7. Системотехнические принципы проектирования автоматизированных экономических информационных систем (АЭИС)

Системотехнические принципы проектирования автоматизированных экономических информационных систем (АЭИС); классы систем - объектов проектирования; декомпозиция как метод проектирования сложных АЭИС (18.1).

Методологией анализа и построения информационных систем, учитывающих их специфику, является системный подход, а область науки и техники, изучающая технические проблемы с позиции системного подхода, называется  системотехникой .. Системотехника имеет важное значение благодаря тому, что ее положения предписывают проектировщику информационной системы определенный образ действия и во многом предопределяют направления его мышления.

Методология проектирования информационных систем может быть сформулирована следующим образом: проектирование системы есть циклический, "итерационный" процесс, проходящий от общего (системы) к частному (элемент системы) и обратно к общему с постепенным уточнением и углублением характеристик на каждом цикле итерации.

Наличие взаимосвязей между элементами системы (включая алгоритм) и их взаимозависимость усложняют процедуру итерации и требуют от проектировщика равномерной разработки всех подсистем на тех этапах проектирования, когда учитывается взаимозависимость.

   --------------------------¬
   ¦         -----¬          ¦
   ¦Вход 1---+    +---Выход 1¦
   ¦Вход 2---+Сис-+---Выход 2¦
   ¦......   ¦тема¦   ...... ¦
   ¦Вход n---+    +---Выход n¦
   ¦         L-----          ¦
   ¦       Внешнее окружение ¦
   L--------------------------

Из повседневной практики известны примеры систем как естественного происхождения, так и искусственных. Для последних характер- на схема: вход - функция - выход. Системный подход в данном случае учитывает следующие особенности современных АЭИС: - многофункциональный характер экономических задач; - большое число составных частей, действия которых в значительной степени взаимообусловлены; - наличие общей цели функционирования, сложным образом связанной с частными целями отдельных подсистем; - взаимодействие большого числа случайных факторов на процессы проектирования, изготовления и эксплуатации; - сложный характер эксплуатации, в ходе которой, возможно, изменяются условия функционирования; - необходимость учета экономических факторов.

Приоритет системного подхода в проектировании обусловлен тем, что здесь наблюдается перемещение затрат из сферы производства (тиражирования) в сферу инженерного проектирования и прикладной науки. Современная индустриальная технология проектирования, с учетом системного подхода, включает комплекс мероприятий, руководящих документов, средств автоматизации, предназначенных для системного анализа, разработки, отладки, документирования, управления работой специалистов и контроля эксплуатации АЭИС.

Системный подход предполагает рассмотрение и оценку альтернативных вариантов информационной системы и решение задач оптимизации по различным критериям эффективности (одним из важнейших факторов является экономический). Существует связь между особенностями современных АЭИС и системотехническими принципами проектирования, состоящая в:

1. Многофункциональный характер управления и большое число взаимозависимых составных частей при наличии общей цели функционирования отражается в принципах декомпозиции, комплексности и иерархии.

2. Воздействие большого числа случайных факторов отражается принципом открытости и итерационностью процесса проектирования.

3. Длительный характер эксплуатации приводит к принципу открытости.

Особенности АЭИС, как и любой другой информационной системы, определяют следующие основные принципы системного подхода.

1. Проектирование должно быть комплексным .. Существо этого принципа состоит в максимально полном анализе связей, существующих как в объекте, так и в управляющей системе. Выделяют следующие условия комплексного подхода: анализ АЭИС, всесторонняя оценка исходных предпосылок и исследование взаимодействия отдельных элементов системы; максимально полный учет факторов, влияющих на качество АЭИС и ее эффективность.

2. Процесс проектирования должен иметь иерархическую структуру .. Этот принцип определяет последовательность анализа как объекта, так и АЭИС, т.е. вначале устанавливается выход АЭИС как единого целого; затем она разбивается на подсистемы (при этом исследуется вклад каждой из них в результатирующий выход) и т.д.

3. Основной метод проектирования сложной системы - метод декомпозиции .. Декомпозиция . представляет собой процесс разбиения на составные части с целью исследования этих частей независимо друг от друга. Довольно широкое использование метода декомпозиции обусловлено особенностями процесса принятия решения как в ходе создания, так и в ходе эксплуатации АЭИС, а именно: наличием противоречия между объемом работы по получению и переработке информации и отводимым на эту работу временем.

Один из способов устранения противоречия состоит в разбиении проблемы или задачи, подлежащих решению, ряд подзадач (проводится декомпозиция задачи), каждая из которых по объему и сложности такова, что может быть решена за приемлемое время и содержит  координирующие условия ., обеспечивающие объединение решений частных задач. Сам процесс проектирования может быть при этом разбит на ряд взаимосвязанных под процессов. Координирующие условия вырабатываются в результате декомпозиции исходной задачи, которая решается за меньшее время и при более ограниченном объеме информации.

Таким образом процесс принятия решения сводится к постановке частных задач и объединение их решений в решение полной задачи.

Разбиение процесса на под процессы, общей задачи - на частные задачи, как правило, соответствует представлению проектирования АЭИС как совокупности частных целей. Для достижения каждой частной цели  .необходимы исполнители, средства и связи, представляющие в совокупности автоматизированную информационную подсистему .. Таким образом, АЭИС может содержать ряд автоматизированных экономических информационных подсистем, но сама при этом не обязательно является механическим объединением последних.

Особый вид представляет собой декомпозиция программы - разбиение готовой программы на множество составных частей (модулей).

Она осуществляется в соответствии с рядом проектных принципов и критериев, которые должны находить отражение в выделяемых модулях. В результате декомпозиции в общих чертах определяется структура будущей системы и программы. Процесс разбиения целостной программы на модули известен еще как высокоуровневое архитектурное проектирование .. С декомпозицией программ тесно связано  модульное программирование - т.е. способ программирования, при ко- тором вся программа разбивается на группу компонентов, называемых модулями ., каждый со своими контролируемыми размерами, четким назначением и хорошо определенным интерфейсом с внешней средой.

4. Проектирование системы - итерационный процесс .. Это означает, что само проектирование имеет циклический характер и приводит к многократному анализу процесса функционирования проектируемой АЭИС. Необходимость применения этого принципа обусловлена недостаточным объемом исходных данных, их низкой точностью и достоверностью, что является объективным следствием новизны разработки: чем больше изменений закладывается в разрабатываемую АЭИС по сравнению с существующей, тем глубже и длительные идет итерационный процесс. Нужно подчеркнуть тесную связь этого принципа с принципом комплексности, их взаимную обусловленность и необходимость комплексного подхода на каждой новой итерации.

5. При проектировании следует предусматривать открытость системы .. Это означает, что данная АЭИС должна хотя быть достаточной для решения поставленных задач, но при этом должна также обеспечивать условия ее развития, совершенствования и модернизации. Это обусловлено высоким темпом современного научно-технического прогресса и направлено на продление срока эксплуатации АЭИС.

В результате структурного синтеза выбираются состав и параметры комплекса и его элементов, обеспечивающие максимальную эффективность. Исходные данные на этом шаге - ориентировочные требования к основным характеристикам технических средств. Цель разработка структуры АЭИС. В результате ее решения должны быть даны ответы на следующие вопросы: - сколько и какие устройства с определенным функциональным назначением должны применяться (как распределить требования к техническим характеристикам группы функционально однородных устройств (например, процессоров, оперативных запоминающих устройств, каналов связи и т.п.) между элементами группы; - как распределить процесс реализации алгоритма во времени и пространстве между отдельными устройствами с одинаковыми функциональными назначениями; - как объединить отдельные устройства для решения общих функциональных задач.

Основная часть исходных данных получается из анализа алгоритмов решения функциональных задач. Поэтому исследование алгоритмов составляет первую и важнейшую проблему структурного синтеза, цель которого - сформулировать требования к техническим средствам, обеспечив рациональное распределение функций по управлению между аппаратурой, программой и оператором. Наилучший вариант выбирается по результатам расчета и анализа показателей эффективности; в процессе построения каждого варианта используется метод итераций в сочетании с декомпозицией и комплексированием.

После уточнения перечня задач, решаемых техническими средствами, переходят к определению требований к их основным характеристикам. Основой для этого служат временные диаграммы  .решения задач, устанавливающих допустимые интервалы решения каждой из них. Эти данные вместе с имеющимися параметрами позволяют рассчитать требования к производительности АЭИС и объему памяти.

На этапе структурного синтеза широко применяются простейшие математические модели, реже физические модели экономических объектов и макеты. Иногда задачи структурного синтеза требуют применения элементов топологического синтеза ., назначение которого выбор размещения элементов системы в пространстве. Это, в частности, приходится делать при широком использовании систем передачи данных.

Исходные данные параметрического синтеза - структура АЭИС, распределение функций (задач) между отдельными устройствами и программными средствами, требования к производительности системы и объему памяти. Задача - выбор технических решений, удовлетворяющих поставленным требованиям. Методика параметрического синтеза предполагает широкое применение различных моделей (например, макеты) с тщательным контролем принципа баланса точностей для оценки степени адекватности модели и, следовательно, степени доверия к результатам моделирования. Варианты оцениваются как как по общему критерию эффективности (с обязательным учетом экономических факторов и надежности), так и по частным показателям.

Принимаются меры, обеспечивающие "открытость" системы. Наиболее эффективным техническим приемом, обеспечивающим это свойство, является применение унификации, нормализации и стандартизации. Унификация - первая ступень преемственности - уменьшение многообразия конструкций (модулей) предназначенных для выполнения одних и тех же или близких по своему характеру функций. Более высокая степень преемственности нормализация .. Требования нормализации сводятся к применению уже разработанных и, как правило, промышленно освоенных блоков, узлов, комплектов, а также ограничению номенклатуры материалов и составных элементов. Стандартизация . представляет собой ограничение разнообразия, регламентирование единства качественных показателей, классификации, кодирования, терминологии, технических требований, методов испытаний и т.п., возведенные в ранг государственного закона (ГОСТ). Стандарты определяются и устанавливаются, кроме ГОСТа, требованиями международных организаций, в работе которых участвует наша страна.

Обеспечение открытости или преемственности с помощью унификации, нормализации и стандартизации дает возможность развивать систему, модернизировать ее по частям, приводит к повышению надежности, к сокращению затрат на проектирование и сроков создания. При этом могут возрасти затраты на эксплуатации системы. Поэтому выбор уровня стандартизации осуществляется итеративно, методом последовательных приближений. На этапе эскизного проектирования может быть проработано и предложено несколько возможных вариантов. Поэтому, как правило, не следует стремиться к точному решению задачи поиска оптимума общего показателя эффективности, а следует провести как можно более полное и тщательное количественное и качественное исследование альтернативных вариантов.