Текст книги "Системная технология"

Автор книги: Марат Телемтаев

Технологии информатики (информационные технологии) осуществляются посредством различных орудий труда, в т.ч. и посредством машины. Машины, используемые для информационных производств, обычно позволяют преобразовывать либо носитель информации либо саму информацию. Наиболее совершенный вид информационной машины – компьютер, позволяет производить проектирование носителя информации и целесообразные преобразования информации. Собственно информационные технологии представляют собой системы операций преобразования информации. Технологии, сопутствующие информационным, предназначены для преобразования носителя информации с целью оптимального в определенном смысле расположения информации на носителе – бумага, компакт-диск и т. д. Это, как правило, материальные и волновые технологии. При осуществлении собственно информационных технологий производства, как и при осуществлении материальных технологий, должны быть реализованы следующие принципы.

 


* Качественное расчленение и количественная пропорциональность информационных процессов (принцип пропорциональности технологий информатики). Принцип пропорциональности технологий информатики можно выразить следующим образом: число работников на каждой операции переработки информации должно быть пропорционально трудоемкости обработки информационного изделия на данной операции. Данный принцип требует такого построения технологии информатики, которое обеспечивало бы прохождение через любую операцию данной информационной технологии за определенный отрезок времени одинакового для всех операций количества информационных изделий. Это количество информационных изделий может быть разным для разных отрезков времени технологического цикла. Но для каждого отрезка времени технологического цикла оно неизменно до тех пор, пока не составлен новый технологический цикл переработки информации с целью выпуска данного типа информационного изделия.

 

 


* Постоянство и равенство затрат времени на производство каждой единицы данного типа информационного изделия (принцип ритмичности технологий информатики). Для того, чтобы обеспечить принцип ритмичности технологий информатики, необходимо обеспечить неизменность времени осуществления одной и той же операции информационной технологии при производстве любой единицы данного типа информационного изделия. При этом условии все экземпляры данного информационного изделия могут быть получены за равные промежутки времени.

 

 


* Одновременность осуществления операций информационной технологии (принцип параллельности технологий информатики). В информационных технологиях необходимо находить и распределять между различными рабочими местами операции, которые можно совершать одновременно (параллельно). В результате возникают параллельные цепи (циклы) в информационных технологиях.

 

Непрерывность комплекса информационных технологий (принцип непрерывности технологий информатики). При построении комплекса информационных технологий необходимо находить такие структуры и процессы информационных технологий, при которых обеспечивается минимум ожидания предмета труда перед каждой последующей операцией комплекса информационных технологий.

 


* Для построения информационных технологий во всех сферах общественного производства системная технология информатики должна использовать и такие возможности совершенствования информационных технологий, как переход от прерывистых технологий к непрерывным, внедрение «замкнутых» (безотходных) информационных технологий, повышение съема информационной продукции с каждой единицы площади и с каждой единицы объема технологического оборудования, увеличение интенсивности информационных технологий, снижение ресурсоемкости (информационной емкости, в частности), снижение трудозатрат, увеличение мощности информационных аппаратов и машин и др.

 

Всех уже перечисленных тенденций, условий, принципов недостаточно, чтобы создавать системные технологии информатики на современном уровне. Далее сформулирован ряд принципов, которые позволяют разрешать эту проблему на практике и в теории информатики.

 


* Принципы системной технологии информатики представляют собой наиболее важные необходимые условия осуществления технологических систем информатики в любой сфере человеческой деятельности.

 

Эти условия являются вербальными моделями технологизации систем, их структур и процессов. Они могут быть описаны в виде выражений логики предикатов, логических выражений, что обеспечивает возможность формализации процедур их применения при проектировании, моделировании, анализе и синтезе технологических систем информатики [39].

В комплексе с уже описанными принципами непрерывности, параллельности, ритмичности и пропорциональности предлагаемые принципы системной технологии информатики – основа для практического применения Закона технологизации информатики, а также принципа и Закона системности информатики. Так как системная технология информатики, как и общая системная технология (системная философия деятельности), представляет собой эмпирическую теорию, то сформулированный ниже комплекс принципов допускает трансформацию и трансфиницию на пути построения системы аксиом технологий информатики, удовлетворяющей требованиям непротиворечивости, независимости, истинности, интерпретируемости, полноты, замкнутости и др.

 


* Принцип однозначного соответствия «цель – процесс – структура» для технологии информатики:

 

В технологической системе информатики для достижения цели изготовления каждого типа информационного изделия должен реализовываться строго соответствующий ему один и тот же технологический процесс преобразования информации; для осуществления данного процесса должна использоваться одна и та же структура технологической системы информатики; технологическая система информатики описывается комплексом таких соответствий, как предусмотренных при ее создании, так и возникших в процессе развития.

 


* Принцип гибкости информационного производства:

 

технологическая система информатики должна уметь оперативно перестраиваться, т.е. при необходимости переходить с одного соответствия «цель – процесс – структура» на другое за заданное время с минимальными затратами ресурсов.

 


* Принцип неухудшающего информационного взаимодействия:

 

Коммуникационные взаимодействия внутри систем информатики и между ними во времени и в пространстве (транспортирование и складирование информации) не должны ухудшать параметры перерабатываемых информационных ресурсов и изделий или могут ухудшать их в заданных пределах.

 


* Принцип технологической дисциплины системы информатики:

 

во-первых, должен иметь место регламент функционирования технологической системы информатики для каждого соответствия «цель-процесс-структура», во-вторых, должен осуществляться контроль над соблюдением технологического регламента системы информатики и, в-третьих, должна существовать система внесения изменений в технологический регламент системы информатики.

 


* Принцип информационного обогащения:

 

каждый элемент технологической системы информатики (как и вся система информатики) должен придавать новые полезные свойства (и/или форму и/или состояние) преобразуемому информационному ресурсу (предмету информационного труда) для обеспечения процесса изготовления системой информатики заданного информационного изделия.

 


* Принцип оценки качества в технологии информатики:

 

Является обязательным установление критериев и оценка по ним качества реализации каждого соответствия «цель – процесс – структура» как для технологической системы информатики в целом, так и для всех ее элементов; оценка качества может проводиться для информационных изделий системы информатики и для изделий ее подсистем, для информационных процессов системы в целом и процессов ее подсистем, для структуры системы информатики в целом и для структур ее подсистем.

 


* Принцип технологичности информационных изделий:

 

из всех видов информационных изделий, отвечающих цели функционирования системы информатики, должно выбираться наиболее «технологичное», т.е. обеспечивающее наиболее эффективную реализацию соответствия «цель-процесс-структура» в данной технологической системе информатики.

 


* Принцип типизации систем информатики:

 

многообразие соответствий «цель-процесс-структура» в технологической системе информатики и многообразие информационных изделий, технологических процессов, структур и систем переработки информации должны быть сведены в технологических комплексах информатики к ограниченному числу типовых, обоснованно отличающихся друг от друга.

 


* Принцип стабилизации системы информатики:

 

необходимо находить и обеспечивать стабильность таких режимов всех процессов и таких состояний всех структур технологической системы информатики, которые обеспечивают наиболее эффективное использование преобразуемых информационных ресурсов для качественного изготовления каждого информационного изделия системы.

 


* Принцип высвобождения человека из системы информатики:

 

за счет реализации технологических систем информатики машинами, механизмами, роботами, автоматами необходимо высвобождать человека для творческой деятельности по созданию новых видов систем информатики.

 


* Принцип преемственности деятельности систем информатики:

 

изделия каждой технологической системы информатики должны обязательно потребляться внешней средой с такой же скоростью, с которой они производятся.

 


* Принцип баланса с внешней средой системы информатики:

 

суммарное количество каждого известного компонента любого ресурса, потребляемого технологической системой информатики за определенное время, должно быть равно суммарному количеству этого компонента, поступающего за это же время от технологической системы информатики во внешнюю среду. Это относится к технологической системе информатики в целом, к ее частям и элементам.

 


* Принцип экологичности систем информатики:

 

информационное взаимодействие технологических систем информатики с социальными и природными системами должно содействовать устойчивому прогрессивному развитию каждого вида этих систем и их совокупности.

 


* Принцип согласованного развития систем информатики:

 

развитие системы информатики и ее компонент (элементов, структур, процессов) должно соответствовать эволюции целей внешней среды, для достижения которых нужны информационные изделия системы; развитие систем информатики должно основываться на управлении проектами систем информатики.

Этот принцип содержит следующие правила развития систем информатики:

а) улучшение известных систем информатики для известных целей производства и потребления информации;

б) улучшение известных систем информатики для новых целей производства и потребления информации;

в) создание новых систем информатики для новых целей производства и потребления информации.

Упомянутые в начале раздела известные особенности и тенденции совершенствования технологий информатики (создание малооперационных технологий; повышение съема продукции с каждой единицы площади или объема технологического оборудования; увеличение интенсивности технологических процессов; снижение ресурсоемкости; снижение трудозатрат, увеличение мощности аппаратов; совмещение процессов и др.) легко описываются с помощью предложенных принципов системной технологии.

Эти и другие тенденции развития технологических систем описываются в системной технологии с единых позиций на основе сочетания принципа согласованного развития систем, процессов, структур с другими принципами системной технологии информатики.

Принципы системной технологии информатики в комплексе с принципами непрерывности, параллельности, ритмичности и пропорциональности систем информатики, а также кооперации, специализации и концентрации информационного производства – основа для качественной оценки соответствия модели системы информатики эталону технологической системы информатики и для дальнейшего решения задач системной технологии информатики на практике.

* В силу действия Закона системности информатики общая система информатики – это система, «в рамках» которой осуществляется функционирование триады систем информатики «объект-субъект-результат». Как и любая объективно существующая система, эта общая система может описываться множеством моделей. Набор моделей общей системы с позиций специалиста по моделированию зависит:

а) от ее внутренней природы и от того, как она проявляет себя при информационном взаимодействии с внешней средой и со своей внутренней средой. Часть ее внутренней среды составляют системы, входящие в рассматриваемую системную триаду;

б) от целей, которые она преследует в момент ее рассмотрения, и

в) от цели, в связи с которой необходима модель общей системы.

Собственно модели представляют собой информационные системы. Система-носитель информации, на которой располагается система информатики, как модель некоторой объективно существующей системы, как правило, не имеет каких-либо особенностей структуры или процесса, непосредственно связанных с информацией о модели описываемой системы. Так, листы писчей бумаги формата А4, на которых с помощью лазерного принтера распечатана математическая модель системы, имеют одни и те же геометрические размеры, сорт и плотность бумаги до и после появления на них информации о математической модели. Но модели могут быть расположены на таких физических и химических носителях, структура или процесс которых демонстрируют особенности модели. Таким образом могут быть построены модели таких сложных природных объектов, как водоемы (в виде уменьшенной во много раз копии), здания (в виде макета), металлургического процесса (в виде опытной установки) и т.д. Это могут быть волновые модели передачи и приема информации, энергетические модели тепломассопереноса и т.д. Такие модели, которые «выдают» информацию с помощью физической или химической структуры или процесса носителя информации, предшествуют их математическому описанию, т.е. обеспечивают возможность построения математической модели системы в виде системы информатики.

 


* Значение системной философии информатики, позволяющей создавать системные технологии оперирования большими массивами информации для производства информационных изделий в виде моделей систем, исключительно велико, что объясняется тремя известными причинами.

 

Во-первых, большинство традиционных и новых научных дисциплин – биология, психология, экология, физика, химия, лингвистика, математика, социология, и др., широко используют теоретическую и прикладную информатику для построения математических моделей биологических, экологических, социологических и других систем.

Во-вторых, технический прогресс привел к тому, что объектами проектирования, конструирования и производства оказались большие и сложные системы, информация о которых может быть представлена только в виде математических моделей этих систем. Поэтому экономическая, производственная, проектная, строительная и иная практическая деятельность стимулирует информационное производство, являясь потребителем его продукции в виде математических моделей систем и способов их практического построения и использования.

Наконец, в-третьих, появление в науке, технике и производстве проблем исследования, проектирования и реализации крупномасштабных и сложных систем повысило методологическую роль системных исследований в информатике, привело к необходимости построения методологий информатики, одной из которых является системная технология информатики.

Системная философия информатики позволяет перейти от системной методологии к совокупности наглядных приемов и моделей для решения прикладных задач информатики.

Для прикладных систем информатики является существенным описание ее границ с внешней средой и границ с внутренней средой ее элементов. Это описание для программных систем и пакетов прикладных программ, моделей сложных систем и др. систем информатики можно производить на основе подхода, предложенного в разделе 3.1.

 


* В системах информатики изготовителем информационного изделия является процесс системы и, в соответствии с понятиями, предложенными в разделе 3.1, такие системы информатики – это, как правило, «системы-процессы». Так, в технологических системах информатики изделие – это результат осуществления системного процесса целенаправленного преобразования информационного сырья. Напротив, в таких системах информатики, как системы передачи информации, цель системы реализуется с помощью структуры, т.е. с помощью определенным образом упорядоченного расположения точек передачи и приема информации в пространстве. Это информационные «системы-структуры».

 

 


Модель жизненного цикла системы информатики

 

* Рассмотрим модель жизненного цикла системы информатики. Любая искусственная система информатики по определению создается человеком. В соответствии со сформулированным принципом системности информатики такая система является системой-результатом (информационным изделием) в некоторой системной триаде информатики «объект-субъект-результат». Жизненный цикл системы информатики с позиций системной технологии содержит концептуальную, физическую и постфизическую стадии.

 


* Концептуальная стадия системы информатики (информационного изделия) содержит следующие фазы:

 

а) формирование, исследование, выделение и описание новых информационных потребностей во внешней среде будущей триады «объект-субъект-результат" (напр., во всем или в части общественного производства); формулирование и количественное описание цели (одной из целей), возникающей во внешней среде в соответствии с некоторой новой потребностью в информации;

б) комплексное или частное (напр., экономическое, социальное или экологическое) исследование и обоснование системы информатики, как информационного изделия, необходимого для достижения цели (комплекса целей, связанных с удовлетворением новых информационных потребностей общественного производства);

в) эскиз системы информатики (анализ вариантов построения, выбор и проработка требований к будущей системе информатики в виде задания на создание и реализацию проекта системы информатики);

г) проект системы информатики (разработка всех деталей конкретного варианта воплощения системы информатики, построение макетов и опытных образцов системы – носителя информации, окончательный вариант обоснования системы информатики и бизнес-плана ее реализации).

Действия по реализации системы информатики на ее концептуальной стадии производятся вначале элементами внешней среды, а затем в системе-субъекте будущей триады систем информатики «объект-субъект-результат».

На этой стадии модель будущей системы проходит этапы:

а) осознания необходимости создания системы информатики (прообраз будущих характеристик информационной системы) – анализ потребностей среды,

б) формального описания идеи ее построения (прообраз будущего процесса преобразования информационного сырья и информационной структуры системы) – анализ возможностей удовлетворения информационных потребностей среды;

в) составления плана и задания на ее создание, эскизно-технического и рабочего проекта собственно системы информатики и ее носителя. Одновременно могут создаваться компьютерные и натурные модели вариантов системы информатики и ее носителя или их частей для принятия решения по уточнению модели системы информатики и комплекса носителей информации для этой системы.

В системе-субъекте системной триады информатики могут существовать исследовательские, аналитические, экспертные, проектные, конструкторские, производственные и другие подразделения. Общая задача всех подразделений системы-субъекта – системная деятельность по построению концептуальной модели самой системы информатики и комплекса ее носителей информации в виде проекта. Этот проект, при его физической реализации, должен обеспечить, с высокой степенью вероятности, более лучшее (в смысле конкретных критериев) достижение определенной цели удовлетворения информационных потребностей во внешней среде по сравнению с другими альтернативами.

 


* Физическая стадия системы информатики содержит следующие фазы:

 

а) опытно-экспериментальная (изготовление моделей системы информатики, в совокупности с комплексом ее носителей информации, в виде опытных образцов, макетов, компьютерных программ, опытно-промышленных изделий пробной или установочной серии при запуске системы в производство; создание производственной системы-объекта или реконструкция существующей, для изготовления описываемой системы информатики и ее носителей информации);

б) производственная (изготовление системы информатики в серийном или единичном производстве и поставка ее заказчику на комплексе ее носителей информации);

в) эксплуатация системы в соответствии с ее назначением во внешней среде до окончания срока морального или физического износа. На этой стадии система-субъект видоизменяется, ее функции расширяются и дополняются новыми: управление производством и маркетинг системы-результата; конструкторское и технологическое обеспечение производства; сервисное сопровождение процесса эксплуатации системы; учет ошибок и внесение изменений в системе производства; актуализация информации о системе, имеющейся у пользователя; предоставление услуг по улучшению системы (или способов ее эксплуатации).

 


* Постфизическая стадия системы информатики содержит следующие фазы:

 

а) вывод системы информатики и ее носителей (частично или полностью) из обращения, изъятие из процесса эксплуатации в связи с моральным или физическим износом; ликвидация системы или ее консервация и хранение на носителях информации, обеспечивающих длительную сохранность информации;

б) сохранение модели системы информатики на бумажных и/или компьютерных носителях или в натурном варианте;

в) использование хранимой модели системы информатики для создания более совершенных систем аналогичного или сходного назначения. На этой стадии функции системы-субъекта вновь видоизменяются и сужаются до функций архива информации и склада образцов, макетов системы информатики. Сама система информатики на этой стадии вновь превращается в свою модель – концептуальную систему, которую могут неоднократно использовать при создании новых концептуальных систем, как моделей новых систем информатики.

 


* Мы рассмотрели модель жизненного цикла системы информатики, как системы-результата (как информационного изделия) на всем протяжении от появления предпосылок к ее созданию во внешней среде до ее физической «гибели» и продолжения жизненного цикла на постфизической в форме концептуальной системы. И система-субъект информационной деятельности и система-объект информационной деятельности также являются системами-результатами для некоторых метасистем и макросистем общественного информационного производства;

 

к ним полностью применима предложенная модель жизненного цикла системы.

Предложенная вербальная модель жизненного цикла системы информатики может быть формализована с помощью графовой модели процесса достижения цели, предложенной в разделе 1.4. Эта задача в дальнейшем будет рассмотрена.

 


* Важной фазой концептуальной стадии жизненного цикла системы является проект системы информатики, с помощью которого система переходит от идеи к физической реализации. При проектировании любых систем, в том числе и систем информатики, различают: макропроектирование (внешнее проектирование), в процессе которого разрабатывается макропроект и микропроектирование (внутреннее проектирование), в процессе которого разрабатывается микропроект[29].

 

С позиций системной технологии на стадии макропроектирования создаются собственно макропроект, а также и метапроект. Макропроект системы информатики можно рассматривать, как совокупность моделей внешней информационной среды, триады систем информатики, процесса переработки информационного сырья и структуры триады систем в целом, описывающую роль триады систем для внешней среды и роль внешней среды для триады систем. Метапроект системы информатики можно рассматривать, как совокупность моделей триады систем информатики, а также моделей каждой из систем информационной триады, описывающую роль каждой системы для триады систем и роль триады систем для каждой системы в процессах переработки информационного сырья для удовлетворения информационных потребностей внешней среды.

Микропроект, создаваемый на стадии микропроектирования, можно рассматривать для каждой из систем информатики, как совокупность моделей системы информатики, а также ее элементов и элементарных процессов преобразования информационного сырья. Микропроект описывает процессы транспортирования и складирования информации, роль элементов, элементарных процессов и взаимодействий для системы информатики в целом, а также роль системы для них.

Проекты систем информатики содержат модели процесса и структуры системы информатики и систем-носителей информации. Процесс целесообразного преобразования информационного сырья – это тот компонент, с помощью которого система информатики (замысел, модель, проект системы) реализуется во времени.

Системе информатики необходимы структуры двух видов – собственно информационная структура преобразования информационного сырья и структура носителей информации. Структура носителей информации – это некоторая совокупность элементов (машин, аппаратов, оборудования), внутри которых локализовано протекание элементарных процессов преобразования информации системой. Все эти части системы имеют «привязку» к определенному месту в пространстве (вода, воздух, земля, космическое пространство). Другими словами, структура системы информатики – это то, с помощью чего система (замысел, модель, проект системы) реализуется в пространстве.

 


* На всем протяжении жизненного цикла системы информатики, как некоторого информационного изделия, потребляемого внешней средой, ее развитие и взаимоотношения с внешней средой – предмет деятельности системы-субъекта информационной деятельности. К модели системы-субъекта информатики, которая существенно видоизменяется в течение жизненного цикла информационной системы-изделия, системная технология предъявляет определенные требования.

 

На начальных фазах концептуальной стадии системы-изделия система-субъект выполняет исследовательские и аналитические функции, связанные с анализом информационных потребностей внешней среды, требующих создания данной системы информатики, и может представлять собой исследовательский коллектив, аналитическую группу. На последующих фазах концептуальной стадии, если принято решение о создании данной системы информатики, система-субъект выполняет работы по разработке проекта системы информатики, ее модель дополняется коллективом по проектированию информационных систем и группой по управлению проектом системы информатики. Управление проектом на этой стадии, как уже ранее отмечалось, заключается в согласовании проекта с представителями внешней среды, а также в составлении планов реализации проекта (планов производства работ по реализации проекта при необходимости строительства, планов конструкторской и технологической подготовки производства при необходимости изготовления системы в промышленном производстве и т.д.).

На стадии физической реализации проекта системы информатики задачи системы-субъекта, также как и для других систем, связаны с освоением промышленного производства системы для удовлетворения информационных потребностей внешней среды и, при необходимости, с осуществлением строительства; здесь исследовательские и проектные функции системы-субъекта связаны только с необходимостью корректировки проекта по ходу строительства и освоения промышленного производства; здесь нарастают те функции управления системой, которые сочетают в себе функции управления проектом системы, как концептуальной моделью системы, с функциями управления производством и потреблением самой системы информатики во внешней среде: менеджмент и маркетинг, управление технологическими процессами переработки информации с помощью производимой системы, учет и анализ и др.; здесь же нарастают функции управления развитием системы, т.е. исследовательские функции системы-субъекта, связанные с подготовкой проекта новой системы, которая сменит рассматриваемую при ее моральном устаревании и выводе из обращения.

На постфизической стадии информационного изделия функции системы-субъекта по отношению к рассматриваемой системе сводятся к сохранению информации о ней на бумажных и компьютерных носителях и в форме образцов; система-субъект на данной стадии представляет собой архив или банк данных.

Можно сказать, что модель системы-субъекта информационного изделия содержит такие подсистемы, как «аналитик», «исследователь», «проектировщик», «эксперт», «лицензиар», «управление производством», «управление развитием», «контролер», «архивариус», которые переживают разные стадии своих жизненных циклов в соответствии с задачами, которые выполняет система-субъект в процессе удовлетворения возникшей потребности в информации.

Проект – это наиболее полная модель системы информатики, пригодная для физического осуществления идеи удовлетворения определенных потребностей внешней среды в информации, и проектировщик – существенная часть модели системы-субъекта информационного изделия.

Системная технология может рассматриваться, как методология проектирования и управления проектами систем информатики.

Модель внешней среды – еще один важный компонент, оказывающий существенное влияние на формирование модели информационной системы. Также, как и в общем случае, внешняя среда системной триады информатики включает все системы, которые не контролируются системой-субъектом данной системной триады и всеми ее подсистемами (исследователь, проектировщик, управление производством, развитием и архивом).

 


Классификация систем информатики

 

В настоящем разделе на основе классификации систем, предложенной в разделе 3.1, разработана классификация систем информатики.

 


* Концептуальные и физические системы информатики. По признаку принадлежности к стадиям жизненного цикла можно различать концептуальные и физические системы информатики. На концептуальной и постфизической стадиях система информатики существует в концептуальной форме, на физической стадии – в физической форме.

 

Концептуальные системы информатики – это модели систем информатики, необходимые для исследования, анализа, проектирования, экспертизы, лицензирования, архивирования, управления, контроля. Концептуальные системы информатики существуют в виде в виде замыслов, идей, концепций, схем и методов построения систем информатики, напр., систем управления информационными процессами. Концептуальными системами информатики являются также математические и иные модели экологических, социальных и экономических систем, проекты полезных моделей, промышленных образцов, других объектов промышленной собственности, объектов авторского права и смежных прав. Концептуальные системы информатики предназначены для построения физических систем информатики. Концептуальные системы информатики тиражируются, распространяются и хранятся с помощью физических носителей информации: бумага, компьютерные носители и др. Физические носители информации также могут представлять собой системы или подсистемы систем, но это системы, построенные в соответствии с другими концептуальными моделями, чем та концептуальная система информатики, для которой они используются, как носители.