CC BY
113
концепция многоуровневой информационной
системы и ее реализация на примере вуза
concept of multilevel informational system and its implementation by the example of university
В статье рассматриваются концепции исследования или проектирования информационных систем, которые помогает сохранять целостное представление об ИС. Представлен пример реализации информационной системы для вуза.
This article illustrates investigation and designing conceptions of information systems, which help to keep an entire view of information systems. An example of information system adaptation for university is presented.
Ключевые слова: информационная система, логико-семантический аппарат,
информационно-поисковый язык, информационная страта.
Key words: information system, logic-semantic instrument, information-searching language, information strata.
Волкова Виолетта Николаевна, д.э.н., профессор Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, (812)534-73-89, violetta_volkova@list.ru
Голуб Юлия Антоновна, студентка Санкт-Петербургского государственного политехнического университета
Violetta Nikolaevna Volkova, Doctor of Economics, Professor of Saint-Petersburg Polytechnic University, (812)534-73-89, violetta_volkova@list.ru Yuliya Antonovna Golub, student of Saint-Petersburg Polytechnic University
Для обеспечения информацией производства и управления современным предприятием разрабатываются и внедряются информационные системы разного рода. Концепцию исследования или проектирования информационной системы отражают определения системы, которые помогает сохранять целостное представление об ИС. В первых определениях [2] система рассматривалась как совокупность элементов и связей между ними, иногда с учетом их свойств (Л. фон Берталанфи, А.Холл, А.И. Уёмов и др.). Затем в определения стал вводиться системообразующий критерий, а позднее - и цель в явном виде (В.Н. Сагатовский). Цель применительно к информационным системам в технических приложениях трактуется как требования к проектируемой системе. В экономических - сложнее: и как назначение (для внешней среды), и как потребности сотрудников организации.
Понятие «информационные потребности» было введено в теории научно-технической информации, и первоначально было довольно жестко «привязано» к индивидуальным потребностям. Однако в организациях индивидуальные потребности должны быть подчинены целям и задачам организации. И поэтому введенное в теории разработки автоматизированных систем управления (АСУ) и их первой очереди - автоматизированных информационных систем (АИС) понятие функциональной части (ФЧ) АИС или АСУ позволяло проще решить проблему потребностей. Структура ФЧ АСУ формировалась на основе анализа целей и функций организации и включала подсистемы и задачи, подлежащие автоматизации в соответствующий период планирования работ по созданию АСУ (для удобства вводилось понятие 1-й, 2-й и т.п. очереди АСУ). К сожалению, понятие функциональной части в настоящее время редко используется разработчиками информационных систем, равно как и забыто понятие потребностей вообще. А без этого нет системы. Есть лишь автоматизация отдельных процессов.
В последующем У.Р. Эшби обратил внимание на необходимость учета так называемого «наблюдателя», а Ю.И. Черняк интерпретировал «наблюдателя» как исследователя или проектировщика системы, и при этом ввел еще понятие «языка» наблюдателя: «Система - это отображение на языке наблюдателя (исследователя, проектировщика) элементов, связей, их свойств для решения определенной задачи, достижения цели»
№1, 2009
(см. в [2, 6]).
Существовали и определения, предлагаемые для информационно-поисковых систем научно-технической информации, в которых отображался процесс информационного поиска. Например, определения А.И. Черного [4, 7] IPS =< D, Q, R, D' >, (l)
def __ D' с D
где D некоторое множество документов (поисковый массив); Q множество информационных запросов; D' ответ на информационный запрос; R множество отношений, свойств, при наличии которых любому запросу qi е Q ставится в соответствие подмножество D';
и IPS=< LS, D, TS, N (2)
def
где LS логико-семантический аппарат (т.е. информационно-поисковый язык, правила индексирования и критерии выдачи); D поисковый массив (т.е. определенное множество снабженных поисковыми образами документов, в котором отыскиваются необходимые); TS технические средства (т.е. какие-то приспособления или устройства, которые необходимы для записи и хранения поисковых образов, для хранения документов и осуществления процесса сопоставления поисковых образов документов с поисковым предписанием или поисковым образом запроса); N люди, взаимодействующие с системой (т.е. те, кто пользуются данной ИПС и обслуживают ее осуществляют индексирование документов и информационных запросов, выбирают стратегию поиска, а также выполняют другие интеллектуальные операции, без которых невозможен информационный поиск).
Логико-семантический аппарат включает совокупность семантических средств: информационно-поисковый язык -ИПЯ (retrieval language RL), правила индексирования (IND) и критерия смыслового соответствия
(KSS) или критерий выдачи:
(3)
IPS=<RL, IND, KSS >.
def
В последующем Ю.И. Шема-кин [8] дал определение информационно-семантической системы ISS = <a, St, tpiss, co, ti>, (4)
tpiss = <met, re, Sem SI>,
где а - цель, st - структура, tpiss e TP - подмножество технологических процессов для данной системы, со - условия, ti время для достижения цели, поиска необходимой информации, Sem SI -семантическая переработка семантической информации; met - методы, , re - средства.
Для целей организации проектирования ИС Ю.Ф. Тельнов [5] предложил определение, в котором учитываются и цели G, и элементы (внешние En и внутренние E), и отношения R (включая динамические взаимодействия), и функции F (процессы, операции), и период времени T, и закономерности Z, определяющих структуру системы и ее взаимодействие с внешней средой:
S = <G, E, En, T, F, R, Z>. (5)
Анализа определений системы показывает, что первые определения опирались на подход к исследованию и проектированию системы, базирующийся на отображении пространства состояний (элементов, связей, их свойств) и поиске мер близости на этом пространстве (этот подход в теории систем называют терминальным, лингвистическим или методом «языка» системы; подходом к исследованию или проектированию системы от элементов, т.е. как бы «снизу» [6]. А в последующем стали применять целевой подход, базирующийся на структуризации цели, либо иерархической (ФЧ АСУП), либо сетевой, реализуемой с помощью процессного подхода.
На основе анализа определений системы можно дать следующее обобщенное определение информационной системы [2]:
S=<Z,STR,LS,TECH,COND, SR,AT,N >. (6)
где Z цели, которые в АИС могут интерпретироваться как структура функциональной части, а в документальных и документально-фактографических ИС -как потребности;
STR - структуры информационных массивов, т.е. баз данных в фактографических системах, поискового массива документов D определенное (множество снабженных поисковыми образами документов) в документальных ИПС, хранилища информации разного рода (выбор термина диктуется объемами информационных массивов и конкретными условиями);
LS t <RL, IND, KSS > логико-семантический аппарат, включающий. информационно-поисковые языки RL, систему индексирования IND и критерии выдачи (или критерии смыслового соответствия KSS);
TECH технологии в широком смысле, включая TS технические средства (т. е. приспособления или устройства, которые необходимы для сбора, регистрации, хранения, обработки и представления информации), meth методы сбора, хранения, обработки информации, включая алгоритмы alg, программные процедуры или пакеты прикладных программ PPP, информационные технологии IT и т. п.;
COND условия, т. е. внешние ext и внутренние int факторы, влияющие на создание и функционирование ИС; для их анализа полезно использовать признак «пространство инициирования целей», т.е. выявлять факторы над-системы и актуальной среды (ext), подведомственной и собственно системы (int);
SR - среда, в которой будет функционировать ИС;
AT временной интервал создания и функционирования («жизни») информационной системы,
Экономика, Статистика и Информатика
№1, 2009
N люди, взаимодействующие с системой, т. е. те, кто пользуются данной ИС и обслуживают ее осуществляют индексирование документов и информационных запросов, выбирают стратегию поиска, а также выполняют другие интеллектуальные операции, без которых невозможен информационный поиск.
Определение (6) может интерпретироваться с учетом назначения, вида информационной системы, условий ее разработки.
По мере развития представлений об автоматизации информационного обеспечения предприятий и организаций становится очевидным, что для функционирования и управления предприятием нужен широкий спектр информационного обеспечения, разнородная информация от фактографической до документальной: информация о ходе производственных процессов, нормативно-правовая, маркетинговая, мониторинговая информация, обеспечивающая взаимоотношения предприятия со средой, научно-техническая информация, включая информацию об изобретениях, патентах и т. п. для обеспечения научных исследований, конструкторских разработок, необходимых для развития организации. Было осознано, что все эти виды разнородной информации невозможно хранить в единой базе данных. разрабатывались параллельно разнородные автоматизированные системы - АСУТП, АСТПП, АСУП, АСНИ, АСУ-НИР и др. Однако для регулирования хода этих разработок, распределения финансовых и других ресурсов на разработку и поддержку функционирования этих систем, необходимо объединять их в единую систему. Появилось понятия интегрированной информационной системы. Предлагались различные способы представления структуры таких систем.
В связи с осознанием огромного влияния информационных
ресурсов на социальное и экономическое развитие предприятий и организаций появилось понятие информационной инфраструктуры (ИИ). Термин был введен в зарубежных и отечественных публикациях в конце 90-х гг. XX в. [9].
Термин «инфраструктура» (лат. infra под, внизу, structure строение, постройка) появился вначале в строительном деле и означал основание, фундамент, нижнее строение. В дальнейшем понятие было расширено, и в переносном смысле стало означать совокупность внешних по отношению к рассматриваемому объекту сооружений, в том числе не только в строительстве, но и по отношению к производству, к организациям непромышленной сферы.
Информационную инфраструктуру [9] представляют в виде многоуровневой, стратифицированной структуры. Например, в [3] предложено представление в виде 4-х страт (рис. 1): пользовательской, функциональной, информационной, коммуникационной (информационная супермагистраль).
Характеристика этих стран на рис. 1 дана применительно к вузу.
В связи с неоднозначным использованием в публикациях термина «инфраструктура», видимо, следует трактовать структуру рис. 1 как стратифицированную (многоуровневую) структуру интегрированной информационной системы организации.
Такое представление помогает
№1, 2009
<0 та О X
о 2
та ш
О ч ш ч
О
ч
та ш
X -8-о и
ш ч
та ш
■ 01 -VI
п ■г.
ю
М
О
о
(О
.1 Актуальная 2. ПС (ограничения на НС (требования к
среда се ой сте а конечного градуса! конечному продукту]
4. Изобилие
(политика,
5. ПраЕда (гознание и сгинь)
.6. Добро | разрешение
7. Красота (функция эстетик и I
Информационные потребности
Рис. 2. Сопоставление потребностей студентов
определить назначение и взаимодействия различных аспектов реализации компонентов информационной системы, входящих в обобщенное определение (6).
Нижняя страта, названная коммуникационной, включает техническое обеспечение информационной системы, в том числе взаимодействие в сети Интранет, если она создана в организации, и взаимодействия между локальными сетями или отдельными компьютерами, технические средства сбора, регистрации, хранения и обработки информации.
Информационная страта объединяет хранилища информации разного родя, создаваемые в организации в разных формах и на различных носителях.
Как правило, в существующих организациях эти две страты есть. Они не полностью автоматизированы. Не всегда есть сеть Интра-нет, но есть локальные сети, компьютеры, средства сбора, регистрации, хранения, обработки, поиска информации. Далеко не все хранилища информации перенесены на специализированные носители, которые позволяют обеспечить автоматизированное считывание и передачу информации. Возможно, и не всегда это целесообразно. Но информационные хранилища есть и имеют соответствующие названия.
Назначение функциональной страты - обеспечить доступ к информационным хранилищам. Для этого нужно структурировать направления деятельности организации, определить взаимосвязи между направлениями деятельности и составляющими информационной страты. Одной из форм реализации доступа к информации является структура функциональной части АСУП, предназначенной для обеспечения информацией сферы организационного управления. В библиотеках подобную функцию выполняет предметный указатель. Но в целом в организа-
циях, как правило, функциональная страта не сформирована.
Особую роль выполняет пользовательская страта. Эта страта должна обеспечить доступ к информации не только руководителям, но и всем сотрудникам организации. В системах научно-технической информации ставится задача определения информационных потребностей пользователя и создания систем избирательного распределения информации (ИРИ) и дифференцированного обслуживания руководителей (ДОР). В АСУ для обеспечения фактографической информацией имеются работы по созданию автоматизированных рабочих мест (АРМ) для специалистов соответствующей квалификации, должностных лиц.
Экономика, Статистика и Информатика
Для реализации пользовательской страты необходимо установить взаимосвязи соответствующих групп пользователей (в вузе - это, например, преподаватели, студенты, сотрудники организационных подразделений, руководство; в научно-исследовательской организации - это научные сотрудники, руководители проектов и т. п., в медицинском учреждении - это врачи, медицинские сестры), с существующими направлениями и структурами функциональной страты и обеспечить доступ к этим структурам, в том числе в форме рекламы, информационных писем (например, о конференциях, проводимых мероприятиях, формах доступа к информационным источникам, к средствам издания и размножения
№1, 2009
И ПС «Политехник»
1..1 Карта 1.2. Военная 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1,9. Книжные 1.10. 1.11.
ка бедра Профком Оформление События Общежития Библиотека Расписание ма газины Препода ват Факультеты
м о о (О
>
а
и
о.
0
ш
0
|_
0
ч:
гс
1Н гп >
гН ш
0)
0
I
I]
^
гс
I
0 0
=г са 1-
га и
I 1)
эе т
О) ^
I СГ
[Ч > а
Т-1 ь-0
т-Н и
л:
и
0
1_
1)
^
т —
1- Л
о I
¡5 т н 0 И с; ш ¡с 0 с
0 со
С) 0 т ч:
Т-1 ГС О. (Ч
ГЧ ю [Ч
т-Н 0 т-Н
сс ^
I
ГС I
т щ
л I
и с;
ГС ^
5С <
(Я гч
_£]
1-
5С
ГС
_ 1)
л
I
0 I
I
ГС 0
гп •х.
. гс
т-1 пп
т Ч 0
Т-Н С
сс
^
оа
0
с;
и
>
гс
^
Ч
0
1-Щ сс I
.
1*1 т
гп >
тН 0
1.1. Актуальная среда
1.2. ПС (ограничения; возможности)
1.3. НС (требования)
=г
ГС т
с; гс
'О
о £
гп
1.4. Изобилие (полигика,
т н ш
•х.
о
с;
ю ^
ш
<и
ип
0 :>
сс ш
^
=г X
го (Г
¡5 с;
п 01
0 -е- I- гс т
1. гс
^ 0
14 г
щ 01 о.
тН с
гс
Ш 0)
I-
и
сг 0) о.
и
с
о
.0
г
о о.
сс
* i
. V
(Я т о
Т—I О
и
и
1) ^
I I
и
о. £
I
ей
1г\
43
1.5. Правда (познание
сс
=г гс гп X
с; гс 1) С1
о гс
и
из
1.6. Добро (разрешение
л
I
гп
X *
ОС
гс
I
гс Р5 * &
< 3 Т—I О
\
л
X
СП
£ и гс
I I
и са
I-о
и ?
ю О
гч
1
1.7. Красота {функция эстетики
Информационные потребности
Рис. 6. Сопоставление функциональной части системы с информационными потребностями студентов
информации и т. п. В идеале желательно создать соответствующую информационно-поисковую систему для информирования пользователей о существующих функциональных направлениях и хранилищах по запросам.
Пользовательская страта в организациях, как правило, пока не создана, даже для руководящих работников организации. Она складывается в процессе опыта принятия решений.
На рис. 1 приведена структуризация пользовательской страты для вуза: руководство, преподаватели, студенты. Потребности для этих групп пользователей, разумеется, требуют дальнейшей структуризации. Приведем в качестве примера исследование потребностей студентов, чему в настоящее время практически не уделялось внимания.
Изучение потребностей -сложная и трудоемкая работа. История изучения потребностей берет свое начало еще с 384 г. до н. э. когда Аристотель разделил потребности на телесные и духовные. Классической моделью классификации потребностей принято считать классификацию А. Маслоу, включающую четыре классификатора потребностей (физиология, безопасность, потребность в хорошем отношении, потребность в уважении) и представленную в виде пирамиды, т. е. имеет иерархическую структуру представления, носящей название пирамиды Авраама Маслоу. Существует классификация потребно-
стеи,
основанная
на
индивидуальной психологии человека. Дик Мак Клелланд выделяет потребности достижения, соучастия и власти. Значительное внимание уделено анализу потребностей в отечественной литературе по психологии и социологии. В частности, В.И. Тарасенко рассматривал две группы потребностей: существования и развития; В.Г. Подмарков — три группы: обеспечения, призвания и пре-
стижа [10, 11].
Таким образом, можно сделать вывод, о том, что потребности можно классифицировать по различным критериям, предлагать классификации, направленные на те или иные целевые аудитории.
На основе анализа существующих классификаций предложено выделить три основные группы потребностей: физиологические, социальные, личностные. При детализации этих групп потребностей учитывались названные выше концепции и проводился опрос студентов. В результате разработано дерево потребностей (верхняя часть рис. 2)
Затем было проведено исследование информационных потребностей, обеспечивающих общие потребности студентов. Информационные потребности рассматриваются как потребности в сообщениях определенного содержания и формы, которые нужны людям для ориентации в окружающей действительности, уточнения сложившейся у них картины мира, для выбора линии поведения и решения проблемных ситуаций, для достижения внутреннего равновесия и согласованности с социальной средой. Степень развития информационных потребностей и их удовлетворения тесно связана с социальной активностью человека [11]
Для формирования структуры информационных потребностей применены методики системного анализа (см. в [2, 6]. В качестве основы использовалась методика, базирующаяся на учете взаимодействия системы со средой, в которой выделяются надси-стема (НС), определяющая требования к системе (в том числе к личности); подведомственные системы (ПС), ограничивающие возможности; актуальная среда (АС) и собственно система. Последняя структурирована с использованием методики, разработанной для системы (общины), стремящейся к идеалу Р.
Акоффом и Ф. Эмери [1], в которой используются несколько нетрадиционные термины (изобилие, правда, добро и красота), реализующие с точки зрения авторов методики все основные направления деятельности человека и любой социально-экономической системы. Интерпретация этих терминов применительно к потребностям студентов приведена на рис. 2.
Информационные потребности сопоставлены с общими потребностями (рис. 2) и на этой основе определены наиболее значимые для разработки информационно-поисковой системы, обеспечивающей удовлетворение потребностей. Для удовлетворения потребностей определена связь верхнего уровня стратифицированной структуры с нижележащими, обеспечивающими удовлетворение потребностей, т.е. получена стратифицированная структура (рис. 3)
Разработана информационно-поисковая система «Политехник», которая ориентирована на удовлетворение информационных потребностей студентов. Разработка ведется на языке Java. Система запускается при помощи Интернет-обозревателя (Internet Explorer, Opera и др.). База данных устанавливается на сервере. Начальные экраны приведены на рис. 4 и 5.
В системе реализованы функции, приведенные на рис. 6, на котором показано сопоставление структуры функциональной части ИС с информационными потребностями студентов.
В настоящее время реализовано удовлетворение только части информационных потребностей, а именно - информация о расположении факультетов СПбГПУ по корпусам, об общежитии, предусмотрен указатель на библиотечный портал, который уже функционирует, доступ к нему можно получить с любого компьютера, подключенного к сети
Экономика, Статистика и Информатика
№1, 2009
Интернет.
Аналогичную работу следует провести для других групп пользователей - преподавателей, сотрудников организационных и других структурных подразделений вуза.
Рассматриваемая концепция в конкретных условиях требует уточнения и развития. Ее практическая реализация может осуществляться на основе выбора и реализации проектов, ориентированных на развитие ИИС, путем создания информационно-поисковых систем, работающих в режимах ИРИ, ДОР, ретроспективного поиска, на базе ресурсов сети Internet и локальных вычислительных сетей. Создание ИИС требует разработки и применения соответствующих методов и автоматизированных процедур для определения состава компонентов каждой из страт, оценки влияния того или иного проекта в сфере ИИС на развитие организации. Для анализа и формирования функциональной страты целесообразно использовать методики структуризации целей и функций, методы анализа потребностей в документальной информации, разрабатываемые в теории информационного поиска. Оценку значимости элементов каждой из страт можно проводить с применением методов организации сложных экспертиз (метода парных сравнений в модификации Т. Саати, метода решающих матриц Г.С. Поспелова, информационного подхода), учитывать разнородные критерии - технические, экономические, социальные.
Между функциональной и информационной, и между пользовательской и функциональной стратами возможно потребуется введение дополнительных страт, содержащих средства (алгоритмы, программные продукты) для обеспечения взаимосвязей между компонентами этих страт.
Литература:
1. Акофф Р. и др. О целеустремленных системах / Р.Акофф, Ф. Эмери. - М.:
2. Волкова В.Н. и др. Теория систем / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - М.: Изд-во Высшая школа, 2006. - 512 с.
3. Волкова В.Н. и др. Информационная инфраструктура как средство управления учебно-научным процессом / В.Н. Волкова, А.А. Ионов, И.В. Релина // В Сб. тезисов докл. III Междунар. на-учно-технич. конф.: Высокие интеллектуальные технологии образования и науки. СПб.: СПбГТУ, 1996. С. 185186.
4. Михайлов А.И. Основы информатики // А.И. Михайлов,
A.И.Черный, Р.С. Гиляревский. М.: Наука, 1968. 756 с.
5. Тельнов Ю.Ф. Реинжиниринг бизнес-процессов. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 320 с.
6. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: Справочник / Под ред.
B.Н. Волковой и А.А. Емельянов.
- М.: Финансы и статистика, 2006.
- 848 с.
7. Черный А.И. Введение в теорию информационного поиска.
" М.: Наука, 1975. 298 с
8. Шемакин Ю.И. и др. Компьютерная семантика / >/В/ Шемакин, А.А.Романов. - М.: Научно-образовательный центр «Школа Китайгородской», 1995. -344 с.
9. Clinton W.J., Gore A. Technology for America's Economic Growth, a New Direction to Build//Executive Office of the President. Washington, DC, 1993, 39 pp.; Широков Ф., Дрожжинов В. Три ступени Альберта Гора//Компью-тер-Пресс, 1994, № 9, с.4346, № 10
10. http://webmastera.org/light.
11. www.wikipedia.ru.
Bibliography
1. Akoff, R., Emeri F. "O tse-leustremlyonnyh sistemah» (On Purposeful Systems). Moscow;
2. Volkova, V.N., Denisov, A.A. "Teoriya system" (Systems Theory). Moscow: Vysshaya shkola, 2006, p.512;
3. Volkova, V.N., Ionov, A.A., Relina, I.V. "Informatsionnaya infra-struktura kak sredstvo upravleniya uchebno-nauchnym protsessom" (Information Infrastructure as a Management Tool of Educational and Research Process". Collection of abstracts "Report of III International Scientific and Technical Conference: Intellectual High Technologies of Education and Science". Saint-Petersburg: SPbGTU, 1996, s.185-186;
4. Mikhaylov, A.I., Tcherny, A.I., Gilyarevsky. R.S. "Osnovy In-formatiki" (Principles of Informatics). Moscow: Nauka, 1968, p. 756;
5. Telnov, Y.F. "Reinzhiniring bizness-protsessov" (Business Process Reengeneering). Moscow: Finansy i Statistika, 2004, p. 320;
6. "Teoriya sitem I sistemny analiz v upravlenii organizatsii: Spravochnik" (Theiry of Systems and Systems Analysis in business management: Information Book) edited by Volkova, V.N., Emeljyanova A.A. Moscow: Financy i Statistika, 2006, p.848;
7. Tcherny, A.I. "Vvedenie v teoriyu informatsionnogo poiska" (Introduction to the Theory of Data Seaarch). Moscow: Nauka, 1975, p.298;
8. Shemakin, Y.I., Romanov, A.A. "Kompjyuternaya semantika" (Computer Semantics). Moscow: Research and Education Centre "Shkola Kitaigorodskoy", 1995, pp.334;
9. Clinton W.J., Gore A. Technology for America's Economic Growth, a New Direction to Build//Executive Office of the President. Washington, DC, 1993, pp.;
10. Shirokov, F., Drozhzhinov V. "Tri stupeni Alberta Gora" (Three Steps of Albert Gor). The journal "Komputer-press", 1994, No.9, pp. 43-46;
11. http://webmastera.org/light.
12. www.wikipedia.ru.
