Н.З. Емельянова, Т.Л. Партыка, И.И. Попов




 УСТРОЙСТВО
 И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

 Учебное пособие


            2-е издание, переработанное и дополненное



  Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальности 230401 «Информационные системы (по отраслям)»




МОСКВА
2012

УДК 004(075.32) ББК 32.973я723
      Е60



Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование АИС» РЭА им. Г.В. Плеханова Ю.Г. Бачинин;
проректор по IT-образованию Московской финансово-промышленной академии, заведующий кафедрой Математических и инструментальных методов экономики, доктор экономических наук, профессор А.А. Емельянов



      Емельянова Н.З., Партыка Т.Л., Попов И.И.
Е60 Устройство и функционирование информационных систем : учебное пособие / Н.З. Емельянова, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : ФОРУМ, 2012. — 448 с. : ил. — (Профессиональное образование).

        ISBN 978-5-91134-662-1 (ФОРУМ)
        ISBN 978-5-16-005766-8 (НИЦ ИНФРА-М)

        В учебном пособии рассматриваются классификация и структура автоматизированных информационных систем (АИС), связанные с ними понятия и определения, роль предметной области. В качестве иллюстрации приводятся некоторые классы информационных систем, применяемых в экономике, и соответствующие конкретные примеры. Рассмотрены технологии проектирования АИС, а также мировые информационные ресурсы, актуальные с точки зрения экономики и управления, и средства доступа к ним.
        Учебное пособие предназначено для обучающихся по специальности 230401 «Информационные системы (по отраслям)» среднего профессионального образования, а также может использоваться студентами (квалификация «бакалавр», «специалист») соответствующих направлений.

                                                       УДК 004(075.32)
                                                       ББК 32.973я723







© Емельянова Н.З., Партыка Т.Л.,
ISBN 978-5-91134-662-1 (ФОРУМ)                Попов И.И., 2006, 2012
ISBN 978-5-16-005766-8 (НИЦ ИНФРА-М) © ФОРУМ, 2006, 2012

                Введение










   Вторая половина XX в. ознаменовалась крупным технологическим рывком — появлением электронно-вычислительных ма-шин/компьютеров, которое открыло новые возможности обработки информации и управления.
   Исторически создание вычислительной техники, ЭВМ/ком-пьютеров явилось выдающимся результатом развития электротехники и технических знаний в целом. Постепенно наращивалась память, повышался уровень программного обеспечения, и компьютеры стали приобретать не только вычислительные, но и другие функции.
   Общеизвестно, что первоначальными областями применения вычислительной техники и программного обеспечения были инженерно-технические расчеты. Алгоритмический язык инженерных вычислений Fortran не предусматривал обработки сложных структур данных или хотя бы символьной информации. С появлением в 60-х гг. XX в. языка программирования Кобол (COBOL — Common Business Oriented Language), предназначенного для обработки больших массивов статистических, экономических, управленческих и других данных, агрегированных в комплексы или структуры, началось широкое применение вычислительных машин для решения задач в экономике и управлении народным хозяйством.
   Социальное значение компьютеров первых поколений состояло в возможности автоматизации интеллектуальных функций человека. Это само по себе было чрезвычайным явлением в 40—50-х гг. прошлого столетия, порождало бурные дискуссии на темы «может ли машина мыслить», «не вытеснят ли киберы человека» и т. п.
   Как уже отмечалось, до конца 70-х гг. влияние «техников» в социально-экономическом назначении компьютеров было при

Введение

оритетным. Это связано с тем, что компьютеры родом были из электротехники и капиталоемкость создания ЭВМ была велика; при этом главное внимание разработчиков сосредоточивалось на процессах роста памяти, быстродействия, комплексирования ЭВМ и создания образцов большой мощности по обработке информации. Результаты технических достижений стали видимы и ощутимы.
   Потребитель и его интересы в использовании компьютеров разработчиками хотя и не отрицались, однако не были приоритетны на этом этапе.
   Применение компьютеров для вычислительных задач и особенно для решения управленческих проблем резко изменило ситуацию. «Неожиданно» выяснилась сравнительно невысокая эффективность использования имеющихся в то время ЭВМ. Создание на базе ЭВМ и средств связи автоматизированных систем управления (АСУ):
   • технологическими процессами (АСУ ТП);
   • предприятиями (АСУП);
   • отраслями (ОАСУ);
   •     общегосударственным уровнем управления (ОГАСУ) вывело разработчиков и потребителей на новый, более высокий уровень понимания возможностей использования вычислительной техники в социально-экономическом развитии общества.
   Создание вычислительных комплексов зеркально отражало жестко централизованную структуру управления в нашей стране и, естественно, в известной мере повторяло трудности и недостатки монолитной структуры управления (по организации потоков информации, их метода свертывания, накопления, надежности и др.).
   Вычислительный комплекс был организован так, что потребитель «обслуживался, приспосабливался, подгонялся» к нему, а не наоборот. Это было неудобством принципиального характера, которое неизбежно сказывалось на эффективности использования комплексов и ЭВМ этих поколений.
   Конечно, сравнительно низкая эффективность АСУ объясняется не только слабой ориентацией на потребителя, но и тем, что психология последнего на этом этапе была настроена на неавтоматизированные, традиционные методы обработки информации. Кстати, необоснованной «страшилкой» было мнение, что автоматизация приведет к значительному сокращению рабочих мест и т. д. Зарубежная и отечественная практика показала, что

Введение

5

значительное увеличение возможностей обработки информации при использовании ЭВМ в управлении не уменьшает, а, наоборот, увеличивает число рабочих мест, предъявляя при этом к работнику новые, специфические и более высокие профессиональные требования.
   Учебное пособие предназначено для обучающихся по специальности 230401 «Информационные системы (по отраслям)» среднего профессионального образования, а также может использоваться студентами (квалификация «бакалавр», «специалист») соответствующих направлений. Пособие ориентировано на обеспечение формирования следующих общих и профессиональных компетенций обучаемых:
   • умение осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития;
   • способность использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности;
   • способность ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности;
   • способность собирать данные для анализа использования и функционирования информационной системы, участвовать в составлении отчетной документации, принимать участие в разработке проектной документации на модификацию информационной системы;
   • умение взаимодействовать со специалистами смежного профиля при разработке методов, средств и технологий применения объектов профессиональной деятельности;
   • умение производить модификацию отдельных модулей информационной системы в соответствии с рабочим заданием, находить ошибки кодирования в разрабатываемых модулях информационной системы, документировать выполняемые работы;
   • способность производить инсталляцию и настройку информационной системы в рамках своей компетенции, документировать результаты работ;
   • способность выполнять регламенты по техническому сопровождению и восстановлению данных информационной системы, работать с технической документацией;
   • умение осуществлять и обосновывать выбор проектных решений по видам обеспечения информационных систем;

Введение

   • способность проводить обследование организаций, выявлять информационные потребности пользователей, формировать требования к информационной системе, участвовать в реинжиниринге прикладных и информационных процессов;
   • способность участвовать в разработке технического задания;
   • умение программировать в соответствии с требованиями технического задания;
   • умение применять методики тестирования разрабатываемых приложений;
   • способность формировать отчетную документацию по результатам работ;
   • умение оформлять программную документацию в соответствии с принятыми стандартами;
   • способность использовать критерии оценки качества и надежности функционирования информационной системы.
   Информационные системы связаны с семантической (содержательной) обработкой информации, которая основана на использовании закономерностей языкознания, лингвистики, теории классификации, терминологии и др.
   Именно от тщательности и глубины решения семантических проблем предметной области зависит непосредственно эффективность конкретных информационных систем, а следовательно, и процесса информатизации как такового.
   В настоящем учебном пособии рассматриваются некоторые вопросы классификации, структуры, методы построения, проектирования и применения информационных систем, используемых для решения экономических и управленческих задач.
   В главе 1 представлены общие вопросы терминологии, понятий и классов объектов и процессов, связанных с проблематикой АИС; рассмотрены факторы информатизации и уровни информационных процессов; приведена классификация информации, информационных технологий, автоматизированных информационные систем. Также здесь рассмотрены обеспечивающие подсистемы (компоненты) АИС, в том числе техническое, программное, информационное (включая лексическое и лингвистическое) обеспечение; классификация типов, форматов, структур данных, файлов, баз данных и коммуникативные (обменные форматы) АИС.
   В главе 2 представлены основные (базовые) типы АИС — фактографические, документальные, интеллектуальные и гипертекстовые; описаны модели и структуры баз данных (БД), табличные

Введение

7

БД. Далее в главе рассмотрены документальные АИС: их происхождение, классические схемы функционирования документальных АИПС. Логическая и физическая структура документальной БД, как и поисковые возможности (а также описание БД и загрузка), приведена на примере классической системы STAIRS. Рассмотрена также современная система реализации документальных БД — АИПС локального и удаленного доступа Irbis — интерфейс Irbis, структура БД, поиск в АИС Irbis, операторы поискового условия и т. п. Рассматриваются экспертные системы (подсистемы, развитие, применение). Заканчивается глава описанием гипертекстовых технологий и БД (история развития, гипертекстовые БД, информационный поиск в гипертекстовых массивах).
   Глава 3 посвящена описанию основных принципов проектирования АИС, включая традиционные и более современные технологии. Рассмотрены некоторые классы методов проектирования систем (по степеням автоматизации, типизации, адаптивности).
   Определено понятие жизненного цикла АИС. Рассмотрены модели жизненного цикла (каскадная, итерационная, спиральная); стадии и этапы канонического проектирования ИС — предпроектная, техно-рабочего проектирования, стадии внедрения, эксплуатации и сопровождения проекта.
   Альтернативным подходом к каноническому проектированию в настоящее время является реинжиниринг бизнес-процес-сов (BPR — business process reengineering), который базируется на изоморфизме информационных процессов (ИТ-архитектур) и общих бизнес-архитектур и заключается в интеграции информационных технологий в бизнес-процессы. Автоматизация проектирования АИС (CASE-технологии) является одним из подходов к данной интеграции. Рассматривается ER-моделирование структуры предметной области на примере среды ERWin (моделирование в ERWin, идентификация сущностей и связей в ERWin, графическое редактирование модели, обратное проектирование — reverse engineering), а также ряд других технологий.
   Здесь же рассмотрены стандарты описания и задания качества прикладного программного обеспечения и АИС. Это ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126—93 и зарубежные стандарты ДЕС ТС, ISO, Baldride Award, стандарты оценки качества программного обеспечения, методология СММ, модель SCOPE*PROGEPT и др.).
   Глава 4 содержит обзор некоторых типичных АИС, имеющих применение в экономических областях, в том числе — автомати

Введение

зированных ИС по законодательству (в качестве примеров рассмотрены отечественные АИСЗ — ЮРИУС, Гарант, Консультант Плюс), корпоративных АИС, основанных на принципах MRP, MRP-II, ERP, систем экономического планирования, автоматизированных информационных систем электронной коммерции (на примере Российской торговой системы — РТС). Кратко описаны и другие типы систем — географические информационные системы (ГИС), системы анализа данных.
   В главе 5 рассмотрена структура мировых информационных ресурсов с точки зрения их использования в экономической и управленческой деятельности, описаны базы данных на машиночитаемых носителях (электронные издания), их типы, а также примеры служб-генераторов баз данных и он-лайновых хост-служб. Дано также краткое описание информационно-поисковых систем Internet.
   В приложениях приведены: глоссарий терминов, методические указания по выполнению лабораторной работы «Исследование структуры информационно-поискового тезауруса (на примере тезауруса “Экономика и демография” ИНИОН)», пример отчета о подобной лабораторной работе.
   Учебное пособие базируется на материалах, накопленных авторами в процессе практической и исследовательской деятельности, а также преподавания в МИФИ, МИСИ, МЭСИ, РГГУ, РЭУ им. Г.В. Плеханова, МГУКИ. Авторы выражают благодарность коллегам, принявшим участие в обсуждении материала — Н.В. Максимову (МИФИ), К. И. Курбакову (РЭУ им. Г.В. Плеханова), а также О. Л. Голицыной, О.В. Белобровцевой (РТС), Ю.В. Яхимович (АО «Консультант плюс»), студентам РГГУ и РЭУ им. Г.В. Плеханова за предоставленные иллюстративные материалы.

Глава 1
СОСТАВ И СТРУКТУРА
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ (АИС). ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
И КЛАССИФИКАЦИЯ





   Прежде чем приступить к рассмотрению проблематики структур и функций информационных систем, остановимся вкратце на истории вопроса, а также попытаемся найти его место в общем множестве процессов и задач информатизации экономики, управления и других отраслей целесообразной деятельности человечества.
   Мы предполагаем вкратце рассмотреть:
   • факторы информатизации и этапы развития информационных процессов и систем;
   • уровни информационных процессов;
   • классификацию информации, информационных технологий, систем и ресурсов;
   • функциональную структуру и обеспечение (подсистемы) информационных систем.

1.1. Информационные объекты и процессы. Классификация

Факторы информатизации

   В качестве таковых могут быть определены:
   а)    технические средства информатизации (аппаратурный фактор);
   б)   программные средства и системы (программный фактор);
   в)    информационный фактор — собственно информация, т. е. сигналы, сообщения, массивы данных, файлы и базы данных (БД);

Глава 1. Состав и структура АИС

   г)    интеллектуальные усилия и труд человека (человеческий, гуманитарный фактор). Всегда присутствует человек-пользователь, решающий задачи какой-либо предметной области с использованием инструментария информатики.
   Перечисленные компоненты информатизации не случайно названы факторами, поскольку, подобно классическим экономическим факторам производства (труд, капитал, земля), они:
   • взаимозаменяемы (одна и та же производительность может быть достигнута при различных сочетаниях факторов — математически это описывается кривой безразличия);
   • эффективность производства при увеличении одного из факторов, но при фиксированном вкладе остальных увеличивается, но все медленнее (закон убывающей производительности) , что требует согласованного развития всех составляющих, и не последняя роль здесь отводится человеческому фактору. В частности, пользователь должен «соответствовать» уровню информационных технологий.
   Все названные компоненты (факторы) в значительной степени взаимозаменяемы при решении задач. Это означает, что в широких пределах некоторый результат может быть получен, а задача — решена как в рамках электронных схем, так и посредством программ или информационных ресурсов (а также, естественно, интеллектуальными усилиями человека).
   Например, математическая функция

   у=e

может быть получена:
   1)    аппаратурно (усилитель с нелинейными обратными связями);
   2)    программно (вычисление суммы ряда для ex);
   3)    при использовании базы данных (в качестве таковой здесь может фигурировать сборник математических таблиц, содержащих соответствующие значения у и x).
   Аналогично могут быть приведены такие примеры, как перемножение двух переменных, построение случайной последовательности чисел и т. п. Ниже будет рассмотрена конкретная аппаратурная реализация поисковых процессов в АИС (машины баз данных).
   Перечисленные факторы соответствуют также исторической последовательности развития информати