2.48M

Category:

education

Проектирование информационных систем и баз данных реального времени

1.

Центр дистанционного обучения
Проектирование
информационных систем
и баз данных реального
времени
ФИО преподавателя: Володина Анна Михайловна
e-mail: [email protected]
Online-edu.mirea.ru
online.mirea.ru

2.

Центр дистанционного обучения
План лекции
• Организационные вопросы
• Информационные системы. Определение,
свойства, классицикация
• Практическое применение структурнофункционального проектирования
online.mirea.ru

3.

Центр дистанционного обучения
Организационные вопросы
Лекции – 16 занятий.
Практики – 16 занятий.
Семинаристы: Яковлев Дмитрий Андреевич,
Сухоруков Кирилл Евгеньевич
Сессия: 4 семестр – зачет, 5 семестр – экзамен.
Практические работы: модели структурнофункционального подхода, модели объектноориентированного подхода, реляционная алгебра
для БД, информационные модели.
Срок сдачи: 01.06.2024 (досрочно 15.05.2024)
online.mirea.ru

4.

Центр дистанционного обучения
Определение «системы»
Система – это комплекс взаимодействующих
компонентов.
Система – это множество связанных
действующих элементов.
Система – это не просто совокупность
единиц... а совокупность отношений между
этими единицами.
online.mirea.ru

5.

Центр дистанционного обучения
Определение «системы»
Определить систему можно как нечто целое,
абстрактное или реальное, состоящее из
взаимозависимых частей.
Системой может являться любой объект живой и
неживой природы, общества, процесс или совокупность
процессов, научная теория и т. д., если в них
определены элементы, образующие единство
(целостность) со своими связями и взаимосвязями
между ними, что создает в итоге совокупность свойств,
присущих только данной системе и отличающих ее от
других систем (свойство эмерджентности).
online.mirea.ru

6.

Центр дистанционного обучения
Определение «системы»
Система (от греч. SYSTEMA, означающего «целое,
составленное из частей») представляет собой
множество элементов, связей и взаимодействий между
ними и внешней средой, образующих определенную
целостность, единство и целенаправленность.
Система – это совокупность материальных и
нематериальных объектов (элементов, подсистем),
объединенных какими-либо связями
(информационными, механическими и др.),
предназначенных для достижения определенной цели
и достигающих ее наилучшим образом.
online.mirea.ru

7.

Центр дистанционного обучения
Свойства системы
Свойство – это качество параметров объекта, т.е.
внешние проявления того способа, с помощью
которого получают знания об объекте.
Свойства дают возможность описывать объекты
системы.
При этом они могут изменяться в результате
функционирования системы.
online.mirea.ru

8.

Центр дистанционного обучения
Основные свойства системы:
1. Система есть совокупность элементов.
2. Наличие существенных связей между элементами.
3. Наличие определенной организации, что
проявляется в снижении степени неопределенности
системы К этим факторам относят число элементов
системы, число существенных связей, которыми
может обладать элемент.
4. Наличие интегративных свойств, т.е. присущих
системе в целом, но не свойственных ни одному из
ее элементов в отдельности.
online.mirea.ru

9.

Центр дистанционного обучения
Основные свойства системы:
5. Эмерджентностъ – несводимость свойств отдельных
элементов и свойств системы в целом.
6. Целостность – это общесистемное свойство.
7. Делимость
8. Коммуникативность.
9. Системе присуще свойство развиваться,
адаптироваться к новым условиям путем создания
новых связей, элементов со своими локальными
целями и средствами их достижения. Развитие –
объясняет сложные термодинамические и
информационные процессы в природе и обществе.
online.mirea.ru

10.

Центр дистанционного обучения
Основные свойства системы:
10. Иерархичность.
11. Важным системным свойством является системная
инерция, определяющая время, необходимое для
перевода системы из одного состояния в другое при
заданных параметрах управления.
12. Многофункциональность.
13. Гибкость.
14. Адаптивность.
15. Надежность.
online.mirea.ru

11.

Центр дистанционного обучения
Основные свойства системы:
16. Безопасность.
17. Уязвимость.
18. Структурированность
19. Динамичность
20. Наличие обратной связи.
online.mirea.ru

12.

Центр дистанционного обучения
Цель и поведение системы
Цель системы может быть описана целевой
функцией:
U1 = F (х, у, t, ...),
где U1 – экстремальное значение одного
из показателей качества функционирования
системы.
Поведение системы можно описать законом:
Y = F(x),
отражающим изменения на входе и выходе
системы. Это и определяет состояние системы.
online.mirea.ru

13.

Центр дистанционного обучения
Состояние системы
Состояние системы – это мгновенная фотография,
или срез системы, остановка ее развития.
Равновесие – способность системы в отсутствие
внешних возмущающих воздействий или при
постоянных воздействиях сохранять свое
состояние сколь угодно долго.
Устойчивость – это способность системы
возвращаться в состояние равновесия после того,
как она была из этого состояния выведена под
влиянием внешних или внутренних возмущающих
воздействий.
online.mirea.ru

14.

Центр дистанционного обучения
Модель управления
«Кибернетический контур»
Винера
online.mirea.ru

15.

Центр дистанционного обучения
Связи в системе
Прямая
связь
Обратная
связь
Обратная связь при
помощи других
элементов
Различают положительную (усиливающую) и
отрицательную (уравновешивающую) обратные связи, и также
разновидность обратной связи — так называемая
упреждающая связь (feedforward).
online.mirea.ru

16.

Центр дистанционного обучения
Элемент системы
Элемент – это составная часть сложного
целого.
Элемент – часть системы, обладающая
самостоятельностью по отношению ко всей
системе и неделимая при данном способе
выделения частей.
Сам элемент характеризуется только его
внешними проявлениями в виде связей и
взаимосвязей с остальными элементами и
внешней средой.
online.mirea.ru

17.

Центр дистанционного обучения
Понятие внешней среды.
«внешняя среда» – объекты внешней среды.
Вход характеризует воздействие внешней среды на
систему, выход – воздействие системы на внешнюю среду.
online.mirea.ru

18.

Центр дистанционного обучения
Структура системы
Структура системы – совокупность элементов
системы и связей между ними в виде
множества. Структура системы означает
строение, расположение, порядок и отражает
определенные взаимосвязи, взаимоположение
составных частей системы, т.е. ее устройства и
не учитывает множества свойств (состояний) ее
элементов.
online.mirea.ru

19.

Центр дистанционного обучения
Линейные структуры
структура станций метро на одной
(не кольцевой) линии
online.mirea.ru

20.

Центр дистанционного обучения
Иерархические, древовидные
структуры
Пример: управление военным вузом: «Начальник института
– Заместители начальника института – Начальники
факультетов – Начальники кафедр и подразделениями –
Преподаватели кафедр и сотрудники других
подразделений».
online.mirea.ru

21.

Центр дистанционного обучения
Сетевая структура
Пример: структура организации строительно-монтажных
работ при строительстве дома: некоторые работы,
например, монтаж стен, благоустройство территории и др.
можно выполнять параллельно.
online.mirea.ru

22.

Центр дистанционного обучения
Матричная структура
Пример: структура работников отдела НИИ
выполняющих работы по одной и той же теме.
online.mirea.ru

23.

Центр дистанционного обучения
Комбинационные структуры
Комбинационные структуры образуются с помощью
корректных комбинаций других структур. Это осуществляется
с помощью метода соединений и вложений.
«Вложение друг в друга» плоскостных матричных структур
может привести к более сложной структуре - структуре
пространственной матричной (например, вещества
кристаллической структуры типа изображённой).
online.mirea.ru

24.

Центр дистанционного обучения
Системный подход
Это подход к исследованию объекта (проблемы,
явления, процесса) как к системе, в которой
выделены: элементы, внутренние и внешние
связи, наиболее существенным образом
влияющие на исследуемые результаты его
функционирования, а цели каждого из
элементов определены исходя из общего
предназначения объекта.
online.mirea.ru

25.

Центр дистанционного обучения
Системный подход. Принципы.
Системный подход представляет одну из форм
методологического знания, связанную с
исследованием и созданием объектов как
систем, и относится только к системам (первый
принцип системного подхода), т.е. это
требование рассматривать совокупность
элементов системы как одно целое.
Второй принцип - это признание того, что
свойства системы это не просто сумма свойств
ее элементов.
online.mirea.ru

26.

Центр дистанционного обучения
Системный подход. Принципы.
Третий принцип системного подхода
определяет иерархичность познания,
требующую многоуровневое изучение предмета.
Четвертым принципом системного подхода
является его нацеленность на получение
количественных характеристик, создание
методов, сужающих неоднозначность понятий,
определений, оценок.
Пятым принципом является нацеленность
системного подхода на эффективность
системы управления.
online.mirea.ru

27.

Центр дистанционного обучения
Последовательность действий
при системном подходе:
• формулировка задачи исследования;
• выделение объекта исследования как системы из
окружающей среды;
• установление внутренней структуры системы и
выявление внешних и внутренних связей;
• определение (или постановка) целей перед
элементами исходя из проявляющегося (или
ожидаемого) результата и всей системы в целом;
• разработка модели системы и проведение на ней
исследований.
online.mirea.ru

28.

Центр дистанционного обучения
Системные задачи
Могут быть двух типов: системного анализа и
системного синтеза.
Задачи анализа - определение свойств
системы по известной структуре, изучение
свойств уже существующего образования.
Задачи синтеза - определение структуры
системы по ее свойствам, т.е. создание новой
структуры, которая должна обладать
желаемыми свойствами.
online.mirea.ru

29.

Центр дистанционного обучения
Классификация систем
1. По отношению системы к окружающей среде:
·
открытые (есть обмен ресурсами с окружающей средой);
·
закрытые (нет обмена ресурсами с окружающей средой).
2. По происхождению системы (элементов, связей, подсистем):
·
искусственные (орудия, механизмы, машины, автоматы, роботы и т.д.);
·
естественные (живые, неживые, экологические, социальные и т.д.);
·
виртуальные (воображаемые и, хотя реально не существующие, но
функционирующие так же, как и в случае, если бы они существовали);
·
смешанные (экономические, биотехнические, организационные и т.д.).
3. По описанию переменных системы:
·
с качественными переменными (имеющие лишь содержательное
описание);
·
с количественными переменными (имеющие дискретно или непрерывно
описываемые количественным образом переменные);
·
смешанного (количественно-качественное) описания.
online.mirea.ru

30.

Центр дистанционного обучения
Классификация систем
4. По типу описания закона (законов) функционирования системы:
·
типа "Черный ящик" (неизвестен полностью закон функционирования системы;
известны только входные и выходные сообщения);
·
не параметризованные (закон не описан; описываем с помощью хотя бы
неизвестных параметров; известны лишь некоторые априорные свойства закона);
·
параметризованные (закон известен с точностью до параметров и его возможно
отнести к некоторому классу зависимостей);
·
типа "Белый (прозрачный) ящик" (полностью известен закон).
5. По способу управления системой (в системе):
·
управляемые извне системы (без обратной связи, регулируемые, управляемые
структурно, информационно или функционально);
·
управляемые изнутри (самоуправляемые или саморегулируемые – программноуправляемые, регулируемые автоматически, адаптируемые - приспосабливаемые с
помощью управляемых изменений состояний, и самоорганизующиеся - изменяющие во
времени и в пространстве свою структуру наиболее оптимально, упорядочивающие свою
структуру под воздействием внутренних и внешних факторов);
·
с комбинированным управлением (автоматические, полуавтоматические,
автоматизированные, организационные).
online.mirea.ru

31.

Центр дистанционного обучения
Информационная система
Информационная система— это
взаимосвязанная совокупность средств,
методов и персонала, используемых для
хранения, обработки и выдачи информации в
интересах достижения поставленной цели.
Информационная система (ИС) организационно упорядоченная совокупность
данных и знаний в виде информационных
массивов, а также информационных
технологий, реализующих информационные
процессы.
online.mirea.ru

32.

Центр дистанционного обучения
Задачи ИС
Делятся на
общие
конкретные - зависят от предметной области.
В соответствии с данными задачами структура
ИС в основном включает три составляющие:
информационные массивы, программное
обеспечение, интерфейс
online.mirea.ru

33.

Центр дистанционного обучения
Общая структура ИС
online.mirea.ru

34.

Центр дистанционного обучения
Общая структура ИС
online.mirea.ru

35.

Центр дистанционного обучения
Классификация ИС
online.mirea.ru

36.

Центр дистанционного обучения
По масштабу ИС будем подразделять на
однопользовательские, групповые и корпоративные.
• Однопользовательские ИС предназначены для
использования на одном рабочем месте - это
автоматизированные рабочие места (АРМы).
• Групповые ИС предназначены для автоматизации
деятельности в рабочей группе (отделе, группе проекта
и т.д.).
• Корпоративные ИС предназначены для автоматизации
деятельности предприятия.
online.mirea.ru

37.

Центр дистанционного обучения
В соответствии с архитектурой различают три класса
ИС: с файл-серверной, клиент-серверной и трехслойной
архитектурой.
• Архитектура "файл-сервер" является исторически
первой архитектурой ИС.
• Архитектура "клиент-сервер". В рамках архитектуры
"клиент-сервер" существуют два основных понятия:
"тонкий" клиент и "толстый" клиент
• Трехслойная архитектура базируется на дальнейшей
специализации компонент архитектуры: клиент,
сервер баз данных и сервер приложений.
online.mirea.ru

38.

Центр дистанционного обучения
В зависимости от характера использования
информации выделяют классы ИС:
• информационно-поисковые (ИПС).
• информационно-решающие: управляющие;
советующие.
online.mirea.ru

39.

Центр дистанционного обучения
Классификацию по поддерживаемым стандартам
управления и технологиям коммуникации:
• MRP (Material Requirements Planning) - планирование поставок
материалов.
• CRP (Capacity Requirements Planning) - планирование производственных
мощностей.
• ERP (Enterprise Resource Planning) - финансово-ориентированное
планирование ресурсов предприятия.
• SCM (Supply Chain Management) - управление цепочками поставок.
• CRM (Customer Relationship Management) - управление
взаимоотношениями с заказчиками.
• Workflow - технология, управляющая потоком работ при помощи
программного обеспечения.
• OLAP (Online Analytical Processing) - оперативный анализ данных.
• Project Management - управление проектами.
• CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) - непрерывная
информационная поддержка поставок и жизненного цикла. online.mirea.ru

40.

Центр дистанционного обучения
В соответствии со степенью автоматизации выделяют
классы ИС:
1) ручные ИС характеризуются отсутствием
современных технических средств переработки
информации и выполнением всех операций
человеком.
2) автоматические ИС выполняют все операции по
переработке информации без участия человека.
3) автоматизированные ИС предполагают участие в
процессе обработки информации и человека, и
технических средств, причем главная роль отводится
компьютеру.
online.mirea.ru

41.

Центр дистанционного обучения
По структурированности решаемых задач ИС
делятся на два класса:
• создающие управленческие отчеты.
Ориентированы на стандартные процедуры
обработки данных - поиск, сортировку,
агрегирование, фильтрацию, группирование и т.д.
Используя данные, которые они формируют, человек
принимает управленческое решение. Применяются
для структурированных задач;
• разрабатывающие возможные альтернативы
решений. Применяются для частично
структурированных задач. Генерируют множество
решений, предлагаемых человеку; принятие им
решения сводится к выбору одной из альтернатив.
online.mirea.ru

42.

Центр дистанционного обучения
Классификации ИС по функциональному
признаку определяет назначение системы, ее
основные цели, задачи и функции.
• производственные.
• маркетинговые.
• финансовые.
• кадровые.
• прочие (например, для руководства).
online.mirea.ru

43.

Центр дистанционного обучения
Классификация по уровням управления соответствует
приведенной ранее иерархической структуре субъекта
управления.
• оперативного уровня - поддерживают персонал,
состоящий из специалистов-исполнителей, обрабатывая
данные о событиях, происходящих в объекте управления.
• тактического уровня - включают следующие виды
информационных систем: офисной автоматизации;
обработки знаний (включая экспертные системы);
управленческие; поддержки принятия решений
стратегического уровня - обеспечивают поддержку
принятия решений по реализации стратегических,
перспективных целей развития производства.
online.mirea.ru

44.

Центр дистанционного обучения
online.mirea.ru

45.

Центр дистанционного обучения
В соответствии с классификацией по сфере
применения выделяют следующие виды ИС:
• организационного управления. Для автоматизации
функций управленческого персонала.
• управления технологическими процессами – для
автоматизации функций производственного персонала.
• автоматизированного проектирования (САПР). Для
автоматизации функций инженеров – проектировщиков,
конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании
новой техники или технологии.
• интегрированные (корпоративные) – для автоматизации
всех функций производства и охватывают весь цикл работ от
проектирования до сбыта продукции.
online.mirea.ru

46.

Центр дистанционного обучения
По типу используемой информации выделяют классы
ИС:
• фактографические. В таких ИС регистрируются факты
– конкретные значения данных об объектах реального
мира. Все данные сообщаются компьютеру в заранее
обусловленном формате. Информация имеет четкую
структуру, позволяющую компьютеру отличать одно
данное от другого.
• документальные. БД таких систем образует
совокупность неструктурированных текстовых
документов и графических объектов, снабженная тем
или иным формализованным аппаратом поиска.
online.mirea.ru