В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие icon

В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие




НазваВ. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие
Сторінка2/6
>В.А. ЛЕЛЮК<><><>ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ<> С БАЗАМИ ЗНАНИЙ<><><>У
Дата07.06.2012
Розмір1.21 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
1   2   3   4   5   6

2.2. Индустриализация создания автоматизированных систем


Одним из направлений индустриализации являлось создание типовых проектов автоматизированных систем управления (АСУ). Примером этого подхода явился проект АСУ машиностроительного предприятия (на базе Кунцевского завода). Однако привязка типовых систем к реальным условиям других предприятий оказалась чрезмерно трудоемкой. Причиной этого было использование традиционной в то время технологии программирования, в которой не предусматривалось моделирование предметной области. Например, проект информационного обеспечения вышеуказанной системы, разработанный в Киевском институте кибернетики, основывался на технологии серийной обработки последовательных информационных массивов. При каждом новом применении типовой АСУ требовалась значительная переработка программ, что не позволило обеспечить ожидаемую ее применяемость. Выполненное позднее теоретико-множественное описание информационного обеспечения разработчиком этого проекта Н.Г.Зайцевым [11: 1976], к сожалению, не стало основой методологии моделирования предметной области, которая могла бы обеспечить автоматизированную настройку параметров системы.

К началу 80-х годов были разработаны различные методологии и программные средства, выходом которых были проекты автоматизированных систем управления (АСУ) и их информационно-программное обеспечение [12-18: 1978-1981]. Однако эти средства были ориентированы на использование лишь их разработчиками. Они позволяли ускорить некоторые процессы создания автоматизированных систем за счет применения отдельных типовых решений и настройки многочисленных параметров. Помимо настройки параметров требовалось вносить корректировки и в сами типовые программы, вследствие возникавших изменений в окружающей среде и в объекте внедрения, а также естественным появлением всякий раз новых требований к проекту у пользователей и у разработчиков по мере возникновения большего понимания последствий реализации ранее принятых ими проектных решений. Все это требовало больших трудозатрат. В результате масштабы использования этих подходов ограничивалась возможностями узкого круга разработчиков типовых решений и применяемых средств автоматизации привязки имеющегося программного обеспечения к конкретным условиям.

В условиях ограниченной памяти компьютеров и их быстродействия, отсутствия необходимой инфраструктуры технического и информационного обеспечения и при этом необходимости охвата большого разнообразия проектных ситуаций, классов объектов и их отношений, зачастую неопределенных, возникла непреодолимая проблема обеспечения управляемости процессов проектирования и создания автоматизированных систем. Отсутствие управляемости приводило не только к большим дополнительным затратам, срывам сроков ввода систем в действие, но и к неадекватности проектов реальным условиям и, в конечном итоге, к дискредитации всего направления создания автоматизированных систем. Они не обеспечивали достижение таких поставленных при их создании целей, как уменьшение затрат, повышение качества продукции, ускорение ее производства и т.д. Причиной этого было также то, что предварительно не проводилась требуемая институциональная подготовка, осознание необходимости которой возникло у разработчиков систем значительно позднее. В результате новые методы решения задач и информационные технологии входили в противоречие с существующими правовыми, экономическими и организационными правилами взаимодействия субъектов управления и поэтому не могли всерьез использоваться в организациях. Некоторая литература по проблемам институционального обеспечения систем приведена в разделе 4.

Для перехода от автоматизации отдельных функций к проектированию организационных систем в целом необходимо было изменить сам контекст решения рассмотренных проблем. Управляемость процессов должна быть обеспечена на всех стадиях жизненного цикла выпускаемой продукции и производящих ее систем, включая их проектирование, создание, использование, восстановление и ликвидацию. Но особенно это было важно на начальных этапах разработки, так как тогда появлялась возможность избежать излишних затрат на повторное проектирование и ускорить процесс.

Для обеспечения полноты принимаемых решений и управляемости проектирования в условиях привлечения многих дисциплин требовался иной теоретический и методологический инструментарий, который, кроме того, должен был увеличить применяемость имеющихся программных средств и упростить процесс внесения изменений в систему.

Контрольные вопросы и задания

1. Какой недостаток имеет процедурная фиксация знаний при программировании? 2. Как обеспечить независимость программ от специфики предметной области? 3. Каким образом моделировалась предметная область в примере с автоматизированным проектированием тепловых электростанций? 4. Приведите пример моделирования предметной области в виде древовидных графов. 5. Почему не увенчались успехом первые попытки создания типовых автоматизированных систем? 6. Чем ограничивалась индустриализация проектирования автоматизированных систем?


3. Математические концептуальные методологии проектирования систем



^ 3.1. Автоматизированная система проектирования систем

организационного управления (АСП СОУ)

Задолго до осознания широкими кругами разработчиков бесперспективности создания автоматизированных систем на базе традиционных методологий, в начале 70-х годов С.П.Никаноров сформировал новый методологический подход, в котором объектом автоматизированного проектирования являлись так называемые системы организационного управления (СОУ). Широкую известность С.П. Никаноров приобрел благодаря фундаментальному изложению проблем системного анализа в своем предисловии к переведенной им книге С.Л. Оптнера []. Идея С.П. Никанорова о необходимости и проблемах проектирования организаций была изложена им в предисловии к переведенной под его редакцией книге С.Янга [].

К СОУ относились любые организации, в которых осуществлялось производство, управление, проектирование, обучение и другие виды деятельности. Они органично включали в себя компьютерные информационные системы. Этот подход должен был разрешить проблему обеспечения управляемости процесса проектирования в условиях непрерывных изменений внутренней и окружающей среды, как проектируемой системы, так и проектирующей ее системы с помощью методов математического концептуального моделирования предметной области.

^ Сущность методологии. Перед непосредственным проектированием СОУ должна была быть сформирована ее общая математическая концептуальная модель. Процесс проектирования сводился к управляемой конкретизации общей модели и последующей ее интерпретации. Это обеспечивало целостность проекта системы, в отличие от традиционной технологии, когда проект является совокупностью автономно разрабатываемых частей. Предусматривалось, что полученный дедуктивным способом проект должен затем сопоставляться с исходными требованиями. При выявлении несоответствий концептуальная модель должна была быть скорректирована и затем осуществлено повторное проектирование. Такой процесс должен был быть итерационным, так как в общем случае математическая концептуализация не сводится к однозначной формализации реальных ситуаций, как это имеет место для более простых объектов проектирования, как, например, в упомянутой в разделе 1 системе МАВР.

В разработанном техническом проекте АСП СОУ [1-2:1977] новыми были не только объекты, но и методы моделирования и проектирования. Они были ориентированы на логически направленное и поэтому управляемое теоретическое и инструментально-технологическое проектирование. Прежде всего, обеспечивалась полнота понятийного пространства проектирования за счет логического формирования всевозможных комбинаций элементов понятийной конструкции с применением морфологического и иных методов. А математическая экспликация давала возможность оперировать понятийными конструкциями вне зависимости от прикладного содержания и знакового оформления.

^ Функции системы АСПСОУ. Функции, выполняемые при проектировании СОУ средствами АСП, показаны в таблице 3. Теоретизация предметной области (функция 1) основывается на выявлении проблем, установлении их системной природы и возможных путей решения. При проектировании знаковой реализации системы определяется состав баз данных, формы документов и т.п.

Для реализации этой методологии был разработан набор теоретических схем, названных конструктами, используемых для формирования с помощью логических методов теории предметной области и модели объекта проектирования. Разработка конструктов и последующий синтез конкретных теорий с контролируемым формированием производных понятий осуществлялись с использованием математического аппарата теории структур Бурбаки [3:1963,1965]. Были созданы различные технологии оперирования конструктами, позволяющие формировать из базовых понятий новые, более сложные, и при этом легко изменяемые понятийные схемы.

Из приведенного в таблице 3 описания функциональной структуры видно, что, в отличие от системы ПРИЗ, теории предметной области и модели объекта проектирования являются не входом, а выходом системы АСП СОУ. А уже затем формируются проекты СОУ, как производный результат логического вывода на построенных моделях предметной области и последующей интерпретации абстрактных математических конструкций.

^ Входом в процесс проектирования являлись, сформированные с использованием заранее создаваемых абстрактных метаматематических схем (конструктов), метамодели, описывающие понятия СОУ и их элементов, и метамодели, описывающие имеющиеся формализованные теории, необходимые для моделирования СОУ. К ним относятся теории технических систем, теории производственных систем, теории целенаправленных систем и т.д. Новым здесь явилось также использование аксиоматического представления теорий.


Таблица 3 - Функциональная структура АСП СОУ

Функции

Выход

Вход

1.Определение концепции теоретизации предметной области

2.Операционная трактовка теоретических схем. Определение процедур управления с их входами и выходами.

3.Проектирование знаковой реализации СОУ и пространственно- временной привязки.

4.Документирование проекта СОУ.

1.Модель (теория) предметной области.

2.Проект СОУ.

1.Метамодели, описывающие понятия организационных систем управления и их элементов.

2.Метамодели формализованных теорий.


Универсальность и применяемость методологии. Универсальность методологии предопределяется сформированной общей метамоделью проектируемой системы с использованием конструктов, которые имеются в памяти системы, и возможностями ее конкретизации при проектировании. Если при интерпретации конкретизированной метамодели с помощью понятий охватываемой предметной области, СОУ и ее элементов выявляется ее неадекватность, то выбираются либо другие способы конкретизации, либо корректируется общая концептуальная модель.

Следует иметь в виду, что математические модели понятий формируются с использованием различных теорий таких, таких, как теория структур, теория множеств, категорная теория систем и т.д., в разных знаковых формах – текстах, таблицах, формулах, графиках и т.д., в разных языках, шрифтах и с разным размещением на различных носителях. Это может быть выражено с помощью предложенной в 70-х годах С.П.Никаноровым теоретической схемы, названной «логосинотопотехом». В ней выделялась логическая сущность («лог»), представляющий ее знак («син») и место расположения знака («топ») на носителе («тех»). Главным в этой схеме было семантическое отношение, раскрывающее смысл знакового представления.

Применяемость рассматриваемой методологии для проектирования организаций ограничена ориентацией на специалистов высокой квалификации, владеющих инструментарием создания и использования математических конструктов, осуществляемого в течение последних трех десятков лет научным коллективом, возглавляемым С.П. Никаноровым. В настоящее время имеется несколько сотен конструктов и набор методов оперирования ими.

К сожалению, для реализации этой методологии при проектировании и создании конкретных систем в те годы не были разработаны детальный технологический проект и полная инструментальная система. Для этого потребовалось бы задействовать мощные организации, специализирующиеся на разработке информационно-программного обеспечения, что было невозможно без серьезной государственной поддержки. Когда-то академик В.М.Глушков говорил, что для создания общегосударственной автоматизированной системы (ОГАС) необходимо финансирование, соизмеримое с финансированием космических исследований или атомной промышленности. Силами сравнительно небольшого коллектива специалистов был разработан информационно-программный инструментарий для автоматизированной поддержки формирования математических метамоделей предметных областей с использованием накапливаемой базы конструктов. Были созданы автоматизированная система [4:1987;5:1997], обеспечившая запросный режим и выполнение операций синтеза, порождения, визуализации и т.д., синтаксический и семантический анализаторы, а также лингвистический интерпретатор родов структур. Дальнейшее развитие инструментария ориентировалось на поддержку процесса проектирования организационных процедур и форм документов.

Рассматривая эту методологию с современных позиций, видно, что в ней недостаточно внимания уделялось непосредственному, конкретному моделированию и развитию действующих организаций в рамках теорий производственных и экономических систем. Она была ориентирована на разработку новых систем, что соответствовало существовавшей в тот период времени ориентации на создание автоматизированных систем производства, проектирования и управления.

Хотя формально тогда и требовалось проведение предварительного обследования и анализа действующих систем, согласно имеющейся регламентирующей документации, и даже были разработаны детальные методики диагностического обследования и моделирования организаций, но на практике это редко осуществлялось. При отсутствии соответствующего инструментария данный этап требовал огромных усилий и времени, а результат работы проектировщиков учитывался по сданному госкомиссии проекту новой системы и ее опытному внедрению.

При выбранном методе дедуктивного формирования проекта представляется весьма затруднительным перейти к имеющемуся разнообразию содержания реальных процессов, при котором осуществляется не метамодельная интерпретация, когда термам теоретических конструкций приписываются так называемые лингвистические переменные, а модельная интерпретация, когда элементы модели отображают конкретные элементы СОУ, обозначаемые терминами исходной области знаний.

Но как перейти к конкретным элементам СОУ, если предварительно не построена ее исходная модель? И как формировать для нее математическую модель с заданным набором определенных ограничений и целевой функцией, адекватной реальности? Сегодня очевидно, что нужно было создавать такие модели при развитии действующих организаций и накапливать модели-прототипы для использования при проектировании новых систем. Но надо помнить, что использование этих моделей в наглядном виде стало возможным только после появления компьютеров с большим быстродействием и огромной памятью, а также инструментальных средств, обеспечивающих формирование таких моделей.

Не имея таких моделей, невозможно операционально производить сопоставление теоретических результатов с требованиями, заданными в исходной области знаний и определять адекватность использованных абстрактных схем. С другой стороны, если уже заранее имеется конкретная содержательная модель, построенная в понятиях исходной области знаний, а инструментальная система может логически обрабатывать и нематематические понятия, то необходимо обосновать целесообразность применения математических концептуальных моделей в условиях использовании сетей компьютеров с большой памятью и быстродействием.

При использовании рассматриваемой методологии следует учитывать, что, уменьшая разнообразие и удерживая разработку системы в определенных теоретических границах, применение конструктов одновременно огрубляет предметную область, ограничивая возможности понятийного моделирования профессионалов. Когда конструкт создается, то рассматривается и идеализируется некоторая сторона сущности. Будучи созданным, конструкт может иметь много материальных и знаковых воплощений, но при этом он отображает лишь математический аналог некоторой стороны сущности, а не саму содержательную сторону сущности, которую адекватно может воспринимать профессионал в этой области. При этом природа знаний в предметных областях зачастую такова, что фразы, с помощью которых общаются профессионалы, являются лишь намеком на образы реальной сущности, возникающие у них при обучении и в результате приобретения опыта. Эти образы активизируются при восприятии фразы в сознании специалиста, но для передачи смысла фраз специалистам из других областей знаний соответствующие образы требуют расшифровки намеков.

Проблемой является и обеспечение теоретического контроля процесса создания конструктов, в частности, обоснования выбора аспектов сущности, лежащих в основе разработки математических конструкций, и корректности ее выполнения. Используемые математические конструкты должны обеспечивать интеграцию методов и средств, имеющихся в разных предметных областях, выполняя функцию их теоретической надстройки. Учитывая огромную масштабность и сложность областей знаний, которые необходимо охватывать современному разработчику, эти конструкты могут выполнять и гносеологическую функцию.

Методология оказалась весьма эффективной при анализе сложных и слабо структурированных предметных областей. Она обеспечивает быстроту действий концептуалиста при освоении таких областей и способствует выявлению проблем. Это стало особенно актуальным для областей деятельности, по-разному понимаемых участниками процесса развития, в частности, “из-за неадекватности и туманности применяемых понятий, или неспособности оперировать этими понятиями” [6:2002]. Практическую ценность она продемонстрировала для областей знаний, где отсутствуют или устарели имеющиеся теоретические описания. Кроме этого, методология полезна для описания недостаточно институализированных видов деятельности, особенно если причиной этого явилась неразвитость социальных отношений, несогласованность правил взаимодействия и механизмов обеспечения соблюдения правил.

Успешное применение методологии имело место при понятийной реконструкции психоанализа, эзотерических учений и теории этногенеза Л.Н.Гумилева, решения проблем обеспечения безопасности России, законотворческой деятельности, корпоративного управления и многих других видов деятельности [7:1997;8:1998 и др.].

Полная библиография публикаций по концептуальному анализу и проектированию за период с 1967 по 2003 год приведена в [9]. В ней представлено 742 публикации, сгруппированные по алфавиту авторов, по годам публикации и по тематике. Авторский указатель охватывает 189 авторов, а тематический – 83 рубрики.

Контрольные вопросы и задания

1. В чем состоит сущность методологии АСПСОУ? 2. Каким образом в этой методологии обеспечивается логическая направленность и управляемость процесса проектирования?
3. Какие функции должна была выполнять система АСПСОУ? 4. Что является входом в процесс проектирования СОУ в данной методологии? 5. Каким образом обеспечивается универсальность методологии АСПСОУ? 6. Дайте содержательную трактовку «логосинотопотеху». 7. Что ограничивает применяемость рассмотренной методологии? 8. В чем состоит проблема перехода от концептуальной модели к конкретным моделям элементов СОУ? 9. Какие проблемы возникают при использовании математических конструктов?


^ 3.2. Система концептуального проектирования
автоматизированных систем (КОПАС)


Методология КОПАС была разработана при подготовке в 1984 г. по заказу Госстроя СССР технического задания на создание инструментальной системы, обеспечивающей компьютерную поддержку процесса разработки специализированных автоматизированных систем, предназначенных для проектирования различных видов объектов строительства. Разработка была выполнена в Харьковском институте инженеров коммунального строительства (нынешнее название - Харьковская национальная академия городского хозяйства) по договору с институтом ЦНИИПИАСС, позднее названного ЦНИИпроект Госстроя СССР. Методология и проект инструментария этой системы описаны в работах [1,2:1986; 3:1989; 4,5:1990; 6:1993; 7:1997; 8:1998].

^ Функции системы КОПАС. Функциональная структура системы представлена в табл. 4, где перечислены ее функции и, в целом, входные и выходные объекты. В отличие от методологии АСП СОУ, в ней на входе используются не метамодели общих теорий классов систем, таких, например, как теория целенаправленных систем [9:1974,1978], а взаимосвязанный набор конкретизированных метамоделей. В табл. 5,6 представлены составы, структуры и краткие описания метамоделей среды, из которой затем выделяются системы, и метамоделей систем. Примеры ряда функциональных математических метамоделей среды и систем содержатся в табл. 7. Они описывают, с использованием теории множеств, понятия процесса преобразования входных объектов в выходные объекты для общих, операционных, информационных, проектирующих, управляемых, управляющих и других видов систем.


^ Таблица 4 - Функциональная структура системы КОПАС

Функции

Выход

Вход

1.Формирование задания на создание автоматизированной системы

2.Формирование модели проектируемой системы и модели процесса ее проектирования.

3.Поиск готовых проектов или прикладных средств

4.Проектирование и создание систем.

1.ТЗ на создание автоматизированной системы.

2.Модель системы и модель (проект) процесса ее проектирования.

3.Функциональный и технологический проекты системы.

4.Информационно-программное обеспечение.

1.Метамодели: преобразующих процессов (единичных систем), терминальных объектов, задач,

атрибутов, проекта, математической модели, формализованных теорий.

2. Требования к техническому заданию.

3. Правила формирования семейства систем.

4. Модели и проекты систем-прототипов и прикладных средств.

1   2   3   4   5   6

Схожі:

В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconУчебно-методическое пособие для выполнения контрольной работы по дисциплине
Данное учебно-методическое пособие является частью учебных материалов по курсу «Финансы предприятий». В пособии упорядочена система...
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconУчебно-методическое пособие для врачей общей практики, урологов, гинекологов, неврологов. Челябинск 2003
Учебно-методическое пособие подготовлено сотрудниками кафедры урологии и андрологии Уральской государственной медицинской академии...
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие icon«Геоинформационные системы и технологии»
Учебно-методическое пособие предназначено для того, чтобы помочь студентам начать использовать современное программное обеспечение...
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconУчебно-методическое пособие. Донецк: Норд-Пресс, 2005. 79 с
К14 Казаков, В. Н. Дистанционное обучение в медицине : учебно-методическое пособие. Донецк: Норд-Пресс, 2005. 79 с
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconГеодезических измерений
Теория математической обработки геодезических измерений. Часть 2 Способ наименьших квадратов. Учебно-методическое пособие (для студентов...
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconМетодическое пособие / Под науч. Ред. Н. В. Кузьминой. М., 2006. С. 16 34
Аргунова Е. Р., Жуков Р. Ф., Маричев И. Г. Активные методы обучения: Учебно – методическое пособие / Под науч. Ред. Н. В. Кузьминой....
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconУчебно-методическое пособие по курсу «История еврейского народа». Киев: мсу, 1998 г. 56 с. Составитель
Учебно-методическое пособие по курсу «История еврейского народа». Киев: мсу, 1998 г. 56 с
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconХарьковская национальная академия городского хозяйства в. А. Лелюк, А. В. Лелюк, Н. П. Пан совершенствование бизнес-процессов
Лелюк В. А., Лелюк А. В., Пан Н. П. Совершенствование бизнес-процессов: Пер с укр. / Под ред. В. А. Лелюка: Учебное пособие. Харьков:...
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconІнформаційні системи в невиробничій сфері
Гаранин Н. И., Забаев Ю. В., Сеселкин А. И. Информационные технологии в туризме: Справочно-методическое пособие. –М., 1996
В. А. Лелюк информационные системы с базами знаний учебно-методическое пособие iconБбк 78. 30 3-63 Зиновьева Н. Б
Зиновьева Н. Б. Документоведение. Учебно-методическое пособие. М.: Профиздат, 2001. – 208 с
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи