Разделы презентаций

Военно-специальная подготовка Тема 5 Занятие 5.7 Лекция 3 Архитектура

Содержание

Содержание занятияБазы данных и их место в архитектуре АСУ Основные понятия общей теории систем Модель информационных процессов систем управленияКлассификация АССоставные части АСАрхитектура АБнДКлассификация моделей данныхМногоуровневое представление данных в АССтруктура процесса проектирования

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Военно-специальная подготовка Тема 5 Занятие 5.7 Лекция 3 Архитектура информационного и программного

обеспечения АСУ военного назначения
© Лялюк И.Н., 2012

Военно-специальная подготовка Тема 5 Занятие 5.7 Лекция 3 Архитектура информационного и программного обеспечения

Слайд 2Содержание занятия
Базы данных и их место в архитектуре АСУ
Основные

понятия общей теории систем
Модель информационных процессов систем управления
Классификация АС
Составные

части АС
Архитектура АБнД
Классификация моделей данных
Многоуровневое представление данных в АС
Структура процесса проектирования СБД и критерии качества
Роль человека в автоматизированных системах управления
Роль человека-оператора в АСУ
Человеко-машинное информационное взаимодействие
Основные этапы деятельности человека-оператора при решении типовых задач АСУ
Содержание занятияБазы данных и их место в архитектуре АСУ Основные понятия общей теории систем Модель информационных процессов

Слайд 31 Базы данных и их место в архитектуре АСУ 1.1 Актуальность

вопросов создания систем баз данных
Разработка программного (ПО) и информационно-лингвистического обеспечения

(ИЛО) – наиболее значимая составная часть процесса создания любой АСУ
Понятия «программа» и «программное обеспечение» обозначают объекты, которые отличаются друг от друга прежде всего объемами команд (операторов, строк кода)
Программа состоит из сотен команд
ПО состоит из десятков и сотен программ, содержит тысячи команд и занимает многие мегабайты памяти вычислительных комплексов (ВК)
ПО многоразового космического корабля ШАТТЛ составляло 500 000 слов (32-разрядных) и занимало всего лишь 2 Мб!
Современные сложные программные системы имеют объемы в сотни Гб
1 Базы данных и их место в архитектуре АСУ 1.1 Актуальность вопросов создания систем баз данныхРазработка

Слайд 4СБД – ядро любой АС
Система баз данных (СБД) является ядром

любой АС
Она обеспечивает существование в памяти ЭВМ или ВК динамической

информационной модели (ДИМ) или семиотической (знаковой) модели соответствующего фрагмента реального мира, изменяющаяся во времени (отсюда и свойство динамичности) и описывающая состояние наблюдаемой (управляемой, проектируемой, исследуемой) системы
Пример: табло в аэропорту о вылетах и прилетах самолетов
Схема основных процессов ведения (обновления) СБД и поиска информации наглядно показывает центральную роль СБД в АС или в любой автоматизированной информационной системе (АИС)
СБД – ядро любой АССистема баз данных (СБД) является ядром любой АСОна обеспечивает существование в памяти ЭВМ

Слайд 5Сложность разработки ИЛО и ПО
ИЛО и ПО любой АС вместе

с техническим обеспечением (ТО) образуют основу для создания функциональных подсистем,

определяющих уровень развития и совершенства АС
Специальное программное обеспечение (СПО) нецелесообразно разрабатывать раньше создания СБД, т.е. вначале необходимо создать СБД, а затем — СПО
Сложность разработки ИЛО и ПОИЛО и ПО любой АС вместе с техническим обеспечением (ТО) образуют основу для

Слайд 6Соотношение стоимости разработки ТО и ПО
Доля затрат на создание ИЛО и

ПО по сравнению с ТО возрастает
Чтобы создавать, эксплуатировать и совершенствовать СБД,

необходимо знать не только конкретные системы управления базами данных (SQL, Oracle, Paradox, Access и т.д.), но и специальные законы и правила их проектирования, реализации и оценки качества
На их знании базируется новая область профессиональной деятельности человека: администрирование баз данных — деятельность по планированию, проектированию и эксплуатации информационных ресурсов АС
Соотношение стоимости разработки ТО и ПОДоля затрат на создание ИЛО и ПО по сравнению с ТО возрастаетЧтобы

Слайд 71.2 Основные понятия общей теории систем
Два основных понятия из общей

теории систем
Элемент
Система
Элемент
Минимальный, неделимый объект, рассматриваемый как единое целое при

решении конкретной задачи
Неделимость элемента представляет собой лишь удобное допущение, но не физическое свойство
Переход от одной задачи к другой может потребовать либо разложения элементов на составные части (элементы), либо их объединения в единое целое (элемент)
Например, для разработчика АСУ ЭВМ, рабочие места пользователей, сервер баз данных, сервер связи являются элементами, а для разработчика самой ЭВМ она представляется набором элементов (центральный процессор, память, канал и т.д.)

1.2 Основные понятия общей теории системДва основных понятия из общей теории системЭлемент СистемаЭлементМинимальный, неделимый объект, рассматриваемый как

Слайд 8Основные понятия общей теории систем
Система (греч. «целое, составленное из частей»,

«соединение»)
Множество взаимосвязанных друг с другом элементов, обладающее целостностью и структурой

и связанное с некоторой «средой»
Это не просто набор элементов, а взаимосвязанная их совокупность, объединенная единством цели существования, правилами взаимоотношений и обладающая некоторым ценным качеством, не присущим отдельным элементам
Элементы, не имеющие связей с другими элементами системы, не входят в ее состав
В общем случае все системы подразделяются на
материальные (овеществленные в реальном мире) и
абстрактные (существующие в воображении человека), служащие моделями материальных систем
Основные понятия общей теории системСистема (греч. «целое, составленное из частей», «соединение»)Множество взаимосвязанных друг с другом элементов, обладающее

Слайд 9Основные понятия общей теории систем
По составу элементов материальные системы подразделяются

на
физико-биологические (атом, молекула, клетка, особь, популяция и т.д.),
социальные

(общественные, организационные — человек, коллектив, организация, общество и т.д.)
технические (инструмент, машина, система машин и т.д.).
Системы, содержащие в своем составе хотя бы один решающий механизм, называют сложными
В противном случае — простыми
Организационные системы (организация — лат. «устраиваю», «сообщаю стройный вид»)
Объединения людей, формируемые для достижения определенных целей и действующие на основе соответствующих правил


Основные понятия общей теории системПо составу элементов материальные системы подразделяются на физико-биологические (атом, молекула, клетка, особь, популяция

Слайд 10Организационно-технические системы
Организационные системы, в процессе функционирования которых широко используются технические

системы и средства, называются организационно-техническими системами (ОТС), например
транспортные системы (железнодорожный

и воздушный транспорт, речной и морской флот и т. д.);
военно-технические (система ПВО страны, ВВС страны, АСУ войсками и т.д.).
Структура ОТС носит, как правило, иерархический характер, а их элементы также могут являться организационно-техническими системами
Например ВВС могут включать фронтовую (ФА), военно-транспортную (ВТА), дальнюю (ДА) и армейскую авиацию (АА), которые сами являются организационно-техническими системами
Организационно-технические системыОрганизационные системы, в процессе функционирования которых широко используются технические системы и средства, называются организационно-техническими системами (ОТС),

Слайд 11Организационно-технические системы
Элементы этих систем включают личный состав, авиационную технику, аэродромы,

радиотехнические системы обеспечения полетов, системы управления, другие обеспечивающие системы и

т.д.
Внешней средой здесь являются воздушное пространство и противник (активная часть противодействующей среды)
Любая автоматизированная система сама представляет собой ОТС, обеспечивающую выработку решений на основе автоматизации информационных процессов в различных сферах человеческой деятельности (управление, проектирование, производство) или их сочетании


Организационно-технические системыЭлементы этих систем включают личный состав, авиационную технику, аэродромы, радиотехнические системы обеспечения полетов, системы управления, другие

Слайд 12Наиболее важные свойства систем
Целостность — свойство элементов и их взаимосвязей

соответствовать (удовлетворять) законам и правилам системы
Структура — состав элементов и

связей между ними
Описывает наиболее консервативную сторону системы, состоящую в относительно устойчивых пространственно-временных связях, определяющих функциональное назначение системы
Формально любая система S имеет свои входы и выходы, которые обладают различной физической сутью

Наиболее важные свойства системЦелостность — свойство элементов и их взаимосвязей соответствовать (удовлетворять) законам и правилам системыСтруктура —

Слайд 13Сложность системы
Определение структуры системы и ее границ представляет собой довольно

сложный процесс, который носит итерационный характер и связан с устранением

двух типов ошибок
учет второстепенных связей
неучет существенных связей
При этом реальный мир делится на систему и среду, которая влияет на состояние и поведение системы
Совокупность взаимосвязей между элементами системы определяет ее организационную сложность
Сложность системы определяется количеством ее элементов, связей, возможных реакций на воздействия среды (т.е. множеством возможных состояний и поведением)


Сложность системыОпределение структуры системы и ее границ представляет собой довольно сложный процесс, который носит итерационный характер и

Слайд 14Состояние системы
Определяется совокупностью значений характеристик, описывающих элементы и связи системы

в конкретный i-й момент времени, называемой вектором состояния системы
Хi=x1,x2,...,xn,


где xj — наименование j-й компоненты вектора состояния
Например, состояние системы «сеть ЭВМ»






может описываться следующим вектором
X=x11,x12,x21,x22,x31,x32,y11,y12,y21,y22,y31,y32,
где xi1 — быстродействие i-й ЭВМ (целое, оп/с), xi2 — свободная оперативная память i-й ЭВМ (целое, кб), yi1 — быстродействие i-го канала (целое, бит/с), yi2 — состояние i-го канала (символьное, з — занят, с — свободен)


Состояние системыОпределяется совокупностью значений характеристик, описывающих элементы и связи системы в конкретный i-й момент времени, называемой вектором

Слайд 15Поведение системы
Упорядоченная во времени последовательность значений вектора состояния
Х1,Х2,…,Хk,
где Хi

— значение вектора состояния в i-й момент времени
Решающие механизмы в

сложных системах осуществляют акты принятия решений путем выбора альтернатив из множества возможных решений
Этот выбор может быть случайным или интеллектуальным
Сложные системы обладают свойством стремления к достижению своего предпочтительного состояния, называемого целью поведения, т.е. сложные системы обладают целенаправленным поведением за счет наличия решающих механизмов
Такое поведение обеспечивается выбором решений, опирающимся на опыт существования системы, зафиксированный в ее памяти (в биологических системах — генетическая память, в организационных — опыт и знания людей)
Поведение системыУпорядоченная во времени последовательность значений вектора состоянияХ1,Х2,…,Хk, где Хi — значение вектора состояния в i-й момент

Слайд 16Свойства сложных систем
Устойчивость
Способность к существованию, которая может реализовываться даже за

счет обмена со средой
Помехоустойчивость
Способность системы противостоять воздействиям среды, мешающим ее

целенаправленному поведению
Самоорганизация
Способность системы к восстановлению своего целенаправленного поведения, разрушенного в результате воздействия среды
Управляемость системы
Способность к изменению своего состояния под воздействием решающего механизма
Функция
Действие системы, связанное с достижением целей
Функционирование
Порядок выполнения действий системы
Свойства сложных системУстойчивостьСпособность к существованию, которая может реализовываться даже за счет обмена со средойПомехоустойчивостьСпособность системы противостоять воздействиям

Слайд 171.3 Модель информационных процессов систем управления
Управление
Целенаправленное воздействие, обеспечивающее протекание какого-либо

физического процесса (например, преодоление ПВО противника и нанесение удара по

заданным объектам) и достижение заданной цели или нескольких целей (например, достижение максимального урона для противника при минимальных своих потерях)
Управление в ОТС
Одна из функций таких систем, которая направлена на сохранение структуры и обеспечение деятельности системы по достижению поставленных перед ней целей
Управления войсками
Управление боевыми средствами
Управление силами (войсками – подразделениями, частями, соединениями, объединениями)
1.3 Модель информационных процессов систем управленияУправлениеЦеленаправленное воздействие, обеспечивающее протекание какого-либо физического процесса (например, преодоление ПВО противника и

Слайд 18Управление боевыми средствами и войсками
Управление боевыми средствами (БС)
Процесс выработки

и передачи на вход управляющих устройств БС сигналов, команд, воздействий,

например, управление самолетом, ракетой, РЛС и т.д.
Эти процессы обладают высокой динамичностью и осуществляются в реальном масштабе времени (РМВ)
Управление войсками
Деятельность командиров, начальников штабов и других органов управления по поддержанию боевой готовности войск, по подготовке операций, боевых действий и руководству ими
Основная цель управления войсками
Решение боевых задач с минимальными потерями
При этом решается целый комплекс различных задач, образующих цикл управления: разведка и оценка обстановки, планирование боевых действий (операций), выработка и принятие решений, доведение команд, непосредственное ведение боевых действий и оценка их результатов

Управление боевыми средствами и войскамиУправление боевыми средствами (БС) Процесс выработки и передачи на вход управляющих устройств БС

Слайд 19Система управления войсками (СУВ)
Совокупность функционально связанных органов управления, ПУ, системы

связи и средств автоматизации процессов сбора, обработки и передачи информации
Структура

СУВ обычно соответствует организационной структуре войск и имеет, как правило, иерархическую структуру своих подсистем, соответствующих органам и пунктам управления
Основные принципы построения СУВ
Единоначалие
Централизация
Оперативное реагирование на изменение обстановки
Непрерывность
Надежность
Живучесть
Гибкость
Скрытность
Система управления войсками (СУВ)Совокупность функционально связанных органов управления, ПУ, системы связи и средств автоматизации процессов сбора, обработки

Слайд 20Органы и пункты управления
Органы управления войсками
Коллективы людей и отдельных должностных

лиц, действующих на различных уровнях организации Вооруженных сил с целью

управления ими (командования, штабы, службы, управления и т.п.).
Пункты управления войсками
Специально оборудованные и оснащенные техническими средствами места (помещения) для размещения должностных лиц органов управления войсками
К пунктам управления относятся радиолокационные посты (РЛП), пункты наведения (ПН) авиации, центры и пункты обработки радиолокационной информации (ЦОРИ и ПОРИ), центры сбора и обработки разведывательной информации (ЦСО) и т.п.
Командные пункты
Пункты, на которых размещаются командиры
Подземные, наземные, воздушные, подвижные или стационарные
Органы и пункты управленияОрганы управления войскамиКоллективы людей и отдельных должностных лиц, действующих на различных уровнях организации Вооруженных

Слайд 21Модель информационных процессов системы управления
В самом общем виде система управления представляет

собой систему, в которой реализуется процесс управления путем взаимодействия объекта

управления (ОУ) и органа управления (ОрУ)
Модель информационных процессов системы управленияВ самом общем виде система управления представляет собой систему, в которой реализуется процесс

Слайд 22Модель информационных процессов системы управления
Здесь X(t) — вектор состояния объекта управления


ОУ эта информация доступна в виде вектора измерения Y(t)=f(X,t)
Векторы

X и Y в общем случае имеют разную размерность
На основе поступающей информации Y(t) ОрУ вырабатывает управляющее воздействие, описываемое вектором управления U(t)=(Y,t), необходимое для достижения заданной цели, которая в данном случае представляет некоторое состояние ОУ X*(t)
Кроме управляющего воздействия, на ОУ действуют внешние силы, описываемые вектором возмущения (воздействий) внешней среды W(t)
Модель информационных процессов системы управленияЗдесь X(t) — вектор состояния объекта управления ОУ эта информация доступна в виде

Слайд 23Модель информационных процессов системы управления
Состояние ОУ в любой момент времени t

 t может быть описано (но это не всегда возможно)

с помощью системы уравнений связи F
X(t)  F{X(t), W(t,t), U(t)}
Значения X(t) и U(t), как правило, ограничены некоторыми допустимыми областями своих значений, т.е.
t, X(t)А(t), U(t)В(t),
где А(t) — пространство состояний, В(t) — пространство управления в момент времени t
Модель информационных процессов системы управленияСостояние ОУ в любой момент времени t  t может быть описано (но

Слайд 24Модель информационных процессов системы управления
Эффективное управление в формализованном виде, как правило,

ассоциируется с достижением экстремума некоторой функции (функционала) ξ(X(t),U(t))
E  extr

ξ(X(t),U(t)), при X(t)А(t), U(t)В(t)
В зависимости от сложности описания уравнений связи F, функционала ξ, областей А(t) и В(t) существует три возможности формирования управляющих воздействий в системах управления
без применения каких-либо средств автоматизации (вручную)
с частичным применением комплексов средств автоматизации (КСА)
полностью с помощью КСА (без непосредственного участия человека)
Модель информационных процессов системы управленияЭффективное управление в формализованном виде, как правило, ассоциируется с достижением экстремума некоторой функции

Слайд 25Классификация систем управления по степени автоматизации процессов управления
Автоматизированная система управления

(АСУ)
Организационно-техническая система, обеспечивающая эффективное функционирование объекта управления, в которой сбор

и обработка информации, необходимой для реализации функций управления, осуществляются с применением средств автоматизации и вычислительной техники
Классификация систем управления по степени автоматизации процессов управленияАвтоматизированная система управления (АСУ)Организационно-техническая система, обеспечивающая эффективное функционирование объекта управления,

Слайд 26Классификация систем управления по степени автоматизации процессов управления
В отличие от

неавтоматизированных систем управления в АСУ вся основная рутинная работа по

сбору, хранению и преобразованию информации выполняется в едином технологическом цикле с помощью различных КСА, включающих разнообразную ВТ
Это позволяет создать наиболее благоприятную обстановку для лиц, принимающих решения, обеспечивая их возможностью сосредоточивать свое внимание только на вопросах анализа различных вариантов планов и решений, повышая при этом оперативность и надежность функционирования
Классификация систем управления по степени автоматизации процессов управленияВ отличие от неавтоматизированных систем управления в АСУ вся

Слайд 27АСУ войсками (АСУВ)
Организационно-технические системы (комплексы), обеспечивающие сбор, обработку, хранение и

выдачу с помощью КСА должностным лицам оперативного состава органов управления

информации, необходимой для решения задач управления войсками (силами)
Любая АСУВ состоит из различного количества различных типов объектов, определяемых функциональным предназначением системы
Объект АСУВ
Совокупность помещений (строений) и/или транспортных средств с размещенными в них КСА, средствами связи, предназначенными для реализации конкретных функций управления войсками должностными лицами (лицами боевых расчетов) органов управления войсками
АСУ войсками (АСУВ)Организационно-технические системы (комплексы), обеспечивающие сбор, обработку, хранение и выдачу с помощью КСА должностным лицам оперативного

Слайд 28Группы функций АСУВ
Информационные
Обеспечение должностных лиц системы управления войсками данными о

боевой готовности войск и боевых средств, об оперативно-тактической обстановке, о

состоянии войск противника и т.д.
Информационно-расчетные
Поиск и обработка данных в ходе решения задач планирования и управления войсками
Командно-сигнальные
Передача команд, донесений и подтверждений
Любая АСУ, являясь составной частью некоторой системы управления, не обеспечивает полную автоматизацию всех этапов цикла управления
Наиболее важные и трудно формализуемые из них выполняются людьми: окончательное принятие решений, определение целей систем и критериев оценки качества управления, обобщение опыта, постановка задач и разработка методов их решения, определение путей совершенствования систем управления и т.д.
Группы функций АСУВИнформационныеОбеспечение должностных лиц системы управления войсками данными о боевой готовности войск и боевых средств, об

Слайд 29Два варианта использования ЭВМ в АСУ
Для решения отдельных задач в

интересах органа управления
Функционирование системы управления в единой информационной среде, реализованной

в виде автоматизированного банка данных (АБнД)
Первый вариант – решение отдельных задач

Два варианта использования ЭВМ в АСУДля решения отдельных задач в интересах органа управленияФункционирование системы управления в единой

Слайд 30Решение отдельных задач
ИС — информация о состоянии объекта управления (значения

компонент вектора измерения — Y)
УВ — управляющее воздействие, формируемое

органом управления (значения компонент вектора управления — U)
Отсутствует организация, отвечающая за создание и поддержание актуального состояния динамической информационной модели ОУ в памяти ЭВМ, на основе которой должны решаться все задачи управления
Фрагментарная, а не системная (комплексная, интегрированная) автоматизация процессов управления некоторой ОТС
Только незначительная часть информации о состоянии ОУ отображается в памяти ЭВМ

Решение отдельных задачИС — информация о состоянии объекта управления (значения компонент вектора измерения — Y) УВ —

Слайд 31Автоматизированный банк данных
Все информационные потоки, включая регламентирован-ную (т.е. соответствующим образом

обработанную и выдаваемую по определенному графику) информацию состояния (РИС), замкнуты

через вычислительный комплекс (ВК)
ВК может как централизованным, так и распределенным
ВК является технической основой АБнД
В памяти ВК усилиями администрации банка данных (АБД) сохраняется целостная ДИМ объекта управления
Автоматизированный банк данныхВсе информационные потоки, включая регламентирован-ную (т.е. соответствующим образом обработанную и выдаваемую по определенному графику) информацию

Слайд 32Автоматизированный банк данных
АБнД, с одной стороны, является принципом (идеологией) построения

эффективных АСУ
С другой стороны, АБнД также является организационно-технической системой
АБнД включает

персонал, информационные, программные, технические и языковые средства, а также организационные меры, предназначенные для централизованного накопления и коллективного многоаспектного использования данных с целью решения различных задач в области управления (проектирования, исследований, наблюдения и т.д.)
Автоматизированный банк данныхАБнД, с одной стороны, является принципом (идеологией) построения эффективных АСУС другой стороны, АБнД также является

Слайд 331.4 Классификация АС
В общем случае существует множество способов классификации АС,

каждый из которых связан с определенным выбором совокупности классификационных признаков

(оснований деления) и их последовательности
Классификация сложных объектов позволяет более глубоко и детально описать и изучить их состав, предназначение, реализуемые функции и т.д.
Как правило, системы классификационных признаков имеют иерархический характер и отражают некоторый взгляд (аспект рассмотрения) на изучаемый объект
Организационный
Функциональный
Содержательный и т.д.
Сочетание (совмещение) более двух аспектов позволяет формировать многоаспектные классификации, описывающие каждый участвующий в них объект многими свойствами
1.4 Классификация АСВ общем случае существует множество способов классификации АС, каждый из которых связан с определенным выбором

Слайд 34Пример многоаспектной классификации АС
Вся совокупность АС административно-организационного управления (АС АОУ)

может быть рассмотрена, по крайней мере, с двух точек зрения

(аспектов): производственной — АСУ предприятиями (АСУП), отраслями (ОАСУ) и объединяющие их АСУ хозяйственными комплексами, которые с точки зрения административного деления могут рассматриваться на уровне города (АСУ города), района (АСУ района), области (АСУ области), республики (АСУ республики), государства (АСУ государства)
Объединение всех перечисленных систем в единую общегосударственную автоматизированную систему (ОГАС) возможно только при условии согласования и сохранения взаимосвязей всех видов обеспечения АС и прежде всего систем баз данных смежных уровней, как по вертикали, так и по горизонтали
Пример многоаспектной классификации АСВся совокупность АС административно-организационного управления (АС АОУ) может быть рассмотрена, по крайней мере, с

Слайд 35Классификация АС
Еще одна из возможных классификаций АС, в которой на

первом уровне деления выделено три основные группы
Автоматизированные системы управления (АСУ)
Автоматизированные

информационно-расчетные системы (АИРС)
Автоматизированные системы обучения (АСО)
Основанием деления на этом уровне выбран тип основной целевой функции, которая автоматизируется той или иной системой
Управление
Сложные математи- ческие расчеты
Обучение
Классификация АСЕще одна из возможных классификаций АС, в которой на первом уровне деления выделено три основные группыАвтоматизированные

Слайд 36Классификация АС
Все множество АСУ может быть разбито на два класса

по роли человека в процессе управления
Первый класс образуют системы управления

технологическими процессами (АСУ ТП), в которых человек осуществляет роль оператора, контролера хода выполнения некоторой заранее заданной технологической программы функционирования технической системы, например конвейерной линии, домны и т.п.
В военной области аналогами АСУ ТП являются АСУ боевыми средствами (АСУ БС), например самолетом, ЗРК, ракетой и т.д.
Классификация АСВсе множество АСУ может быть разбито на два класса по роли человека в процессе управленияПервый класс

Слайд 37Классификация АС
Второй класс образуют системы административно-организационного управления
Если представители первого класса

в какой-то мере находятся ближе к автоматическим системам, то представители

второго класса отстоят от них дальше, в том смысле, что в этих системах человек играет роль решателя проблем, а не контролера правильности решений
К системам такого класса относятся системы управления предприятиями, отраслями, городами и т.д.
Аналогами систем данного класса в военной области являются различные типы АСУВ
Классификация АСВторой класс образуют системы административно-организационного управленияЕсли представители первого класса в какой-то мере находятся ближе к автоматическим

Слайд 38Классификация АС
В множестве АИРС по основному предназначению (информационный поиск, проектирование,

планирование) выделяют
Автоматизированные информационные системы (АИС)
Системы автоматизированного проектирования (САПР)
Автоматизированные системы планирования

(АСП)
САПР представляют собой основной инструмент для разработчиков ИЛО и ПО автоматизированных систем
Чтобы создавать и эффективно применять такие системы при проектировании баз данных, необходимо знать основные свойства и законы, которым должны удовлетворять системы БД
Классификация АСВ множестве АИРС по основному предназначению (информационный поиск, проектирование, планирование) выделяютАвтоматизированные информационные системы (АИС)Системы автоматизированного проектирования

Слайд 39Иерархическая классификация АСУ ВС
Структура этих систем имеет иерархический характер и

полностью соответствует организационной структуре ВС РФ
Основаниями деления являются виды ВС,

виды и рода ВВС
Иерархическая классификация АСУ ВССтруктура этих систем имеет иерархический характер и полностью соответствует организационной структуре ВС РФОснованиями деления

Слайд 40Классификация авиационных АС по назначению
АС БП и БД — системы

для боевой подготовки (БП) и управления боевыми действиями (БД); АСОб

БП и БД — АС обеспечения БП и БД; АСО и Т — АС обучения и тренажа; ВР — воздушная разведка; ВД — воздушное движение; ИАО — инженерно-авиационное обеспечение; РЛО — радиолокационное обеспечение; СОД — связь и обмен данными; БИАСУ — бортовая интегрированная АСУ
Классификация авиационных АС по назначениюАС БП и БД — системы для боевой подготовки (БП) и управления

Слайд 411.5 Составные части АС
В любой АС выделяются две основные части
Функциональная
Обеспечивающая

1.5 Составные части АСВ любой АС выделяются две основные частиФункциональнаяОбеспечивающая

Слайд 42Функциональная часть АС
Представляет собой систему задач (проблем, требующих автоматизированного решения),

объединенных в подсистемы (функциональные области), каждая из которых в рамках

системы является относительно самостоятельной
Например подсистема радиолокационного обеспечения, подсистема управления воздушным движением и наведением на воздушные и наземные цели, подсистема оценки состояния своих сил и средств и т.д.
Функция АС
Совокупность действий АС, направленная на достижение определенной цели
Задача АС
Часть автоматизированной функции АС, характеризующаяся конечным или промежуточным результатом в конкретной форме
Функциональная часть АСПредставляет собой систему задач (проблем, требующих автоматизированного решения), объединенных в подсистемы (функциональные области), каждая из

Слайд 43Обеспечивающая часть АС
Образует основу любой АС, так как с ее

помощью (с помощью ее средств) создаются функциональные подсистемы
При разработке АС

сначала создается обеспечивающая часть, а затем — функциональные подсистемы
Обеспечивающая часть включает
Информационное обеспечение (ИО)
Техническое обеспечение (ТО)
Математическое обеспечение (МО)
Программное обеспечение (ПО)
Лингвистическое обеспечение (ЛО)
Организационно-методическое обеспечение
Правовое обеспечение
Метрологическое обеспечение
Обеспечивающая часть АСОбразует основу любой АС, так как с ее помощью (с помощью ее средств) создаются функциональные

Слайд 44Техническое и информационное обеспечение
Техническое обеспечение АС
Весь комплекс технических средств

(КТС), используемых при функционировании АС
Совокупность средств реализации управляющих воздействий, средств

сбора, ввода, подготовки, преобразования, обработки, хранения, регистрации, вывода, отображения, использования и передачи данных
Информационное обеспечение
Совокупность системно-ориентированных данных, описывающих принятый в системе словарь базовых понятий (классификаторы, типовые модели, элементы автоматизации, формы документации и т.д.) и актуализируемых данных о состоянии информационной модели объекта автоматизации (управления, планирования, проектирования и т.д.) на всех этапах его жизненного цикла
Другими словами, ИО АС представляет собой совокупность всех форм и правил представления информации в АС
Даже в относительно простой АС существует множество форм представления информации: разного рода бумажные документы (входные и выходные), форматы данных СУБД, промежуточные формы представления данных


Техническое и информационное обеспечениеТехническое обеспечение АС Весь комплекс технических средств (КТС), используемых при функционировании АССовокупность средств реализации

Слайд 45Состав информационного обеспечения АС
Любые формы и правила представления информации требуют

наличия следующих трех компонентов, которые и образуют ИО АС
Единой системы

классификации и кодирования информации (ЕСКК)
Системы стандартных форм документов (СФД)
Системы информационных массивов, или баз данных
С другой стороны, различают внемашинное и внутримашинное ИО АС
Состав информационного обеспечения АСЛюбые формы и правила представления информации требуют наличия следующих трех компонентов, которые и образуют

Слайд 46Математическое обеспечения АС
Совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации,

используемая при создании АС (при функционировании АС)
Математическое обеспечение подразделяется на


Общее (ОМО)
Специальное (СМО)
Общее МО
Совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, предназначенных для организации и обеспечения функционирования технических средств, взаимодействия должностных лиц органов управления с комплексами средств автоматизации, для разработки и отладки специального программного обеспечения (СПО) АС
Специальное МО
Совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, реализованных в прикладных (оперативно-тактических) задачах, отражающих специфику АС
Математическое обеспечения АССовокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемая при создании АС (при функционировании АС)Математическое

Слайд 47Программное обеспечения АС
Система машинных программ, используемых при функционировании АС
Представляет собой

программную реализацию математического обеспечения и также делится соответственно на общее

(ОПО) и специальное (СПО)
Совокупность ПО и комплекса технических средств (КТС) АС называют комплексом средств автоматизации (КСА) АС
Программное обеспечения АССистема машинных программ, используемых при функционировании АСПредставляет собой программную реализацию математического обеспечения и также делится

Слайд 48Лингвистическое обеспечения АС
Система языковых средств для формализации естественного языка, построения

и соединения информационных единиц при использовании персоналом комплекса средств автоматизации


Включает языки программирования, языки описания данных, языки манипулирования данными (при проектировании, отладке и тестировании), функциональные языки диалога для различных пользователей
Современные операционные системы (ОС) и приложения используют для общения с пользователем удобный оконный интерфейс, поэтому слово «лингвистическое» может сбить с толку
К лингвистическому обеспечению современных ОС можно отнести стандартизованные меню, элементы управления (кнопки, списки и т.п.) и блоки диалога
Лингвистическое обеспечения АССистема языковых средств для формализации естественного языка, построения и соединения информационных единиц при использовании персоналом

Слайд 49«Здание» автоматизированной системы
Процесс создания любой АС можно представить как процесс

постройки некоторого «здания», «этажи» которого соответствуют определенным видам обеспечения
При этом

на создание первых двух «подземных» (фундаментальных) этажей здания и всех остальных требуются усилия как организаций промышленности (ОП), так и организаций военно-научного сопровождения (ВНС)
«Здание» автоматизированной системыПроцесс создания любой АС можно представить как процесс постройки некоторого «здания», «этажи» которого соответствуют определенным

Слайд 50«Здание» автоматизированной системы
Для создания каждого «этажа» требуются разнообразные (формальные и

неформальные) методы и средства
Наиболее перспективные – САПР или CASE-системы
Позволяют быстро

проектировать и перепроектировать наукоемкие виды обеспечения АС: информационное, математическое, лингвистическое и программное, начиная с разработки модели функционирования и концептуальной модели СБД
Функциональная модель (ФМ) АС
Система подробных структурированных описаний всех функциональных подсистем, процессов, функций и задач должностных лиц автоматизируемой ОТС, а также описания состава, содержания, циркуляции и требований по обработке документов в каждом автоматизируемом процессе
Концептуальная модель (КМ) СБД
Детальный, точный и независимый от вариантов реализации ТО и ОПО проект организации данных в АС
«Здание» автоматизированной системыДля создания каждого «этажа» требуются разнообразные (формальные и неформальные) методы и средстваНаиболее перспективные – САПР

Слайд 511.6 Архитектура АБнД
АБнД представляет собой ОТС, включающую информацион-ные, математические, программные,

языковые и технические средства, а также персонал, обеспечивающие накопление и

коллективное многоаспектное использование данных для решения прикладных задач различных пользователей той или иной предметной области
Под предметной областью, в общем случае, понимается любая система операций большого масштаба в области экономики, социальных отношений или военного дела
АБнД обеспечивает создание и поддержку актуального состояния динамической информационной модели (ДИМ) предметной области и взаимодействие с нею всех категорий пользователей (лиц боевых расчетов; лиц, принимающих решения; подсистем; задач и т.д.)
Такое взаимодействие осуществляется с помощью языков описания и манипулирования данными (ЯОД и ЯМД), являющихся составной частью любой современной системы управления базами данных (СУБД)
1.6 Архитектура АБнДАБнД представляет собой ОТС, включающую информацион-ные, математические, программные, языковые и технические средства, а также персонал,

Слайд 52Место АБнД в АС и его архитектура

Место АБнД в АС и его архитектура

Слайд 53Динамическая информационная модель
В общем случае информационной моделью будем называть совокупность

сведений о состоянии и развитии процессов функционирующей ОТС, структурированных с

помощью формальных средств (называемых моделью данных) и запомненных в памяти ЭВМ
Эти сведения представляются значениями характеристик, включенных в вектор состояния системы (объекта управления) и называемых атрибутами (элементами данных)
Значения атрибутов хранятся в памяти ЭВМ (скорость полета, высота полета, ФИО командира экипажа и т.п.) и могут представляться числами, символами, кодами, а их постоянное обновление обеспечивает свойство динамичности модели
Таким образом, ДИМ есть изменяемая во времени совокупность значений некоторого состава характеристик (атрибутов, показателей, реквизитов), определенного соответствующими задачами (приложениями) и относящегося к сущностям и их взаимосвязям, контролируемого (наблюдаемого, исследуемого) реального мира
Динамическая информационная модельВ общем случае информационной моделью будем называть совокупность сведений о состоянии и развитии процессов функционирующей

Слайд 54Иллюстрация ДИМ разведуемой среды

Иллюстрация ДИМ разведуемой среды

Слайд 55База данных
Такая изменяющаяся во времени совокупность значений взаимосвязанных типов характеристик

называется базой данных (БД)
В этом понятии сосредоточена основная суть системного

подхода к организации информационных процессов и решению прикладных функциональных задач
Для создания БД необходимо выявить информационные потребности всех прикладных задач в виде необходимых им элементов данных и объединить эти элементы в систему для реализации процедур обновления и поиска их значений
Сущностями реального мира, информация о которых хранится в базах данных, могут являться
Объекты (командные пункты, сооружения, самолеты, материальные средства, документы и т.п.)
Явления природы (погода, наводнения, ураганы и т.д.);
Абстрактные понятия (экипаж, объект разведки, полет, воздушная цель, скорость и т.д.)
Конкретные люди (работники предприятия, операторы, офицеры, служащие и т.д.)
База данныхТакая изменяющаяся во времени совокупность значений взаимосвязанных типов характеристик называется базой данных (БД)В этом понятии сосредоточена

Слайд 56Принцип системности в организации БД
Принцип системности в организации БД

иллюстрируется схемами, демонстрирующими суть объединения данных всех задач должностных лиц

некоторой предметной области
Принцип системности в организации БД Принцип системности в организации БД иллюстрируется схемами, демонстрирующими суть объединения данных всех

Слайд 57Принцип системности в организации БД
При позадачном подходе данные каждой

задачи существуют независимо друг от друга, а их дублирование (места

пересечений) часто приводит к противоречиям из-за асинхронности процедур обновления
Интеграция в единую БД позволяет устранить возникновение подобных противоречий за счет единства места накопления и централизации процедур обновления
Пользователям выдаются копии одних и тех же данных
Все функции по управлению данными осуществляет специальная группа лиц, называемая администратором банка данных (АБД) и включающая администраторов баз данных
Эти люди отвечают за эффективность функционирования АБнД
Разработка каждой СУБД непосредственно связана с той или иной моделью данных и соответствующим ЯОД, используя который АБД создает схему базы данных
Схема БД сообщается пользователю и СУБД и является основой для функционирования АБнД
Принцип системности в организации БД При позадачном подходе данные каждой задачи существуют независимо друг от друга, а

Слайд 581.9 Классификация моделей данных
Модель данных
Совокупность соглашений о способе и средствах

формализо-ванного описания сущностей и их связей, имеющих отношение к автоматизируемым

процессам предметной области

Модель данных представляется в виде тройки
MS, P, Q,
где S — структура модели (типы элементов, связей и их значений); P — множество операций над экземплярами S (правила интерпретации и манипулирования); Q — множество правил (условий, ограничений) целостности модели, определяющих совокупность допустимых состояний (значений) экземпляров S

1.9 Классификация моделей данныхМодель данныхСовокупность соглашений о способе и средствах формализо-ванного описания сущностей и их связей, имеющих

Слайд 59Классификация моделей данных
Схема базы данных представляет собой модель данных M,

записанную на ЯОД конкретной СУБД
В действительности каждая СУБД поддерживает некоторую

свою собственную (свойственную только ей) модель данных
По типу структуры S все используемые модели данных могут быть разбиты на три класса
Иерархические
Сетевые
Реляционные
Так же классифицируются и СУБД
Классификация моделей данныхСхема базы данных представляет собой модель данных M, записанную на ЯОД конкретной СУБДВ действительности каждая

Слайд 60Классификация моделей данных
Иерархическая модель данных определяется схемой, в которой объекты

предметной области упорядочены с помощью одной или нескольких иерархических структур


Сетевая модель данных определяется схемой, в которой объекты предметной области образуют узлы сети, а связи между ними описывают различные типы «М:N» отношений
Это делает сферу применения данной модели очень широкой и избавляет ее от ряда недостатков, присущих иерархической модели
Реляционная модель данных (или модель данных в виде отношений, relation — отношение) использует для представления сущностей реального мира и их связей только один тип элемента, называемый отношением (таблицей)
Схема такой модели может представляться одной или несколькими таблицами, содержащими данные о предметной области
Классификация моделей данныхИерархическая модель данных определяется схемой, в которой объекты предметной области упорядочены с помощью одной или

Слайд 61Экземпляр реляционной модели

Экземпляр реляционной модели

Слайд 62Реляционная модель данных
Если реляционная модель включает несколько таблиц, ее целесообразно

дополнять двумя схемами связей отношений
одна для определения условий согласованного и

целостного ведения БД (поддержания актуального состояния БД посредством операций обновления)
другая — для допустимых операции соединения отношений
Разработанная Э.Ф. Коддом (E.F. Codd) на основе теоретического обобщения практического опыта применения иерархических и сетевых моделей реляционная модель избавляет разработчика БД от «суеты представления»
Это означает, что наиболее простым и естественным способом представления модели любой части реального мира является ее задание в виде конечного множества отношений (таблиц)
По своей структуре все отношения представляют собой однотипные элементы, каждый из которых имеет вид таблицы с уникальным именем Ri и заголовком в виде наименований столбцов (имен атрибутов), а также строк (записей, кортежей), состоящих из значений, соответствующих наименованиям столбцов
Реляционная модель данныхЕсли реляционная модель включает несколько таблиц, ее целесообразно дополнять двумя схемами связей отношенийодна для определения

Слайд 63Реляционная алгебра
На отношениях как на элементах множества Э.Ф.Кодд определил операции
Селекция
Проекция
Соединение

и др.
Они позволяют получать новые отношения путем применения этих операций

в определенной последовательности к известным отношениям
Получаемые таким способом новые отношения представляют собой ответы на некоторые запросы данных, а последовательность операций — соответствующие алгоритмы поиска данных (формирования ответов на запросы)
Реляционная алгебра
Множество отношений и операций над ними
Язык манипулирования данными
Правила построения формул над именами отношений и атрибутов
Реляционная алгебраНа отношениях как на элементах множества Э.Ф.Кодд определил операцииСелекцияПроекцияСоединение и др.Они позволяют получать новые отношения путем

Слайд 64Реляционная модель данных
Реляционная модель (в отличие от иерархической и сетевой)

не ориентирована на конкретные типы запросов
Процедурные языки запросов, основанные на

алгебре
Обеспечивают точное описание требуемых пользователю последовательностей операций (процедур) над известными ему отношениями
Реляционная модель данных открыла также второй путь для построения языков манипулирования данными
Непроцедурный (декларативный) путь, основанный на функциональной (операторной) связи между формулами алгебры и исчисления отношений (предикатов)
Такие языки не требуют описывать процедуры поиска в виде последовательностей операций, а позволяют точно формулировать требуемые основные свойства искомых элементов (отношений)
Эти языки послужили основой для разработки ЯМД, близких к естественным (одно из направлений теории систем искусственного интеллекта)
Реляционная модель данныхРеляционная модель (в отличие от иерархической и сетевой) не ориентирована на конкретные типы запросовПроцедурные языки

Слайд 65Достоинства реляционной модели данных
Простота, ясность и однородность описаний объектов и

связей
Языки запросов обеспечивают работу не с отдельными значениями, а с

множествами атрибутов и их значений
Высокая степень независимости описаний схемы и запросов от физической организации данных
Возможность непроцедурного (декларативного) описания запросов
Возможность простой трансформации в иерархическую или сетевую модель

Отрицательных качеств у реляционной модели практически нет
Некоторые специалисты указывают на низкую скорость (реактивность) реляционных СУБД, но этот недостаток сегодня успешно преодолевается, так как он связан не со свойствами модели, а с уровнем развития элементной базы ЭВМ и их программного обеспечения (операционных систем, СУБД)
Достоинства реляционной модели данныхПростота, ясность и однородность описаний объектов и связейЯзыки запросов обеспечивают работу не с отдельными

Слайд 661.9 Многоуровневое представление данных в автоматизированных системах

1.9 Многоуровневое представление данных в автоматизированных системах

Слайд 67Достоинства реляционной модели данных
Трехуровневая система представления данных (третий столбец таблицы)


Впервые обоснована в отчете Исследовательской группы по СУБД Американского национального

института стандартов (ANSI-SPARC Study Group on DBMS) и впоследствии обсуждалась и развивалась в большом числе работ по базам данных
Представление данных ANSI-SPARC было ориентировано в основном на процессы оперирования (манипулирования) данными с помощью использования одной из универсальных СУБД, обеспечивающих широкий спектр возможностей по ведению и поиску данных по запросам пользователей
Четырехуровневая схема представления данных (четвертый столбец таблицы)
Развитие трехуровневой схемы представления данных
Обеспечивает хорошую основу как для создания, так и для использования СБД
Достоинства реляционной модели данныхТрехуровневая система представления данных (третий столбец таблицы) Впервые обоснована в отчете Исследовательской группы по

Слайд 68Схема данных
Схема данных
Описание модели данных с помощью языков описания данных

(ЯОД)
Как правило, содержит определение наименований атрибутов, правил их взаимосвязи, означивания,

целостности и согласованности
В зависимости от уровня описания содержит в себе различный объем сведений, связанных с элементами операционных систем, СУБД, устройств памяти и ЭВМ
Схемы различных уровней и описание их взаимосвязей (отображение схемы одного уровня в схему другого уровня) разрабатываются в ходе проектирования информационного обеспечения АС и используются в процессе формирования процедур поиска и выдачи данных, требуемых в запросах пользователей
Схема данныхСхема данныхОписание модели данных с помощью языков описания данных (ЯОД)Как правило, содержит определение наименований атрибутов, правил

Слайд 69Внешний уровень представления
Наиболее близок конечным пользователям (пользователям-непрограммистам) и содержит определение

данных в привычном для них виде
Таблицы
Графики
Документы
Карты и т.п.
СУБД должна

быть в состоянии
с одной стороны, обеспечить пользователей удобным для них представлением данных
а с другой стороны воспринимать запросы на информационный поиск в терминах такого представления
Схемы внешнего уровня часто называют подсхемами
Внешний уровень представленияНаиболее близок конечным пользователям (пользователям-непрограммистам) и содержит определение данных в привычном для них видеТаблицыГрафикиДокументыКарты и

Слайд 70Концептуальный и логический уровни
Концептуальный уровень
Связан с обобщенным проблемно-ориентированным и технико-независимым

(т.е. независимым от конкретных типов СУБД, операционных систем и ЭВМ)

представлением всех данных в АС
Это уровень деятельности администратора системы баз данных
Средства (язык), используемые для описания данных на этом уровне, должны быть просты для понимания конечными пользователями, а также точны и полны для формулирования логического представления
Логический уровень
Будем соотносить с конкретным типом СУБД (в терминологии ANSI-SPARC этот уровень называется концептуальным)
Логическим представлением будем называть запись концептуальной схемы с помощью ЯОД конкретной СУБД, ориентированной на определенную логическую структуру (дерево, сеть, отношение)
Этот уровень соответствует области деятельности прикладных программистов и администратора БД
Концептуальный и логический уровниКонцептуальный уровеньСвязан с обобщенным проблемно-ориентированным и технико-независимым (т.е. независимым от конкретных типов СУБД, операционных

Слайд 71Физический уровень
Физический уровень описания (внутреннее представление) данных
Наиболее близок к

физической памяти вычислительных систем
Содержит описание размещения и организации данных с

учетом конкретных типов запоминающих устройств, операционных систем и методов доступа
Это уровень деятельности системных программистов
Можно провести аналогию с процессом разработки программ
Выполнение содержательной формулировки задачи соответствует определению внешнего представления данных
Разработка метода и алгоритма решения задачи соответствует разработке концептуального представления
Запись алгоритма на конкретном языке программирования соответствует разработке логического представления
Коды машинных команд соответствуют внутреннему размещению данных
Физический уровеньФизический уровень описания (внутреннее представление) данных Наиболее близок к физической памяти вычислительных системСодержит описание размещения и

Слайд 72Обобщенная схема процесса проектирования программного комплекса

Обобщенная схема процесса проектирования программного комплекса

Слайд 73Проблема разделения внешнего, концептуального и логического уровней
В большинстве существующих СУБД

нет достаточно четкого разделения между средствами описания, предлагаемыми для внешнего,

концептуального и логического уровней, а также для описания операций манипулирования данными
Как правило, эти потребности реализуются одним языком конкретной СУБД
Однако при проектировании системы, ее дальнейшей эксплуатации и развитии необходимы специальные средства для создания устойчивого технико-независимого описания данных, как на внешнем, так и на концептуальном уровне
Проблема разделения внешнего, концептуального и логического уровнейВ большинстве существующих СУБД нет достаточно четкого разделения между средствами описания,

Слайд 74Требования к концептуальной модели
Концептуальная модель (КМ) должна обладать для конечных

пользователей и для АБД
Полнотой
Простотой
Точностью
Ясностью
На основе концептуальной модели АБД разрабатывает
Внешние

модели и способы их поддержки
Систему отображений КМ на логический (Мл) и физический (Мф) уровни
Для систем распределенных БД также необходимо разрабатывать единую концепцию
Эта концепция должна играть роль фундамента для выбора
Наиболее обоснованного варианта распределения информационных ресурсов по узлам сети ЭВМ (определение локальных концептуальных моделей)
Определения способов их взаимосвязи и согласования
Требования к концептуальной моделиКонцептуальная модель (КМ) должна обладать для конечных пользователей и для АБДПолнотойПростотойТочностьюЯсностьюНа основе концептуальной модели

Слайд 751.10 Структура процесса проектирования СБД и критерии качества
Проектирование баз данных

АС в широком смысле представляет собой процесс выработки и документирования

решений
По составу информационных элементов (имена атрибутов и соответствующие им множества допустимых значений)
По организации элементов в структуры (соответствующие принятым в системе уровням представления данных) и определению связей структур различных уровней (отображений их друг друга)
По определению ограничений целостности БД и соответствующих процедур их контроля
По разграничению доступа к БД и описанию процессов первоначальной загрузки и ведения баз данных
По разработке или выбору требуемого программного обеспечения, а также формированию организационно-методических и инструктивных материалов
1.10 Структура процесса проектирования СБД и критерии качестваПроектирование баз данных АС в широком смысле представляет собой

Слайд 76Проектирование баз данных
Проектирование баз данных в узком смысле понимается как

определение структуры БД и разработка ее схемы на ЯОД конкретной

СУБД
При этом основное внимание уделяется проблемам концептуального проектирования
Методы определения состава элементов и их организации в таблицы
Методы определения и оценки сложности алгоритмов процедур контроля целостности и согласованности БД
Эти методы и приемы могут применяться как при ручном проектировании, так и для реализации их в САПР БД
Краткая содержательная формулировка проблемы проектирования системы баз данных (СБД) может быть выражена следующим образом
необходимо за минимальное время создать хорошо продуманную СБД, обладающую свойствами расширяемости (учет новых требований), целостности и удовлетворительной реактивности (скорость ответа на запросы)
Проектирование баз данныхПроектирование баз данных в узком смысле понимается как определение структуры БД и разработка ее схемы

Слайд 77Фазы жизненного цикла системы баз данных
Решение проблемы проектирования баз данных

удобно рассматривать в соответствии с фазами и этапами жизненного цикла

СБД
Фазы жизненного цикла системы баз данныхРешение проблемы проектирования баз данных удобно рассматривать в соответствии с фазами и

Слайд 78Фазы жизненного цикла системы баз данных
В этой схеме опущены два

важных этапа создания АС
Выбор (или разработка) КТС
Выбор (или разработка) СПО
Основой

для решения этих вопросов являются первые три этапа (МФ, ИЛП и КП)
Они позволяют обоснованно сформулировать систему требований, определяющих желаемый облик создаваемой системы, ее технического и программного обеспечения
Только после разработки основных проектных решений по составу и типам ЭВМ, ОС и СУБД возможно приступать к определению логической и физической организации данных, используя при этом результаты концептуального проекта
Фазы жизненного цикла системы баз данныхВ этой схеме опущены два важных этапа создания АСВыбор (или разработка) КТСВыбор

Слайд 79Взаимосвязь процессов и результатов разработки программных комплексов
Решение проблемы представляет собой

два взаимосвязанных процесса
структурирование функций
структурирование их информационного содержания

Взаимосвязь процессов и результатов разработки программных комплексовРешение проблемы представляет собой два взаимосвязанных процессаструктурирование функцийструктурирование их информационного содержания

Слайд 80Функциональная модель системы
Функциональная модель (или модель функционирования — МФ) информационной

системы
Представляет собой систему схем и подробных описаний технологической последовательности процедур

и действий должностных лиц организационной системы по переработке информации, включая описание задач (информационных запросов) и документооборота по всем подсистемам (функциональным областям), процессам и функциям
При этом должны быть описаны
Состав
Содержание
Циркуляция
Требования по обработке документов в каждом процессе
Основной задачей разработки МФ является сбор и систематизация всех требований, предъявляемых к содержанию процесса обработки данных всеми известными и потенциальными пользователями информационных ресурсов организационно-технической системы
Функциональная модель системыФункциональная модель (или модель функционирования — МФ) информационной системыПредставляет собой систему схем и подробных описаний

Слайд 81Инфологическая модель данных
Анализ результатов разработки МФ и реализация сложных по

смысловому содержанию действий по структурированию информации приводят к созданию информационно-логической

(инфологической) модели данных (Мил)
ИЛМ формализуется (формально выражается) в виде, соответствующем по структуре определению модели данных
Мил = Sил, Рил, Qил,
где Sил — инфологический граф (ИЛГ), включающий множество типов инфообъектов и инфосвязей, задаваемых именами своих типов и составом типов своих атрибутов, а также множествами их значений (доменов); Рил — правила интерпретации инфологического графа данных; Qил — закономерности предметной области, существенные для контроля целостности и согласованности информационной модели
Инфологическая модель данныхАнализ результатов разработки МФ и реализация сложных по смысловому содержанию действий по структурированию информации приводят

Слайд 82Инфологическая модель данных
Инфологическая модель Мил обеспечивает первоначальную формализацию описания информационного

содержания автоматизируемых процессов, согласовывая и объединяя в себе представления всех

категорий пользователей
Основными критериями оценки качества Мил являются
полнота и простота ее понимания
детальность, ясность и согласованность (системность) описаний ее элементов
Хорошие методы, средства и технологии, применяемые на этом этапе, должны позволять в максимальной мере обеспечить достижение указанных свойств модели
Инфологическая модель данныхИнфологическая модель Мил обеспечивает первоначальную формализацию описания информационного содержания автоматизируемых процессов, согласовывая и объединяя в

Слайд 83Концептуальная модель данных
Представляет собой точное математическое описание элементов данных (атрибутов

и их значений), их смысловых связей и организационной структуры с

соответствующей системой алгоритмов контроля целостности и согласованности БД
КМ должна быть ясной, простой, однозначно понимаемой и при необходимости легко трансформируемой
Этим требованиям наилучшим образом удовлетворяют формализмы реляционной модели данных
КМ представляется тройкой
Мк = Sк, Рк, Qк,
где Sк — схема модели реляционного типа; Рк — совокупность операций реляционной алгебры; Qк — система алгоритмов, описывающих процедуры контроля целостности и согласованности модели
В целом результаты разработки концептуальной модели СБД содержат не только систематизированные требования к компонентам информационного обеспечения АС, но и все исходные данные для их создания
Концептуальная модель данныхПредставляет собой точное математическое описание элементов данных (атрибутов и их значений), их смысловых связей и

Слайд 84Концептуальная модель данных
КМ разрабатывается с целью создания точного и устойчивого

во времени представления данных в системе, независимого от систем ОПО

и ТО
Основные критерии оценки качества Мк
Ясность, простота и однозначность понимания
Системность и выразительная сила
Сложность алгоритмов контроля целостности и согласованности

Взаимосвязь результатов проектирования БД с разработкой компонентов информационного обеспечения АС

Концептуальная модель данныхКМ разрабатывается с целью создания точного и устойчивого во времени представления данных в системе, независимого

Слайд 85Концептуальная модель транзакций
Описывает с помощью операций реляционной алгебры процедуры обработки

базы данных в процессе ее ведения или поиска информации
По своей

сути эти процессы реализуются процедурами контроля целостности и обработки запросов
Транзакция (обработка запросов)
В общем случае последовательность логически связанных действий, переводящих информационную систему из одного состояния в другое
Каждая транзакция либо должна завершиться полностью, либо система должна быть возвращена в исходное состояние
В диалоговых системах – акт приема запроса или сообщения, обработка его и выдача ответа
В системах баз данных – любая операция обновления БД, при которой БД находится в неустойчивом состоянии
Концептуальная модель транзакцийОписывает с помощью операций реляционной алгебры процедуры обработки базы данных в процессе ее ведения или

Слайд 86Логическое проектирование
Состоит в разработке логической модели данных Мл на основе

знания концептуальной модели
Логическая модель определяет правила построения и взаимосвязи логических

записей БД, а также обрабатывающих программ обновления (ведения) данных в терминах ЯОД и ЯМД конкретных СУБД
Основными критериями оценки качества Мл являются
Ясность и простота записи (понимания)
Полнота реализации требований концептуальной модели
Уровень сложности формулировки запросов к БД
Логическое проектированиеСостоит в разработке логической модели данных Мл на основе знания концептуальной моделиЛогическая модель определяет правила построения

Слайд 87Физическое проектирование
Физическое проектирование состоит в определении правил организации записей и

их размещения на физических носителях информации, а также в окончательной

отладке программ обработки (обновления) БД, специфицированных на предыдущем этапе
Результатом является полностью готовая к внедрению (опытной эксплуатации) система БД
Основными критериями оценки качества Мф являются
Время реакции (отклика на запрос) системы
Объемы различных видов памяти ЭВМ
Уровень сложности процедур реструктуризации БД
Физическое проектированиеФизическое проектирование состоит в определении правил организации записей и их размещения на физических носителях информации, а

Слайд 88Фаза реализации, функционирования и модернизации
Требует осуществить либо загрузку СБД

и проведение испытаний функционирования системы, либо имитаци-онное моделирование процессов функционирования
Взаимосвязь

объектов и фаз проектирования СБД
Фаза реализации, функционирования и модернизации Требует осуществить либо загрузку СБД и проведение испытаний функционирования системы, либо

Слайд 89Фаза реализации, функционирования и модернизации
Только на этой фазе можно

получить такие характеристики, как время реакции системы на различные категории

запросов, время, необходимое на создание, обновление, реорганизацию и контроль целостности СБД
Этап анализа функционирования и поддержки СБД используется для оценки качества СБД и определения путей ее совершенствования
Этап модернизации и адаптации обеспечивает внесение в систему изменений, возникающих вследствие появления новых требований (приложений, задач), а также при необходимости оптимизации системы путем реорганизации (реинжениринга) СБД и/или внесения изменений в ПО
Реорганизация СБД, как правило, связана с необходимостью перепроектирования системы моделей МФ, Мил, Мк, Мл и Мф, начиная с одной из них
Фаза реализации, функционирования и модернизации Только на этой фазе можно получить такие характеристики, как время реакции

Слайд 90Процесс трансформации моделей
Процесс разработки СБД можно определить, как процесс последовательной

трансформации (отображения) моделей
МФМилМкМлМф
На каждом последующем шаге разработки увеличивается количество понятий,

с помощью которых описываются результаты проектирования
К описанию модели предыдущего уровня как бы добавляется описание проектных решений последующего уровня
Данный процесс целесообразно реализовывать в рамках единой САПР СБД, которая позволяет проектировщику СБД
Накапливать в базах данных САПР информацию, необходимую для выполнения проектных расчетов
Анализировать решения и запоминать их варианты
Разрабатывать проектную документацию
Возвращаться с любого последующего этапа на любой предыдущий
Получать по запросам необходимую справочную информацию и т.п.
Процесс трансформации моделейПроцесс разработки СБД можно определить, как процесс последовательной трансформации (отображения) моделейМФМилМкМлМфНа каждом последующем шаге разработки

Слайд 91База знаний САПР БД
САПР СБД позволяют содержать в своих собственных

базах данных (репозиториях) согласованную систему различных представлений о создаваемой СБД,

от самых простых «взглядов» конечных пользователей до абсолютно точного, учитывающего все детали технической реализации, «взгляда» АБД
За рубежом такие инструментальные средства на ранних этапах назывались «Словарями данных» или «Словарями-справочниками данных» (Data Dictionary System — DDS), а впоследствии — CASE-системами
Базы данных таких систем содержат как бы метаданные (данные о данных, которые будут содержаться и обрабатываться в создаваемых базах данных) разрабатываемой АС и играют роль базы знаний
База знаний может передаваться, использоваться и пополняться на стадиях опытной и практической эксплуатации системы
База знаний САПР БДСАПР СБД позволяют содержать в своих собственных базах данных (репозиториях) согласованную систему различных представлений

Слайд 92База знаний САПР БД

База знаний САПР БД

Слайд 93База знаний САПР БД
Созданная АС может и должна содержать в

себе информацию о самой себе
Эта информация может быть быстро доступна

эксплуатационному персоналу для решения возникающих проблем применения АС

Использование САПР СБД позволяет разработчикам достигать наилучших значений критериев качества проектных решений на различных этапах проектирования и реализации СБД

База знаний САПР БДСозданная АС может и должна содержать в себе информацию о самой себеЭта информация может

Слайд 942 Роль человека в АСУ
Подавляющее большинство современных систем управления представляет

собой сложные АСУ, в которые наряду с контурами чисто автоматического

регулирования, состоящими только из технических звеньев, включены и функционируют контуры-подсистемы, замыкаемые через человеческое звено
Такие системы являются иерархическими, многоуровневыми и многоконтурными структурами, в которых человеку как звену системы отводится особая и специфическая роль
Человек-оператор является субъектом управления и поэтому от его успешной деятельности зависит качество функционирования системы управления в целом
Включение в контур управления человека потребовало включения в состав АСУ специальной аппаратуры, обеспечивающей взаимодействие оперативного состава с комплексом средств автоматизации (КСА) в процессе управления сложными объектами в динамике, в процессе формирования и осуществления управляющих решений
2 Роль человека в АСУПодавляющее большинство современных систем управления представляет собой сложные АСУ, в которые наряду с

Слайд 952.1 Роль человека-оператора в АСУ
В общем случае система управления сложным

объектом включает датчики Д, определяющие значения параметров текущего состояния объекта

управления, т. е. обеспечивающие получение от объекта информации X(t)
Второй составляющей является модель объекта управления М в той или иной форме, с той или иной степенью адекватности отображающая реально существующий объект управления
Модель учитывает не только текущее состояние объекта (его статику), но и динамику развития, ретроспективу, а также влияние окружающей объект среды
2.1 Роль человека-оператора в АСУВ общем случае система управления сложным объектом включает датчики Д, определяющие значения параметров

Слайд 96Система управления сложным объектом
Модель необходима для анализа поведения объекта в

процессе выработки управляющего решения (управляющих воздействий)
Имея в своем распоряжении данные

от датчиков X(t), сведения о поведении модели M[X(t), Yn(t)], где Yn(t) — предполагаемые управляющие воздействия, значения критериев эффективности K, управляющий орган (в частности, человек-оператор) на основе анализа поведения объекта в прошлом и возможного поведения объекта в будущем (данные от модели) вырабатывает альтернативные варианты управляющего решения и выбирает наилучший с точки зрения цели управления (критериев эффективности K)
Последнее в системе управления приводит к наличию в ней блока принятия решений Р
Система управления сложным объектомМодель необходима для анализа поведения объекта в процессе выработки управляющего решения (управляющих воздействий)Имея в

Слайд 97Система управления сложным объектом
После выбора наилучшего решения определяются управляющие воздействия

U(t), которые поступают на исполнительные органы И
Процесс повторяется многократно, так

как либо изменяются (и это самое главное) внешние воздействия — F, т. е. изменяется состояние окружающей объект среды, либо изменяются цели, критерии эффективности управления.
Отметим одну принципиальную особенность — система управления работает в реальном масштабе времени
Это значит, что решение (управляющее воздействие) должно вырабатываться мгновенно, в тот же момент времени, когда поступили данные от объекта (когда изменилось состояние объекта)
Система управления сложным объектомПосле выбора наилучшего решения определяются управляющие воздействия U(t), которые поступают на исполнительные органы ИПроцесс

Слайд 98Система управления сложным объектом
Действительно, пусть ведется управление только по одному

параметру и известна связь между х — координатой состояния объекта

в текущий момент времени и у — управляющим воздействием, которое следует предпринять в этот же момент времени, т.е. известна зависимость
y(t0, t)  M [x(t0, t); K  ],
где K — заданное значение критерия качества управления
Система управления сложным объектомДействительно, пусть ведется управление только по одному параметру и известна связь между х —

Слайд 99Система управления сложным объектом
Тогда при значении x(t0, t) на объект должно

быть передано управляющее воздействие y(t0, t)
Если на выработку управляющего воздействия

системой управления затрачивается время р (время реакции блока Р), то на объект управляющее воздействие, равное у  (t0, t), поступит с запаздыванием на р, т.е. неверное значение
Ошибка, вызванная задержкой в управлении,
y  y(t0, t  р)  y(t0, t)
Система управления сложным объектомТогда при значении x(t0, t) на объект должно быть передано управляющее воздействие y(t0, t) Если на

Слайд 100Система управления сложным объектом
Ошибка у носит принципиальный характер, так как

только при р  0 величина y  0
Необходимость наличия ресурса времени на выработку

управляющего воздействия осложняет процесс управления
Это приводит не только к возникновению математических трудностей при автоматизации процесса принятия управленческих решений, но, и это главное, к сложностям в деятельности человека-оператора в условиях ограниченного лимита времени на выполнение функций управления, возложенных на него
Система управления сложным объектомОшибка у носит принципиальный характер, так как только при р  0 величина y  0Необходимость наличия ресурса

Слайд 101Система управления сложным объектом
Вторая особенность в построении системы управления заключается

в необходимости разработки модели управляемого объекта
Только при наличии модели

М принципиально возможно вести разумное управление
Отсутствие модели поведения реального объекта (даже при волюнтаристском подходе к управлению модель объекта, хотя и неверная, существует) не позволяет вообще поставить задачу выработки альтернативных вариантов решений, необходимых при выборе любого разумного управляющего воздействия
Третья особенность заключается в том, что система управления является замкнутой системой
Управляющее воздействие приводит к изменениям в объекте управления и, следовательно, к изменению его параметров
Эти изменения отражаются в показаниях датчиков Д, т.е. возникает обратная связь между управляющими воздействиями и информацией о состоянии объекта управления, поступающей на вход системы управления
Наличие обратной связи и делает систему управления замкнутой
Система управления сложным объектомВторая особенность в построении системы управления заключается в необходимости разработки модели управляемого объекта Только

Слайд 102Система управления сложным объектом
Изменение состояния объекта управления под влиянием управляющих

воздействий появляется с некоторой задержкой , вызванной динамическими свойствами самого

объекта
Это несколько снижает жесткие требования на значение р
Все системы управления с позиции включения человека в процесс управления могут быть размещены (классифицированы) между двумя типами систем
Автоматическое управление
Неавтоматическое (ручное) управление
Система управления сложным объектомИзменение состояния объекта управления под влиянием управляющих воздействий появляется с некоторой задержкой , вызванной

Слайд 103Неавтоматическое (ручное) управление
Осуществляется человеком на основе данных, получаемых им непосредственно

на основе восприятия объекта своими органами чувств, и путем воздействия

своими органами деятельности на органы управления объекта (ОР)
Управление ведется на основе концептуальной модели, возникающей в сознании человека на основе его наблюдения за объектом, а управляющие воздействия (и альтернативные варианты решения) вырабатываются человеком на базе знаний и опыта деятельности в соответствующих ситуациях
Неавтоматическое (ручное) управлениеОсуществляется человеком на основе данных, получаемых им непосредственно на основе восприятия объекта своими органами чувств,

Слайд 104Автоматическое управление
Практически противоположно ручному управлению
В системе автоматического управления предусмотрен специальный

блок СУ, в котором на основе информации, поступающей от датчиков

Д, на базе заранее заложенной модели поведения объекта М вырабатывается управляющее решение (блок Р) и на исполнительные органы И передаются управляющие воздействия, оптимальные по заданному критерию эффективности K
Роль человека в этих системах сводится к наблюдению (контролю) правильности функционирования всей системы, а также, что весьма существенно, к установке (изменению) значения критерия эффективности K
Автоматическое управлениеПрактически противоположно ручному управлениюВ системе автоматического управления предусмотрен специальный блок СУ, в котором на основе информации,

Слайд 105Автоматизированное управление
Между этими двумя как бы противоположными по участию человека

в процессе управления системами располагаются все так называемые автоматизированные системы

управления, в которых участие человека в контуре управления обязательно
В этих системах часть функций управления выполняется КСА АСУ, а остальная часть функций управления — человеком (управляющим персоналом, оперативным составом системы управления)
Автоматизированное управлениеМежду этими двумя как бы противоположными по участию человека в процессе управления системами располагаются все так

Слайд 1062.2 Человеко-машинное информационное взаимодействие
Не вдаваясь в детали, схематически взаимодействие человека

и машины можно представить следующим образом

2.2 Человеко-машинное информационное взаимодействиеНе вдаваясь в детали, схематически взаимодействие человека и машины можно представить следующим образом

Слайд 107Автоматизированное управление
В силу своих специфических особенностей, человек не может напрямую

общаться с машиной
Например, человек не может воспринимать электрические сигналы
Необходимо использовать

такие устройства, которые бы представляли машинные сигналы в виде, удобном для восприятия человеком, — устройства индикации
В настоящее время чаще всего используются визуальные (зрительные), аудио (звуковые) и тактильные (осязательные) устройства индикации
На устройствах индикации формируется так называемая динамическая информационная модель (ДИМ)
Объективный образ реального мира, полученный в соответствии с определенными правилами, множество сигналов от машины, несущих информацию оператору
ДИМ постоянно изменяется в соответствии с изменениями, происходящими в объекте наблюдения (машине)
Оператор принимает информацию, содержащуюся в ДИМ, при помощи рецепторов
Автоматизированное управлениеВ силу своих специфических особенностей, человек не может напрямую общаться с машинойНапример, человек не может воспринимать

Слайд 108Образно-концептуальная модель
На основе восприятия ДИМ в сознании человека создается представление

(концепция) о состоянии реального объекта, машины
Такая модель называется концептуальной (образно-концептуальной)

или психической
Образно-концептуальная модель
Совокупность представлений оператора о реальном и прогнозируемом состоянии объекта деятельности, о целях и способах реализации своей деятельности
Различают постоянные и переменные (оперативные) компоненты образно-концептуальной модели
Постоянные компоненты включают
Общее представление оператора о времени и пространстве
Общее представление оператора о стратегических целях деятельности
Систему ценностей и оценок
Представление о стандартных способах реагирования на изменения ситуации
Образно-концептуальная модельНа основе восприятия ДИМ в сознании человека создается представление (концепция) о состоянии реального объекта, машиныТакая модель

Слайд 109Образно-концептуальная модель
Переменные компоненты являются результатом анализа потока информации о машине,

передаваемого информационной моделью
Выявленные изменения приводят к модификации концептуальной модели, оцениваются

и актуализируют соответствующие способы реагирования
Образно-концептуальная модель имеет сложный полимодальный характер, может содержать зрительные, слуховые, тактильные, а в некоторых видах деятельности — обонятельные, вестибулярные и другие составляющие
Значительное влияние на образно-концептуальную модель оказывает индивидуальный сенсорно-перцептивный опыт оператора, а также усвоенная им семиотическая система, характерная для данной культуры
Несмотря на структурную сложность, образно-концептуальная модель представляет собой целостное отражение действительности, обладающее тенденцией к совершенствованию
Образно-концептуальная модельПеременные компоненты являются результатом анализа потока информации о машине, передаваемого информационной модельюВыявленные изменения приводят к модификации

Слайд 110Образно-концептуальная модель
В результате анализа концептуальной модели, человек принимает решение, которое

реализует с помощью эффекторов
Для преобразования команд человека в машинные сигналы

служат специальные устройства ввода
Воздействуя на устройства ввода, оператор осуществляет целенаправленную деятельность в соответствии с задачами всей системы
Образно-концептуальная модельВ результате анализа концептуальной модели, человек принимает решение, которое реализует с помощью эффекторовДля преобразования команд человека

Слайд 111Степень автоматизации
Роль человека в АСУ, его место и функции рассмотрим

сначала на основе классификационного признака — степень автоматизации, под которой

будем понимать объем функций управления, переданных КСА АСУ
В наиболее простых АСУ автоматизированы функции сбора информации об объекте и предъявлении их человеку-оператору
Данные об объекте, его текущем состоянии отображаются (предъявляются человеку) в виде информационной модели (ИМ) на соответствующих средствах отображения (СО)
Степень автоматизацииРоль человека в АСУ, его место и функции рассмотрим сначала на основе классификационного признака — степень

Слайд 112Первый уровень автоматизации управления
На основании информационной модели в сознании человека

возникает (формируется) концептуальная модель объекта (КМ), с помощью которой он

оценивает ситуацию, сложившуюся на объекте управления, и на основе знаний и профессионального опыта вырабатывает управляющее воздействие, передавая его через пульт управления (ПУ) на исполнительные органы, тем самым вмешиваясь в процесс функционирования системы
Наиболее характерные примеры подобных систем — системы управления технологическими процессами, тепловыми и энергетическими агрегатами на электростанциях, диспетчеризации на железнодорожном транспорте и др.
Первый уровень автоматизации управленияНа основании информационной модели в сознании человека возникает (формируется) концептуальная модель объекта (КМ), с

Слайд 113Первый уровень автоматизации управления
Роль человека в этих системах заключается в

оперативном управлении объектом, причем процесс выработки управленческого решения — прерогатива

человека
Фактически такая система очень близка к неавтоматической (ручной) системе управления
Отличие и существенное заключается в наличии между объектом и анализаторами человека специальной системы отображения (СО), которая обеспечивает с той или иной степенью адекватности передачу человеку-оператору сведений о реальных процессах, протекающих в объекте управления
Необходимость в такой системе передачи и отображения информации возникает по многим причинам, в частности удаленность объекта, невозможность восприятия человеком-оператором тех или иных характеристик объекта, нежелательность присутствия человека вблизи объекта и т.п.
Первый уровень автоматизации управленияРоль человека в этих системах заключается в оперативном управлении объектом, причем процесс выработки управленческого

Слайд 114Первый уровень автоматизации управления
Особенностью функционирования человека-оператора в таких системах является

то, что он работает в некотором искусственном, символизированном мире, т.е.

имеет дело только с информационными моделями объектов, а не с самими объектами
Эта особенность относится в равной степени ко всем системам автоматизированного управления, для которых характерно несовпадение сферы деятельности человека-оператора с предметной областью, в которой он осуществляет управление
Первый уровень автоматизации управленияОсобенностью функционирования человека-оператора в таких системах является то, что он работает в некотором искусственном,

Слайд 115Второй уровень автоматизации управления
В этой системе человек, оценивая состояние объекта

по информационной модели (вернее, на основе концептуальной модели), вводит исходные

данные, необходимые для автоматической выработки управляющих воздействий с использованием заранее заложенной в систему управления модели объекта (М)
Роль человека в такой системе также сводится к оперативному вмешательству в процесс функционирования системы, но функции его существенно более регламентированы по сравнению с системой первого уровня автоматизации управления
Второй уровень автоматизации управленияВ этой системе человек, оценивая состояние объекта по информационной модели (вернее, на основе концептуальной

Слайд 116Второй уровень автоматизации управления
Часто его функции сводятся к оценке рассогласования

реальной траектории изменения параметров (их числовых значений) объекта с желаемой

траекторией, при которой достигается наибольшая эффективность управления
Наиболее характерной системой для этого варианта АСУ является система управления зенитно-ракетными комплексами ПВО
В отдельных случаях функции человека-оператора в подобных системах сводятся к функции регулирования
Этот вид деятельности человека-оператора заключается в поддержании контролируемых им параметров объекта в заданных пределах
Примером может служить деятельность пилотов (рулевых подводных кораблей) при «слепом» полете по заданной траектории без использования автопилота
Второй уровень автоматизации управленияЧасто его функции сводятся к оценке рассогласования реальной траектории изменения параметров (их числовых значений)

Слайд 117Третий уровень автоматизации управления
Воплощают в себе так называемые системы-советчики
В этой

системе человеку предъявляется на средствах отображения не только информационная модель

ситуации, возникшей на объекте (ИМ), но и выбранное системой управления одно из альтернативных вариантов решение, отображаемое на средствах отображения в виде информационной модели решения (ИР)
Человек, ведущий управление, сравнивая решение, предлагае- мое системой управления, с решением, которое он определил на основе своей концептуальной модели, может либо согласиться с решением системы («утвердить» его, разрешить системе его реализацию), либо ввести в систему свое решение (система в этом случае «обязана» подчиниться человеку и вести дальнейшее управление по его данным)
Роль человека в этом случае сводится не только к оператив-ному, но в большей степени — к тактическому управлению
Третий уровень автоматизации управленияВоплощают в себе так называемые системы-советчикиВ этой системе человеку предъявляется на средствах отображения не

Слайд 118Третий уровень автоматизации управления
Примером такой системы может быть система управления

воздушным движением в районе аэропорта, где одновременно в воздухе находится

достаточно много самолетов
Одна из задач диспетчеризации — определение порядка вывода самолетов на взлетно-посадочную полосу для посадки
КСА системы автоматизированного управления воздушным движением может выработать управляющее решение (определить очередность посадки)
Это решение должно быть предъявлено диспетчеру аэропорта, и только после его оценки диспетчером может быть принято к исполнению
Третий уровень автоматизации управленияПримером такой системы может быть система управления воздушным движением в районе аэропорта, где одновременно

Слайд 119Третий уровень автоматизации управления
Человек в таких системах не только оценивает

или «утверждает» решение, но и вырабатывает свое, новое, обычно отличное

от машинного, решение
Это вызвано тем, что модели функционирования объекта, заложенные в КСА АСУ для выработки альтернативных вариантов решений, не полностью адекватны поведению объекта
Многие факторы не включены в эти модели либо по причинам трудного их учета, либо по причинам их редкого возникновения
Поэтому в системах подобного типа в большей степени следует говорить не об оперативном управлении, а о тактическом управлении
Третий уровень автоматизации управленияЧеловек в таких системах не только оценивает или «утверждает» решение, но и вырабатывает свое,

Слайд 120Четвертый уровень автоматизации управления
В этой системе человек на основе информационных

моделей объекта и ситуации, сложившейся на объекте, вырабатывает (выбирает из

ряда возможных) модель поведения объекта, модель разрешения критической ситуации (МР) и закладывает ее (передает, вводит) в аппаратно-программный комплекс АСУ
На основе МР КСА АСУ вырабатывает альтернативные решения и отображает их в виде информационных моделей возможных будущих ситуаций
Оценивая альтернативные варианты и принятую для их построения МР, человек либо «утверждает» одно из альтернативных решений как основу для выработки управляющих воздействий, либо продолжает поиск оптимального в определенном смысле решения посредством изменения МР
Четвертый уровень автоматизации управленияВ этой системе человек на основе информационных моделей объекта и ситуации, сложившейся на объекте,

Слайд 121Четвертый уровень автоматизации управления
Роль человека в такой системе заключается не

только в оперативном или тактическом управлении, но главным образом в

выработке стратегии поведения системы управления в целом
Изменяя модель поведения объекта, он тем самым изменяет степень адекватности модели объекту управления
Примером таких систем управления являются системы организационно-административного управления, т.е. системы, автоматизирующие процесс управления, который осуществляют руководители высокого уровня иерархии управления
К этому типу автоматизированных систем относятся и системы автоматизированного проектирования (САПР)
Четвертый уровень автоматизации управленияРоль человека в такой системе заключается не только в оперативном или тактическом управлении, но

Слайд 122Реактивность системы
Определяется скоростью (временем) реакции системы управления на изменение состояния

управляемого процесса или объекта
Если реакция АСУ на состояние изменяющихся во

времени параметров управляемого процесса такова, что обеспечивает своевременное прохождение информации, выработку решений и эффективное воздействие на процесс, то их называют АСУ реального времени
В АСУ реального времени деятельность человека, включенного в контур управления, осуществляется в условиях жесткого лимита времени на выполнение возложенных на оперативный состав АСУ функций, при которорых справедлива общая закономерность
чем меньше времени у человека на выполнение какой-либо деятель-ности, тем больше должны быть регламентированы его функции
АСУ реального времени можно разделить на три большие группы с точки зрения деятельности в них человека
с жестко регламентированной деятельностью человека;
с регламентированной деятельностью человека;
со слабоструктурированной (слаборегламентированной) деятельно­стью управленческого персонала
Реактивность системыОпределяется скоростью (временем) реакции системы управления на изменение состояния управляемого процесса или объектаЕсли реакция АСУ на

Слайд 123АСУ реального времени с жестко регламентированной деятельностью человека
Соответствуют первой и

второй степеням автоматизации
Время принятия решения в них чрезвычайно ограничено (до

единиц секунд)
Задача управления полностью структурирована
Человек включен в один (единственный для него) контур управления
Часто говорят, что в таких системах человек выполняет роль человека-оператора
АСУ реального времени с жестко регламентированной деятельностью человекаСоответствуют первой и второй степеням автоматизацииВремя принятия решения в них

Слайд 124АСУ реального времени с регламентированной деятельностью человека
Соответствуют третьей степени автоматизации
Время

на принятие управляющего решения сравнительно ограничено (до десятков секунд), задачи

управления структурированы, деятельность относительно регламентирована
В процессе управления человек может привлекать для принятия управленческого решения дополнительную информацию
Часто человек включен не в один, а в несколько контуров управления, как по иерархии управления, так и по кооперации на одном уровне, т. е. является членом группы управления, членом оперативного состава системы управления
АСУ реального времени с регламентированной деятельностью человекаСоответствуют третьей степени автоматизацииВремя на принятие управляющего решения сравнительно ограничено (до

Слайд 125АСУ реального времени со слабоструктурированной (слаборегламентированной) деятельностью управленческого персонала
Для этой

группы характерен четвертый уровень автоматизации
Задачи управления формализованы частично, деятельность человека

слабо регламентирована (обычно на уровне должностных инструкций)
Для этих систем часто характерна отложенная во времени реакция объекта (управляемого процесса) на предпринятые управленческим персоналом воздействия
АСУ реального времени со слабоструктурированной (слаборегламентированной) деятельностью управленческого персоналаДля этой группы характерен четвертый уровень автоматизацииЗадачи

Слайд 126АРМ оператора
Включение человека-оператора (оперативного состава, управленческого персонала) в состав АСУ,

в контур управления объектом или процессом требует обеспечения человека
Информацией

об объекте
Сведениями о выработанных аппаратно-программным комплексом альтернативных вариантах решения
Средствами ввода в систему управления принятых человеком решений
Эти требования можно выполнить, если будет создано специальное автоматизированное рабочее место (рабочая среда оператора), которое позволит человеку успешно выполнить возложенные на него функции
АРМ оператораВключение человека-оператора (оперативного состава, управленческого персонала) в состав АСУ, в контур управления объектом или процессом требует

Слайд 127Классификация АРМ

Классификация АРМ

Слайд 1282.3 Основные этапы деятельности человека-оператора при решении типовых задач АСУ
Выявление

основных этапов деятельности человека-оператора при решении типовых задач АСУ проведем

на основе кибернетической модели деятельности
Она формализует описание сложных процессов управления на основе информационно-процессных представлений, в значительной степени отвлеченно от качественной (смысловой) стороны деятельности и формируется на количественных, функциональных характеристиках
В какой-то степени это механистический подход, попытка свести все многообразие деятельности операторов к набору часто повторяющихся действий и операций, однако заложенные в основу этих моделей принцип предсказуемости действий, принцип учета ресурсов позволяют использовать их при инженерно-психологическом проектировании интегрированного взаимодействия человека-оператора, а также системы отображения и обработки информации
Она позволяет связать в единую систему функционирование человека-оператора и технических средств АСУ, при этом основой интеграции отдельных частей в единую систему служат система связи и информационные потоки в ней
Связь обеспечивает координирующий механизм взаимодействия, объединяющий части системы в синхронизированное целое
2.3 Основные этапы деятельности человека-оператора при решении типовых задач АСУВыявление основных этапов деятельности человека-оператора при решении типовых

Слайд 129Кибернетическая модель функционирования АСУ

Кибернетическая модель функционирования АСУ

Слайд 130Кибернетическая модель функционирования АСУ
В системе управления управляющий процесс начинается со

сбора информации о состоянии объекта в текущий момент времени (блок

1)
Для решения задач управления в большинстве случаев необходимо знать не только значение этих параметров объекта в данный момент времени, но и некоторые обобщенные характеристики объекта, часто с учетом ретроспективного их поведения
Например, при управлении движением необходимо знать не только скорость, но и пройденный путь
Эти функции преобразования текущих значений параметров объекта в обобщенные показатели выполняет блок 2
Фактически блок 2 обеспечивает представление (отображение) человеку-оператору информационной модели объекта
Кибернетическая модель функционирования АСУВ системе управления управляющий процесс начинается со сбора информации о состоянии объекта в

Слайд 131Кибернетическая модель функционирования АСУ
В подавляющем большинстве случаев управление сводится к

устранению отклонений состояния объекта от требуемого его поведения или к

управлению движением объекта по «заданной траектории»
В этом случае следующее действие в системе управления (блок 3) заключается в сравнении реального состояния объекта (реальной траектории его движения, развития) с заданной, принятой за идеальную
Сравнение параметров производится на основе значений, задаваемых уставкой (блок 10)
Очевидно, что система управления неоднозначно должна реагировать на одно и то же отклонение какого-либо параметра от его заданного, требуемого значения
Поэтому перед принятием решения на выработку управляющего воздействия следует оценить значимость замеченного рассогласования (блок 4)
Оценка отклонений производится на основе опыта человека, ведущего управление, и прогнозируемых свойств объекта (блок 11)
Кибернетическая модель функционирования АСУВ подавляющем большинстве случаев управление сводится к устранению отклонений состояния объекта от требуемого

Слайд 132Кибернетическая модель функционирования АСУ
Если отклонение оказывается значимым, то принимается решение

о выработке управляющего воздействия, т.е. фактически в работу включается собственно

система управления
На основе модели (набора моделей) объекта управления и заложенных в систему методов расчета (блок 12) вырабатываются альтернативные варианты возможных управляющих решений (блок 5)
Проводится оценка вариантов по каким-либо критериям эффективности, иными словами, решается оптимизационная задача управления (блоки 6 и 13)
В автоматических системах управления выработанное оптимальное управляющее решение непосредственно служит для определения управляющего воздействия для последующего перенесения его на управляемый объект, т.е. никакого санкционирования свыше для передачи управляющих воздействий не требуется
Кибернетическая модель функционирования АСУЕсли отклонение оказывается значимым, то принимается решение о выработке управляющего воздействия, т.е. фактически

Слайд 133Кибернетическая модель функционирования АСУ
В АСУ в общем случае говорить об

оптимальном управлении не приходится
Во-первых, объем информации, поступающей с объекта управления,

не всегда достаточен для достоверного его описания в виде информационной модели
Во-вторых, модели объекта и методы решения задач управления позволяют определить не оптимальное, а рациональное, предпочтительное в некотором смысле управляющее решение
Последнее вызвано ограниченными возможностями математического описания сложных объектов
Поэтому управляющее решение, предложенное системой управления, должно быть оценено и санкционировано человеком-оператором, оперативным составом
Иными словами, управляющее решение должно быть санкционировано субъектом управления
Кибернетическая модель функционирования АСУВ АСУ в общем случае говорить об оптимальном управлении не приходитсяВо-первых, объем информации,

Слайд 134Кибернетическая модель функционирования АСУ
Отметим специально, что в этом проявляется принципиальная

разница между автоматическими и автоматизированными системами управления
В автоматических системах юридическую

ответственность за некачественное, неверное решение (по вине системы управления) несет разработчик системы, настройщик ее и т.п.
В автоматизированных системах управления санкционирование решений производится в процессе управления, и ответственность несет непосредственно управленческий состав системы
В структурной схеме модели этим действиям соответствует блок 7
Блоки 8, 9 и 10 структурной схемы особых комментариев не требуют
Кибернетическая модель функционирования АСУОтметим специально, что в этом проявляется принципиальная разница между автоматическими и автоматизированными системами

Слайд 135Кибернетическая модель функционирования АСУ
Кибернетическая модель процесса функционирования системы управления позволяет

решить многие вопросы проектирования систем взаимодействия, начиная с вопросов, связанных

с определением возможности автоматизации тех или иных действий операторов, вопросов рационального распределения функций между человеком-оператором и аппаратно-программным комплексом АСУ до вопросов, связанных с определением загрузки операторов и пропускной способности системы управления, ее реактивности
На конкретных примерах рассмотрим несколько подробнее некоторые виды деятельности оперативного состава АСУ реального времени
Следует отметить, что включение оператора в контур управления — не волюнтаристская прихоть проектировщика, а необходимое проектное решение, вызванное потребностью выполнения задачи управления, возложенной на проектируемую АСУ
Кибернетическая модель функционирования АСУКибернетическая модель процесса функционирования системы управления позволяет решить многие вопросы проектирования систем взаимодействия,

Слайд 136АСУ стрельбой противоградовыми ракетами по грозовому облаку
Управление стрельбой противоградовой ракетой

АСУ стрельбой противоградовыми ракетами по грозовому облакуУправление стрельбой противоградовой ракетой

Слайд 137Основные задачи системы
Выбрать наиболее опасную с точки зрения возможного

выпадения града часть грозового облака (выбор Ai для i =1,3)
Определить

текущие значения координат грозового облака (например, азимут 1 для точки А1)
Сопровождать непрерывно во времени грозовое облако (непрерывно измерять  для выбранной области облака)
Определять параметры движения выбранной зоны грозового облака (например, скорость 1)
Решать непрерывно так называемую задачу встречи ракеты с облаком после ее пуска, т.е. определять координаты упрежденной точки у
Определять непрерывно во времени данные для наведения ракеты в упрежденную точку
Определять момент пуска противоградовой ракеты
Основные задачи системы Выбрать наиболее опасную с точки зрения возможного выпадения града часть грозового облака (выбор

Слайд 138Автоматизируемые задачи
Рассматривая перечень задач и сравнивая его с кибернетической моделью,

можно видеть, что задачи 3, 4, 5 возможно решить аппаратно,

а задачи 1, 2 и 6, 7 могут быть решены только при участии человека-оператора
Принципиально определение координат облака и его сопровождение может обеспечить с помощью аппаратных средств, например РЛС сопровождения
Однако выбор той части облака, в которую предпочтительнее послать противоградовую ракету, выбор точки облака, относительно которой необходимо определять текущие координаты, целесообразнее доверить оператору сопровождения
Последний будет с помощью оптического визира или какого-либо другого устройства индикации участвовать в определении текущих координат цели, сводя рассогласование  к нулю
Автоматизируемые задачиРассматривая перечень задач и сравнивая его с кибернетической моделью, можно видеть, что задачи 3, 4, 5

Слайд 139Задача слежения
В АСУ эта задача называется задачей слежения
Действия оператора в

этом случае заключается в том, чтобы посредством воздействия на органы

управления удерживать объект на заданной траектории или совмещать его с другим движущимся объектом
В данном примере движущимся объектом, которым управляет оператор, является марка индикаторного устройства (перекрестье визира)
В отличие от реакций оператора, которые носят дискретный характер, операции слежения представляют собой непрерывный процесс
Задача слежения относится к тому типу задач, возлагаемых на оперативный состав АСУ, которые связаны с вводом информации в аппаратно-программный комплекс АСУ
При этом на человека возлагаются сбор, оценка и ввод информации, автоматизированный ввод которой невозможен или нецелесообразен
При таком сборе и вводе информации используются психофизиологические свойства сенсорных анализаторов человека
Задача слеженияВ АСУ эта задача называется задачей слеженияДействия оператора в этом случае заключается в том, чтобы посредством

Слайд 140Роль человека в АСУ
Задачи 1 и 7 в данной АСУ

связаны с выбором либо области облака, либо момента пуска ракеты
Неверное

решение этих задач выбора может привести к срыву выполнения всей задачи, поставленной перед системой противоградовой защиты
Например, из-за неверно выбранной области градообразования или преждевременного (запоздалого) пуска ракеты возможно выпадение града на защищаемую местность
Ответственность за неверные действия целиком ложится на человека, в данном случае на командира расчета
Иными словами, речь идет об ответственности за правильность действий системы
Действительно, едва ли возможно или, по крайней мере, чрезвычайно трудно автоматизировать процесс определения хотя бы момента пуска ракеты
Необходимость передачи этих функций человеку определяется его социальной ролью, его социальной сущностью
Это также одна из существенных, типичных задач, выполняемых человеком в АСУ
Роль человека в АСУЗадачи 1 и 7 в данной АСУ связаны с выбором либо области облака, либо

Слайд 141Роль человека в АСУ
Включение человека-оператора в решение задач управления предопределяется

психофизиологическими свойствами человека, позволяющими ему решать задачи управления, полная автоматизация

которых невозможна или технически нерациональна
При этом в большинстве случаев используется и социальная роль человека
К такой деятельности относится участие человека в управлении сложными технологическими процессами или объектами (например, ТЭЦ, управление воздушным движением в районе аэропорта и др.), административно-организационное управление предприятиями и отраслями промышленности, автоматизированное проектирование технологических процессов и промышленных изделий
В процессе этой деятельности человек использует не только информацию, непосредственно отображаемую на информационной модели объекта, но и косвенную информацию, а также свой опыт и знания
Роль человека в АСУВключение человека-оператора в решение задач управления предопределяется психофизиологическими свойствами человека, позволяющими ему решать задачи

Слайд 142АСУ воздушным движением
Рассмотрим в качестве второго примера деятельность оперативного состава

АСУ воздушным движением
Даже краткий перечень задач, которые должен решать диспетчер

сектора управления района воздушного движения, показывает многообразие и сложность принимаемых человеком оперативных решений
сбор и восприятие информации о воздушной обстановке, определение фактического полета самолета и момента входа его в зону ответственности диспетчера
разработка текущего плана полета и согласование его с экипажем и смежными пунктами управления (текущий план полета — бесконфликтная пространственно-временная траектория движения самолета — разрабатывается на основании информации о текущих планах полетов и фактического их выполнения, учитывая ограничения в пространстве, фактическую метеообстановку, требования регулярности и экономичности полетов)
слежение за текущей траекторией полета, сравнение ее с траекторией текущего плана полета, определение отклонений по времени, координатам и интервалам эшелонирования
АСУ воздушным движениемРассмотрим в качестве второго примера деятельность оперативного состава АСУ воздушным движениемДаже краткий перечень задач, которые

Слайд 143АСУ воздушным движением
прогнозирование воздушной обстановки и текущей траектории полета на

интервале времени t и предупреждение пилота о тенденции к отклонению
определение

возможности дальнейшего полета по траектории текущего плана и принятие решения о разрешении конфликта;
согласование с пилотом и смежными пунктами управления мер по ликвидации отклонений от текущего плана вплоть до разработки нового плана полета
прием на управление самолетов от соседних секторов управления и передача их диспетчерам соседних секторов, прием сообщений от ведомственных органов и от навигационных систем
Все эти действия выполняются диспетчером по одному самолету
Затем он переходит к выработке управляющих воздействий по другому самолету, входящему в сферу его деятельности
Следующий цикл по прежнему самолету возобновится через время t
АСУ воздушным движениемпрогнозирование воздушной обстановки и текущей траектории полета на интервале времени t и предупреждение пилота о

Слайд 144Затраты времени диспетчера
Время диспетчера распределяется на
сбор и обработку информации

о воздушной обстановке
ее анализ
принятие управленческих решений
передачу их экипажу самолета и

взаимодействующим службам
Относительные затраты рабочего времени диспетчерами районного центра управления воздушным движением на обслуживание одного самолета (%) можно оценить так
радиосвязь с экипажами — 30
обработка и отождествление радиолокационной информации — 24
взаимодействие со смежными диспетчерскими пунктами — 20
анализ воздушной обстановки — 16
принятие решений — 10
Затраты времени диспетчераВремя диспетчера распределяется на сбор и обработку информации о воздушной обстановкеее анализпринятие управленческих решенийпередачу их

Слайд 145Нагрузка на диспетчера
С ростом интенсивности воздушного движения диспетчер испытывает все

больший недостаток времени на выполнение технологических операций
Сократить число самолетов, одновременно

находящихся под управлением одного диспетчера, можно дальнейшим делением воздушного пространства на сектора управления
Однако при этом
число согласований при приеме-передаче управления возрастает пропорционально квадрату числа секторов
усложняется работа экипажа за счет увеличения количества переходов на связь от одного диспетчера к другому
сокращается время нахождения самолета под управлением одного диспетчера
Все это затрудняет само управление
Нагрузка на диспетчераС ростом интенсивности воздушного движения диспетчер испытывает все больший недостаток времени на выполнение технологических операцийСократить

Слайд 146Информация диспетчера
Каждая задача, решаемая диспетчером, требует наличия информации
К такой информации,

которую должен помнить диспетчер, относится постоянная информация (инструкции, позывные и

т.п.), общеосведомительная (сообщения о погоде, состоянии аэродрома), конкретно-осведомительная (время подхода самолета к зоне, данные о состоянии самолета, результаты переговоров и т. п.), оперативная (сообщения с самолета типа «Прошел Тулу, высота 1200, разрешите подход»).
На основе этой информации, а также информации, которую он получает, ведя наблюдение за состоянием экрана радиолокатора, у диспетчера строится пространственно-временной образ воздушной обстановки (концептуальная модель ее), на основе которого он принимает конкретное управленческое решение
При этом необходимо особо подчеркнуть, что каждое решение принимается им в условиях ограниченного лимита времени на его выработку, так как обстановка в районе УВД непрерывно изменяется, самолеты перемещаются в пространстве
Информация диспетчераКаждая задача, решаемая диспетчером, требует наличия информацииК такой информации, которую должен помнить диспетчер, относится постоянная информация

Слайд 147Схема решения задачи управления оператором
Рассмотрим в обобщенном виде основные этапы

деятельности человека при решении задач оперативного управления, принимая во внимание,

что работа происходит с использованием средств отображения информации
Схема решения задачи управления операторомРассмотрим в обобщенном виде основные этапы деятельности человека при решении задач оперативного управления,

Слайд 148Решение задачи управления оператором
На первом этапе оператор осуществляет восприятие информации

о состоянии объекта управления
Процесс восприятия информации, в свою очередь, включает

операции обнаружения сигнала, выделения в сигнале отдельных признаков, отвечающих стоящей перед оператором задачи, ознакомление с выделенными признаками и опознание сигнала
Различие между операциями обнаружения и опознания обусловлено тем, что явления, связанные с обнаружением сигнала, протекают на уровне рецепторных полей воспринимающего звена, тогда как выделение информационного содержания возможно лишь на основе прошлого опыта и невозможно без специальной тренировки
Прием информации с экрана устройств отображения может осуществляться и как целостное предметное восприятие. Тогда в нем в скрытом виде будут присутствовать названные операции
В процессе обучения и тренировок у человека-оператора вырабатывается способность одномоментного восприятия оперативных единиц информации, которые представляют собой некоторые семантические образования, включающие различное количество признаков
Решение задачи управления операторомНа первом этапе оператор осуществляет восприятие информации о состоянии объекта управленияПроцесс восприятия информации, в

Слайд 149Решение задачи управления оператором
Второй этап деятельности оператора заключается
в оценке

информации
ее анализе
сравнении с заданными значениями контролируемых параметров объекта управления


На этом этапе человек выделяет критические ситуации и объекты управления, которые они характеризуют, устанавливает приоритетность обслуживания объектов
При правильном выборе типа информационной модели и оптимальном объеме информации, предъявляемой оператору, оценка информации может производиться одновременно с ее восприятием
Решение задачи управления операторомВторой этап деятельности оператора заключается в оценке информацииее анализе сравнении с заданными значениями контролируемых

Слайд 150Решение задачи управления оператором
На третьем этапе человек-оператор решает задачу выработки

стратегии управления
Этот этап предусматривает оценку ситуации и выбор метода воздействия

на объект управления
В ряде случаев деятельность человека на этом этапе определена заранее заданным и известным оператору алгоритмом
Если сложившаяся ситуация не предусмотрена имеющимся алгоритмом, то нахождение способа решения задачи достигается с помощью оперативного мышления
Решение задачи управления операторомНа третьем этапе человек-оператор решает задачу выработки стратегии управленияЭтот этап предусматривает оценку ситуации и

Слайд 151Решение задачи управления оператором
Принятие решения практически всегда связано с предвидением,

мысленным прогнозированием поведения объекта управления или системы в целом после

воздействия управляющего сигнала
Почти все решения, принимаемые на этапе выработки стратегии управления, в сложных АСУ можно отнести к логическому типу решений, т. е. к решениям, представляющим собой цепь умозаключений, логическая последовательность которых дает ответ на поставленный вопрос
Отметим, что задачи могут иметь определенное множество вариантов решения, поэтому на этапе выработки стратегии управления возможна совместная работа человека-оператора и средств вычислительной техники по выбору оптимального решения
Решение задачи управления операторомПринятие решения практически всегда связано с предвидением, мысленным прогнозированием поведения объекта управления или системы

Слайд 152Решение задачи управления оператором
Четвертый этап включает операции, совокупность которых обеспечивает

приведение принятого решения в исполнение
Реализация решения предполагает активное воздействие

на систему или объекты управления путем ввода управляющих сигналов, выработанных в звене «человек-оператор»
Функции генерирования выходного сигнала в данном звене выполняются двигательным или речевым аппаратом человека
Принципиально возможна передача команд от человека машине с помощью биоэлектрических сигналов, формирующихся в нервных и мышечных тканях человека
Описанные выше два примера деятельности человека-оператора в АСУ реального времени представляют собой три характерных типа деятельности
Операционная
Оперативная
Тактическая
Решение задачи управления операторомЧетвертый этап включает операции, совокупность которых обеспечивает приведение принятого решения в исполнение Реализация решения

Слайд 153Операционная деятельность
Сводится к наблюдению (восприятию) за информацией о состоянии объекта

и изменении его реального поведения, как только будет замечено значимое

отклонение его поведения от заданного
При этом действия оператора жестко определены регламентом, оттренированы до автоматизированного навыка и практически не отклоняются от регламента
Такую деятельность, где оператор от восприятия сразу переходит к действию, психологи называют информационным поиском с немедленным обслуживанием
Действия оператора, осуществляющего слежение за грозовым облаком, являются примером такого вида деятельности
При этом используется как бы первый уровень мыслительной деятельности операторов
Операционная деятельностьСводится к наблюдению (восприятию) за информацией о состоянии объекта и изменении его реального поведения, как только

Слайд 154Операционная деятельность
В инженерной психологии принято различать три вида дедукции
мороническую (элементарную),

при которой определенному сигналу соответствует определенная реакция
например, на табло

зажглась лампочка — нажми определенную кнопку
оптимизирующую
изменилось положение сигнала на экране — измени положение метки
адаптивную
ускорилось движение сигнала — отметки на экране — ускорь движение метки
Операционная деятельностьВ инженерной психологии принято различать три вида дедукциимороническую (элементарную), при которой определенному сигналу соответствует определенная реакция

Слайд 155Оперативная деятельность
Сводится не только к наблюдению (восприятию) за состоянием объекта

управления, но и к принятию решения на основе альтернативных вариантов
При

этом виде деятельности оператор не только использует дедуктивные решения, но главным образом абдуктивные и индуктивные решения, т.е. либо он использует (действует) по вполне определенным правилам, хранящимся в памяти оператора, абдуктивные решения, либо, наоборот, для каких-то событий находит (подбирает из возможных) правило для выполнения действия — индуктивные решения
На оценку ситуации, выбор правила, составление плана действий оператор затрачивает определенное время (длительность мыслительного процесса), прежде чем приступит к действиям
Оперативная деятельностьСводится не только к наблюдению (восприятию) за состоянием объекта управления, но и к принятию решения на

Слайд 156Оперативная деятельность
Такая длительность, где от восприятия до обслуживания проходит некоторое

время (обслуживание начинается с запаздыванием), называется психологами информационным поиском с

отсроченным обслуживанием
В приведенном примере (деятельность диспетчера районного центра управления воздушным движением) диспетчер принимает как абдуктивные решения — в штатных ситуациях, соответствующих утвержденным методикам и инструкциям, так и индуктивные решения — в нештатных ситуациях, но которые могут быть сведены к штатным
Деятельность операторов в данном типе деятельности менее регламентирована, чем в случае операционной деятельности
Оперативная деятельностьТакая длительность, где от восприятия до обслуживания проходит некоторое время (обслуживание начинается с запаздыванием), называется психологами

Слайд 157Тактическая деятельность
Наиболее сложна и менее всего регламентирована, менее определена, так

как процесс принятия решения чрезвычайно трудно формализуется
Она соответствует примеру, когда

командир расчета, осуществляющего противоградовую защиту, принимает решение о выборе области облака или момента пуска ракеты
Действительно, слишком много факторов следует учесть командиру расчета, прежде чем он отдаст команду на пуск ракеты, причем очень часто эти факторы не могут быть учтены в виде правил и рекомендаций непосредственно в системе управления
Тактическая деятельностьНаиболее сложна и менее всего регламентирована, менее определена, так как процесс принятия решения чрезвычайно трудно формализуетсяОна

Слайд 158Тактическая деятельность
Как говорят психологи, командир расчета принимает так называемые прогностические

решения
Прогностические решения — один из высших уровней мыслительной деятельности

операторов
Главную роль в этой деятельности играет предвидение
С помощью индукции оператор строит гипотезу (модель поведения объекта), дедуктивным способом выводит из нее следствия и находит результат решения, на основе которого возникает образ будущей ситуации
Оценивая эту будущую ситуацию, оператор осознанно выбирает управляющие воздействия
Тактическая деятельностьКак говорят психологи, командир расчета принимает так называемые прогностические решения Прогностические решения — один из высших

Слайд 159Решение задачи управления оператором
При операционной деятельности в АСУ реального времени

используются такие свойства человека по восприятию информации, которые трудно, а

порой невозможно еще осуществить техническими средствами
При оперативной деятельности используется способность операторов разрешать конфликтные ситуации на объектах управления
Выбор управленческого решения в этих ситуациях можно возложить на аппаратно-программный комплекс АСУ, но операторами они разрешаются быстрее, качественнее, с учетом большего количества слабоформализуемых факторов, что характерно для индуктивных решений
При тактической деятельности используются мыслительные способности человека на уровне продуктивного мышления, использующего предвидение, интуицию, т.е. способности человека, которые свойственны только ему как субъекту управления
Решение задачи управления операторомПри операционной деятельности в АСУ реального времени используются такие свойства человека по восприятию информации,

Слайд 160Заключение
Базы данных и их место в архитектуре АСУ
Основные понятия

общей теории систем
Модель информационных процессов систем управления
Классификация АС
Составные части

АС
Архитектура АБнД
Классификация моделей данных
Многоуровневое представление данных в АС
Структура процесса проектирования СБД и критерии качества
Роль человека в автоматизированных системах управления
Роль человека-оператора в АСУ
Человеко-машинное информационное взаимодействие
Основные этапы деятельности человека-оператора при решении типовых задач АСУ
Задание на самоподготовку
Ознакомление с литературой
Конспект лекций по дисциплине (электронный вариант)

ЗаключениеБазы данных и их место в архитектуре АСУ Основные понятия общей теории систем Модель информационных процессов систем

Похожие презентации

Осенние листья Осенние листья 223
Медицинская академия имени С.И. Георгиевского Медицинская академия имени С.И. Георгиевского 163
Узоры из снежинок Узоры из снежинок 525
Истоки русской цивилизации. Восточные славяне в древности: происхождение, Истоки русской цивилизации. Восточные славяне в древности: происхождение, 213
Нервная ткань 1. Нервные и глиальные клетки Рамон-и-Кахал (1852-1934 Нервная ткань 1. Нервные и глиальные клетки Рамон-и-Кахал (1852-1934 433
Полномочия органов местного самоуправления: понятие и содержание Полномочия органов местного самоуправления: понятие и содержание 381
Презентация международных программ, реализуемых на факультете сервиса и рекламы Презентация международных программ, реализуемых на факультете сервиса и рекламы 226
Значение взгляда Значение взгляда 227
Тема 3. Конституционный строй Российской Федерации. Основы конституционного Тема 3. Конституционный строй Российской Федерации. Основы конституционного 326
Тип Хордовые Chordata Классификация, характеристика. Строение низших хордовых (Acrania, Urochordata). Тип Полухордовые (Hemichordata) Тип Хордовые Chordata Классификация, характеристика. Строение низших хордовых (Acrania, Urochordata). Тип Полухордовые (Hemichordata) 284
ПРИЧИНЫ КРОВОХАРКАНЬЯ ПРИЧИНЫ КРОВОХАРКАНЬЯ 557
Бактерии Бактерии 173
Курсовая Работа Профилактика бронхиальной астмы у детей дошкольного и младше Курсовая Работа Профилактика бронхиальной астмы у детей дошкольного и младше 370
Основные характеристики функционирования СМО Основные характеристики функционирования СМО 333
Барлық жеңіс өзіңді-өзің жеңуден басталмақ Арайлым Ғани 02305-топ Барлық жеңіс өзіңді-өзің жеңуден басталмақ Арайлым Ғани 02305-топ 201
Прощай ,букварь! Прощай ,букварь! 256
Химическая идентификация основных классов биомолекул Химическая идентификация основных классов биомолекул 624
PRESENT PERFECT PRESENT PERFECT 193
- Еңбек өнімділігі - - Материал қайтарымы - Материал сыйымдылығы - Қор - Еңбек өнімділігі - - Материал қайтарымы - Материал сыйымдылығы - Қор 557
Цыгане..... Ненавижу, блять, цыган Цыгане..... Ненавижу, блять, цыган 312

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика