модели. При изучении информационных технологий наибольшее распространение по­лучили абстрактные информационные модели.

Математические модели, применяемые в экономических иссле­дованиях, называют                                                                  Математичес­кие модели представляют собой формализованное описание на языке математики исследуемых объектов и отображают в виде математических отношений взаимосвязи параметров этих объек­тов. Наличие достаточно полной математической модели объек­та позволяет разработать алгоритм управления этим объектом, т.е. создать алгоритмическую модель. Если для управления исполь­зуется ЭВМ, то алгоритмическая модель преобразуется с помо­щью языков программирования в программу, управляющую ра­ботой ЭВМ, а через нее — объектом управления.

Информационная модель — это отражение предметной облас­ти в виде информации. Предметная область представляет собой часть реального мира, которая исследуется или используется.

Отображение предметной области в информационных техноло­гиях представляется информационными моделями нескольких уровней, показанных на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Уровни представления информационных моделей

Концептуальнаямодель(КМ)обеспечиваетинтегрированноепред- ставление о предметной области (например, технологические карты, техническое задание, план производства и т.п.) и имеет слабоформа- лизованный характер. Логическаямодель (ЛМ) формируется из кон­цептуальной путем выделения конкретной части (например, части, подлежащей управлению), ее детализации и формализации. Логичес­кая модель, формализующая на языке математики взаимосвязи в вы­деленной предметной области, называется математической моделью (ММ). С помощью математических методов математическая модель преобразуется в алгоритмическую модель (АМ), задающую последо­вательность действий, реализующих достижение поставленной цели управления. На основе алгоритмической модели создается машинная программа (П), являющаяся той же алгоритмической моделью, толь­ко представленной на языке, понятном ЭВМ.

Выделение информационных моделей разных уровней абст­ракции позволяет разделить сложный процесс отображения "предметная область — программа" на несколько итеративных, более простых отображений.