Структура информационной технологии и законы ее построения

Рассмотрев информационную технологию с точки зрения ее применения в современных технологических процессах и обсудив распространенные современные информационные технологии, начинаем рассматривать информационную технологию изнутри, с точки зрения ее внутренней структуры и законов построения.

В широком смысле под технологией понимают науку о законах производства материальных благ. В этой науке можно выделить три основные части:

• Идеология - принцип производства;
• Орудия труда - станки, машины, агрегаты;
• Кадры - носители профессиональных знаний.

Эти составляющие называются: информационная, инструментальная и социальная. Для данного производства технология понимается в узком смысле как совокупность методов, определяющих последовательность действий для реализации данного производственного процесса. Уровень технологии определяет в конечном итоге ступень развития общества. Для любой технологии могут быть выделены цель, предмет и средства:

• Целью технологии в промышленности является повышение качества и снижение себестоимости продукции.
• Предметами технологии являются материальные объекты, воздействуя на которые получают конечный продукт.
• Средства технологии - это, понятно, орудия труда.

Орудия труда непрерывно совершенствуются. Появились технологии механизации и автоматизации производства. Развитие технологии нацеливалось на улучшение качества и создания новых видов продукции. Но эта цель достигалась только при создании новых технологических процессов, на возможности качественного управления технологическими процессами. В управлении участвовали люди и ЭВМ. Совершенствование технологий меняло и социальную структуру общества. С развитием технологи формировались новые производственные отношения.

Технология формируется как наука, в которой выделяются методология и конкретные средства реализации.

Методология любой технологии включает в себя:

1. Декомпозицию производственного процесса на отдельные взаимосвязанные и подчиненные составляющие: стадии, этапы, фазы, операции;
2. Программную реализацию определенной последовательности выполнения операций, фаз, этапов, стадий производственного процесса в соответствии с целью данной технологии;
3. Детерминированность предписаний (инструкций) по выполнению операций, которая формализуется в технологической документации.

Технология представляет собой систему, которая имеет свою организационную и функциональную структуру, математические, технические и информационные средства.

• Организационная структура технологии - это организация производственного процесса со всеми связями между отдельными структурными единицами данного производства.
• Функциональная часть - это функции, выполняемые структурными единицами и взаимодействие этих функций.
• Математические средства системы (в нашем случае технологии) - это модели и методы, позволяющие формализовать технологический процесс для оптимального управления им.
• Информационные средства - это информация, организованная либо в виде документов, либо в виде массивов. Она присутствует на всех стадиях технологического процесса: разработки, внедрения и эксплуатации.
• Технические средства - средства производства, на которых реализуется технологический процесс.

В технологической системе процесс производства должен быть реализован так, чтобы он был управляемым.

Управление - это целенаправленное воздействие на параметры технологического процесса с целью обеспечения заданного качества продукта.

Рассмотрим обобщенную структуру ручной технологии управления.

Рис.4. Технология ручного управления (ОУ - объект управления, ИО - исполнительный орган, Ч - человек.)

Человек является управляющим элементом. Он воздействует вручную или через механизмы на исполнительный орган, связанный с объектом управления. Технология управления базируется на опыте Ч, который получает осведомительную информацию Iос от объекта управления и сам преобразует эту информацию в управляющее воздействие И. Опыт - возможность качественного управления.

С возрастанием сложности и размерности объекта управления, с увеличением объема осведомительной информации человек теряет способность перерабатывать информацию в оперативном режиме. Возникает дополнительная функция обработки информации. Эта функция выполняется ЭВМ, находящейся в распоряжении человека.

Происходит переход к следующему этапу технологии управления - ручная технология с обработкой данных на средствах вычислительной техники (СВТ).

Рис.5. Управление с машинной обработкой данных.

В таком варианте человек непосредственно работает со средствами вычислительной техники (сначала механическими, электромеханическими и далее ЭВМ). Осведомляющая информация с объекта управления преобразуется во входную информацию Iвх, которая передается на средства вычислительной техники для обработки. Формируется выходная информация Iвых. Имея некоторое представление о процессе управления (концептуальная модель), человек усваивает выходную информацию и с ее учетом формирует управляющее воздействие U на исполнительный орган ИО.

Появляется новый процесс при управлении объектом - обработка данных.

В рассмотренных вариантах в контуре управления участвует только человек. Система управления еще отсутствует. Однако наличие средств обработки данных и творческого начала в участии человека позволяет рассматривать эту модель, как некие задатки автоматизированного управления.

Следующий этап - переход к технологии автоматизированного управления.

Автоматизированное управление применяется на таких существенных уровнях производства, как технологический и организационно-экономический. Для технологического уровня характерно автоматизированное управление в виде включения технических средств (в том числе ЭВМ) непосредственно в контур управления.

Рис.6. Обобщенная структура автоматизированного управления для технологического уровня производства.

Роль человека при такой структуре управления состоит в построении концептуальной модели процесса управления. Концептуальная модель в виде входной информации Iвх формируется человеком в некую программу П, которая задается ЭВМ. На основе программы и осведомительной информации, поступающей с объекта управления через датчик Д и преобразователь Пр1, ЭВМ вырабатывает управляющую Iy информацию. Через преобразователь Пр2 управляющая информация преобразуется в воздействие И , которое управляет (ИО) исполнительным органом. Исполнительный орган задает состояние объекта управления. Одновременно ЭВМ вырабатывает выходную Iвых информацию. Она необходима человеку для корректировки (или пополнения) концептуальной модели. При наличии математической модели, адекватно описывающей технологический процесс, человек может быть исключен из этой схемы управления. В таком случае процесс управления будет называться не автоматизированным, а автоматическим.

Рассмотрим организационно-экономический уровень управления, в нем роль человека в автоматизированном управлении возрастает.

Рис.7. Организационно-экономический уровень управления.

В качестве объекта управления на организационно-экономическом уровне выступают предприятия, даже целые отрасли. Целью может быть, например, максимизация прибыли. В контуре управления участвует только человек, который обрабатывает с помощью СВТ (ЭВМ) полученную с производства осведомительную информацию. В основе процесса управления лежит концептуальная модель, которая формируется человеком в виде экономико-математической модели управления ЭММУ. В этой модели формализуется критерий управления предприятия (максимум прибыли, минимум потерь, максимум оборачиваемости средств и т.д.). Эта экономико-математическая модель управления может быть разбита на частные математические модели (ЧММУ). На основе ЭММУ или ЧММУ создаются алгоритмические модели (АМ). Они реализуются на ЭВМ с помощью ПО.

Т.о. получаем автоматизированную систему управления, в которой важной самостоятельной частью (подсистемой) является информационное обеспечение. Автоматизированная система управления реализуется как система обработки данных. Итогом обработки является выходная информация. Она тоже реализует ЭММУ - концептуальную модель системы. Человек принимает решение по управлению и выдает управляющую информацию Iy.

Отличие от технологического уровня состоит прежде всего в том, что, если на технологическом уровне Iy реализовывалось в виде электрического сигнала, то на организационно-экономическом Iy представляет собой информацию, управляющую ОУ (управляющей информацией). Возникает обмен информацией, начинается информационный процесс, он осуществляется на основе документооборота. Мы уяснили, что на организационно-экономическом уровне технология автоматизированного управления базируется на технологии обработки больших объемов информации.

Рис.8.Выделение ИТ в систему.

Видно на рис.8, что контур обработки информации выделяется, он отрывается от контура управления и приобретает самостоятельность. В систему выделяется информационная технология (ИТ). В ИТ предметом труда становится входная информация Iвх.

I вх - это комплекс решаемых задач. Продуктом становится выходная информация Iвых, орудием труда - ЭВМ.

Опираясь на вышеизложенное, сформулируем цели, методы и средства информационной технологии:

• Цель ИТ - качественное формирование и использование информационного продукта в интересах пользователя.
• Методы ИТ - методы обработки данных.
• Средства ИТ - математические, технические, программные, информационные средства.

Под ИТ будем понимать совокупность внедряемых в систему организационного управления принципиально новых средств и методов обработки данных. Они представляют собой самостоятельные, целостные, технологические системы и обеспечивают целенаправленное создание, передачу, хранение и отображение информационного продукта (данных, идей и знаний) с наименьшими затратами и в соответствии с законами той среды, где развивается ИТ.

Средства и методы обработки данных могут иметь разное практическое приложение. Поэтому следует выделить глобальную, базовую, и конкретные ИТ.

• Глобальная ИТ включает модели, методы и средства формирования и использования информационного ресурса в обществе (мониторинг окружающей среды).
• Базовая ИТ ориентируется на определенную область применения (производство, проектирование, обучение и т. д.).
• Конкретные ИТ задают обработку данных в реальных задачах пользователя.