Прикладные информационные технологии

Лекция1

Информационные технологии являются не только объектом исследований и разработки, но и средство создания информационных систем в различных предметных областях. Удалось разработать методологию, модели, методы и средства прикладных информационных технологий, что позволяет снизить затраты и сократить сроки информатизации. Рассмотрены информационные технологии организационного управления (корпоративные информационные технологии), информационные технологии в промышленности и экономике, информационные технологии в образовании, информационные технологии автоматизированного проектирования.
Прикладные информационные технологии, основываясь на стандартных моделях, методах и средствах допускают формулировку, постановку и реализацию поставленных задач в терминах предметной области пользователя. Совершенствование данного класса технологий направлено на обеспечение автоматизированного формирования модели предметной области и погружения ее в стандартную инструментальную среду.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЗАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ
(КОРПОРАТИВНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ)

Корпоративное управление и создание корпоративных информационных систем в настоящее время опираются на различные информационные технологии, так как, к сожалению, не существует универсальной технологии. Выделяют следующие три группы методов управления: ресурсами, процессами, корпоративными знаниями (коммуникациями).
3адача управления ресурсами относится к числу классических методик управления. Это связано с наличием хорошо отработанных экономико-математических моделей, эффективно реализуемых средствами вычислительной техники. Рассмотрим эволюцию задач управления ресурсами.
Первоначально была разработана методология планирования материальных ресурсов предприятия MRP (Material Requirements Planning), которая использовалась с методологией объемно-календарного планирования MPS (Master Planning Shedule). Следующим шагом было создание методологии планирования производственных ресурсов (мощностей) — CRP (Capacitiy Requirements Planning). Эта методология была принципиально похожа на MRP, но ориентирована на расчет производственных мощностей, а не материалов и компонентов. Эта задача требует больших вычислительных ресурсов, даже на современном уровне.
Объединение указанных выше методологий привело к появлению задачи MRP «второго уровня» — MRP II (Manufacturing Resource Planning) — интегрированной методологии планирования, включающей MRP/CRP и использующей MPS и FRP (Finance Resource/requirements Planning) — планирование финансовых ресурсов. Далее была предложена концепция ERP (Economic Requirements Planning) — интегрированное планирование всех «бизнес-ресурсов» предприятия.
Эти методологии были поддержаны соответствующими инструментальными средствами. В большей степени к поддержке данных методологий применимы СУБД.
Следующим шагом было создание концепции управления производственными ресурсами — CSPP (Customer Synchronized Resource Planning) — планирование ресурсов, синхронизированное с потреблением. Отличием данной концепции является учет вспомогательных ресурсов, связанных с маркетингом, продажей и послепродажным обслуживанием.

Поставщики. Покупатели

Рис.1. Концепция логистических цепочек

В связи с тем, что в современном производстве задействовано множество поставщиков и покупателей, появилась новая концепция логистических цепочек (Supply Chain). Суть этой концепции состоит в учете при анализе хозяйственной деятельности всей цепочки (сети) превращения товара из сырья в готовое изделие (рис. 1).
При этом акцент сделан на следующие факторы:
• стоимость товара формируется на протяжении всей логистической цепочки, но определяющей является стадия продажи конечному потребителю;
• на стоимости товара критическим образом сказывается общая эффективность всех операций;
• наиболее управляемыми являются начальные стадии производства товара, а наиболее чувствительными — конечные (продажные).
Дальнейшим развитием концепции логистических цепочек является идея виртуального бизнеса (рис. 2), представляющего распределенную систему нескольких компаний и охватывающего полный жизненный цикл товара, или разделение одной компании на несколько «виртуальных бизнесов».

Рис. 2. Идея виртуального бизнеса

Рассмотренные выше методологии нашли проявление как в отдельных программных продуктах, так и в, рамках Интранета, как инструмента корпоративного управления.
Интранет представляет собой технологию управления корпоративными коммуникациями в отличии от Интернета, являющегося технологией глобальных коммуникаций. В телекоммуникационных технологиях выделяют три уровня реализации: аппаратный, программный и информационный. С этой точки зрения Интранет отличается от Интернета только информационными аспектами, где выделяются три уровня: универсальный язык представления корпоративных знаний, модели представления, фактические знания.
Универсальный язык представления корпоративных знаний не зависит от конкретной предметной области и определяет грамматику и синтаксис. На данном этапе не существует единого языка описания и к этой категории может быть отнесен графический язык описания моделей данных, сетевых графиков, алгоритмов и др. Задачей универсального языка представления корпоративных знаний является: унификация представления знаний, однозначное толкование знаний, разбиение процессов обработки знаний на простые процедуры, допускающие автоматизацию.
Модели представления определяют специфику деятельности организации. Знания этого уровня являются метаданными, описывающими первичные данные.
Фактические знания отображают конкретные предметные области и являются первичными данными.
Интранет дает ощутимый экономический эффект в деятельности организации, что связано в первую очередь с резким улучшением качества потребления информации и ее прямым влиянием на производственный процесс. Для информационной системы организации ключевыми становятся понятия «публикация информации», «потребители информации», «представление информации».
Архитектура Интранета явилась естественным развитием информационных систем: от систем с централизованной архитектурой, через системы «клиент—сервер» к Интранету.
Идея централизованной архитектуры была классически реализована в мэйнфреймах, отличительной чертой которых была концентрация вычислительных ресурсов в едином комплексе, где осуществлялось хранение и обработка огромных массивов информации. Достоинства: простота администрирования, защита информации.
В традиционном понимании системы «клиент—сервер» осуществляют поставку данных, и для них характерно следующее:
• на сервере порождаются данные, а не информация;
• для обмена данными между клиентами используется закрытый протокол;
• данные передаются на компьютеры клиентов, на них интерпретируются и преобразуются в информацию;
• фрагменты прикладной системы размещаются на компьютерах клиентов.
Основные достоинства систем «клиент—сервер»:
• низкая нагрузка на сеть (рабочая станция посылает серверу базы данных запрос на поиск определенных данных, сервер сам осуществляет поиск и возвращает по сети только результат обработки запроса, т.е. одну или несколько записей);
• высокая надежность (СУБД, основанные на технологии «клиент—сервер», поддерживают целостность транзакций и автоматическое восстановление при сбое);
• гибкая настройка уровня прав пользователей (одним пользователям можно назначить только просмотр данных, другим просмотр и редактирование, третьи вообще не увидят каких-либо данных);
• поддержка полей больших размеров (поддерживаются типы данных размер которых может измеряться сотнями килобайт и мегабайт).
Однако системам «клиент—сервер» присущ ряд серьезных недостатков:
• трудность администрирования, вследствие территориальной разобщенности и неоднородности компьютеров на рабочих местах;
• недостаточная степень защиты информации от несанкционированных действий;
• закрытый протокол для общения клиентов и сервера, специфичный для данной информационной системы.
Для устранения указанных недостатков была разработана архитектура систем Интранет, сконцентрировавших и объединивших в себе лучшие качества централизованных систем и традиционных систем «клиент—сервер».
Вся информационная система находится на центральном компьютере. На рабочих местах находятся простейшие устройства доступа (навигаторы), предоставляющие возможность управления процессами в информационной системе. Все процессы осуществляются на центральной ЭВМ, с которой устройство доступа общается посредством простого протокола, путем передачи экранов и кодов нажатых клавиш на пульте.
Основные достоинства систем Интранет:
• на сервере вырабатывается информация (а не данные) в форме, удобной для представления пользователю;
• для обмена информацией между клиентом и сервером используется протокол открытого типа;
• прикладная система сконцентрирована на сервере, на клиентах размещается только программа-навигатор;
• облегчено централизованное управление серверной частью и рабочими местами;
• унифицирован интерфейс, не зависящий от программного обеспечения, используемого пользователем (операционная система, СУБД и др.).
Важным преимуществом Интранета является открытость технологии. Существующее программное обеспечение, основанное на закрытых технологиях, когда решения разработаны одной фирмой для одного приложения, может быть, кажутся более функциональными и удобными, однако резко ограничивают возможности развития информационных систем. В настоящее время в Интранете широко используются открытые стандарты по следующим направлениям:
• управление сетевыми ресурсами (SMTP, IMAP, MIME);
• телеконференции (NNTP);
• информационный сервис (НТРР, HTML);
• справочная служба (LDAP);
• программирование (Java).
Тенденции дальнейшего развития Интранета:
• интеллектуальный сетевой поиск;
• высокая интерактивность навигаторов за счет применения Java-технологии;
• сетевые компьютеры;
• превращение интерфейса навигатора в универсальный интерфейс с компьютером.

Лекция 2

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Автоматизация проектирования традиционно является одной из эффективных задач в сфере любого производства. Так, например, в машиностроении производственный цикл предприятия, определяемый временем нахождения деталей, узлов и готовых изделий в цехах, составляет 1% всего времени от начала проектирования до выпуска готовой продукции, остальные 99% приходятся на опытно-конструкторскую, конструкторскую и технологическую подготовку производства. С другой стороны сложность решения задачи автоматизированного проектирования связана с многообразием и спецификой конкретных предметных областей.

САПР-продуктов происходит в следующих направлениях:
• универсальный графический пакет для плоского черчения, объемного моделирования и фотореалистической визуализации;
• открытая графическая среда для создания приложений (собственно САПР для решения разнообразных проектных и технических задач в различных областях);
• графический редактор и графическая среда приложений;
• открытая среда конструкторского проектирования;
• САПР для непрофессионалов (домашнего использования).

Наиболее полно возможности САПР-продукта на уровне универсального графического пакета можно проследить на примере AutoCAD 2000 — новой версии самого популярного в России чертежного пакета. Рассмотрим основные особенности новой разработки фирмы Autodesk:
• возможность работы с несколькими файлами чертежей в одном сеансе без потери производительности;
• контекстное всплывающее меню, включающее группу операций буферного обмена, повтора последней операции, отмены действий и возврата отмененного действия, вызова динамических интерактивных операций панорамирования и зуммирования и др.;
• наличие средств моделирования, позволяющих редактировать твердотельные объекты на уровне ребер и граней;
• возможность обращения к свойствам объектов;
• возможность выбора, группировки и фильтрации объектов по типам и свойствам;
• наличие технологии создания и редактирования блоков;
• возможность вставки в чертеж гиперссылок;
• включение DesignCenter — нового интерфейса технологии drag-and-drop для работы с блоками, внешними ссылками, файлами изображений и чертежей;
• управление толщиной (весом) линий напрямую с воспроизводством на экране;
• возможность работы со слоями без вывода на печать;
• наглядная работа с размерами и размерными стилями;
• наличие средств управления видами и системами координат;
• наличие нескольких режимов визуализации от проволочного каркаса до закраски;
• наличие средств обеспечения точности ввода при создании и редактировании;
• возможность компоновки чертежей и вывода на печать;
• работа с внешними базами данных;
• наличие средств настройки с помощью редакторов Visual LISP и Visual Basic;
• совместимость версии (в форматах DWG AutoCAD R14, R13
и форматах DXF AutoCAD R14, R13, R12).
• Процесс проектирования РЭА принято разбивать на этапы (системный, схемный, конструкторский, технологический, производственный), а саму проектируемую РЭА на уровни (система, подсистема или аппаратура, прибор, блок, ячейка или узел). Исходя из такого разбиения, представляется естественным требование, чтобы САПР поддерживали все этапы и уровни проектирования в полном объеме. К сожалению, на практике данный подход полностью не реализован.
В последние годы большой интерес вызывают САПР для непрофессионалов (домашнего использования). Области их использования: индивидуальное строительство, любительское моделирование и конструирование, планирование ландшафта, интерьера и др. Основные требования к системам подобного класса — приемлемая стоимость и невысокие требования к ресурсам компьютера.
Наиболее перспективным в области автоматизированного проектирования является использование открытых сред, основной особенностью которых является автоматизация процесса проектирования: выбор структуры объекта проектирования; необходимые расчеты, включая геометрические и т.д.