Общая характеристика автоматизированных информационных систем

 Для получения обобщенного  критерия эффективности существует  много способов. Наиболее распространенный -  объединение частных критериев  с помощью весовых коэффициентов:

                            W = a1W1 + a2W2 + … + aiWi

где аi -  положительные или отрицательные коэффициенты веса частных критериев Wi (как правило, положительные коэффициенты требуют максимизации, а отрицательные -  минимизации).  Часто добавляется условие нормировки, требующее, чтобы сумма весовых коэффициентов была равна единице

                                                         =1.

Определение весовых коэффициентов -  трудоемкая задача. Решение ее достигается экспертным опросом, логическим анализом либо статистическим моделированием.

 Существует много методов  определения критериев эффективности:

1 Лапласа (когда все условия  равновероятны);

2. Вальда (критерий осторожного  поведения или максминный критерий);

3. Гурвица (критерий компромиссного  поведения);

4. Сэвиджа (критерий минимаксного  риска) и другие.

 Критерии эффективности  описаны во многих источниках.

 Когда нет другой  возможности, используют ранговый  подход. Ранг -  количественная оценка  критерия эффективности, носящая  субъективный характер, так как качественному признаку ставится в соответствие некоторое число.

 В АСУ часто применяют  методы ИСО, для которых наиболее  типичны следующие классы оптимизации  задач:

1) распределения и назначения;

2) упорядочения;

3) массового обслуживания;

4) управления запасами;

5) износа и замены оборудования;

6) выбора маршрута и  проектирования сетей;

7) состязаний;

8) поиска.

2.2.5 Использование метода линейного программирования

 Поиск оптимальных  плановых решений в АСУ можно  свести к двум основным постановкам задач:

1) получение запланированного  эффекта при минимуме затрат;

2) получение максимального  эффекта при использовании заданных  организацией ресурсов.

 Механизм экономических  отношений описывается целым  рядом взаимосвязанных показателей: товарооборот, рентабельность, избытки обращения, ассортимент товаров, площадь торговых залов и подсобных помещений, количество квалифицированных работников, виды оборудования, товарные запасы, система обработки, система обработки документов, форма обслуживания потребителей и т. д.

 На значение этих  показателей влияют такие факторы  как ритмичность, частота и объемы  выпуска продукции, поставка ее  заказчикам, ассортимент и качество  продукции, наличие и исправность  оборудования, количество персонала  и т. д.

 Все экономические  показатели и факторы можно  разделить на:

 • неуправляемые (z1,z2,…,zi,…,zm);

 • управляемые (х1,х2 ,...,хi,…, хn).

 На этом основании  целевую функцию можно записать  в виде уравнения этих показателей  с критерием оптимальности (ехtremum).

                       F = f(х1,х2 ,...,хi,…, хn; z1,z2,…,zi,…,zm) extr.

Постановка задачи завершается переводом задачи планирования с языка экономики на язык математики. Этот процесс связан с построением одного или нескольких математических уравнений или неравенств, которые в совокупности описывают функциональные связи критерия оптимальности с показателями ресурсов, факторами и неизвестными значениями управляемых показателей.  Такая запись экономической задачи является экономико-математической.

 Для представления  экономической постановки задачи  в виде математической модели  линейного программирования необходимо  целевую функцию представить  в виде линейной формы, а связь  с ограниченными ресурсами описать  с помощью линейных уравнений  или неравенств. Кроме того, вводится дополнительное ограничение -  значения переменных не должны быть отрицательны, т. е. х1 0, х2 0,...,хj 0, xn 0. В целом экономико-математическая формулировка и модель общей задачи линейного программирования (ОЗЛП) имеют следующий вид: найти maх(min) линейной целевой функции:

                           (1)

при условиях ограничений:

                            (2 – 4)

aij, bi, cj – заданные постоянные величины.

Стандартной задачей линейного программирования называют задачу, которая состоит в определении максимального (минимального) значения целевой функций (1), при выполнении условия (2) и (4), где k = 0 и е = n.

 Канонической (или основной) задачей линейного программирования называют задачу, которая состоит в определении максимального (минимального) значения целой функции при выполнении условий (3) и (4).

Совокупность чисел   удовлетворяющих ограничениям, называется допустимым решением (или планом).

 План при котором целевая функция задачи принимает maх(min), называется оптимальным.

 В случае, когда требуется  найти min функции F( ) =  (с1х1 + с2х2 + ... + сnхn), можно перейти к нахождению mах функции

                         

Ограничение — неравенство исходной ЗЛП, имеющее вид , преобразуется в ограничение равенства с добавлением левой части дополнительной неотрицательной переменной. Ограничение-неравенство вида  преобразуется в ограничение-равенство вычитанием из левой части дополнительной неотрицательной переменной.

 Если ограничение задачи  отражает наличие и равенство  производственных ресурсов, то значение  дополнительной переменной в  плане задачи, записанной в форме  основной, равно объему неиспользуемого  соответствующего ресурса.

Запишем в ОЗЛП ограничения (3) в векторной форме.

                    (5)

где А1, А2,..., Аn и В m-мерные векторы-столбцы, составленные при неизвестных и свободных членах системы уравнений задачи.

 План x = (х1, х2 ,...,хn) называется опорным планом ОЗЛП, если система векторов Аj, входящих в разложение (5) с положительными коэффициентами хj, линейно независима. Так как векторы Аj, являются m-мерными, то из определения опорного плана следует, что число его положительных компонентов может превысить m.

 Опорный план называется невырожденным, если он содержит ровно m положительных компонентов.

 Если в опорном плане  число положительных компонентов  меньше m, то план является вырожденным.

 Часто в практике  рыночных условий приходится  решать задачи оптимизации объемов выпуска продукции и расширения ее номенклатуры для сохранения достигнутого уровня прибыли в условиях насыщения рынка. Часто необходимо принимать управляющие решения по выбору направлений деятельности предприятий, обеспечивающие mах прибыль при ограниченных ресурсах. В этих целях применяют как простые способы (например, построение графиков), так и более сложные, используя расчеты.

 

2.3 Программное обеспечение

2.3.1 Назначение в состав программного обеспечения (ПО)

Программное обеспечение АИС — совокупность программ. обеспечивающих функционирование комплекса ее технических средств, реализацию целей и задач АИС.

ПО включает в себя ОС (операционные системы), ППП (пакеты прикладных программ) и системы программирования (СП).

Основное назначение ОС осуществлять управление данными, процессами, задачами, заданиями и обеспечивать связь человека с компьютером.

ПО тесно связано с математическим обеспечением (МО), так как составляется па базе МО, на основе алгоритмов.

Состав программного обеспечения показан на рис.

Рис 1. Состав программного обеспечения.

УЧ - управляющая часть: ОЧ - обрабатывающая часть: ПОН - программы общего назначения: ПФН — программы функционального назначения: ОВП — организация выполняемого процесса: ВИБ -  ведение информационной базы

Операционная система — комплекс программ, управляющих всеми узлами ЭВМ и системой в целом. ОС должна обеспечивать требуемый режим обработки данных.

В настоящее время широко распространены такие ОС как 1Л1Х и разработанные под ее влиянием М 1О8, Уiйо’у 95Г?Т, О/2. для персональных компьютеров часто используют версии Уiп1о\У5 2000, ‘Уiпо’ ХР и другие.

ОС является ядром ПО и состоит из управляющей и обрабатывающей частей. УЧ обеспечивает решение задачи в требуемом режиме, ОЧ транслирует содержание задачи, записанной на некотором языке программирования, осуществляет редактирование программных модулей и генерирует необходимую конфигурацию вычислительной системы в целом.

ОС может работать в режимах:

• индивидуальном (применяется для решения отдельных задач);

• пакетной обработки (потребитель не имеет доступа к ЭВМ, собранные им в пакет программы последовательно обрабатывает ЭВМ);

• многопрограммной работы (режим решения одновременно нескольких задач по различным программам);

• с распределением времени (наиболее развитая форма многопрограммной работы: абонентам одновременно предоставляют возможность общаться с ЭВМ и обращаться к общему информационному банку).

Основной принцип построения ОС заключается в выделении типовых процедур и оформлении их в виде стандартных блоков. Такой принцип называется модульным.

Программный модуль — это программный блок, реализующий определенную функциональную возможность и рассчитанный на стандартные формы связи. Наиболее крупными программными блоками ОС являются супервизор и монитор.

Супервизор - совокупность программ, которые постоянно находятся в оперативной памяти и координируют поток задач через систему. Оп распределяет ресурсы системы (время центрального процессора, оперативную память, устройства ввода- вывода и т. п.), планирует все операции исправления возможных неисправностей, осуществляет обслуживание по таймеру.

Монитор — совокупность программ, которые обеспечивают управление решением задач на ЭВМ в различных режимах. Монитор получает от работающих программ или от оператора управляющие команды-директивы и организует их выполнение.

Постоянно в ОП находится только часть монитора — резидент, остальная часть монитора хранится во внешней памяти и вызывается по мере необходимости.

В некоторых ЭВМ супервизор + монитор образуют программу - диспетчер.

Особое внимание следует обратить на выбор сетевых ОС. Следует учитывать, насколько система способна взаимодействовать с другими ОС сети, как обеспечивает безопасность и защищенность данных, сколько пользователей может обслуживать, можно ли ее переносить на другую платформу и т. д.

Внутреннее ПО тесно связано со структурой ЭВМ и реализует возможности, заложенные в аппаратуре.

Система программирования (СП) - предназначена для автоматизации процесса программирования задач и содержит удобную для работы программиста инструментальную оболочку, трансляторы алгоритмических языков высокого уровня и обслуживающие программы.

СП содержит средства автоматизированной разработки и отладки программ, организации выполняемого процесса (ОВП) и ведения информационной базы (ВИБ).

СП могут быть одноязычными (Visual Basic, Turbo C, Turbo Pascal) и многоязычными, т. е. когда отдельные части программных модулей написаны на разных языках (СП ОS/36О, СП UNIX и др.). После компиляции они объединяются в исполняемые модули. Каждый язык программирования в большей степени пригоден для определенного класса задач (информационных, оптимизации и т. д.), поэтому система программирования содержит целый набор языков, которые используют для решения задач разного типа.

СП могут быть замкнутыми и открытыми, когда в систему можно добавлять ЯП с транслятором.

Язык программирования (ЯП) - система формального описания различных задач с помощью ограниченного набора терминов по определенным правилам пользования ими.

Транслятор - программирующая программа для перевода программы, записанной на входном языке, в машинные коды.

Машинная (рабочая) программа — программа решения некоторой задачи, записанная в машинных кодах.

По виду трансляции системы делят на интерпретирующие (производится пошаговый перевод инструкций с ЯП на машинный язык) и компилирующие (выполняется перевод инструкций всего модуля с ЯП на машинный язык).

 

Пакеты прикладных программ (ППП) или Приложения.

ППП — совокупность программ, совместимых между собой и обеспечивающих решение задач из некоторой области знаний. называемой предметной областью пакета.

ППП могут быть программы общего назначения (ПОН) и программы функционального назначения (ПФН).

К ПОН можно отнести системы программирования на языках высокого уровня, СУБД, программы-редакторы текстов, изображений, издательские системы. Первые реализуют типовые режимы работы вычислительной системы.