Информационные системы управления

Общие принципы

В ходе развития концепции АСУ с целью преодоления указанных выше трудностей была выработана новая концепция компьютеризации и автоматизации управленческой деятельности, которая уже не ставит столь глобальных задач, а направлена прежде всего на автоматизацию обработки документов в системах управления организациями и предприятиями -документооборота.

Известно, что в практике управления по-прежнему преобладают бумажные потоки документации, которые в современных условиях становятся все менее и менее эффективными. Решение задач учета и контроля, сведения баланса и распределения ресурсов, планирование мероприятий выполняется по старинке, сохраняя почву для многочисленного управленческого аппарата, для бюрократизма.

Задача компьютеризации управленческой деятельности в различных отраслях первоначально характеризовалась, в основном, массовой разработкой и применением прикладных программ персональных компьютеров, автоматизирующих рабочие места (АРМ) управленческого персонала ранга секретарей и референтов руководителей, начальников отделов и служб учреждений.

Данный подход к использованию компьютеров оказался экономически не вполне оправданным. Помимо затрат на приобретение электронно-вычислительной техники, он привел к разрастанию вспомогательного управленческого персонала высокой квалификации.

Для повышения эффективности применения компьютеров в управлении необходимо переосмысление принципов организационного управления предприятиями и организациями, представление их в виде технологий обработки данных и информационных потоков, а также взаимная адаптация «живой» и компьютерной систем управления. Акцент автоматизированного накопления и обработки информации перемещается на передачу информации средствами компьютерных телекоммуникаций» что ведет к обществу безбумажной информатики. С точки зрения практики, это означает. с одной стороны, создание и развитие глобальных компьютерных сетей, что требует большой работы по унификации и стандартизации самих форм и содержания управленческой деятельности даже в пределах отдельных отраслей, а с другой стороны - создание локальных вычислительных сетей в пределах каждого учреждения.

Наибольшие проблемы систем информационного обеспечения управления связаны с общей эффективностью, жизнеспособностью и способностью интегрироваться в существующие «человеческие» системы управления. Практика,реализации многих таких проектов говорит о том, что информационные системы управления часто не выходят за рамки экспериментальных разработок, демонстрационных и прототипных моделей, отторгаются традиционной системой управления и оказываются нежизнеспособными. Это связано как с недостаточными подготовкой и заинтересованностью управленческого персонала в использовании компьютерных технологий, дефектами сложившейся технологии управления, так и с несовершенством систем, создаваемых на данном этапе, с искусственностью многих функций таких систем информационной поддержки управления, несоответствием их требованиям пользователей,т.е. недостатками концептуальной модели.

Большинство задач управления допускают следующую декомпозицию:

1) задача учета и контроля событий по месту их возникновения;

2) баланс и распределение материальных ресурсов;

3) планирование мероприятий и управление временными ресурсами. В сфере управления предприятием можно условно выделить объективную и субъективную стороны. Объективная сторона управления предприятием зафиксирована в его документообороте и включает некоторый набор документальных форм, а также инструктивно зафиксированные правила заполнения, обращения и хранения этих форм.

При анализе документооборота учреждения в целях проектирования информационной системы управления должны быть определены и зафиксированы

• название (идентификатор) формы;

• назначение формы (указание на то, какие решения данная форма позволяет принимать);

• условия или ситуация, в которой форма заполняется;

• на основе каких источников составляется;

• откуда форма поступает и куда передается, а также условия ее хранения (место и срок).

Анализ документальных форм позволяет значительно рационализировать документооборот предприятия. В первую очередь, это означает отказ от тех форм, которые

1) дублируют друг друга;

2) не используются при принятии управленческих решений или не преобразуются в другие формы;

3) преобразуются в такие формы, которые не используются при дальнейшей обработке.

Однако, объективная сторона деятельности предприятия не позволяет получить в полной мере его адекватную информационную модель. Подчас более важным для жизнеспособности будущей информационной системы управления оказывается анализ субъективной стороны деятельности предприятия, выявляющий

• распределение обязанностей и функций, сферы компетентности управленческих работников при принятии решений;

• приоритеты в процессе обработки документальных форм, на которых основывается принятие решений;

• документально не зафиксированные тонкости управления штатом.

В процессе извлечения необходимой информации у руководящих работников предприятия необходимо исходить из того, что они не знакомы с технологией проектирования баз данных, понятийным аппаратом информатики и не обладают знаниями в области компьютерной техники. Процедура извлечения знаний у руководящих работников предприятия включает в себя составление информационной схемы предприятия, включающей обозначения отделов и подразделений, а также указание информационных связей между ними, выявление объектов, на которые направлена деятельность организации и ее подразделений, и т.д.

Технической базой системной компьютеризации управления может выступать локальная сеть персональных компьютеров, однако лишь при условии создания распределенной базы данных предприятия или учреждения. Данный подход позволяет

• производить учет событий на месте их возникновения в естественной форме в распределенной базе данных без дублирования отчетных форм;

• устранять необходимость отслеживания причинно-следственныхсвязей и временных зависимостей при решении множества взаимосвязанных задач;

• повышать устойчивость системы управления против случайного или намеренного искажения информации;

• обеспечивать доступ руководства к первичным данным и повышать общий уровень его компетентности при принятии решений (и тем самым делает ненужным многочисленный управленческий аппарат).

Важным условием применения такого подхода является развитие клиент-серверной архитектуры локальных сетей вычислительных машин и преодоление ограниченности существующих архитектур баз данных.

Среди функций СУБД, отвечающих за взаимодействие пользователя и машинной системы и пользователей между собой, выделяются две основные.

1. Защита информации и разграничение доступа пользователей к ней. При использовании информации базы данных обычно имеется некоторое столкновение интересов пользователей, которое может привести к уничтожению или искажению информации, к несанкционированному ее распространению и использованию. Некорректные действия отдельных пользователей могут нанести ущерб остальным пользователям и базе данных в целом. Чтобы избежать этого, в СУБД имеются средства разграничения доступа пользователей и другие средства защиты информации. Разделы базы данных могут быть закрыты для пользователя совсем, открыты только для чтения или открыты для изменения. Кроме того, при многопользовательском режиме работы с базой данных, когда с данными одновременно работают несколько пользователей (и вносят в них изменения), необходимо, чтобы изменения корректно вносились в базу данных (сохранялась целостность данных). Для сохранения целостности данных служит механизм транзакций при манипулировании данными - выполнение манипуляций небольшими пакетами, результаты каждого из которых в случае возникновения некорректности операций «откатываются» и данные возвращаются к исходному состоянию.

2. Интерфейс с пользователями, который обеспечивается средствами ведения диалога. По мере развития и совершенствования СУБД этот интерфейс становится все более и более дружественным В перспективе средства ведения диалога пользователя с СУБД должны приобрести интеллектуальные свойства и обеспечить возможность ведения диалога на естественном языке.

Сформировавшееся к настоящему времени программное обеспечение информационной поддержки управления настолько многообразно, что способно удовлетворять потребности пользователей самых различных категорий - от случайного пользователя, для которого обращение к рассматриваемой среде -единичный эпизод, до профессионала высокой квалификации в области разработки систем баз данных.

Одна из возможных реализации информационной системы управления предусматривает наличие двух основных компонентов - SQL-сервера и дружественных интерфейсов конечных пользователей. Узлами сети являются компьютеры или рабочие станции, установленные в кабинетах руководителя предприятия и его заместителей, в отделе кадров, бухгалтерии, других структурных подразделениях.

В качестве примера объектной распределенной СУБД, которая может быть использована для автоматизации системы управления, рассмотрим систему SQLWindows, первоначально разработанную компанией «Gupta Technologies», a позже развитую «Microsoft». Данная система позволяет работать в сети с наиболее популярными SQL-серверами. Пакет SQLWindows отличается от аналогичных систем наиболее полной реализацией возможностей, необходимых для эффективной объектно-ориентированной разработки сетевых прикладных программ. В первую очередь, к его преимуществам можно отнести

• высокую автоматизацию процесса разработки;

• поддержку ручного программирования:

• развитые средства объектно-ориентированного программирования;

• встроенные средства поддержки коллективной разработки.

Данная система обладает многими возможностями, необходимыми для создания SQL-приложений в среде Windows, например, развитым графическим интерфейсом, средствами построения отчетов, отображения информации в графической форме и т.п.

SQLWindows обладает встроенным языком, необходимым для разработки сложных прикладных программ. Этот язык носит название SAL (SQLWindows Application Language). Он не похож ни на какие другие языки и по своему синтаксису и семантике может быть отнесен к языкам четвертого поколения. Его синтаксис сильно упрощен, он содержит только двенадцать ключевых слов, но при этом обладает большой эффективностью и выразительностью. Так например, в SQLWindows операторные скобки (типа begin...end в Паскале) реализованы посредством сдвига кода программы вправо. Этот сдвиг формируется автоматически при переходе на следующий уровень вложенности. Редактор программы для языка SAL является контекстно-чувствительным.

Это означает, что на экране постоянно имеется список лексем и идентификаторов, которые могут быть использованы в текущем контексте. При изменении положения курсора этот список автоматически изменяется, обеспечивая постоянную подсказку пользователю при написании программ. SAL является полностью объектно-ориентированным языком.

SQLWindows обеспечивает

• полиморфизм (polymorphism);

• скрытые логики обработки (encapsulation);

• определяемые пользователем типы (user defined types);

• наследование содержимого окна (window contents inheritance);

• множественное наследование (multiple inheritance).

Все классы объектов в SQLWindows делятся на графические и функциональные. Графические классы служат для отображения информации, функциональные-для создания переменных или подпрограмм, которые могут использоваться в графических классах. Посредством множественного наследования переменные или подпрограммы из функционального класса могут быть наследованы другими классами.

В SQLWindows существует три типа объектов: объекты-родители, или объекты высокого уровня (Top-level Objects), объекты-наследники (Child Objects) и меню. К объектам высокого уровня относятся диалоговые окна, экранные формы для ввода и просмотра данных, окна работы с таблицами и т.д. Объекты-наследники являются элементами объектов высокого уровня. К ним относятся тексты заголовков, меток и инструкций, списки, поля ввода, «кнопки», рамки, графические изображения и т.п. Меню также являются объектами-наследниками, но создаются они особым способом. Поэтому они образуют отдельный тип. Возможно создание как одиночного меню, так и каскада последовательно открывающихся меню.

Для облегчения труда разработчиков имеется набор заранее созданных заготовок, так называемых «быстрых объектов» (Quick Objects). Эти объекты позволяют быстро создавать прикладные программы, отображать информацию в виде таблиц, полей данных и др\гих графических элементов, строить окна и меню, задавать связи между таблицами При этом не требуется создавать прикладные программы вручную, хотя при желании это возможно В системе SQLWindows имеются также специальные быстрые объекты для обработки данных из некоторых систем электронных почт. Например, с помощью SQLWindows можно создать проблемно-ориентированную клиентскую часть, которая сохраняет информацию, получаемую по электронной почте, в базе данных. Получаемые данные доступны не только для чтения, но и для коррекции Разработчик может строить собственные объекты и использовать их наравне с Quick Objects. Кроме того, он может создавать новые классы объектов на основе уже существующих, в том числе и на основе классов и объектов из набора Quick Objects. Таким образом Quick Objects не только обеспечивает быстрое создание приложении в SQLWindows, но и служит базой для построения новых объектов.

В тех случаях, когда разработка приложении ведется совместно несколькими участниками в сети ЭВМ, используется среда TeamWindows, содержащая набор средств для управления коллективной разработкой проекта, создания исходного кода приложения и разработки экранов SQLWindows в многопользовательском режиме. Средствами TeamWindows осуществляется контроль версий, протоколирование изменений компонентов приложений, ролевое разграничение доступа к его компонентам, выпуск отчетов о ходе разработки, поддержка стандартов кодирования, создание схемы приложений и многое другое. Среда TeamWindows состоит из нескольких компонентов.

1) Система управления разработкой проекта (TeamWindows Project Development Manager) - наиболее важный компонент TeamWindows; чаще всего именно ее называют TeamWindows. Данный компонент содержит средства для управления проектами SQLWindows, разработки приложений, поддержки стандартных библиотек и создания экранных форм.

2) Система управления словарем данных (Data Dictionary Manager) содержит средства для управления информацией о базе данных создаваемого приложения, я также поддерживает некоторые административные задачи, например, позволяет хранить данные о коллективе разработчиков Словарь данных содержит информацию о структуре баз данных разрабатываемого приложения- названия таблиц и колонок, тип отношения между данными и т.п. Словарь данных является частью репозитория данных.

3) Репозиторий данных (Data Repository) - централизованная многопользовательская база данных, хранящая все компоненты создаваемой проблемно-ориентированной клиентской части и всю информацию о ней, включая содержимое всех экранов и текущую копию каждого модуля проекта. Под модулем понимается любой относящийся к проекту файл. В репозитории собрана также вся информация об участниках проекта, их правах доступа к его компонентам, стандартах кодирования и т.п.

4) Библиотеки стандартных программ (Template Libraries). Каждая библиотека поддерживает набор экранных классов и общих функций, которые позволяют легко строить приложения SQLWindows.

Таким образом, пакет SQLWindows является подходящей основой для создания объектно-ориентированной информационно-поисковой системы для управления учреждениями различного профиля.

К информационным системам рассматриваемого типа можно отнести и некоторые другие программные продукты более прикладного характера, такие, например, как Lotus Notes - систему автоматизации документооборота учреждения. В России большую известность получили системы автоматизации бухгалтерского учета -продукты компаний «1C», «Парус», «Галактика» и т.д.

Компоненты этих систем, аппаратно реализованные на базе персональных компьютеров, размещенных на рабочих местах и объединенных в корпоративную локальную сеть, в последнее время часто представляют собой сервер (или несколько серверов), на котором хранятся базы данных и набор клиентских частей, представляющих собой автоматизированные рабочие места (АРМ) работников определенных служб предприятия.

3.2.2. Информационные системы управления в образовании

В отечественной системе образования первые информационные системы управления создавались еще в 60-е годы.

Можно выделить следующие уровни управленческой деятельности с использованием ЭВМ в системе образования:

1) управление обучением и развитием отдельного учащегося;

2) управление учебным процессом в рамках одного учебного заведения;

3) управление работой группы родственных учебных заведений;

4) управление учебными заведениями по территориальному принципу;

5) управление системой народного образования страны.

На первом уровне задачи управления совпадают в значительной мере с задачами обучения с помощью компьютеров; этим вопросам посвящен параграф 5 данной главы.

На втором уровне реальные успехи достигнуты прежде всего в вузах. С одной стороны, государственное высшее учебное заведение достаточно велико по контингенту учащихся и преподавателей и имеет достаточно большую материальную базу для того, чтобы использование компьютеров в управлении было экономически оправдано, с другой - в вузах, особенно технических, наличествуют достаточно профессионально подготовленные кадры для решения проблемы информатизации управления. При этом преследуются следующие цели:

• повышение качества подготовки специалистов за счет совершенствования управления со стороны ректората, деканатов, кафедр;

• повышение качества учебной, учебно-методической, научно-исследовательской деятельности на основе оперативной информации;

• повышение эффективности в разработке учебных планов и программ, составлении расписания занятий, других видов аудиторной и внеаудиторной работы.

Традиционными программными подсистемами информационной системы управления вузом являются Абитуриент, Кадры, Учебные планы и программы, Зарплата, Стипендии, Текущая успеваемость. Нагрузки преподавателей. Сессия и другие. Подобные программы используются в большинстве вузов России.

Вместе с тем, эти подсистемы редко образуют единую информационную систему управления. Неразвитость информационной среды, отсутствие в большинстве вузов полноохватной локальной сети, материальные трудности, неподготовленность управленческого персонала и другие факторы препятствуют созданию систем типа «клиент - сервер» с единым администрированием, гарантией отсутствия противоречивых данных, защитой целостности и конфиденциальности данных.

Что же касается построения современных информационных систем управления в образовании на территориальном уровне и в масштабах страны в целом, то эта задача является актуальной и находится в стадии решения. В Национальном докладе России на II Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика», проходившем в Москве в июле 1996 г., говорится:

«В рамках реформы системы образования России идет и реформа управления системой, поиск наиболее рациональных соотношений централизации и децентрализации управления...

Для управления качеством учебного процесса создаются информационные системы мониторинга и государственных образовательных стандартов.

Информатизация образования требует весьма значительных материальных и финансовых ресурсов, сравнимых по объему с годовым национальным доходом страны. Поэтому в России на практике реализуется, так называемая, островная информатизация, что означает

• выделение в системе образования ключевых организационных, учебных, социальных и управленческих структур, допускающих интегральную информатизацию и способных служить «островами», начиная с которых может развертываться процесс глобальной информатизации образования;

• организацию проведения и обеспечения в этих подструктурах процесса системной интеграции информационных технологий;

• создание и поддержку условий, обеспечивающих по принципу цепной реакции распространение процесса разработки, развития и использования информационных технологий с «островов» информатизации на систему образования.»

В докладе также подчеркивается, что важнейшим условием информатизации образования является создание современной информационной среды, обеспечение доступа для системы образования России к современным информационным супермагистралям, к международным базам данных в области образования.

Примером того, какой может быть региональная информационная система управления в образовании при наличии достаточных ресурсов и развитой информационной среды, служит административная компьютерная система образовательного округа Jefferson County Public School в штате Кентукки, США. Указанный округ схож по количеству учащихся и территории (375 кв. миль) с небольшим российским регионом. Система обслуживает учреждения общего образования (школы, органы управления) и 7 региональных университетов, обеспечивает службу администрации округа информационными ресурсами и непосредственно поддерживает образовательный процесс. Ее основные функции:

• разгрузить учителей и администраторов от рутинной бумажной работы и освободить им время для работы с учащимися;

• предсказывать будущие потребности в ресурсах, позволяя управлению образованием округа быть активным и принимать опережающие решения;

• обеспечивать абсолютно все ресурсы, данные по грантам, региональным и федеральным программам, связанным с образованием, учащимися и школьным окружением.

Деятельность системы поддерживается региональной сетью, интегрирующей в себе большой центральный сервер на основе компьютера DPS8000 (класса main frame, с возможностью параллельно реагировать в диалоговом режиме реального времени на сотни запросов), пять мини-компьютеров BULL, поддерживающих коммуникации с центральным сервером, несколько тысяч персональных компьютеров и терминалов в школах и районных органах образования. Сеть работает под управлением ОС UNIX; она способна поддерживать передачу видео, звуковых, графических и текстовых данных.

Архитектурно сеть представляет собой звездообразную конструкцию с 14 подузлами, к которым подключены абоненты (порядка 1800 терминалов и 4000 телефонов по данным на 1996 г.). Абоненты подключены к подузлам низкоскоростными линиями связи на 9,6 кбайт/с, а подузлы связаны с центральным узлом микроволновыми линиями (через радиомодемы) со скоростью передачи данных 56 кбайт/с (после 1996 г. указанные скорости, скорее всего, как это планировалось, существенно увеличены).

Пользователи системы находятся более чем в 150 зданиях школ и административных центров. В число пользователей входят не только учебные заведения, но и родители, различные фирмы. На 1996 г. число пользователей равнялось примерно 3500 (учреждений и отдельных лиц). За 1995 г. система обслужила 250 000 транзакций.

Одна из основных функций системы - сбор данных обо всем, что связано с образованием (прежде всего в округе, но не только). Процесс сбора данных децентрализован. Пользователи вводят или актуализируют данные непосредственно с рабочих мест в школах или административных офисах. Собранные данные становятся немедленно доступными сообществу пользователей с соблюдением разумных ограничений по конфиденциальности и уровню; ограничения регулируются системой паролей пользователей при доступе к центральной базе данных.

Есть группа данных (и весьма обширных как по перечню, так и по объему), которые учебные заведения обязаны предоставлять в базу с установленной регулярностью (некоторые данные - практически ежедневно). Для этого в школах округа есть специальные должностные лица. К этим данным относятся

• демографическая информация по учащимся;

• результаты обучения;

• здоровье учащихся;

• школьный транспорт (в США доставка детей в школы и домой обязательна);

• квалификация учителей и другие.

В самом компьютерном центре функционирует служба централизованного сканирования данных. Она вводит в систему представляющие интерес данные, пришедшие иным, не электронным, путем. Эта же служба готовит весьма объемистые общие отчеты для управления образованием округа (раз в 6 недель), готовит материалы для централизованного тестирования учащихся, выделяет пароли новым пользователям и делает другую необходимую работу. Служба готова в любой момент предоставить пользователям упорядоченные данные по сотням стандартных форм (скажем, по обучению взрослых - 107 форм, по посещаемости школ - 77 форм).

Весьма существенна для пользователей реализованная в обсуждаемой системе концепция интеграции данных. Данные доступны пользователю независимо от того, в какой форме и с помощью какого программного обеспечения они готовились. Данные также интегрированы по отношению к разнородным компьютерам сети. Пользователю безразлично, с какой машины и в каком формате к нему пришли запрашиваемые данные, они должны быть доступны ему по запросу без дальнейших усилий по перекодированию и т.п. Система первоначально не обладала таким качеством и это резко снижало ее практическую полезность. Все сказанное позволяет понять, почему общая стоимость используемого системой программного обеспечения оценивается в 90 млн. долларов.

Система развивается в следующих направлениях:

• движение от main frame к распределенным серверам;

• поддержка транзакций с большим объемом передаваемых данных;

• опережающее развитие среднего звена системы, базирующегося на UNIX, поддержка на этом уровне специальных транзакций (библиотечных, предпринимательских, служб социального сервиса и т.д.).