Глава 7. основы проектирования технологических процессов обработки данных

Основные понятия и классификация технологических процессов обработки данных

Под технологическим процессом обработки экономической информации понимается определенный комплекс операций, выполняемых в строго регламентированной последовательности с использованием определенных методов обработки и инструментальных средств, охватывающих все этапы обработки данных, начиная с регистрации первичных данных и заканчивая передачей результатной информации пользователю для выполнения функций управления.

Технологические процессы можно классифицировать по различным признакам (рис. 7.1), в частности по типу автоматизируемых процессов управления в ЭИС можно выделить:

· технологические процессы, выполняемые в системах обработки данных (СОД);

· технологические процессы аналитической обработки данных в системах подготовки принятия решений (СППР) и экспертных системах (ЭС);

· технологические процессы для разработки новых видов продукции и получения чертежной и технологической документации в системах автоматизированного проектирования (САПР);

· технологические процессы, выполняемые в системах электронного документооборота (СЭД).

По отношению к компьютерувсе технологические процессы независимо от того, для каких процессов они создаются, условно подразделяются на внемашинные, имеющие подготовительный характер, поскольку их выполнение связано с получением первичной информации, и внутримашинные, связанные с хранением и обработкой полученной информации.

Рис. 7.1. Схема классификации технологических процессов обработки данных в ЭИС

По типу обрабатываемой информации можно выделить процессы обработки цифровой, графической, текстовой, мультимедийной информации, знаний для экспертных систем.

По типу используемой аппаратной платформы технологические процессы выполняются на персональных компьютерах, в локальных, региональных, глобальных вычислительных сетях.

По типу режима обработки выделяют технологические процессы обработки данных, выполняемые в пакетном режиме, интерактивной (диалоговой) обработки, в режиме разделения времени, в реальном масштабе времени, и технологии со смешанным режимом.

По типу организации информационного обеспечения выделяют технологические процессы, обрабатывающие локальные файлы, локальные и распределенные БД.

По типу организации специального программного обеспечения технологические процессы подразделяются на применяющие функционально-ориентированные пакеты, используемые для автоматизации решения задач функциональных подсистем, методо-ориентированные ППП, применяемые для решения задач класса СППР, профессионально-ориентированные ППП, предназначенные для обработки различных типов данных.

Технологический процесс состоит из совокупности технологических операций.

Под, технологической операцией будем понимать совокупность функционально связанных действий по преобразованию данных, выполняемых непрерывно на одном рабочем месте. Технологические операции можно классифицировать по следующим признакам (рис. 7.2):

Рис. 7.2. Классификация технологических операций обработки данных

По цели и месту выполнения можно выделить четыре класса операций, отличающиеся трудовыми и стоимостными затратами, связанными с их реализацией и распределением ошибок, вносимых в технологический процесс.

Первый класс характеризуется тем, что операции, входящие в него, имеют своей целью получение первичной информации, отражающей содержание процессов, проходящих в цехах, на складах, участках производственной деятельности. К нему относятся следующие технологические операции:

· съем первичной информации, т.е. получение количественной характеристики показателей (например, количество отпущенных материалов, количество изготовленных деталей и т.д.);

· регистрация первичной информации - нанесение всех реквизитов оснований (количественных характеристик) и признаков на какой-либо носитель;

· сбор первичной информации - получение пакета сообщений, «пачки» документов или файла на машинных носителях;

· передача первичной информации от места возникновения к месту обработки.

Операции данного класса выполняются в основном на рабочих местах (вне пунктов обработки информации), являются самыми трудоемкими (трудовые затраты на его выполнение составляют до 50 % всех работ), дорогостоящими и дают наибольший процент ошибок в получаемых данных.

Второй класс операций имеет своей целью ввод данных в компьютер, возможное перенесение первичной информации на промежуточные машинные носители, загрузку данных в ИБ. В состав класса входят операции: прием, контроль и регистрация информации в пункте обработки первичной информации в случае пакетного характера поступления на обработку данных, ввод данных в компьютер, контроль ошибок и загрузка в ИБ, ведение ИБ. Данный класс отличается высокой трудоемкостью (до 40% трудоемкости всего процесса) и множеством допускаемых ошибок. В современных системах обработки данных операции первого и второго классов совмещаются, когда в процессе съема и регистрации первичной информации одновременно осуществляется ввод данных в компьютер.

Третий класс предназначен для выполнения обработки данных ИБ по алгоритмам и получения результатной информации. Данный класс характеризуется наибольшей степенью автоматизации процессов, наименьшей трудоемкостью (5% трудоемкости всех процессов) и наименьшим количеством допускаемых ошибок. В случаях оперативной обработки данных выполнение операции регистрации, ввод данных в компьютер и формирование результатной информации объединяются в один технологический процесс.

Четвертый класс имеет целью обеспечение достоверности и высокого качества результатной информации. К основным операциям данного класса относятся: анализ и контроль полученных результатных документов; выявление и исправление ошибок по причине неправильности введенных исходных данных, сбоев в работе машины, ошибок пользователя, оператора или программиста. Трудоемкость данного этапа составляет до 5% трудоемкости всех процессов. Обычно этот класс операций выполняется при сложной аналитической обработке данных.

По степени автоматизации все технологические операции можно разделить на следующие 4 класса:

1. выполняемые вручную;

2. машинно-ручным способом;

3. полуавтоматически;

4. автоматически.

По стадии выполнения операции делятся на 3 класса:

1. подготовительные;

2. основные;

3. заключительные.

Основные технологические операции по выполняемой функции в технологическом процессе можно разделить на:

1. рабочие;

2. контрольные.

В свою очередь, среди рабочих технологических операций по характеру обработки выделяют активные (связанные с логическим или арифметическим преобразованием информации) и пассивные (например, операции ввода-вывода).

Контрольные операции могут принадлежать к определенному методу организации контроля, которые, в свою очередь, объединяются в группы в зависимости от:

· времени выполнения:

o предварительный контроль,

o текущий контроль,

o заключительный контроль;

· степени охвата контролем рабочих операций:

o пооперационный контроль

o контурный контроль, охватывающий несколько рабочих операций;

· принципа организации контроля:

o контроль, организованный по принципу дублирования работ (например, метод двойного файла, верификации и др.);

o контроль, организованный по принципу информационной избыточности (метод контрольных сумм, модульный метод и др.);

o контроль, организованный по принципу логической или арифметической увязки показателей (например, балансовый метод).

7.2. Показатели оценки эффективности и выбор варианта организации технологических процессов

В процессе проектирования системы обработки данных проектировщик может ориентироваться на несколько вариантов аппаратной платформы и разработать несколько вариантов технологических процессов, среди которых ему необходимо выбрать наилучший. К основным требованиям, предъявляемым к выбираемому технологическому процессу, относятся:

· обеспечение пользователя своевременной информацией;

· обеспечение высокой степени достоверности полученной информации;

· обеспечение минимальности трудовых и стоимостных затрат, связанных с обработкой данных.

При выборе варианта технологического процесса обработки экономической информации используют две группы показателей оценки эффективности:

· показатели достоверности получения и обработки информации

· и показатели трудовых и стоимостных затрат на проектирование системы и обработку информации.

Для обеспечения выполнения этих требований необходимо в первую очередь выбрать высокопроизводительную и надежную техническую базу, разработать состав основных операций и методы их реализации. Однако для достижения высокой достоверности обработки и получения результатной информации проектировщик должен помимо этого организовать систему контроля за достоверностью обработки информации. Для разработки такой системы проектировщик обязан проанализировать частоту возникновения ошибок по типам решаемых задач, по классам операций технологического процесса, по видам ошибок и по причинам их возникновения. С этой целью необходимо собрать статистику ошибок и получить распределение частоты их возникновения по следующим направлениям:

· по видам решаемых задач: например, аналитические, плановые, статистические, учетные;

· по классам операций технологического процесса;

· по видам ошибок, связанных с состоянием первичных документов, с переносом данных на машинные носители, с обработкой в компьютере, с контролем и выпуском результатных документов;

· по причинам возникновения ошибок: небрежность пользователей и плохое освоение операций по вводу информации в компьютер, вина исполнителя документов, ошибки в проекте (вина проектировщиков) и др.

Затем следует выбрать определенный метод контроля за каждой операцией или группой операций и выполнить оценку степени достоверности получаемой после обработки результатной информации.

Показатель достоверности обработки информации (D) может быть рассчитан по следующей формуле:

D=1-P, (1)

где D - величина достоверности процесса обработки;

Р - вероятность появления ошибки, которую можно рассчитать по формуле

P = N/Q, (2)

где N - количество ошибочных действий, допущенных на множестве Q;

Q - общее количество действий.

Поскольку проектировщики, как правило, владеют ограниченной выборкой по величинам Q и N, то для оценки достоверности технологических процессов они используют показатель частоты появления ошибок (f), который рассчитывается по формуле (3):

(3)

где f - частота возникновения ошибок;

- число ошибок, допущенных на множестве ;

- величина доступной выборки общего количества действий.

Для практической оценки степени достоверности вариантов технологических процессов разработано несколько методик, например, применяется методика с помощью оценки величины, обратной величине достоверности, - степени недостоверности технологического процесса, заданного для множества n-рабочих и n-контрольных операций некоторого технологического процесса и представленного в виде схемы (рис. 7.3).

Рис.7.3. Схема технологического процесса обработки данных

Каждая рабочая операция (О_i) характеризуется некоторым количеством выполняемых на ней действий или количеством знаков (D) и частотой появления ошибок (f). Каждая контрольная операция характеризуется применением некоторого j-го метода контроля и показателем эффективности использования данного метода (L_ij) для контроля i-й операции, который можно рассчитать по формуле (4).

где L_ij - коэффициент эффективности j-го метода контроля по i-й операции;

- общее количество ошибок, допущенных на i-й операции и проверяемых j-м методом контроля, которое включает в себя две величины:

где N_oij - число обнаруженных ошибок;

N_пij - число пропущенных ошибок.

Для характеристики данной системы контроля используются следующие показатели:

· коэффициент исходной недостоверности технологического процесса, характеризующий надежность используемой техники и квалификацию работников, показывающий количество ошибок, приходящееся на одно действие (К_инд):

где D_j — количество действий на i-й операции;

· коэффициент контролируемости технологического процесса (Ккон), характеризующий качество системы контроля и определяющий количество обнаруженных ошибок, приходящееся на одно действие:

· интегральный коэффициент конечной недостоверности (К_кнд), характеризующий количество пропущенных ошибок при заданной системе контроля, приходящееся на одно действие:

При выборе наилучшего технологического процесса обработки экономической информации, помимо использования показателей достоверности, применяют оценку, сравнение и выбор по соотношению уровня производительности того или иного варианта процесса к значению величин показателей трудовых и стоимостных затрат на проектирование и эксплуатацию этих процессов.

В этом комплексе рассчитывают абсолютные и относительные показатели оценки экономической эффективности технологических процессов.

К группе абсолютных показателей относят:

· показатели, оценивающие величину трудоемкости обработки информации за год по базовому (т.е. тому варианту, который берется за основу для сравнения) и предлагаемым вариантам (Т_o) и (Т_j);

· показатели, оценивающие величину эксплуатационных стоимостных затрат за год по базовому и предлагаемому вариантам (С_о) и (С_j);

· показатель оценки снижения трудовых затрат за год (ΔT), который рассчитывается по формуле

· показатель снижения стоимостных затрат за год (ΔС), который можно рассчитать по формуле

Группа относительных показателей оценкиэффективности технологических процессов включает:

· коэффициент снижения трудовых затрат за год (К_m), показывающий, на какую долю или какой процент снижаются затраты предлагаемого варианта по сравнению с базовым, который рассчитывается по формуле

· индекс снижения трудовых затрат (I_T), показывающий, во сколько раз снижаются трудовые затраты предлагаемого j-го варианта по сравнению с базовым, и рассчитываемый по формуле

· коэффициент снижения стоимостных затрат за год (Кс), который рассчитывается по формуле

· индекс снижения стоимостных затрат (I_c), рассчитываемый по формуле

В свою очередь, показатель трудовых затрат на j-й технологический процесс (T_j) рассчитывается по формуле:

где t_ij- показатель трудовых затрат на i-ю операцию j-го технологического процесса, который можно рассчитать по формуле

где Q_ij - объем работ, выполненных на i-й операции по j-му технологическому процессу;

N_t- норма выработки на i-и операции.

Показатель стоимостных затрат на j-и технологический процесс (C_j) представляет собой сумму затрат на j-й технологический процесс по следующим статьям затрат:

· на заработную плату;

· на амортизацию;

· на материалы;

· на оплату машинного времени;

· на ведение информационной базы;

· накладные расходы.

Этот показатель рассчитывается по формуле

где С_ij - показатель стоимостных затрат на i-ю операцию j-го технологического процесса, в состав которого включаются следующие компоненты:

где С_з/п - затраты на заработную плату оператора, которые можно рассчитать по формуле

где t_ij - трудоемкость выполнения i-й операции j-го технологического процесса;

r_i - тарифная ставка i-и операции;

С_нр- затраты на накладные расходы, рассчитываемые как производная величина от затрат на заработную плату:

где K_af - величина коэффициента накладных расходов, принимаемая, как правило, в размере 0,6 - 0,7 от величины С_з/п;

С_a - величина амортизационных отчислений на используемую техни­ку, рассчитываемая по формуле

где а_i - норма амортизационных отчислений;

С_мв - стоимость машинного времени на ввод информации в компьютер, обработку данных и выдачу результатной информации:

где с - стоимость машинного часа;

t_mj- длительность выполнения m-ймашинной операции j-го технологического процесса, включающая в себя следующие компоненты

где t₁ - длительность выполнения операции ввода исходной информации в компьютер, рассчитываемая по формуле

где Q_вв - объем вводимой информации в символах (байтах);

N_вв - норма вводимой информации с клавиатуры компьютера в час;

t₂ - длительность обработки информации при решении задачи (в час), определяемая экспертным путем, если задача сдана в эксплуата­цию, или рассчитываемая гипотетически, например по следующей формуле:

где V_об - быстродействие работы компьютера;

Q_оп - объем операций, выполняемых компьютером по обработке данных при решении задачи, определяемый различными способами, например, в работе [42] предлагается эту величину рассчитывать как произведение объема вводимой информации на предполагаемое количество операторов, реализуемых алгоритмом определенного класса задач, т.е.

где R - число операторов, приходящееся на один байт вводимой информации, характерное для определенного класса задач.

При этом выделяют три класса задач:

1) задачи, связанные с актуализацией данных в компьютере, для которых характерно приблизительно 500 операторов на один байт вводимой информации;

2) задачи, связанные с оперативной обработкой данных, для которых на один байт вводимой информации приходится выполнение 5000 операторов,

3) задачи сложной аналитической обработки данных или связанные с применением экономико-математических методов и моделей, в которых эта величина составляет 20000 операторов на один байт вводимой информации;

t₃ - время вывода результатной информации пользователю на печать или по каналам связи, рассчитываемое по формуле

где Q_выв - объем выводимой информации (в строках или байтах);

V_выв - скорость работы печатающего устройства (стр/ч) или канала связи (байт/ч);

С_м - затраты на материалы за год (например, на бумагу);

С_иб - годовые затраты на ведение информационной базы.

Кроме того, рассчитывают приведенный показатель годовой экономии (Э_г) по формуле

где К_j и К_o - капитальные затраты, включающие в себя затраты на следующие направления:

· на приобретение вычислительной техники в базовом и предлагаемом вариантах;

· на приобретение вычислительной техники;

· на покупку программного обеспечения;

· на освоение программного обеспечения;

· на проектирование и отладку проекта.

Помимо вышеприведенных показателей эффективности проектировщики рассчитывают также показатель срока окупаемости капитальных затрат (T_ок), представляющий собой отношение капитальных затрат к экономии стоимостных затрат:

Расчетный коэффициент эффективности Е_р является обратной величиной сроку окупаемости и рассчитывается по формуле

По совокупности вышеприведенных показателей проектировщики выбирают наиболее эффективный вариант технологического процесса обработки информации.

Обобщенная технологическая сеть выбора варианта организации технологического процесса обработки данных в ЭИС представлена на рис. 7.4.

Рис. 7.4. Технологическая сеть выбора варианта технологического процесса обработки данных в ЭИС: Д1.1 - постановка задачи, Д1.2 - состав основных операций, U2.1 – универсум комплекса предварительно выбранных вариантов ТС; Д2.1 - описание выбранного КТС, Д2.2 - методы работы; U3.1 - универсум методов контроля; Д3 1 - описание методов контроля; Д3.2 - уточненный вариант КТС; Д4.1 - варианты схем технических процессов; U5.1 - универсум методик оценки T_j, С_j, D_j; Д5.1 - таблицы значений показателей; Д 6.1 - требования ТЗ; Д6.2 - технологические и инструкционные карты

Вначале осуществляются работы «Определение состава основных операций» (П1) и «Уточнение состава технических средств выполнения операций» (П2). Входными документами для выполнения этой работы служат материалы обследования, «Постановка задачи» (Д1.1), «Техническое задание» (Д1.2) и множество предварительно выбранных технических средств для операций технологического процесса (U2.1). В результате выполнения этих работ проектировщики получают перечень основных операций (Д1.3), описание технико-эксплуатационных характеристик выбранных технических средств (Д2.1) и методов работы с ними (Д2.2), которые поступают в качестве исходных данных на вход следующей операции.

На следующей операции выполняется «Выбор метода контроля и технических средств, осуществляющих контроль» (П3). На вход операции поступает универсум методов контроля (U3.1). В результате выполнения процедуры получают описание технических средств и методов выполнения контроля (Д3.1).

Далее осуществляется «Разработка вариантов схем технологического процесса обработки данных» (П4). Входными документами для данной операции являются перечни основных операций, технических характеристик средств и методик выполнения контроля (Д1.3, Д2.2, Д2.1, Д3.1). Целью выполнения данной работы является получение блок-схем нескольких вариантов технологических процессов (Д4.1).

Содержанием пятой операции является Оценка технологических процессов по достоверности, трудовым и стоимостным показателям (П5). Данная оценка производится на основе технического задания и методик расчета показателей (U5.1). Результатом выполнения работы является получение таблиц значений показателей (Д5.1).

Заключительной операцией служит Выбор варианта технологического процесса и разработка технологической документации (П6). Выполнение данной работы основывается на содержании технического задания, требований ГОСТов и ОСТов на техно-рабочий проект (Д6.1). В результате получают совокупность технологических и инструкционных карт (Д6.2).

Вопросы для самопроверки

1. Что такое технологический процесс и по каким признакам классифицируются технологические процессы?

2. Что такое технологическая операция и каковы виды технологических операций?

3. Каковы принципы и методы организации контроля за достоверностью обработки данных?

4. Каковы требования, предъявляемые к технологическим процессам?

5. Каковы основные показатели определения степени достоверности, обеспечиваемые технологическим процессом?

6. Каковы абсолютные и относительные показатели оценки трудовых затрат, связанных с реализацией технологического процесса?

7. Каковы абсолютные и относительные показатели оценки стоимостных затрат, связанных с реализацией технологического процесса?