Информационные процессы в компании и необходимость их автоматизации
На первом этапе НТР побуждением к созданию автоматизированных систем служила потребность постоянно повышать производительность и эффективность труда работников и выпускать больше качественной продукции, что было особо актуально для производственной концепции. Затем, по мере развития рынка и под давлением тренда информатизации автоматизация прочно входит во все процессы успешно функционирующей компании. Изначально автоматические устройства, например роботы-автоматы, создавались с целью избавить человека от выполнения различных рутинных и опасных видов работ. Впоследствии термин "автоматический" существенно расширился и стал включать в себя любую саморегулирующуюся систему. Принцип ее работы заключается в сравнении некоторых выходных характеристик с установленным эталоном. Отклонение выходного значения от эталона вызывает включение элементов обратной связи для корректировки полученного значения. Созданные таким образом устройства позволили облегчить, ускорить, а порой и удешевить выполнение многих видов работ. Для комплексного решения данной проблемы стали создаваться автоматизированные системы. При этом специалисты отмечают, что автоматизация может быть вызвана двумя обстоятельствами: наличием реальной необходимости и возможностью практической реализации.
Рис. 2.7. Динамика совокупных затрат на ИТ по категориям в России, 2001–2014 (F) гг.
Источник: данные IDС, "Линэкс", Gartner.
Рис. 2.8. Распределение ИТ-услуг по основным категориям в России, 2001–2014 (F) гг.
Источник: данные ЮС, "Линэкс".
• Информационная система (ИС) – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
• Информационные процессы – процессы, связанные с поиском, хранением, передачей, обработкой и использованием информации.
Виды основных информационных процессов: поиск (извлечение хранимой информации); сбор и хранение (хранение информации – это способ распространения информации в пространстве и по времени), передача, обработка (преобразование информации из одного вида в другой, осуществляемое по строгим формальным правилам) и использование.
Процессы, обеспечивающие работу информационной системы любого назначения, условно можно разделить на следующие составляющие:
• ввод информации из внешних или внутренних источников;
• обработка входной информации и представление ее в удобном виде;
• вывод информации для предоставления потребителям или передачи в другую систему;
• обратная связь – это информация, переработанная персоналом данной организации для коррекции входной информации.
• Автоматизированная система – это система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая автоматизированную технологию выполнения установленных функций.
Автоматизированная система представляет собой комплекс технических, программных, других средств и персонала, предназначенный для автоматизации различных процессов. Если автоматизируемый процесс связан в основном с обработкой информации, то такая система называется автоматизированной информационной системой (АИС). В первую очередь автоматизированные системы создавались в производстве и были ориентированы на совершенствование методов управления производственными процессами. Это были автоматизированные системы управления (АСУ).
Автоматизированная информационная система (АИС) – это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения данных и информации и (или) управления ими, а также для производства вычислений.
Полностью автоматизированная информационная система – это совокупность различных программно-аппаратных средств, которые предназначены для автоматизации какой-либо деятельности, связанной с передачей, хранением и обработкой различной информации. Автоматизированные информационные системы представляют, с одной стороны, разновидность информационной системы, а с другой стороны, являются автоматизированной системой.
Автоматизация информационных процессов, способствуя ликвидации многих рутинных операций, повышая комфортность и одновременно эффективность работы, предоставляя пользователям новые, ранее неведомые, возможности работы с информацией, создает и новые проблемы, решение которых может быть осуществлено лишь на базе использования общенаучных методов и новых информационных технологий. На каждой ступени развития общества они отражают присущий ему уровень высоких технологий.
Основная цель АИС – хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам для наиболее полного удовлетворения информационных запросов большого числа пользователей.
Современные АИС позволяют:
• повысить производительность работы всего персонала;
• улучшить качество обслуживания клиентской базы;
• снизить напряженность и трудоемкость труда персонала, а также минимизировать количество ошибок в его действиях.
На сегодняшний день АИС является совокупностью технических (аппаратных), математических, телекоммуникационных, алгоритмических средств, методов описания и поиска объектов программирования и сбора и хранения информации.
Автоматизированная система управления (АСУ) – система управления, в которой применяются современные электронные средства обработки данных и экономико-математические методы для решения основных задач управления производственно-хозяйственной деятельностью. Это комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте.
Важнейшая задача АСУ – повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления. Различают автоматизированные системы управления объектами (технологическими процессами – АСУТП, предприятием – АСУП, отраслью – ОАСУ) и функциональные автоматизированные системы, применяемые, например, при проектировании плановых расчетов, материально-технического снабжения и т.д.
Работы по созданию АСУП на базе отечественных универсальных цифровых вычислительных машин были начаты по инициативе академика В. М. Глушкова в Институте кибернетики АН СССР в 1963–1964 гг. В 1970–1980-е гг. стали интенсивно применять автоматизированные системы управления предприятием, применение таких систем было направлено в основном на облегчение однообразных операций.
Появление АСУ было обусловлено необходимостью совершенствования организационной структуры управления предприятием, организацией, учреждением и т.п. С совершенствованием АСУ их роль в управлении предприятием возрастала, и в настоящее время АСУ стали необходимым элементом многих отраслей знаний и хозяйства страны. АСУ представляет собой совокупность коллектива людей и комплекса программно-технических средств.
Автоматизация базируется на широком использовании средств вычислительной техники и необходимого для них программного обеспечения. В качестве технических средств АСУ стали применяться многомашинные, многопроцессорные комплексы, созданные с помощью информационно-коммуникационных технологий. При реализации АСУ обычно применяются автоматизированные рабочие места и участки.
Решаемые в АСУ задачи делят на задачи, требующие немедленного ответа и допускающие определенную его задержку по времени выполнения.
К основным принципам автоматизации информационных процессов относят: окупаемость, надежность, гибкость, безопасность, дружественность (интуитивно понятный интерфейс), соответствие стандартам.
Окупаемость означает затрату меньших средств на получение эффективной, надежной, производительной системы, возможность быстрого решения поставленных задач. При этом считается, что срок окупаемости системы должен составлять не более пяти лет.
Надежность достигается использованием надежных программных и технических средств, использования современных технологий. Приобретаемые средства должны иметь сертификаты и (или) лицензии.
Гибкость означает легкую адаптацию системы к изменению требований к ней, к вводимым новым функциям. Это обычно достигается созданием модульной системы.
Безопасность означает обеспечение сохранности информации, регламентацию работы с системой, использование специального оборудования и шифров.
Дружественность (в последнее время все чаще заменяется на интуитивно понятный интерфейс) заключается в том, что система должна быть простой, удобной для освоения и использования (меню, подсказки, система исправления ошибок и пр.).
Соответствие стандартам или соответствие принципу стандартизации и унификации. С точки зрения экономии ресурсов при проектировании и эксплуатации целесообразно применять типовые, унифицированные и стандартизированные компоненты – программные модули контроля достоверности входных документов, классификаторы объектов управления на технологическом уровне, кодификаторы дефектов и др.
Основное назначение автоматизированных информационных систем не просто собрать и сохранить электронные информационные ресурсы, но и обеспечить к ним доступ пользователей. Одной из важнейших особенностей АИС является организация поиска данных в их информационных массивах (базах данных). Поэтому АИС практически являются автоматизированными информационно-поисковыми системами (АИПС).
Автоматизированная информационно-поисковая система – программный продукт, предназначенный для реализации процессов ввода, обработки, хранения, поиска, представления данных.
Целями автоматизации информационных процессов является повышение производительности и эффективности труда работников, улучшение качества информационной продукции и услуг, повышение сервиса и оперативности обслуживания пользователей.
Автоматизация базируется на использовании средств вычислительной техники (СВТ) и необходимого программного оборудования (ПО). Она позволяет существенно сократить время обслуживания пользователей, значительно повысить уровень их обслуживания, преобразует и видоизменяет отдельные технологические процессы, а порой – все основные традиционно используемые технологии.
Сформулируем основные задачи автоматизации информационных процессов:
• сокращение трудозатрат при выполнении традиционных информационных процессов и операций;
• устранение рутинных операций;
• ускорение процессов обработки и преобразования информации;
• расширение возможностей осуществления статистического анализа и повышение точности учетно-отчетной информации;
• повышение оперативности и качественного уровня обслуживания пользователей;
• модернизация или полная замена элементов традиционных технологий;
• расширение возможностей организации и эффективного использования информационных ресурсов;
• облегчение возможностей широкого обмена информацией, участия в корпоративных и других проектах, способствующих интеграции и т.п.
Способом обеспечения автоматизированных информационных систем и их технологий является программное, техническое, лингвистическое, организационное и правовое обеспечение, используемое или создаваемое при проектировании информационных систем и обеспечивающее их эксплуатацию.
Программное обеспечение представляет собой инструментальную среду программистов, прикладные программы для соответствующих ЭВМ и установленные па них операционные системы. Это языки программирования, операционные системы, сетевое программное обеспечение, редакторы (текстовые, связей, табличные и др.), библиотеки программ, трансляторы, утилиты и др. Главными среди них являются программные комплексы АИС – системы управления базами данных (СУБД). Их оболочки – это автоматизированные информационно-поисковые системы широкого применения.
Техническое обеспечение АИС включает средства ввода, обработки, хранения, поиска и передачи (приема) информации. Ввод, обработка и хранение данных – стандартные составляющие ЭВМ. Поиск информации осуществляется на основе использования специального ПО. Средства передачи информации представляют собой сетевое и телекоммуникационное оборудование ЭВМ, системы и средства связи.
К лингвистическому обеспечению АИС обычно относят:
• типы, форматы, структуру информации (данных, записей, документов);
• языковые средства описания (языки определения данных, словари данных) и манипулирования данными (язык манипулирования данными);
• классификаторы, кодификаторы, словари, тезаурусы и т.п.
В состав организационного обеспечения АИС входят структурные подразделения организации, ее использующей, осуществляющие управление технологическими процессами и поддержку работоспособности системы, а также документация для обеспечения эксплуатации и развития системы.
Правовое обеспечение АИС – это совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при создании и функционировании АИС. На этапе разработки АИС оно включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика системы, с регулированием отклонений процесса разработки системы, с обеспечением процесса разработки различных ресурсов. На этапе эксплуатации системы – определяет ее статус в процессе управления, правовые положения компетенции отдельных структур АИС и организации их деятельности, порядок создания и использования информации в АИС, правовое обеспечение безопасности функционирования АИС. Правовое обеспечение включает нормативные документы, регламентирующие деятельность АИС.
Универсальные оболочки не позволяют пользователям собственными силами развивать систему. Специальные программы класса СУБД (ORACLE, MS SQL, ADABAS, Informix и др.) разрабатываются таким образом, чтобы предоставлять пользователям широкие возможности их развития. Для обеспечения доступа широких масс пользователей к открытым электронным информационным массивам осуществляются кооперация и интеграция этих ресурсов.
Автоматизированные интегрированные информационные системы обеспечивают доступ к удаленным информационным и техническим ресурсам, а также возможность работы различных категорий пользователей с разнородной по формам представления информацией. К ним относят локальные, корпоративные и глобальные сети.
Автоматизированные информационно-поисковые системы, с точки зрения выполняемых задач и предоставляемых пользователям возможностей, могут быть как достаточно простыми (элементарные справочные), так и весьма сложными системами (экспертные и др., предоставляющие прогностические решения).
• Экспертные системы (expert system) – компьютерные системы, способные частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации.
Современные экспертные системы изначально разрабатывались исследователями в области искусственного интеллекта в 1970-х гг. В 1980-х гг. данное направление получило коммерческое подкрепление и стало интенсивно развиваться. Предшественницей экспертных систем была система, разработанная в 1832 г. С. П. Корсаковым. Это были так называемые интеллектуальные машины, позволявшие находить решения по заданным условиям, например определять наиболее подходящие лекарства по наблюдаемым у пациента симптомам заболевания.
В настоящее время "классическая" концепция экспертных систем, сложившаяся в 1970–1980 гг., переживает серьезный кризис, связанный с ее ориентацией на общепринятый в те годы текстовый человеко-машинный интерфейс, который в настоящее время в пользовательских приложениях полностью вытеснен графическим интерфейсом. Кроме того, "классический" подход к построению экспертных систем плохо согласуется с реляционной моделью данных, что делает невозможным эффективное использование современных промышленных систем управления базами данных (СУБД – комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования баз данных многими пользователями) для организации баз знаний таких систем. Все приводимые в литературных и интернет-источниках примеры "известных" или "распространенных" экспертных систем на самом деле относятся к 1980-м гг. и в настоящее время уже не существуют либо безнадежно устарели и поддерживаются лишь немногочисленными энтузиастами. Вместе с тем нередко в качестве маркетингового хода экспертными системами объявляются современные программные продукты, в "классическом" понимании таковыми не являющиеся (например, компьютерные справочно-правовые системы), именно в таком контексте в дальнейшем рассматриваются экспертные системы.
Экспертная система – это программа для компьютера, которая оперирует со знаниями в определенной предметной области с целью выработки рекомендаций или решения проблем.
Перечень типовых задач, решаемых экспертными системами, включает:
• извлечение информации из первичных данных;
• диагностику неисправностей;
• структурный анализ сложных объектов;
• выбор конфигурации сложных многокомпонентных систем (например, распределенных компьютерных систем);
• планирование последовательности выполнения операций, приводящих к заданной цели.
С 1970-х гг. экспертные системы становятся ведущим направлением в области искусственного интеллекта. В них используют информацию, полученную заранее от экспертов – людей, которые в какой-либо области являются лучшими специалистами. Экспертные системы являются консультантами в принятии решений, так как содержат факты, знания и правила, которые взаимодействуют в проблемной области. Основное отличие экспертных систем от других программных продуктов заключается в использовании не только данных, но и знаний и механизмов вывода решений и новых знаний.
Экспертные системы редко применяют в предметных областях, имеющих широкий спектр задач и нестандартных запросов. Их обычно используют в тех предметных областях, где специалист может принимать решение за время от нескольких минут до нескольких часов. Например, предлагается использовать их для решения когнитивных задач. Экспертная система содержит знания в определенной предметной области, накопленные в результате практической деятельности человека (или человечества), и использует их для решения проблем, специфичных для этой области. Этим экспертные системы отличаются от прочих, "традиционных" систем, в которых предпочтение отдается более общим и менее связанным с предметной областью теоретическим методам, чаще всего математическим.
Процесс создания экспертной системы часто называют инженерией знаний (knowledge engineering), и он рассматривается в качестве "применения методов искусственного интеллекта". Типичная экспертная система состоит из следующих основных блоков: интерпретатора, базы данных (БД), базы знаний (БЗ), компонентов приобретения знаний, пояснительного компонента, компонента взаимодействий. В упрощенном виде экспертная система представлена на рис. 2.9.
Рис. 2.9. Структура информации в экспертной системе классификации
Большинство экспертных систем не всегда пригодно для применения конечным пользователем. Если пользователь не имеет опыта работы с такими системами, у него могут возникнуть серьезные трудности. Многие системы оказываются доступными только тем экспертам, которые создавали их базы знаний.
• База знаний (knowledge base) – это совокупность знаний, относящихся к некоторой предметной области и формально представленных таким образом, чтобы на их основе можно было осуществлять рассуждения.
Современные базы знаний работают совместно с системами поиска информации, имеют классификационную структуру и формат представления знаний. Базы знаний можно разделить на базы общего и конкретного назначения. База знаний – это база данных, отображающая предметную область. Она включает в себя большую сумму знаний относительно проблем, сохраненных в системе.
Оперирование реальным знанием и способности экспертных систем и баз знаний ведут к созданию и использованию систем с искусственным интеллектом. Центральным моментом искусственного интеллекта является использование в большей степени эвристики (или правил перебора), чем алгоритмов обработки информации. Эвристика включает инструкции, правдоподобные аргументы или правила перебора для принятия решений и таким образом отражает человеческое поведение точнее, чем алгоритмы.
Разработка систем интеллектуальной поддержки (основанных на знаниях) является составной частью исследований по искусственному интеллекту. Она нацелена на создание компьютерных методов решения проблем, обычно требующих привлечения специалистов.
Системы интеллектуального проектирования и совершенствования управления предназначены для использования так называемых CASE-техпологий (Computer Aid System Engineering), ориентированных на автоматизированную разработку проектных решений по созданию и совершенствованию систем организационного управления.
Экспертные системы с искусственным интеллектом находят применение в планировании, управлении производством, обслуживании оборудования, т.е. в областях, где решения в области управления не могут полностью основываться на алгоритмах.
Экспертные системы и системы, основанные на знаниях, успешно используются для поддержки принятия решений в различных предметных областях.
Экспертные системы и системы поддержки принятия решений (СППР) используются в учебных и научных целях, для информационного обеспечения процессов принятия управленческих решений. Они создаются на основе использования методов экономико-математического моделирования и принципов искусственного интеллекта.
Система поддержки принятия решений – информационная система, которая позволяет лицам, принимающим решения (ЛПР), взаимодействовать непосредственно как с базами данных, так и с моделями анализа.
Важные компоненты системы включают аппаратное обеспечение и коммуникационную сеть, базу данных, базу знаний, базу шаблонов, базу программного обеспечения и пользователя СППР, принимающего решение.
Системы поддержки принятия решений существуют давно: это различные советы и коллегии, совещания, заседания, аналитические центры и т.д. Как бы они ни назывались, они полностью или частично выполняли и выполняют именно эту задачу. Для ее решения с помощью информационных технологий, базирующихся на применении компьютерных и телекоммуникационных программно-технических средств, создан новый класс вычислительных систем и технологий, возникший в результате слияния управленческих информационных систем и систем управления базами данных.
Системы поддержки принятия решений являются человеко-машинными объектами, позволяющими ЛПР использовать данные, знания, объективные и субъективные модели для анализа и решения слабоструктурированных и неструктурированных проблем. Это компьютерные системы, позволяющие ЛПР сочетать собственные субъективные предпочтения и знания с компьютерным анализом ситуации при выработке рекомендаций в процессе принятия решения.
Опыт разработки и внедрения различных классов автоматизированных систем показал высокую экономическую эффективность их применения, особенно на крупных предприятиях. Она отражается в эффективной организации труда и производства, повышении точности планирования и реализации поставленных задач, в обеспечении ритмичности работы предприятия, уменьшении доли ручного труда и т.д. Средний срок окупаемости таких систем составлял в среднем два года.
Следует запомнить: потребность постоянно повышать производительность и эффективность труда работников, выпускать больше качественной продукции и т.п. послужили основанием сначала к созданию автоматизированных систем управления производственными технологическими процессами (АСУТП), затем автоматизированных систем управления предприятиями (АСУП) и автоматизированных информационно-поисковых систем (АИПС). Практически любая автоматизированная система включает в свой состав АИПС, при этом АИПС могут иметь самостоятельное назначение и использование.
Автоматизированная информационно-поисковая система представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, используемых для хранения, поиска и (или) управления данными и информацией, с целью удовлетворения информационных потребностей пользователей. Она также предназначена для реализации процессов ввода, обработки, и представления данных.
Выделяют три типа АИПС:
1) охватывающий один процесс (операцию) или несколько процессов в одной организации;
2) обеспечивающий функционирование одного процесса в нескольких взаимодействующих организациях;
3) реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабе нескольких организаций.
Базы данных (а точнее, базы знаний), созданные специалистами в какой-либо конкретной области, включают навыки и опыт экспертов, занятых практической деятельностью в этой области (например, в медицине или в математике), и относятся к классу экспертных систем. При этом экспертная система – это комплекс компьютерного программного обеспечения, помогающий человеку принимать обоснованные решения, а база знаний – это совокупность знаний, относящихся к некоторой предметной области и формально представленных таким образом, чтобы на их основе можно было осуществлять рассуждения.