Понятие архитектуры информационной системы. Различные аспекты понятие архитектуры ис

Понятие информационные системы. Классификация информационных систем. Виды обеспечения информационных систем.

ИС- это совокупность технических, программных и организационных обеспечений и персонала, предназначенная для своевременного обеспечения надлежащих людей надлежащей информацией.

1. По степени автоматизации : Ручные ИС (человек),Автоматические ИС (без человека), Автоматизированные ИС (человек+технические ср-ва, главная роль отводится компьютеру)

2. От характера обработки данных ИС: информационно-поисковые и

3. информационно-решающие

4. По характеру использования: управляющие и советующие.

5. От сферы применения : ИС организационного управления, ИС управления технологическими процессами (ТП, ИС автоматизированного проектирования (САПР, интегрированные (корпоративные) ИС

6. От уровня управления использования системы : ИС оперативного уровня, ИС функционального уровня, ИС уровня специалистов, ИС уровня уровня

7. Стратегическая И С –СППР

8. По архитектуре : настольные, распределенные (файл-сервер, клиент-сервер)

9. Распределенные ИС : локальные (файловая, файл-серверная), двухзвенная (клиент-сервер), трехзвенная(клиент-несколько серверов)

10. По сфере применения: экономическая, медицинская, географическая, научно-математическая и др..

11. По охвату задач: персональная, групповая, корпоративная.

ИС в управлении предприятием.

Cтруктуру ИС можно рассматривать как процесс распределения информационных потоков предприятия и как взаимодействие подразделений, учитывая организационную структуру предприятия и его иерархию. Разнообразие задач, возникающих на предприятиях и решаемых с помощью ИС, привело к появлению множества разнотипных систем, отличающихся принципами построения и заложенными в них правилами обработки информации. Ни одна отдельно взятая система не сможет аккумулировать в себе всю информацию, необходимую для функционирования организации в целом. ИС строятся таким образом, чтобы охватить все сферы деятельности организации

КИС. Структура и требования к КИС

· КС с точки зрения ИТ по своему составу – это совокупность различных программно-аппаратных платформ, универсальных и специализированных приложений различных разработчиков, интегрированных в одну систему, которая наилучшим образом решает уникальную задачу каждого конкретного предприятия.

КИС имеют иерархическую структуру, из нескольких уровней, для них характерна архитектура клиент-сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура. В крупных ИС наиболее распространены серверы с СУБД Oracle, DB2,Microsoft, SQL-сервер.

· КС с точки зрения управления :

1. КИС-управленческая идеология, обьединяющая бизнес-стратегии и информационную технологию

2. КИС-это масштабируемая система, предназначенная для комплексной автоматизации всех видов хозяйственной деятельности больших и средних предприятий, в т.ч. корпораций, состоящих из групп компаний, требующих единого управления.

КИС – это система управления персоналом, материальными, финансовыми и другими ресурсами, которые используются для поддержки, планирования и управления предприятием, а также для принятия управленческих решений ее руководителями.

Виды архитектуры информационной системы

Любая информационная система (ИС) включает в себя три компонента:

• Управление данными;
• Бизнес-логику;
• Пользовательский интерфейс.

Данные хранятся в базах данных, а управление ими осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД). Бизнес-логика определяет правила, по которым обрабатываются данные. Она реализуется набором процедур, написанных на различных языках программирования. Пользователь работает с интерфейсом, где логика работы ИС представлена в виде элементов управления – полей, кнопок, списков, таблиц и т.д.

Однако, эти три компонента в разных ИС взаимодействуют друг с другом различными способами.

Определение 1

Архитектурой информационной системы называется концепция, согласно которой взаимодействуют компоненты информационной системы.

Существуют следующие виды архитектур ИС:

• Локальная;
• Файл-серверная;
• Клиент-серверная;
• Трехслойная.

Локальные информационные системы

Локальные информационные системы широко использовались до появления компьютерных сетей. В этом случае все компоненты ИС располагаются на одном компьютере. Очевидным недостатком этой архитектуры является возможность работать в ИС только одному пользователю. Другие пользователи не имеют возможности получить доступ к данным даже для чтения.

Файл-серверная архитектура

С появлением компьютерных сетей возникла возможность хранить данные в файл ах на выделенном специально для этой цели компьютере. Такой компьютер называется файловым сервером или просто сервером . Компьютеры пользователей соединены с сервером сетью, поэтому доступ к данным, могут получить несколько пользователей одновременно. Однако, кроме функции хранения данных и обеспечения доступа к ним, сервер никаких функций не выполняет. Приложения, обрабатывающие данные, находятся на пользовательских компьютерах.

Пример 1

Предположим, что в базе данных на сервере хранится список сотрудников крупного предприятия. На предприятии 1500 сотрудников и 10 подразделений. Пользователю нужно получить число сотрудников, работающих в каждом подразделении. Для решения этой задачи пользователь должен запросить данные всех 1500 сотрудников с сервера по сети, после чего на пользовательском компьютере выполнится процедура, которая осуществит подсчет сотрудников в каждом подразделении. Результатом процедуры будет 10 строк. Таким образом, чтобы получить 10 строк придется передать по сети 1500 строк.

Обработка данных на пользовательском компьютере всегда сопровождается передачей по сети большого количества «лишней» информации. Основными недостатками файл-серверной архитектуры являются:

• высокая загруженность сети и, как следствие, низкая скорость работы;
• сложность поддержания непротиворечивости данных, из-за их несогласованной обработки разными пользователями.

Клиент-серверная архитектура

До определенного момента на СУБД возлагались лишь задачи хранения данных и организации доступа к ним. С развитием технологий в состав СУБД разработчики стали включать новый компонент – процедурный язык программирования. С его помощью в СУБД стало возможным создавать процедуры для обработки данных, которые можно вызывать повторно. Такие процедуры называются хранимыми процедурами . Наличие хранимых процедур дало возможность осуществлять некоторую часть обработки данных на сервере.

Пример 2

Рассмотрим задачу из примера 1 в условиях клиент-серверной архитектуры. Пользователь отправит на сервер запрос, который запустит процедуру. Процедура выполнится непосредственно на сервере. Она подсчитает количество сотрудников в каждом подразделении и отправит полученные 10 строк по сети на клиентский компьютер. Таким образом, произойдет существенная экономия трафика: вместо 1500 строк будет передано по сети всего 10.

Клиент-серверная архитектура позволяет разгрузить сеть и поддерживать непротиворечивость данных за счет их централизованной обработки. Однако, языки хранимых процедур не приспособлены для полноценной реализации бизнес-логики. Поэтому бизнес-логика в клиент-серверных ИС по-прежнему реализуется на клиентских компьютерах. Такой подход имеет следующие недостатки:

• любые изменения в бизнес-логике требуют обновления на клиентском компьютере;
• клиентские компьютеры должны быть достаточно производительными;
• слабая защита данных от взломов.

Трехуровневая архитектура

Все недостатки клиент-серверной архитектуры связаны с тем, что на клиентском компьютере лежит слишком большая нагрузка, которую можно было бы перенести на сервер. Поэтому дальнейшее развитие технологий двигалось в направлении переноса нагрузки с клиентских компьютеров на сервер. В дополнение к хранимым процедурам разработчики стали использовать серверные языки программирования. Это дало возможность создавать в ИС промежуточный уровень - сервер приложений.

Определение 2

Сервер приложений – это комплекс программ, выполняемых на сервере и реализующих бизнес-логику ИС.

Использование сервера приложений позволяет максимально разгрузить клиентские компьютеры и сделать обработку данных еще более централизованной, что повышает скорость и надежность ИС.

Архитектура ИС, типы архитектур

Любая организация представляет собой сложную систему. Для изучения сложных систем используется системный подход, для применения которого вводится понятие архитектуры. В понятии архитектуры воплощается идея целостности системы, идея подчинения элемента системы ее замыслу, назначению, миссии.

Архитектура системы , согласно ANSI/IEEE Std 1471-2000 – это «фундаментальная организационная структура системы, воплощенная в ее компонентах, их взаимоотношениях между собой и с окружением, и принципы, управляющие ее построением и эволюцией».

В настоящее время понятие архитектуры широко используется при анализе, описании, моделировании деятельности организаций (предприятий) как сложных системных объектов. Существование организации (предприятия) предполагает наличие у нее некоторой архитектуры, которая может или нет обеспечить необходимый уровень управления и контроля процессов производства продукции/услуг, добиться соответствия продукции/услуг ожиданиям потребителей, реализовать поставленные цели.

Архитектура организации должна включать описание роли людей, описание процессов (функции и поведение), представление всех вспомогательных технологий на протяжении жизненного цикла организации. Она определяет структуру бизнеса, информацию, необходимую для его ведения, технологии, применяемые для поддержания бизнес-операций и процессы преобразования, развития и перехода, необходимые для реализации новых технологий при изменении или появлении новых бизнес-потребностей.

Традиционно архитектура организации представляется в виде следующих слоев (таблица 1.3.1).

В зависимости отмиссии, стратегии развития и долгосрочных бизнес-целей бизнес-архитектура определяет необходимые бизнес-процессы, информационные и материальные потоки, поддерживающую их организационную структуру.

Системная архитектура определяет совокупность методологических, технологических и технических решений для обеспечения информационной поддержки деятельности организации, определяемой его бизнес-архитектурой, и включает в себя архитектуры приложений, данных и техническую.

Архитектура приложений включает прикладные программные системы, поддерживающие выполнение бизнес-процессов, интерфейсы взаимодействия прикладных программных систем между собой и с внешними системами, источниками или потребителями данных, средства и методы разработки и сопровождения приложений.

Архитектуру данных определяют базы данных и хранилища данных, системы управления базами данных и хранилищами данных, правила и средства разграничения доступа к данным.

Сетевая архитектура и архитектура платформпредставляют техническую архитектуру .

Сетевую архитектуру образуют вычислительные сети, используемые коммуникационные протоколы, сервисы и системы адресации в сетях, методики обеспечения бесперебойной работы сетей в форс-мажорных условиях.

Архитектура платформ включает аппаратные средства вычислительной техники – серверы, рабочие станции, устройства хранения данных и другое компьютерное оборудование, операционные и управляющие системы, утилиты и офисные программные системы, методики обеспечения бесперебойной работы аппаратуры (главным образом, серверов) и баз данных в форс-мажорных обстоятельствах.

Архитектура организации является одним из главных средств управления изменениями в бизнесе и технологиях, при этом поддерживает работу менеджеров при анализе потенциальных изменений и их реализации, создает основу для совместной работы бизнес-менеджеров и ИТ-менеджеров, создает единое информационное пространство организации.

Архитектура информационной системы – это концептуальное описание структуры, определяющее модель, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.

Архитектура информационной системы предусматривает наличие трех компонент:

1. Информационные технологии – аппаратно-программная компонента, телекоммуникации и данные, совместно обеспечивающие функционирование информационной системы и являющиеся ее главной материальной основой;

2. Функциональные подсистемы – специализированные программы, обеспечивающие обработку и анализ информации для цельной подготовки документов или принятия решений в конкретной функциональной области на базе информационных технологий;

3. Управление информационными системами обеспечивает оптимальное взаимодействие информационных технологий, функциональных подсистем и связанных с ними специалистов, а также их развитие в течение всего жизненного цикла информационной системы.

Различают следующие виды архитектур: файл-сервер; клиент-сервер; многоуровневая; архитектура на базе хранилища данных; Internet/Intranet.

В общем случае функции клиентского приложения разбиваются на следующие группы:

Ввод и отображение данных (презентационная логика) – часть кода клиентского приложения, которая определяет, что пользователь видит на экране, когда работает с приложением. Как правило, получение информации от пользователя происходит посредством различных форм. А выдача результатов запросов – посредством отчетов;

Бизнес-логика – часть кода клиентского приложения, которая определяет алгоритм решения конкретных задач приложения. Она определяет функциональность и работоспособность системы в целом. Блоки программного кода могут быть распределены по сети и использоваться многократно (CORBA, DCOM) для создания сложных распределенных приложений;

Обработка данных внутри приложения (логика базы данных) – часть кода клиентского приложения, которая связывает данные сервера с приложением. Она обеспечивает добавление, модификацию и выборку данных, проверку целостности и непротиворечивости данных и реализацию транзакций

Физически, функции могут реализовываться одним программным модулем, или же распределяться на несколько параллельных процессов в одном или нескольких узлах сети.

Рассматриваются следующие архитектуры

Файл-сервер – выделенный сервер, оптимизированный для выполнения файловых операций ввода-вывода и предназначенный для хранения файлов любого типа, обладающий большим объемом дискового пространства. Для повышения надежности хранения данных оборудуется RAID контроллером.

В архитектуре «файл-сервер» сервер выполняет функции хранения данных и кода программы, а клиент – обработку данных. Клиент обращается к серверу на уровне файловых команд, система управления файлами считывает запрашиваемые данные из БД и поблочно передает эти данные клиентскому приложению. Фактически, эта архитектура предполагает автономную работу программного обеспечения ИС на разных компьютерах в сети. Компоненты ИС взаимодействуют только за счет наличия общего хранилища данных под управлением СУБД, поддерживающей файл-серверную архитектуру.

При использовании файл-серверной архитектуры копия СУБД создается для каждого инициированного пользователем сеанса работы с ней, которая выполняется на том же процессоре, что и пользовательский процесс. Вся ответственность за сохранность и целостность базы данных лежит на программе и сетевой операционной системе. Обработка всех данных происходит на рабочих местах, а сервер используется только как разделяемый накопитель. При больших объемах данных и работе во многопользовательском режиме существенно снижается быстродействие.

В архитектуре ИС «файл-сервер» присутствует «толстый» клиент и очень «тонкий» сервер в том смысле, что почти вся работа выполняется на стороне клиента, а от сервера требуется только достаточная емкость дисковой памяти.

К недостаткам архитектуры «файл-сервер» относят высокий сетевой трафик, связанный с передачей по сети множества блоков и файлов, необходимых приложениям клиентов; ограниченное множество команд манипулирования данными; отсутствие развитых средств защиты данных (только на уровне файловой системы).

1.4. Структура корпоративной информационной системы и требования.

Рис. 1.5.1. Структура семейства стандартов ИСО 9000

Внедрение и поддержание на предприятии системы качества в соответствии со стандартами семейства ИСО 9000 предполагает использование программных продуктов таких классов:

Комплексные системы управления предприятием (автоматизированные информационные системы поддержки принятия управленческих решений), АИСППР

Системы электронного документооборота,

Продукты, позволяющие создавать модели функционирования организации, проводить анализ и оптимизацию ее деятельности (в том числе, системы нижнего уровня класса АСУТП и САПР, продукты интеллектуального анализа данных, а также ПО, ориентированное исключительно на подготовку и поддержание функционирования систем качества в соответствии со стандартом ИСО 9000)

Следовательно, внедрение системы качества ИСО 9000 и внедрение корпоративной информационной системы на предприятии взаимосвязаны.

Корпоративная информационная система (КИС) - это совокупность информационных систем отдельных подразделений предприятия, объединенных общим документооборотом, таких, что каждая из систем выполняет часть задач по управлению принятием решений, а все системы вместе обеспечивают функционирование предприятия в соответствии со стандартами качества ИСО 9000. Исторически сложились ряд требований к корпоративным информационным системам. Основными требованиями являются функциональные и системные. Основными системными требованиями являются:

системность и комплексность: система должна охватывать все уровни управления организацией с учетом филиалов, дочерних фирм, сервисных центров и представительств. Весь процесс производства с точки зрения информатики представляет собой непрерывный процесс порождения, обработки, изменения, хранения и распространения информации. Каждое рабочее место - будь то рабочее место сборщика на конвейере, бухгалтера, менеджера, кладовщика, специалиста по маркетингу или технолога - это узел, потребляющий и порождающий определенную информацию.

стандартизация и унификация:

единообразие форм представления информации, а также учета, контроля и хранения документов;

единообразие по возможности пользовательского интерфейса для всех решаемых задач;

единый порядок документирования, сопровождения и модификации;

система должна строиться на основе типовых программных продуктов и стандартных технологиях и методологиях учета и анализа данных;

надежность: сохранность данных, отсутствие сбоев и надежная работа системы;

безопасность: требование безопасности включает в себя несколько аспектов:

защита данных от потери. Это требование реализуется, в основном, на организационном, аппаратном и системном уровнях. Прикладная система, какой является, например АСУ, не обязательно должна содержать средства резервного копирования и восстановления данных. Эти вопросы решаются на уровне операционной среды;

сохранение целостности и непротиворечивости данных. Прикладная система должна отслеживать изменения во взаимозависимых документах и обеспечивать управление версиями и поколениями наборов данных;

предотвращение несанкционированного доступа к данным внутри системы. Эти задачи решаются комплексно как организационными мероприятиями, так и на уровне операционных и прикладных систем. В частности, прикладные компоненты должны иметь развитые средства администрирования, позволяющие ограничивать доступ к данным и функциональным возможностям системы в зависимости от статуса пользователя, а также вести мониторинг действий пользователей в системе.

предотвращение несанкционированного доступа к данным извне. Решение этой части проблемы ложится в основном на аппаратную и операционную среду функционирования КИС и требует ряда административно-организационных мероприятий.

адаптивность или гибкость: то есть гибко настраиваться на разное законодательство, иметь разноязыковые интерфейсы, уметь работать с различными валютами одновременно; гибкость системы в настройке позволяет смоделировать любую схему работы предприятия;

модульность построения дает поэтапно расширять функциональность системы, к тому же если система не создается под конкретное производство, а приобретается на рынке готовых систем, модульность позволяет исключить из поставки компоненты, которые не вписываются в инфологическую модель конкретного предприятия или без которых на начальном этапе можно обойтись, что позволяет сэкономить средства;

простота: разработчики сделают все, чтобы работа с системой была удобна для пользователей и администратора. Для этого настройка системы должна быть реализована на основе стандартных средств (например, Windows-интерфейс);

масштабируемость и переносимость на другую аппаратную платформу;

открытость (выход в международные сети – с одной стороны, а так же возможность настройки системы на особенности конкретного предприятия);

на определенном этапе развития предприятия рост требований к производительности и ресурсам системы может потребовать перехода на более производительную программно-аппаратную платформу. Чтобы такой переход не повлек за собой кардинальной ломки управленческого процесса и неоправданных капиталовложений на приобретение более мощных прикладных компонентов, необходимо выполнение требования мобильности;

поддержка внедрения и сопровождения со стороны разработчика;

способность системы к развитию.

Все функциональные подсистемы КИС используют общее информационное и техническое обеспечение. Это означает, что необходимо так создать и организовать функционирование комплекса технических средств и информационных ресурсов, чтобы своевременно решать все задачи функциональных подсистем.

В свою очередь, прикладная система выдвигает ряд требований к среде, в которой она функционирует. Средой ее функционирования являются сетевая операционная система, операционные системы на рабочих станциях, система управления базами данных и ряд вспомогательных подсистем, обеспечивающих функции безопасности, архивации и т.п.

Тема 2. Информационные ресурсы корпоративных информационных систем

2.1 Информационная модель организации

С позиций кибернетики процесс управления системой, как направленное воздействие на элементы системы для достижения цели, можно представить в виде информационного процесса, связывающего внешнюю среду, объект и систему управления. При этом внешняя среда и объект управления информируют систему управления о своем состоянии, система управления анализирует эту информацию, вырабатывает управляющее воздействие на объект управления, отвечает на изменения внешней среды и при необходимости модифицирует цель и структуру всей системы (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Схема управления экономическим объектом

Объект и система управления между собой и с внешней средой связаны через информационные потоки – совокупность, циркулирующей информации как внутри системы, так и между системой и внешней средой, необходимой для управления предприятием.Информационный поток характеризуется маршрутом движения информации от источника к получателю, направление которого задается адресами источника и получателя информации; объемом передаваемой информации и его составляющими.

Можно выделить следующие информационные потоки (ИП):

Информационный поток из внешней среды (1) в систему управления, который можно разделить на две составляющие:

Нормативная информация, создаваемая государственными учреж-дениями в области законодательства;

Информация о конъюнктуре рынка, создаваемая конкурентами, потребителями, поставщиками;

Информация, передаваемая из системы управления во внешнюю среду (2): отчетная информация, прежде всего, финансовая информация в государственные органы, инвесторам, кредиторам, потребителям; маркетинговая информация потенциальным потребителям;

Информационный поток из системы управления на объект управления (3 – прямая кибернетическая связь) – совокупность плановой, нормативной и распорядительной информации для осуществления хозяйственных процессов;

Информация от объекта управления в систему управления (4 – обратная кибернетическая связь) – учетная информация о состоянии объекта управления (сырье, материалы, денежные, энергетические, трудовые ресурсы, готовая продукция и выполненные услуги) в результате выполнения хозяйственных процессов.

КИС этими информационными потоками связывает воедино три компонента: объект управления, систему управления и внешнюю среду, рассматривая каждого из них и как источник, и как потребителя информации.

КИС накапливает и перерабатывает поступающую учетную информацию и имеющиеся нормативы и планы в аналитическую информацию, служащую основой для прогнозирования развития объекта управления, корректировки его целей и создания планов для нового цикла воспроизводства.

Формы проявления информационных потоков можно свести к следующим видам: бумажный документ, электронный документ, визуальный документ (фотографии, кинопленка, телевидение и т. д.), вербальные (устные) сообщения (разговор, радио, телефон), структурированная информация из баз данных.

Как и материальные, информационные потоки характеризуются источником возникновения, объемными и качественными показателями, скоростью передачи, ритмичностью, векторной направленностью и т.д. По отношению к системе они делятся на: внешние и внутренние информационные потоки. По предназначению – входные и выходные информационные потоки.

Данные могут обрабатываться и перемещаться тремя способами: по мере возникновения (потоком); с регулярной периодичностью – информация накапливается, затем обрабатывается и перемещается через заранее установленные интервалы времени; нерегулярно (по мере возникновения отдельных информационных совокупностей).

Следовательно, важнейшая особенность процесса управления заключается в его информационной природе .

С точки зрения информационных технологий, решение любой производственной или научной задачи описывается следующей технологической цепочкой: реальный объект – модель – алгоритм – программа – результаты – реальный объект. В этой цепочке важнейшую роль играет звено «модель», как необходимый, обязательный этап решения задачи. Под моделью при этом понимается некоторый образ реального объекта (системы), отражающий существенные его свойства и заменяющий объект в процессе решения задачи.

По форме представления модели можно классифицировать на:

- вербальные (текстовые), описываемые предложениями на формализованном естественном языке;

- математические , основанные на формальных языках, широко используемые математические методы;

- информационные, описывающие информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы.

В рамках информатики как самостоятельной науки выделяют класс информационных моделей. Информатика имеет самое непосредственное отношение и к математическим моделям, поскольку они являются основой применения компьютера при решении задач различной природы: математическая модель исследуемого процесса или явления на определенной стадии исследования преобразуется в компьютерную (вычислительную) модель, которая затем превращается в алгоритм и компьютерную программу.

Человек в своей деятельности имеет дело как с реальными объектами (предметами, процессами, явлениями), так и с их разного рода заместителями: материальными макетами, описаниями, рисунками, схемами, таблицами, компьютерными программами и т.д. Замена одного объекта другим, но сохраняющим все существенные свойства исходного объекта, называется моделированием, сам заменяющий объект – моделью исходного объекта. Цель моделирования – назначение будущей модели, т.е. определяются те свойства объекта-оригинала, которые будут воспроизведены в модели в рамках поставленной задачи.

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Построению информационной модели предшествует:

Выделение существенных частей и свойств объекта в рамках поставленной задачи;

Определение связи между существенными компонентами в моделируемой системе;

Определение ее структуры.

Свойства информационной модели:

1. Полнота;

2. Целостность и непротиворечивость;

4. Сложность;

5. Избыточность;

6. Архитектура.

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

Табличные информационные модели проще всего строить и исследовать на компьютере с помощью электронных таблиц и систем управления базами данных.

Группа объектов, обладающих одинаковыми свойствами, называется классом объектов . Внутри класса объектов могут быть выделены подклассы, объекты которых обладают некоторыми особенными свойствами, в свою очередь подклассы могут делиться на еще более мелкие группы и так далее. Такой процесс систематизации объектов называется процессом классификации .

В процессе классификации объектов часто строятся информационные модели, которые имеют иерархическую структуру . В биологии весь животный мир рассматривается как иерархическая система (тип, класс, отряд, семейство, род, вид), в информатике используется иерархическая файловая система и так далее.

Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер. Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между собой высокоскоростными линиями связи. При этом одни части (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и австралийская). Связи между вершинами носят двусторонний характер и поэтому изображаются ненаправленными линиями (ребрами ), а сам граф поэтому называется неориентированным .

В основе информационного моделирования лежат три основных постулата:

все состоит из элементов;

элементы имеют свойства;

элементы связаны между собой отношениями.

Объект, к которому применимы эти постулаты, может быть представлен информационной моделью.

Информационные модели можно проклассифицировать по различным признакам (табл. 2.1).

Таблица 2.1 – Классификация информационных моделей

Информация как элемент управления и предмет управленческого труда должна обеспечить качественное представление о задачах и состоянии управляемой и управляющей систем и разработку моделей желаемого их состояния.

Процесс обслуживания информационных потоков является основной задачей информационного обеспечения КИС, в котором можно выделить два уровня характеристик:

элементный – совокупность данных, признаков, форм и видов носителей информации, их номенклатура;

системный – взаимосвязи и зависимости между классификационными группами информации, реализуемый в виде информационных моделей, в которых исследуется движение информационных потоков, их интенсивность и устойчивость, алгоритмы преобразования информации и соответствующая этим объективным условиям схема документооборота.

Для формирования информационного обеспечения необходимо:

ясное понимание целей, задач, функций всей системы управления организацией;

выявление движения информации, представленной для анализа в виде схем информационных потоков, от момента возникновения и до ее использования на различных уровнях управления;

наличие и использование системы классификации и кодирования;

владение методологией создания концептуальных информационно-логических моделей, отражающих взаимосвязи информации;

создание массивов информации на машинных носителях, что требует наличия современного технического обеспечения.

В основе создания информационного обеспечения лежит информационная модель организации (предприятия).

Для анализа информационного обеспечения наибольшее значение имеет выделение следующих разновидностей информации (табл. 2.2).

Таблица 2.2 – Классификация информации

Информационная модель является фундаментом для реализации бизнес-решений с использованием современных технологий.

Характеризуя информацию как предмет труда в процессе управления, необходимо учесть ряд ее особенностей. Прежде всего, информация – это предмет труда длительного пользования. При использовании она не теряет своих потребительских свойств, хотя и входит в состав готового продукта (управленческого решения), составляя его субстанцию. Такая особенность информации предлагает определенную специфику ее формирования. Наибольший объем работ и затрат связан с первоначальным созданием информационных массивов – баз данных. В последующем данные периодически обновляются, корректируются, но продолжают использоваться.

Информация относится к предметам труда особого рода также потому, что она способна к саморазвитию. Количественное накопление информации дает возможность более четко установить тенденцию развития управляемого объекта и выявить новые связи между отдельными классификационными группами информации. Это позволяет в качестве одного из важнейших принципов построения информационной системы сформулировать получение максимума производной при минимуме исходной информации.

Старение информации в ряде случаев связано с потерей ее ценности для конкретных условий и целей, но она может быть «омоложена» и вновь приобретает ценность с изменением условий. Определенную полезность сохраняет даже ретроспективная информация как база для анализа динамики.

Информация должна быть подготовлена к использованию. В зависимости от степени ее подготовленности может быть выделена первичная информация как набор данных, показателей, описывающих отдельные стороны процесса и его элементов, вторичная информация, прошедшая определенное упорядочение и классификацию.

В процессе организации информации принципиальное значение имеет расчленение ее на условно-постоянную, выполняющую роль нормативно-справочной и характеризующей процесс в статике, и переменную – в динамике. В связи с этим информационные модели могут быть разделены на группы:

Информационные модели отдельных элементов и локальных процессов, описывающие статическое состояние объекта;

Информационные модели динамики, характеризующие изменение отдельных элементов и процессов;

Интегрированные информационные модели, описывающие определенные решения и имеющие активную направленность.

Процесс формирования информационного обеспечения включает несколько этапов:

Описание состояния объекта, т.е. «физическая фотография», которое предполагает формирование набора технико-экономических показателей и параметров, характеризующих управляющую и управляемую системы и соответствующей их классификации;

Построение справочников и классификаторов, содержащих постоянную информацию, т.е. формирование частных статических моделей;

Отражение в информационных моделях динамики отдельных элементов и процессов. При этом количественное изменение предполагает корректировку информации, а качественное изменение – ее частичную или полную перестройку;

Построение интегрированной информационной модели, отражающей взаимосвязь и динамику локальных процессов объекта управления.

В настоящее время успешно используется несколько методик анализа информационного обеспечения. Они различаются принятыми характеристиками количества информации (символы, записи, графостроки, документы и т.п.), методами и инструментами анализа. Наиболее разработанными можно считать следующие методы:

Матричного моделирования процессов разработки данных;

- графоаналитический метод исследования потоков информации.

Описание потоков информации в виде графика типа дерева ;

- схем информационных связей плановых расчетов;

- исследовательского анализа задач управления, разработанный на выявлении «коротких» потоков.

Наиболее полное и детальное отражение и анализ потоков информации можно получить с помощью информационных моделей, которые разрабатываются как матричные модели. При этом используются различные матрицы – материальные процессы и документооборот, документооборот и состав решений и задач на конкретном уровне управления, по определенным группам задач, по разным уровням управления и др.

Чаще других используются модели в виде матриц и графов. Оба эти способа моделирования предполагают выделение в информационной системе в виде самостоятельных компонентов исходных, промежуточных и конечных данных. Это позволяет изучать их изолированно, что имеет принципиальное значение для исследования потребности во внешней и внутрипроизводственной информации.

Матричные модели потоков циркулирующей информации могут быть построены в различных вариантах, но в качестве базовых выступают матрицы размерностью «документ на документ», «показатель на показатель». При этом документы могут рассматриваться как единые блоки.

В классическом виде матричные модели предназначены для анализа классификационных связей. Но они приемлемы также для изучения основных характеристик информационного обеспечения управленческого аппарата, потому что позволяют показать различные группировки видов и источников информации и способствуют более полному выявлению фактической обеспеченности и возможности улучшения задач разного вида.

Графоаналитический метод исследования информационных потоков основан на представлении их информационного графа и анализа его матрицы смежности. Графы могут быть построены на уровне документов, на уровне компонентов (исходные, промежуточные и внешние данные) и на синтетическом уровне (исходные и промежуточные данные, внешние и функциональные результаты).

Имея графы основных задач и процедур, решаемых в процессе управления, можно получить матрицу смежности графов, показывающую взаимосвязь задач и документов, используемых в управлении. Граф каждой задачи и конкретного уровня управления позволяет установить рациональную информационную преемственность, возможность использования промежуточных и конечных результатов данной задачи для других.

Структурный граф может использоваться для расчета объема информации.

Обеспечение рациональных связей между источниками и приемниками информации и путей ее циркулирования является одним из непременных условий эффективного функционирования системы управления. Относительное постоянство взаимозависимостей структурных подразделений позволяет выбирать рациональную структуру путей движения информации и наиболее эффективные технические средства для каждого канала связи.

2.1 Информационные ресурсы КИС

Информационные ресурсы – отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах).

Если рассмотреть информационные ресурсы с точки зрения их принадлежности к соответствующим службам предприятия (организации), то выполняемые ими задачи можно свести в представленную таблицу 4.

Таблица 2.3 – Роль информационных ресурсов в управлении организацией

В результате применения информационных технологий к информационным ресурсам создается некая новая информация или информация в новой форме. Эта продукция информационной системы называется информационными продуктами и услугами.

Информационная услуга – деятельность по осуществлению поиска, получения, хранения, обработки, распространения и (или) предоставления информации.

Информационный посредник – гражданин, индивидуальный предприниматель или юридическое лицо, предоставляющие информационные услуги обладателям и (или) пользователям информации.

Информационные отношения – отношения, возникающие в процессе сбора, осуществления поиска, передачи, получения, хранения, обработки, накопления, использования, распространения и (или) предоставления информации, а также ее защиты с использованием информационных технологий, систем и сетей.

Информационный продукт – некоторое информационное содержание в виде совокупности данных, сформированное производителем для распространения в вещественной и невещественной форме, предоставляется в пользование потребителю.

Основными источниками получения сведений о сложившейся организации управления и тенденциях ее развития в настоящее время являются следующие:

данные отчетности – дают возможность выявить численность и состав работников, занятых в аппарате управления, величину издержек управления, стоимость организационной и вычислительной техники;

директивная документация – приказы, распоряжения, протоколы совещаний, материалы по проверке исполнения, отчеты отдельных подразделений и т.п.;

специальные обследования – представляют собой обобщенные сведения по результатам анализа, например, анализ загруженности материально-вещественных элементов системы управления; проведение специальных опросов работников аппарата управления или коллектива соответствующего подразделения управляемого объекта.

Названные источники информации не исключают друг друга. Они должны сочетаться, взаимодополнять и обогащая получаемый разными методами материал.

Корпоративную ИС обычно рассматривают как некоторую совокупность решений и компонентов их реализации, в числе которых обязательным условием является единая база хранения информации . Поэтому по отношению к информационным ресурсам информационная система должна:

позволять накапливать определенный опыт и знания, обобщать их в виде формализованных процедур и алгоритмов решения;

постоянно совершенствоваться и развиваться;

быстро адаптироваться к изменениям внешней среды и новым потребностям организации;

соответствовать насущным требованиям человека, его опыту, знаниям, психологии.

Информационные ресурсы классифицируют по размещению источника информации (расположен источник информации внутри организации или же он внешний по отношению к ней), по предназначению .

К внешнй информации относится:

Рыночная информация – размер и рост рынка, покупательная способность, привычки, спрос и поведение потребителей, рыночная доля, информация о конкурентах – является товаром для фирм, рекламных агентств, банков, специализированных компаний, занимающихся рыночными исследованиями.

Информация о конкурентах – иногда рассматривается как часть рыночной информации. Но она заслуживает отдельного рассмотрения, поскольку может влиять на принятие стратегических решений, даже если рыночные условия не учитываются непосредственно. Компании могут, например, заинтересоваться, где конкуренты находят источники сырья и специалистов, для того чтобы участвовать в конкурентной борьбе за эти источники или сохранить уже имеющиеся. Точную информацию о конкурентах получить трудно, и эта область удостоилась пристального внимания благодаря таким неэтичным действиям некоторых компаний, как промышленный шпионаж.

Макроэкономическая и геополитическая информация – информация этого вида редко напрямую воздействует на компании, но может сыграть решающую роль при разработке долгосрочной стратегии.

Информация о поставщиках обычно концентрируется на таких аспектах, как издержки, надежность, качество и время доставки.

Внешняя финансовая информация – валютные курсы, динамика курсов акций, движение на рынке капитала и т.д.

Информация о регулировании и налогообложении.

Внутренняя информация:

Информация о производстве – эффективность производства и производительность, издержки, отходы производства и качество.

Информация о трудовых ресурсах – обучение персонала, уровень квалификации, моральное состояние персонала и расходы на обеспечение кадрами.

Внутренняя финансовая информация – информация из бухгалтерского баланса о прибыли и издержках, имуществе и обязательствах, финансовые показатели деятельности предприятия (коэффициент P/E – отношение рыночной цены акции к доходу по ней, отношение заработной платы к валовой выручке, показатели производительности и т.д.).

Информация внутри организации распределена по множеству компьютеров и хранится в виде разнообразных файлов, отчетов и сообщений электронной почты. Поэтому важнейшей задачей корпоративной информационной системы является организация доступа ко всей информации. Многие организации создают Интранет-сети с внутренними web-серверами для доступа сотрудникам к разнообразной информации. Благодаря связям с корпоративными базами данных, файл-серверами и хранилищами документов Web-серверы предоставляют сотрудникам компании самые различные виды информации через единый интерфейс – хорошо знакомый Web-браузер.

Корпоративные информационные системы на основе Интранет-технологии позволяют создать информационную инфраструктуру корпорации, объединив различные информационные ресурсы и предоставив к ним единообразный доступ.

В информационную инфраструктуру корпорации могут входить следующие типы информационных ресурсов :

Гипертекстовый документ не только отображается и служит для навигации, но и поддерживает диалог с пользователем, при необходимости – ввод данных по электронной форме с передачей их на сервер. Пользователь может пересылать на сервер произвольные файлы. Гипертекстовые страницы могут быть сгенерированы динамически с использованием данных из других ресурсов. Гипермедиа-документ является динамическим по своей природе, но поток информации, как правило, однонаправленный, связан с воспроизведением аудио-, видео- и других мультимедиа-файлов. Обратный поток ограничен управлением навигацией и воспроизведением.

Офисные документы представляют собой тексты, электронные документы, планы и т.п., подготовленные с помощью пакетов офисной автоматизации или групповой работы. Доступ к этой информации может быть обеспечен либо в режиме чтения (с использованием программ просмотра), либо полный доступ с возможностью редактирования в той среде, где документ был создан. Помимо навигации с помощью гипертекста возможно организовать контекстный поиск документов.

Графическая информация отображается в виде статических иллюстраций, анимации или трехмерных сцен виртуальной реальности. Для выполнения навигации с изображением или его частями связывают гиперссылки, кроме того, имеется возможность изменять виртуальные сцены.

Архивные файлы документов и программ доступны на серверах FTP и Gopher. Пользователь может выбрать нужную информацию и получить ее с сервера по запросу. Загрузка файлов возможна и с web-серверов.

Сообщения электронной почты представляют собой информационный ресурс, хранимый в почтовых ящиках и общих папках. Они образуют двунаправленные потоки – сообщения можно посылать и получать. Однако больше распространен сбор данных с использованием почты. В общих папках обычно организуются дискуссии, часто задаваемые вопросы FAQ, планы встреч и другие групповые работы.

Новости – динамически изменяемый ресурс, организуемый на основе внешних или внутренних (корпоративных) каналов (пока не получили широкого распространения). Отображение новостей производится по запросу или в режиме бегущей строки. Распространение информации осуществляется методом опроса каналов или широковещательной рассылки, нередко необходима подписка на требуемые новости.

Базы данных не имеют прямой поддержки в Интернет/Интранет. Доступ и ведение БД производится через серверные или клиентские приложения. При этом запросы на поиск и ввод данных оформляются в виде HTML-форм.

Хранилище данных может иметь различную реализацию (реляционная многомерная БД, совокупность ODBC-источников данных), но предназначено для целей оперативной аналитической обработки данных. Доступ к хранилищу организуется подобно доступу к базе данных.

Для ведения перечисленных информационных ресурсов и организации потоков между клиентами и серверами используются различные средства разработки, эксплуатации и сопровождения Интернет/Интранет-приложений.

Основные проблемы, связанные с информационными ресурсами можно разделить на следующие группы:

Нормативно-правовые проблемы . Информационные ресурсы, используемые в рамках корпоративной информационной системы, должны быть защищены соответствующими нормативно-правовыми актами, определяющими статус ИС. От их корректности и охвата всех возникающих проблем при использовании информационных ресурсов зависит сохранность и эффективность последних.

Финансовые проблемы возникают в связи с необходимостью учета затрат на сбор, регистрацию, хранение, обработку информационных ресурсов и на доступ к ним. Обычно государственная информация распространяется по ценам копирования, стоимость корпоративных информационных ресурсов, которые являются собственностью предприятия, определяется самим владельцем. В настоящее время наблюдается тенденция снижения доли бесплатной информации и увеличение платной, причем платная информация обычно предоставляется по договорным ценам. Государственных прейскурантов на информационные услуги очень мало. Таким образом, происходит явная коммерциализация государственного информационного ресурса. Фактически, только библиотеки и, частично, архивы сохраняют реальное бесплатное обслуживание.

Проблема доступности информации тесно связана с ее защитой.

Ответственность – распределение ответственности за хранение и использование информационных ресурсов позволяет избежать множества внутрикорпоративных конфликтов, связанных с доступом к информации, ее сохранностью, обновляемостью, конфиденциальностью, передачей и т.п.

Проблема учета информационных ресурсов. Право доступа к информационным ресурсам относится к числу основных задач по обеспечению информационной безопасности. Это право закреплено десятками общих и специальных норм различных законов, в том числе базового закона «Об информатизации, информатизации и защите информации» и многими другими. Однако реализация этих норм, связанных с открытостью, доступностью информационных ресурсов, в значительной степени зависит от трактовки общих норм различных ведомств и структур, различных систем, аппаратов. Самая главная проблема в том, что нужно знать, какие и на каких условиях ресурсы должны быть открыты. То есть, понятие открытости должно проходить через соответствующий учетный механизм, должно регулироваться в двух направлениях.

Тема 3. Техническое обеспечение КИС

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА Основы информационных систем. Классификация архитектур информационных систем. Специализированные подсистемы (СУБД и т.д.). Распределенные информационные системы. Архитектуры веб-приложений. Сервис-ориентированная архитектура (SOA). Эволюция распределенных систем в сервис-ориентированные системы, облачные информационные системы и сервисы. Функциональные уровни информационной системы Декомпозиция информационных систем на слои и уровни. Выделение подсистем в архитектуре. Интеграция различных информационных систем, параллельные архитектуры. Архитектуры существующих проектов информационных систем.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Б. Я. Советов, А. И. Водяхо, В. А. Дубенецкий, В. В. Цехановский. Архитектура информационных систем: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования. - М. : Издательский центр «Академия», Пирогов В.Ю. Информационные системы и базы данных. Организация и проектирование. – СПб.: БХВ-Петербург, – 528 с. Петров В.Н. Информационные системы. – СПб.: Питер, – 688 с.

КЛАССИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АРХИТЕКТУРЫ Архитектура (лат. architectural искусство проектировать и строить здания и другие сооружения (комплексы), создающие материально организованную среду, необходимую людям для их жизни и деятельности, в соответствии с современными техническими возможностями и эстетическими воззрениями общества.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРХИТЕКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ архитектура организационная структура системы; архитектура информационной системы концепция, опреде­ляющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы; архитектура базовая организация системы, воплощенная в ее компонентах, их отношениях между собой и окружением, а также принципы, определяющие проектирование и развитие системы;

ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРХИТЕКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ архитектура набор значимых решений по поводу организации системы программного обеспечения, набор структурных элементов и их интерфейсов, при помощи которых компонуется система вместе с их поведением, определяемым во взаимодействии между этими элементами, компоновка элементов в постепенно укрупняющиеся подсистемы, а также стиль архитектуры, который направляет эту органи­зацию (элементы и их интерфейсы, взаимодействия и компоновку); архитектура программы или компьютерной системы структу­ра или структуры системы, которые включают элементы программы, видимые извне свойства этих элементов и связи между ними; и т.д. На сайте SEI (Software Engineering Institute) имеется специальный раздел, посвященный определениям архитектуры программного обеспечения

ПОНЯТИЕ АРХИТЕКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ На сайте ISO/IEC (architecture.org/ieee-1471/defining- architecture.html) дается следующие определение архитектуры информационной системы: architecture.org/ieee-1471/defining- architecture.html Architecture system fundamental concepts or properties of a system in its environment embodied in its elements, relationships, and in the principles of its design and evolution. Архитектура системы – это основные понятия и свойства системы в окружающей среде, воплощенные в его элементы, отношения и в принципах своей конструкции и эволюции

ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ В качестве официального определения информационной системы (ИС) можно рассматривать определение, которое дает Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2006 г. 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации»: «Информационная система совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств».

БИЗНЕС-АРХИТЕКТУРА Бизнес-архитектура, или архитектура уровня бизнес-процессов определяет бизнес-стратегии, управление, организацию, ключевые бизнес-процессы в масштабе предприятия, причем не все бизнес- процессы реализуются средствами ИТ-технологий. Бизнес-архитектура отображается на ИТ-архитектуру.

ИТ-АРХИТЕКТУРА ИТ-архитектура рассматривается в трех аспектах: обеспечивает достижение бизнес-целей посредством использования программной инфраструктуры, ориентированной на реализацию наиболее важных бизнес-приложений; среда, обеспечивающая реализацию бизнес- приложений; совокупность программных и аппаратных средств, составляющая информационную систему организации и включающая, в частности, базы данных и промежуточное программное обеспечение.

АРХИТЕКТУРА ДАННЫХ Архитектура данных информационной системы включает логические и физические хранилища данных и средства управления данными. Архитектура данных должна быть поддержана ИТ- архитектурой. В современных ИТ-системах, ориентированных на работу со знаниями, иногда выделяют отдельный тип архитектуры архитектуру знаний (Knowledge Architecture).

ПРОГРАММНАЯ АРХИТЕКТУРА Программная архитектура отображает совокупность программных приложений: Программное приложение это компьютерная программа, ориентированная на решение задач конечного пользователя. Архитектура приложения это описание отдельного приложения, работающего в составе ИТ- системы, включая его программные интерфейсы. Архитектура приложения базируется на ИТ- архитектуре и использует сервисы, предоставляемые ИТ-архитектурой.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА Технологическая архитектура характеризует программно-аппаратные средства информационных систем и включает такие элементы, как процессор, память, жесткие диски, периферийные устройства, элементы для их соединения, операционные системы, а также сетевые средства.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Используется доменный подход к описанию ИТ-архитектур. Под доменной архитектурой понимают эталонную модель, описывающую множество систем, которые реализуют похожую структуру, функциональность и поведение. Можно выделить следующие основные характеристики домена задач: характер решаемых задач; тип домена; предметная область; степень автоматизации; масштаб применения.

ПРИМЕР ДЕЛЕНИЯ ИС ПО ХАРАКТЕРУ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ: системы, ориентированные на решение крупномасштабных задач преимущественно вычислительного характера; информационно-справочные (информационно-поисковые) ИС, в которых нет сложных алгоритмов обработки данных, а целью си­стемы является поиск и выдача информации в удобном для пользо­вателя виде; системы поддержки принятия решении; коммуникационные системы; ИС, ориентированные на предоставление услуг (сервисов), таких как доступ в Интернет, сервисы хранения данных, доступа к вычис­лительным ресурсам, доступа к данным и т. п.

ПРИМЕР ДЕЛЕНИЯ ИС ПО ПРИНАДЛЕЖНОСТИ К БАЗОВОМУ ДОМЕНУ: информационно-управляющие системы ИУС (Management Information Systems), управляющие системы УС (Process Control Systems), системы мониторинга и управления ресурсами СМУР (Resource Allocation and Tracking Systems), системы управления производством СУП (Manufacturing Systems), системы управления доступом СУД (Access Control Systems).

ПРИМЕР ДЕЛЕНИЯ ИС ПО ПРИНАДЛЕЖНОСТИ К ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ системы управления организацией ИС, предназначенные для выполнения функций управления организацией (предприятием); телекоммуникационные системы ИС, предназначенные для реализации функций, связанных передачей данных; геоинформационные системы ИС, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение про­странственно- координированных данных (пространственных дан­ных); торговые ИС; встроенные системы управления сложными объектами, такими как самолеты и корабли; медицинская информационная система ИС, предназначенные для использования в лечебных учреждениях.

ПРИМЕР КЛАССИФИКАЦИИ ПО МАСШТАБНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИС персональные ИС, предназначенные для использования одним человеком; групповые ИС, предназначенные для совместного использования группой людей, например сотрудниками одного подразделения; корпоративные ИС, охватывающие информационные про­цессы отдельной организации; глобальные ИС, охватывающие информационные процессы многих организаций.

Клиент (client) – пользователь и (или) компьютер, использующий какие- либо программные сервисы Сервер (server) – компьютер или центр обработки данных, предоставляющий программные сервисы Тонкий клиент (thin client) – клиент с минимальным пользовательским интерфейсом – не имеющий состояния, сеанса, полнофункционального GUI Rich client (полнофункциональный клиент) – клиент, имеющий полнофункциональный GUI и общающийся с сервером через слой промежуточного программного интерфейса (middleware), обеспечивающий его функциональность; Слой (layer) – крупная независимая компонента архитектуры ПО Уровень абстракции (abstraction layer) – горизонтальный слой (номер N); совокупность модулей, реализация которых использует только модули уровня N-1 (N > 0). Вертикальный срез (аспект) – совокупность рассредоточенных фрагментов кода, реализующих (сквозную) функциональность, например, проверку безопасности НЕКОТОРЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРИ ОПИСАНИИ АРХИТЕКТУРЫ ИС 0). Вертикальный срез (аспект) – совокупность рассредоточенных фрагментов кода, реализующих (сквозную) функциональность, например, проверку безопасности НЕКОТОРЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРИ ОПИСАНИИ АРХИТЕКТУРЫ ИС">

Промежуточное программное обеспечение (middleware) – совокупность слоев ПО, лежащих между клиентом и сервером и обеспечивающих их взаимодействие, например, поддержку сетевых коммуникационных протоколов Ярус (tier) – слой программного обеспечения, реализующий какую-либо независимую часть его архитектуры; например: business tier – реализация бизнес-логики; Web tier – реализация взаимодействия с Web Многоярусная архитектура (multi-tier architecture) – архитектура ПО, при которой презентация результатов, обработка и управление данными реализованы как отдельные процессы. Пример: Использование middleware для взаимодействия с сервером и СУБД для взаимодействия с данными НЕКОТОРЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРИ ОПИСАНИИ АРХИТЕКТУРЫ ИС

Многоклиентская архитектура (multi-tenant architecture) – архитектура клиент-серверного ПО, при которой один экземпляр серверного ПО, исполняемый на сервере, обслуживает несколько клиентов (tenants – букв. клиенты, арендаторы). Пример: Web-сервис Например, с точки зрения рассмотренных концепций, облачные вычисления соответствуют принципам multi- tiered and multi-tenant architecture. НЕКОТОРЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРИ ОПИСАНИИ АРХИТЕКТУРЫ ИС

МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ Выделяют три основных параметра организации работы приложений в сети: Способ разделения приложения на части, выполняющиеся на разных компьютерах сети; Выделение специализированных серверов в сети, на которых выполняются некоторые общие для всех приложений функции; Способ взаимодействия между частями приложений, работающих на разных компьютерах.

СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ НА ЧАСТИ Приложения условно можно разделить на следующие функциональные части: Средства представления данных на экране; Логика представления данных на экране (описывает правила и сценарии взаимодействия пользователя с приложениями); Прикладная логика (правила для принятия решений, вычислительные процедуры и т.п.); Логика данных – операции с данными, хранящимися в некоторой базе; Внутренние операции БД – действия СУБД, вызываемые в ответ на выполнение запросов логики данных; Файловые операции – стандартные операции над файлами и файловой системой.

34

Достоинства: пользователи совместно используют дорогие ресурсы ЭВМ и дорогие периферийные устройства централизация ресурсов и оборудования облегчает обслуживание и эксплуатацию вычислительной системы отсутствует необходимость администрирования рабочих мест пользователей Главный недостаток: пользователи полностью зависят от администратора хост-ЭВМ АРХИТЕКТУРА «ФАЙЛ-СЕРВЕР» Достоинства: многопользовательский режим работы с данными удобство централизованного управления доступом низкая стоимость разработки высокая скорость разработки невысокая стоимость обновления и изменения ПО Недостатки: проблемы многопользовательской работы с данными низкая производительность плохая возможность подключения новых клиентов ненадежность системы 38
41 ДВУХУРОВНЕВАЯ АРХИТЕКТУРА «КЛИЕНТ-СЕРВЕР» Достоинства: возможность распределить функции вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами все данные хранятся на защищенном сервере поддержка многопользовательской работы гарантия целостности данных Недостатки: неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть сложное администрирование высокая стоимость оборудования бизнес логика приложений осталась в клиентском ПО

МНОГОУРОВНЕВАЯ АРХИТЕКТУРА «КЛИЕНТ-СЕРВЕР» Достоинства: клиентское ПО не нуждается в администрировании масштабируемость конфигурируемость высокая безопасность и надежность низкие требования к скорости канала между терминалами и сервером приложений низкие требования к производительности и техническим характеристикам терминалов Недостатки: сложность администрирования и обслуживания более высокая сложность создания приложений высокие требования к производительности серверов приложений и сервера базы данных высокие требования к скорости канала (сети) между сервером базы данных и серверами приложений ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ ВЕБ- ПРИЛОЖЕНИЙ Отсутствие необходимости использовать дополнительное ПО на стороне клиента Возможность подключения практически неограниченного количества клиентов Централизованное место хранения данных Недоступность при отсутствии работоспособности сервера или каналов связи Достаточно низкая скорость веб-сервера и каналов передачи данных

Эффективность функционирования ИС во многом зависит от её архитектуры.

Архитектура ИС – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.

По-простому,архитектура ИС – абстрактное понятие, определяющее из каких составных частей (элементов, компонент) состоит приложение и как эти части между собой взаимодействуют. Под составными частями приложения обычно понимаются программы или программные модули, выполняющие отдельные, относительно изолированные задачи.

Программный интерфейс или API (Application Programming Interface) определяет способ взаимодействия составных частей (компонент) приложения. Программные интерфейсы бывают разной природы(типа): экспортируемые функции DLL, публичные классы пакета/сборки, COM, EJB, CORBA, SOAP и т.д., разрабатываются под конкретную задачу, тяготеют к унификации и стандартизации.

АИС включает три группы функций, ориентированных на решение различных подзадач (рис. 1.1):

1. функции ввода и отображения данных (обеспечивают взаимодействие с пользователем);

2. прикладные функции, характерные для данной предметной области;

3. функции управления ресурсами (файловой системой, БД и т.д.).

Выполнение этих функций в основном обеспечивается программными средствами, которые можно представить в виде взаимосвязанных компонентов (рис.1.1.).

Рисунок 1.1 - Компоненты сетевого приложения

Пользовательский интерфейс (средства представления данных Presentation Services (PS), логика представления Presentation Logic (PL)) – обеспечивает просмотр и редактирование данных, а также управление данными и приложением в целом (нажатие кнопок, движение мыши, прорисовка изображения, вывод результатов поиска и т.д.).

Бизнес логика (прикладная логика Business or Application Logic (BL), логика данных Data Logic (DL)) – правила, алгоритмы реакции приложения на действия пользователя или на внутренние события, правила обработки данных.

Управление данными (средства управления БД Data Services (DS), средства управления файлами File Services (FS))– включает:

Механизм получения и отправки данных, обеспечивает соединение с источником данных (часто опосредованно). Он должен "знать", куда ему обращаться и какой протокол обмена использовать для обеспечения двунаправленного потока данных;

Механизм внутреннего представления данных является ядром приложения баз данных, обеспечивает хранение полученных данных в приложении и предоставляет их по запросу других частей приложения.

Автономная система (компьютер, не подключенный к сети) представляет все эти компоненты как на различных уровнях (ОС, служебное ПО и утилиты, прикладное ПО), так и на уровне приложений (не характерно для современных программ). Так же и сеть - она представляет все эти компоненты, но, в общем случае, распределенные между узлами. Задача сводится к обеспечению сетевого взаимодействия между этими компонентами.

Архитектура АИС определяет распределение компонентов между звеньями (tiers) сетевого приложения.

В настоящее время перспективной является архитектура клиент-сервер .

Сервером определенного ресурса в компьютерной сети называется компьютер (программа), управляющий этим ресурсом, клиентом - компьютер (программа), использующий этот ресурс. В качестве ресурса компьютерной сети могут выступать, к примеру, базы данных, файловые системы, службы печати, почтовые службы. Тип сервера определяется видом ресурса, которым он управляет. Например, если управляемым ресурсом является база данных, то соответствующий сервер называется сервером базы данных .

Практические реализации такой архитектуры называются клиент-серверными технологиями . Каждая технология определяет собственные или использует имеющиеся правила взаимодействия между клиентом и сервером, которые называются протоколом обмена (протоколом взаимодействия) .

Технология “клиент-сервер” – это модель вычислений, предусматривающую распределение функций обработки в многопользовательской базе данных по нескольким компьютерам. Распределение выполнения функций обработки между компьютерами осуществляется с использованием протокола сервисных запросов, т.е. один компьютер “клиент” запрашивает обслуживание у другого компьютера “сервера”, который реализует обслуживание и отсылает его результаты “клиенту”.

Под автоматизированной информационной системой (АИС) понимают комплекс аппаратно-программных средств реализующих мультикомпонентную информационную систему, обеспечивающую современное управление процессами принятия решений, проектирования, производства и сбыта в режиме реального времени при транзакционной обработке данных.

Транзакция – это совокупность операций базы данных, выполнение которых не может быть прервано. Для того чтобы изменения, внесенные в БД в ходе выполнения любой из входящих в транзакцию операций, были зафиксированы в базе данных, все операции должны завершиться успешно. В результате такого воздействия на СУБД, выполняется ее перевод из одного целостного состояния в другое.

Достоинством организации АИС по архитектуре клиент-сервер является удачное сочетание централизованного хранения, обслуживания и коллективного доступа к общей корпоративной информации с индивидуальной работой пользователей над персональной информацией. Архитектура клиент-сервер допускает различные варианты реализации.

В любой сети (даже одноранговой), построенной на современных сетевых технологиях, присутствуют элементы клиент-серверного взаимодействия, чаще всего на основе двухзвенной архитектуры . Двухзвенной (two-tier, 2-tier) она называется из-за необходимости распределения трех базовых компонентов между двумя узлами (клиентом и сервером).

Двухзвенная архитектура используется в клиент-серверных системах, где сервер отвечает на клиентские запросы напрямую и в полном объеме, при этом используя только собственные ресурсы. Т.е. сервер не вызывает сторонние сетевые приложения и не обращается к сторонним ресурсам для выполнения какой-либо части запроса (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Двухзвенная клиент-серверная архитектура

Расположение компонентов на стороне клиента или сервера определяет следующие основные модели их взаимодействия в рамках двухзвенной архитектуры:

- сервер терминалов - распределенное представление данных;

- файл-сервер - доступ к удаленной базе данных и файловым ресурсам;

- сервер БД - удаленное представление данных;

- сервер приложений - удаленное приложение.

Перечисленные модели с вариациями представлены на рис.1.3.

Исторически первой появилась модель распределенного представления данных (модель сервер терминалов). Она реализовывалась на универсальной ЭВМ (mainframe), выступавшей в роли сервера, с подключенными к ней алфавитно-цифровыми терминалами. Пользователи выполняли ввод данных с клавиатуры терминала, которые затем передавались на мэйнфрейм и там выполнялась их обработка, включая формирование «картинки» с результатами. Эта «картинка» и возвращалась пользователю на экран терминала.

Рисунок 1.3 - Модели клиент-серверного взаимодействия

На рис.1.2. представлена модель сервера терминалов с централизованной БД (рис.1.2 - а) и централизованной СУБД (рис.1.2 - б).

Рисунок 1.4 - Модель распределенного представления данных (модель сервер терминалов)

Достоинства:

Пользователи совместно используют дорогие ресурсы ЭВМ и дорогие периферийные устройства;

Централизация ресурсов и оборудования облегчает обслуживание и эксплуатацию вычислительной системы;

Отсутствует необходимость администрирования рабочих мест пользователей (терминальных станций);

Главный недостаток:

Пользователи полностью зависят от администратора mainframe.

С появлением персональных компьютеров и локальных сетей, была реализована модель файл-сервера , представлявшего доступ к файловым ресурсам, в том числе и к удаленной базе данных (рис.1.5). В таких ИС по запросам пользователей файлы базы данных передаются на персональные компьютеры (ПК), где и производится их обработка. Отдельный узел сети является файловым сервером, на котором размещены файлы базы данных. На клиентах выполняются приложения, в которых совмещены компонент представления (пользовательский интерфейс ) и прикладной компонент (бизнес-логика ) (СУБД и прикладная программа), использующие подключенную удаленную базу как локальный файл. Протоколы обмена при этом представляют набор низкоуровневых вызовов операций файловой системы. Недостатком такого варианта архитектуры является высокая интенсивность передачи обрабатываемых данных. Причем, зачастую передаются избыточные данные: вне зависимости от того, сколько записей из базы данных требуется пользователю, файлы базы данных передаются целиком.

Рисунок 1.5 - Структура АИС с файл-сервером

Достоинства:

Многопользовательский режим работы с данными;

Удобство централизованного управления доступом;

Низкая стоимость разработки;

Высокая скорость разработки;

Невысокая стоимость обновления и изменения ПО.

Недостатки:

Проблемы многопользовательской работы с данными;

Низкая производительность;

Плохая возможность подключения новых клиентов;

Ненадежность системы.

Распределение функциональных компонент в файл-серверной архитектуре представлено на рисунке 1.6.

Как видно из недостатков такая модель показала свою неэффективность ввиду того, что при активной работе с таблицами БД возникает большая нагрузка на сеть. Частичным решением является поддержка тиражирования (репликации) таблиц и запросов. В этом случае, например при изменении данных, обновляется не вся таблица, а только модифицированная ее часть.

С появлением специализированных СУБД появилась возможность реализации другой модели доступа к удаленной базе данных – модели сервера баз данных . В этом случае ядро СУБД функционирует на сервере, прикладная программа на клиенте, а протокол обмена обеспечивается с помощью языка SQL.

Рисунок 1.6 - Распределение функциональных компонент в архитектуре файл-сервер

Рисунок 1.7 – Репликация данных

Такой подход по сравнению с файловым сервером ведет к уменьшению загрузки сети и унификации интерфейса «клиент-сервер». При клиент-серверной архитектуре с использованием сервера баз данных обеспечивается выполнение основного объема обработки данных на сервере. Формируемые пользователем или приложением запросы поступают к серверу БД в виде инструкций языка SQL. Сервер базы данных выполняет поиск и извлечение нужных данных, которые затем передаются на компьютер пользователя.

Однако, сетевой трафик остается достаточно высоким, кроме того, по прежнему невозможно удовлетворительное администрирование приложений, поскольку в одной программе совмещаются различные функции.

Клиент-серверная архитектура с сервером БД представлена на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 - Структура АИС с сервером БД

Распределение функциональных компонент (рис.1.9) в клиент-серверной архитектуре следующее, на рабочих станциях клиентов располагается интерфейс с пользователем, операторы обращения к СУБД; на файл-сервере хранится база данных, располагаются хранимые процедуры, реализующие серверную часть бизнес-логики, выполняются запросы и обрабатываются транзакции.

С разработкой и внедрением на уровне серверов баз данных механизма хранимых процедур появилась концепция активного сервера БД . В этом случае часть функций прикладного компонента реализованы в виде хранимых процедур, выполняемых на стороне сервера. Остальная прикладная логика выполняется на клиентской стороне. Протокол взаимодействия - соответствующий диалект языка SQL.

Достоинства:

Возможность распределить функции вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами;

Все данные хранятся на защищенном сервере;

Возможность централизованного администрирования прикладных функций;

Поддержка многопользовательской работы;

Гарантия целостности данных;

Значительное снижение сетевого трафика (т.к. передаются не SQL-запросы, а вызовы хранимых процедур).

Недостатки:

Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть;

Сложное администрирование;

Высокая стоимость оборудования;

Частично бизнес логика приложений осталась в клиентском ПО;

Ограниченность средств разработки хранимых процедур по сравнению с языками высокого уровня.

Рисунок 1.9 - Распределение функциональных компонент в архитектуре клиент-сервер

Реализация прикладного компонента на стороне сервера представляет следующую модель – сервер приложений . Перенос функций прикладного компонента на сервер снижает требования к конфигурации клиентов и упрощает администрирование, но представляет повышенные требования к производительности, безопасности и надежности сервера.

Еще одна тенденция в клиент-серверных технологиях связана со все большим использованием распределенных вычислений. Они реализуются на основе модели сервера приложений , где сетевое приложение разделено на две и более частей, каждая из которых может выполняться на отдельном компьютере. Выделенные части приложения взаимодействуют друг с другом, обмениваясь сообщениями в заранее согласованном формате. В этом случае двухзвенная клиент-серверная архитектура становится трехзвенной (three-tier, 3-tier) .

Как правило, третьим звеном в трехзвенной архитектуре становится сервер приложений, т.е. компоненты распределяются следующим образом (рис. 1.10):

1. Представление данных (пользовательский интерфейс) – на стороне клиента.

2. Прикладной компонент (бизнес-логика) – на выделенном сервере приложений.

3. Управление ресурсами (управление данными) – на сервере БД, который и представляет запрашиваемые данные.

Рисунок 1.10 - Многоуровневая архитектура клиент сервер

Достоинства:

Клиентское ПО не нуждается в администрировании;

Масштабируемость;

Конфигурируемость;

Высокая безопасность и надежность;

Низкие требования к скорости канала между терминалами и сервером приложений;

Низкие требования к производительности и техническим характеристикам терминалов.

Но наряду с этим имеют место следующие недостатки:

Сложность администрирования и обслуживания;

Более высокая сложность создания приложений;

Высокие требования к производительности серверов приложений и сервера базы данных;

Высокие требования к скорости канала (сети) между сервером базы данных и серверами приложений.

Распределение функциональных компонент в многоуровневой клиент-серверной архитектуре представлено на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 - Распределение функциональных компонент в многоуровневой архитектуре клиент-сервер

Архитектура веб-ориентированных ИС представлена на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12 - Архитектура веб-систем

Достоинства:

Отсутствие необходимости использовать дополнительное ПО на стороне

Клиента – это позволяет автоматически реализовать клиентскую часть на всех

Платформах;

Возможность подключения практически неограниченного количества

Клиентов;

Благодаря единственному месту хранения данных и наличия системы

Управления базами данных обеспечиваются минимальные требования для

Поддержания целостности данных;

Доступность при работоспособности сервера и каналов связи;

Недостатки:

Недоступность при отсутствии работоспособности сервера или каналов связи;

Достаточно низкая скорость веб-сервера и каналов передачи данных;

Относительно объема данных – архитектура веб-систем не имеет

Существенных ограничений.

Распределение функциональных компонент в архитектуре веб-ориентированных ИС представлена на рисунке 1.13

Рисунок 1.13 - Распределение функциональных компонент в архитектуре веб-ориентированных ИС

Подводя итоги можно заключить, что двухзвенная архитектура проще, так как все запросы обслуживаются одним сервером, но именно из-за этого она менее надежна и предъявляет повышенные требования к производительности сервера.

Трехзвенная архитектура сложнее, но благодаря тому, что функции распределены между серверами второго и третьего уровня, эта архитектура представляет:

1. Высокую степень гибкости и масштабируемости.

2. Высокую безопасность (т.к. защиту можно определить для каждого сервиса или уровня).

3. Высокую производительность (т.к. задачи распределены между серверами).

Сегодня на промышленных предприятиях предполагается наличие компьютерной сети и распределенной базы данных, включающей корпоративную базу данных (КБД) и персональные базы данных (ПБД). КБД размещается на компьютере-сервере, ПБД размещаются на компьютерах сотрудников подразделений, являющихся клиентами корпоративной БД.

Для создания и управления персональными БД и приложений, работающих с ними, используются СУБД, такие как Access и Visual FoxPro фирмы Microsoft, Paradox фирмы Borland.

Корпоративная БД создается, поддерживается и функционирует под управлением сервера БД, например, Microsoft SQL Server или Oracle Server.

В зависимости от размеров организации и особенностей решаемых задач информационная система может иметь одну из следующих конфигураций:

Компьютер-сервер, содержащий корпоративную и персональные базы;

Компьютер-сервер и персональные компьютеры с ПБД;

Несколько компьютеров-серверов и персональных компьютеров с ПБД.

Разделение общей БД на корпоративную БД и персональные БД позволяет уменьшить сложность проектирования БД по сравнению с централизованным вариантом, а значит снизить вероятность ошибок при проектировании и стоимость проектирования.

На текущем этапе развития автоматизированных информационных систем промышленного применения к базам данных выдвигают следующие требования:

Централизованное управление при многопользовательском доступе к данным;

Сокращение избыточности данных;

Обеспечение и внедрение стандартов в представлении данных;

Обеспечение целостности и безопасности данных;

Независимость данных;

Распределенная обработка данных в сетях ЭВМ.