История развития информационных систем

Понятие информационной системы

Понятие "информационная технология" тесно связано с понятием "информационная система".

Существует множество определений понятия "система". Например, системарассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов (объектов), объединённых для реализации общей цели, обособленная от окружающей среды, взаимодействующая с ней как целое и проявляющая при этом системные свойства. В более широком смысле толкование системы даёт терминологический словарь по автоматике, информатике и вычислительной технике: система – это совокупность взаимосвязанных объектов, подчинённых определённой единой цели с учётом условий окружающей среды.

Упорядоченная совокупность элементов системы и их связей между собой представляет структуру системы.

Проанализировав понятие структуры и существующие определения системы, можно выделить следующие её основные составляющие:

1) система - это упорядоченная совокупность элементов;

2) элементы системы взаимосвязаны и взаимодействуют в рамках данной системы, являясь её подсистемами;

3) система как целое выполняет установленную ей функцию, которая не может быть сведена к функции отдельного элемента;

4) элементы системы могут взаимодействовать друг с другом в рамках системы, а также самостоятельно с внешней средой и изменять при этом своё содержание или внутреннее строение.

Информационная система (ИС) - это среда, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди и т.д.

Основная цель информационной системы – организация хранения, обработки и передачи итоговой информации, необходимой для принятия решения. Информационная система представляет собой человеко-компьютерную систему обработки информации.

Вспомним:Информационная технология – это процесс работы с информацией, состоящий из чётко регламентированных правил выполнения операций.

Основная цель информационной технологии – производство необходимой пользователю информации.

Исполнение функций информационной системы невозможно без знания ориентированной на неё информационной технологии.

Современная информационная система – это набор информационных технологий, направленных на поддержку жизненного цикла информации и включающих три основные составляющие процесса: обработку данных, управление, управление информацией и управление знаниями.

Понятие информационных систем на протяжении своего существования претерпело значительные изменения. Ниже представлена история развития ИС и цели их использования на разных периодах существования.

В 1950-е гг. была осознана роль информации как важнейшего ресурса предприятия, организации, региона, общества в целом; начали разрабатывать автоматизированные ИС разного рода. Первые ИС были предназначены исключительно для обработки счетов и расчёта зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счётных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов. Вначале, когда появилась возможность обработки информации с помощью вычислительной техники, был распространён термин "системы обработки данных" (СОД), этот термин широко использовался при разработке систем радиоуправления ракетами и другими космическими объектами, при создании систем сбора и обработки статистической информации о состоянии атмосферы, учётно-отчётной информации предприятий и т.п. По мере увеличения памяти ЭВМ основное внимание стали уделять проблемам организации баз данных (БД). Это направление сохраняет определённую самостоятельность и в настоящее время и занимается в основном разработкой и освоением средств технической и программной реализации обработки данных с помощью вычислительных машин разного рода. Для сохранения этого направления по мере его развития появились термины "базы знаний", "базы целей", позволяющие расширить толкование проблемы собственно создания и обработки БД до задач, которые ставятся в дальнейшем при разработке ИС.

1960-е гг. знаменуются изменением отношения к ИС. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчётности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату на предприятии, как было ранее.

Основные черты этого поколения ИС:

- техническое обеспечение систем составляли маломощные ЭВМ 2–3 поколения;

- информационное обеспечение (ИО) представляло собой массивы (файлы) данных, структура которых определялась той программой, в которой они использовались;

- программное обеспечение – специализированные прикладные программы, например, программа начисления заработной платы;

- архитектура ИС – централизованная. Как правило, применялась пакетная обработка задач. Конечный пользователь не имел непосредственного контакта с ИС, вся предварительная обработка информации и ввод производились персоналом ИС.

Недостатки ИС этого поколения:

- прямая взаимосвязь между программами и данными, т.е. изменения в предметной области приводили к изменению структуры данных, а это заставляло переделывать программы;

- трудоемкость разработки и модификации систем;

- сложность согласования частей системы, разработанных разными людьми в разное время.

В 1970-х – начале 1980-х гг. ИС предприятий начинают использоваться в качестве средства управления производством, поддерживающего и ускоряющего процесс подготовки и принятия решений. В своём большинстве ИС этого периода предназначались для решения установившихся задач, которые чётко определялись на этапе создания системы и затем практически не изменялись. Появление персональных ЭВМ приводит к появлению распределённых вычислительных ресурсов и децентрализации системы управления. Такой подход нашёл своё применение в системах поддержки принятия решений (СППР), которые характеризуют новый этап компьютерной ИТ организационного управления. При этом уменьшается нагрузка на централизованные вычислительные ресурсы и верхние уровни управления, что позволяет сосредоточить в них решение крупных долгосрочных стратегических задач. Жизнеспособность любой ИТ в немалой степени зависит от оперативного доступа пользователей к централизованным ресурсам и уровня информационных связей как по "горизонтали", так и по "вертикали" в пределах организационной структуры. В то же время для обеспечения эффективного управления крупными предприятиями была развита и остаётся актуальной идея создания интегрированных автоматизированных систем управления (АСУ).

К концу 1980-х гг. – началу 1990 гг. концепция использования ИС вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях предприятия любого профиля. ИТ этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнёров, организовывать выпуск продукции высокого качества и по низкой цене и др. Стремление преодолеть недостатки предыдущего поколения ИС породило технологию создания баз данных и управления ими. База данных создаётся для группы взаимосвязанных задач, для многих пользователей, и это позволяет частично решить проблемы ранее созданных ИС. Вначале СУБД разрабатывались для больших ЭВМ и их количество не превышало десятка. Благодаря появлению ПЭВМ технология БД стала массовой, создано большое количество инструментальных средств и СУБД для разработки ИС, что в свою очередь вызвало появление большого количества прикладных ИС в прикладных областях.

Основные черты ИС этого поколения:

- основу ИО составляет база данных;

- программное обеспечение состоит из прикладных программ и СУБД;

- технические средства: ЭВМ 3–4 поколения и ПЭВМ;

- средства разработки ИС: процедурные языки программирования 3–4 поколения, расширенные языком работы с БД (SQL, QBE);

- архитектура ИС: наиболее популярны две разновидности: персональная локальная ИС, централизованная БД с сетевым доступом.

Большим шагом вперёд явилось развитие принципа "дружественного интерфейса" по отношению к пользователю (как к конечному, так и к разработчику ИС). Например, повсеместно применяется графический интерфейс, развитые системы помощи и подсказки пользователю, разнообразные инструменты для упрощения разработки ИС: системы быстрой разработки приложений (RAD-системы), средства автоматизированного проектирования ИС (CASE-средства).

Недостатки ИС этого поколения:

- большие капиталовложения в компьютеризацию предприятий не дали ожидаемого эффекта, соответствующего затратам (увеличились накладные расходы, но не произошло резкого повышения производительности);

- внедрение ИС столкнулось с инертностью людей, нежеланием конечных пользователей менять привычный стиль работы, осваивать новые технологии;

- к квалификации пользователей стали предъявляться более высокие требования (знание ПК, конкретных прикладных программ и СУБД, способность постоянно повышать свою квалификацию).

С конца 1990 гг. в связи с указанными выше недостатками постепенно стало формироваться современное поколение ИС.

Основные черты этого поколения ИС:

- техническая платформа состоит из мощных ЭВМ 5-го поколения, используются разные платформы в одной ИС (большие ЭВМ, мощные стационарные ПК, мобильные ПК). Наиболее характерно широкое применение вычислительных сетей – от локальных до глобальных;

- информационное обеспечение направлено на повышение интеллектуальности банков данных в следующих направлениях:

· новые модели знаний, учитывающие не только структуру информации, но и активный характер знаний;

· средства оперативного анализа информации (OLAP) и средства поддержки принятия решений (DSS);

· новые формы представления информации, более естественные для человека (мультимедиа, полнодокументальные БД, гипердокументальные БД, средства восприятия и синтеза речи).

3.3. Информационные системы: задачи, свойства, процессы, пользователи

Современные информационные системы решают следующие основные задачи:

1. Осуществление поиска, обработки и хранения информации, которая накапливается в течение большого периода времени, имеет большую ценность. ИС предназначены для более быстрой и надёжной обработки информации, чтобы люди не тратили время, чтобы избежать свойственных человеку случайных ошибок, чтобы сэкономить расходы, чтобы сделать жизнь людей более комфортной.

2. Хранение данных разной структуры. Не существует развитой ИС, работающей с одним однородным файлом данных. Более того, разумным требованием к информационной системе является то, чтобы она могла развиваться. Могут появиться новые функции, для выполнения которых требуются дополнительные данные с новой структурой. При этом вся накопленная ранее информация должна остаться сохранной. Теоретически можно решить эту задачу путём использования нескольких файлов внешней памяти, каждый из которых хранит данные с фиксированной структурой. В зависимости от способа организации используемой системы управления файлами эта структура может быть структурой записи файла или поддерживаться отдельной библиотечной функцией, написанной специально для данной ИС. Известны примеры реально функционирующих ИС, в которых хранилище данных планировалось основывать на файлах. В результате развития большинства таких систем в них выделился отдельный компонент, который представляет собой разновидность системы управления базами данных (СУБД).

3. Анализ и прогнозирование потоков информации различных видов и типов, перемещающихся в обществе. Изучаются потоки с целью их минимизации, стандартизации и приспособления для эффективной обработки на вычислительных машинах, а также особенности потоков информации, протекающей через различные каналы распространения информации.

4. Исследование способов представления и хранения информации, создание специальных языков для формального описания информации различной природы, разработка специальных приёмов сжатия и кодирования информации, аннотирования объёмных документов и реферирования их. В рамках этого направления развиваются работы по созданию банков данных большого объёма, хранящих информацию из различных областей знаний в форме, доступной для вычислительных машин.

5. Построение процедур и технических средств для их реализации, с помощью которых можно автоматизировать процесс извлечения информации из документов, не предназначенных для вычислительных машин, а ориентированных на восприятие их человеком.

6. Создание информационно-поисковых систем, способных воспринимать запросы к информационным хранилищам, сформулированные на естественном языке, а также специальных языках запросов для систем такого типа.

7. Создание сетей хранения, обработки и передачи информации, в состав которых входят информационные банки данных, терминалы, обрабатывающие центры и средства связи.

Конкретные задачи, которые должны решаться информационной системой, зависят от той прикладной области, для которой предназначена система. Области применения информационных приложений разнообразны: банковское дело, управление производством, медицина, транспорт, образование, юриспруденция и т.д.

Информационная система определяется следующими свойствами:

1. Структура ИС, её функциональное назначение должны соответствовать поставленным целям.

2. ИС предназначена для производства достоверной, надёжной, своевременной и систематизированной информации, основанной на использовании БД, экспертных систем и баз знаний. Так как любая ИС предназначена для сбора, хранения и обработки информации, то в основе любой ИС лежит среда хранения и доступа к данным. Среда должна обеспечивать уровень надёжности хранения и эффективность доступа, которые соответствуют области применения ИС.

3. ИС должна контролироваться людьми, ими пониматься и использоваться в соответствии с основными принципами, реализованными в виде стандарта организации на ИС. Интерфейс пользователя ИС должен быть легко понимаем на интуитивном уровне.

4. Любая информационная система может быть подвергнута анализу, построена и управляема на основе общих принципов построения систем.

5. Любая ИС является динамичной и развивающейся.

6. При построении ИС используются сети передачи данных.

Процессы, обеспечивающие работу информационной системы любого назначения, условно можно представить в виде блоков:

- ввод информации из внешних или внутренних источников;

- обработка входной информации и представление её в удобном виде;

- вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему;

- обратная связь – это информация, переработанная людьми данной организации для коррекции входной информации.

Пользователей ИС можно разделить на несколько групп:

- случайный пользователь, взаимодействие которого с ИС не обусловлено служебными обязанностями;

- конечный пользователь (потребитель информации) – лицо или коллектив, в интересах которого работает ИС. Он работает с ИС повседневно, связан с жёстко ограниченной областью деятельности и, как правило, не является программистом, например, это может быть бухгалтер, экономист, руководитель подразделения;

- коллектив специалистов (персонал ИС), включающий администратора банка данных, системного аналитика, системных и прикладных программистов.

Состав и функции персонала ИС:

Администратор – это специалист (или группа специалистов), который понимает потребности конечных пользователей, работает с ними в тесном контакте и отвечает за определение, загрузку, защиту и эффективность работы банка данных. Он должен координировать процесс сбора информации, проектирования и эксплуатации БД, учитывать текущие и перспективные потребности пользователей.

Системные программисты – это специалисты, которые занимаются разработкой и сопровождением базового математического обеспечения ЭВМ (ОС, СУБД, трансляторов, сервисных программ общего назначения).

Прикладные программисты – это специалисты, которые разрабатывают программы для реализации запросов к БД.

Аналитики – это специалисты, которые строят математическую модель предметной области исходя из информационных потребностей конечных пользователей; ставят задачи для прикладных программистов.

На практике персонал небольших ИС часто состоит из одного–двух специалистов, которые выполняют все перечисленные функции.

Для разных классов пользователей можно выделить несколько уровней представлений об информации в ИС, которые обусловлены потребностями различных групп пользователей и уровнем развития инструментальных средств создания ИС.

Уровни представления информации в информационных системах:

Внешнее представление данных – это описание информационных потребностей конечного пользователя и прикладного программиста. Связь между этими двумя видами внешнего представления осуществляет аналитик.

Концептуальное представление данных – отображение знаний обо всей предметной области ИС. Это наиболее полное представление, отражающее смысл информации, оно может быть только одно и не должно содержать противоречий и двусмысленностей. Концептуальное представление – это сумма всех внешних представлений, с учётом перспектив развития ИС, знаний о методах обработки информации, знаний о структуре самой ИС и др.

Внутреннее (физическое) представление – это организация данных на физическом носителе информации. Этот уровень характеризует представления системных программистов и практически используется только тогда, когда СУБД не обеспечивает требуемого быстродействия или специфического режима обработки данных.