Физическое моделирование АИС

Этап физического моделирования должен обеспечить на экспериментальном уровне проверку реальной работоспособности созданных моделей АИС и их адекватность. Для реализации этого этапа разрабатывается физическая (натурная) модель АИС. Физическая модель АИС — это совокупность структуры, методов и средств редуцированного натурного воплощения АИС, предназначенная для проверки в реальных условиях работоспособности будущей системы и адекватности ее моделей.

В определенном отношении физическая модель АИС обладает свойствами реальной системы. Для ее построения привлекаются ЭВМ, периферийные устройства, документы, файлы, БД, программы обработки данных и другие компоненты, необходимые для создания АИС. Физическая модель АИС редуцированная, т.е. это ее уменьшенное отображение. Уменьшение здесь не механическое, не произвольное, а гармонизированное. В ней представлены только те свойства, которые разработчики отнесли к разряду основных, существенных.

 

 

3. Проектирование АИС

На основе разработанных принципов, положений, моделей, методов и средств построения АИС, полученных на стадии исследования, проводится проектирование системы.

Стадия проектирования состоит из следующих этапов:

1) предметное обследование (ПРО) существующей (традиционной) ИС;

2) разработка технического задания на создание системы;

3) разработка технического проекта на создание системы;

4) разработка рабочего проекта на создание системы.

При условии, что существующая ИС является автоматизированной возможно два пути проектирования: модернизация имеющейся АИС или ее полная замена вновь создаваемой АИС. При сравнительно небольших объемах проектных работ этапы 2 и 3 могут быть объединены.

Этап ПРО проводится с целью изучения и анализа особенностей объекта — существующей традиционной ИС. Осуществляется сбор материалов для проектирования — определение требований, изучение объекта проектирования. Проводится изучение условий функционирования будущей АИС, устанавливаются определенные ограничения на условия разработки — сроки выполнения этапов проектирования, имеющиеся и недостающие ресурсы, процедуры и мероприятия, обеспечивающие защиту информации и др. С учетом предварительно выполненных исследований проводится разработка и выбор варианта концепции АИС.

Этап разработки ТЗ — логическое продолжение этапа ПРО. Материалы, полученные на этапе ПРО используются для разработки ТЗ. Здесь проводится анализ и разработка принципиальных требований, предъявляемых к АИС со стороны конкретного заказчика или потенциальной группы потребителей. Формулируются требования к аппаратным, программным, информационным и организационно-правовым компонентам АИС и др.

На этапе технического проектирования проводится поиск наиболее приемлемых решений по всем задачам проектирования АИС. Цель этого этапа проектирования — конкретизация общих, иногда нечетких знаний о требованиях к будущей системе. На данном этапе определяются:

­ цель, задачи, функции АИС, рассматриваются также внешние условия функционирования системы, распределение функций между ее компонентами;

­ системные параметры АИС — интерфейсы и распределение функций между оператором и системой;

­ конфигурация всех подсистем АИС, образующих её структуру — документационно-информационная, техническая, программно-математическая и организационно-правовая составляющие структуры системы;

­ структура и система управления БД, лингвистические средства, состав информационно-поисковых языков, классификаторов и кодификаторов, методик индексирования документов и запросов;

­ ведомость конфигурации комплекса технических средств АИС и их спецификация;

­ состав и характеристика математических моделей, алгоритмов и программ АИС;

­ схема функционирования АИС, технологического процесса обработки данных и др.;

­ должностные и рабочие инструкции для персонала АИС;

­ уточненное технико-экономическое обоснование проекта.

Основную долю трудоемкости рабочего проектирования составляют работы по разработке алгоритмов и соответствующих программ.

На этапе рабочего проектирования проводится окончательная доводка тех вопросов, которые на этапе технического проектирования по опделенным причинам не могли быть полностью решены. На данном этапе разрабатывается комплекс программ на основе алгоритмов, составленных на этапе технического проектирования. Уточняется структура БД, проводится корректировка унифицированных форматов документов, обрабатываемых в технологии АИС.

На этом этапе проводится тестирование программ, серия контрольных испытаний с обработкой реальных документов, анализируются результаты тестирования и экспериментальной обработки, необходимые корректировки программ.

Методы и средства проектирования АИС. Проектирование АИС может выполняться:

­ сторонней фирмой-разработчиком. Эта фирма имеет штат высококвалифицированных профессионалов. Работа проводится на основании договора между фирмой-разработчиком и фирмой-заказчиком;

­ силами штатных специалистов фирмы-заказчика.

Возможно и компромиссное решение: фирма-заказчик может пригласить консультанта по разработке АИС на контрактной основе.

Конкретный выбор определяется многими факторами, в частности финансовым состоянием фирмы-заказчика, наличием у нее штатных специалистов соответствующего профиля и уровня, сроками создания АИС, наличием в данном или близлежащем регионе соответствующей фирмы-разработчика, специалистов-консультантов, режимом секретности фирмы и, др.

Для решения задач проектирования применяются соответствующие методы и средства. Среди них следует находить такие методы, которые радикально решали бы задачи разработки АИС. Один из таких методов — структурный анализ. Это метод изучения системы, который рассматривает систему как иерархическую структуру от ее общего уровня до необходимого низшего.

На этапе предпроектного обследования используются методы изучения фактического состояния существующей (традиционной) ИС:

­ устный или письменный опрос;

­ письменное анкетирование;

­ наблюдение, измерение и оценка;

­ обсуждение промежуточных результатов;

­ анализ задач;

­ анализ производственных, управленческих и информационных

­ процессов.

Методы формирования задаваемого состояния связаны с теоретическим обоснованием всех составных частей АИС с учетом целей, требований и условий заказчика. Сюда относятся:

­ моделирование процессов обработки данных;

­ структурное проектирование;

­ декомпозиция;

­ анализ информационной технологии.

Для наглядного представления объектов и процессов АИС методы графического отображения фактического и задаваемого состояний используют — блок-схемы, графики, рисунки, чертежи, эскизы, диаграммы и др.

 

 

4. Автоматизация проектирования АИС

Автоматизированные системы проектирования — эффективное средство улучшения показателей проектирования АИС. В области проектирования сформировалось особое направление — программная инженерия или CASE-технологии (Computer-Aided Software/System Engineering — система компьютерной разработки программного обеспечения). CASE-технологии — это совокупность методов анализа, проектирования, разработки и провождения АИС, поддержанных комплексом взаимосвязанных средств автоматизации. CASE-технологии — это средство для системных аналитиков, разработчиков и программистов, обеспечивающее автоматизацию процессов проектирования АИС различного класса и значения.

Основная цель CASE-технологии — максимально автоматизировать процесс разработки и отделить процесс проектирования от кодирования программных средств АИС.

Структурные методы построения моделей предприятий. Структурным принято называть такой метод исследования системы или процесса, который начинается с общего обзора объекта исследования, а затем предполагает его последовательную детализацию. Структурные методы имеют три основные особенности:

• расчленение сложной системы на части, представляемые как «черные ящики», каждый «черный ящик» реализует определенную функцию системы управления;

• иерархическое упорядочение выделенных элементов системы с определением взаимосвязей между ними;

• использование графического представления взаимосвязей элементов системы.

Модель, построенная с применением структурных методов, представляет собой иерархический набор диаграмм, графически изображающих выполняемые системой функции и взаимосвязи между ними.

В составе методологий структурного анализа к наиболее распространенным можно отнести следующие:

• SADT — технология структурного анализа и проектирования, и ее подмножество — стандарт IDEFO.

• DFD — диаграммы потоков данных.

• ERD — диаграммы «сущность — связь».

• STD — диаграммы переходов состояний.

В методологии IDEFO используются четыре основных понятия: функциональный блок, интерфейсная дуга, декомпозиция, глоссарий.

Модель IDEFO всегда начинается с представления процесса единого функционального блока с интерфейсными дугами, выходящими за пределы рассматриваемой области. Иногда такие диаграммы снабжаются контекстной справкой.

Цель выделяет те направления деятельности предприятия, которые следует рассматривать прежде всего. Цель устанавливает направление и уровень декомпозиции разрабатываемой модели.

В методологии DFD исследуемый процесс разбивается на подпроцессы и представляется в виде сети, связанной потоками данных. Внешне DFD похожа на SADT, но отличается по набору используемых элементов. В их число входят процессы, потоки данных и хранилища.

Методология ERD применяется для построения моделей БД, обеспечивает стандартизованный способ описания данных и определение связей между ними. Основные элементы методологии — понятия «сущность», «отношение» и «связь». Сущность задают базовые типы информации, а отношения указывают, как эти типы данных взаимодействуют между собой. Связи объединяют сущности и отношения.

Методология STD наиболее удобна для моделирования определенных сторон функционирования системы, обусловленных временем и откликом на события, например для реализации запроса пользователя к АИПС в рамках реального масштаба времени. Опорными элементами STD служат понятия «состояние», «начальное состояние», «переход», «условие» и «действие». Посредством понятий проводится описание функционирования системы во времени и в зависимости от событий. Модель STD представляет собой графическое изображение — диаграмму переходов системы из одного состояния в другое.

Объектно-ориентированные методы построения моделей системы управления. Эти методы отличаются от структурных более высоким уровнем абстракции. Они основаны на представлении системы в виде совокупности объектов, взаимодействующих между собой путем обмена данными. В качестве объектов предметной области могут служить конкретные предметы или абстрагированные сущности — заказ, клиент и т.п. Наиболее значим метод Г. Буча. Это техника объектного проектирования с элементами объектного анализа, имеющая четыре этапа:

1) разработка диаграммы аппаратных средств, отображающей процессы, устройства, сети и их соединения;

2) определение структуры класса, описывающей связь между классами и объектами;

3) разработка диаграмм объектов, которые показывают взаимосвязь объекта с другими объектами;

4) разработка архитектуры ПО, описывающей физический проект создаваемой системы.

Подавляющая часть существующих методов объектно-ориентированного анализа и проектирования включает в себя как язык моделирования, так и средства описания процессов моделирования.

Объектно-ориентированный подход не противопоставляется структурному, а может служить его дополнением.

 

 

5. Построение и внедрение АИС

 

После полного завершения работ по проектированию начинается этап построения АИС. Построение АИС — это совокупность организационно-технических мероприятий по реализации проекта АИС. Среди таких мероприятий меры финансового, информационного, технического, программного, правого, организационного характера:

• определение источников финансирования и выделение средств на закупку необходимого оборудования, предусмотренного проектом, — «Ведомость спецификации оборудования АИС»;

• выбор поставщиков и заключение контрактов на поставку оборудования;

• выделение помещения для дислокации АИС и его подготовка к монтажу оборудования;

• размещение, сборка, монтаж, настройка оборудования АИС в соответствии с проектом;

• подбор, организация и обучение категорий штатного персонала АИС выполнению соответствующих работ по обеспечению функционирования АИС;

• выполнение работ по проверке качества оборудования (контроль, тестирование). При обнаружении дефектов — оформление и предъявление рекламаций к поставщикам;

• инсталляция ПО и выполнение работ по тестированию программного комплекса АИС. При условии обнаружения дефектов — принятие мер по их устранению;

• наполнение БД, решение контрольных примеров по всему комплексу задач АИС в соответствии с проектом. При обнаружении недостатков — принятие мер к их устранению. Если недостатков не обнаружено — подготовка документов для сдачи АИС в опытную эксплуатацию.

Состав мер и их последовательность отражают основные контрольные точки в построении АИС. Построение каждой конкретной системы будет иметь свою специфику как по характеру задач, так и по их последовательности. Особенности построения определяются характером АИС, организационным уровнем применения АИС, режимом функционирования, объемом финансирования и др.

Одно из важных условий эффективности АИС — проведение комплекса работ по ее внедрению. Внедрение АИС начинается с того, что руководитель фирмы-заказчика выпускает приказ о внедрении системы с указанием основных этапов, сроков их выполнения, ответственных исполнителей, ресурсного обеспечения, формы представления результатов внедрения, ответственного за контроль исполнения приказа и др. Приказ может содержать план внедрения с указанием работ по следующим этапам:

1) документальное оформление результатов пусконаладочных работ оборудования, а также контрольных испытаний комплекса задач системы;

2) обучение персонала технологии АИС и изучение соответствующих разделов проектной документации;

3) проведение опытной эксплуатации системы, анализ и корректировка проектных ошибок и оформление документации по результатам опытной эксплуатации;

4) сдача АИС в производственную эксплуатацию с оформлением соответствующей документации.

Таким образом, на первом этапе проводится разработка программы контрольных испытаний АИС в целом. На втором этапе разработчик и заказчик организуют обучение персонала, привлекаемого к эксплуатации АИС. На третьем этапе проводится опытная эксплуатация системы. В зависимости от содержания и объема задач АИС опытная эксплуатации длится от трех до шести месяцев.

Внедрение АИС — достаточно сложная задача как в организационном, так и техническом аспектах. Заказчик должен провести подготовку внедрения системы. Данное условие требует определенных организационных, профессиональных и психологических усилий со стороны персонала фирмы-заказчика, в той или иной мере участвующего в эксплуатации АИС. Администрация фирмы должна обеспечить такие условия, при которых коллектив фирмы будет положительно относиться к реализации системы и помогать ее внедрению, освоении и развитию. Тогда можно будет предположить, что цель внедрения и функционирования АИС на предприятии будет достигнута.

 

 

6. Методика расчета технико-экономической эффективности автоматизированной обработки информации

Один из принципиальных разделов проекта АИС — технико-экономическое обоснование АИС вообще и процессов автоматизированной обработки экономической информации в частности. Для этого требуется проведение соответствующих расчетов технико-экономической эффективности.

Экономическая эффективность автоматизированной обработки данных обеспечивается за счет следующих основных факторов:

• высокой скорости выполнения операций по сбору, передаче, обработке и выдаче информации, быстродействия технических средств;.

• максимального сокращения времени на выполнение отдельных операций;

• улучшения качества обработки данных и получаемой информации.

Общая эффективность автоматизированного решения задач находится в прямой зависимости от снижения затрат на обработку данных и составляет прямую экономическую эффективность. Достижение эффекта от общесистемных решений по улучшению качества информационного обслуживания пользователей обеспечивает косвенную экономическую эффективность.

Показатели прямой экономической эффективности определяются путем сравнения затрат на обработку данных при нескольких вариантах проектных решений. По существу это сравнение двух вариантов — базового и спроектированного. За базовый вариант принимается существующая система автоматизированной или традиционной (ручной) обработки данных, а за спроектированный вариант — результат модернизации существующей системы или вновь разработанная АИС.

Абсолютный показатель экономической эффективности разрабатываемого проекта АИС — снижение годовых стоимостных и трудовых затрат на технологический процесс обработки данных по сравнению с базовым вариантом ТПОД.

Экономия финансовых затрат за счет автоматизации обработки данных определяется на основе расчета разницы затрат базисного и проектируемого вариантов обработки данных по формуле:

С_э = С_б – С_п (1)

где С_э — величина снижения затрат на обработку данных;

С_б — затраты при базисном варианте;

С_п — затраты при проектируемом варианте.

Относительный показатель экономической эффективности проекта АИС — коэффициент эффективности (К_э) затрат и индекс изменения затрат (I_з).

К_э = С_э / С_б * 100 % (2)

Коэффициент эффективности затрат показывает, какая часть затрат будет сэкономлена при проектируемом варианте АИС, или на сколько процентов снизятся затраты.

Значение индекса изменения затрат можно определить по формуле:

I_з = С_э / С_б. (3)

Этот индекс свидетельствует о том, во сколько раз снизятся затраты на обработку данных при реализации проекта АИС.

При внедрении проекта АИС необходимо учитывать дополнительные капитальные затраты, значение которых (К₃) можно определить по формуле:

K₃ = K_п – K_б (4)

где K_п и K_б — капитальные затраты соответственно проектируемой и базовой систем обработки данных.

Эффективность капитальных затрат определяется сроком окупаемости (Т) дополнительных капитальных затрат на модернизацию ИС:

Т = K₃ / С_э (5)

Необходимо рассчитать также расчетный коэффициент экономической эффективности капитальных затрат, или нормативный коэффициент окупаемости (Е), который определяет долю окупаемости дополнительных капитальных затрат за год:

Е = С_э / K₃ = 1 / Т. (6)

Наряду с расчетом стоимостных затрат полезно получение показателей снижения трудовых затрат на обработку данных. Абсолютным показателем снижения трудовых затрат (t) выступает разность между годовыми трудовыми затратами базового и проектируемого вариантов обработки данных:

t = Т_б. – Т_п (7)

где Т_б. и Т_п — годовая трудоемкость эксплуатации соответственно базового и проектируемого вариантов обработки данных.

Значение относительного показателя снижения трудовых затрат можно отобразить коэффициентом снижения трудовых затрат (К):

K_t = t / T_б. (8)

Индекс изменения трудовых затрат (I_t) характеризует рост производительности труда за счет освоения более трудосберегающего варианта проекта обработки данных, его можно определить по формуле:

I_t = Т_б / Т_п. (9)

Абсолютный показатель снижения трудовых затрат (Р) применяется для определения потенциального высвобождения трудовых ресурсов (исполнителей) из системы обработки данных:

Р = ( t / Т_ф ) * f (10)

где Т_ф – годовой фонд времени одного исполнителя, занятого в технологии обработки данных;

f — коэффициент, отображающий возможность полного высвобождения работников, за счет фонда времени которых рассчитана величина t.

Определение прямой экономии от внедрения проектируемой (модернизированной) системы обработки данных проводится на базе сравнения показателей, отображающих трудовые и стоимостные затраты по операциям как традиционной, так и проектируемой системы обработки данных.

Экономию трудовых затрат (Э_тз) при автоматизированной обработке информации по проекту можно определить по формуле

Э_тз = Т_о6щ – Т_сов (11)

где Т_о6щ — трудоемкость обработки данных традиционным способом при базовым варианте;

Т_сов — трудоемкость автоматизированной обработки данных при проектном варианте.

Экономию финансовых затрат от внедрения проектного варианта обработки данных в сравнении с ручным базисным вариантом можно определить аналогичным образом.

Сбор исходных данных для подстановки в вышеприведенные формулы и выполнение расчетов по определению экономической эффективности проводится путем регистрации и замеров соответствующих параметров по этапам технологического процесса обработки данных. Кроме того, исходные данные за длительный период могут быть получены путем анализа регистрационных (технологических) журналов диспетчера АИС и других форм регистрации.