7. Информационные системы

7.1. Информационные системы и их классификация. Понятие архитектуры информационной системы. Понятие бизнес-процесса, построение архитектуры бизнес-процессов. Методика проведения обследования объектов автоматизации. Методы построения и анализа моделей деятельности предприятий. Структурно-функциональные модели (SADT). Модели потоков данных (DFD). Модели «сущность-связь» (ERD). Универсальный язык моделирования UML.

Информационные системы и их классификация.

Информационная система (ИС) – взаимосвязанная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы. Цель ИС – повышение эффективности использования информации и всей системы в целом. Информационный процесс – сбор, обработка, хранение, накопление, поиск и распространение информации. Пользователь (потребитель) информации – субъект, обращающийся к информационной системе за необходимой ему информацией. Общение персонала с ИС осуществляется через устройства, которые называются терминальными (оконечные). К терминальным устройствам относятся: - принтеры; - клавиатуры и т.д. Информационная система характеризуется следующими признаками: 1)Сложность системы – количество элементов, входящих в нее, и наличие внутренних связей между ними. 2)Целостность системы – подчинение работы всей системы (множества элементов) единой цели. 3)Делимость системы – состав системы из отдельных независимых узлов и элементов, которые решают разные цели и задачи. 4)Структурированность системы – наличие устойчивых связей между различными элементами и узлами системы.

Структуру ИС представляет совокупность ее отдельных частей, которые принято называть подсистемами, т.е. подсистема – часть системы, выделенная по определенному признаку: Информационное обеспечение – совокупность единой системы классификации и кодирования информации унифицированных систем документации и информационных потоков циркулирующих в конкретной организации (справочные данные, классификаторы, массивы информации на носителях и т.д.). Математическое обеспечение – совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при решении задач и автоматизации определенных процессов. Программное обеспечение – совокупность общесистемных и специальных программ. -Общесистемное ПО – комплексы программ, предназначенные для решения типовых задач обработки информации. -Специальное ПО – совокупность программ, разрабатываемых при создании конкретной информационной системы. Техническое обеспечение – комплекс технических средств, обеспечивающих работу ИС, а также средства сервисного обслуживания. Сервисное оборудование – совокупность специального оборудования и программного обеспечения, позволяющих поддерживать информационные системы в исправном состоянии. Организационное обеспечение – совокупность способов и методов, регламентирующих деятельность персонала при работе с техническими и программными средствами, а также между собой. Правовое обеспечение – совокупность правовых норм и правил, определяющих разработку, юридический статус и функционирование ИС, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации, а также взаимоотношения между заказчиком и поставщиком продукции. Эргономическое обеспечение – совокупность методов и средств, направленных на более эффективное взаимодействие человека и техники, обеспечивающих удобство работы с ИС и их эксплуатации. Лингвистическое обеспечение – совокупность языковых средств формализации естественного языка для общения человека с ЭВМ (различные языки программирования, управления, манипулирования базами данных).

Классификация информационных систем

Информационные системы классифицируются по различным признакам. Наиболее часто их принято подразделять по уровню автоматизации и по сфере применения.

Информационные системы по уровню автоматизации делятся на: - ручные, в которых все функции выполняет человек, а средства автоматизации отсутствует; - автоматические, управление за ходом процесса обработки информации, в которых, происходит без вмешательства человека; - автоматизированные, в процессе обработки информации, в которых, человек находится в обратной связи и принимает решения по управлению процессом. В таких система обычно трудно определить точные законы изменения процесса.

Информационные системы по сфере применения: - организационно-управляющие, автоматизирующие функции организационного или управленческого персонала; - автоматизированного проектирования, предназначена для автоматизации труда инженеров-проектировщиков; - управления технологическими процессами, направлено на автоматизацию технологических процессов в различных сферах; - проведения научных исследований, предназначена для автоматизации деятельности научных работников; - интегрированные, объединяют все системы, указанные выше, в той или иной степени.

Среди интегрированных ИС различают организационно-технологические ИС. Они являются многоуровневыми и имеют иерархическую структуру, в которой потоки данных с более низких уровней поступают наверх и наоборот. Такая структура называется деревом управления и широко распространена в системах управления. Преимущества: простота построения и обеспечение заданного уровня надежности функционирования, обеспечение необходимого уровня защиты информации. Недостатки: высокая стоимость аппаратного и программного ПО, жесткая структура, которую трудно изменить при появлении новых целей и задач, зависимость надежности от систем верхнего уровня

Понятие архитектуры информационных систем. Архитектура – это совокупность существенных решений об организации ИС. Обычно в понятие архитектуры входят решения об основных аппаратных и программных составляющих системы, их функциональном назначении и организации связей между ними.

Выбор архитектуры ИС влияет на следующие характеристики:

1. Производительность ИС – количество работ, выполняемых в ИС за единицу времени.

2. Время реакции системы на запросы пользователя (время отклика системы)

3. Надёжность – способность к безотказному функционированию в течение определенного периода времени.

Локальные ИС, которые располагаются целиком на одном компьютере и предназначены для работы только одного пользователя, сейчас встречаются крайне редко. В дальнейшем речь пойдет о распределенных ИС, которые функционируют в сети и предназначены для многопользовательской (коллективной) работы.

Обычно база данных целиком хранится в одном узле сети, поддерживается одним сервером и доступна для всех пользователей локальной сети, называемых клиентами. Такая база данных называется централизованной. Распределенные базы данных, в которых БД распределена по нескольким узлам сети, обычно используются в организациях, содержащих территориально удаленные подразделения.

Сервер, как правило, — самый мощный и самый надежный компьютер. Он обязательно подключается через источник бесперебойного питания, в нем предусматриваются системы двойного или даже тройного дублирования. В зависимости от распределения функций обработки данных между сервером и клиентами различают две основных архитектуры – «файл-сервер» и «клиент-сервер». Возможны разновидности этих двух вариантов.

В архитектуре файл-сервер вся обработка данных выполняется на клиентских компьютерах, сервер служит в качестве хранилища данных

Копии базы данных передаются для обработки на клиентские компьютеры, при этом постоянно выполняется синхронизация основной базы данных с ее копиями в случае их обновления.

Недостаток архитектуры файл-сервер – большая нагрузка на сеть и клиентские компьютеры, поскольку на всех клиентских компьютерах должна быть установлена копия СУБД, которая выполняет все необходимые функции по обработке данных, при этом все изменения в копиях обязательно передаются по сети в основную базу данных, существенно повышая сетевой трафик.

Преимущество состоит в том, что не требуется мощный сервер. Такую архитектуру можно реализовать даже в одноранговой сети без выделенного сервера, необходимо только выделить один из компьютеров в качестве хранилища общей базы данных.

Количество пользователей системы в архитектуре файл-сервер обычно не должно превышать 10-15, в противном случае пользователи будут ощущать замедление работы. Данное обстоятельство служит нарушением принципа масштабируемости (раздел 1.1), поэтому по мере роста количества пользователей ИС (допустим, произошло существенное расширение бизнеса) приходится выполнять переход от файл-серверной к клиент-серверной архитектуре. При разработке файл-серверной системы всегда нужно учитывать возможность такого перехода в будущем.

Применительно к информационным системам архитектура «клиент-сервер» интересна и актуальна главным образом потому, что обеспечивает простое и относительно дешевое решение проблемы коллективного (многопользовательского) доступа к базам данных в локальной или глобальной сети.

Информационная система архитектуры «клиент-сервер» разбивается на две части, которые могут выполняться в разных узлах сети, - клиентскую и серверную части. На серверную часть возлагаются функции хранения и значительной части обработки данных, на клиентскую – функции взаимодействия с пользователем и, частично, обработки данных, полученных с сервера (рис. 1.6).

Следует заметить, что обе части системы (серверная и клиентская) могут располагаться и на одном компьютере, такой вариант можно применять в процессе отладки клиент-серверной системы.

Для того, чтобы прикладная программа, выполняющаяся на клиентском компьютере, могла запросить услугу у сервера, требуется некоторый интерфейсный программный слой, поддерживающий взаимодействие сервера с клиентами. Прикладное ПО или конечный пользователь взаимодействуют с клиентской частью системы. Клиентская часть системы при потребности обращается по сети к серверной части. Интерфейс серверной части определен и фиксирован.

В современных информационных системах таким интерфейсом, как правило, является язык SQL, т.е. сервер принимает от клиентской части SQL-запрос и выполняет необходимые операции в базе данных, после чего возвращает ответ клиенту. По сути дела, язык SQL представляет собой стандарт интерфейса СУБД в открытых системах (концепция открытых систем затрагивалась в предыдущем разделе).

В системе «клиент-сервер» возможно создание новых клиентских частей уже существующей системы, причем максимальное количество одновременно работающих с общей БД клиентов несравнимо больше, чем в файл-серверной архитектуре, т.е. система клиент-сервер является более масштабируемой. Это объясняется тем, что сетевой трафик в клиент-серверной системе невысок (от клиента передаются только тексты запросов, от сервера – уже отобранные данные, а не вся база данных, как в архитектуре файл-сервер).

Термин «сервер баз данных» обычно используют для обозначения всей СУБД, основанной на архитектуре "клиент-сервер", включая серверную и клиентскую части. Собирательное название SQL-сервер относится ко всем серверам баз данных, основанных на использовании языка SQL.

SQL-cерверы обладают преимуществами и недостатками. Очевидное преимущество - стандартность интерфейса. В пределе, хотя на практике это пока не совсем так, клиентские части могли бы работать с любым SQL-сервером вне зависимости от того, кто его произвел. Иными словами, прикладное программное обеспечение на стороне клиента легко настраивается на взаимодействие с любым новым SQL-сервером.

Недостаток – большая нагрузка на сервер, который должен отрабатывать запросы всех клиентов, и малая нагрузка на клиентскую часть. По мере роста количества одновременно работающих пользователей сервер часто становится узким местом всей системы и возникает необходимость его разгрузки. Для этого существуют два пути.

· Если клиентские компьютеры обладают достаточной мощностью, то можно возложить на них больше функций обработки данных, разгрузив сервер.

· В случае применения маломощных клиентских компьютеров (а это более типичная ситуация), применяют многозвенную (многоуровневую) архитектуру «клиент-сервер», выделив промежуточные дополнительные слои программного обеспечения между клиентом и сервером.

Понятие бизнес-процесса, построение архитектуры бизнес-процессов. Бизнес-процесс— это совокупность взаимосвязанных мероприятий или задач, направленных на создание определенного продукта или услуги для потребителей. Для наглядности бизнес-процессы визуализируют при помощи блок-схемы бизнес-процессов. Существуют три вида бизнес-процессов: 1.Управляющие— бизнес-процессы, которые управляют функционированием системы. Примером управляющего процесса может служить Корпоративное управление и Стратегический менеджмент. 2.Операционные— бизнес-процессы, которые составляют основной бизнес компании и создают основной поток доходов. Примерами операционных бизнес-процессов являются Снабжение, Производство, Маркетинг и Продажи. 3.Поддерживающие— бизнес-процессы, которые обслуживают основной бизнес. Например, Бухгалтерский учет, Подбор персонала, Техническая поддержка, АХО.

Бизнес-процесс начинается со спроса потребителя и заканчивается его удовлетворением. Процессно-ориентированные организации стараются устранять барьеры и задержки, возникающие на стыке двух различных подразделений организации при выполнении одного бизнес-процесса. Бизнес-процесс может быть декомпозирован на несколько подпроцессов, которые имеют собственные атрибуты, однако также направлены на достижение цели основного бизнес-процесса. Такой анализ бизнес-процессов обычно включает в себя составление карты бизнес-процесса и его подпроцессов, разнесенных между определенными уровнями активности. Бизнес-процессы должны быть построены таким образом, чтобы создавать стоимость и ценность для потребителей и исключать любые необязательные или вовсе лишние активности. На выходе правильно построенных бизнес-процессов увеличиваются ценность для потребителя и рентабельность (меньшая себестоимость производства товара или услуги). Бизнес-процессы могут подвергаться моделированию с помощью различных методов. Одним из способов является составление модели бизнес-процесса «как есть» (англ. as is). После этого модель бизнес-процесса подвергается критическому анализу или обрабатывается специальным программным обеспечением. В результате строится модель бизнес-процесса «как должно быть» (англ. to be). Некоторые консультанты опускают фазу «как есть» и сразу предлагают модель «как должно быть». Существует множество методов и техник, применяемых для моделирования бизнес-процессов. В частности, нотация BPMN используется для представления бизнес-процессов в виде англ. workflow.

Архитектура бизнес-процессов – совокупность определенных в компании взаимосвязанных бизнес-процессов различного уровня, представленных в виде моделей в нотациях IDEF0 и BPMN (eEPC)

Для управления традиционной функционально-иерархической организацией человеку нужны иерархические архитектурные представления, в том числе представление выполняемой деятельности (бизнес-процессов). Это одна из видов моделей, на основе которых принимаются решения, например, могут использоваться: финансовая модель, модель здания, геофизическая модель и проч.

Модель не должна быть слишком сложной. Эта сложность может стать препятствием для анализа, обоснования и внедрения изменений.

Обратимся к рисунку – на нем показана пирамида. Наверху пирамиды – один синий четырехугольник («Контекстная диаграмма бизнеса»). Он символизирует компанию в целом, как сложную систему. Она состоит из подсистем – так называемых категорий бизнес-процессов. Каждая из категорий декомпозирована на группы процессов (на рисунке, для простоты, показана декомпозиция только одной категории).

Группа процессов, в свою очередь, декомпозирована на процессы, один из которых разделен на операционные процессы.

Каждый операционный процесс включает в себя поток операций (на схеме этот уровень не показан) и так далее.

Визуально на рисунке показаны четырехугольники различного размера. Чем ближе к основанию пирамиды, тем они меньше. Этот означает, что бизнес-процессы различных уровней отличаются по масштабу. Тем не менее, к каждому из них применимы подходы, как к объекту управления.

Замечу, что количество процессов при переходе сверху-вниз растет в геометрической прогрессии. На четвертом уровне количество операций процессов (шагов, задач) в средней и крупной организации может достигать нескольких тысяч.

На рисунке не показаны связи между бизнес-процессами, так как это чрезмерно усложнило бы схему. Но вы мысленно можете представить себе большое количество стрелок, соединяющих между собой четырехугольники. Это представление будет одним из возможных для понимания сути иерархической архитектуры бизнес-процессов компании.

Бизнес-процессы различных уровней иерархии нужно как-то называть. Можно, например, использовать способ, представленный организацией APQC (American Productivity & Quality Center) в так называемой модели Cross Industry Process Classification Framework (PCF). В рамках этой модели определены следующие уровни процессной архитектуры:

Уровень 1 – Категория – представляет наиболее высокий уровень процессов в организации.

Уровень 2 – Процессная группа – указывает на следующий уровень процессов и представляет собой группу процессов.

Уровень 3 – Процесс – это следующий уровень декомпозиции после процессной группы. Он может включать ключевые элементы, необходимые для выполнения процесса так же, как и элементы, связанные с вариантами и переделками.

Уровень 4 – Операция – показывает ключевые события, возникающие при выполнении процесса.

Уровень 5 – Задача – представляет собой следующий уровень иерархической декомпозиции после операций. Задачи являются более раздробленными и в значительной степени зависят от отрасли.

Категория бизнес-процессов – совокупность групп бизнес-процессов, объединенных по критериям общности поставленных целей и единства методов создания ценности для потребителей.

Группа бизнес-процессов – совокупность процессов, объединенных по критериям общности поставленных целей и единства методов создания ценности для потребителей.

Процесс – совокупность взаимосвязанных операционных процессов, выполняемая одним или несколькими субъектами (подразделение, должность, роль).

Операционный процесс – ограниченная совокупность операций, выполняемая одним и более субъектами (должность, роль).

Операция процесса – ограниченная совокупность транзакций, выполняемая одним субъектом (должность, роль) или модулем информационной системы/программного продукта.

Транзакция – часть операции, которая может быть выполнена только целиком, либо вообще не выполнена.