Н. І. Соколянська



Скачати 169.38 Kb.
Дата конвертації27.04.2016
Розмір169.38 Kb.

Інформаційно-аналітичні системи

обробки даних
УДК 681.3


Н. І. Соколянська

Інститут проблем реєстрації інформації НАН України

вул. М. Шпака, 2, 03113 Київ, Україна

Організаційно-функціональна модель структури

інформаційно-аналітичної системи
На основі аналізу організації контрольованого обігу документів було визначено інформаційні потоки інформаційно-аналітичної системи та представлено схему і модель їх взаємозв’язків. За допомогою методу декомпозиції охарактеризовано етапи обробки інформаційних потоків та виділено їх задачі. Наведено модель розподілення потоків між складовими ІАС, що являє собою систему зі складними інформаційними залежностями, для опису та спеціальної форми представлення якої було використано уніфіковану інформаційну граф-схему. Інформаційний процес рішення задач на кожному з етапів представлено як послідовність функціональних операторів.

Ключові слова: інформаційно-аналітичне забезпечення, інформаційні зв’язки, інформаційна граф-схема.
Вступ

При побудові інформаційно-аналітичної системи (ІАС) територіально-розпо-ділених структур представляє інтерес організація обробки інформації, що базується на розподіленні окремих потоків документальної інформації між складовими ІАС. Необхідність забезпечення безперебійної діяльності фахівців та підвищення рівня роботи на основі використання єдиного інформаційного сховища обумовлюють актуальність розробки організаційно-функціональної моделі структури ІАС .

Інформаційний підхід до аналізу та побудови системи інформаційно-аналі-тичного забезпечення (ІАЗ) базується на абстрагуванні від їх внутрішньої фізичної природи з метою вивчення закономірностей отримання та переробки інформації, найбільш спільних для всіх систем. На основі такого підходу представляється зручним та ефективним використання математичних та технічних засобів моделювання реальних процесів, визначення за їх допомогою оптимальних варіантів побудови системи та умов її найкращого функціонування. Оптимізація здійснюється за характером переробки інформації (швидкість, точність і т. і.).
© Н. І. Соколянська

Для розробки моделі був обраний методологічний підхід, використаний О.Г. Додоновим, Н.Т. Клещевим та В.Г. Кліменко при виборі раціональної структури обчислювальної мережі [1]. Даний підхід містить узагальнення, які були адаптовані для розробки та впровадження ІАС.


Вимоги до структури ІАС

Загальні вимоги до системи визначаються з мети та призначення створення системи в цілому.

ІАС повинна здійснювати комплексне рішення задач ІАЗ, яке може охоплювати політичні, економічні, культурні, соціальні та інші аспекти.

Особливості об’єкту ІАЗ та класи задач, що вирішуються, накладають певні вимоги на систему. ІАС повинна бути багаторівневою, розподіленою з організованим автоматичним зв’язком між усіма структурними одиницями.

ІАС повинна бути побудована на базі сучасної комп’ютерної техніки, що забезпечує її функціонування в реальному вимірі часу. У системі мають бути організовані і підтримуватися взаємозв’язані інформаційні бази даних.

З точки зору структурної побудови ІАС, у ній мають бути відтворені чотири рівні:

— виконавчий рівень;

— рівень локального зв’язку з об’єктами;

— рівень глобального ІАЗ у відповідності до внутрирівневої взаємодії;

— міжрівневі зв’язки.

До функціональних підсистем (рис. 1) ІАС відносяться:


    — інформаційна підсистема (ІП);

    — підсистема аналітичного забезпечення (ПАЗ);

    — підсистема взаємодії з зовнішнім інформаційним середовищем (система зв’язку та передачі даних) (ПВЗС);

    — підсистема підтримки прийняття рішень (ПППР);

    — підсистема моніторингу (ПМ);

    — підсистема нормативно-правового забезпечення (ПНПЗ);

    — підсистема адміністрування та захисту інформації (ПАЗІ);


    підсистема автоматизованого документообігу (ПАД).

    Рис. 1. Функціональна структура ІАС

Кожна підсистема складається з функціональних АРМів, які забезпечують вирішення визначених комплексів задач. При цьому для розв’язання конкретних задач АРМи інформаційно взаємодіють між собою за допомогою засобів локальної мережі.

Інформаційні бази підсистем представляють собою локальні банки даних, в яких міститься необхідна для функціонування ІАС інформація.

Взаємозв’язок структурних елементів системи здійснюється за допомогою телекомунікаційних засобів міжкомп’ютерного обміну.

Усі складові ІАС повинні мати можливість вести:

— збір, обробку та аналіз даних про поточний стан подій, об’єктів;

— збір, обробку та аналіз даних про наявність, стан засобів ІАЗ;

— аналіз, прогнозування, моделювання ситуації для вироблення проектів рішень;

— оперативне забезпечення інформацією складових ІАС;

— розробку та удосконалення системи заходів та засобів ІАЗ.

Для організації роботи системи АРМи повинні об’єднуватися в локальні мережі, які забезпечують:

— розподілений обчислювальний потенціал;

— розподіленість технічних та інформаційних ресурсів;

— завершену технологію обробки інформації;

— децентралізацію керування.

ІАС повинна мати відкриту архітектуру і дозволяти розширення програмно-технічних засобів без змін програмного й інформаційного забезпечення, дозволяти доповнення та оновлення функцій і складу системи без порушення її функціонування.

ІАС є складною територіально-розподіленою комп’ютерною системою і має виконувати основні функції, які об’єднуються у такі групи:

— інформування;

— аналіз та прогнозування;

— планування заходів і підготовка рішень;

— контроль за виконанням рішень та заходів;

— забезпечення.

Указана система являє собою ієрархічну структуру, яка містить у собі рівень центральних органів, рівень територіально-розподілених вузлів інформаційно-аналітичного забезпечення і рівень підлеглих їм організацій та установ.

Структура інформаційно-аналітичного забезпечення є складним, багаторівневим об’єктом, до якої входять багато організацій та підрозділів з розгалуженою мережею інформаційного обміну.


Організаційна структура

Організаційна структура представляє собою структурну схему організаційної взаємодії, в якій відображені зв’язки, що характеризують підлеглість (адміністративну або функціональну) одного елементу структури іншому. Напрямок підлеглості визначається або ієрархічним розташуванням керівного та підлеглого йому об’єкту, або напрямком ліній, що відтворюють ці зв’язки на структурній схемі.

Розглянемо органи ІАЗ і представимо їх і зв’язки між ними у вигляді багаторівневої ієрархічної організаційної структури (рис. 2).

Рис. 2. Організаційна структура ІАС


У даній структурі виділяються три основних ієрархічних рівні: верхній, середній та нижній.

На кожному з представлених рівнів у системі органів ІАЗ реалізується комплекс функцій ІАЗ:

— прогнозування;

— перспективне планування;

— поточне інформування;

— оперативне управління;

— облік;

— аналіз;

— координація;

— організація діяльності підлеглих організацій та підприємств;

— організація власної роботи;

— підготовка рішень;

— контроль прийнятих рішень.
Загальна схема інформаційних зв’язків

Основою розробки та функціонування ІАС служить схема інформаційних зв’язків автоматизуємої структури ІАЗ, яка являє собою взаємозв’язок та взаємодію всіх елементів структури під час рішення функціональних задач, а також характеристики інформації, що циркулює та зберігається в системі управління.

Основною метою розробки схеми інформаційних зв’язків та визначення характеристик інформації є підготовка вихідних даних для розробки інформаційного та технічного видів забезпечення, зокрема розробки схеми інформаційного забезпечення, визначення складу баз даних, розробки вимог до архітектури та ви-робничої потужності обчислювальних засобів та засобів передачі даних.

На рис. 2 відтворена загальна схема інформаційних зв’язків ІАС, яка має яскраво виражений ієрархічний характер. На верхньому рівні системи знаходиться центральна підсистема (ЦП), що працює в тісному взаємозв’язку з інформаційно-аналітичним центром (ІАЦ). Взаємозв’язок здійснюється за допомогою підрозділів галузевих аспектів, через які проходять основні інформаційні потоки при розв’язанні комплексів функціональних (галузевих) задач. Свої задачі ЦП розв’я-зує, користуючись інформацією, що надходить з нижнього та середнього рівнів, а також від взаємодіючих підрозділів, що мають свої організаційні структури, та є зовнішніми до даної ІАС.

Територіальні функціональні вузли (ТФВ) ІАС при розв’язанні своїх функ-ціональних задач мають інформаційну взаємодію з територіально їм підлеглими організаційними структурами та особами, що їх представляють.

Крім основних інформаційних зв’язків, існують інформаційні зв’язки між окремими функціональними підрозділами та посадовими особами, але ці зв’язки носять нерегулярний, разовий характер при виконанні певних доручень.



Інформаційні потоки в структурі ІАС


До складу організаційної структури ІАС входять:

— центральна підсистема ІАС;

— підсистеми ІАС аналітично-прогнозного супроводження діяльності;

— територіальні функціональні вузли;

— інформаційно-аналітичний центр.

Модель розподілення потоків документальної інформації між складовими ІАС, що забезпечує вирішення завдань по інформаційно-аналітичному забезпеченню, представлена на рис. 3.




Рис. 3. Модель розподілення потоків документальної інформації між складовими ІАС: 1 — потік, що забезпечує реєстрацію та первинну обробку інформаційних потоків; 2 — потік ведення банків даних; 3 — потік, що забезпечує заключну обробку документованої інформації; 4 — потік зв’язку з відомчими банками даних; 5 — потік виконання запитів



Визначення та побудова граф-схеми ІАС

Аналіз ІАС вимагає спеціальних форм представлення інформації. З цією метою вводиться уніфікована інформаційна граф-схема (ІГС), що призначена для:

— уніфікованого представлення процесу збору, контролю, обробки, накопи-чення і збереження, видачі інформації;

— вироблення стандартних вимог до структури технологічних і програмних засобів одночасно для всіх ділянок обробки документальної інформації на ранніх стадіях проектування, одержання на їхній основі стандартних рішень.

Під ІГС розуміється орієнтований спрямований граф G(E, U), вершинам Е якого ставиться у відповідність елементарний етап Fij із збору, концентрації, первинній обробці, контролю, обробці, видачі документальної інформації, дуги U у графі G визначають послідовність виконання етапів Fij.

Інформаційний процес рішення задач на кожному з етапів можна представити як певну послідовність функціональних операторів:



де X відповідає множині вхідних інформаційних потоків (ІП), а Y — множині проміжних, що отримуються в процесі виконання функціональних операторів Fi.

Для кожного класу задач Si мають бути визначені типові інформаційно-технологічні цикли їхнього рішення Sij, що повторюються в джерелах виникнення, проходження і перетворення документальної інформації, тобто технологічні процеси обробки інформації є типовими для визначеного класу, тому що кожен цикл являє собою функціонально закінчений набір взаємозалежних однорідних етапів.

Інформаційний процес вирішення задач представляє собою інформаційну граф-схему [1]. З’єднання вершини, що відповідає функціональному оператору Fj, з вершиною, що відповідає функціональному оператору Fi, повинно виконуватися лише в тому випадку, коли результат, отриманий після роботи функціонального оператора Fj, є одним із аргументів для оператора Fi. Загальна ІГС складається з п’яти етапів, що відповідають наступним функціональним операторам:

F1 — збір, підготовка, первинна обробка, контроль та доведення документальної інформації до операторів або видача в канали зв’язку, або передача на подальшу обробку;

F2 — додаткова обробка, контроль, формування спеціалізованих файлів, видача довідок, корегування документальної інформації;

F3 — вирішення задач, контроль, організація документальної інформації для доведення її до користувачів;

F4 — контроль та доведення документальної інформації до операторів, користувачів, в канали зв’язку та на засоби відтворення;

F5 — збереження та контроль документальної інформації.

Тоді інформаційний процес буде являти собою наступну послідовність операторів:



Виходячи з цих положень, будуємо ІГС для кожної із складових ІАС, що визначаються циклами вирішення задач. Означимо для кожного з етапів проходження ІП функціональні оператори, які характеризуються функціями складових ІАС.

До функцій центральної підсистеми ІАС (ЦП ІАС) належать:

— здійснення моніторингу явищ і процесів (даній функції відповідає функціональний оператор F1);

— аналіз стану та ходу виконання концепцій, програм, нормативно-правових актів та доручень (F1);

— забезпечення роботи міжвідомчих комісій та інших консультативно-дорад-чих органів (F4);

— виявлення джерел загроз, оцінка зовнішньої і внутрішньої загрози, підготовка пропозицій для їх усунення (F2);

— опрацювання інформаційно-аналітичних матеріалів (F2);

— опрацювання рекомендацій щодо комплексного забезпечення корпоративних інтересів, підготовка висновків щодо проектів нормативно-правових актів і договорів (F2).

ІГС для ЦП ІАС буде мати вигляд, як показано на рис. 4, і визначатися такою послідовністю операторів:

Наступним функціям інформаційно-аналітичного центру ІАС (ІАЦ ІАС) поставимо у відповідність такі функціональні оператори:


— забезпечення Голови, Секретаря Ради та інші керуючі органи своєчасною, повною і достовірною поточною інформацією та інформаційно-аналітичними матеріалами (F4);

— виявлення, встановлення причин, чинників та умов виникнення непередбачених ситуацій та їх доведення до Апарату (F2);

— контроль виконання та аналіз ефективності впровадження рішень (F4);

— забезпечення та здійснення моніторингу стану (F1);

— здійснення стратегії і тактики ретроспективною, поточною та прогнозно-аналітичною інформацією, в тому числі в режимах оперативного інформування, аналітичного забезпечення і довідкового інформаційного обслуговування (F2);

— аналіз і узагальнення матеріалів, що надходять від підлеглих органів (F2);

— розробка методичних та нормативних документів для забезпечення функціонування ІАС (F3);

— збір, накопичення, систематизація й опрацювання даних щодо стану та розвитку подій (F1);

— організація розробки та використання сучасних аналітичних методів та сучасних технологій обробки інформації (F3);

— участь у розробці цільових програм інформаційно-аналітичного забезпечення державних органів (F3);

— здійснення заходів захисту інформації, що циркулює в ІАС (F4);

— формування та підтримка в актуальному стані баз даних (F5);

— організація та ведення обліку інформаційних ресурсів ПАПС інформаційних ресурсів (F5).

ІГС для ІАЦ ІАС буде мати вигляд (див. рис. 4) і визначатися наступною послідовністю операторів:



Функції підсистем аналітично-прогнозного супроводження діяльності (ПАПС ІАС) та функціональні оператори, що їм відповідають:

— розробка прогнозів змін умов і факторів, які впливають на стан ситуації (F3);

— вивчення і оцінка потенційних та реальних загроз, визначення засобів і шляхів їх відвернення та локалізації (F3);

— обґрунтування пріоритетів інформаційної та інших напрямів політики (F1);

— формування та підтримка в актуальному стані баз даних (F5);

— подання інформаційно-аналітичних матеріалів до Апарату Ради (F4).

ІГС для ПАПС ІАС буде мати вигляд (див. рис. 4) і визначатися наступною послідовністю операторів:

Функції територіальних функціональних вузлів (ФВ ІАС) та відповідні до них функціональні оператори ІГС:

— моніторинг зародження та розвитку явищ і процесів, що відслідковуються в різних сферах (F1);

— забезпечення Апарату оперативно-аналітичною інформацією (F4);

— обґрунтування пріоритетів інформаційної та інших напрямів політики в своїй галузі (F1);

— створення галузевих інформаційних фондів (F5):

— накопичення інформації і забезпечення її зберігання (F5);

— взаємодія з головним інформаційним фондом ІАС шляхом надання йому інформаційно-аналітичної, довідкової та бібліографічної інформації (F4);


розробка та узгодження Інструкцій щодо порядку збору, накопичення, обробки і надання інформації про стан і тенденції розвитку подій за напрямками їх основної діяльності (F2).


Рис. 4. ІГС ІАС

ІГС для ТФВ ІАС буде мати вигляд (див. рис. 4) і визначатися наступною послідовністю операторів:



Після цього ІГС за циклами вирішення задач об’єднуємо в загальну ІГС, що відтворено на рис. 4. Оперативні задачі розв’язують за наступними інформаційними циклами (інформаційними ланцюжками):

S11 — інформаційно-логічний цикл за інформаційним ланцюжком: об’єкти-виконавці (К) (реалізація етапів F1, F2) представляють інформацію в центр системи, де вона проходить обробку по всім етапам ІГС;

S12 — директивний цикл реалізується в центрі оператором F4 і на K об’єктах оператором F1;

S13 — звітний цикл реалізується на К об’єктах оператором F1 та в центрі системи операторами F1F5.

Побудова організаційно-функціональної моделі ІАС


Розглядаючи організаційну мережу галузі відносно ІГС, класів задач, можна визначити, що планові задачі вирішують на всій мережі за двома принципами керування галуззю: 1) функціональним; 2) лінійним (пряме підпорядкування: підприємство–об’єднання–галузь).

Технологічний процес збору й обробки інформації оперативних і звітно-статистичних задач, як видно з їх ІГС, носить територіальний принцип.

Зробивши прив’язку ІГС циклів рішення задач за класами до складових ІАС, одержимо наступні схеми.

Три цикли оперативних задач на ІГС ІАС зводяться до трьох схем.

1. Паралельно-колекторна схема інформаційно-логічного циклу оперативних задач, що характеризує процес створення незалежних баз даних за комплексами задач і технологічних етапів. Під незалежними розуміють такі бази даних, у яких дані розподілені за комплексами задач, орієнтованими на визначеного користувача, взаємозв’язок між ними виробляється окремими ключами і з дозволу користувача. Такі умови диктуються спеціальними вимогами на рішення задач.

Виходячи з характеристик обсягу і часу виконання оперативних задач оператори F1 і F2 ІГС можна об’єднати і представити інформаційно-логічний цикл у вигляді колекторної схеми (зборки), що відповідає передачі інформації з усіх джерел (підприємств, замовників, органів керування, програмно-технічних комплексів, машинних носіїв) в один (формування незалежних баз даних на ЕОМ). На ІГС така схема циклу здійснюється між складовими ПАПС та ІАЦ.

2. Радіально-вузлова трансляційна чи радіально-розгалужена схема циклу оперативних задач, що характеризує процес доведення директивної інформації з директивного органа каналами зв’язку до виконавців за географічним (територіальним) принципом їхнього розміщення. На ІГС така схема циклу здійснюється між складовими ЦП та ТФВ.

3. Радіально-вузлова колекторна схема звітного циклу оперативних задач, що характеризує процес одержання і перетворення інформації від виконавців директивним органам за географічним (територіальним) принципом їхнього розміщення. На ІГС така схема циклу здійснюється між складовими ТФВ та ЦП (зворотній зв’язок).

Для упорядкування спільної класифікації ІГС ІАС введемо поняття:

К (комутатор) — вершини ІГС ІАС, у яких виконується тільки одного складова оператора F1 (збір і підготовка інформації);

П (перетворювач) — вершини ІГС ІАС, у яких знаходиться друга частина оператора F1 (первинна обробка інформації і доведення її до операторів у канали зв’язку на наступну обробку);

Р (вирішувач) — вершини, в яких виконуються оператори F2 і F3. Визначення операторів F4 і F5 у кожному конкретному випадку здійснюється окремо, тобто виробляється через К чи П, або через Р чи окремий пристрій;

І — джерело;

С — стік.

С
получимо раніше розглянуті схеми в одну з урахуванням введених понять. Назвемо таку мережу інформаційною організаційно-функціональною моделлю структури ІАС (рис. 5).

Рис. 5. Інформаційна організаційно-функціональна модель структури ІАС

Дана модель має задовольняти наступним вимогам [2].

1. Здійснення розподілу функцій обробки інформації. Структура, часові характеристики, характеристики обсягу і технологія рішення задач показують, що обробка даних розподіляється по багатьом джерелам (вузлам) організаційно-функ-ціональної моделі.

2. Здійснення розподілу баз даних по вузлах за функціональним, лінійним і територіальним принципами. Розподілені частини незалежних баз даних використовуються в оперативному і звітно-статистичному режимах для цілей користувачів вузла, що мають доступ до них. Допускаються тимчасові розбіжності розподіленої і централізованої баз даних. Вони приводяться у відповідність у строго визначені періоди часу.

3. Здійснення централізації баз даних у керуючому вузлі ІАС. За класами задач і функціями керування в керуючому органі створюють централізовані бази даних. Вони є централізованою версією бази даних, або узагальненою агрегованою централізованою базою даних незалежних частин чи централізованою базою даних як продуктом розгалуженої обробки оперативних задач та формування спеціальної бази на основі обробки звітно-статистичної інформації.

4. Виконання функцій, що розподіляються, здійснюється на технологічно спеціалізованій організаційній мережі, що складається в залежності від типів функцій, які розподіляються, із трьох суміжних підмереж:

— функціональної організаційно-технологічної мережі, орієнтованої на розподілене функціонування централізованої версії через розподілені незалежні бази даних, що зберігаються у виді двох і більш версій;

— лінійної організаційно-технологічної мережі, орієнтованої на розподілене функціонування агрегативної централізованої бази даних за допомогою розподілених незалежних баз даних, що зберігаються у вузлах складових частин, і рішення задач, що відносяться до класу планових;

— територіальної організаційно-технологічної мережі, орієнтованої на розподілену обробку інформації задач, що відносяться до класу оперативних, звітно-статистичних, і обробки централізованої бази даних.

Кожна підмережа визначається на підставі ІГС рішення класів задач.

5. Здійснення обміну інформацією в підмережах для виконання перерахованих функцій за трьома схемами: паралельно-колекторній, радіально-вузловій трансляційний, радіально-вузловій колекторній.



Висновки


Аналітичний зміст моделі полягає в тому, що використання інформаційної граф-схеми та впровадження на ній порядкової функції, дозволяє виявити багаторівневу структуру системи та класифікувати інформаційні повідомлення за рівнями формування. Граф описується матрицею суміжності.

Розроблена модель дозволяє провести формальний аналіз властивостей та параметрів ІАС територіально-розподілених структур, що дозволяє визначити оптимальні моменти під час її впровадження. Модель враховує поряд з технічними вимогами, такими як, виявлення прямого дублювання зв’язків, також і організаційні фактори — оперативність представлення інформації керівникам різних рівнів.

Використання моделі автоматизує обчислення та виконання всіх кроків, передбачених методикою, здійснюється один раз, коли проводиться формалізація задач. Надалі заповнюються тільки таблиці з необхідними параметрами.

Модель може використовуватися для визначення оптимальної стратегії зміни структури ІАС та поетапного вводу системи в експлуатацію.

Модель має стійку життєдіяльність за рахунок зворотного зв’язку між об’єктами верхнього рівня й аналогічними об’єктами нижніх рівнів. Наявність зворотного зв’язку забезпечує ітераційний характер розвитку системи.

Модель передбачає використання ІАС наступних властивостей: вирішення цільових задач, ведення та керування розподіленими незалежними базами даних та централізованою агрегованою базою даних.




  1. Додонов А.Г., Клещев Н.Т., Клименко В.Г. Анализ отраслевых вычислительных сетей. — Л.: Судостроение, 1990. — 256 с.

  2. Сипсер Р. Архитектура связи в распределенных системах. — М.: Мир, 1981. — Т. 1, 2. — 744 с.

Надійшла до редакції 27.03.2003



66


База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка