Информационни системи

В съвременното общество компютрите се утвърдиха като незаменим помощник във всички сфери на човешката дейност. Неимоверно много нарастна и значението на информацията, която вече се третира като бизнес ресурс. Това стана възможно, благодарение на компютърните информационни системи. Създаването им е свързано с приложното програмиране, както и с разнообразни други средства на съвременните информационни технологии. Приложното програмиране се прилага, за решаването на определени задачи от различни сфери на съвременния начин живот. Един пакет от програмни продукти представлява комплекс от програмни средства, ориентирани към дейността на определен кръг потребители. Създадени са и се прилагат в практиката разнообразни пакети програмни продукти, като: програмни продукти за автоматизация на различни класове задачи: математически, статистически, инженерни, научни и др.; програмни продукти  за автоматизация на конкретни дейности в различни предметни области; програмни продукти за информационно обслужване на управленската дейност в конкретни области; програмни продукти   за създаване на автоматизирани работни места и др. Създаването на информационна система е първа стъпка към създаване на приложен програмен продукт. Това се извършва на определени етапи и по определени методи, като обикновено с това се занимават специализирани програмни екипи в софтуерните компании.

Обща теория на системите

Система — същност, характерни черти и свойства

Същност на системите

Думата «система» се използва от далечни времена. Още от древността човекът е търсил начини за обяснение на системите от заобикалящата го среда и връзките между тях. Системният подход, насочен към решаването на различни проблеми (наричан още «общонаучен метод»), много често се приписва на древногръцкия учен Аристотел. Резултатите от изследванията показват, че неговите корени откриваме в древността — около 300 години преди новата ера в Гърция (т.е. по времето, когато е живял Аристотел), но по-вероятно е научният метод да е плод не само на един автор.

Убеждението, че научните изследвания са станали твърде тесни и специализирани и че научните дисциплини са изгубили връзката помежду си, подтиква биолога Лудвиг фон Берталанфи, икономиста Кенет Боулдинг, биоматематика Анатол Рапопорт и физиолога Ралф Жерард към създаване на Дружество на Общата теория на системите през 1954 година. Дружеството си поставя за цел да поощрява комуникациите между учените, да улеснява обмена на научни знания и да минимизира дублирането между научните изследвания. Мнозинството от системните конципции могат да бъдат открити в съвкупността от принципи, отразяваща идеите на дружеството, станала известна като Общата теория на системите. Системният подход дава един нов и различен начин на мислене, насочен към изучаване на обектите и явленията като цяло.

В съществуващите дефиниции за понятието «система» могат да се открият няколко основни момента:

- Системата е множество от елементи, свързани по определен начин помежду си;

- Всяка система съществува в някаква околна среда;

- Елементите в системата взаимодействат помежду си и с обкръжаващата ги среда;

- Системата е създадена, съществува и функционира с оглед постигането на дадена цел;

- Елементите в системата функционират като единно цяло.

Предвид горепосочените основни момента може да бъде дадена следната най-обща дефиниция на понятието:

Система е всяка една съвкупност от елементи и връзките между тях и с околната среда, взети заедно с техните свойства и свойствата на връзките, която функционира като единно цяло за постигането на определена цел.

Системната концепция може да бъде приложена в много области на научното познание. На практика определянето на състава и обхвата на една система се извършва по най-целесъобразният начин в зависимост от целите и задачите на даденото изследване.

Характерни черти и свойства на системите

Синергетика - ключовият момент на свойството е, че елементите от системата, разглеждани поотделно не изразяват нейната същност. За да бъде разбрана тя напълно, е необходимо да бъдат разглеждани като единно цяло (Пример с автомобила — цялото е нещо повече, отколкото сумата на неговите части).

Йерархичността е важна черта на системите. Означава, че всяка една система може да се разглежда като част от друга, по-голяма по обхват, наричана макро-  или суперсистема, която от своя страна може да бъде част от околната среда на разглежданата система, да обхваща цялата й околна среда или дори да надхвърля обхвата на околната среда. Аналогично, но в обратна посока на процеса включване, съставните части на една система могат да бъдат разглеждани като по-малки системи, наричани нейни подсистеми, които от своя страна са съставени от други още по-малки системи и т.н. Продължаването на йерархията в посока надолу (т.е. задълбочаването й)  води до нарастване на детайлизацията, но стеснява областта на изследване, докато продължаването й в посока нагоре увеличава степента на обобщаване, но дава много по-широк кръгозор и обхват на изследването.

Цялостност е свойство на системите, позволяващо осъществяване на процес на интеграция. При него определен брой системи на базата на съществуващите между тях връзки и взаимодействия могат да бъдат обединени в една по-голяма суперсистема, която може да бъде изследвана като самостоятелна система. Необходимо е да се има предвид, че правилното функциониране на една система зависи от връзките и взаимозависимостите межуд всички нейни съставни части. Това подчертаване на цялостта на системите е известно под името холизъм.

Взаимосвързаност. Измененията в някои от съставните части на системата неизбежно рефлектират и водят до промени в други нейни части. Много проблеми във фирмите са породени именно от факта, че се извършват промени в отделни техни отдели, без да се отчита последващият ефект (наричан понякога «лавинообразен») върху останалите засегнати от промяната отдели, което понякога води до гибелни за организацията резултати.

Целенасоченост е свойство, подчертаващо важният момент в системният подход, т.е. подсистемите трябва да действат за постигането на целта, за която е създадена обединяващата ги система.

Основни компоненти на системата и видове системи

Основни компоненти на системата

Всяка една система се състои от няколко ключови компонента:

-   процес на трансформация;

-   граници на системата;

-   околна среда.

Моделът на системата включва основните елементи: вход, процес на трансформация, цели, изход, обратна връзка и контрол.

фиг.1.1  Модел на системата

Входът на една система може да бъде разглеждан като специфична нейна част, в която са обединени всичките й елементи, които получават въздействия от околната среда и се преобразуват по-нататък в системата. Например за една производствена организация вход могат да бъдат: суровини, енергия, финанси, работна сила, информация и др.

Процесът (обработка, преобразуване) представлява трансформирането на всичко, получено от входа на системата.

Изходът обединява всички елементи на системата, чрез които тя оказва въздействие върху околната среда. Той представлява друга специфична част на системата, където се получават резултатите от процеса на трансформация.

Необходимо е извършването на контрол върху действието на системата с оглед осигуряване изпълнението на целите й. Във всички системи, различни от физическите и механичните, процесът на трансформация от изхода (нар. Обратна връзка) се използува като основа за контролирането на входа на системата и процеса на трансформацията. Обикновено обратната връзка се сравнява с целите на системата и в зависимост от получените резултати, ако е необходимо, се оказва контролиращо въздействие върху входа или процеса на трансформация.

Границите на системата са характеристика, която се изразява в определянето на нейните размери. Вътре в границите се намира системата с нейните свойства, а извън границите — целият останл свят. При фирмите управлението определя вътрешните граници на всяка отделна дейност (т.е. подсистема) и те могат да бъдат различни за всяка една организация.

Околна среда на системата в широк смисъл на думата, представляват всички невключени в нея елементи, т.е. светът, в който системата съществува. Околната среда е най-разнообразна и рядко остава статична. При по-прецизното тълкуване в това понятие обикновенно се вкючват всички външни елементи, чието отношение, поведение, свойства и пр. оказват въздействие върху състоянието на дадената система, и тези външни елементи, които се променят в резултат от действието на системата (т.е. върху които дадената система оказва влияние).

Цялостността на една система се създава от връзките между нейните елементи, наричани интерфейс на системата. Наред със свойствата на елементите за изследователя на системата имат значение и свойствата на самите връзки. Връзките в системите реализират въздействието и взаимодействието между техните елементи. По този начин се формира съвкупността, която наричаме система.

Видове системи

Системите могат да бъдат класифицирани по най-различни признаци. Без да е напълно изчерпателна, таблица 1.1. дава обща класификация на основните видове системи. При анализа трябва да се има предвид, че между някои от признаците съществуват определени зависимости и взаимни ограничения. Например една система не може да бъде статична и едновременно с това недетерминирана.

Затворена се нарича тази система, която е изолирана от околната среда. Това означава, че нито външната околна среда влияе върху поведението на системата, нито системата влияе върху околната си среда. Обикновенно такива системи са някои механични или физични. Характерна черта за всички социални ситеми е, че винаги си взаимодеистват в някаква степен с тяхната околна среда.

Отворена е системата, която взаимодейства с околната среда, подложена е на влияния от страна на околната среда, които се проявяват на входа й, и оказва въздействие върху нея чрез своя изход.

Важен момент при изследването и управлението на системите е тяхното поведение. Детерминираните системи притежават точно определено поведение. Тяхното състояние във всеки един момент може да бъде предсказано, ако са известни правилата на системното поведение. Изходите им могат да бъдат точно определени на базата на техните входове. Типичен пример за детерминирана система представлява работата на една компютърна програма, при която компютърът действа по точно определена поредица от инструкции и поведението му може да бъде предсказано във всеки момент.

Недетерминираните системи (нар. още  вероятностни или стохастични) не притежават строго определено поведение и не могат да бъдат точно предсказани. Някои елементи от състоянието на тези системи могат да бъдат определени на базата на техни предходни значения, но само в термините на вероятното им поведение и при това винаги съществува някаква степен на погрешност при предсказването им. За съжаление, фирмените системи трябва да бъдат отнасяни в класа на стохастичните и трудни за предсказване такива, дори и само поради факта, че съдържат човешки елемент, който е най-трудно предсказуемият от всички живи същества.

Един специфичен вид са т.н. самоорганизиращи се системи. Те се адаптират, изменят и реагират по целесъобразен начин на външните въздействия и влияния с оглед постигането на определена цел. Всички живи организми представляват самоорганизираще се системи, които действат по гореописаният начин с олед тяхното съхраняване и продължаване на съществуването им. Фирмите също могат да бъдат разглеждани като самоорганизиращи се, но много важен момент при тях е да се има предвид обстоятелстото доколко целите на организацията съвпадат с тези на отделните индивиди, които образуват конкретната организация.

Организация на фирмата като система

Съвременните теории разглеждат организациите в термините на отворените системи — техните реакции на външни и вътрешни въздействия, начините по които постигат целите си и т.н. Този подход еволюира от първоначалните идеи на представителите на т.нар. Класическа школа Фредерик Тейлър (представител на теорията нат.нар. Научно управление), Анри Файол (теоретик на административното управление), Макс Вебер (учен социолог) и др., и Школата на човешките взаимоотношения — Елтън Мейо (един от пионерите на т.нар. «поведенски» подход), Абрахам Маслоу («Йерархия на човешките потребности»), Фредерик Херцберг (теория на човешката мотивация) и др.

Класическата школа акцентира, до известна степен доста механично, върху структурите на организациите (основно внимание се отделя на разделението на труда и интеграцията на дейностите, чрез които се извършва формирането на организационните подразделения) и регламентирането на формалните отношения в тях, които трябва да бъдат наложени на хората, и се стреми да намери някакви общи универсални правила.

Школата на човешките взаимоотношения се основава върху хората, тяхната мотивация и взаимоотношения. Концентрацията тук е върху потребностите на отделните човешки индивиди и взаимодействията между тях в организацията, въз основа на което се прави опит да се изгради една обща теория за организацията като цяло. Докато класическият подход, най-общо погледнато, възприема организацията като структура без индивиди, то поведенческият я разглежда като множество от индивиди и групи без дадена структура.

Съвременните теории на базата на положителните черти в тези идеи се стремят да изградят едно по-задълбочено и всеобхватно учение за организациите. Организацията се разглежда като сложна социална система, взаимодействаща със своята околна среда (фиг.1.2), която да реагира на множество свързани променливи — хора, технологии, организационна структура и др. За разлика от по-ранните школи и теории, които разглеждат изолирано тези променливи, сега с помощта на системния подход се изучават връзките между основните променливи.

фиг.1.2 Фирмената организация и нейната околна среда

В литературата не съществува една обща дефиниция, възприета като универсална за понятието «фирмена организация». Мнозинството от определенията засягат някои основни характерни черти на фирмената организациия, които могат да бъдат обобщени в следното:

-  тя е организация, обединяваща различни човешки дейности, които са координирани помежду си, т.е. притежава формална структура на взаимодействия;

-  тя е социална система, т.е. обединява хора работещи на групи;

-  тя е техническа система — хората използуват знания, технологии и апаратура (машини);

-  тя използува разделението на труда — определя кой какво върши, включително кой взема управленски решения;

-  тя е създадена с определена цел — без цел е немислимо извършването на дадена дейност и няма нужда хората да се обединяват.

Обобщавайки изложеното до тук, можем да кажем, че фирмата представлява сложна система, която е създадена с определена цел. Тя използва ресурсите от околната среда ( фиг.1.3), организира ги и се стреми да постигне поставената цел. Чрез процеса на трансформация фирмата добавя стойност към своите «входове» и предлага в околната среда получените в резултат на обработката «изходи», като се стреми да ги размени за нови ресурси (т.е. входове).

фиг.1.3 Организация на фирмата като система

Предложените изходи трябва да бъдат приети от други системи от околната среда. Когато това се осъществи, фирмата е компенсирана за добавената от нея стойност и получава повече нови ресурси, което осигурява продължаване на нейното съществуване. Ако даден изход не се приеме, е необходимо той да бъде променен по съответния начин, като за целта се използва информацията от обратната връзка. Това означава, че фирмата трябва да се адаптира към околната си среда, т.е. непрекъснато да получава обратна връзка и да осъществява контрол върху себе си, за да си осигури «по-голяма продължителност на живот». Следователно, за да съществува и бъде способна да реагира на околната среда, фирмата трябва винаги да разполага с необходимата информация.

Същност на информационните системи

Характерни черти на информационните системи

Информационните системи (ИС) във фирмата могат да бъдат най-общо дефинирани като съвкупност от взаимосвързани компоненти, функциониращи като единно цяло за събиране, извличане, обработване, съхраняване и предаване на информацията за целите на планирането, координирането, контрола и вземането на решения в организацията.

ИС съдържат най-различен вид информация — за хора, събития, територии и много други както от околната среда, така и вътре в самата организация. ИС подготвят и представят информацията в удобен за ползване вид с цел подпомагане на мениджърите и служителите при вземането на решения или при решаването на различни проблеми. При изпълнението на поставените задачи ИС биват в непрекъснат цикъл от три основни дейности: въвеждане, обработка и извеждане на информацията (фиг.1.4).

фиг.1.4 Функционални дейности на информационната система                      във фирмата

Въвеждането включва различни операции по събирането на данни от организацията и околната среда. Данните се записват в писмен вид на специални формуляри или се въвеждат директно в компютъра с помощта на подходящо техническо устройство. Операциите по въвеждането (записване, кодиране, класифициране, редактиране и др.) обикновено са предназначени да проверят, дали събраните данни са коректни и пълни и да ги подготвят за по-нататъшна обработка.

С обработката се цели да се преобразуват първичните данни от входа на системата в подходяща и полезна форма с помощта на различни опрерации като сортиране, сравняване, анализиране, обощаване, математически и логически изчислния и др.

Извеждането представлява процес, при който се извършва трансфер на обработената информация до нейните потребители. Извеждането може да стане под най-различна форма — печатна, визуална, звукова или във вид на данни, необходими за въвеждане в други ИС.

ИС извършват и дейности, свързани със съхраняването на данни и информация, в различна форма и на различни технически устройства, докато те станат необходими за нова обработка или за тррансфер към потребителя.

Цикълът се затваря от обратната връзка, при която информация от изхода на ИС се връща на входа на системата, като достига до подходящи лица от организацията с цел подпомагане на тяхната дейност за допълнително настройване или коригиране на входа и процеса на обработката.

Основни компоненти на информационните системи

ИС използуват компютърните технологии за извършване на максимално количество операции при въвеждане, обработване и извеждане на инфромацията. Погрешно е обаче една ИС да бъде разглеждана само в смисъла и съобразно термините на компютрите. Сполучливите ИС притежават освен технологични, също така и организационни и човешки измерения. ИС представляват интегрална част от фирмата и са продукт, състоящ се от три основни компонента.

Организацията оформя ИС в няколко направления: организацията е формална система, която се състои от профилирани звена с ясно изразена специализация на труда, йерархична е , и притежава определена структура. В тях се наемат специалисти и служители за извършване на различни стопански дейности. За правилното изпълнение на различните функции в организацията са разработени специални формални процедури и правила, които координират дейността на отделните нейни звена.

Хората използуват информацията от ИС в своята ежедневна дейност наред с всички останали елементи от заобикалящата ги бизнес среда. От друга страна, хората са тези, които трябва да въведат данните за обработка в ИС или директно, или записвайки ги на някакъв носител, който може да бъде прочетен автоматично от компютъра. За да могат да използват максимално ефективно дадена ИС, хората трябва да бъдат специално обучени и подготвени.

Ергономистите посочват взаимоотношенията мужду човека и машините в работната среда като един от факторите, влияещи най-силно върху морала, възприемането и производителността на хората при използуването на ИС. Тези взаимодействия включват както оформянето на работното място, създаването на условия за работа и начина, по който се отнасят хората към ИС (т.е. човешката страна), така и потребиталския интерфейс на ИС (частите от ИС, с които хората взеимодействат в процеса на работа), който оказва също така своето влияние върху производителността и ефективността на човека.

Технологиите представляват начинът, по който данните се трансформират и организират за целите на бизнеса. По принцип ИС могат да бъдат изцяло ръчни системи, използуващи само хартия и средства за писане върху нея (типичен пример е бележникът на секретарка).

Компютрите създават огромни възможности за замяна, облекчаване и многократно ускоряване на ръчния труд при обработване на големи масиви от данни, като работят устойчиво и надеждно за многократно по-продължителен период, отколкото позволяват физическите възможности на хората.

Като един от най-важните компоненти на ИС технологиите могат да бъдат разделени на няколко основни елемента:

Хардуер — това е техническото оборудване, използвано за въвеждането, обработването и извеждането на информацията в ИС. Включва компютърния блок, предназначен за същинската обработка на информацията (нар. централен процесор), различни устройства за въвеждане, извеждане и съхраняване на информацията и съответния интерфейс, осигуряващ връзката между всички тези  устройства.

Софтуер — това са всички компютърни програми, използвани в дадена ИС. Те съдържат конкретни инструкции, които координират и управляват работата на хардуерните устройства за получаването на необходимата информация, за която е създадена ИС.

Технологии за съхраняване на информацията — имат важно значение за продължителното запазване и многократното използване на получената в резултат на обработка информация. Те включват както прилаганите технически устройства, така и съответното програмно осигуряване, управляващо тяхното действие. Технологиите за съхраняване на информацията определят в голяма степен и полезността и ефективността на една ИС за съответната фирма, която е изразходила за целта значителни финансови и човешки ресурси.

Телекомуникационни технологии — използуват се за осъществяване на връзка между различните технически устройства в ИС и за предаване на информацията от едно физическо място на друго. Те включват както прилаганите за целта хардуерни устройства, така и поддържащия и управляващ дейността им съответен софтуер. 

Трябва да имаме предвид, че трите основни компонента на ИС се развиват с различни темпове. Двата елемента на технологиите, хардуер и софтуер, се развиват много по-бързо, отколкото възможностите на хората за тяхното възприемане и използуване. Изследвания в САЩ показват, че възприемането и прилагането на нови знания в фирмите не надвишават средногодишните темпове на растеж на производителнастта на труда, които са около 2% на година. Развитието на технологиите носи огромни приходи и никой не желае да намали неговите стремителни темпове. Необходимостта от балансираност и осигуряване на ефективно взаимодействие между основните компоненти в ИС изисква да се търсят други пътища и начини за преодоляване на споменатото противоречие. Това може да стане, като се увеличат възможностите на софтуера и се понижат неговите цени — един възможен начин за което е създаването на максимално опростени и лесни за прилагане компютърни програми, сравними например с всекидневното използуване на писалката.

Същественият проблем обаче е как да се увеличат темповете на възприемане и приложение на знанията от хората в областта на информационните технологии? Освен това какво може да се направи за управленския персонал, голяма част от който въобще не желае да учи и усвоява нови знания?

Развитие на информационните системи

Информационните системи от ръчен или полуавтоматичен вид са прилагани от незапомнени времена. Още древните египтяни са използували различни начини за записване (папируси или глинени плочи) и обработване на данните. С появата през 1951 година на първия, произведен с търговска цел, компютър ИС навлизат в съществено нов и различен етап на развитие. Изследванията в различни организации на САЩ показват, че тяхното функциониране днес е почти невъзможно без използване на компютърните технологии.

В наши дни информацията представлява важен ресурс за фирмите заедно с нейните финансови и трудови ресурси. Тази съвременна концепция е била доста по-различна преди няколко десетилетия

Първоначалните компютърни ИС, разработени през 50-те години , са предназначени за обработването на данни под формата на различни таблици, списъци и пр., които след това се съхраняват във вид на специални електронни записи, наречени файлове с данни. Целта е постигането на бързо, евтино и акуратно обработване на големи масиви от данни. Компютърните ИС от този тип се наричат системи за електронна обработка на данни / СЕОД / . Те са ефективни при разработването на периодични отчети, подпомагащи ръководството на фирмите в тяхната ежедневна дейност. Независимо от съществените предимства пред ръчното обработване на данни СЕОД тогава все още имат редица недостатъци. За да открият необходимата информация трябва да прелистват и разглеждат множество от таблици и списъци, отпечатани от компютъра. Много често този процес, изискващ продължително време, води до претрупването на управленските кадри с огромни количества от данни.

През 60-те години концепцията за информацията се променя. Установено е, че информацията може да бъде използувана за общо подпомагане на дейността на организацията. През този период мощността и бързодействието на компютрите нарастват значително, което позволява обработването на повече текущи данни в оперативната информация и нейното ефективно използване от мениджърите при вземането на управленски решения. В резултат на това развитие възникват т.нар. управленски информациоони системи / УИС /, чрез които се решава проблема за търсенето и намирането на необходимата информация в огромните масими от данни. УИС се използват за разработване на периодични отчети за производствената дейност, финансовото състояние, складовите запаси и др., т.е. за цялостната дейност на фирмата.

Развитието на ИС от СЕОД в УИС довежда до промяна в тяхната цел — от обикновенна обработка на данни се преминава към обработване и преобразуване на данните в съответната информация, необходима за различните равнища на йерархия в организацията.

Голямото количество данни, използвани в ИС, поражда необходимостта от разработване на специални системи за тяхното съхраняване под формата на електронни бази и управлението им. Това е целта при създаването на системите за управление на бази от данни / СУБД /, съхранявани преди това в традиционите архиви във вид на записи върху хартия, перфокарти или перфоленти.

През 70-те години концепцията за информацията отново се променя, като се появява необходимостта от системи, които да подпомагат самия процес на разработване на вземане на решения. Съществуващите тогава УИС все още не са в състояние да дадат отговор на всички дейности, които изискват възможности за генериране на отчети, графични функции и решаване на проблеми. Подобна комбинация, която се дискутира за първи път в началото на 70-те години, бива наречена системи за подпомагане на решенията / СПР /, за да подчертае нейното предназначение — т.е. подпомагане на лицата, вземащи различни решения, а не само осигуряването им с отчети за вече изминали събития.

Появата през 80-те години на персоналните компютри и широкото им навлизане във всички сфери на човешката дейност позволяват реализирането на още една необходимост, стояща пред всички ръководни кадри. Изпълнителните директори често се нуждаят от информация по-голяма по обем от тази, която би могла да им предложи СПР или от нейното представяне по друг начин. За целта са разработени специални ИС, наречени екзекутивни системи / ЕС /. Обикновено това са системи, изградени върху основата на персонални компютри, свързани с централния компютър на дадената фирма, които използуват предимно графични техники за изобразяване на информацията, необходима за вземането на различни изпълнителни решения.

В началото на 80-те години концепцията за информацията вече се разглежда като стратегически ресурс, потенциален източник на предимство в конкурентната борба и дори като стратегическо оръжие, което може да защитава и предпазва фирмата от действията на нейните конкуренти. Тази концепция отразява предимствата на стратегическото планиране и теория и е един от факторите, довели до появата на една нова област, наречена «управление на информационните ресурси». Информационните системи, разработени в съответствие с новопоявилата се концепция за информацията, са наречени стратегически информационни системи / СИС /, като тяхното основно предназначение е използуването на стратегическа информация с цел подпомагане на организацията в конкурентната борба и разработване на генерални планове за нейното оцеляване и бъдещо развитие.

Развитието на информационните системи и технологии и изследванията в търсенето на нови възможности и перспективи продължават непрекъснато. Сред по-важните резултати в това направление през 90-те години е появята на още един вид ИС с приложение в организациите — експертните системи / ЕС /, изградени на базата на системите с изкуствен интелект, осигуряващи работещите от всички равнища на фирмата със съответните знания и експертизи, необходими за по-добро , качествено и ефективно изпълнение на различните дейности.

Връзка на информационните системи с други научни дисциплини

     Обучението на специалистите, които ще използват в своята дейност ИС, трябва да включва изучаването на дисциплини от три области:

-   организационни и индивидуални поведенски умения — подготовка за ефикасно разрешаване на различни проблеми с хората както личностно, така и на организационно равнище ;

-   умения за анализиране и решаване на проблеми във фирмената дейност — за да може да бъде ефективно използвана една ИС, преди това е необходимо да бъде правилно разбрана и установена съществуващата проблемна ситуация. Т.е. да може съответният специалист да намери отговори на въпросите: как е възникнала проблемната ситуация; от къде произхожда; каква ИС може да бъде използувана за нейното разрешаване и т.н.;

-   умения и знания за информационните технологии — те представляват техническият фундамент на информационната система.

 В таблица 1.3 са поместени общите и някои специфични знания и умения, необходими за използуване и работа с ИС във фирмите, както и съответствуващите им научни дисциплини, които трябва да бъдат изучавани за тяхното придобиване. Разбира се, почти е невъзможно всички те да бъдат усвоени на екпертно равнище. Обикновено хората се специализират в една или две от трите главни области. На практика информационните системи обединяват екипи от хора, притежаващи различни технически, икономически и аналитични знания и умения.

Информационните системи и информационните технологии

Информационните технологии в съвременното общество

Какво представляват информационните технологии? Справката в специализараните речници пояснява, че това е всяка една технология, т.е. техническо средство или метод, използвано от хората за обработка на информация. Обикновено в наши дни терминът се използува за обозначаване на модерните електронни технологии. Той обединява изчислителната техника, телефонните съобщения, телевизията и другите средства за телекомуникация.

Съвременните информационни технологии / ИТ / включват голямо разнообразие от технически средства, методи и технологии: компютърни системи, текомуникационни мрежи, мултимедия, обработка на изображения, «интелигентни» принтери, настолни издателски системи, компютърен дизайн, копирни и факсмашини, телефонни секретари и много други. За постигане на максимален ефект при решаване на различните задачи те трябва да се използуват комплексно и да функционират, обединени в една цялостна мрежа. Ползата и ефективността от приложението на ИТ във всички сфери на човешката дейност прогресивно се увеличават. Съществуващите тенденции показват, че разпространението и ефективното приложение на ИТ не само продължават, но и все повече се разрастват в съвременното общество.

Възникване и развитие на информационните технологии

 

Компютърните системи предсталяват главният елемент на ИТ в наши дни. За правилното и пълноценно разбиране на ИТ като компонент на информционните системи е необходимо комплексното разглеждане на ИТ в процеса на тяхното възникване, развитие и съвременно състояние.

Историята показва, че хората създават и използват различни технологии за решаване на съответните проблеми, които възникват с развитието на човечеството и нарастването на неговите потребности.

Едно от първите технически средства за изчисление е т.нар. абакус, представляващ първообраза на днешното сметало. Неговата поява би могла да се търси във времето от преди 4000 години в древен Китай, а използването му продължава все още и в наши дни.

След значителен период на застой през 1458 г. Йоханес Гутенберг създава първата книгопечатаща преса. Истинската история на компютрите започва около два века по-късно, когато през 1642 г. френският учен математик и философ, Блез Паскал създава първото механично изчислително устройство, наречено от своя изобретател «цифров калкулатор с колела».

През 1650 г. Джон Непер изобретява своя костен логаритмичен калкулатор, придобил впоследствие световна известност, който е познат и използуван и в наши дни като логаритмична линийка.

Малко по-късно, през 1670 г., немският математик Готфрид фон Лайбниц конструира механична сметачна машина, която може да извършва четирите основни аритметични действия.

Едно от най-забележителните открития през ХVIII-ти век е създаденият автоматичен тъкачен стан от Жозеф-Мари Жакард (1801 г.). За управление на дейността на тъкачния стан се използуват перфокарти, за да се получи желаната фигура. По-късно подобни перфорирани карти и устройства се използуват при работата на т.нар. табулатори, както и при въвеждането и извеждането на данни от първите видове електронни компютри.

В ранните години на ХIХ-ти век английският учен Чарлз Бабидж конструира своята първа сметачна машина. Изследванията и теоретичните разработки на Бабидж стават публично достояние благодарение на публицистичните разработки на неговата колежка и превъзходна математичка Ада Аугуста (дъщеря на поета Байрон), контеса на Лъвлейс. Тя разбира най-добре от всички други неговите идеи и обяснява на широката публика концепцията за програмируемата машина и техниките за програмиране. В нейна чест е наречен алгоритмичният език «ада», който е възприет в началото на 80-те години като главен език за програмиране на компютрите от Министерството на отбраната на САЩ.

В средата на ХIХ-ти век са разработени и основите на математическата логика, на базата на която е организирана дейността на всички съвременни компютри, от английският математик Джордж Бул (наричана в негова чест Булева алгебра). С помощта на неговата логика всеки математически израз може да бъде представен като комбинация от два елементарни израза — истина (със стойност 1) и неистина (със стойност 0). Всички компютри функционират на базата на тези две съждения, наричани двоични/бинарни числа.

През 1876 г. Александър Бел изобретява телефона — епохално откритие, довело до истинска революция в областта на комуникациите.

За по-бързото преброяване на населението на САЩ през 1890 г., статистикът Херман Холерит разработва серия от машини, чрез които са обработени данните само за шест  седмици (!). Табулаторната машина на Холерит представлява първата система за автоматизирана обработка на данни, която използува ръчна перфорация за регистриране и записване на данните върху перфокарти.

С настъпването на ХХ-ти век развитието и приложението на елктронните устройства непрекъснато нарастват и процъфтяват — изобретена е електронната лампа, на чиято база по-късно е конструиран и радиоприемникът.

Един от пионерите в областта на изчислителните машини, които са изградени изцяло на електронна основа, е Джон Атанасов, професор в университета в Айова. През 1942 г. заедно със студента дипломант Клифърд Бери, Джон Атанасов създава първата цифрова електронно изчислителна машина (ЦЕИМ), която може да решава линейни уравнения.

През 40-те години на миналия век американският учен математик Джон фон Нойман разработва концепцията за серийния програмируем процесор, т.е. компютър, който сам съхранява своите инструкции за работа и ги изпълнява последователно.

Развитието на електронните компютри представлява една непрекъсната възходяща прогресия. Съществените подобрения в техния дизайн и производство се извършват стъпаловидно. Всяка съществена промяна води до създаването на ново поколение от компютри, всяко от които е по-мощно, по-компактно и надеждно.

Компютърни поколения

Компютрите от първо поколение са конструирани на базата на елктронните лампи. Тяхната памет е изградена от тънки тръби с течен живак и магнитни барабани. Максималният обем на вътрешната памет е около 2К, а скоростта — 10 хиляди инструкции за секунда. Външната им памет е реализирана на базата на устройства, използуващи перфокарти или магнитни ленти.

Характерни особености (предимно недостатъци) за всички компютри от първото поколение са:

огромни размери — самите електронни лампи имат голям размер.

недостатъчна надеждност — електронните лампи изгарят често.

несъвместимост в програмирането — всеки компютър е със свой собствен уникален машинен език, съобразен с неговите особености и компоненти. По време на работа е възможно изпълнението само на една програма, след което компютърът се спира и настройва за стартирането на следващата програма и т.н.

Компютрите от второто поколение са реализирани изцяло на базата на полупроводниковите технологии. Това води до тяхното миниатюризиране, до повишаването на сигурността при работа с тях и не на последно място — до същественото намаляване на тяхната цена. Максималният обем на вътрешната памет нараства на 32 КВ, а скоростта — на 200 000 — 300 000 инструкции за секунда. За външна памет се използуват устройства, работещи с магнитни ленти и магнитни барабани. Значително усъвършенстване е постигнато и в програмирането. Инструкциите се изписват на т.нар. асемблер, който използва абревиатури за представяне на машинните операции. Компютрите от второто поколение намират много по-голямо приложение в областта на научните изследвания и фирмената дейност вседствие на тяхните нараснали възможности и поддържащия ги софтуер. Организациите започват да използуват компютрите за решаването на различни счетоводни и административни задачи.

Компютрите от третото поколение са изградени на базата на интегрални схеми, което значително намалява външните им размери и съществено увеличава тяхната скорост. Максималният размер на паметта достига до 2 МВ, а скоростта им — 5 млн инструкции за секунда. Програмното осигуряване също прави огромен скок в своето развитие. Появяват се езиците от високо ниво (нар. още потребителски или приложно ориентирани езици). Например FORTRAN (FORmula TRANslator) ползва цели думи от разговорния език  - READ, WRITE, STOP, и др. Създаден е първият език, ориентиран към потребностите на бизнеса,  COBOL (COmmon Business-Oriented Language). Едно от големите предимства на новите езици за програмиране е , че те са еднакво приложими за различните модели компютри. Освен това е създадена специална група от програми, които да конролират и управляват цялостната дейност на компютъра, наречена операционна система (ОС). С помощта на ОС компютрите имат за пръв път възможността да преминат на т.нар. многозадачен (или многопотребителски) режим на работа, при който няколко различни програми работят едновременно.

Четвъртото поколение компютри е свързано с микропроцесорните технологии. Микропроцесорът обединява в един-единствен чип функциите по обработката, контрола върху въвеждането и извеждането на данните и др., които дотогава се изпълняват от няколко отделни интегрални схеми. По такъв начин в края на 80-те и началото на 90-те години на миналия век компютърния пазар вече предлага едно истинско богато разнообразие на модели с различни характеристики, цени и предназначение, където всеки потребител може да намери подходящата за него компютърна система. Друга характерна черта за четвъртото поколение е всестранното развитие на компютърния софтуер. Успоредно с развитието на компютърните технологии (макар и не със същите темпове) се появяват и т.нар. езици за програмиране от четвърто поколение. Те са приложно ориентирани и осигуряват на потребителите висока производителност в работата. Като цяло информационните системи, изградени на базата на компютрите от четвърто поколение се доближават все повече и повече до естествения език и начин на работа на хората. Появява се терминът «дружелюбен» (от анг. User-friendli), характеризиращ както апаратното, така и програмното осигуряване на ИС, позволяващо лесно и удобно използване от потребителя.

Петото поколение компютри е бъдещето на компютърните технологии. Четвъртото поколение още не е завършило и неговите представители още дълго време ще бъдат използвани. Направленията, в които се извършват изследвания могат да бъдат обобщени в няколко основни групи:

създаване на свръхпроводими материали;

паралелна обработка на данните;

създаване на много- и свръхголеми интегрални схеми;

разработване на нови видове процесори и компютри със специално предназначение;

използуване на нетрадиционни входно-изходни устройства — разпознаване на човешка реч, превод от и на чужди езици.

Като цяло на базата на всички тези изследвания се очаква компютърните системи от петото поколение да могат да изпълняват някои принципно нови опрерации като:

приемане на инструкции и команди в разговорен вид;

самостоятелен избор, събиране и съхраняване на данни и информация от вестници, списания, радио- и телевизионни предавания и др.най-общи източници;

превод от и на чужди езици;

самостоятелно провеждане на изследвания и отговор на различни запитвания с използуване на цялата налична информация по дадения проблем;

самообучение на базата на натрупания собствен опит;

самопрограмиране и препрограмиране и др.

Телекомуникации и  мрежи

     В информационния век, в който живеем, обменът на информация има жизненоважно значение. Много често бързото намиране и навременното получаване на съответната информация е въпрос на оцеляване за дадена фирма.

Съвременните телекомуникации (т.е. комуникациите осъществявани с помощта на електронна техника) осигуряват възможности не само за обмен на данни: те позволяват споделянето и едновременното ползуване от свързани потребители на всички налични ресурси, с които се разполага — информационни, хардуерни, софтуерни и пр. Чрез телекомуникационните технологии мощността и ресурсите на отделните компютърни системи могат да бъдат обединени, без да има значение мястото, на което те физически се намират.

Чрез телекомуникационната система може да бъде предавана информация от една точка-източник в друга точка —приемник. В практиката обикновено има повече от един източник и повече от един приемник. Информацията се изпраща по т.нар. комуникационен канал и тъй като при предаване обикновено съществуват множество смущения, за да намали техния ефект, същата се преобразува в кодиран вид преди предаването й по канала и впоследствие се декодира в приемника. По принцип видът на комуникационния канал определя в най-толяма степен скоростта на обмен между комуникационните единици.

Телекомуникационната система може да бъде изградена по различни начини, но за да бъде тя ефективна, при всички случаи е необходимо наличието на следните компоненти:

Хардуер — това са техническите средства, чрез които се осъществява комуникацията. Той включва както устройства за обработка с обмен (компютри, компютърни модеми, телефонни станции, факсмашини и др.), така и съобщителната среда, т.е. физическият носител на сигналите- телефонни линии, оптични влакна, спътникови канали, радиовълни, електрически кабели и др.

Софтуер — инструкциите, реализирани във вид на програми, чрез изпълнението на които се извършва предаването на информацията.

Процедури — най-общо това са различните методи на комуникация. Съвкупността от правилата, които определят процедурите, използувани за обмен, се нар. протокол. Протоколът е в сила главно за случаите, когато отделните хардуерни устройства са физически отдалечени и нямат средства за директен обмен на информация. Той определя начина по който ще се кодира информацията, колко и каква допълнителна информация с цел контрол ще се генерира, какъв метод на управление на потока от информация ще бъде използуван, какви действия трябва да бъдат предприети в случай на грешки и др. За осигуряването на съвместимост между различните протоколи Международната организция за стандарти разработва седемслоен модел, наречен OSI (Open System Interconnection), който дефинира стандартите за извършване на комуникации в световен мащаб.

Данни — самите съобщения, които се предават по комуникационния канал. С помощта на съвременните телекомуникационни технологии може да бъде предавана не само текстова информация, но и практически всякакъв вид данни — фотографии, графични илюстрации  и др. Хората — това са както специалистите, реализиращи предаването на информацията, поддържането на техническите устройства, софтуера и пр., така и самите потребители, за които се извършва обменът.

Отделните телекомуникационни елементи се организират в една обща система, наречена мрежа. Най-общо компютърната мрежа представлява група от компютърни устройства, разположени на различни места, които са свързани по такъв начин, че могат да обменят информация чрез съгласувани по определен протокол процедури. При това всяка компютърна система трябва да има възможност да изпраща информация към останалите системи (като кодиран сигнал по съответните канали за връзка) и да получава информация от тях.

Всеки информационен сигнал трябва да премине по различни линии, за да стигне до местоназначението си, като се превключва във възлите от една линия на друга (обикновено това се прави автоматично от компютър). Крайният приемник на информацията е пределен чрез своя адрес,който е част от предавания сигнал и се задава от източника на излъчване.

Съществуват два типа свързване в мрежите:

а) точка-точка  -  два възела се свързват само по една съобщителна среда, така че комуникационния канал се ползва само от тях.

б) многоточково  -  повече от два възела използват една среда, като си поделят по определен начин комуникационния канал.

Съвременните комуникационни мрежи осигурявят обмен на информация практически по цялото земно кълбо. В зависимост от техния обхват мрежите най-общо се разделят на локални и глобални.

Локалните мрежи (нар. още LAN от Local Area Network) могат да се дефинират като система за предаване на информация , която дава възможност на независими цифрови устройства да комуникират помежду си на къси разстояния и да използват общи ресурси. Тя може да бъде разположена в рамките на едно учреждение, предприятие или университет. Предназначението на локалните мрежи е предимно в осигуряването на съвместно използуване на някой скъпи или единични ресурси (лазерни принтери, графични скенери и др.), обмена на различна информация чрез електронна поща, достъпа до общи файлове или бази от данни и др. Специални компютри, наречени сървъри, управляват съвместно използваните устройства в локалните мрежи.

Няма правило, определящо размерите, при които една локална мрежа се превръща в глобална. Най-лесно се разграничават по това, че локалната мрежа е включена в собствеността, принадлежаща на дадена организация, докато глобалната обхваща различни географски области.

Глобалните мрежи (или WAN   - от  Wide Area Network) обикновено могат да свържат потребители от различни географски области, да покрият цяла една държава, дори да обхванат представителства на големи международни организации по целия свят. Изграждат се предимно чрез свързване на изчислителни системи с помощта на различни канали за далекосъобщителна връзка. Тази организация на използуване на информационните технологии предоставя ресурси на потребителите на едно още по-високо равнище, обединявайки техническото и програмното осигуряване на изчислителните машини и системите за телекомуникации.

Комуникациите при глобалните мрежи се осигуряват от различни национални или международни служби  и организации, притежаващи съответния официален лиценз за извършването на комуникационни услуги. Връзките най-често се осъществяват чрез телефонни канали с помощта на модем. Съществуват и различни телекомуникационни системи, използуващи сателитни канали, които предоставят разнообразни услуги на абонатите си и др.

В наши дни много от  локалните и глобалните мрежи се използват съвместно. За целта те се свързват с помощта на специални хардуерни входно-изходни устройства, наречени «шлюзове», които позволяват обмен на информация дори между две директно несъвместими мрежи, т.е.  те извършват преобразуване на кодовете и протоколите за предаване на информацията. Получените по такъв начин смесени мрежи увеличават неимоверно възможностите на информационните системи.

Компютърни информационни системи

Същност и базови функции на компютърните информационни системи

                                       

Комплексът от изчислителни машини, програмно осигуряване, данни (знания), предписания и персонал, обединени от задачата да набират, съхраняват, обработват и извеждат данни за генериране на информация във връзка с определени проблеми, представлява компютърна информационна система / КИС /.

Функциите на КИС, посочени в дефиницията, обслужват всички етапи от жизнения цикъл на информацията — възникване, разпространение, обработка и анализ. Характерни черти на КИС са: предназначението им, организация и съдържание на входа и изхода, методи за конвертиране на входящите данни в изходна информация, системен интерфейс и др.

Базовите функции на всяка една КИС включват: регистриране, съхранение, обработка на данни (знания) и извеждане на резултати.

С термина «знания» се означават връзки, отношения в реалния свят, като между отделните единици знания също съществуват връзки. Знанията са относително постоянни в рамките на системата. Непълнотата им активира процеси на попълване на празнотите и преодоляване на противоречията в тях.

С термина «данни» се именуват по-динамично променящите се части на системата. Те могат да се разглеждат като допълнение към знанията, тъй като носят конкретна информация за всеки обект. Данните не носят информация за своя смисъл, докато такава информация за знанията се съдържат в самите тях. В КИС не се поставя рязка граница между «знания» и «данни». Разликата между двете понятия идва повече от реалния свят.

     Регистриране на данни и знания

Данните могат да бъдат въведени:

Ръчно, чрез клавиатурата, от книжни документи като отчети, касови бележки и др.

Автоматично  -  по електронен път, чрез бар кодове, сканиране на съобщения, наблюдение на бази данни или директно постъпващи от други ИС данни и др.

Автоматизирано  -  по оптичен път, чрез разпознаване на печатан текст и др.; от разпознаващи глас компютърни системи, използуващи телефон, записи на лента и т.н.

Знанията се представят в КИС чрез специални модели, нар. формализми.

Известни са два основни подхода при избора на формализъм: символен и конекционистки. Хипотезата, че е възможно адекватно представяне на знанията и тяхната интерпретация, е в основата на символния подход. Привържениците на конекционисткия подход предлагат модели за представяне на знания, основаващи се на имитация на процесите в човешкия мозък. Знанията и данните при тях се съхраняват чрез активни връзки между процесорни елементи, наречени неврони. Приблизителен първообраз на конекционните модели е човешкият мозък, а най-ярък представител — невронните мрежи.

            Организация и съхранение на данни и знания

В КИС данните могат да се организират в бази данни (БД) от релационен, йерархичен, мрежови, обектно-ориентиран или друг тип. Към БД се поддържа механизъм за управление и манипулиране, а също и езици за описание на данните и за формиране на структурирани по определени правила запитвания, наречени система за управление на базата данни (СУБД).

Знанията се поддържат в база от знания (БЗ) и се организират по нива , в зависимост от съдържанието и функциите на включените знания, по следния начин:

Метазнания (знания за знанията). Това е най-абстрактното равнище, определящо възможностите на системата. Най-често представляват знания от общ характер — за текущото състояние на предметната област и за законите на нейното развитие, също и за «компетенцията» на интелектуалната система.

Стратегически знания. Използуват се при проверка на хипотезите и управление на процеса на търсене на решение.

Предметни. Представляват основа на базата знания. Те са най-големи по обем  и са от първостепенно значение за качеството на решенията. Използването им представлява манипулиране с БЗ и възможност за работа с данните от БД в процеса на решаване на задачите.

            Обработка на данни и знания

Първите КИС са създадени за обработка на данни. С развитието на изследванията в областта на изкуствения интелект стана възможно представянето и манипулирането и на знания. Във всяка ИС обработката на знания винаги е свързана с обработка на данни. Манипулирането на БЗ се извършва от механизъм за интерпретация, при използуване на определена теоретична база и подходящи стратегии за търсене на решения. За различните модели на представяне на знания интерпретаторът има свои особености. Отсъстват общи методи за оргнизацията му. Сред машинно използуваните изводи само дедукцията позволява извеждане на неизвестни представяния от вече известните,  при което процесът на тези изводи е прост и разбираем.

Обработката на данни представлява манипулиране на данните по зададени алгоритми за решаване на задачите. Върху данните могат да се изпълняват аритметични и логически действия, преобразувания, групирания и т.н. , които са еднозначно определени и са насочени към извеждане на резултати в съответствие с поставената цел.

В съвременните ИС обработката на информация се реализира главно в средата на локални, регионални и глобални мрежи.

Извеждане на резултати от обработката

Резултатите от обработката се извеждат на периферни устройства като монитори, принтери, външни носители — магнитни или оптични, и т.н. Могат да се предадат на друга ИС или представят в Интернет.

Многопотребителски компютърни информационни системи

 Създаването на КИС за многопотребителска работа възниква като необходимост в резултат на усложнената стопанска и административна дейност на фирмите, разсъсредоточаване на техните филиали, потребността от общо използуване на изчислителни машини, периферни устройства и софтуер. Осигурява се по-широк  достъп до големи програмни и информационнии фондове вместо неефективното им дублиране.

Многопотребителската  работа с информационната система първоначално се реализираше чрез централизирана обработка на информацията. Съвременният стил на многопотребителско използване на информационните системи се раелизира чрез разпределена обработка, която може да се дефинира като обработка на данни, извършваща се върху повече от един компютър. Това предполага разделяне на даните и ресурсите за обработка с използване на специално програмно осигуряване. Компютърната обработка при всички типове мрежи (локални, регионални, глобални) се асоциира с разпределената обработка. Използването но мрежова среда за ИС намалява инсталационната работа за програмните продукти и използуването на дисковото пространство, тъй като се прилага мрежова версия вместо няколко копия на един и същ продукт.

Съществуват различни алтернативни форми на организация на информационните системи за многопотребителска работа, а именно: централизирани, за работа в среда на локална мрежа и за работа в среда на глобална мрежа.

Централизираните информационни системи са първите и класически системи за многопотребителска работа. При тях централният компютър е свързан с определен брой терминали, разположени във всеки от отделите, които въвеждат данни. Терминалите могат да бъдат свързани директно към него, чрез телефонни линии или друга комуникационна среда. Всеки терминал изпраща транзакции към централния компютър, където те се обработват. Терминалите не трябва да се идентифицират с компютри. В тях обработка на данни не се прави. В случаите, когато е необходима, вместо терминали могат да се използват компютри, но те главно емулират терминалите. Емулацията представлява имитиране на една система чрез функционирането на друга. Служи за намаляване на разходите за дублиране на терминал и компютър. Цялата системна «интелигентност» е включена в централния компютър, който упражнява контрола върху обработката. Всички промени в данните се контролират от т.нар. монитор-програми.

Предимства  на централизираните информационни системи:

Осигуряване централизиран контрол и управление върху операциите, по установена технология.

Многократен достъп до общи данни, съхранявани върху централния компютър.

Сигурност и защита на данните. Минимизиране на дублирането и излишеството на данни.

Малък технически риск при експлоатация.

Недостатъците на централизираните информационни системи могат да се резюмират по следния начин:

Високи първоначални разходи и необходимост от висококвалифициран персонал при инсталацията им.

Не осигуряват възможност за локална независима обработка и контрол от страна на потребителите, тъй като последните използват терминали.

Надеждността им зависи от процесора на централния компютър.

Информационни системи в средата на локални мрежи

Компютърната мрежа представлява система от свързани независими цифрови устройства и софтуер за комуникация на определени разстояния при използване на общи ресурси. Стремежът да се използва информацията в най-пълна и разбираема форма, да се контролира бизнесът и в резултат да се постигнат конкурентни предимства и по-високи печалби, е главният двигател на развитието на мрежите в дейността на фирмите.

От своя страна, потребителите получават локална автономия и контрол на ресурсите. Те сами управляват своя хардуер, софтуер и данни, което винаги са изисквали, но могат да използват и общите. Заедно с разпределените хардуерни ресурси и данни, обаче се разпределят и допълнителни отговорности за: поддържане относителна независимост на компютрите, за коректно спазване предписанията на работа, за развитие на системата и т.н.

Локалните мрежи са във висока степен съвместими с бизнес структурата на фирмите, където се използуват. Причината за това е, че създаването им цели да обхване определените източници и потребители на информация, които имат конкретно място в общата функционална система.

Състав и особености на основните компоненти на КИС в средата на локални мрежи:

1.  Техническото  осигуряване включва: компютри и периферно оборудване (принтери, скенери, модеми и др.), платки за мрежов достъп (мрежови адаптери), концентратори, повторители, мостове и др. комуникационни устройства.

Компютрите, работещи в локална мрежа се наричат работни станции, като всяка от тях има собствен адрес.

Компютър, осигуряващ достъпа до общите ресурси, управлява мрежата и изпълнява заявки едновременно на няколко потребителя, се нар. сървър. Сървърът има определени сервизни функции като управление на комуникациите, получаване и поддръжка на пощата, обслужване на файловите системи на работните станции и т.н.

Мостовете са устройства за връзка, предназначени за съединяване на мрежи, използуващи различни физически среди, например с оптичен кабел и коаксиален кабел. Тяхната функция също е анализиране, филтриране и насочване на съобщения, със стремежа да се намали натоварването на сегментите, където са включени.

Компютър, управляващ предаването на информация между кабелни мрежи, като избират маршрут или решават дали да се пропуснат определени данни, се нар. маршрутизатор. Това е устройство, което позволява на две мрежи да обменят информация като поддържат за това само необходимия трафик.

Шлюзовете са преобразуватели за мрежови протоколи, които дават възможност на потребители на различни среди да обменят информация. Това са най-сложните устройства за междумрежова връзка. Не е необходимо компютърът от локалната мрежа «да знае» как да се стигне дадено място в Интернет. Той се конфигурира с шлюз по подразбиране, към които се обръща като го натоварва с адресирането на информацията.

Компютърната информационна система за мрежова среда не може да се реализира без комуникационна система. Комуникационните системи се дефинират като съвкупности от методи и средства за изпращане, разпространение и получаване на електронни съобщения на определени разстояния. Чрез комуникационните технологии мощността и ресурсите на отделните компютърни системи могат да бъдат обединени, без да има значение мястото, където те физически се намират.

В състава на комуникационната система се включват следните компоненти:  устройства за изпращане на съобщения; канали (съобщителна среда); устройства за получаване на съобщения.

Предаването на информацията  може да се осъществи чрез:

Комутация на канали. Реализира се чрез установяване на физически канал мужду компютрите за обмен на информация. Линията се ангажира непрекъснато за времето на прехвърляне, което води до нерационалното й използване.

Комутация на съобщения. Връзка между предавателя и приемника се установява само при генериране на съобщение. Всяко от тях се изпраща, ако има свободен маршрут. В противен случай се съхранява в компютрите с комуникационни функции, които избират пътя за прехвърляне до получателя.

Комутация на пакети. Предаването на информация се разделя на пакети, всеки от които съдържа част от файла, идентификационна част — адреси на компютъра-предавател и компютърът-приемник и пореден  номер. Всеки пакет пътува към адресанта независимо, като траекториите на отделните части могат дабъдат различни. След пристигането в приемника пакетите се подреждат според номерата им и предадената информация се възстановява. В този случай не се установява физическа връзка между източника и приемника, а пакетите се предават по свободния в момента канал. Превключването на пакетите по маршрута им се извършва от маршрутизатори. Осигурява се по-добро бързодействие и уплътняване на каналите.

Съществуват различни начини на свързване на компютрите в мрежа. С терминът «топология на мрежата» се задава физическото разполагане на възлите и каналите в мрежата (формат на конфигуриране). Топологията може да бъде линейна, кръгова, звездообразна и смесена.

     2. Програмното осигуряване  за ИС в локална мрежа включва системни приложни програми.

Към системния софтуер се отнасят мрежовите опрерационни системи, комплектите за управление на мрежи, помощни програми за работа в група и др.

Мрежовата операционна система / МОС / управлява компютрите в мрежата и организира обмена на данни по определени протоколи и приоритети. Тя работи върху сървъра. Една мрежова опрерационна система винаги се състои от сървър програма, която управлява файловия сървър и програма за управление на работната станция, която й позволява да се обръща към сървъра. Изискванията към мрежовите опрерационни системи включват широк спектър от възможности като: голяма мощност за работа на приложения с бази данни и обработка на съобщения, каталожни услуги за управление на различни места, протоколи за среди с няколко МОС, връзка с Интернет, отдалечен достъп и работа в група и др. Най-разпространени МОС са NetWare на  Novell, Windows NT Advanced Server и Lan Manager на Microsoft, OS/2Warp на IBM, UNIX и др.

Комплектите за управление на мрежи се използуват за преглед на  хардуера и софтуера в мрежата, разпределяне на нов софтуер за клиентите на мрежата или за обновяване на стария от едно централно място. Предоставят се статистики за работата на мрежата и съръвърите, за да се подпомогнат администраторите при решаване на възникналите проблеми или да се откриват такива. Тези програми автоматично наблюдават и контролират използуването на софтуера, за да гарантират на фирмата легалността му, чрез притежаването на лицензи. Те могат да анализират и да представят всички данни във вид на графични отчети. Повечето МОС предлагат подобни програми за управление и контрол на файловите сървъри, но служебните програми в комплектите са по-удобни за използуване.

В програмните средства за групова работа (groupware) се включват средства за управление на проекти, средства за комуникации (електронна поща, елктронни конференции), системи с виртуална реалност за работа с генерирани триизмерни (3-D) среди, собствени средства за групова работа (календари, електронни таблици) и др. Този софтуер може да бъде инсталиран на отделни компютри в мрежата, но се използува от всички потребители.

Приложното програмно осигуряване на ИС в средата на локални мрежи включва браншово-неутрални програмни продукти за еднотипни дейности и браншово-специализирани, които имат мрежови версии. Браншово-неутралните продукти се създават за обслужване на групи от задачи, които не са свързани с отрасловата функционална принадлежност на фирмата. Например: правни и нормативни системи, картографски, справочни и др. Браншово-специализираният софтуер решава определен клас от задачи от дадена предметна област като се отчитат особеностите й и се използува нейния терминологичен речник.  Например програмни продукти за фронт-офис системи в туризма, за разпространение на преса, за растителна защита в земеделски фирми и др. Съществуват редица условия за съгласувано взаимодействие между устройствата в комуникационната система, формирани във вид на правила и обединени от различни стандарти.

За осигуряване на съвместимост в работата Международната организация по стандарти ISO е разработила препоръчителен седемслоен модел, наречен Open Systems Interconnect (OSI)  Reference Mode — еталонен модел за свързване на отворени системи. През 1978 г. OSI е публикуван като стандарт и през 1984 г. моделът се допълва. Функциите за пренос на данни са разделени в седем йерархични слоя (фиг. 1.7), формиращи комуникационен стек. Всеки слой изпълнява конкретни задчи, а също и услуги за по-горното ниво. Всяка двойка от равноправни слоеве в две системи комуникира помежду си чрез стандартизиран набор от правила.

Като комуникационни протоколи от ниско ниво са известни протоколите, работещи на физическото и каналното ниво. Тези слоеве се дефинират от стандартта IEEE в пет разновидности.

Комуникационните протоколи от високо ниво са за слоевете след втория. Например от този тип са протоколите: NetBIOS  - за мрежи с равноправен достъп, TCP/IP — протокол за контрол на трансфера (в Интернет) и др.

При многопотребителските информационни системи мрежовата операционна система е тази, която поддържа многопотребителската обработка в седемслойния комуникационен OSI стандарт за нива от мрежово нагоре.

   3.  Данните са основен ресурс в ИС, които в средата на локална мрежа се ползват общо от потребителите. Запазват се възможностите за еднопотребителска работа с тях. Тези данни, които са обявени за общо ползване, са организирани в разпределени бази от данни. Поради необходимостта от осигуряване на коректни данни за всеки потребител на ИС, без да се препятстват останалите, са създадени специални методи за достъп: конкурентен и неконкурентен. Когато данните се обработват от два или повече потребители по едно и също време, се използва конкурентно поделяне на данни, които могат да се разделят на ниво запис или на ниво файл. Ако данните са поделени, но не се обработват в един и същи период от различни потребители, поделянето е неконкурентно.

   4. Инструкциите са един от основните елементи на КИС и се разработват за координиране обработката и осигуряване невмешателство на действията на един потребител на друг. Инструкциите се класифицират в две групи  инструкции при нормална работа и при възстановяване след повреда. Всяка от тези групи се дефинира още на две  -  инструкции за потребителя и за администратора на мрежата. Като примерни инструкции за потребителя при нормална работа могат да се посочат:

-   инициализиране достъпа до ИС;

-   използуване на разпределения хардуер;

-   за съпроводителна работа;

-   за архивиране на данните.

Някои примерни предписания за администратора на мрежата при нормална работа са:

-   стартиране на хардуера и иницииране на опрерационната система;

-   стартиране на мониторни и настройващи програми;

-   периодична профилактика на хардуера, програмите и данните.

-   поддържане на дневник на извършвания достъп и др.

 

   5.  Персоналът за поддръжка на ИС в средата на локални мрежи може да има различен състав. Характерните специалисти са мрежовите мениджъри и администратори на данни. Функциите на мрежовия мениджър са да поддръжа хардуера и мрежовите системни програми в състояние за експлоатация. Типичните му задачи включват добавяне на нови компютри в мрежата, upgrade (награждаване с цел съвършенствуване) на сървърите, инсталиране на нови версии на мрежовия софтуер и др. Изискват се значителни знания и опит.

Функциите на администратора на данни са да защитава и поддържа данните, да осигурява архивиращите и възстановяващите процедури при възникването на «спор» между потребителите.

Наред с решаването на техническите и софтуерни проблеми преминаването към работа с ИС в локална мрежа изисква обмислянето на някои организацинни въпроси. Структурата и управлението на фирмата са тясно свързани с архитектурата на локалната мрежа и трябва да се осмислят преди инсталирането й. Необходимо е разработването на дългосрочна концепция за автоматизация на фирмата, тъй като е безмислено да се моделират остарели и неефективни методи на работа.

   Информационни системи в средата на глобални мрежи

Глобалните мрежи се различават от локалните по това, че не са ограничени географски, могат да включват неограничен брой хетерогенни мрежи и компютри и използват телекомуникационни връзки чрез обществените комуникационни мрежи. Комуникациите и достъпът до глобалните мрежи се осигуряват от лицинзирани организации. Най-голямата и популярна глобална мрежа в света е Интернет. Есенцията в нея е идеята за свободни комуникации между хората. В Интернет се намира паралелен на реалния свят, с огромно количество реализиран интелект под формата на информационни ресурси, техника, софтуер, технологии. Възможността за дотъп по всяко време до гигантския обем информация, поддържане на рекламни страници, кореспонденция, пазаруване, разговори в групи със сходни интереси, директна връзка в реално време и други услуги, обуславят големият интерес към нея.

Информационните системи, работещи в средата на Интернет, обикновено принадлежат на големи компании, които имат представителства в различни региони.

Техническото осигуряване за ИС в средата на глобални мрежи включва: компютри или локални мрежи с периферното им оборудване, модеми, мостове, шлюзове, повторители и др. комуникационни устройства. Локалните мрежи на фирмите в различни региони могат да се свържат към глобалната мрежа и да ползват комуникационната й инфраструктура и услуги. Ако към глобалната мрежа се свързва отделен компютър, то той трябва да отговаря на определени изисквания към техническите параметри. Например, ако е РС, компютърът трябва да притежава процесор поне на 133 Mhz тактова честота и да има опреративна памет (RAM), не по-малка от 16 Mb. Изискванията за процесора произтичат от необходимостта да се ползват съвременни програми за търсене и разглеждане на информация, които работят добре при съответния хардуер. По-големият обем памет се налага поради много причини, една от които е, че при връзка с Интернет се използват едновременно повече програми. Връзката между потребителските компютри и глобалната мрежа се осъществява чрез модем. Това е устройство за проебразуване на сигнали от цифров в аналогов вид и обратно. По този начин може да се реализира връзката между два компютъра по телефонна линия. Изискванията към скоростта на модемите непрекъснато нарастват. Приемливата бързина към 1999 г. е била 33,6 Kbps. Апаратните средства в глобалната мрежа създават среда, която позволява чрез МОС да се работи в глобална мрежа, така както в локална мрежа. Достъпът до отдалечените файлови сървъри изисква повече време, отколкото до локалните. Приложното програмно осигуряване и командите на операционната система работят в цялата глобална мрежа, но разликата в бързодействието е силно отличима.

Специализирано програмно осигуряване

Информационните системи в средата на глобални мрежи могат да използват цялото им системно програмно осигуряване. В него намират приложение постиженията на съвременните информационни технологии. Използват се: хипермедийната технология World Wide Web  (WWW),  push  технологии, plug-ins — позволява възпроизводство на видео и музикални файлове в реално време, изкуствен интелект и много др. Някои от използваните в глобалната мрежа, а също и в ИС програми, са създадени със специализираните за Интернет езици за: моделиране на виртуална раелност ( Virtual Reality Modeling Language - VRML), JAVA и др. На база посочените системни средства са разработени браузъри (програми за разглеждане на представителни страници), програмни продукти, позволяващи сътрудничество при работа в Интернет, приложни разработки и др. Този софтуер е съпътстващ по отношение основното предназначение на разглежданите ИС, но разширява функционалността им.

   Данни и инструкции. Видове контрол

Информационните системи в средата на глобални мрежи използват частни и обществени бази данни. Частните се състоят от фирмени данни и външни данни, пряко използвани в процеса на обработка. Обществените бази дани се поддържат в Интернет. Техния брой непрекъснато се увеличава, а съдържанието им се актуализира. Извличането на информация от обществените бази данни може да стане чрез директно свързване на определен URL адрес или като се използват машините за търсене (от типа на  Yahoo, HotBot, Infoseek, Alta Vista и др.).

Основните правила за контрол са наречени EDP контроли (създадени от международен екип от учени). Те засягат петте компонента на ИС — хардуер, софтуер, инструкции, данни и персонал. Редуцират неавторизираните дейности, компютърни престъпления и случайните загуби. Категориите EDP контроли са: управленски, организационни, за централизиран ресурс данни, вход-обработка-изход.

В страните с практика на използване на ИС в средата на глобална мрежа, центровете за фирмени данни са разположени на изолирани места. Достъпът до компютъра в центъра е строго контролиран, както и процедурите за контрол са старателно планирани и контролирани.

   Интранет

В понятието «Интранет» се включва архитектурата на вътрешнофирмена мрежа, използваща стандартите за работа в Интернет, заедно с цялата записана информация върху сървърите и нейното управление. Една от основните причини за утвърждаването на Интранет е превръщането на основните инструменти и протоколи в стандарти. Протоколът TCP/IP се използва като стандарт за много от производителите на мрежов софтуер (например Novell Netware). Езикът HTML, за създаване на Web страници, се превръща в едно от най-необходимите средства за създаване и презентация на документи, заедно с езикът JAVA. Протоколът Internet Relay Chat  (IRC) дава възможност за диалог в реално време, чрез обмен на съобщения. Хипертекстовата технология със своята лекота на използване и графичен интерфейс също вече се е утвърдила.

Подготовката за изграждане на Интранет ИС в една фирма започва с подреждане и структуриране на цялата информация и определяне на тази част, която ще се ползва съвместно, т.е. основният акцент е върху създаването и оторизирането на общото използване на информационния ресурс. Инсталира се софтуер за Интранет сървър върху съществуващ вътрешен за фирмата сървър. Осигурява се достъп до него чрез браузъри от компютрите в мрежата. Върху Web сървъра се публикува опреративната информация за общо ползване под формата на Web страници. Така се облекчава документопотока, тъй като се ползват електронните варианти на отчети, ценови листи  и т.н. Обмисля се контрола на достъпа и неговото статистическо отчитане.  Необходима е строга дисциплина и отговорност у потребителите на системата за въвеждане на актуална информация и изтриване на остарялата.

Проблемите при изграждането на Интранет са свързани и с преминаване на цялата фирма към протокола TCP/IP, който изисква повече ресурси и възможности за контрол на несанкционирания достъп. Чрез изграждане на Интранет постепенно се преминава към създаването на глобални информационни и комуникационни среди, което е забележима тенденция при прехода към информационното общество.

 Методи за защита на информацията

Един от основните проблеми при експлоатацията на ИС е защитата на информацията. Предмет на криминални опити най-често е:

-   получаването на информация за любопитни персонални данни, фирмени данни за конкурентни фирми, достъп до финансови средства за лично облагодетелстване и др.

-   лишаването на други потребители от достъп до ИС.

-   Умишлено променяне на информацията, поддържана в информационната система.

Първия вариант от посочените се открива най-трудно.

Системата за защита на информация трябва да позволява съвместното използване на ИС от потребителите й и да предотвратява опитите за достъп, които са извън схемата за сигурност.

Основните методи за защита могат да се групират по следния начин:

Електромагнитна защита. Цялото електронно оборудване излъчва енергия във форма на радиовълни. Често електромагнитното сканиране се игнорира като опасност. Когато се разбира необходимостта от защита срещу него, още при инсталацията на техниката се започва с филтриране на главното захранване или закупуване на специални модели елктронни устройства и мрежи с много ниско ниво на радиация (т.нар. TEMPEST).

Кодиране . най-често се използват два метода на кодиране — със секретен ключ и с публичен ключ (шифър). При кодиране със секретен ключ изпращачът и получателят прилагат известен на двете страни ключ. Основният недостатък на този метод е, при генерирането и разпространението на шифъра е възможно той да попадне у недобронамерени лица. При кодиране с публичен шифър тази опасност се намалява от факта, че процесорът е под контрол на лицето, получаващо информацията. То използва ключ-«ядро» за генериране на два свързани, но различни ключа — публичен, който е известен, и секретен, пазен от получателя. Всеки, който иска да изпрати съобщение, може да използва публичен ключ. Само получателят със своя секретен ключ може да дешифрира информацията. Проблемът при този метод е в това, че всеки който има достъп до пубичния ключ може да изпрати съобщение и да го представя като създадено от друго лице.

Авторизиране . използват се няколко авторизиращи техники — собствен секретен ключ, пароли за контрол на достъпа и др. При първия подход, изпращачът работи със собствен секретен ключ за кодиране на съобщението, който потвърждава авторството му. Декодирането може да стане с публичен ключ. Така всеки може да чете съобщението, но то трудно може да се фалшифицира. Вторият подход за авторизиране е с използване на пароли. Реализира се главно по два начина: потребителят сам избира собствена парола и я въвежда без поддръжка на администраторът на ИС; и паролите се разпределят от администраторът на ИС, без да се отчита желанието на потребителя. Друга техника за авторизиране е прилагането на технологии от биометриката. Някои измерения на индивидуални физически характеристики като отпечатъци от пръсти, образи, уникалността на очната ретина, гласа, и др. са ефективен начин за разпознаване на хората. Чрез скенер за пръстови отпечатъци се получават файлове, съдържащи изображението.

Организационни методи на защита на информацията. Важен принцип от организационните методи е разделянето на правата за корекции в данните и програмите от подменянето на самите програми като част от използвания софтуер. Необходимо е две отделни лица да бъдат натоварени с всяка от задачите, като така се намалява риска от грешки и подправяне на документите.

     Надеждната защита на информацията изисква баланс между всички посочени подходи.

Литература

1. Атанасова, Т., Компютърни информационни системи, ИК «Кръг», Варна, 1999 г.

2. Монев, М., Информационни системи в бизнеса, УНСС, София, 1997 г.