Классификация информационных систем

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА КАК ОБЪЕКТ КЛАССИФИКАЦИИ

Знания о видах информационных систем (ИС), необходимы чтобы понимать, как их тип влияет на архитектуру, функционал и методы проектирования.

Основное понятие

Информационная система (ИС)  – это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели .

Важно понимать, что ИС ≠ компьютер. Это человеко-машинная система или автоматизированная система (АС), где компьютер выступает как инструмент, а человек  – как управляющее звено. Существуют и автоматические системы (без человека), но в управленческом контексте мы чаще говорим об автоматизированных.

Зачем классифицировать?

Классификация позволяет:

1.        Определить требования к аппаратному и программному обеспечению.

2.        Выбрать методологию разработки.

3.        Оценить стоимость и сложность внедрения.

4.        Понять, как система будет взаимодействовать с бизнес-процессами.

Теоретическое задание: Подробно описать каждую классификацию, и подробно описать каждый подвид и привести примеры (продолжить выполнение начиная со второго пункта классификации)

Пример выполнения теоретического задания:

1. Классификация по степени автоматизации (по роли человека) - определяет, насколько велико участие человека в контуре обработки информации и управления.

1.        Ручные ИС. Характеризуются полным отсутствием современных технических средств обработки информации. Все операции по сбору, хранению, обработке и передаче данных выполняются исключительно человеком. Такие системы существовали до широкого распространения компьютеров.

Пример: картотека в библиотеке до компьютеризации, учет товаров на складе с помощью амбарной книги.

2.        Автоматические ИС. Выполняют все операции по обработке информации и управлению без участия человека. Система сама собирает данные, обрабатывает их по заложенным алгоритмам и выдает управляющие воздействия. Роль человека сводится к наблюдению, настройке или ремонту системы.

 Пример: бортовые системы управления космическими аппаратами, работа цеха-автомата на заводе, где роботы выполняют все операции.

3.        Автоматизированные ИС (АИС). Наиболее распространенный в настоящее время класс систем. Они предполагают активное участие человека в контуре управления, особенно на этапе принятия ключевых решений. Компьютер берет на себя рутинные операции, обработку больших массивов данных и сложные вычисления, но окончательное решение или корректировку курса выполняет человек-оператор. Именно этот класс является основным объектом изучения в курсах по информационным системам.

Пример: система бухгалтерского учета, где программа считает налоги и зарплату, а главный бухгалтер проверяет и утверждает отчеты.

2. Классификация по структурированности решаемых задач

1.        ИС для структурированных (формализуемых) задач. Задача, где известны все элементы и взаимосвязи. ИС работает как вычислитель. Пример: расчет заработной платы. Есть четкие формулы и алгоритмы. Такие системы часто называют информационно-решающими. Они делятся на два подвида:

-        Управляющие ИС: выдают готовое решение, которое можно сразу использовать.

-        Советующие ИС: выдают варианты решений, окончательный выбор за человеком.

2.        ИС для неструктурированных (неформализуемых) задач. Невозможно выделить процедуры и математические модели для решения. Здесь ключевую роль играет человек. ИС лишь помогает найти информацию. Пример: анализ рынка для выхода с новым продуктом.

3.        ИС для частично структурированных задач. Самый сложный и интересный класс. Системы, которые работают с неполными данными или используют эвристики. Это класс экспертных систем (ЭС) и систем поддержки принятия решений (СППР).

3. Классификация по типу обрабатываемых данных (логическая организация)

1.        Фактографические ИС. Оперируют структурированными данными в виде чисел и текстов, связанных логическими схемами. Данные представлены как факты. Пример: бухгалтерские системы, банковские базы данных.

2.        Документальные ИС. Единицей хранения является не строка, а неструктурированный документ (текст, файл, веб-страница с видео). Поиск ведется по содержанию (релевантности) или метаданным. Пример: электронные архивы, библиотечные каталоги, поисковики (Google, Яндекс).

3.        Геоинформационные системы (ГИС). Особый гибридный класс. Данные привязаны к пространственной координате (карте). Сочетают фактографические данные об объекте и его местоположение. Пример: навигаторы, кадастровые карты, управление городским транспортом.

4.        Мультимедийные ИС. Работа с аудио и видео контентом.

4. Классификация по архитектуре и технической организации

1.        По степени распределенности:

-        Настольные (Desktop) / Локальные. Все компоненты находятся на одном компьютере.

-        Локальные вычислительные сети (ЛВС). Объединяют пользователей в пределах одного здания или предприятия.

-        Распределенные (в том числе глобальные). Работают на территориально удаленных узлах (филиалы компании, Интернет).

2.        По архитектуре "клиент-сервер":

-        Файл-серверные. Данные хранятся на сервере, а программы и СУБД  – на рабочих станциях. При запросе на сервер передается весь файл с данными, что создает большую нагрузку на сеть.

-        Клиент-серверные (двухзвенные). На сервере работает СУБД, на клиенте  – приложение. Клиент посылает запрос на SQL, сервер возвращает результат. Меньше трафика, выше надежность.

-        Многозвенные (трехзвенные и более). Появляется промежуточное звено  – сервер приложений (Application Server). Клиент общается с сервером приложений, а тот  – с сервером баз данных. Основа веб-приложений и корпоративных порталов.

3.        По степени интеграции:

-        Локальные (автономные). Решают отдельные задачи (например, только учет кадров).

-        Интегрированные (корпоративные). Объединяют все бизнес-процессы компании (ERP-системы). Данные вводятся один раз и используются во всех подсистемах.

5. Классификация по способу организации хранения данных

1.        Файловые ИС (устаревший класс). Данные хранятся в файлах операционной системы. Отсутствует единое управление, контроль целостности и безопасности со стороны системы (это забота программиста). Пример: самодельные системы на FoxPro, Paradox.

2.        Системы на основе Банка Данных (БнД). Современный стандарт. В основе лежит централизованное хранилище (база данных) и система управления базой данных (СУБД), которая отвечает за ввод, хранение и корректировку данных. Обеспечивает независимость программ от данных.

3.        Хранилища данных (Data Warehouse) и Витрины данных. Специализированные БД для аналитики. Данные загружаются из оперативных систем, очищаются и агрегируются для анализа (OLAP). Это уже не просто хранение, а подготовка данных для принятия решений.

6. Классификация по функциональному признаку и сфере применения (отраслевой подход)

1.        Производственные ИС (управление технологическими процессами  – АСУ ТП). Обеспечивают автоматизацию производственного цикла (станки, конвейеры, датчики).

2.        ИС управления организационно-технологическими процессами. Автоматизация документооборота и управления ресурсами внутри предприятия. Сюда входят:

-        ERP (Enterprise Resource Planning)  – управление ресурсами предприятия.

-        CRM (Customer Relationship Management)  – управление взаимоотношениями с клиентами.

-        SCM (Supply Chain Management)  – управление цепочками поставок.

-        HRM (Human Resource Management)  – управление персоналом.

3.        Системы автоматизированного проектирования (САПР / CAD/CAM). Автоматизация работы инженеров, конструкторов, архитекторов.

4.        Банковские и финансовые ИС.

5.        Информационные системы в медицине (МИС). От записи к врачу до хранения историй болезни (EMR/EHR).

6.        Государственные информационные системы (ГИС). Например, ГАС "Выборы", ГАС "Правосудие", портал Госуслуг.

7.        Обучающие системы и тренажеры.

8.        Информационные системы в науке и образовании.

7. Классификация по степени открытости

1.        Закрытые (Closed). Используются внутри одной организации, имеют жесткие протоколы и форматы данных. Модификация возможна только разработчиком.

2.        Открытые (Open). Построены на общедоступных стандартах и спецификациях. Могут взаимодействовать с другими системами, допускают добавление новых модулей (Open Source или открытый API).

8. Иерархическая классификация (по уровню управления в организации)

1.        Системы операционного уровня (TPS  – Transaction Processing Systems). Для рядовых исполнителей. Фиксируют каждую операцию (продажа, оплата, выдача материала). Пример: кассовый аппарат, система регистрации заявок.

2.        Системы уровня знаний (KWS  – Knowledge Work Systems) и офисной автоматизации. Для специалистов. Помогают создавать и обрабатывать новые знания. Пример: текстовые редакторы, системы проектирования, доступ к патентным базам.

3.        Системы уровня менеджмента (MIS  – Management Information Systems). Для среднего звена. Готовят регулярные отчеты (сводки, сравнения). Отвечают на вопрос "Что происходило?".

4.        Системы поддержки принятия решений (DSS  – Decision Support Systems). Тоже для среднего звена, но для нестандартных ситуаций. Используют модели и аналитику для ответа на вопрос "Что будет, если...?".

5.        Системы стратегического уровня (ESS  – Executive Support Systems). Для топ-менеджмента. Помогают отслеживать изменения во внешней среде, тренды, стратегические показатели. Работают с графикой, прогнозами, ключевыми индикаторами.

9. Классификация по степени охвата задач управления (масштабу организации)

1.        Локальные (однопользовательские). Автоматизируют отдельное рабочее место (АРМ).

2.        Малые (групповые). Для небольшого коллектива. Могут работать без мощного сервера.

3.        Корпоративные (масштаба предприятия). Охватывают все филиалы и все бизнес-процессы крупной компании.

4.        Межкорпоративные / Отраслевые (ОАСУ). Связывают несколько предприятий или целую отрасль (например, системы бронирования авиабилетов, объединяющие все авиакомпании).

10. Классификация по типу используемой математической модели (в т.ч. в АСУ ТП)

-        Непрерывные системы (Continuous): Работают с непрерывными потоками данных (например, управление выплавкой стали, нефтепереработка).

-        Дискретные системы (Discrete): Работают с отдельными событиями и предметами (например, сборочный конвейер, где каждая деталь учитывается отдельно).

-        Дискретно-непрерывные (гибридные): Сочетают оба подхода.

11. Классификация по характеру обработки информации (по времени обработки запросов)

-        Операционные (OLTP — On-Line Transaction Processing): Системы реального времени. Обрабатывают большое количество коротких транзакций (операций) мгновенно. Пример: продажа билета, банковский перевод. Критично время ответа.

-        Аналитические (OLAP — On-Line Analytical Processing): Системы поддержки принятия решений. Работают с большими объемами исторических данных. Ответ на запрос может формироваться минутами и часами, но выдается многомерный анализ ("срезы" данных).

-        Системы пакетной обработки (Batch Processing): Данные накапливаются за период (день, неделя), а затем обрабатываются одной "пачкой" без участия человека. Пример: расчет квартальной премии, формирование сводной ведомости, ночной пересчет остатков в банке.

12. Классификация по степени централизации обработки информации

-        Централизованные: Все данные и процессы выполняются на одном главном компьютере (мэйнфрейме), а пользователи работают на терминалах (тупых клиентах).

-        Децентрализованные: Автономные системы в филиалах/подразделениях, которые синхронизируются периодически.

-        Системы с распределенной обработкой: Взаимодействие в сети (клиент-сервер, файл-сервер), которые вы описали.

13. Классификация по режиму работы (по взаимодействию с пользователем)

-        Интерактивный режим (диалоговый): Человек и система обмениваются сообщениями в реальном времени (вы это подразумевали в АИС).

-        Пакетный режим: Пользователь передает задание и получает результат позже. Прямой диалог отсутствует.

-        Режим реального времени (Real-time): Система успевает обрабатывать данные со скоростью поступления информации от внешнего процесса (управление самолетом, реактором). Более жесткое понятие, чем просто интерактив.

14. Классификация по способу доступа к данным (по модели взаимодействия)

-        Локальный доступ: Пользователь работает на том же компьютере, где находятся данные.

-        Удаленный доступа (Teleprocessing): Пользователь с терминала подключается к центральному хосту.

-        Доступ "Клиент-Сервер": Вы описали (файл-серверный, двух-, трехзвенный).

-        Файловый доступ (File Sharing): Как в файл-серверных ИС, которые вы упомянули.

15. Классификация по сфере применения (дополнение к отраслевому подходу)

-        Маркетинговые ИС: Для изучения рынка, рекламной деятельности.

-        Страховые ИС.

-        Налоговые ИС.

-        Таможенные ИС.

-        Информационные системы фондового рынка (биржевые торговые системы).

Многомерность классификации

Не существует единственной "правильной" классификации. Любая реальная ИС является многомерным объектом.

Пример классификации реальной системы (1С:ERP):

·            По автоматизации: Автоматизированная.

·            По типу данных: Фактографическая.

·            По архитектуре: Клиент-серверная (трехзвенная), распределенная.

·            По сфере применения: Управление предприятием (ERP + CRM).

·            По уровню управления: Операционный + Уровень менеджмента.

·            По масштабу: Корпоративная.

Понимание всех этих признаков позволяет разработчику не "изобретать велосипед", а выбрать готовый шаблон решения, а заказчику  – грамотно сформулировать техническое задание.

Задания на закрепление материала

Задание 1. Поликлиника будущего

В городской поликлинике внедряют новую систему. Теперь пациент записывается к врачу через портал «Госуслуги» (1). Врач на приёме заполняет электронную карту (2), которая хранится на центральном сервере в защищённом дата-центре. Система сама проверяет совместимость назначенных лекарств и выписывает электронный рецепт. Главный врач в любое время может посмотреть статистику по количеству принятых пациентов и самым частым диагнозам (3).

Вопрос: К каким типам ИС относится каждый из описанных компонентов (1, 2, 3) по классификациям: автоматизации, функциональному признаку, архитектуре, уровню управления?

Задание 2. Логистический хаб

Транспортная компания использует несколько систем:

-           Система «ГЛОНАСС/GPS Мониторинг» показывает движущиеся машины на карте города в реальном времени.

-           Бухгалтерия считает зарплату водителям на основе путевых листов.

-           Менеджер по логистике вводит заявку клиента, и система автоматически строит оптимальный маршрут доставки с учетом пробок.

-           На складе терминалы сборщиков сканируют штрих-коды товаров, отправляя данные в общую базу.

Вопрос: К какому классу по типу обрабатываемых данных (фактографические/документальные/ГИС) относится каждая из описанных подсистем?

Задание 3. Сеть магазинов «У дома»

У вас есть сеть из 50 небольших продуктовых магазинов в одном городе. Каждый магазин работает с накладными и остатками товаров. Директор хочет видеть отчёты о продажах в режиме онлайн у себя в кабинете.

Ситуация: Программист предлагает сделать файл-серверную базу данных, где файл с данными будет лежать на общем диске в центральном офисе, а каждый магазин будет к нему подключаться.

Вопрос: Согласитесь ли вы с этим предложением? Аргументируйте, используя знание о классификации по архитектуре и способу организации данных. Какую архитектуру предложили бы вы?

Задание 4. Коммерческая тайна и открытость

Небольшое конструкторское бюро разрабатывает новый двигатель. Инженеры используют систему автоматизированного проектирования (САПР) для создания 3D-моделей. Все чертежи хранятся на локальном сервере предприятия. Доступ в интернет для инженеров отключен, флешки заблокированы. Для обмена сообщениями используется внутренняя корпоративная почта.

Вопрос: Охарактеризуйте данную ИС по степени открытости (открытая/закрытая). Почему здесь выбрана именно такая политика?

Задание 5. Замена «зоопарка» программ

В компании исторически сложилось так: бухгалтерия работает в «1С:Бухгалтерии», отдел кадров ведёт списки сотрудников в Excel, а склад учитывает товары в самописной программе на FoxPro (файловая БД). Приходится по несколько раз вводить одни и те же данные (например, ФИО нового сотрудника) в разные системы. Генеральный директор приказал навести порядок.

Вопрос: К какому классу по степени интеграции относится текущая ситуация? К какому классу нужно перейти? Какая технология хранения данных (файловая/банк данных/хранилище) здесь больше подходит для решения проблемы дублирования?

Задание 6. Три взгляда на одну продажу

В книжном интернет-магазине произошло событие: клиент купил книгу. Эта информация попадает в три разные системы для трёх разных людей:

1.            Менеджеру на склад приходит задача: «Упаковать книгу "Война и мир" для Иванова».

2.            Руководитель отдела продаж в конце месяца смотрит отчёт: «Сколько книг жанра "Роман" было продано в этом месяце по сравнению с прошлым?».

3.            Директор магазина на совещании обсуждает, как повлияла рекламная акция в Instagram на общий объём продаж и лояльность аудитории.

Вопрос: Соотнесите каждый из сценариев (1, 2, 3) с классификацией по уровню управления (TPS, MIS, DSS, ESS). К какому типу задач по структурированности относится каждый из них (структурированные, неструктурированные)?

Задание 7. Кредитный скоринг

В банк приходит клиент за кредитом. Операционист вводит его паспортные данные, данные о зарплате и месте работы в систему. Система автоматически сверяется с бюро кредитных историй, на основе математической модели вычисляет вероятность возврата кредита и выдает на экран операционисту ответ: «Кредит одобрен» или «Кредит не одобрен».

Вопрос: Опишите данную систему по классификации структурированности задач. Это управляющая ИС или советующая? Почему?

Задание 8. Анализ конкурентов

Ваш конкурент  –авиакомпания «Летаем быстро». У них внедрена глобальная система бронирования (например, Sabre), которая объединяет тысячи агентств по всему миру. У них есть личный кабинет пассажира на сайте, где можно выбрать еду и место. У них есть система управления навигацией самолётов (автопилот).

Вопрос: Найдите в этом описании примеры ИС, относящиеся к разным отраслевым классификациям (по сфере применения). Почему систему бронирования билетов можно назвать межкорпоративной (отраслевой)?

Задание 9. Проблема масштабирования

Маленькая пекарня «Свежий хлеб» сначала использовала тетрадку для записи заказов (Ручная ИС). Потом они купили один компьютер и вели учет в Excel (локальная, файловая). Теперь у них 5 точек продаж и свой интернет-магазин. Старый Excel тормозит, данные теряются, невозможно понять общую прибыль.

Вопрос: Какая классификация (по масштабу, по архитектуре) лучше всего описывает эволюцию их потребностей? Какое решение по классификации (корпоративная/интегрированная/клиент-серверная) им стоит внедрить сейчас?

Задание 10. Спор экспертов

Два IT-специалиста спорят о системе, которая помогает врачам ставить диагноз. В неё загружены симптомы и результаты анализов пациента, а она выдает список возможных болезней с указанием вероятности каждой. Окончательное решение принимает врач.

-          Первый специалист: «Это классическая экспертная система, класс DSS».

-          Второй специалист: «Нет, это просто справочная документальная система с расширенным поиском».

Вопрос: Кто прав и почему? Используйте классификацию по структурированности задач (частично структурированные) и тип обрабатываемых данных.

Задание 11. Закрытый контур

Представьте себе современный нефтеперерабатывающий завод. Процесс перегонки нефти полностью контролируется компьютером: датчики давления и температуры передают данные, система автоматически открывает и закрывает задвижки, регулирует процесс. Люди нужны только для ремонта и наладки, но не для управления текущим циклом.

Вопрос: К какому классу по степени автоматизации (автоматические/автоматизированные) относится данная система? Существует ли в ней человеко-машинный интерфейс в момент работы?

Задание 12. Опишите набор программных продуктов по схеме:

-       По автоматизации:

-       По типу данных:

-       По архитектуре:

-       По сфере применения:

-       По уровню управления:

-       По масштабу:

Программные продукты (ИС):

1. «1С: Зарплата и управление персоналом»

2. 1С:ERP Управление предприятием

3. Галактика ERP

4. SAP ERP

5. Microsoft Dynamics 365

6. 1С:Бухгалтерия 8

7. AutoCAD (САПР)

8. Oracle E-Business Suite

9. Единый портал Госуслуг (ЕПГУ)

10. Система управления взаимоотношениями с клиентами (например, CRM в банке)