1.1 Основные понятия: информация, данные, способы сбора и хранения информации.
Информация в широком смысле – это отражение реального мира; а в узком – любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.
С практической точки зрения информация всегда представляется в виде сообщения. Информационное сообщение связано с источником сообщения, получателем сообщения и каналом связи.
Сообщения от источника к приемнику передается в материально-энергетической форме (электрический, световой, звуковой сигналы и т.д.). Человек воспринимает сообщения посредством органов чувств. Приемники информации в технике воспринимают сообщения с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. В обоих случаях с приемом информации связано изменение во времени какой-либо величины, характеризующей состояние приемника. В этом смысле информационное сообщение можно представить функцией x(t), характеризующей изменение во времени материально-энергетических параметров физической среды, в которой осуществляются информационные процессы.
Функция x(t) принимает любые вещественные значения в диапазоне изменения времени t. Если функция x(t) непрерывна, то имеет место непрерывная (или аналоговая) информация, источником которой обычно являются различные природные объекты (температура, давление, влажность и др.). Если функция x(t) дискретна, то информационные сообщения явно разделяются на отдельные элементы (например, как слова в тексте).
В современном мире информация, как правило, обрабатывается на вычислительных машинах. Поэтому наука информатика, помимо прочего, включает в себя изучение вычислительных машин. Компьютер (или вычислительная машина) – это устройство преобразования информации посредством выполнения какой-либо программой ряда операций.
Очень широко употребляется еще одно понятие – данные. Его принято применять в отношении информации, представленной в виде, позволяющем хранить, передавать или обрабатывать ее с помощью технических средств. Поэтому наряду с терминами «ввод информации», «обработка информации», «хранение информации», «поиск информации» используются термины «ввод данных», «обработка данных», «хранение данных» и т.п.
Информация существует не только в виде данных, но и в виде знаний. Здесь знания – это совокупность объективных фактов, способов и технологий, систематизированных и дающих реальное представление о предметах, процессах и явлениях, т.е. специальным образом структурированная информация.
Данные и знания в виде информационных потоков циркулируют в информационных системах. Сбор, накопление, обработка, хранение и использование информации в информационных системах осуществляются с помощью информационных технологий. Информационные технологии – это машинизированные (инженерные) способы обработки информации, которые реализуются посредством автоматизированных информационных систем.
Хранение информации человечеством
Человек в отличие от других объектов живого мира может хранить информацию не только в своей голове. Для хранения накопленной цивилизацией информации используются различные носители (книги, магнитные ленты, жесткие диски и т.п.).
Можно проследить как исторически развивались средства хранения информации и какой эффект это имело на все общество:
1. На заре человечества появляется язык. С его помощью люди передают знания об окружающем их мире из поколения в поколение с помощью личного контакта друг с другом. Возможности языка открывают большие возможности в обозначении объектов окружающего мира и описания процессов в нем, чем простое подражание поведению (как у животных).
2. Человек не всегда может передать знания лично. Потребовалось сохранять информацию отдельно от человека. Придумали письменность.
3. Количество информации растет. Однако письменность как таковая не позволяет ей широко распространяться в массы. Нужен легко доступный носитель этой информации. Изобретение печатного станка позволяет сделать большой шаг вперед в развитии общества. Теперь многие люди могут получить интересующие их знания намного легче.
4. Объем информации в обществе продолжает расти. Появляется много информации, нуждающейся в предварительной обработке, которую человеку трудно сделать (например, математические вычисления). Изобретение ЭВМ. Параллельно с возможностью хранения больших объемов информации и ее обработки, появление Интернета и Всемирной паутины делают информацию легко доступной каждому человеку на планете.
В настоящее время информация, накопленная цивилизацией, активно переводится на электронные носители. Далее она с легкостью может циркулировать по глобальным сетям.
1.2 Состав и структура автоматизированных системных устройств. Техническое обеспечение.
1. Назначение автоматизированных систем
АС представляет собой организационно-техническую систему, обеспечивающую выработку решений на основе автоматизации информационных процессов в различных сферах деятельности (управление, проектирование, производство и т.д.) или их сочетаниях.
В зависимости от сферы автоматизируемой деятельности АС разделяют на:
· автоматизированные система управления (ОАСУ, АСУП, АСУТП, АСУ ГПС и др.);
· системы автоматизированного проектирования (САПР);
· автоматизированные системы научных исследований (АСНИ);
· АС обработки и передачи информации (АСОИ);
· автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП);
· автоматизированные системы контроля и испытаний (АСК);
· системы, автоматизирующие сочетания различных видов деятельности.
АС реализуют информационную технологию в виде определенной последовательности информационно связанных функций, задач или процедур, выполняемых в автоматизированном (интерактивном) или автоматическом режимах.
Целесообразность создания и внедрения АС определяется социальным, научно-техническим и другими полезными эффектами, получаемыми в результате автоматизации.
2. Состав и виды структур автоматизированных систем
В процессе функционирования АС представляет собой совокупность:
· комплекса средств автоматизации (КСА);
· организационно-методических и технических документов;
· специалистов, использующих их в процессе своей профессиональной деятельности.
В процессе проектирования АС (ее частей) разрабатывают, в общем случае, следующие виды обеспечений: техническое, программное, информационное, организационно-методическое, метрологическое, правовое, математическое, лингвистическое, эргономическое.
Комплекс средств автоматизации автоматизированной системы (КСА) - совокупность взаимосогласованных компонентов и комплексов программного, технического и информационного обеспечений, разрабатываемая, изготовляемая и поставляемая как продукция производственно-технического назначения.
Программное обеспечение автоматизированной системы - совокупность программ на носителях информации с программной документацией по ГОСТ 19.101-77.
Техническое обеспечение автоматизированной системы - совокупность средств реализации управляющих воздействий, средств получения, ввода, подготовки, преобразования, обработки, хранения, регистрации, вывода, отображения, использования и передачи данных с конструкторской документацией по ГОСТ 2.102-68 и эксплуатационной документацией по ГОСТ 2.601.
Информационное обеспечение автоматизированной системы - совокупность системно-ориентированных данных, описывающих принятый в системе словарь базовых описаний (классификаторы, типовые модели, элементы автоматизации, форматы документации и т. д.), и актуализируемых данных о состоянии информационной модели объекта автоматизации (объекта управления, объекта проектирования) на всех этапах его жизненного цикла.
Организационно-методическое обеспечение автоматизированной системы - совокупность документов, определяющих: организационную структуру объекта и системы автоматизации, необходимых для выполнения конкретных автоматизируемых функций; деятельность в условиях функционирования системы, а также формы представления результатов деятельности.
Правовое обеспечение автоматизированной системы - совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании автоматизированной системы, и юридический статус результатов ее функционирования.
Математическое обеспечение автоматизированной системы - совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при функционировании системы.
Лингвистическое обеспечение автоматизированной системы - совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц, используемых в АС при функционирование системы для общения с КСА.
Эргономическое обеспечение автоматизированной системы - совокупность взаимосвязанных требований, направленных на согласование психологических, психофизиологических, антропометрических, физиологических характеристик и возможностей человека-оператора, технических характеристик КСА, параметров рабочей среды на рабочем месте.
Проектные решения по программному, техническому и информационному обеспечениям реализуют как изделия в виде взаимоувязанной совокупности компонент и комплексов, входящих в состав АС (их частей) с необходимой документацией.
Проектные решения по остальным видам обеспечений входят в состав АС (их частей) в качестве организационно-методических и эксплуатационных документов или реализуют в компонентах программного, технического или информационного обеспечений.
Проектные решения математического обеспечения реализуют, как правило, через программное или, в отдельных случаях, техническое обеспечение, а лингвистическое обеспечение представляют и реализуют в информационном или программном обеспечении.
Внутреннее строение систем характеризуют при помощи структур, описывающих устойчивые связи между их элементами. При описании АС используют следующие виды структур, отличающиеся типами элементов и связей между ними:
· функциональные (элементы - функции, задачи, процедуры; связи - информационные);
· технические (элементы - устройства, компоненты и комплексы; связи - линии и каналы связи);
· организационные (элементы - коллективы людей и отдельные исполнители; связи - информационные, соподчинения и взаимодействия);
· документальные (элементы - неделимые составные части и документы АС; связи - взаимодействия, входимости и соподчинения);
· алгоритмические (элементы - алгоритмы; связи - информационные);
· программные (элементы - программные модули и изделия; связи - управляющие);
· информационные (элементы - формы существования и представления информации в системе; связи - операции преобразования информации в системе).
1.3. Принципы создания автоматизированных систем
АС создают в соответствии с техническим заданием, являющимся основным исходным документом, на основании которого проводят создание АС и приемку ее заказчиком.
При создании АС необходимо руководствоваться принципами системности, развития (открытости), совместимости, стандартизации (унификации) и эффективности.
Принцип системности заключается в том, что при декомпозиции должны быть установлены такие связи между структурными элементами системы, которые обеспечивают цельность АС и ее взаимодействие с другими системами.
Принцип развития (открытости) заключается в том, что исходя из перспектив развития объекта автоматизации, АС должна создаваться с учетом возможности пополнения и обновления функций и состава АС без нарушения ее функционирования.
Принцип совместимости заключается в том, что при создании систем должны быть реализованы информационные интерфейсы, благодаря которым она может взаимодействовать с другими системами в соответствии с установленными правилами.
Принцип стандартизации (унификации) заключается в том, что при создании систем должны быть рационально применены типовые, унифицированные и стандартизованные элементы, проектные решения, пакеты прикладных программ, комплексы, компоненты.
Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и целевыми эффектами, включая конечные результаты, получаемые в результате автоматизации.
При создании (модернизации) объектов автоматизации должно быть предусмотрено проведение работ по созданию (модернизации) АС.
Основные рекомендуемые положения по созданию и функционированию автоматизированных систем
Создание АС осуществляют в плановом порядке в соответствии с действующими положениями и нормативными актами.
Для вновь строящихся, реконструируемых, расширяющихся, технически перевооружаемых и других объектов автоматизации, для которых предусматриваются работы по капитальному строительству, создание АС включают а планы и проекты по этому виду работ.
Работы по созданию АС на действующих объектах, как правило, выполняют на основании договоров.
Планирование и разработку АС осуществляют аналогично правилам, установленным для продукции единичного производства.
Техническое задание на создание АС является основным документом, определяющим порядок создания и требования к АС. Разработку АС и ее приемку при вводе в действие проводят в соответствии с ТЗ.
Создание АС осуществляют специализированные научно-исследовательские, проектные и конструкторские организации (далее - разработчик) в соответствии с техническим заданием (ТЗ), выдаваемым заказчиком. Возможно, создание АС непосредственно заказчиком при условии создания специализированного подразделения.
При создании АС следует обращать внимание на:
· интеграцию экономических и информационных процессов, технических, программных и организационно-методических средств;
· развитие системного и программно-целевого подхода в планировании, автоматизации работы объекта, в процессах получения и обработки информации на объекте автоматизации;
· углубление взаимодействия человека и вычислительной техники на основе диалоговых методов и средств, автоматизированных рабочих мест и интеллектуальных терминалов;
· построение сетей ЭВМ на базе неоднородных вычислительных средств;
· индустриализацию процессов создания АС, развитие САПР и тиражирования типовых элементов АС;
· построение информационного фонда в виде распределенной по объектам и уровням иерархии автоматизированной базы данных;
· минимизацию документооборота, замену его передачей текущей информации по каналам связи и представление ее на устройствах отображения;
· максимальную автоматизацию формирования первичных исходных сведений;
· создание гибких систем управления, способных адаптироваться к изменяющимся условиям производства.
Создание АС требует, как правило изменения (совершенствования) организационной структуры объекта автоматизации. Принципы совершенствования структуры включают следующие основные положения:
· выделение структурных звеньев на каждом организационном уровне должно осуществляться так, чтобы каждое звено работало на достижение определенной совокупности целей; требуемая при этом интеграция всех видов деятельности достигается созданием специализированных подразделений, полностью отвечающих за выполнение определенной группы функций;
· организационная структура должна базироваться на интегрированных информационных потоках; потоки между звеньями должны быть сведены до минимума и идти кратчайшими маршрутами;
· достижение единства организации процессов планирования, учета, анализа, регулирования, т. е. обеспечения координации и синхронизации действия всех служб и исполнителей должно быть получено за счет усиления непосредственного контакта с вычислительным комплексом.
АС, как правило, создают проектным путем с последующей комплектацией изделиями серийного и единичного производства и проведением строительных, монтажных, наладочных и пусковых работ, необходимых для ввода в действие комплекса средств автоматизации.
Комплекс средств автоматизации (КСА) автоматизированной системы представляет собой совокупность взаимосогласованных программно-технических (ПТК). Программно-методических комплексов (ПМК) и компонент программного, технического и информационного обеспечений, изготовляемых и поставляемых с необходимой эксплуатационной документацией, как продукция производственно-технического назначения
Необходимые ограничения на состав и компоненты видов обеспечений накладывают исходя из целей и задач конкретной АС.
Создание и эффективное функционирование автоматизированных систем в организациях, предприятиях и других объектах автоматизации требует специальной подготовки пользователей и обслуживающего персонала системы.
Функционирование подсистем и комплексов АС обеспечивается совокупностью организационно-методических документов, рассматриваемых в процессе создания как компоненты правового, методического, лингвистического, математического, организационного и других видов обеспечении.
Совместное функционирование и взаимодействие различных систем и комплексов автоматизации производства должно осуществляться на базе локальных сетей ЭВМ. Спецификации и соглашения, принятые для локальных сетей ЭВМ обязательны для обеспечения совместимости систем, комплексов и компонентов.
На объекте, на котором функционируют АС различных видов, следует осуществлять постепенное объединение их на основе единого банка данных. Автоматизированные системы, функционирующие на одном объекте, должны обладать способностью к интеграции и необходимой совместимостью, позволяющей осуществлять обмен информацией между ними.
Развитие АС представляет собой процесс расширения состава функций АС, базирующийся на результатах анализа функционирования АС и направленный на повышение эффективности выполнения автоматизированной деятельности.
Развитие АС, осуществляемое путем доработки программных и (или) технических средств, проводит организация-разработчик по заданию заказчика или сам заказчик, развитие АС, осуществляемое путем настройки имеющихся средств, проводит персонал АС.
