Механизированные и автоматизированные информационные технологии

Семинар 1.

Технические основы информационных технологий

Механизированные и автоматизированные информационные технологии

Созидательная деятельность человека первоначально осуществлялась при помощи фиксации и аккумуляции информационных образов на материальных объектах. Так, за точку отсчета формирования информационных технологий принимают обычно наскальную и пещерную живопись, возникновение первичных систем счета и письменности. К материальным носителям информации в первобытную и древнюю эпоху можно отнести бумагу, ткань, папирус, горные породы, древесину, кости и пр. Информационная технология в те времена представляла собой передачу профессионального опыта и знаний. Возможность получать информацию была весьма ограниченна, вследствие этого знания не могли оказывать значительного влияния на процесс развития.

Первый печатный станок, изобретенный в 1445 г., как уже говори­лось, породил следующий (после возникновения письменности) виток информационного развития, который продолжался приблизительно пять столетий, до второй половины XIX в. Коммуникации реализовывались ручным способом, по почте отправлялись пакеты, донесения, письма. Однако уже в эту эпоху возникает возможность тиражирования знаний, что позволяло многократно увеличить роль информации в социальных про­цессах.

Следующий период — период «механической» технологии. Он начинается в конце XIX в., и с ним связано изобретение радио, теле­графа, телефона, диктофона, фотографии, печатной машинки, станков и пр., а в области коммуникации — появление средств почтовой дос­тавки.

В середине XX в. механическая технология передачи информации сменяется электрической, при этом изменяется цель технологии: акценты постепенно смещаются с формы предоставления информации на формирование ее содержания. Инструментарием этого периода вы­ступают: большие электронно-вычислительные машины и соответствующее им программное обеспечение, портативные диктофоны, ксе­роксы, электрические печатные машинки и пр.

Началом века ЭВМ, безусловно, можно назвать 1946 г. В это время был изобретен метод записывания и продолжительного хранения формализованных знаний, готовых напрямую воздействовать на те или иные системные процессы. Такого рода запись стали называть про­граммированием на электронно-вычислительных машинах. С момента возникновения первой электронно-вычислительной машины прошло много времени, автоматизированные информационные технологии (АИТ), пройдя несколько стадий развития, значительно изменились. Хотя потенциал этих машин и аппаратных средств был довольно огра­ниченным.

В конце 50-х — начале 60-х гг. XX в. для решения некоторых четных и трудоемких экономических задач использовались ЭВМ первого и второго поколения. В диапазон работ, осуществляемых пpи помощи ЭВМ, включали также электронное обрабатывание текущей и плановой информации, сохранение нормативно-справочных данных и пр. АИТ, в целом, приняла вид электронной системы обработки данных. Для этого периода (начала 60-х годов) характерна достаточно эффективная обработка информации при совершении довольно однооб­разных действий, направленных на централизованное употребление ресурсов вычислительных центров.

Главным направлением развития информационной технологии того периода является автоматизация рутинных операций, производи­мых людьми. При этом становится очевидным недостаток взаимодей­ствия разработчиков информационных систем и их адресатов, приво­дящий к разнице в осмыслении решаемых задач и психологической неподготовленности пользователей. Примером тому может служить формирование трудных для восприятия систем, которые, невзирая на их довольно значительные возможности, в полной мере не использова­лись.

Следующая стадия информационного развития характеризуется появлением в начале 70-х it. собственно «электронной» технологии. Ве­дущим ее инструментарием выступают большие электронно-вычислительные машины, формируемые на их основе информационно-поисковые системы (ИПС) и автоматизированные системы управления (АСУ), снабженные обширным спектром базовых и специальных про­граммных комплексов. Для обрабатывания информации на всех стадиях управления начинают применяться ЭВМ третьего поколения, при этом активно разрабатываются подсистемы автоматизированных систем управ­ления. С появлением многопрофильных вычислительных центров проис­ходит централизованная автоматизированная обработка информации.

Информационные технологии все больше фокусируются на выра­батывании содержательной стороны информации, служащей целям управления в разнообразных областях общественной жизни; особое внимание уделяется аналитической работе. Положительный опыт решения управленческих задач информационно-компьютерными средствами подготовил социальную, психологическую и профессиональную основу перехода на новую стадию развития информационной технологии.

С изобретением персонального компьютера автоматизация многих ранее не неформализованных процессов деятельности человека стала бо­лее доступной. Это изобретение открыло эпоху новейших информационных технологий, специфика которых состояла в установлении режим непрерывного и непосредственного взаимодействия между человеком компьютером, компьютерами в сети или между компьютером и периферийным устройством. Такой режим называют еще «интерактивным режи­мом» или режимом "on-line". Изменился также подход к формированию информационных систем в сторону учета потребностей персонального пользователя. Устанавливается контакт с разработчиком, появляется вза­имное понимание и согласие с обеих сторон. Проблемой этого периода является, однако, отставание программного обеспечения от уровня разви­тия аппаратных средств.

К концу века намечается ослабление централизации при обработке данных. Становится возможным решение задач в многопользовательском режиме; задействуются автоматизированные системы проектирования и управления технологическими процессами общегосударственного, отрас­левого и производственного уровня. Вид применяемых АИТ можно счи­тать специализацией технологических решений на основе мощнейших супер -ЭВМ с использованием персональных компьютеров и мини-ЭВМ, а также с учетом on-line подхода к массивам данных с единовременной унификацией методов их обрабатывания.

Сочетание технологических приемов и научных методик, нацелен­ных на расширение обрабатывания данных при помощи ЭВМ, стало предметом отдельной области исследования — информатики. Доля расхо­да на научные разработки при выпуске наукоемких изделий стала дости­гать 5%, а в ряде случаев (при производстве электронно-вычислительных машин) — 10—20%. Однако, несмотря на превалирование крупносерий­ной индустрии, стандартизацию изделий и увеличение темпов роста про­изводства, номенклатура выпускаемой продукции расширилась незначи­тельно.

К концу века начинают использоваться электронно-вычислитель­ные машины пятого поколения. Локальные и глобальные компьютерные сети относительно широко стали применяться в разнообразных областях общественного производства. ЭВМ пятого поколения все в большей сте­пени стали соотноситься с понятием новых информационных технологий и сочетают в себе элементы современной оргтехники, вычислительных машин, а также средства связи по организации работы пользователя.

Данный этап развития информационных технологий характеризу­йся прежде всего системной поддержкой принятия решений (появляются информационно-советующие системы); разработкой интеллектуального интерфейса и облегчением взаимодействия человека и машины; сетевой организацией информационных структур и обширным спектром их приложения; объектно-ориентированным подходом, учитывающим систем­ные характеристики предметной области;

Этот же период характеризуется процессом взаимосвязи информационных комплексов и межсистемных объектов. Задачи, которые решались в это время, довольно многочисленны. К наиболее значительным и общим из них можно отнести: организацию защиты информации; обеспе­чение доступа к стратегической информации; формирование договоров и учреждение стандартов и протоколов для компьютерной связи. На 90-е гг. приходится анализ стратегических преимуществ в сфере предпринима­тельства, базирующийся на достижениях телекоммуникационных техно­логий и методах распределенного обрабатывания информации. Информа­ционные технологии безусловно способствовали выживанию организа­ций в контексте рыночной конкуренции.

Как известно, на сегодняшний день имеются две линии автома­тизации процессов управления, связанные с использованием автомати­зированных или автоматических систем. Их главное отличие — в ха­рактере объектов управления. В первом случае такими объектами яв­ляются коллективы, занятые в сфере обслуживания и производства, роль человека при этом остается главенствующей. Во втором случае объектами управления выступают оборудование и технологические процессы, не требующие вмешательства человека в процесс управле­ния.

В зависимости от типа распределения функций между машиной и человеком и связи ЭВМ со средствами контроля технологической цепочки системы управления можно условно поделить на управляю­щие и информационные. Управляющие технологии реализовывают функции управления по установленным программам, которые заблаговременно предусматривают действия, соответствующие тем или иным производственным задачам. В этой ситуации человек лишь контроли­рует процесс производства и вмешивается только в момент появления каких-либо непредвиденных обстоятельств. Информационные техноло­гии призваны информировать персонал о течении производственного или технологического процесса, при этом сформированная компьюте­ром информация является лишь советом оператору. По итогам произве­денных расчетов люди сами принимают необходимые решения по оп­тимизации текущих процессов.

Работа информационных технологий подразумевает, с одной стороны, предоставление рапортов о нормальном течении процесса производства. С другой стороны — подачу сведений об обстоятельст­вах, свидетельствующих об отклонениях в протекающих процессах. Здесь также можно выделить два типа информационных технологий. К первому типу относятся информационно-советующие технологии, ко­торые систематически, через установленные временные интервалы от­правляют абоненту приготовленную для него информацию. В системах подобного типа наравне со сбором и обрабатыванием информации также реализуются функции выбора путей управления, например, производственным процессом (по всем или некоторым его параметрам), хождения оптимального технологического режима его протекания и Ко второму типу относятся информационно-справочные технологии доставляющие оператору затребованную информацию вслед за его подключением к системе. Функции ЭВМ при этом, соответственно, ограничиваются сбором, обработкой и оформлением данных об объек­те на базе которых оператор уже принимает решения о методе управ­ления объектом.

Использование электронно-вычислительных машин дает чело­веку большие возможности для математического обрабатывания ре­зультатов. Цифровое обеспечение ЭВМ состоит из программы-диспетчера, избирающей для реализации нужную рабочую программу, и собственно библиотеки рабочих программ, ответственных за ту или иную функцию централизованного контроля. Взаимодействие между электронно-вычислительной машиной и оператором осуществляется в режиме «запрос—ответ».

Вышеуказанные технологии применяются тогда, когда необхо­димо осмотрительно подойти к решениям, сформированным формаль­ными методами. Это обусловлено расплывчатостью математического описания управляемого процесса: критерии управления имеют качест­венный характер и значительно меняются в зависимости от огромного количества внешних факторов. В связи с этим математическая модель полностью соответствует управляемому технологическому процессу только в очень ограниченном контексте управляемых и управляющих параметров. Расплывчатость описания может являться следствием не­полного владения технологическим процессом, а претворение в жизнь адекватной математической модели вызовет необходимость использо­вания слишком дорогих электронно-вычислительных машин. Таким образом, при значительном многообразии и числе добавочных данных взаимодействие человека и ЭВМ базируется на диалоге.

Среднее положение между управляющими и информационными технологиями занимает информационно-управляющая система, которая Дает оператору истинную информацию о будущем, настоящем и про­шлом состоянии производственной системы. Следовательно, помимо обозначенных программ сбора и обрабатывания информации требуется выполнение также целого ряда добавочных программ, например, планирования, моделирования, прогнозирования, статистики и пр.

С точки зрения управления в области промышленного производства можно отметить такие ключевые классы структур АИТ, как: иерархическую, рассредоточенную, централизованную и децентрализованную. Применение технологий с децентрализованной структурой оправдывает себя при автоматизации таких технологически автоном­ных объектов управления, как информационные, энергетические, ма­териальные и иные ресурсы. Подобная структура представляет собой сочетание двух и более самостоятельных систем, включающих свою алгоритмическую и информационную базу. При этом для выбора соот­ветствующего типа управления всеми имеющимися в наличии объек­тами нужны сведения о состоянии лишь одного какого-либо объекта.