Важным инструментом исследования систем является метод моделировании.
Суть метода состоит в том, что исследуемый объект заменяется его моделью, то есть некоторым другим объектом, сохраняющим основные свойства реального объекта, но блее удобным для исследования или использования.
Различают модели:
§ физические;
§ абстрактные.
При изучении автоматизированных информационных технологий (АИТ) наибольшее распространение получили абстрактные информационные модели.
Информационная модель – отражение предметной области в виде информации. Предметная область представляет собой часть реального мира, который исследуется или используется. Отражение предметной области в ИТ представляется информационными моделями нескольких уровней:
Рис. 8. Уровни информационных моделей.
§ Концептуальная модель (КМ) обеспечивает интегрированное представление о предметной области (например, технологические карты, техническое задание, план производства и т.д.) и имеет слабо формализуемый характер.
§ Логическая модель (ЛМ) формируется из концептуально модели путём выделения конкретной части, например, подлежащей (...) управлению, её детализации и формализации.
§ Логическая модель, формализующая на языке математики взаимосвязь с выделенной предметной областью, называется математической моделью (ММ).
§ С помощью математических методов ММ преобразуется в алгоритмическую модель (АМ), задающую последовательность действий, реализующих достижение поставленной цели управления.
§ На основе АМ создаётся машинная программа (П), являющаяся той же алгоритмической моделью, только представленной на языке, понятном ЭВМ.
Выделение информационных моделей разных уровней абстракции позволяет разделить сложный процесс отображение “предметная область – программа” на несколько итеративных более простых отображений.
Информационные технологии и человек
При производстве продуктов труда человек всегда управляет орудиями труда в процессе их воздействия на предмет труда. При воздействии орудия труда на предмет человек подсознательно сравнивает результат с хранимой в памяти концептуальной моделью.
В зависимости от результата, происходит управление орудиями труда, например:
При вскапывании грядки предметом труда является земля, орудием труда – лопата, предметом труда – продуктом труда – вскопанная грядка. Естественно, перед копкой составляется концептуальная модели, содержащая информацию о том, в каком месте огорода будет располагаться будущая грядка, какой она будет глубины, ширины, нужно ли разбивать комья земли и т.д. Когда вы копаете, то есть воздействуете лопатой (орудием труда) на землю (предмет труда), подсознательно сравниваете полученный результат с хранимой в памяти концептуальной моделью, и, в зависимости от результата сравнения, копаете глубже или немного левее, то есть управляете орудием труда.
Нетрудно видеть, что существует система управления, в которой объектом управления (ОУ) является земля, исполнительным органом (ИО) – лопата вместе с мускулами, управляющим органом (УО) – мозг. То есть действует классическая схема системы управления.
С усложнением производства, то есть объектов управления и их концептуальных моделей, объёмы информации Iос возрастают, и человеческая возможность их переработки в необходимом темпе исчерпывается.
На помощь приходят технические средства ускорения обработки информации, это так называемые средства вычислительной техники (СВТ). Возникает, таким образом, самостоятельный дополнительный информационный контур, помогающий человеку быстрее обработать осведомляющую информацию Iос и выработать управляющую информацию Iу.
Рис. 9. Контур информационной технологии.
Появление контура дополнительной обработки информации на средствах вычислительной техники есть начало возникновение информационных технологий.
Совершенствование вычислительной техники, программного обеспечения, математических моделей и методов позволило создать автоматизированные информационные системы, в которых чётко обозначается контур ИТ.
Рис. 10. Информационная технология в автоматизированной информационной системе.
Из рисунка 10 видно, что в общем случае в автоматизированной информационной системе (АИС) ИТ состоит из информационных моделей разного уровня абстракций и ЭВМ.
На вход ИТ поступает информация от человека (Ч) Iвх, формируемая на основе информации Iос от ОУ. Информация Iвх сравнивается с концептуальной моделью КМ. Реакция на результат сравнения определяется общей математической моделью управления (ОММУ), которая делится на частные математические модели (ЧММ). Набор частных математических моделей описывает возможные состояния ОУ и тактику управления в этих состояниях. Эта тактика реализуется через алгоритмическую модель (АМ), формализуемую в программу (ПО) для ЭВМ. В результате ЭВМ выдаёт информацию Iвых, представляющую собой рекомендации по управлению объектом управления в данной ситуации.
Таким образом, человек в АСУ является центральным и объединяющим звеном двух контуров, а именно собственно управления и информационной технологии.
