extracted_text:
А. В. Могилев
Л. В. Листрова

Санкт-Петербург
«БХВ-Петербург» 2012
УДК 681.3.06(075.3)
ББК    32.973.26-018.2я721

             М74

                   Могилев,
А. В.
                         М74             Технологии
поиска и хранения информации. Технологии автоматизации управления / А. В.
Могилев, Л. В. Листрова. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. —  320 с.: ил. — (ИиИКТ)
ISBN 978-5-9775-0469-0
Книга является частью комплекта
учебников по курсу информатики и информационно-коммуникационных технологий
(ИКТ) в старших классах общеобразовательной школы на профильном уровне. Она
охватывает 9-й и 10-й модули курса и завершает серию пособий "Информация и
информационные процессы. Социальная информатика", "Средства
информатизации. Телекоммуникационные техно- логии", "Методы
программирования. Компьютерные вычисления", "Технологии обработки
текстовой информации" и "Технологии обработки графической и мультимедийной
информации".
Рассматриваются понятие, основные
принципы построения и классификация информационных систем; базы данных как
основной компонент информационной системы; основы SQL; Microsoft Access.
Разобраны понятия и модели теории управления, также технологии управления,
планирования и организации деятельности человека. Представлены материалы по
автоматизированным информационным системам в различных сферах человеческой
деятельности.
По каждой рассматриваемой теме
предлагаются контрольные вопросы, темы для рефератов и докладов, вопросы для
обсуждения, задачи и упражнения, лабораторные работы.
Для
учащихся старших классов физико-математического, информационно-технологического
и других профилей
УДК 681.3.06(075.3) ББК 32.973.26-018.2я721

Группа подготовки издания:

Главный редактор

Екатерина Кондукова

Зам. главного редактора

Людмила Еремеевская

Зав. редакцией

Григорий Добин

Редактор

Екатерина Капалыгина

Компьютерная верстка

Ольги Сергиенко

Корректор

Зинаида Дмитриева

Дизайн серии

Инны Тачиной

Оформление обложки

Марины Дамбиевой

Зав. производством

Николай Тверских

Подписано в печать
29.02.12. Формат 701001/16.  Печать офсетная.
Усл. печ. л. 25,8.
Тираж 1000 экз. Заказ №
"БХВ-Петербург", 190005, Санкт-Петербург,
Измайловский пр., 29.
Отпечатано с готовых диапозитивов  в ГУП "Типография
"Наука"
199034, Санкт-Петербург, 9 линия, 12

ISBN 978-5-9775-0469-0                                                               © Могилев А. В., Листрова Л. В., 2012
© Оформление, издательство "БХВ-Петербург", 2012

Оглавление

Предисловие
.....................................................................................................................
9
МОДУЛЬ 9. ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКА И ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
...... 11
РАЗДЕЛ 9.1. Понятие, основные принципы построения
и классификация информационных систем
............................................................ 13
Учебный материал
........................................................................................................................
15
Понятие информационной системы (ИС)
........................................................................... 15
Функции информационных систем
.....................................................................................
16
Требования, предъявляемые к информационным системам
............................................. 20
Ресурсы информационных
систем.......................................................................................
20
Классификация информационных систем
.......................................................................... 22
Контрольные вопросы
..................................................................................................................
25
Темы для рефератов......................................................................................................................
26
Вопросы для обсуждения
.............................................................................................................
27
Задачи и упражнения
....................................................................................................................
27
Лабораторные работы
...................................................................................................................
28
РАЗДЕЛ 9.2. Базы данных как основной компонент
информационной системы
..........................................................................................
31
Учебный материал ........................................................................................................................
33 Данные и их свойства
...........................................................................................................
33
Понятие базы данных
...........................................................................................................
34
Основные требования к организации базы данных
........................................................... 36
Классификация баз данных
..................................................................................................
38
Контрольные вопросы
..................................................................................................................
42
Темы для
рефератов......................................................................................................................
43
Вопросы для обсуждения
.............................................................................................................
43
Задачи и упражнения
....................................................................................................................
43
Лабораторные работы
...................................................................................................................
44
РАЗДЕЛ 9.3. Управление данными в информационных системах
(БД) ............ 45
Учебный материал
........................................................................................................................
47 Понятие системы управления базами
данных .................................................................... 47

Основные функции СУБД ....................................................................................................
49 Управление буферами оперативной
памяти .............................................................. 49
Управление транзакциями ...........................................................................................
49
Журнализация
...............................................................................................................
50
Поддержка языков БД .................................................................................................
50
Непосредственное управление данными во внешней памяти
.................................. 51

Архитектура современной СУБД
........................................................................................
52
Классификация СУБД
...........................................................................................................
54 Контрольные вопросы
..................................................................................................................
56
Темы для
рефератов......................................................................................................................
57
Вопросы для обсуждения .............................................................................................................
57
Задачи и упражнения
....................................................................................................................
58
Лабораторные работы ...................................................................................................................
58
Тестовые задания
..........................................................................................................................
59
РАЗДЕЛ 9.4. Нормальные формы базы данных и нормализация
...................... 63
Учебный материал
........................................................................................................................
65
Контрольные вопросы ..................................................................................................................
74
Темы для
рефератов......................................................................................................................
75
Вопросы для обсуждения
.............................................................................................................
75
Задачи и упражнения
....................................................................................................................
75
Лабораторная работа
....................................................................................................................
75
РАЗДЕЛ 9.5. Основы SQL
...........................................................................................
77
Учебный материал
........................................................................................................................
79
Операторы SQL
.....................................................................................................................
81
Примеры использования операторов манипулирования
данными .......................... 82

Примеры использования оператора SELECT
............................................................ 83
Формальное описание синтаксиса оператора выборки
данных (SELECT)
с помощью BNF-нотации
............................................................................................
97
Порядок выполнения оператора SELECT ................................................................
104
Контрольные вопросы
................................................................................................................
105
Темы для рефератов....................................................................................................................
105
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
105
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
106
РАЗДЕЛ 9.6. Жизненный цикл информационной системы
............................... 109

Учебный материал ......................................................................................................................
111
Понятие и структура жизненного цикла ИС
..................................................................... 111
Стадии жизненного цикла ИС ............................................................................................
111
Процессы жизненного цикла ИС
.......................................................................................
112
Модели жизненного цикла ИС ...........................................................................................
115
Преимущества и недостатки моделей жизненного цикла ИС
......................................... 117
Контрольные вопросы
................................................................................................................
119
Темы для
рефератов....................................................................................................................
119
Вопросы для обсуждения ...........................................................................................................
120
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
120
Лабораторная работа ..................................................................................................................
121
Оглавление                                                                                5
РАЗДЕЛ 9.7. Система управления базами данных Microsoft
Access ................ 123
Учебный материал ......................................................................................................................
125 Возможности СУБД MS
Access.........................................................................................
125
Работа с таблицами
.............................................................................................................
126
Работа с запросами
.............................................................................................................
131
Создание форм
....................................................................................................................
132
Формирование отчетов
.......................................................................................................
133
Работа с макросами, модулями и функциями
................................................................... 134
Создание базы данных
........................................................................................................
138
Дополнительные режимы работы с базой данных
........................................................... 138
Контрольные вопросы
................................................................................................................
139
Темы для рефератов....................................................................................................................
140
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
141
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
141
Лабораторная работа ..................................................................................................................
142
РАЗДЕЛ 9.8. Создание, ведение и использование баз данных
при решении учебных и практических задач ........................................................
145
Учебный материал
......................................................................................................................
147
Возможности MS Excel для работы с базами данных .....................................................
147
Этапы решения практических задач с использованием MS
Access ................................ 149
Создание в СУБД MS Access базы данных "Телефонный
справочник" ........................ 151
Разработка информационной системы
"Супермаркет" в среде MS Access ................... 155
Контрольные вопросы
................................................................................................................
159
Темы для рефератов....................................................................................................................
159
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
159
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
159
Лабораторные работы
.................................................................................................................
161
МОДУЛЬ 10. ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
............. 163
РАЗДЕЛ 10.1. Понятия и модели теории управления
......................................... 165

Учебный материал
......................................................................................................................
167
Применение теории игр при принятии решений
.............................................................. 169
Контрольные вопросы
................................................................................................................
173
Темы для
рефератов....................................................................................................................
174
Вопросы для обсуждения ...........................................................................................................
174
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
174
РАЗДЕЛ 10.2. Основные понятия АСУ, АСУТП, АСНИ, САПР
...................... 177
10.2.1. Автоматизированные системы управления и их
разновидности ......... 179
Учебный материал
......................................................................................................................
179
Этапы развития и состав автоматизированных систем
управления (АСУ) ................... 179

Классы
АСУ.........................................................................................................................
182
Автоматизированные системы управления предприятием
(АСУП) ............................... 184

Автоматизированные системы управления технологическими
процессами
(АСУ ТП) .............................................................................................................................
190
Автоматизированные системы для научных исследований
(АСНИ) ............................. 191 Системы автоматизированного проектирования
(САПР) ............................................... 193 Интеграция
автоматизированных систем управления.
Корпоративные информационные системы (КИС)
.......................................................... 197
Контрольные вопросы ................................................................................................................
200
Темы для
рефератов....................................................................................................................
201
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
202
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
202
Лабораторные работы
.................................................................................................................
206

10.2.2. Автоматизированное рабочее место специалиста
.................................... 207

Учебный материал
......................................................................................................................
207
Понятие и принципы организации АРМ
........................................................................... 207
Структура АРМ
...................................................................................................................
209
Классификация АРМ
..........................................................................................................
211
Перспективные направления развития АРМ
.................................................................... 213
Контрольные вопросы
................................................................................................................
213
Темы для
рефератов....................................................................................................................
214
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
214
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
215
Лабораторные работы
.................................................................................................................
215

РАЗДЕЛ 10.3. Электронный документооборот
..................................................... 217
10.3.1. Информационные технологии как средство повышения
эффективности делопроизводства ...........................................................................
219
Учебный материал
......................................................................................................................
219
Понятие документа и делопроизводства
........................................................................... 219
Виды документов и правила их оформления
.................................................................... 222
Основные операции делопроизводства
.............................................................................
228
Отличие делопроизводства от деловых процедур
............................................................ 230
Средства автоматизации делопроизводства и деловых
процедур .................................. 231
Контрольные вопросы
................................................................................................................
232
Темы для
рефератов....................................................................................................................
233
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
233
Задачи и упражнения ..................................................................................................................
234
Лабораторные работы
.................................................................................................................
234

10.3.2. Системы управления электронным документооборотом
....................... 236
Учебный материал
......................................................................................................................
236 Понятие электронного документооборота
........................................................................ 236
Разработка модели организации документооборота
........................................................ 239
Состав и функции систем управления электронным
документооборотом .................... 241

Этапы обработки документов в СУЭД
..............................................................................
243
Основные требования к СУЭД и перспективы их развития
............................................ 245
Контрольные вопросы
................................................................................................................
246
Темы для
рефератов....................................................................................................................
247
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
248
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
248
Лабораторные работы
.................................................................................................................
249
Оглавление                                                                                7
РАЗДЕЛ 10.4. Автоматизированные информационные системы
в экономике
..................................................................................................................
251
Учебный материал
......................................................................................................................
253
Информационные системы автоматизации планирования
.............................................. 253
Информационные системы автоматизации бухгалтерского
учета ................................. 260
Контрольные вопросы ................................................................................................................
269
Темы для
рефератов....................................................................................................................
269
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
269
Лабораторные работы .................................................................................................................
270
РАЗДЕЛ 10.5. Информационные системы управления в
образовании ........... 271
Учебный материал
......................................................................................................................
273
Автоматизированные системы обучения (АСО)
.............................................................. 273
Интеллектуальные обучающие системы (ИОС)
............................................................... 275
Контрольные вопросы
................................................................................................................
282
Темы для рефератов....................................................................................................................
283
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
284
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
284
Лабораторные работы
.................................................................................................................
285
РАЗДЕЛ 10.6. Экспертные системы в управлении
.............................................. 287 10.6.1. Системы автоматического тестирования и
контроля знаний.
Использование тестирующих систем в учебной деятельности
......................... 289

Учебный материал
......................................................................................................................
289 Понятие и виды компьютерного
тестирования ................................................................
289
Состав и принципы функционирования ИС диагностики
знаний .................................. 290
Типы компьютерных тестов и тестовых заданий
............................................................. 292
Основные требования к заданиям компьютерных тестов
............................................... 293
Преимущества компьютерной тестовой технологии контроля
....................................... 295
Контрольные вопросы ................................................................................................................
296
Темы для
рефератов....................................................................................................................
296
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
297
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
297
Лабораторные работы
.................................................................................................................
297
10.6.2. Инструменты создания простых тестов
и учета результатов тестирования ..........................................................................
299
Учебный материал
......................................................................................................................
299
Алгоритм создания теста с использованием формы Поле
со списком ........................... 299
Алгоритм создания теста с использованием формы Переключатель
............................ 304

Контрольные вопросы
................................................................................................................
305
Темы для
рефератов....................................................................................................................
306
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
306
Задачи и упражнения
..................................................................................................................
306
Лабораторные работы .................................................................................................................
307
РАЗДЕЛ 10.7. Вместо эпилога.
Развитие систем с искусственным интеллектом
.................................................. 309
Учебный материал
......................................................................................................................
311 Контрольные вопросы
................................................................................................................
314
Темы для
рефератов....................................................................................................................
314
Вопросы для обсуждения
...........................................................................................................
314

Литература
...................................................................................................................
315
Предметный указатель
..............................................................................................
316

Предисловие

Несмотря на значительные усилия, направленные на
становление профильного образования, изменения в российской школе еще далеки от
ожиданий. Одна из причин связана с недостаточностью учебно-методического
обеспечения обучения на профильном уровне во многих образовательных областях, к
которым относятся также информатика и информационные технологии.
Данный цикл пособий призван хотя бы отчасти снизить
остроту этой проблемы и ликвидировать пробел в учебной литературе,
предназначенной для обучения старшеклассников по профилям, включающим курс
информатики и информационнокоммуникационных технологий профильного уровня:
информационно-технологическом, физико-математическом и др.
Мы предлагаем модульный вариант как самого курса
информатики и информационно-коммуникационных технологий, так и его учебного
обеспечения. Значительный объем всего профильного курса (280 часов),
разнородность его содержательных компонентов (как с точки зрения соотношения
теоретических и практических вопросов, так и сложности и трудоемкости деятельности
учащихся), быстрое и неоднородное их развитие диктуют именно модульное
построение данного курса, позволяющее выбирать, использовать и развивать модули
учебного пособия независимо друг от друга. Кроме того, модульная структура
курса обеспечивает большую гибкость и эффективность в достижении качества
обучения, поскольку оно гарантируется качеством освоения каждого из модулей в
отдельности.
Согласно авторской учебной программе данный профильный
учебный курс состоит из следующих 10 модулей:
1.
Информация и информационные процессы.
2.
Социальная информатика.
3.
Средства информатизации.
4.
Телекоммуникационные технологии.
5.
Методы программирования.
6.
Компьютерные вычисления.
7.
Технологии обработки текстовой информации.
8.
Технологии обработки графической и мультимедийной информации.
                                                                                Предисловие

9.
Технологии поиска и хранения информации.
10.
Технологии автоматизации управления.
Настоящее пособие охватывает последние 9-й и 10-й
модули курса и является продолжением пособий "Технологии обработки
текстовой информации. Технологии обработки графической и мультимедийной
информации" тех же авторов.
Данная книга посвящена технологиям баз данных и
информационных систем, а также прикладным информационным системам. Эти
технологии представляют прикладной аспект информатики и вместе с тем конечную
цель ее развития. Появление и развитие баз данных и информационных систем
обусловили широкое применение информационных технологий в управлении предприятиями
и организациями, в области государственного управления, дали толчок широкому
применению информационных систем в различных сферах нашей жизни, а также
огромной популярности и доступности самих компьютеров.
Мы рассмотрим базы данных и информационные системы,
реализованные преимущественно на платформе IBM-совместимых персональных
компьютеров и операционной системы MS Windows.
Описание подходов к проектированию баз данных и
архитектуры информационных систем сопровождается обзором реализующих эти базы
данных и информационные системы программных средств. О программных средствах
приводятся краткие сведения и примеры, чтобы сложилась общая картина и стало
возможным дальнейшее самостоятельное углубленное изучение технологий баз данных
и информационных систем на основе специальной литературы, интернет-источников и
электронных обучающих средств.
Пособия содержат учебный материал и различного рода
задания и вопросы: тексты для чтения и изучения, контрольные вопросы, темы
рефератов, вопросы для обдумывания и обсуждения, задания и упражнения, а также
описание лабораторных работ. Это позволяет организовать занятия различного типа
и реализовывать различные методы обучения: от лекций и семинарских занятий до
учебных проектов.
Для того чтобы
облегчить ориентацию в пособии и придать ему структуру, мы используем следующие
обозначения: r   —
Учебный материал;
r
— Контрольные вопросы;
r
— Темы для рефератов;
r
— Вопросы для обсуждения;
r
— Задачи и упражнения;
r
— Лабораторные работы.

МОДУЛЬ 9

Технологии поиска  и хранения
информации

РАЗДЕЛ 9.1. Понятие, основные принципы построения и
классификация информационных систем
РАЗДЕЛ 9.2. Базы данных как основной компонент
информационной системы
РАЗДЕЛ 9.3. Управление данными в информационных системах
(БД)
РАЗДЕЛ 9.4. Нормальные формы базы данных  и нормализация
РАЗДЕЛ 9.5. Основы SQL
РАЗДЕЛ 9.6. Жизненный цикл информационной системы
РАЗДЕЛ 9.7. Система управления базами данных  Microsoft
Access
РАЗДЕЛ 9.8. Создание, ведение и использование  баз данных
при решении учебных  и практических задач

модуль 9
РАЗДЕЛ 9.1

Понятие,
основные принципы построения
и классификация  информационных
систем

Учебный материал

Понятие информационной системы (ИС)
Под информационной системой понимают взаимосвязанную
совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки
и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Информационные системы уже многие десятки и даже сотни лет
существуют и  используются на практике в форме различного рода картотек и/или
коллекций  бумажных документов. Однако в таких системах отсутствует какая-либо
автоматизация обработки данных. Они позволяют лишь регистрировать и
поддерживать в систематизированной форме на бумажных носителях результаты
проведенных натурных измерений или другие данные.
С возникновением электронно-вычислительных машин, в
особенности персональных компьютеров, появилась возможность автоматизации
обработки данных во многих сферах человеческой деятельности. Без современных
систем обработки данных сегодня трудно представить передовые производственные
технологии, управление экономикой на всех ее уровнях, научные исследования,
образование, издательское дело и др. Одним из наиболее распространенных классов
систем автоматизированной обработки данных в настоящее время являются
информационные системы.
Автоматизированная информационная система (АИС)
— это комплекс, включающий вычислительное и коммуникационное оборудование,
программное обеспечение, лингвистические средства и информационные ресурсы, а
также системный персонал, обеспечивающий поддержку динамической информационной
модели некоторой предметной области для удовлетворения информационных
потребностей пользователей.
Под динамической моделью здесь понимается модель, в
которой отображаются изменения, происходящие в предметной области с течением
времени. Такая система должна обладать памятью, позволяющей ей сохранять не
только сведения о теку-

щем состоянии предметной области, но и в некоторых случаях
предысторию. П скольку модель предметной области, поддерживаемая информационной
системой, материализуется в форме организованных необходимым образом
информационных ресурсов, она является ее информационной моделью. Процессы, обеспечивающие
работу информационной системы любого назначения, условно можно представить в
виде схемы (рис. 9.1), состоящей из блоков:
r
ввод информации из внешних или внутренних источников;
r
обработка входной информации и представление ее в удобном виде;
r
вывод информации для представления потребителям или передачи в
другую систему;
r
обратная связь — это информация, переработанная людьми для
коррекции входной информации.

Рис. 9.1. Основные процессы в информационной
системе
Автоматизированная информационная система не всегда
функционирует самостоятельно. Она может входить в качестве компонента
(подсистемы) в более сложную систему, такую, например, как система управления
предприятием, система автоматизированного проектирования, система управления
производством и т. п.
Автоматизированная информационная система представляет собой
последующую ступень в развитии информационно-поисковых систем, которые
обеспечивают только одну функцию — поиск информации. В отличие от последних,
АИС характеризуется многофункциональностью.
Функции информационных систем
Для решения задач, связанных с поддержкой динамической
информационной модели предметной области и с удовлетворением информационных
потребностей пользователей, информационные системы должны осуществлять функции
сбора, регистрации, хранения информационных ресурсов, их актуализацию и
предоставление пользователям.
Функции сбора и регистрации информационных ресурсов
обеспечивают формир вание и поддержку модели предметной области ИС. Способы
реализации этих функций зависят от характера используемых источников
информации, в качестве которых могут выступать: объекты и процессы предметной
области системы, различного рода автоматизированные/автоматические технические
устройства, другие информационные системы, всевозможные данные на бумажных или
электронных носителях и т. п. Функции сбора и регистрации информационных
ресурсов могут совмещаться во времени или выполняться последовательно. Возможны
различные варианты их осуществления, например:
r
путем измерений (наблюдений) фактов в реальном мире и ввода
данных в систему вручную с помощью клавиатуры и/или каких-либо манипуляторов;
r
полуавтоматически, путем ввода в компьютер с некоторых носителей
и в случае необходимости их оцифровки (например, при использовании документов
на бумажных носителях, аналоговых аудиозаписей и др.);
r
автоматически, с помощью различного рода датчиков или обмена
данными с другими автоматизированными системами.
В ряде случаев функции сбора и регистрации информационных
ресурсов предполагают необходимость решения ряда сопутствующих задач, таких как
очистка, верификация, сжатие данных, конвертирование их из одного формата в
другой и т. д.
Функция хранение информационных ресурсов ИС связана с
необходимостью управления двумя видами ресурсов — ресурсами хранимых данных и
ресурсами памяти.
Требования к этим функциям различаются в разных классах
информационных  систем.
Так, в системах текстового поиска каждый документ хранится
обычно в отдельном файле. Доступ к документам осуществляется с помощью структур
данных, называемых индексами. Индексы в системах текстового поиска позволяют
определять адрес размещения нужного файла по так называемым индексирующим
свойствам хранящегося в нем документа (по значениям каких-либо атрибутов,
ассоциированных с документом; по содержащимся в нем словам или словосочетаниям
и т. п.). При этом единицей доступа является полный документ. Управление
памятью осуществляется в таких системах средствами компонента операционной
системы компьютера, называемого файловой системой или системой управления
файлами. Индексы документов в системах текстового поиска организуются в виде инвертированных
списков. Для каждого значения индексирующего свойства документов  в таких
индексах поддерживаются адреса или идентификаторы файлов, их содержащих.
Файловая организация хранения информационных ресурсов
используется также  в интернет-системе WWW, основанной на технологиях HTML, где
каждая HTMLстраница представлена в общем случае в виде совокупности файлов.
Доступ к  Web-страницам осуществляется непосредственно по их уникальным
адресам, называемым URL (Universal Resource Locator), либо с использованием
навигации по  гиперссылкам. Функции управления ресурсами памяти, служащими для
хранения Web-страниц, возлагаются на операционные системы тех компьютеров сети,
кот рые содержат эти страницы.
Нужно заметить, что в связи с интенсивным ростом объемов
информационных ресурсов Web для более эффективного доступа к ним стали
создаваться приложения, называемые поисковыми машинами. Поисковая машина с
некоторой периодич- ностью просматривает страницы закрепленной за ней группы
Web-сайтов и строит либо актуализирует полнотекстовые индексы для этих страниц.
На этой основе осуществляется обработка пользовательских запросов так, как это
делается в системах текстового поиска.
Более тонкую организацию имеют механизмы управления
хранением данных и пространством памяти в информационных системах, основанных
на технологиях баз данных. Управление хранимыми данными в системах баз данных
включает поддержку структуры хранимых данных, их размещение в пространстве памяти,
поддержку физической целостности и обеспечение эффективного доступа к ним. Чаще
всего используются прямой и последовательный доступ к единицам информационных
ресурсов в каком-либо определенном порядке.
Прямой доступ осуществляется по известным значениям
некоторых свойств (ключей) единиц информационных ресурсов. Для этой цели
используются вспомогательные хранимые структуры данных, обеспечивающие
отображение ключей в адреса размещения соответствующих единиц информационных
ресурсов, например, строк таблиц в реляционных базах данных.
Последовательный доступ к хранимым единицам информационных
ресурсов осуществляется в порядке их физического размещения либо по значениям
некоторых содержащихся в них или ассоциированных с ними идентификаторов
(ключей).  В последнем случае для поддержки необходимой упорядоченности обычно
используют индексы по заданным ключам.
Управление ресурсами памяти в СУБД включает такие операции,
как учет свободного пространства памяти, выделение пространства для размещения
новых вводимых в систему информационных ресурсов, "сборка мусора"
(возвращение освободившегося пространства памяти в пул свободного пространства
для повторного его использования), реорганизация среды хранения базы данных
(изменение размещения хранимых данных в пространстве памяти системы таким
образом, чтобы стало возможным более эффективное использование ресурсов свободной
памяти, а также чтобы сократить время доступа к часто используемым хранимым
данным и т. п.).
Актуализация информационных ресурсов системы
заключается в приведении их в соответствие текущему состоянию предметной
области системы. В информационных системах, основанных на реляционных базах
данных, актуализация информационных ресурсов заключается в изменении схемы БД —
добавлении или удалении столбцов таблиц, имеющихся в базе данных, создании
новых и/или удалении существующих таблиц и т. д.
В системах текстового поиска эта функция чаще всего
осуществляется путем ввода в систему новых или (реже) удаления существующих
документов.

При актуализации Web-сайта в состав его ресурсов включаются
новые или удаляются существующие страницы, модифицируются гиперссылки,
связывающие страницы данного сайта и, возможно, страницы других сайтов,
редактируется содержание существующих страниц.
Актуализация информационных ресурсов в информационных
системах производится дискретно, через определенные интервалы времени. Величина
интервала может изменяться для разных систем в довольно широком диапазоне
времени и зависит от назначения системы и особенностей ее предметной области.
Так, в информационных системах, входящих в состав систем управления сложными
техническими объектами, например в системе управления космическими полетами,
временной интервал измеряется в миллисекундах. В корпоративных информационных
системах он может составлять минуты и часы. В некоторых
информационно-справочных системах возможны интервалы, составляющие дни, месяцы,
кварталы и годы. Предоставление информационных ресурсов пользователям информационной
системы может осуществляться с помощью pull-технологий и/или push-технологий.
В первом случае предполагается, что инициатором предоставления информационных
ресурсов является пользователь, а во втором — сама система в соответствии с
определенным регламентом и для определенного круга пользователей.
Для предоставления информационных ресурсов по инициативе
пользователя в информационной системе предусматриваются пользовательские
интерфейсы (средства взаимодействия пользователей с системой), характер и
функции которых зависят от категории пользователей системы. Доступ
пользователей к ресурсам системы возможен только в пределах предоставленных им
полномочий, которые обычно проверяются системными механизмами при попытках
доступа. Некоторые системы предоставляют свободный доступ к определенным
ресурсам (например, WWW). Push-технология широко применяется для
распространения различного рода информации среди пользователей сети Интернет. С
этой целью стандартное сообщение рассылается по списку рассылки всем
пользователям, зарегистрированным в системе. По такому принципу функционируют
многочисленные телеконференции, таким же образом организовано информирование
пользователей некоторых электронных библиотек о поступлении новых документов и
т. д.
Рассмотренные основные функции информационных систем,
разумеется, не исчерпывают всех существенных их функций. Некоторые из них
возлагаются на персонал системы и на ее программное обеспечение. К ним, в
частности, относятся:
r
управление распределенными информационными ресурсами;
r
защита физической целостности информационных ресурсов и их
восстановление при разрушениях;
r
обеспечение информационной безопасности в системе;
r
администрирование данными;
r
управление метаданными;
r
обеспечение адаптации системы к изменениям требований к ней и к
изменениям в предметной области и др.
Требования, предъявляемые  к информационным системам
Для выполнения своих основных функций информационная система
должна соответствовать требованиям гибкости, надежности, эффективности и
безопасности.
Гибкость (способность к адаптации и дальнейшему
развитию) подразумевает возможность приспособления информационной системы к
новым условиям, новым потребностям пользователей. Выполнение этого требования
возможно, если на этапе разработки ИС использовались общепринятые средства и
методы документирования, благодаря чему по прошествии определенного времени
сохраняется возможность разобраться в структуре системы и внести в нее
соответствующие изменения (даже в случае отсутствия авторов разработки).
Надежность информационной системы подразумевает ее
функционирование без искажения информации, потери данных по "техническим
причинам". Требование надежности обеспечивается созданием резервных копий
хранимой информации, выполнением операций протоколирования, поддержанием
качества каналов связи и физических носителей информации, использованием
современных программных  и аппаратных средств. Сюда же следует отнести защиту
от случайных потерь/ искажения информации в силу недостаточной квалификации
персонала.
Система является эффективной, если с учетом
выделенных ей ресурсов она позволяет решать возложенные на нее задачи в
минимальные сроки. Эффективность  информационной системы обеспечивается
оптимизацией данных и методов их обработки, а также применением оригинальных
разработок и методов проектирования ИС.
Под безопасностью подразумевается, прежде всего,
свойство системы, в силу которого к ее информационным ресурсам имеют доступ
только те пользователи, для которых предназначена ИС. Защита информации от
несанкционированного доступа обеспечивается управлением доступом к ресурсам
системы с использованием современных программных и других средств защиты
информации. Требование безопасности информационных систем обеспечивается
надежными средствами их разработки, современной аппаратурой, применением
паролей и протоколирования, постоянным мониторингом состояния безопасности
операционных систем и средств их защиты.
Ресурсы информационных систем
К основным ресурсам информационных систем относятся:
аппаратное и программное обеспечение, лингвистические, информационные и
человеческие ресурсы.
ИС могут базироваться на различных аппаратных платформах —
персональных компьютерах, мэйнфреймах, суперкомпьютерах и других вычислительных
системах. Они могут использовать как отдельные компьютеры, так и компьютерные
системы, реализуемые на сетях различного масштаба. В информационных системах
наряду с универсальными могут также использоваться и специализированные
компьютеры, например серверы баз данных.
К числу коммуникационных ресурсов ИС, обеспечивающих
взаимодействие компонентов распределенных систем, относятся выделенные или
коммутируемые проводные и беспроводные каналы связи, различное сетевое
оборудование, а также устройства приема-передачи информации.
Системное программное обеспечение включает операционные
системы для используемых аппаратных платформ, различные операционные оболочки,
повышающие уровень пользовательского интерфейса, системы программирования,
разнообразные системные тесты, служебные программы для поддержки деятельности
системного администратора и для других целей, сетевое программное обеспечение.
Информационные системы используют также разнообразное
прикладное программное обеспечение: типовое и специализированное. Типовое
прикладное программное обеспечение ориентировано на определенные классы задач.
К нему относятся: СУБД общего назначения, системы текстового поиска
(информационнопоисковые системы), системы управления документами, текстовые процессоры,
конвертеры данных, программы распознавания текста и речи, системы электронных
таблиц, генераторы отчетов для систем баз данных и др.
Специализированное прикладное программное обеспечение
создается для конкретной информационной системы или для класса систем, имеющих
некоторое узкое назначение. Например, в корпоративной информационной системе
это могут быть программы, предназначенные для поддержки каких-либо конкретных
бизнеспроцессов.
Лингвистические ресурсы информационных систем служат для:
r
представления информационных ресурсов в системе;
r описания их свойств и
свойств окружающей среды, позволяющего системе  адекватно интерпретировать
поддерживаемые информационные ресурсы; r обеспечения
взаимодействия пользователей с системой.
В общем случае к числу лингвистических ресурсов относятся те
или иные естественные или искусственные языки, а также средства их
лингвистической поддержки — словари лексики естественных языков, тезаурусы
предметной области, переводные словари и др. Важно заметить, что тезаурусы в
информационных системах играют двоякую роль. С одной стороны, это средство
лингвистической поддержки используемого в системе естественного языка, поэтому
он должен быть отнесен к категориям лингвистических ресурсов. Вместе с тем
тезаурус используется как контекст для интерпретации семантики поддерживаемых в
системе документов, представленных на естественном языке. В связи с этим
тезаурус также правомерно считать информационным ресурсом системы.
Информационные ресурсы системы составляют главный компонент
модели предметной области, которую система поддерживает. Вместе с тем они
являются "сырьем" и "конечным продуктом" работы
информационной системы. В любой ИС поддерживается две категории информационных
ресурсов. Ресурсы первой категории непосредственно используются конечными
пользователями системы. Ресурсы второй категории (метаресурсы) описывают
свойства ресурсов первой категории, п

зволяя системе корректно оперировать ими. Следует заметить,
что ресурсы первой категории независимо от их вида (изображения, текстовые
документы, аудиозаписи и др.) называют данными, а метаресурсы — метаданными.
Используя эту терминологию, можно сказать, что метаданные — это данные о
данных. Однако фактически метаданные могут описывать свойства не только
собственно данных, но и информационной системы в целом: отдельных ее механизмов
и их функций, других ее ресурсов, поддерживаемых технологий, пользователей и т.
д. Учитывая, что данные в информационной системе представляют собой некоторую
абстрактную модель реальности, можно сказать, что метаданные — это данные более
высокого уровня абстракции по отношению к описываемым ими данным.
В зависимости от назначения и специфики, ИС оперируют
различными классами информационных ресурсов. Так, в системах, основанных на
технологиях баз данных, поддерживаются структурированные данные, организованные
в виде таблиц или каких-либо иных структур данных. К информационным ресурсам
систем баз данных относятся также и схемы баз данных. В таких системах они
относятся к категории метаданных.
В текстовых системах информационные ресурсы включают
коллекции документов, представленных на естественных языках. Это информационные
ресурсы для конечных пользователей. Кроме того, поддерживаются метаданные —
тезаурусы, спецификации и т. п., которые являются информационными ресурсами,
используемыми самой системой.
Пользовательские информационные ресурсы в WWW — это страницы
Web-сайтов, ресурсы "скрытого" Web — базы данных, а также различные
доступные пользователям Web-документы, представленные в форматах, отличных от
HTML. К информационным Web-ресурсам нового поколения, кроме того, относятся
также различные метаданные, описывающие схемы XML-документов, их семантику и
др.

Классификация информационных систем
Существует множество классификаций информационных систем по
различным признакам. Рассмотрим наиболее часто используемые способы
классификации.
По масштабу:
r одиночные информационные
системы, реализующиеся, как правило, на автономном персональном компьютере
(сеть не используется). Такая система может содержать несколько простых
приложений, связанных общим информационным фондом, и рассчитана на работу
одного пользователя или группы пользователей, разделяющих по времени одно
рабочее место. Подобные приложения создаются с помощью так называемых
настольных, или локальных систем управления базами данных (СУБД). Среди
локальных СУБД наиболее распространена
Microsoft Access;
r
групповые информационные системы, предназначенные для
коллективного использования информации членами некоторой рабочей группы, чаще
всего п строенные на базе локальной компьютерной сети. При разработке таких
приложений используются серверы баз данных (SQL-серверы) для рабочих групп.
Существует довольно большое количество различных SQL-серверов, как
коммерческих, так и свободно распространяемых. Среди них наиболее известны
такие серверы баз данных, как Oracle, Microsoft SQL Server, InterBase, Sybase,
Informix;
r
корпоративные информационные системы, ориентированные на
крупные компании, могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети.
В основном они имеют иерархическую структуру, состоящую из нескольких уровней,
и создаются на основе клиент-серверной архитектуры со специализацией серверов
или на основе многоуровневой архитектуры. При разработке таких ИС могут
использоваться те же серверы баз данных, что и при разработке групповых систем,
однако в крупных информационных системах наибольшее распространение получили
серверы Oracle и Microsoft SQL Server.
По сфере применения:
r
системы обработки транзакций, которые в свою очередь по
оперативности обработки данных разделяются на пакетные и оперативные.
Так, в информационных системах организационного управления преобладает режим оперативной
обработки транзакций (OnLine Transaction Processing, OLTP) для отражения
актуального состояния предметной области в любой момент времени, а пакетная
обработка занимает весьма ограниченную часть. Для систем OLTP характерен
регулярный (возможно, интенсивный) поток довольно простых транзакций,  играющих
роль заказов, платежей, запросов и т. п. Важными требованиями для таких систем
являются высокая производительность обработки транзакций и гарантированная
доставка информации при удаленном доступе к БД по телекоммуникациям;
r
системы поддержки принятия решений (Decision Support
System, DSS), служащие для отбора и анализа больших объемов данных в
различных разрезах (временных, географических, по другим показателям) с целью
выработки оптимального решения. К DSS относятся, например, системы оперативной
аналитической обработки и экспертные системы;
r
информационно-справочные системы, предназначенные для
сбора, хранения, поиска и выдачи в требуемом виде потребителям информации
справочного характера. Основой этих систем являются гипертекстовые документы и
мультимедиа. Наибольшее развитие такие информационные системы получили в
Интернете. Примерами информационно-справочных систем могут служить системы
электронной документации и географические информационные системы;
r
офисные информационные системы, предназначенные для
перевода бумажных документов в электронный вид, автоматизации делопроизводства
и управления документооборотом.
Следует заметить, что приведенная классификация ИС по сфере
применения в достаточной степени условна, поскольку крупные информационные
системы очень часто обладают признаками всех перечисленных ранее классов. Кроме
того, корп ративные ИС масштаба предприятия обычно состоят из ряда подсистем,
относящихся к различным сферам применения.
По типу решаемых задач:
r
интерпретирующие, под интерпретацией понимается процесс
определения смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и
корректными. Обычно в таких системах предусматривается многовариантный анализ
данных;
r
диагностирующие, осуществляющие процесс соотношения
объекта с некоторым классом объектов и/или обнаружение неисправности
(отклонение от нормы) в некоторой системе (технической, биологической и др.);
r
ИС мониторинга, основная задача которых — непрерывная
интерпретация данных в режиме реального времени и сигнализация о выходе тех или
иных параметров за допустимые пределы;
r ИС проектирования,
предназначенные для подготовки спецификаций (чертежей, пояснительных записок и
т. д.) на разработку объектов с заранее определенными свойствами;
r
прогнозирующие, позволяющие предсказывать последствия
некоторых событий или явлений на основании анализа имеющихся данных;
r
ИС, осуществляющие функции планирования. Под планированием
здесь понимается выработка алгоритмов работы объектов, способных выполнять
некоторые функции. В таких ИС используются модели поведения реальных объектов
с целью получения логических выводов последствий планируемой деятельности;
r
обучающие ИС используются в образовательном процессе для
реализации функций обучения, отработки определенных навыков (тренажеры),
диагностики и контроля усвоения учебной информации;
r
управляющие, осуществляющие управление поведением сложных
систем в соответствии с заданными спецификациями.
По типу хранимых данных:
r
фактографические системы (аналог картотек),
предназначенные для хранения и обработки структурированных данных о какой-либо
предметной области, представленных в виде чисел и текстов;
r
документографические системы (аналогах архивов), где
хранятся всевозможные документы, причем это могут быть не только текстовые
документы, но и графика, видео и звук (мультимедиа). Каждому документу
присваивается индивидуальный код, составляющий его поисковый образ. Поиск в
таких системах осуществляется не по самим документам, а по их поисковым
образам. Именно так ищут книги в больших библиотеках. Сначала отыскивают
карточку в каталоге, а затем по номеру, указанному на ней, отыскивается и сама
книга.
По степени распределенности:
r
настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все
компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) работают на
одном компьютере;

r
распределенные (distributed) ИС, в которых компоненты
распределены по нескольким компьютерам. Распределенные ИС также подразделяются
на:
  файл-серверные
ИС, в которых база данных находится на файловом сервере, а СУБД и клиентские
приложения — на рабочих станциях;
  клиент-серверные
ИС, в которых база данных и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях
находятся клиентские приложения. Клиент-серверные ИС подразделяются на:
ú  двухзвенные
ИС, где всего два типа звеньев: сервер баз данных, на котором находятся БД и
СУБД, и рабочие станции с размещенными на них клиентскими приложениями.
Клиентские приложения обращаются к СУБД напрямую;
ú  многозвенные ИС,
где пользовательские клиентские приложения взаимодействуют с СУБД через
промежуточные звенья — серверы приложений.

Контрольные вопросы

1.
Что представляет собой информационная система?
2.
Для каких целей создаются информационные системы, в чем заключается их
главное назначение?
3.
Какой класс систем обработки данных называется автоматизированной
информационной системой?
4.
Прокомментируйте последовательность реализации основных процессов,
обеспечивающих работу информационной системы.
5.
С помощью каких функций ИС выполняют свое назначение?
6.
Какие задачи решаются в информационной системе при выполнении функции
сбора и регистрации информационных ресурсов? Какими способами может
осуществляться эта функция?
7.
Какие задачи решаются в ИС различных структур при выполнении функций
управления хранимыми данными и ресурсами памяти?
8.
В каких видах ИС используется файловая организация хранения
информационных ресурсов?
9.
Как производится доступ к информационным ресурсам в системах текстового
поиска?
10.
Как организована среда хранения данных в системах баз данных?
11.
Что является информационными ресурсами в Web? Какие способы доступа к
ним обеспечиваются в этой системе?
12.
Для чего необходима актуализация информационных ресурсов в
информационных системах? Какие процедуры осуществляются для реализации этой
функции в ИС разных классов?
13.
Охарактеризуйте технологии предоставления информационных ресурсов
пользователям информационных систем.
14.
Какие функции ИС возлагаются на персонал системы и на ее программное
обеспечение?
15.
Охарактеризуйте основные требования, предъявляемые к информационным
системам.
16.
Какие аппаратные ресурсы используют информационные системы?
17.
Что включает в себя системное программное обеспечение ИС?
18.
Какие виды прикладного программного обеспечения используются в ИС?
19.
Какую роль в функционировании информационной системы играют ее
лингвистические ресурсы? Какие средства к ним относятся?
20.
На какие категории можно разделить информационные ресурсы информационных
систем? В чем их отличие?
21.
Какие информационные ресурсы поддерживаются в информационных системах
различных классов?
22.
Приведите классификацию информационных систем по масштабу.
23.
Как можно разделить ИС в зависимости от сферы применения?
24.
Какие выделяют классы ИС с учетом типа решаемых ими задач?
25.
Какие существуют ИС в зависимости от типа хранимых в них данных?
26.
Как классифицируются информационные системы по степени распределенности?
Какие выделяют типы распределенных ИС?

Темы для рефератов

1.
Эволюция развития информационных систем.
2.
Информационно-поисковые системы.
3.
Информационные архивные системы.
4.
Правовые информационные системы.
5.
Корпоративные информационные системы.
6.
Экономические информационные системы.
7.
Информационная система как средство создания единого информационного
пространства.
8.
World Wide Web как информационная система Интернет.
9.
Поисковые системы Интернет.
10.
Методы и средства защиты информации в информационных системах.
11.
Принципы организации защиты информации в корпоративных ИС.
12.
Стандарты информационной безопасности информационных систем.

Вопросы для
обсуждения

1.
Какие преимущества автоматизированные информационные системы
обеспечивают пользователям? В чем их "слабые" места?
2.
Каковы причины существования большого многообразия информационных
систем?
3.
Как, по вашему мнению, специфика конкретной предметной области влияет на
требования к информационной системе?
4.
Как вы думаете, какие области можно выделить, где ИС реформируют
традиционные правовые и моральные нормы?
5.
Назовите факторы, влияющие на качество жизни, связанные с использованием
компьютеров и информационных систем.
6.
Каковы основные достоинства и недостатки World Wide Web как
информационной системы?

Задачи и упражнения

1. Изучите
основные возможности программы Консультант+ на основе ее демоверсии.
Подготовьте отчет в виде таблицы, содержащей графические изображения основных
инструментов программы и поясняющие их назначение тексты. 2. Выйдя в Интернет по адресу www.informika.ru,
изучите структуру сервера  Государственного научно-исследовательского института
информационных технологий и телекоммуникаций "Информика".
Ответьте на следующие вопросы:
 Какие
виды информационных систем представлены на данном сервере?
 Какими
средствами осуществляется поиск необходимой информации?
3.
Используя поисковую систему Google (www.google.ru), найдите в
архивах новостей дополнительную информацию по изучаемым темам ваших школьных
дисциплин (2—3 статьи) и сохраните их в формате MS Word в своей рабочей папке.
4.
Изучите структуру информационно-справочной системы TUTU.RU (www.tutu.ru).
Из каких основных разделов она состоит? В каких случаях можно воспользоваться
каждым из них? Пользуясь подсистемой построения железнодорожного маршрута
рассматриваемой системы, составьте наиболее удобный маршрут путешествия из
вашего населенного пункта в другой населенный пункт, до которого нет
"прямого" железнодорожного транспорта.
5.
Ознакомьтесь с каталогом образовательных ресурсов портала www.edu.ru.
Составьте аннотированный перечень имеющихся в каталоге ресурсов по одному из
школьных предметов.
6.
Найдите в Интернете и изучите структуру информационно-справочного
портала вашего города/региона (в случае отсутствия такового — соседнего с вашим
региона). Осуществите поиск информации на этом портале, согласовав перечень
объектов поиска с учителем.

Лабораторные работы

1. Выполните в программе Консультант+ приведенные
далее задания.  В разделе
"Законодательство" найдите какой-либо закон (например, закон
Воронежской области "О налоге на имущество организаций").
 В
найденном законе выберите некоторый пункт (для приведенного ранее примера пункт
"Налоговые льготы").
 Поставьте
закладку на этот пункт. Закладку сохраните в папке со своей фамилией.
 Выйдите
из документа, войдите в него снова и с помощью закладки найдите требуемый
пункт.
 Создайте
в программе Консультант+ папку с именем "Мои законы".
 В
разделе "Законодательство" найдите какой-нибудь другой закон
(например, закон Воронежской области "О введении в действие транспортного
налога на территории Воронежской области") и внесите найденный документ в
папку "Мои законы".
  Вернитесь в карточку
пользователя, найдите требуемый документ в папке "Мои законы" и
поставьте его на контроль.
  В Навигаторе
выберите какой-либо раздел (например, "Малое предпринимательство"),
найдите документы, связанные с налогообложением, и сохраните их в папке
"Мои законы".
2.
Найдите на сервере Министерства образования и науки РФ информацию по
одной из перечисленных далее тем.
 Документы
по истории образования в России.
 Статьи
Гражданского кодекса, относящиеся к сфере образования.
 Примерный
Устав среднего общеобразовательного учреждения.
 Процедура
организации ЕГЭ.
 Перечень
ВУЗов, в которых готовят специалистов по интересующей вас специальности.
 Условия
поступления в российские ВУЗы.
 Условия
получения дистанционного образования.
 Условия
получения образования за рубежом.
 Стандарт
среднего (полного) общего образования по информатике и ИКТ (базовый уровень).
  Стандарт среднего
(полного) общего образования по информатике и ИКТ (профильный уровень).
  Стандарт среднего
(полного) общего образования по математике (базовый уровень).
  Стандарт среднего
(полного) общего образования по математике (профильный уровень).
Подготовьте отчет о поиске в виде текстового файла.
3.
Пользуясь электронными каталогами Российской государственной библиотеки
(www.rsl.ru), Государственной публичной научно-технической библиотеки (www.gpntb.ru)
и др., подготовьте аннотированный список литературы (не менее 5 изданий) по
одной из указанных далее тем.
 Информационные системы.
 Автоматизированные
информационные системы.
 Банки
данных.
 Системы
управления базами данных (СУБД).
 Информационно-справочные
системы.
 Информационные
системы в экономике.
 Информационные
системы в юриспруденции.
 Экспертные
системы.
 Базы
знаний.
 Искусственный
интеллект.
 Автоматизированные
системы управления (АСУ).
 Автоматизированные
системы управления технологическими процессами (АСУТП).
 Автоматизированные
системы научных исследований (АСНИ).
 Системы
автоматизированного проектирования (САПР).
 Автоматизированная
система управления предприятием (АСУП).

модуль 9
РАЗДЕЛ 9.2

Базы данных
как основной компонент
информационной системы

Учебный материал

В зависимости от конкретной области применения,
автоматизированные информационные системы очень сильно различаются по своим
функциям, архитектуре, реализации, но есть у них и общие свойства. Любая АИС
предназначена для сбора, хранения и обработки информации, поэтому в основе всех
АИС лежит среда хранения и доступа к данным. Такую среду образуют базы данных
(БД) и соответствующие им системы управления базами данных (СУБД).
Данные и их свойства
Основой любой информационной системы являются определенным
образом организованные данные. Структура данных должна обеспечивать адекватное
отображение непрерывно меняющегося реального мира и эффективно удовлетворять
информационные нужды пользователей конкретной ИС. В соответствии с общепринятой
терминологией, данные представляют собой некоторый факт, на котором основан
определенный вывод или любая интеллектуальная система.
С точки зрения разработчика автоматизированных
информационных систем данные являются информацией, фиксированной в определенной
форме, пригодной для последующей обработки, хранения и выдачи в удобном для
пользователя виде. Первичными компонентами данных являются цифры и символы
естественного языка или их кодированное представление в виде строки двоичных
битов.
Наименьшей семантически значимой поименованной
единицей данных является элемент данных. Поименованная
совокупность элементов данных, рассматриваемая в программе обработки данных как
единое целое, называется агрегатом данных. Примерами агрегатов данных
могут служить дата, фамилия-имя-отчество, адрес, номер телефона и т. п.
Упорядоченная совокупность значений взаимосвязанных
элементов данных называется логической записью.

В качестве логических записей можно рассматривать, например,
общие сведения о некотором ученике школы, информацию о книге, хранящейся в
библиотеке, параметры метеорологических наблюдений за один день и др.
Данные в своей совокупности характеризуют определенную
предметную область, т. е. являются информационной моделью некоторой части
реального мира. Объекты предметной области, в роли которых могут выступать
люди, события, предметы и т. д., характеризуются конечным набором качественных
и количественных параметров, которые представляются элементами данных.
Элементы данных обладают двумя
важнейшими свойствами: избыточностью и полнотой. Первое свойство
заключается в том, что один и тот же элемент данных может входить в разные
записи. Свойство полноты состоит в том, что любой элемент данных может
полностью или частично характеризовать предмет, явление, событие. Благодаря
рассмотренным свойствам элементов данных появилось понятие некоторого
единообразного хранилища информации, названное впоследствии базой данных.

Понятие базы данных
Крис Дейт, один из главных экспертов в области баз данных, в
начале своего учебного курса дает такое нестрогое определение БД: "Базу
данных можно рассматривать как подобие электронной картотеки, т. е. хранилище
для некоторого набора занесенных в компьютер файлов данных".
Пользователю этой системы предоставляется возможность выполнять множество
различных операций над такими файлами, например добавлять новые файлы в БД,
вносить новые данные в существующие файлы и т. д.
В современной трактовке база данных может быть
определена как совокупность предназначенных для машинной обработки
структурированных данных, которая служит для удовлетворения нужд многих
пользователей в рамках одной или нескольких организаций.
С точки зрения структуры АИС база данных — это
реализованная с помощью компьютера информационная структура (модель),
отражающая состояние объектов и их отношения.
Если подойти к понятию "база данных" с чисто
пользовательской точки зрения, то возникает другое определение: база данных
— совокупность хранимых операционных данных некоторого предприятия.
В отличие от математики, где все определения понятий строги
и однозначны, понятия в информатике трактуются в зависимости от доминирующего
при их рассмотрении аспекта. Несмотря на различия представленных определений
базы данных, нужно отметить следующие ключевые моменты. Во-первых, база данных
предназначена для использования всеми членами организации, которым необходима
содержащаяся в ней информация. Во-вторых, в отличие от частных файлов данных,
ориентированных на одну конкретную программу, реализация базы данных
предполагает использование интегрированного программного обеспечения. Отсюда
требования к совокупности данных, хранящихся в базе данных:
r
интегрированность, направленная на решение как общих, так и
частных задач организации;
r
структурированность, отражающая некоторую часть реального мира;
r
взаимосвязанность;
r
достоверность и непротиворечивость;
r
полная доступность для использования;
r
независимость описания данных от реализующих базу данных
прикладных программ.
Большинство людей думают, что база данных — это просто
огромный набор данных, однако файл тоже может содержать довольно большое
количество данных, но не быть при этом базой данных. Важным свойством БД
является то, что она может себя описать. Наряду с обычными данными (данными
пользователей, используемыми ими в практической деятельности) база данных
содержит также и мета- данные.
Метаданные — это данные о данных или схема базы
данных, которая описывает структуру обычных данных и дает о них фундаментальную
информацию: сведения о пользователях, форматы отображения, статистику обращения
к данным и др.
Примерами метаданных служат имена таблиц, имена столбцов
таблиц, которым они принадлежат, а также свойства таблиц и столбцов и т. д.
Схема базы данных хранится в словаре БД и невидима пользователю. Заметим,
однако, что сами метаданные также содержатся в таблицах, а это означает, что
осведомленный персонал может использовать язык для запросов к метаданным так
же, как и к пользовательским данным.
В современных базах данных хранятся не только данные, но и
информация. Поясним это утверждение на примере базы данных крупного банка. В
ней хранятся все необходимые сведения о клиентах, об их адресах, кредитных
историях, состоянии расчетных счетов, финансовых операциях и т. д. Доступ к
этой базе данных имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но
среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе
полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения.
Кроме данных база содержит методы и средства, позволяющие каждому из
сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его
компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с
методами, доступными конкретным  сотрудникам, образуется информация, которую
они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции
производят ввод и редактирование данных.
Жизненный цикл базы данных можно условно разбить на две
фазы: анализа и проектирования; реализации и функционирования.
Фаза анализа и проектирования предусматривает:
1.
Формирование и анализ требований к информации о предметной области. На
этом этапе осуществляется сбор требований к содержанию и процессу обработки
данных от будущих пользователей БД, обеспечивается согласованность данных.
2.
Концептуальное проектирование, предполагающее построение независимой от
конкретной СУБД и технических решений информационной структуры путем
объединения требований пользователей.
3.
Проектирование реализации. На этом этапе осуществляется реализация
информационной модели в рамках конкретной СУБД. Производится описание структуры
данных, разработка программ обработки данных.
На этапе реализации и функционирования БД осуществляются:
1.
Реализация базы данных.
2.
Анализ функционирования и поддержка эксплуатации.
3.
Модификация и адаптация.
Основные требования к организации базы данных
Изучением этого вопроса долгое время занимались различные
группы людей в учреждениях, использующих электронно-вычислительную технику, в
правительственных комиссиях, на вычислительных центрах коллективного
пользования, в коллективах разработчиков программного обеспечения. Накопленный
опыт создания и использования баз данных позволяет выделить общий набор
требований к их организации.
r
Установление многосторонних связей данных. Базы данных,
прежде всего, должны удовлетворять актуальным информационным потребностям
пользователей. Поскольку разным пользователям требуются разные логические
файлы, получаемые из одной и той же совокупности данных, между элементами
запоминаемых данных должны существовать многосторонние связи. Метод организации
данных должен обеспечивать возможность удобного представления этих взаимосвязей
и быстрого согласования вносимых в них изменений.
r
Обеспечение необходимой производительности. Вычислительная
техника позволяет осуществлять оперативный доступ к информации, хранящейся в
базе данных. При этом важным и очевидным свойством БД является ее
производительность. Так, в системах, рассчитанных на небольшой поток запросов,
пропускная способность накладывает незначительные ограничения на структуру базы
данных. В системах с большим потоком запросов (например, в системах
резервирования авиабилетов) пропускная способность оказывает решающее влияние
на выбор организации физического хранения данных. В системах, предназначенных
только для пакетной обработки, где время ответа не так важно, метод физической
организации может выбираться из условий обеспечения эффективной пакетной
обработки.
r
Минимизация затрат. Для уменьшения затрат на создание и
эксплуатацию БД выбираются такие методы организации данных, которые
минимизируют требования к внешней памяти. При использовании этих методов
физическое представление данных в памяти может сильно отличаться от того
представления, которое используют разработчики прикладной программы, реализующей
управление базой данных. Преобразование одного представления в другое может
осуществлять либо программное обеспечение, либо, если это возможно, аппаратные
или микропрограммные средства. В таких ситуациях приходится выбирать между
затратами на алгоритм преобразования представления данных и экономией памяти.
r
Минимизация избыточности. В системах обработки данных,
существовавших до использования систем управления базами данных, информационные
фонды обладали очень высоким уровнем избыточности. Избыточные данные дороги  в
том смысле, что они занимают больше памяти, чем это необходимо, и требуют более
одной операции обновления. В результате использования баз данных уменьшилось
дублирование данных, появилась возможность упорядочения процедур их обновления,
что привело к согласованности данных.
r
Обеспечение возможности поиска. Важным свойством,
способствующим широкому применению баз данных, является обеспечение возможности
получать ответы на те вопросы, которые ранее оставались без ответа.
Пользователь базы данных может обращаться к ней с самыми различными запросами
по поводу хранимых данных. В большинстве современных коммерческих приложений
типы запросов предопределены, и физическая организация данных разрабатывается
для их обработки с требуемой скоростью. Возросшие требования к системам
заключаются в обеспечении обработки таких запросов или формирования таких
ответов, которые заранее не запланированы.
r
Целостность. Для пользователей информационной системы
недостаточно, чтобы база данных просто отражала объекты реального мира.
Необходимо, чтобы такое отражение было однозначным и непротиворечивым. В этом
случае говорят, что база данных удовлетворяет условию целостности. Если база
данных содержит данные, используемые многими пользователями, очень важно, чтобы
элементы данных и связи между ними не разрушались. Необходимо также учитывать
возможность возникновения ошибок и различного рода случайных сбоев. Хранение
данных, их обновление, процедуры включения данных должны быть такими, чтобы
система в случае возникновения сбоев могла восстанавливать данные без потерь,
т. е. гарантировала как логическую, так и физическую целостность хранимых в ней
данных.
r
Актуальность. Любая база данных является точной и полной,
если она постоянно обновляется. Очень важно, чтобы база данных в каждый момент
времени полностью соответствовала состоянию отображаемого ею объекта.
r
Безопасность и секретность. Данные в базах данных должны
храниться в тайне и сохранности. Запоминаемая информация иногда очень важна для
использующего ее учреждения, поэтому она не должна быть утеряна или похищена.
Для увеличения жизнестойкости информации в базе данных важно защищать ее от
аппаратных или программных сбоев, от катастрофических и криминальных ситуаций,
от некомпетентного или злонамеренного использования лицами, которые могут ее
неправильно употребить.
Под безопасностью данных понимают их защиту от
случайного или преднамеренного доступа к ним лиц, не имеющих на это права, от
неавторизованной модификации данных или уничтожения.
Секретность определяют как право отдельных лиц или
организаций устанавливать когда, как и какое количество соответствующей
информации может быть передано другим лицам или организациям. Требование
секретности обеспечивается, как правило, разграничением доступа к отдельным
разделам базы данных.
r
Связь с прошлым. Организации, которые в течение какого-то
времени эксплуатируют базы данных, затрачивают значительные средства на
написание (приобретение) соответствующих программ, а также обеспечение хранения
данных.  В том случае, когда фирма начинает использовать новое программное
обеспечение управления базами данных, очень важно, чтобы при этом она могла
работать с уже существующими программами, а обрабатываемые данные можно  было
бы соответствующим образом преобразовывать. Такое условие требует наличия
программной и информационной совместимости, поэтому ее отсутствие может стать
основным сдерживающим фактором при переходе к новым системам управления базами
данных. Важно, однако, чтобы проблема связи с прошлым не сдерживала развитие
СУБД.
r
Связь с будущим. Особенно важной представляется
перспектива развития базы данных, т. е. ее связь с будущим. Любой объект со
временем претерпевает изменения, что неизбежно приводит к изменению отражающих
его данных и среды их хранения. Огромные затраты, которые требуются для
реализации самых простых изменений базы данных, сильно тормозят развитие систем
их обработки. Поэтому одной из самых важных задач проектирования базы данных
является разработка такой структуры данных, которая должна предусматривать возможность
реорганизации и расширения при изменении предметной области. Кроме того, БД
должна быть универсальной в плане изменения аппаратной и программной сред, т.
е. она должна обеспечивать независимость приложений от  организации данных.
r
Простота и удобство использования. Средства,
которые используются для представления общего логического описания данных,
должны быть простыми и понятными. База данных должна быть удобной в
использовании и иметь развитые методы доступа к любой части информации.
Интерфейс программного обеспечения должен быть ориентирован на конечного
пользователя и учитывать возможность того, что пользователь не имеет
необходимой базы знаний по теории баз данных.
Классификация баз данных
Существует множество признаков, по которым можно классифицировать
базы данных. Так, по характеру хранимой информации БД могут
подразделяться на фактографические (различные картотеки), документальные
(всевозможные архивы, коллекции графических, звуковых и других объектов),
полнотекстовые и т. п.
Примерами классификации баз данных по содержимому
могут служить: географические, исторические, научные, мультимедийные и другие
БД. Классификация БД по технологии хранения данных выглядит
следующим образом: БД во вторичной памяти (традиционные); БД в оперативной
памяти (in-memory databases); БД в третичной памяти (tertiary databases).
По степени распределенности различают
централизованные (сосредоточенные на одном компьютере) и распределенные БД.
Отдельное место в теории и практике занимают пространственные (англ. spatial),
временные, или темпоральные (temporal), и пространственно-временные
(spatial-temporal) базы данных.
Одним из важнейших признаков классификации баз данных является
их логическая организация.
Логическая модель базы данных (БД) — это ее
концептуальная схема, которая не зависит от физической среды: типа ЭВМ,
операционной системы и СУБД.
В настоящее время выделяют три основных логических модели
БД: иерархическую, сетевую и реляционную, получившую наиболее широкое
распространение.
Иерархическая модель организует данные в виде
древовидной структуры. В основании дерева находится единственный узел,
называемый корневым (или корнем). Все остальные узлы называются порожденными.
При этом каждый из узлов связан только с одним узлом вышележащего уровня
иерархии.
В качестве примера иерархической модели организации данных
рассмотрим базу данных "Медицинские карты детей в поликлинике".
Информация в этой БД структурирована следующим образом. Все медицинские карты
детей делятся на участки по месту жительства. Внутри каждого участка они
подразделяются по году рождения ребенка, а затем распределяются в алфавитном
порядке (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Модель организации данных базы данных

"Медицинские карты детей в поликлинике"
Сетевая модель данных представляется
в виде графов, вершинами которых являются объекты, а ребрами — связи между
ними. Каждый объект может иметь как неограниченное число потомков, так и
неограниченное количество предков. Примером сетевой модели организации
данных может служить база данных клиентской сети банковской системы (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Модель организации данных клиентской
сети банковской системы

Реляционная модель строится на использовании
табличных методов и средств представления данных и манипулирования ими.
Табличный способ структурирования данных является одной из простейших форм
организации информации в базах данных. В форме таблиц могут записываться
различные списки, перечни, сводки и многие другие документы. Реляционная база
данных представляет собой набор взаимосвязанных таблиц (табл. 9.1 и 9.2).
Название "реляционная" (в
переводе с английского relation — отношение) связано  с тем, что каждая
запись в таблице содержит информацию, относящуюся только к одному конкретному
объекту.

Таблица 9.1.
Музыкальные альбомы групп

Код  альбома

Код  группы

Название  альбома

Год  выпуска

Тип альбома

Фирма

25
36
35
34

1
2
2
3

Help!
Led Zeppelin
  4
Led Zeppelin
  4
Flash Gordon

1965
1971
1970
1980

Lp (English)

Lp
Lp
Soundtrack

Parlophone
Atlantic
Atlantic
EMI

Таблица 9.2.
Рок группы

Код  группы

Название группы

Страна

Дата создания

Дата распада

1
2
3

The Beatles
Led Zeppelin
  4
Flash Gordon

Англия
Англия
Англия

1963
1989
1991

1970
—
—

Содержащаяся в табл. 9.1 информация представляет собой информационную
модель, объектами которой являются музыкальные альбомы групп. Свойства же
этих объектов находятся в столбцах таблицы ("Название альбома",
"Год выпуска", "Тип альбома", "Фирма"), их
называют атрибутами объектов. Таким образом, каждая строка таблицы — это
совокупность атрибутов объекта. Такую строку называют записью, а элемент
записи, соответствующий атрибуту, — полем.
Помимо сведений, указанных в атрибутах, табличная
организация данных позволяет получить дополнительную информацию. К примеру,
нетрудно узнать (в предположении, что табл. 9.1 заполнена данными):
r
какая группа выпустила больше альбомов за определенный период;
r
число альбомов данной группы;
r
сколько имеется альбомов типа Soundtrack (музыка к фильму);
r
какая фирма выпустила наибольшее число альбомов данной группы.
Приведенные в качестве примера табл. 9.1 и 9.2 связаны между
собой общим полем "Код группы". Поле "Код альбома" в табл.
9.1 создается для того, чтобы отличать альбомы друг от друга. Это очень важно,
т. к. в таблице могут находиться альбомы с одинаковыми названиями.
Необходимость использования больше одной таблицы станет заметной, если
объединить эти таблицы в одну (табл. 9.3).

Таблица 9.3.
Объединение таблиц 9.1 и 9.2

Название  группы

Страна

Дата создания

Дата  распада

Название  альбома

Год  выпуска

Тип  альбома

Фирма

The Beatles

Англия

1963

1970

With the Beatles

1963

Lp

Parlophone

The Beatles

Англия

1963

1970

Please, please me

1963

Lp

Parlophone

The Beatles

Англия

1963

1970

Rubber soul

1963

Lp

Parlophone

Из табл. 9.3 видно, что при внесении в нее данных об
альбомах определенной группы каждый раз придется дублировать информацию первых
четырех полей таблицы. Многократное сохранение в БД одних и тех же данных
(название группы, страна, дата создания, дата распада) приведет к
неэффективному использованию памяти,  к тому же существенно возрастет
вероятность ошибок при вводе данных. Разбив же данные по таблицам, можно в
значительной степени избежать этих трудностей.
Через связь, определенную между этими таблицами, можно узнать:

r
сколько альбомов выпустила группа;
r
выпускались ли альбомы у фирмы EMI;
r
в каком году было выпущено максимальное количество альбомов и т.
п.
Реляционные базы данных удобны еще и тем, что для получения
ответов на различные запросы существует разработанный математический аппарат,
который называется исчислением отношений или реляционной алгеброй.
Ответы на запросы к реляционным базам данных получаются путем
"разрезания" и "склеивания" таблиц по строкам и столбцам.
При этом очевидно, что ответы также будут иметь форму таблиц.
По проблематике систем управления в настоящее время
выделяют следующие уровни баз данных:
r
реляционные базы данных (1970—1990 гг.);
r
объектно-ориентированные базы данных (1980—1990 гг.);
r
интеллектуальные базы данных (1985—1990 гг.);
r
распределенные базы данных (начало 1990 гг.);
r
базы данных мультимедиа и виртуальной реальности настоящего
времени.

Контрольные вопросы

1.
Какова сущность понятия "данные"?
2.
Что подразумевается под данными с точки зрения разработчика АИС?
3.
Что такое агрегат данных? Приведите примеры.
4.
Дайте определение понятия "логическая запись". Приведите
примеры.
5.
Каковы основные свойства элементов данных? Поясните их суть.
6.
Какие существуют определения базы данных? С чем связано их многообразие?

7.
Перечислите требования к совокупности данных, хранящихся в БД.
8.
Что относится к метаданным базы данных?
9.
Прокомментируйте фазы жизненного цикла БД.
10.
Охарактеризуйте основные требования к организации базы данных.
11.
По каким признакам можно классифицировать базы данных?
12.
На какие типы подразделяются базы данных в зависимости от их логической
организации?
13.
Из каких компонентов состоит реляционная база данных?
14.
Какие уровни баз данных выделяют в соответствии с проблематикой систем
управления?
Темы для рефератов

1.
Модели данных в управлении базами данных.
2.
Информационные хранилища.
3.
Многоуровневое представление данных.
4.
Сверхбольшие базы данных.
5.
Системы мобильных баз данных.
6.
XML-ориентированные базы данных.
7.
Пространственные, временные и пространственно-временные БД.
8.
Проблемы проектирования БД.
9.
Модели безопасности баз данных.
10.    Методы
построения банков данных.

Вопросы для
обсуждения

1.
Зачем нужно структурировать данные?
2.
В чем, по вашему мнению, преимущества и недостатки многообразия
определений базы данных?

Задачи и упражнения

1.
Проанализируйте способы организации данных в имеющихся у вас источниках
информации (энциклопедии, телефонный справочник, справочники по отдельным
отраслям, кулинарные книги и др.).
2.
Проанализируйте с точки зрения базы данных информационной системы
школьный журнал, ответив на следующие вопросы:
 О
каком объекте представлена информация в журнале?
 Что
является записью рассматриваемой БД?
 Какие
названия имеют поля?
 Что
обозначают значения полей в записи?

3.
Запишите в тетрадь сравнительный анализ реляционной и иерархической
моделей БД.
4.
Сравните табличные структуры данных в БД с аналогичными структурами
данных, хранящимися в электронных таблицах. Отчет представьте в виде таблицы.

Лабораторные работы

1.
Разработайте структуру одной из следующих баз данных:
 моя записная книжка;  мои учебники;  картотека любимых аудиозаписей
(фильмов, книг и т. п.).
2.
Изучите ваше школьное расписание и на основе полученной информации, а
также сведений об учащихся школы спроектируйте базу данных, позволяющую
выдавать информацию по следующим запросам:
 Какие учителя преподают в
старших классах?
 Какие
учителя преподают в 10-х классах?
 В
каких классах преподает данный учитель?
 Какие
учителя преподают данный предмет?
 Какие
учителя обучают данного ученика?
 Какие
предметы изучают в данном классе?

модуль 9
РАЗДЕЛ 9.3

Управление данными  в информационных системах (БД)

Учебный материал

Понятие системы управления
базами
данных
Резкий рост объемов перерабатываемой информации и
накопленный опыт использования электронно-вычислительной техники в различных
областях человеческой деятельности приводят к необходимости пересматривать
такую традиционную область обработки информации, как управление данными.
Управление данными — процесс, связанный с накоплением,
организацией, запоминанием, обновлением, хранением данных и поиском информации.

Поскольку традиционные возможности систем управления файлами
не обеспечивают решения таких важных задач информационных систем, как поддержка
логически согласованных наборов данных, реализация языка манипулирования
данными, восстановление информации после разного рода сбоев, реально
параллельная работа нескольких пользователей, то на их основе оказывается
невозможным построение даже простых ИС. До появления баз данных, являющихся
основным компонентом информационных систем, было чрезвычайно трудно изменить
способ организации данных для удобного их использования.
При создании БД особое внимание уделяется тому, чтобы
данные можно было широко использовать в различного рода приложениях, имея при
этом возможность легкого и быстрого изменения способов их использования в
случае необходимости. Для обеспечения гибкости работы с данными необходимо
учитывать два аспекта разработки БД:
r
во-первых, данные должны быть независимы от программ (чтобы их
можно было добавлять или перестраивать без изменения программ);
r
во-вторых, должна быть обеспечена возможность запрашивать и
находить нужную информацию в БД без трудоемкого написания программ на обычном
языке программирования.

Решению всех этих задач способствовало появление в конце
60-х — начале  70-х годов прошлого века специализированного программного
обеспечения — систем управления базами данных.
Система управления базами данных (СУБД) — это
совокупность программ и  языковых средств, предназначенных для создания,
ведения и использования баз данных.
Основная проблема централизованного управления данными —
обеспечение независимости прикладных программ от данных. Именно СУБД
обеспечивают независимость данных, а прикладные программы поддерживают логику
каждой конкретной задачи. Изменения физической организации воспринимаются СУБД
и не влияют на прикладную программу. Изменение логики прикладной программы не
требует реорганизации и изменения механизма доступа к физическим данным.  Таким
образом, введение СУБД отделяет логическую структуру данных от их физической
структуры в памяти компьютера. Заметим, что не всякая управляющая программа
работы с БД является СУБД. Система управления базами данных — это пакет
программ, обеспечивающий:
r
пользователей (прикладные программы) языковыми средствами
описания и манипулирования данными;
r
поддержку логических моделей данных, т. к. модель данных
определяет логическое представление физических данных;
r
операции создания и манипулирования логическими данными (выбор,
вставка, обновление, удаление и т. п.) и одновременное выполнение этих операций
над физическими данными;
r
защиту и согласованность данных в случае многопользовательского
режима работы, предусматривающего использование общих физических данных.
Первые СУБД были разработаны для больших и мини-ЭВМ. СУБД
персональных компьютеров удовлетворяют всем требованиям теории БД, но
отличаются более простой архитектурой, существенно проще для освоения и
использования, снабжены "дружественным" интерфейсом, встроенной
подсистемой интерактивной помощи и пр.
Идеологическая ценность СУБД объясняется тем, что в основе
программ такого рода лежит концепция модели данных, т. е. некоторой абстракции
представления данных. В большинстве случаев предполагается, что данные
представлены в виде файлов, состоящих из записей. Структура всех записей в
файлах одинакова, а количество записей в файле является переменным. Элементы
данных, из которых состоит каждая запись, называются полями. Поскольку
во всех записях имеются одни и те же поля (с разными значениями), полям удобно
давать уникальные имена.
Многие практически значимые случаи организации данных хорошо
укладываются в такую схему их представления. Например, в отделе кадров
предприятия информация о сотрудниках хранится в листах по учету кадров.
Сотрудников принимают на работу и увольняют, но форма личного листа остается
неизменной для любого сотрудника. Другой пример — инвентарная карточка для
учета товарно-материальных ценностей на складе, форма которой также остается
неизменной вне зависимости от "прихода" или "ухода" товара.

Из этих и других примеров, которые без труда можно привести,
становится понятным, что СУБД является адекватным средством во всех случаях,
когда исходную информацию можно представить в виде таблицы постоянной
структуры, но неопределенной длины или в виде картотеки, содержащей
неопределенное количество карточек постоянной структуры.
Основные
функции СУБД
Система управления базами данных поддерживает наполнение и
манипулирование данными, представляющими интерес для пользователей при решении
прикладных задач. Иными словами, СУБД является интерфейсом между базой данных и
прикладными задачами. Рассмотрим основные функции СУБД.
Управление буферами оперативной памяти
СУБД обычно работают с базами данных, размер которых
существенно больше доступного объема оперативной памяти компьютера. Понятно,
что если при обращении к любому элементу данных будет производиться обмен с
внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней
памяти. Практически единственным способом реального увеличения этой скорости
является буферизация данных в оперативной памяти. Поэтому в развитых СУБД
поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти.
Заметим, что существует отдельное направление СУБД, которое
ориентировано на постоянное присутствие в оперативной памяти всей БД. Это
направление основывается на предположении, что в будущем объем оперативной памяти
компьютеров будет настолько велик, что позволит не беспокоиться о буферизации.
Пока эти работы находятся в стадии исследований.
Управление транзакциями
Транзакция — это последовательность операций над БД,
рассматриваемых СУБД как единое целое. Если транзакция выполнена успешно, то
СУБД фиксирует изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти.
В противном случае ни одно из выполняемых изменений никак не отражается на
состоянии БД. Механизм транзакции необходим для обеспечения логической
целостности базы данных, поэтому его поддержка является обязательным условием
даже для однопользовательских СУБД, но гораздо важнее он для
многопользовательских
систем.
То свойство, что каждая транзакция начинается при целостном
состоянии базы данных и оставляет это состояние целостным после своего
завершения, делает очень удобным использование понятия транзакции как единицы
активности пользователя по отношению к БД. При соответствующем управлении
параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый, кто работает с
базой данных, может, в принципе, ощущать себя единственным ее пользователем.
Журнализация
Одним из основных требований к СУБД является надежность
хранения данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что
СУБД должна располагать средствами восстановления последнего согласованного со
всеми пользователями состояния БД после любого аппаратного или программного
сбоя. Обычно рассматриваются два возможных вида аппаратных сбоев: так
называемые "мягкие" сбои, которые можно трактовать как внезапную
остановку работы компьютера (например, аварийное выключение питания), и "жесткие"
сбои, характеризуемые потерей информации на носителях внешней памяти. Примерами
программных сбоев могут быть: аварийное завершение работы СУБД (по причине
ошибки в программе или в результате некоторого аппаратного сбоя) или аварийное
завершение пользовательской программы, в результате чего некоторая транзакция
остается незавершенной. Первую ситуацию можно рассматривать как особый вид
"мягкого" аппаратного сбоя; при возникновении второй требуется
ликвидировать последствия только одной (последней) транзакции.
Понятно, что в любом случае для восстановления БД нужно
располагать некоторой дополнительной информацией. Другими словами, поддержание
надежности хранения данных в БД требует избыточности хранения данных, причем та
часть данных, которая используется для восстановления, должна храниться особо
надежно. Наиболее распространенным методом поддержания такой избыточной
информации является ведение журнала изменений БД.
Журнал — это особая часть БД, недоступная
пользователям СУБД и поддерживаемая с особой тщательностью (иногда
поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических дисках), в
которую поступают записи обо всех изменениях основной части БД. В разных СУБД
изменения БД журнализируются на разных уровнях: иногда запись в журнале
соответствует некоторой логической операции изменения БД (например, операции
удаления строки из таблицы реляционной БД), иногда — минимальной внутренней
операции модификации страницы внешней памяти; в некоторых системах одновременно
используются оба подхода.
В любом из этих случаев придерживаются стратегии
"упреждающей" записи в журнал (поддержка так называемого протокола
Write Ahead Log — WAL), заключающейся в том, что запись об изменении любого
объекта БД должна попасть во внешнюю память журнала раньше, чем измененный
объект попадет во внешнюю память основной части БД. Известно, что если в СУБД
корректно соблюдается протокол WAL, то с помощью журнала можно решить все
проблемы восстановления БД после любого сбоя.
Поддержка языков БД
Для работы с базами данных используются специальные языки,
называемые языками баз данных. В ранних СУБД поддерживалось несколько
специализированных по своим функциям языков. Чаще всего выделялись два языка —
язык определения схемы БД (SDL — Schema Definition Language) и язык
манипулирования данными (DML — Data Manipulation Language). SDL служил, главным
образом, для определения логической структуры БД, т. е. той структуры БД, какой
она представляется пользователям. DML содержал набор операторов манипулирования
данными, т. е. операторов, позволяющих заносить данные в БД, удалять,
модифицировать или выбирать существующие данные.
В современных СУБД обычно поддерживается единый
интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД
(начиная от ее создания) и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс.
Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД
является язык SQL (Structured Query Language).
Непосредственное управление данными  во внешней памяти
Эта функция включает обеспечение необходимых структур
внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и
для служебных целей, например для ускорения доступа к данным в некоторых случаях
(обычно для этого используются индексы). В СУБД предусмотрены три уровня
управления: файлами, записями и полями записей. Входящие в состав современных
СУБД средства совместно выполняют следующие функции по управлению данными:
r
описание данных, их структуры (обычно описание данных и их
структуры происходит при инициировании новой базы данных или добавлении к
существующей базе новых разделов (отношений); описание данных необходимо для
контроля корректности использования данных, для поддержания целостности БД);
r
первичный ввод, пополнение информации в базе
данных;
r
удаление устаревшей информации из БД;
r
корректировку данных для поддержания их актуальности;
r
упорядочение (сортировку) данных по некоторым
признакам;
r
поиск информации по некоторым признакам (для
описания запросов имеется специальный язык запросов, который обеспечивает также
интерфейс между базой данных и прикладными программами пользователей, позволяет
этим программам использовать БД);
r
подготовку и генерацию отчетов (средства подготовки отчетов
позволяют создавать и распечатывать сводки по заданным формам на основе
информации базы данных);
r
защиту информации и разграничение доступа пользователей к
ней (некоторые разделы базы данных могут быть закрыты для пользователя вообще,
некоторые — могут быть открыты только для чтения, а некоторые — могут быть
доступны, в том числе и для изменения; при многопользовательском режиме работы
с БД очень важно соблюдать корректность вносимых в нее изменений;  сохранение
целостности данных обеспечивает механизм транзакций, позволяющий выполнять
манипуляции с данными небольшими пакетами, результаты  каждого из которых в
случае возникновения некорректности операций "откатываются", и данные
возвращаются к исходному состоянию);
r
резервное сохранение и восстановление базы данных,
которое позволяет восстановить утраченную при сбоях и авариях аппаратуры
информацию, а также накопить статистику работы пользователей с БД;
r
поддержку интерфейса с пользователями, который
обеспечивается средствами ведения диалога (по мере развития и совершенствования
СУБД этот интерфейс становится все более дружественным; дружественность
существующих средств интерфейса предполагает:

наличие развитой системы помощи (подсказок), к которой
пользователь мо-
жет обратиться в любой момент, не прерывая сеанса работы с
компьютером и базой данных;

защиту от необдуманных действий, предупреждающую пользователя и
пре-
дотвращающую потерю информации в случае поспешных или
ошибочных команд;

наличие нескольких вариантов выполнения одних и тех же действий,
из
которых пользователь может выбрать наиболее удобные для
себя в соответствии с его подготовкой, квалификацией, привычками;
  тщательно продуманную
систему ведения человеко-машинного диалога, отображение информации на мониторе,
использование "горячих" клавиш клавиатуры).
Архитектура
современной СУБД
Как известно, организация и состав элементов любой системы
определяются ее функциональным назначением. Все функции СУБД можно разделить на
три группы: управление базами данных; разработка, отладка и выполнение
прикладных программ; выполнение вспомогательных операций (сервис). Рассмотрим
типовую организацию системы управления базами данных на примере реляционной
(наиболее распространенной в настоящее время) СУБД.
Архитектурно реляционная СУБД состоит из двух основных
компонентов: языка описания данных (ЯОД), позволяющего создать схему
описания данных в базе, и языка манипулирования данными (ЯМД),
выполняющего операции с базой данных (наполнение, обновление, удаление, выборку
информации). Данные языки могут быть реализованы в виде тренажеров или
интерпретаторов. Помимо ЯОД и ЯМД  к СУБД следует отнести средства (или
языки) подготовки отчетов (СПО), позволяющие подготовить сводки (отчеты)
на основе информации, найденной в базе данных, по заданным формам.
Язык описания данных (ЯОД) — это язык высокого уровня
декларативного (непроцедурного) типа, предназначенный для
формализованного описания типов данных, их структур и взаимосвязей.
Средствами этого языка описывается структура БД, форматы
записей, а также пароли, защищающие данные. Исходные тексты описания данных на
ЯОД после трансляции отображаются в управляющие таблицы, задающие размещение
рассматриваемых данных в памяти компьютера и связи между ними. В соответствии
с этими описаниями СУБД находит в базе требуемые данные, правильно преобразует
их и передает, например, в прикладную программу пользователя, которой они
потребовались. При записи данных в базу СУБД по этим описаниям определяет место
в памяти компьютера, куда их требуется поместить, преобразует к заданному виду
и устанавливает между ними необходимые связи.
Язык манипулирования данными (ЯМД) — язык для
выполнения операций над данными, позволяющий менять их строение.
ЯМД, называемый еще языком запросов, представляет собой
систему команд, например, следующего типа:
r
произвести выборку данного, значение которого удовлетворяет
заданным условиям;
r
произвести выборку всех данных определенного типа, значения
которых удовлетворяют заданным условиям;
r
найти в базе позицию данного и поместить туда новое значение (или
удалить данное) и т. д.
В зависимости от способа реализации ЯМД системы управления
базами данных подразделяют на СУБД с включающим языком и СУБД с
базовым языком. В СУБД с базовым языком разрабатывается собственный
алгоритмический язык, позволяющий кроме манипулирования данными выполнять
арифметические операции, операции ввода/вывода на терминалы и т. д.
Для разных СУБД реализация описанных языков может быть
различной. В одних случаях ЯОД и ЯМД требуют составления пользователем
программы полностью "вручную", в других (что отражает современную
тенденцию) СУБД присутствуют средства визуальной (зримой, наглядной) разработки
программ. Для этого в современных СУБД имеются редакторы экранных форм,
отчетов. Инструментами таких редакторов являются поля различных видов (поля
ввода, поля вывода, вычисляемые поля) и разные типы процедур обработки данных
(формы ввода, таблицы, отчеты, запросы). На основе создаваемых пользователем объектов
программыгенераторы формируют программный код на языке конкретной машины или на
промежуточном языке.
К языкам программирования, используемым в СУБД, кроме
традиционных, стандартных требований предъявляется требование полноты языка, т.
е. язык должен иметь набор средств, необходимый и достаточный для работы с
базами данных и обработки найденной информации.
Кроме перечисленного во многих СУБД имеются специальные
средства обеспечения защиты данных от некомпетентного их использования и сбоев
технических средств, средства контроля достоверности данных, средства
автоматического накопления статистики использования тех или иных данных
различными категориями пользователей.
Таким образом, основными средствами современных СУБД
являются:
r
средства задания структуры данных;
r
средства конструирования экранных форм, предназначенных для ввода
данных, просмотра и обработки в диалоговом режиме;
r
средства создания запросов для выборки данных при заданных
условиях, а также выполнения операций по их обработке;
r
средства создания отчетов из базы данных для вывода на печать
результатов обработки в удобном для пользователя виде;
r
языковые средства — макросы, встроенный алгоритмический язык,
язык запросов и т. п., которые используются для реализации нестандартных
алгоритмов обработки данных, а также процедур обработки событий в задачах
пользователя;
r
средства создания приложений пользователя, позволяющие объединять
различные операции работы с базой данных в единый технологический процесс.
Классификация СУБД
Существует несколько разновидностей СУБД.
r
Настольные, целью которых является работа в автономном
(локальном) режиме. Примером такой системы является MS Access.
r
Серверные, предназначенные для работы в системах типа
"клиент-сервер". Наиболее распространенные СУБД этого типа — Oracle,
Informix, DB2, Sybase, Microsoft SQL Server.
r
Системы управления распределенными базами данных,
обеспечивающие организацию доступа пользователей к распределенным базам данных.

r
Интегрированные, являющиеся функциональными подсистемами
интегрированных информационных систем.
Кроме того, системы управления базами данных можно
классифицировать по определенным признакам.
По языкам общения СУБД делятся на открытые, замкнутые
и смешанные. Открытые СУБД — это системы, в которых для обращения к БД
используются универсальные языки программирования. Замкнутые системы имеют
собственные языки общения с пользователями БД.
По числу уровней в архитектуре различают
одноуровневые, двухуровневые и трехуровневые системы. Возможно и большее
количество уровней. Под архитектурным уровнем СУБД понимают функциональный
компонент, механизмы которого служат для поддержки некоторого уровня абстракции
данных (логический и физический уровни, а также "взгляд" пользователя
— внешний уровень).
По выполняемым функциям СУБД делятся на
информационные и операционные. Информационные СУБД позволяют организовать
хранение информации и доступ  к ней. Для выполнения более сложной обработки
необходима разработка специальных программ. С помощью операционных СУБД
выполняется достаточно сложная обработка данных. Они позволяют автоматически
получать агрегированные показатели, не хранящиеся непосредственно в БД.
По сфере возможного применения различают
универсальные и специализированные (обычно проблемно-ориентированные) СУБД.
СУБД поддерживают разные типы данных, различаются и наборы
данных в разных системах. Некоторые СУБД позволяют разработчику добавлять новые
типы данных и новые операции для их обработки. Такие системы называются
расширяемыми. Дальнейшим развитием концепции расширяемых СУБД являются
объектноориентированные системы.
По мощности СУБД делятся на настольные и
корпоративные. Для настольных СУБД характерны невысокие требования к
техническим средствам, ориентация на конечного пользователя, низкая стоимость.
Корпоративные системы обеспечивают работу в распределенной среде, высокую
производительность, поддержку коллективной работы, имеют развитые средства
администрирования и более широкие возможности поддержания целостности данных.
По ориентации на преобладающую категорию пользователей
можно выделить СУБД для разработчиков и для конечных пользователей. Системы
первого класса должны иметь качественные компиляторы и позволять
"отчуждать" создаваемые продукты, обладать развитыми средствами
отладки и др. Основными требованиями, предъявляемыми к системам для конечного
пользователя, являются: удобство интерфейса, высокий уровень языковых средств,
наличие интеллектуальных модулей подсказок, повышенная защита от непреднамеренных
ошибок и т. п.
Сравнительно новым направлением в технологиях баз данных
являются системы управления потоками данных (Data Stream Management
System, DSMS) общего назначения.
Традиционные системы баз данных имеют дело с данными,
накапливаемыми и поддерживаемыми в среде хранения данных. Запросы пользователей
обращаются  к данным, свойства которых уже известны СУБД и которые уже
полностью имеются в ее распоряжении. Вместе с тем в настоящее время появляется
все больше приложений с интенсивной обработкой данных, где имеет место иная
ситуация. Приходится иметь дело не с заранее подготовленными данными, хранимыми
в базе данных, а с одним или несколькими непрерывными транзитными потоками
данных, например с сетевым трафиком, потоками финансовой информации, потоками
данных, порождаемых различными сенсорами или другими техническими датчиками,  с
данными некоторых Web-приложений, с потоками сообщений электронной почты или
телеконференций и т. п. Такие данные нельзя запомнить в базе данных и затем
заниматься их обработкой. Их необходимо обрабатывать "на проходе", т.
е. в процессе поступления. Другим, осложняющим обработку поточных данных,
обстоятельством является их неоднородность.
Система управления базой данных (СУБД) является неотъемлемой
частью любой информационной системы. Тип используемой СУБД обычно определяется
масштабом информационной системы — малые информационные системы могут
использовать локальные СУБД, в корпоративных же информационных системах
потребуется мощная клиент-серверная СУБД, поддерживающая многопользовательскую
работу.
В настоящее время наиболее широко распространены реляционные
СУБД. Несмотря на очевидную привлекательность и растущую популярность
объектно-ориентированных СУБД (ObjectStore, Objectivity, O2, Jasmin), пока все
же преобладают реляционные базы данных, которые хорошо отлажены, развиты и к
тому же поддерживают стандарт SQL-92 (к таким системам относятся, например,
Oracle, Informix, Sybase, DB2, MS SQL Server).
Обычно с базами данных работают две категории пользователей.
Первая категория — проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры
таблиц базы данных и согласовании ее с заказчиком. Вторая категория
исполнителей, работающих с базами данных, — пользователи. Они получают исходную
базу данных от проектировщиков и занимаются ее наполнением и обслуживанием.
Соответственно СУБД имеет два режима работы: проектировочный и
пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения
структуры базы и ее объектов. Во втором режиме происходит использование ранее
подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.
Выбор СУБД для практического использования определяется
многими факторами, к которым относятся:
r
имеющееся техническое и базовое программное обеспечение, их
конфигурация, объем оперативной и дисковой памяти;
r
потребности разрабатываемых пользователями приложений;
r
тип поддерживаемой модели данных, специфика предметной области и
т. п.;
r
требования к производительности при обработке данных;
r
наличие в СУБД необходимых функциональных средств;
r
уровень квалификации пользователей и наличие в СУБД диалоговых
средств разработки и работы с базой данных и др.

Контрольные вопросы

1.
Что понимается под управлением данными?
2.
С какой целью создаются системы управления базами данных?
3.
Чем обусловлена идеологическая ценность СУБД?
4.
Для чего в СУБД требуется управление буферами оперативной памяти?
5.
Какие задачи решаются с помощью функции управления транзакциями?
6.
Какова роль функции журнализации?
7.
Какие функции по управлению данными реализованы в современных СУБД?
8.
Какой интерфейс СУБД можно считать дружественным?
9.
Какие компоненты можно выделить в составе СУБД?
10.
В чем заключаются функции языков описания и манипулирования данными?
11.
Какими способами могут быть реализованы ЯОД и ЯМД?
12.
Перечислите основные средства, которыми располагают современные СУБД.
13.
Перечислите основные разновидности систем управления базами данных.
14.
По каким признакам можно классифицировать СУБД?
15.
С какой целью создаются системы управления потоками данных?
16.
Чем определяется выбор СУБД для практического использования?

Темы для рефератов

1.
Эволюция концепций обработки данных.
2.
Этапы обработки данных в автоматизированных ИС.
3.
Интерактивная обработка данных.
4.
Пакетная обработка данных.
5.
Современные технологии управления данными.
6.
Технологии идентификации и верификации в информационных системах.
7.
Бесконтактная идентификация в информационных системах.
8.
Методы журнализации, используемые в БД.
9.
Технологии управления потоками данных.
10.
Технологии публикации БД в Интернете.
11.
Методы доступа к данным.
12.
Сценарии доступа к БД через Интернет.
13.
Роль Java при доступе к БД.
14.
Технология ASP (Active Server Pages).

Вопросы для
обсуждения

1.
Каковы принципиальные различия СУБД, предназначенных для больших и
мини-ЭВМ, и СУБД для ПК? Чем, по вашему мнению, это обусловлено?
2.
В чем вы видите "плюсы" и "минусы" расширяемых СУБД?

3.
Каковы, на ваш взгляд, преимущества и недостатки локальных СУБД перед
централизованными многопользовательскими серверными системами?
Задачи и упражнения

1.
Запишите 2—3 примера, подтверждающих адекватность использования СУБД  в
качестве средства хранения и обработки данных. Для каждого примера опишите
структуру таблицы (таблиц).
2.
Познакомьтесь с информационной системой, имеющейся в вашей школьной
(городской) библиотеке. Какие функции по управлению данными доступны:
 работникам библиотеки;  системному администратору?
Лабораторные работы

1.
Создайте в MS Excel однотабличную базу данных "Аптеки",
содержащую сведения о некотором лекарственном препарате. Заполните ее
информацией из табл. 9.4.
Таблица 9.4

№

Название

Телефон

Ближайшая  остановка

Фасовка

Цена

Данные от

1

Здоровый город

252-38-41

Театральная

10

23,45

06.05.11

52

Власта Фарма

324-45-90

Центральная

10

23,20

18.04.11

114

Целитель

118-30-00

Кольцовская

30

72,59

06.05.11

78

Клиническая

253-47-52

Манежная

10

23,70

18.04.11

25

Верофарм

923-48-76

Театральная

10

23,65

18.04.11

216

Семейная

807-23-34

Студенческая

60

145,39

28.04.11

48

36,6

216-11-39

Адмиралтейская

10

23,40

06.05.11

5

Бионика

329-90-01

Никитинская

30

72,80

04.05.11

301

Фармакон

908-14-35

Студенческая

10

23,55

04.05.11

46

Народная

128-46-18

Донбасская

10

23,99

28.04.11

11

Фитоаптека

905-56-56

Лесная

10

23,39

06.05.11

217

Медисана

346-00-14

Театральная

30

72,89

28.04.11

Выполните над созданной БД следующие операции по
управлению данными:  отсортируйте
данные по возрастанию номеров аптек;  отсортируйте
данные по названиям аптек (по возрастанию);
 отсортируйте
данные по датам поступления информации в справочную систему  (по убыванию);
  отсортируйте данные
таким образом, чтобы названия ближайших остановок располагались по алфавиту, а
даты — по убыванию;
  представьте данные
таким образом, чтобы сведения о лекарственном препарате располагались в порядке
возрастания фасовки; при совпадении этого реквизита учитывать алфавитный
порядок ближайшей остановки; если совпадает и этот реквизит — записи
сортировать по убыванию цены;
  выберите все аптеки,
расположенные вблизи остановок "Театральная" и
"Студенческая";  выберите
все аптеки, в которых информация о лекарственном препарате поступила не ранее 4
мая;
  выберите все аптеки,
в которых цена на препарат с фасовкой 10 больше 23,00, но не превышает 23,40;
  выберите все аптеки,
названия которых начинаются с букв, стоящих в алфавите после буквы
"Т";
  выберите все аптеки,
номера телефонов которых начинаются на цифры "2" или "9".
2.
Создайте однотабличную базу данных о репертуаре некоторого кинотеатра на
1 месяц, воспользовавшись примерным образцом ее структуры из табл. 9.5.
Таблица 9.5

№

Название фильма

Дата выхода

Жанр

Длительность

Средняя  цена билета

1

Кандагар

4 февраля

Экшн

2:05

130

Сформулируйте и выполните над созданной БД операции по
управлению данными, аналогичные предложенным в задании 1.

Тестовые задания

1.
Что такое база данных?
а) любой
текстовый файл;
б) организованная структура для хранения информации;
в) любая
информация, представленная в табличной форме;
г) любая
электронная таблица.
2.
Какое из перечисленных свойств не является свойством реляционной базы
данных?
а) несколько
узлов уровня связаны с узлом одного уровня;
б) порядок
следования строк в таблице произвольный;
в) каждый
столбец имеет уникальное имя;
г) для
каждой таблицы можно определить первичный ключ.
3.
Что такое SQL?
а) язык
разметки базы данных;
б) структурированный
язык запросов;
в) язык
программирования низкого уровня;
г) язык
программирования высокого уровня.
4.
Какая база данных строится на основе таблиц и только таблиц? а) сетевая;
б) иерархическая;

в) реляционная.

5.
Какой из ниже перечисленных элементов не является объектом MS Access?
а) таблица;
б) книга;

в) запрос;

г) макрос;

д) отчет.

6.
В какой модели баз данных существуют горизонтальные и вертикальные связи
между элементами? а) сетевой;

б) иерархической;

в) реляционной;

г) объектно-ориентированной.

7.
Какой из ниже перечисленных запросов нельзя построить?
а) простой;

б) перекрестный;

в) на
создание таблицы;
г) параллельный;

д) записи без подчиненных.
8.
Что такое поле?
а) столбец
в таблице;
б) окно
конструктора;
в) текст
любого размера;
г) строка
в таблице.
9.
Что такое запрос?
а) окно
конструктора;
б) связанная
таблица;
в) главная
таблица;
г) средство
отбора данных.
10.
В чем заключается функция ключевого поля?
а) однозначно
определять таблицу;
б) однозначно
определять запись;
в) определять
заголовок столбца таблицы;
г) вводить
ограничение для проверки правильности ввода данных.
11.
Из чего состоит макрос?
а) из
набора тегов;
б) из
совокупности операторов Visual Basic;
в) из
набора гиперссылок:
г) из
набора макрокоманд.
12.
Какого раздела не существует в конструкторе форм?
а) заголовка;

б) верхнего
колонтитула;
в) области
данных;
г) примечания;

д) итогового.

13.
Атрибут — это:
а) поименованная
характеристика сущности;
б) способ
хранения данных в СУБД;
в) характеристика
ассоциаций.
14.
Используя запросы можно выполнять следующие действия:
а)
получить всю информацию в таблице или только ту информацию, которая
отвечает поставленным условиям;
б) получить
информацию о ваших правах на данную таблицу;
в) отредактировать определенную информацию в таблице.
15.
Что такое агрегат данных?
а) выборка
данных из БД при помощи функций агрегирования;
б)
поименованная совокупность элементов данных, рассматриваемая в программе
обработки данных как единое целое;
в)
временный файл, создаваемый СУБД для хранения единой структуры  данных.
16.
Элементам данных присущи следующие пары свойств:
а) избыточности
и полноты;
б) полноты
и непротиворечивости;
в) целостности
и непротиворечивости;
г) избыточности
и целостности.
17.
При редактировании представления...
а)
данные изменяются в представлении, но изменения не касаются родительской
таблицы;
б) никаких
изменений не происходит;
в) изменяются
данные в родительской таблице.

модуль 9
РАЗДЕЛ 9.4

Нормальные формы базы данных  и нормализация

Учебный материал

Рассмотрим подробнее организацию реляционных баз данных. Как
известно, реляционные базы данных состоят из таблиц, представляющих отношения
(relations). Каждая таблица по терминологии баз данных состоит из строк — записей,
и столбцов — полей или атрибутов. Каждая запись соответствует
определенному объекту (можно сказать, является его информационной моделью) и
выражает его атрибуты — свойства и характеристики. Эти свойства и
характеристики сгруппированы в таблице в едином порядке, однородно.
С точки зрения математики каждая таблица реляционной базы
данных является подмножеством декартова произведения множеств значений
атрибутов объектов.
Декартово
(или прямое) произведение множеств определяется следующим образом. Пусть даны
два множества X и Y.
Декартово (прямое) произведение X×Y множества X и множества
Y есть такое множество X×Y, элементами которого являются
упорядоченные пары (x, y) для всевозможных x  X и y
 Y.
Теперь n-арным отношением R, или отношением R
степени n, называют подмножество декартовa произведения множеств Di.
Исходные множества D1, D2, ..., Dn
называют доменами. Значения из них образуют упорядоченные наборы
значений (кортежи) длины n — строки рассматриваемого отношения-таблицы,
или записи базы данных.
Такая таблица в силу определения множества и кортежа
обладает рядом свойств:
r
в таблице нет двух одинаковых строк;
r
таблица имеет столбцы, соответствующие атрибутам отношения;
r каждый атрибут в отношении
имеет уникальное имя; r порядок строк в таблице произвольный.
Нам позже потребуется понятие ключа — такого набора
атрибутов, который однозначно определяет кортеж, а также понятие первичного
ключа — такого набора атрибутов, который однозначно определяет кортеж и
минимален (т. е. нельзя убрать

ни один из атрибутов). При добавлении новых записей
первичный ключ обязан оставаться первичным ключом (например, неверным будет
использование в качестве первичного ключа набора Имя + Отчество + Фамилия
ученика, даже если на момент создания таблицы полных тезок среди заносимых в
нее людей не было).
Рассмотрим пример.
Допустим, домены определены следующим образом:
r
D1 = {Иванов, Петров, Сидоров}
r
D2 = {Физика, Химия}
r
D3 = {3,4,5}
Тогда полное декартово произведение состоит из 18 троек, где
первый элемент тройки — одна из фамилий, второй элемент — учебная дисциплина, а
третий — оценка.
Тогда отношение R может моделировать реальную
ситуацию и содержать пять строк, которые соответствуют отметкам за год, а также
тому, что Петров экзамена по физике не сдал — табл. 9.6.
Таблица
9.6

R

Фамилия

Предмет

Оценка

Иванов

Физика

4

Иванов

Химия

3

Петров

Химия

5

Сидоров

Физика

5

Сидоров

Химия

4

Первичным ключом для такого отношения являются поля
"Фамилия" и "Предмет".
Математические свойства отношений, заданных как декартовы
произведения множеств, и операций над ними изучает реляционная алгебра,
а для нас основной интерес представляют требования к таблицам баз данных,
которые необходимо учитывать при проектировании баз данных. Эти требования
реализуются при проектировании базы, при выборе структуры отношений (таблиц
реляционной базы), которые и получили название нормальных форм базы
данных.
Нормальная форма — требование, предъявляемое к структуре
таблиц реляционных баз данных для устранения из базы избыточных функциональных
зависимостей между атрибутами (полями таблиц).
Рассмотрим примеры трудностей, которые могут возникнуть при
работе с ненормализованной таблицей.
Предположим, что наша таблица —
каталог товаров следующего вида: id, category, product1, product2, product3
Это поля таблицы, в которой хранится каталог неких
продуктов. Каждая строка состоит из имени категории и списка продуктов, которые
в нее входят.
Итак, первый недостаток. Вполне логично предположить, что
этот каталог рано или поздно придется редактировать. Все операции над каталогом
будем рассматривать в контексте работы с таблицей базы данных. В таком случае
допустимы следующие операции: добавление/удаление/редактирование товара и
добавление/удаление/ редактирование категории.
Для того чтобы удалить товар, нам нужно просто очистить
ячейку соответствующей строки. При этом придется совершить множество лишних
действий. А именно, придется перебрать все ячейки всех строк и найти в одной из
них нужное название товара и очистить эту ячейку. Для редактирования товара
необходимо будет выполнить такой же объем операций. Добавление товара еще более
затруднено. Вопервых, если все ячейки, отведенные под товары в категории, уже
заняты (все три), то в таблицу придется добавлять новый столбец. Но проблема
возникает уже перед этим — для определения свободных мест для продукта нужно
будет просмотреть их все (или проверить занятые, по крайней мере).
Нормализация таблиц — важнейший принцип организации
информации в реляционной базе данных. Хотя представление данных в нормализованном
виде не является обязательным требованием для правильной работы базы, делать
его необходимо. Если данные в базе не нормализованы, ведение базы данных,
внесение в нее необходимых с течением времени изменений (редактирование)
превращается в крайне сложное и трудоемкое занятие.
Нормализованная база данных отличается от простого набора
электронных таблиц. Информация в разных таблицах должна быть взаимосвязана, и
база данных предоставляет средства для организации этих взаимосвязей: первичные
и внешние ключи и специальный язык SQL, предназначенный для манипулирования
данными. Первая нормальная форма (1NF) — любое поле любой записи хранит
только  одно значение.
Первая нормальная форма:
r
запрещает повторяющиеся столбцы (содержащие одинаковую по смыслу
информацию);
r
запрещает множественные столбцы (содержащие значения типа списка
и т. п.);
r
требует определить первичный ключ для таблицы, т. е. тот столбец
или комбинацию столбцов, которые однозначно определяют каждую строку.
Например, если в поле хранится список идентификаторов,
разделенных запятыми, то это нарушение данного определения, и база не находится
в первой нормальной форме.
Основные критерии первой нормальной формы:
r
все строки должны быть различными;
r
все элементы внутри ячеек должны быть атомарными (не списками).
Другими словами, элемент является атомарным, если его нельзя разделить на
части, которые могут использовать в таблице независимо друг от друга. Пример
ненормализованной таблицы — табл. 9.7.
Таблица
9.7

Категория

Товары

Книги

Война и Мир, Азбука

Игрушки

Юла

В этом примере в одной из ячеек содержится список из двух
элементов: Война и Мир, Азбука, т. е. он является не атомарным.
Исправить недостаток можно так — табл. 9.8.
Таблица
9.8

Категория

Товары

Книги

Война и Мир

Книги

Азбука

Игрушки

Юла

Теперь это таблица в первой нормальной форме.
Методы приведения к первой нормальной форме:
1.
Устраните повторяющиеся группы в отдельных таблицах (одинаковые строки).

2.
Создайте отдельную таблицу для каждого набора связанных данных.
3.
Идентифицируйте каждый набор связанных данных с помощью первичного ключа
(добавьте уникальный id для каждой строки).
Вторая нормальная форма (2NF) — БД находится в первой
нормальной форме и любое неключевое поле полностью зависит от ключа.
Вторая нормальная форма требует, чтобы неключевые столбцы
таблиц зависели от первичного ключа в целом, но не от его части. Если таблица
находится в первой нормальной форме и первичный ключ у нее состоит из одного
столбца, то она  автоматически находится и во второй нормальной форме.
Например, у нас есть  запись с полями (Идентификатор, Название CD, Название
группы), где ключом является поле "Идентификатор". При этом,
очевидно, что поле "Название группы" зависит не только от "Идентификатора",
но и от поля "Название CD". Поэтому такая БД не находится во второй
нормальной форме.
Основные критерии второй нормальной формы:
r
таблица должна находиться в первой нормальной форме;
r
любое ее поле, не входящее в состав первичного ключа,
функционально полно зависит от первичного ключа.
Если таблица приведена к первой нормальной форме и у нее
установлен уникальный идентификатор (id) для каждой строки, то она находится и
во второй нормальной форме.
Значение второго правила можно понять на примере, когда
первичный ключ таблицы состоит из нескольких полей. То есть каждой строке
соответствует уникальный набор из нескольких значений полей таблицы.
Например, табл. 9.9 находится в первой нормальной форме, но
не во второй.
Таблица
9.9

Категория

Дата

Скидка

Товар

Книги

10.10.2008

10%

PHP fordummies

Ноутбуки

11.10.2008

20%

Acer

Книги

10.10.2008

10%

Windows XP

В табл. 9.9 первичный ключ составляют первые два столбца
("Категория" и "Дата"). Скидка функционально полно зависит
от них обоих, т. к. определяется одновременно категорией и датой. А вот с
товаром — проблемы. Он зависит только от категории и не зависит от даты (в
любой день будет лежать там, пока не купят). Поэтому говорят, что он зависит
функционально не полно от всего первичного ключа и функционально полно от его
части (столбца "Категория"). Это нарушает требования второй
нормальной формы.
Исправляется это разделением табл. 9.9 на две другие: табл.
9.10 и 9.11.
                                                            Таблица
9.10                                                       Таблица 9.11

Категория

Дата

Скидка

Категория

Товар

Книги

10.10.2008

10%

Книги

PHP fordummies

Ноутбуки

11.10.2008

20%

Ноутбуки

Acer

Книги

10.10.2008

10%

Книги

Windows XP

Теперь эти таблицы находятся во второй нормальной форме.
Методы приведения к 2NF:
1.
Создайте отдельные таблицы для наборов значений, относящихся к
нескольким записям.
2.
Свяжите эти таблицы с помощью внешнего ключа (в нашем случае — это поле
"Категория").
Третья нормальная форма (3NF) — БД находится во
второй нормальной форме и нет неключевых полей, зависящих от значения других
неключевых полей.
Таблица находится в третьей нормальной форме, когда
неключевые столбцы в ней не зависят от других неключевых столбцов, а зависят
только от первичного ключа. Самая распространенная ситуация в данном контексте
— это расчетные столбцы, значения которых можно получить путем каких-либо
манипуляций с другими столбцами таблицы. Для приведения таблицы в третью
нормальную форму такие столбцы из таблиц надо удалить.
Например, у нас в записи хранятся код региона и его
название. Понятно, что название региона зависит от кода и наоборот — поэтому
такая БД не будет находиться в третьей нормальной форме.
Основные критерии 3NF:
r
таблица находится во второй нормальной форме;
r
любой ее неключевой атрибут функционально зависит только от
первичного ключа.
Второе правило требует выносить все неключевые поля,
содержимое которых может относиться к нескольким записям таблицы, в отдельные
таблицы.

Таблица
9.12

Имя шпиона

Государство

Джеймс Бонд

Великобритания

Ким Филби

СССР

Штирлиц

СССР

Например, в табл. 9.12 ключом является имя шпиона. А
неключевым полем — государство, на которое он работает. Вполне логично
предположить, что в этой таблице государства могут быть одинаковыми для
нескольких записей. И для того, чтобы эта таблица находилась в третьей
нормальной форме, необходимо ее разделить на две: табл. 9.13 и 9.14.
                                                Таблица
9.13                                                   Таблица 9.14

ID

Государство

Имя шпиона

Государство

1

Великобритания

Джеймс Бонд

1

2

СССР

Ким Филби

2

Штирлиц

2

Благодаря этому правилу, при удалении какого-то государства,
имена шпионов не будут утеряны.
Зачастую на практике совершенствовать таблицы заканчивают на
этом этапе (приведя их в третью нормальную форму).
Метод приведения к 3NF — удаление полей, не зависящих от
ключа.
Нормальная форма Бойса—Кодда (BCNF) — БД находится в
третьей нормальной форме и в любой таблице поля составных ключей не зависят
друг от друга. Нетрудно догадаться, что эта нормальная форма является
своеобразным расширением третьей формы. Только в третьей форме требовалась
независимость неключевых полей, в этой форме дополнительно требуется
независимость ключевых полей.
Нормальная форма Бойса—Кодда требует, чтобы в таблице был
только один потенциальный первичный ключ. Чаще всего у таблиц, находящихся в
третьей нормальной форме, так и бывает, но не всегда. Если обнаружился второй
столбец (комбинация столбцов), позволяющий однозначно идентифицировать строку,
то для приведения к нормальной форме Бойса—Кодда такие данные надо вынести в
отдельную таблицу.
Например, у нас есть список записей, в которых, помимо
прочих полей, есть поля "Идентификатор фирмы" и "Название
фирмы", являющиеся составным ключом. Понятно, что они зависят друг от
друга. Поэтому данная зависимость является показателем того, что БД не
находится в форме Бойса—Кодда.
Четвертая нормальная форма (4NF) — БД находится в
нормальной форме  Бойса—Кодда и ни одна таблица не содержит повторяющихся
независимых групп данных.
Например, у нас есть таблица, в которой хранится информация
о закупках оборудования — идентификатор записи, название поставщика и название
поставляемого оборудования. Поскольку разные поставщики могут поставлять
одинаковое оборудование, и наоборот — одно и то же оборудование может
поставляться разными поставщиками, то мы имеем две группы независимых данных —
поставщики и оборудование. Они повторяющиеся и независимые. Следовательно,
такая таблица не находится в четвертой нормальной форме.
Для приведения таблицы, находящейся в нормальной форме
Бойса—Кодда, к четвертой нормальной форме необходимо устранить имеющиеся в ней
многозначные зависимости. То есть обеспечить, чтобы вставка/удаление любой
строки таблицы не требовала бы вставки/удаления/модификации других строк этой
же таблицы. Пятая нормальная форма (5NF) — БД находится в четвертой
нормальной форме, избыточность данных полностью не устранена, разбивка таблицы,
если и возможна, то только на 3 и более частей. Надо заметить, что реальная
необходимость в приведении к пятой нормальной форме возникает чрезвычайно
редко.
Формальное определение пятой нормальной формы таково: это
форма, в которой устранены зависимости соединения. В большинстве случаев
практической пользы от нормализации таблиц до пятой нормальной формы не
наблюдается.
Главное, чего мы добьемся, проведя нормализацию базы данных,
— это устранение (или, по крайней мере, серьезное сокращение) избыточности,
дублирования данных. Как следствие, значительно сокращается вероятность
появления противоречивых данных, облегчается администрирование базы и
обновление информации в ней, сокращается объем дискового пространства.
Однако, в процессе перехода к более высоким нормальным
формам исходная сложная таблица разбивается на все большее число простых
таблиц, которые выступают при поиске информации в соединенном (сцепленном)
виде, что усложняет запросы и делает их выполнение трудоемким. Поэтому, чтобы
увеличить скорость выборки данных и упростить программирование запросов,
нередко приходится  идти на выборочную денормализацию базы.
В процессе разработки базы данных происходит переход от
предметной области к конкретной реализации базы данных средствами конкретной
СУБД. При этом можно выделить следующие уровни моделирования:
r
сама предметная область;
r
модель предметной области;
r
логическая модель данных;
r
физическая модель данных;
r
собственно база данных и приложения.
Предметная область — это часть реального мира, данные
о которой мы хотим отразить в базе данных. Например, в качестве предметной
области можно выбрать бухгалтерию какого-либо предприятия, отдел кадров, банк,
магазин и т. д. Предметная область бесконечна и содержит как очень важные
понятия и данные, так и второстепенные или вообще не нужные данные. Например,
если в качестве предметной области выбрать учет товаров на складе, то понятия
"накладная" и "счетфактура" являются очень важными понятиями,
а то, что сотрудница, принимающая накладные, имеет высшее образование — это для
учета товаров неважно. Однако с точки зрения отдела кадров данные об
образовании являются важными. Таким образом, важность данных зависит от выбора
предметной области и круга решаемых задач.
Модель предметной области. Модель предметной области
— это наши знания  о предметной области. Знания могут существовать как в виде
неформальных знаний специалистов и экспертов, так быть формально представлены
при помощи какихлибо средств. В качестве таких средств могут выступать
текстовые описания предметной области, наборы должностных инструкций, правила
действий и т. п. Очень информативными и полезными являются графические описания
предметной области. От того, насколько правильно смоделирована предметная
область, зависит  успех дальнейшей разработки приложений.
Логическая модель данных. На следующем, более низком
уровне находится логическая модель данных предметной области. Логическая модель
описывает понятия предметной области, их взаимосвязь, а также ограничения на
данные, налагаемые предметной областью. Примеры понятий —
"сотрудник", "отдел", "проект",
"зарплата". Примеры взаимосвязей между понятиями — "сотрудник
числится только в одном отделе", "сотрудник может выполнять несколько
проектов", "над одним проектом может работать несколько
сотрудников". Примеры ограничений — "возраст сотрудника не менее 16 и
не более 60 лет".
Логическая модель данных является начальным прототипом
будущей базы данных. Логическая модель строится в терминах информационных
единиц, но без привязки к конкретной СУБД.
При разработке логической модели данных возникают вопросы:
хорошо ли спроектированы отношения? Правильно ли они отражают модель предметной
области, а следовательно, и саму предметную область? Физическая модель данных.
Уровнем ниже находится физическая модель данных. Физическая модель данных
описывает данные средствами конкретной СУБД. Отношения, разработанные на стадии
формирования логической модели данных, преобразуются в таблицы, атрибуты
становятся столбцами таблиц, для ключевых атрибутов создаются уникальные
индексы, домены преображаются в типы данных, принятые в конкретной СУБД.
Ограничения, имеющиеся в логической модели данных,
реализуются различными средствами СУБД, например, при помощи индексов,
декларативных ограничений целостности, триггеров, хранимых процедур. При этом
опять-таки решения, принятые на уровне логического моделирования, определяют
некоторые границы, в пределах которых можно развивать физическую модель данных.
Точно так же, в пределах этих границ можно принимать различные решения.
Например, отношения, содержащиеся в логической модели данных, должны быть
преобразованы в таблицы, но для каждой таблицы можно дополнительно объявить
различные индексы, повышающие скорость обращения к данным. Многое тут зависит
от конкретной СУБД.
Собственно база данных и приложения. И, наконец, как
результат предыдущих этапов появляется собственно сама база данных. База данных
реализована на конкретной программно-аппаратной основе, и выбор этой основы
позволяет существенно повысить скорость работы с базой данных. Например, можно
выбирать различные типы компьютеров, менять количество процессоров, объем
оперативной памяти, дисковые подсистемы и т. п. Очень большое значение имеет
также настройка СУБД в пределах выбранной программно-аппаратной платформы.
Ясно, что решения, принятые на каждом этапе моделирования и
разработки базы данных, будут сказываться на дальнейших этапах. Поэтому особую
роль играет принятие правильных решений на ранних этапах моделирования.
Для того чтобы оценить качество принимаемых решений на
уровне логической модели данных, необходимо сформулировать некоторые критерии
качества в терминах физической модели и конкретной реализации и посмотреть, как
различные решения, принятые в процессе логического моделирования, влияют
на качество физической модели и на скорость работы базы данных.
Вот некоторые из таких критериев, которые являются,
безусловно, важными:
r
адекватность базы данных предметной области;
r
легкость разработки и сопровождения базы данных;
r
скорость выполнения операций обновления данных (вставка,
обновление, удаление кортежей);
r
скорость выполнения операций выборки данных.
Первый из критериев — адекватность базы данных предметной
области — требует пояснений. База данных должна адекватно отражать предметную
область. Это  означает, что должны выполняться следующие условия:
r
состояние базы данных в каждый момент времени должно
соответствовать состоянию предметной области;
r
изменение состояния предметной области должно приводить к
соответствующему изменению состояния базы данных.

Контрольные вопросы

1.
Что такое декартово или прямое произведение множеств?
2.
Как определяется отношение (таблица) по теоретико-множественному
подходу?
3.
Что такое кортеж?
4.
Для чего необходимо нормализовать таблицы баз данных?
5.
Как определяется первая нормальная форма? Каковы ее критерии? Как
перейти от произвольной таблицы к этой нормальной форме?
6.
Как определяется вторая нормальная форма? Каковы ее критерии? Как
перейти от произвольной таблицы к этой нормальной форме? 7. Как определяется третья
нормальная форма? Каковы ее критерии? Как перейти от произвольной таблицы к
этой нормальной форме?
8. Как определяется нормальная
форма Бойса—Кодда? Каковы ее критерии? Как перейти от произвольной таблицы к
этой нормальной форме? 9. Как
определяются четвертая и пятая нормальные формы? Каковы их критерии?
Как перейти от произвольной таблицы к этим нормальным
формам?
10.
Какая нормальная форма чаще всего используется на практике? Почему?
11.
Какие уровни моделирования предметной области в БД можно выделить?
12.
Каковы критерии, определяющие качество базы данных?
Темы для рефератов

1.
Реляционная алгебра и ее значение для теории баз данных.
2.
Математические методы при проектировании баз данных.
3.
База данных как модель предметной области.

Вопросы для
обсуждения

1.
Какая форма таблиц базы данных является идеальной?
2.
Какова взаимосвязь математики и информатики как наук?
3.
Как мы применяем моделирование?

Задачи и упражнения

1.
Данные о билетах на автобус в городе N хранятся в таблице по следующей
форме — табл. 9.15.
Приведите эту таблицу к нормальным формам — 1-й, 2-й и т.
д. Как увеличивается число таблиц при переходе к более высоким нормальным
формам?
Таблица 9.15

День недели

Исходный пункт — конечный пункт

Время
прибытия
на авто- вокзал N

Время отправления

Количество
мест/  свободных мест

Стоимость взрослого/ детского  билета

Марка автобуса

Лабораторная работа

Разработайте схему таблиц баз данных во всех нормальных
формах для представления данных:
r классного журнала
(учащиеся, их родители, предметы, задания, отметки); r библиотеки
(читатели, книги, какому читателю какая книга выдана).

модуль 9
РАЗДЕЛ 9.5

Основы SQL

Учебный материал

Рассмотрим элементы языка SQL (Structured Query
Language), который является стандартом языков манипулирования данными,
используется практически во всех СУБД реляционного типа и представляет собой
пример непроцедурного языка программирования.
История этого языка вкратце такова. В начале 1970-х годов в одной из
исследовательских лабораторий компании IBM была разработана
экспериментальная реляционная СУБД IBM System R, для которой затем был создан
специальный язык SEQUEL, позволявший относительно
просто управлять данными в этой СУБД. Аббревиатура SEQUEL расшифровывалась как
Structured English QUEry Language — "структурированный английский язык
запросов". Позже по юридическим соображениям язык SEQUEL был переименован
в SQL. В 1986 году первый стандарт языка SQL
был принят ANSI (American National
Standards Institute) и официальным произношением названия языка стало [,es
kju:' el] — эс-кью-эл. Затем стандарты языка обновлялись в 1989, 1992,
1999, 2003, 2006 и 2008 годах. С 1992 года ведет отсчет второе поколение языка,
а с 1999-го — третье. Нужно заметить, что в настоящее время ни одна система не
реализует стандарт SQL в полном объеме. Кроме того, во всех диалектах языка
имеются возможности, не являющиеся стандартными. Таким образом, можно сказать,
что каждый диалект — это надмножество некоторого подмножества стандарта SQL.
Это затрудняет переносимость приложений, разработанных для одних СУБД в другие
СУБД. Мы дадим только некоторые понятия языка.
SQL является, прежде всего, информационно-логическим языком,
предназначенным для описания, изменения и извлечения данных, хранимых в реляционных  базах данных. SQL нельзя
назвать языком программирования в полном смысле этого
слова.
SQL был задуман как инструмент работы пользователя с базой данных и позволял выполнять
следующий набор операций: r создание в базе данных новой таблицы;
r
добавление в таблицу новых записей;

r
изменение записей;
r
удаление записей;
r
выборка записей из одной или нескольких таблиц (в соответствии с
заданным условием);
r
изменение структур таблиц.
Со временем SQL усложнился — обогатился новыми
конструкциями, обеспечил возможность описания и управления новыми хранимыми
объектами (например, индексы, представления, триггеры и хранимые процедуры) — и
стал приобретать черты, свойственные языкам программирования.
При всех своих изменениях SQL остается единственным
механизмом связи между прикладным программным обеспечением и базой данных. В то
же время современные СУБД, а также информационные системы, использующие СУБД,
предоставляют пользователю развитые средства визуального построения запросов.
Язык SQL оперирует терминами, несколько отличающимися от
терминов реляционной теории, например, вместо "отношений"
используются "таблицы", вместо "кортежей" —
"строки", вместо "атрибутов" — "колонки" или
"столбцы".
Стандарт языка SQL хотя и основан на реляционной теории, но
во многих местах отходит он нее. Например, отношение в реляционной модели
данных не допускает наличия одинаковых кортежей, а таблицы в терминологии SQL
могут иметь одинаковые строки. Имеются и другие отличия.
Каждое предложение SQL — это запрос или обращение к
базе данных, которое приводит к изменению в базе данных. В соответствии с тем,
какие изменения происходят в базе данных, различают следующие типы запросов:
r
запросы на создание или изменение в базе данных новых или
существующих объектов (при этом в запросе описывается тип и структура
создаваемого или изменяемого объекта);
r
запросы на получение данных;
r запросы на добавление новых
данных (записей); r запросы на удаление данных; r обращения к СУБД.

Основным объектом хранения реляционной базы данных является
таблица, поэтому все SQL-запросы — это операции над таблицами. В соответствии с
этим, запросы делятся на:
r
запросы, оперирующие самими таблицами (создание и изменение
таблиц); r запросы,
оперирующие отдельными записями (или строками таблиц) или наборами записей.
Каждая таблица описывается в виде перечисления своих полей
(столбцов таблицы) с указанием:
r
типа хранимых в каждом поле значений;
r связей между таблицами
(задание первичных и вторичных ключей); r информации,
необходимой для построения индексов.
Запросы первого типа, в свою очередь, делятся на запросы,
предназначенные для создания в базе данных новых таблиц, и на запросы,
предназначенные для изменения уже существующих таблиц. Запросы второго типа
оперируют со строками, и их можно разделить на запросы следующего вида:
r
вставка новой строки;
r изменение значений полей
строки или набора строк; r удаление строки или набора строк.
Самый главный вид запроса — это запрос, возвращающий
(пользователю) некоторый набор строк, с которым можно осуществить одну из трех
операций:
r просмотреть полученный
набор; r изменить
все записи набора; r удалить все записи набора.
Таким образом, использование SQL сводится, по сути, к
формированию всевозможных выборок строк и совершению операций над всеми
записями, входящими в набор.
Язык SQL представляет собой совокупность операторов,
инструкций и вычисляемых функций. Согласно общепринятому стилю программирования,
операторы (и другие зарезервированные слова) в SQL всегда следует писать прописными буквами.
Операторы SQL
Основу языка SQL составляют операторы, условно разбитые не
несколько групп по выполняемым функциям. Можно выделить следующие группы
операторов (перечислены не все операторы SQL).
r Операторы DDL (Data
Definition Language) — операторы определения объектов базы данных:
 CREATE
SCHEMA — создать схему базы данных;
 DROP SHEMA
— удалить схему базы данных;
 CREATE
TABLE — создать таблицу;
 ALTER TABLE
— изменить таблицу;
 DROP TABLE
— удалить таблицу;
 CREATE
DOMAIN — создать домен;
 ALTER
DOMAIN — изменить домен;
 DROP DOMAIN
— удалить домен;
 CREATE
COLLATION — создать последовательность;
 DROP
COLLATION — удалить последовательность;  CREATE VIEW
— создать представление;  DROP
VIEW
— удалить представление.
r
Операторы DML (Data Manipulation Language) — операторы
манипулирования данными:
 SELECT
— отобрать строки из таблиц;
 INSERT
— добавить строки в таблицу;
 UPDATE
— изменить строки в таблице;
 DELETE
— удалить строки в таблице;
 COMMIT
— зафиксировать внесенные изменения;  ROLLBACK
— откатить внесенные изменения.
r
Операторы защиты и управления данными:
 CREATE
ASSERTION
— создать ограничение;
 DROP ASSERTION
— удалить ограничение;
 GRANT
— предоставить привилегии пользователю или приложению на манипулирование
объектами;
 REVOKE
— отменить привилегии пользователя или приложения.
Кроме того, есть группы операторов установки параметров
сеанса, получения информации о базе данных, операторы статического SQL,
операторы динамического SQL.
Наиболее важными для пользователя являются операторы
манипулирования данными (DML).

Примеры использования  операторов манипулирования данными
INSERT
— вставка строк в таблицу.

Пример 1. Вставка одной строки в таблицу:
INSERT INTO
P (PNUM, PNAME)
VALUES (4, "Иванов");

Пример 2. Вставка в таблицу нескольких строк,
выбранных из другой таблицы (в таблицу TMP_TABLE вставляются
данные о поставщиках из таблицы P, имеющие номера, большие 2):
INSERT INTO
TMP_TABLE (PNUM, PNAME)
SELECT PNUM, PNAME
 FROM P
 WHERE P.PNUM>2;
UPDATE
— обновление строк в таблице.

Пример 3. Обновление нескольких строк в таблице:
UPDATE P
SET PNAME = "Пушников"
WHERE P.PNUM = 1;

DELETE
— удаление строк в таблице.

Пример 4. Удаление нескольких строк в таблице:
DELETE FROM P
WHERE P.PNUM = 1;

Пример 5. Удаление всех строк в таблице:
DELETE FROM P;

Примеры использования оператора SELECT
Оператор SELECT является фактически самым
важным для пользователя и самым сложным оператором SQL. Он предназначен для
выборки данных из таблиц, т. е. он, собственно, и реализует одно из основных
назначений базы данных — предоставлять информацию пользователю.
Оператор SELECT всегда выполняется над некоторыми
таблицами, входящими в базу данных.

ЗАМЕЧАНИЕ
На самом деле в базах данных могут быть не только
постоянно хранимые таблицы, а также временные таблицы и так называемые
представления. Представления — это просто хранящиеся в базе данные SELECT-выражения. С точки зрения
пользователей представления — это таблица, которая не хранится постоянно в базе
данных, а "возникает" в момент обращения к ней. С точки зрения
оператора SELECT и постоянно хранимые таблицы, и временные таблицы, и
представления выглядят совершенно одинаково. Конечно, при реальном выполнении оператора
SELECT системой учитываются различия между
хранимыми таблицами и представлениями, но эти различия скрыты от
пользователя.

Результатом выполнения оператора SELECT
всегда является таблица. Таким образом, по результатам действий оператор SELECT
похож на операторы реляционной алгебры. Любой оператор реляционной алгебры
может быть выражен подходящим образом сформулированным оператором SELECT.
Сложность оператора SELECT определяется тем, что он содержит в себе все
возможности реляционной алгебры, а также дополнительные возможности, которых в
реляционной алгебре нет.
Отбор данных из одной таблицы
Пример 6. Выбрать все данные из таблицы поставщиков
(ключевые слова
SELECT... FROM...):
SELECT *
FROM P;
ЗАМЕЧАНИЕ
В результате получим новую таблицу, содержащую полную
копию данных из исходной таблицы P.

Пример 7. Выбрать все строки из таблицы поставщиков,
удовлетворяющих некоторому условию (ключевое слово WHERE...):

SELECT *
FROM P
WHERE P.PNUM > 2;
ЗАМЕЧАНИЕ
В качестве условия в разделе WHERE можно применять сложные логические
выражения, использующие поля таблиц, константы, сравнения (>, <, = и т. д.), скобки, союзы AND и OR, отрицание NOT.

Пример 8. Выбрать некоторые колонки из исходной
таблицы (указание списка отбираемых колонок):
SELECT P.NAME
FROM P;
ЗАМЕЧАНИЕ
В результате получим таблицу с одной колонкой,
содержащую все наименования поставщиков.
Если в исходной таблице присутствовало несколько
поставщиков с разными номерами, но одинаковыми наименованиями, то в
результирующей таблице будут строки с повторениями — дубликаты строк
автоматически не отбрасываются.

Пример 9. Выбрать некоторые
колонки из исходной таблицы, удалив из результата повторяющиеся строки
(ключевое слово DISTINCT):
SELECT DISTINCT P.NAME
FROM P;
ЗАМЕЧАНИЕ
Использование ключевого слова DISTINCT приводит к тому, что в
результирующей таблице будут удалены все повторяющиеся строки.
Пример 10. Использование скалярных выражений и
переименований колонок в запросах (ключевое слово AS...):
SELECT
 TOVAR.TNAME,
 TOVAR.KOL,
 TOVAR.PRICE,
 "=" AS EQU,
 TOVAR.KOL*TOVAR.PRICE AS SUMMA
FROM TOVAR;
В результате получим таблицу с колонками, которых не было в
исходной таблице TOVAR (табл. 9.16).
Таблица 9.16

TNAME

KOL

PRICE

EQU

SUMMA

Болт

10

100

=

1000

Гайка

20

200

=

4000

Винт

30

300

=

9000

PNUM

DNUM

VOLUME

1

1

100

2

1

150

3

1

1000

1

2

200

2

2

250

1

3

300

Пример 11. Упорядочение результатов
запроса (ключевое Таблица
9.17  слово ORDER BY...):
SELECT
 PD.PNUM,
 PD.DNUM,
 PD.VOLUME
FROM PD
ORDER BY DNUM;
В результате получим таблицу, упорядоченную по полю
DNUM (табл. 9.17).

Пример 12. Упорядочение результатов запроса по
нескольким полям с возрастанием или убыванием (ключевые слова ASC,
DESC):

SELECT
 PD.PNUM,
 PD.DNUM,
 PD.VOLUME
FROM PD
ORDER BY
DNUM ASC,
 VOLUME DESC;
В результате получим таблицу, в которой строки
идут в                          Таблица 9.18

PNUM

DNUM

VOLUME

3

1

1000

2

1

150

1

1

100

2

2

250

1

2

200

1

3

300

порядке возрастания значения поля DNUM, а строки с
одинаковым значением DNUM идут в порядке убывания значения
поля VOLUME
(табл. 9.18).
ЗАМЕЧАНИЕ
Если явно не указаны ключевые слова ASC или DESC, то по умолчанию принимается
упорядочение по возрастанию
(ASC).

Отбор данных из нескольких таблиц
Пример 13. Естественное соединение таблиц (способ 1 —
явное указание условий соединения):
SELECT
 P.PNUM,
 P.PNAME,
 PD.DNUM,
 PD.VOLUME
FROM P, PD
WHERE P.PNUM = PD.PNUM;
В результате получим новую таблицу, в которой строки с
данными о поставщиках соединены со строками с данными о поставках деталей
(табл. 9.19).
Таблица 9.19

PNUM

PNAME

DNUM

VOLUME

1

Иванов

1

100

1

Иванов

2

200

1

Иванов

3

300

2

Петров

1

150

2

Петров

2

250

3

Сидоров

1

1000

ЗАМЕЧАНИЕ
Соединяемые таблицы перечислены в разделе FROM оператора, условие соединения
приведено в разделе WHERE. Раздел WHERE, помимо условия соединения таблиц, может также содержать и
условия отбора строк.
Пример 14. Естественное соединение таблиц (способ 2 —
ключевые слова JOIN...
USING...):
SELECT
 P.PNUM,
 P.PNAME,
 PD.DNUM,
 PD.VOLUME
FROM P JOIN PD USING PNUM;
ЗАМЕЧАНИЕ
Ключевое слово USING позволяет явно указать, по
каким из общих колонок таблиц будет производиться соединение.

Пример 15. Естественное соединение таблиц (способ 3 —
ключевое слово NATURAL JOIN):
SELECT
 P.PNUM,
 P.PNAME,
 PD.DNUM,
 PD.VOLUME
FROM P NATURAL JOIN PD;
ЗАМЕЧАНИЕ
В разделе FROM не указано, по каким полям производится соединение. NATURAL JOIN автоматически соединяет по всем
одинаковым полям в таблицах.

Пример 16. Естественное соединение трех
таблиц:                                 Таблица 9.20

PNAME

DNAME

VOLUME

Иванов

Болт

100

Иванов

Гайка

200

Иванов

Винт

300

Петров

Болт

150

Петров

Гайка

250

Сидоров

Болт

1000

SELECT
 P.PNAME,
 D.DNAME,
 PD.VOLUME
FROM
 P NATURAL JOIN PD NATURAL JOIN D;
В         результате       получим          следующую    таблицу
— табл. 9.20.

Пример 17. Прямое произведение таблиц:
SELECT
 P.PNUM,
 P.PNAME,
 D.DNUM,
 D.DNAME
FROM P, D;
В результате получим следующую таблицу — табл. 9.21.
ЗАМЕЧАНИЕ
Так как не указано условие соединения таблиц, то каждая
строка первой таблицы соединится с каждой строкой второй таблицы.

                                       Таблица 9.21                                  Таблица
9.22. Отношение P (Поставщики)

PNUM

PNAME

DNUM

DNAME

1

Иванов

1

Болт

1

Иванов

2

Гайка

1

Иванов

3

Винт

2

Петров

1

Болт

2

Петров

2

Гайка

2

Петров

3

Винт

3

Сидоров

1

Болт

3

Сидоров

2

Гайка

3

Сидоров

3

Винт

PNUM

PNAME

PSTATUS

1

Иванов

4

2

Петров

1

3

Сидоров

2

DNUM

DNAME

DSTATUS

1

Болт

3

2

Гайка

2

3

Винт

1

Таблица
9.23. Отношение D (Детали)

Пример 18. Соединение таблиц по произвольному
условию. Рассмотрим таблицы поставщиков и деталей, которым присвоен некоторый
статус, — табл. 9.22 и 9.23.
Ответ на вопрос "Какие поставщики имеют право
поставлять какие детали?" дает следующий запрос:
SELECT
 P.PNUM,
 P.PNAME,
 P.PSTATUS,
 D.DNUM,
 D.DNAME,
 D.DSTATUS
FROM P, D
WHERE P.PSTATUS >= D.DSTATUS;
В результате получим следующую таблицу — табл. 9.24.
Таблица 9.24

PNUM

PNAME

PSTATUS

DNUM

DNAME

DSTATUS

1

Иванов

4

1

Болт

3

1

Иванов

4

2

Гайка

2

1

Иванов

4

3

Винт

1

2

Петров

1

3

Винт

1

3

Сидоров

2

2

Гайка

2

3

Сидоров

2

3

Винт

1

Использование имен корреляции (алиасов, псевдонимов)
Иногда приходится выполнять запросы, в которых таблица
соединяется сама с собой или одна таблица соединяется дважды с другой таблицей.
При этом используются имена корреляции (алиасы, псевдонимы),
которые позволяют различать соединяемые копии таблиц. Имена корреляции вводятся
в разделе FROM
и идут через пробел после имени таблицы. Имена корреляции должны использоваться
в качестве префикса перед именем столбца и отделяться от имени столбца точкой. Если
в запросе указываются одни и те же поля из разных экземпляров одной таблицы,
они должны быть переименованы для устранения неоднозначности в именованиях
колонок результирующей таблицы. Определение имени корреляции действует только
во время выполнения запроса.

Пример 19. Отобрать все пары поставщиков таким
образом, чтобы первый поставщик в паре имел статус, больший статуса второго
поставщика:
SELECT
 P1.PNAME AS PNAME1,
 P1.PSTATUS AS PSTATUS1,
 P2.PNAME AS PNAME2,
 P2.PSTATUS AS PSTATUS2
FROM
 P P1, P P2
WHERE P1.PSTATUS1 > P2.PSTATUS2;
В результате получим следующую таблицу — табл. 9.25.
Таблица 9.25

PNAME1

PSTATUS1

PNAME2

PSTATUS2

Иванов

4

Петров

1

Иванов

4

Сидоров

2

Сидоров

2

Петров

1

Пример 20. Рассмотрим ситуацию,
когда некоторые поставщики (назовем их контрагенты) могут выступать как в
качестве поставщиков деталей, так и в качестве получателей. Таблицы, хранящие
данные, могут иметь следующий вид — табл. 9.26—9.28.

         Таблица 9.26. Отношение CONTRAGENTS    Таблица 9.27. Отношение DETAILS (Детали)

Номер  контрагента NUM

Наименование  контрагента NAME

Номер  детали

DNUM

Наименование  детали DNAME

1

Иванов

1

Болт

2

Петров

2

Гайка

3

Сидоров

3

Винт

Таблица 9.28. Отношение
CD (Поставки)

Номер поставщика PNUM

Номер получателя CNUM

Номер детали DNUM

Поставляемое количество VOLUME

1

2

1

100

1

3

2

200

1

3

3

300

2

3

1

150

2

3

2

250

3

1

1

1000

В таблице CD (Поставки)
поля PNUM
и CNUM
являются внешними ключами, ссылающимися на потенциальный ключ NUM
в таблице CONTRAGENTS.

Ответ на вопрос "Кто кому что в каком количестве
поставляет?" дается следующим запросом:
SELECT
 P.NAME AS PNAME,
 C.NAME AS CNAME,
 DETAILS.DNAME,
 CD.VOLUME
FROM
 CONTRAGENTS P,
 CONTRAGENTS C,
 DETAILS,
 CD
WHERE
 P.NUM = CD.PNUM AND
 C.NUM = CD.CNUM AND
 D.DNUM = CD.DNUM;
В результате получим следующую таблицу — табл. 9.29.
Таблица 9.29

Наименование поставщика PNAME

Наименование получателя CNAME

Наименование детали  DNAME

Поставляемое количество
VOLUME

Иванов

Петров

Болт

100

Иванов

Сидоров

Гайка

200

Иванов

Сидоров

Винт

300

Петров

Сидоров

Болт

150

Петров

Сидоров

Гайка

250

Сидоров

Иванов

Болт

1000

ЗАМЕЧАНИЕ
Этот же запрос может быть выражен очень большим
количеством способов, например, так:
SELECT
 P.NAME AS PNAME,
 C.NAME AS CNAME,
 DETAILS.DNAME,
 CD.VOLUME
FROM
 CONTRAGENTS P,
 CONTRAGENTS C,
 DETAILS NATURAL JOIN CD
WHERE
 P.NUM = CD.PNUM AND
C.NUM = CD.CNUM;
Использование агрегатных функций в запросах
Пример 21. Получить общее количество поставщиков
(ключевое
слово COUNT):                                                                                Таблица 9.30

N

3

SELECT COUNT(*) AS N
FROM P;
В результате получим таблицу с одним столбцом и одной
строкой,  содержащей количество строк из таблицы P
(табл. 9.30).
Пример 22. Получить общее, максимальное, минимальное
и среднее количества поставляемых деталей (ключевые слова SUM,
MAX,
MIN,
AVG):

SELECT
SUM(PD.VOLUME) AS SM,
MAX(PD.VOLUME) AS MX,
MIN(PD.VOLUME) AS MN,
AVG(PD.VOLUME) AS AV
FROM PD;
В
результате получим таблицу с одной строкой (табл. 9.31). Таблица 9.31

SM

MX

MN

AV

2000

1000

100

333.33333333

Использование агрегатных функций с группировками
Пример 23. Для каждой
детали получить суммарное поставляемое количество (ключевое слово GROUP BY...):

Таблица 9.32

DNUM

SM

1

1250

2

450

3

300

SELECT
 PD.DNUM,
SUM(PD.VOLUME) AS SM
GROUP BY PD.DNUM;
Этот запрос будет выполняться
следующим образом. Сначала строки исходной таблицы будут сгруппированы так,
чтобы в каж-
 дую группу попали строки с
одинаковыми значениями DNUM. Потом внутри каждой группы будет
просуммировано поле VOLUME. От   каждой группы в результирующую таблицу будет
включена одна строка (табл. 9.32).
ЗАМЕЧАНИЕ
В списке отбираемых полей оператора SELECT, содержащего раздел GROUP BY, можно включать только агрегатные
функции и поля, которые входят в условие группировки. Следующий запрос
выдаст синтаксическую ошибку:
SELECT
 PD.PNUM,
 PD.DNUM,
SUM(PD.VOLUME) AS SM GROUP BY PD.DNUM;
Причина ошибки в том, что в список отбираемых полей
включено поле PNUM,
которое не входит в раздел GROUP BY. И действительно, в каждую полученную
группу строк может входить несколько строк с различными значениями поля PNUM. Из каждой группы строк будет
сформировано по одной итоговой строке. При этом нет однозначного ответа на
вопрос, какое значение выбрать для поля PNUM в итоговой строке.
Некоторые диалекты SQL не считают это за ошибку.
Запрос будет выполнен, но предсказать, какие значения будут внесены в поле PNUM в результирующей таблице,
невозможно.

Пример 24. Получить номера деталей, суммарное
поставляемое количество которых превосходит 400 (ключевое слово HAVING...).

ЗАМЕЧАНИЕ
Условие, что суммарное поставляемое количество должно
быть больше 400, не может быть сформулировано в разделе WHERE, т. к. в этом разделе нельзя
использовать агрегатные функции. Условия, использующие агрегатные функции,
должны быть размещены в специальном разделе HAVING.
SELECT
                                                          Таблица 9.33

DNUM

SM

1

1250

2

450

 PD.DNUM,
SUM(PD.VOLUME) AS SM
GROUP BY PD.DNUM
HAVING SUM(PD.VOLUME) > 400;
В
результате получим следующую таблицу — табл. 9.33.
ЗАМЕЧАНИЕ
В одном запросе могут встретиться как условия отбора
строк в разделе WHERE, так и условия отбора групп в разделе HAVING. Условия отбора групп нельзя
перенести из раздела HAVING в раздел WHERE. Аналогично и условия отбора строк нельзя перенести из
раздела WHERE в раздел HAVING, за исключением условий, включающих
поля из списка группировки GROUP BY.
Использование подзапросов
Очень удобным средством, позволяющим формулировать запросы
более понятным образом, является возможность использования подзапросов,
вложенных в основной запрос.

Пример 25. Получить список поставщиков, статус
которых меньше максимального статуса в таблице поставщиков (сравнение с
подзапросом):
SELECT *
FROM P
WHERE P.STATYS <
 (SELECT MAX(P.STATUS)    FROM P);
ЗАМЕЧАНИЕ
Так как поле P.STATUS сравнивается с результатом
подзапроса, то подзапрос должен быть сформулирован так, чтобы возвращать
таблицу, состоящую ровно из одной строки и одной колонки.
Результат выполнения запроса будет эквивалентен
результату следующей последовательности действий:
1.
Выполнить один
раз вложенный подзапрос и получить максимальное значение статуса.
2.
Просканировать
таблицу поставщиков P, каждый раз сравнивая значение статуса поставщика с результатом
подзапроса, и отобрать только те строки, в которых статус меньше максимального.

Пример 26. Использование предиката IN.
Получить список поставщиков, поставляющих деталь номер 2:
SELECT *
FROM P
WHERE P.PNUM IN
 (SELECT DISTINCT PD.PNUM
   FROM PD
WHERE PD.DNUM = 2);
ЗАМЕЧАНИЕ
В данном случае вложенный подзапрос может возвращать
таблицу, содержащую несколько строк.
Результат выполнения запроса будет эквивалентен
результату следующей последовательности действий:
1.
Выполнить один
раз вложенный подзапрос и получить список номеров поставщиков, поставляющих
деталь номер 2.
2.
Просканировать
таблицу поставщиков P, каждый раз проверяя, содержится ли номер поставщика в результате
подзапроса.

Пример 27. Использование предиката EXIST.
Получить список поставщиков, поставляющих деталь номер 2:
SELECT *
FROM P
WHERE EXIST
 (SELECT *
   FROM PD
   WHERE
     PD.PNUM = P.PNUM AND PD.DNUM = 2);
ЗАМЕЧАНИЕ
Результат выполнения запроса будет эквивалентен
результату следующей последовательности действий:
1.
Просканировать
таблицу поставщиков P, каждый раз выполняя подзапрос с новым значением
номера поставщика, взятым из таблицы P.
2.
В результат
запроса включить только те строки из таблицы поставщиков, для которых вложенный
подзапрос вернул непустое множество строк.
ЗАМЕЧАНИЕ
В отличие от двух предыдущих примеров, вложенный
подзапрос содержит параметр
(внешнюю ссылку), передаваемый из основного запроса —
номер поставщика P.PNUM. Такие подзапросы называются коррелируемыми (correlated).
Внешняя ссылка может принимать различные значения для каждой строки-кандидата,
оцениваемого  с помощью подзапроса, поэтому подзапрос должен выполняться заново
для каждой строки, отбираемой в основном запросе. Такие подзапросы характерны
для предиката EXIST, но
могут быть использованы и в других подзапросах.
ЗАМЕЧАНИЕ
Может показаться, что запросы, содержащие
коррелируемые подзапросы, будут выполняться медленнее, чем запросы с
некоррелируемыми подзапросами. На самом деле это не так, т. к. то, как
пользователь сформулировал запрос, не определяет, как этот запрос будет
выполняться. Язык SQL является не процедурным, а декларативным. Это значит, что
пользователь, формулирующий запрос, просто описывает, каким должен быть
результат запроса, а как этот результат будет получен — за это отвечает
сама СУБД.

Пример 28. Использование предиката NOT EXIST.
Получить список поставщиков, не поставляющих деталь номер 2:
SELECT *
FROM P
WHERE NOT EXIST
 (SELECT *
   FROM PD
   WHERE
     PD.PNUM = P.PNUM AND PD.DNUM = 2);
ЗАМЕЧАНИЕ
Так же как и в предыдущем примере, здесь используется
коррелируемый подзапрос. Отличие в том, что в основном запросе будут отобраны
те строки из таблицы поставщиков, для которых вложенный подзапрос не выдаст ни
одной строки.

Пример 29. Получить имена поставщиков, поставляющих
все детали:
SELECT DISTINCT PNAME
FROM P
WHERE NOT EXIST
 (SELECT *
   FROM D
   WHERE NOT EXIST
    (SELECT *
      FROM PD
      WHERE
        PD.DNUM = D.DNUM AND
        PD.PNUM = P.PNUM));
ЗАМЕЧАНИЕ
Данный запрос содержит два вложенных подзапроса и
реализует реляционную операцию деления отношений.
Самый внутренний подзапрос параметризован двумя
параметрами (D.DNUM, P.PNUM) и имеет следующий смысл: отобрать
все строки, содержащие данные о поставках поставщика с номером PNUM детали с номером DNUM. Отрицание NOT EXIST говорит  о том, что данный поставщик
не поставляет данную деталь. Внешний к нему подзапрос, сам являющийся вложенным
и параметризованным параметром P.PNUM, имеет смысл: отобрать список деталей, которые не
поставляются поставщиком PNUM. Отрицание NOT EXIST говорит о том, что для поставщика с номером PNUM не должно быть деталей, которые не
поставлялись бы этим поставщиком. Это в точности означает, что во внешнем
запросе отбираются только поставщики, поставляющие все детали.
Использование объединения, пересечения и разности
Пример 30. Получить имена
поставщиков, имеющих статус, больший 3, или поставляющих хотя бы одну деталь
номер 2 (объединение двух подзапросов — ключевое слово UNION):

SELECT P.PNAME
FROM P
WHERE P.STATUS > 3
UNION
SELECT P.PNAME
 FROM P, PD
 WHERE P.PNUM = PD.PNUM AND PD.DNUM = 2;
ЗАМЕЧАНИЕ
Результирующие таблицы объединяемых запросов должны
быть совместимы, т. е. иметь одинаковое количество столбцов и одинаковые типы
столбцов в порядке их перечисления. Не требуется, чтобы объединяемые
таблицы имели бы одинаковые имена колонок. Это отличает операцию объединения
запросов в SQL от операции объединения в реляционной алгебре. Наименования
колонок в результирующем запросе будут автоматически взяты из результата
первого запроса в объединении.

Пример 31. Получить имена
поставщиков, имеющих статус, больший 3, и одновременно поставляющих хотя бы
одну деталь номер 2 (пересечение двух подзапросов — ключевое слово INTERSECT):

SELECT P.PNAME
FROM P
WHERE P.STATUS > 3
INTERSECT
SELECT P.PNAME
 FROM P, PD
 WHERE P.PNUM = PD.PNUM AND
PD.DNUM = 2;

Пример 32. Получить имена
поставщиков, имеющих статус, больший 3, за исключением тех, кто поставляет хотя
бы одну деталь номер 2 (разность двух подзапросов — ключевое слово EXCEPT):

SELECT P.PNAME
FROM P
WHERE P.STATUS > 3
EXCEPT
SELECT P.PNAME
 FROM P, PD
 WHERE P.PNUM = PD.PNUM AND
PD.DNUM = 2;

Формальное описание синтаксиса  оператора выборки данных (SELECT)
с помощью BNF-нотации
Опишем синтаксис оператора выборки данных (оператора SELECT)
более точно. При описании синтаксиса операторов обычно используются условные
обозначения, известные как стандартные формы Бэкуса—Наура (BNF).
В BNF-обозначениях используются перечисленные далее
элементы.
r
Символ "::=" означает равенство по определению.
Слева от знака стоит определяемое понятие, справа — собственно определение
понятия.
r
Ключевые слова записываются прописными буквами. Они
зарезервированы и составляют часть оператора.
r
Метки-заполнители конкретных значений элементов и переменных
записываются курсивом.
r
Необязательные элементы оператора заключены в квадратные скобки [].

r
Вертикальная черта | указывает на то, что все
предшествующие ей элементы списка являются необязательными и могут быть
заменены любым другим элементом списка после этой черты.
r
Фигурные скобки {} указывают на то, что все
находящееся внутри них является единым целым.
r
Троеточие "..." означает, что предшествующая часть
оператора может быть повторена любое количество раз.
r
Многоточие, внутри которого находится запятая ".,..",
указывает, что предшествующая часть оператора, состоящая из нескольких
элементов, разделенных запятыми, может иметь произвольное число повторений.
Запятую нельзя ставить после последнего элемента.
ЗАМЕЧАНИЕ
Данное соглашение не входит в стандарт BNF, но позволяет
более точно описать синтаксис операторов SQL.
r Круглые скобки являются элементом оператора.
Синтаксис оператора выборки
В довольно сильно упрощенном виде оператор выборки данных
имеет следующий синтаксис (для некоторых элементов мы дадим не BNF-определения,
а словесное описание):
Оператор выборки::=
Табличное выражение
[ORDER BY
{{Имя столбца-результата [ASC | DESC]} | {Положительное
целое [ASC | DESC]}}.,..];

Табличное выражение::=
Select-выражение
[
{UNION | INTERSECT | EXCEPT} [ALL]
{Select-выражение | TABLE Имя таблицы | Конструктор
значений таблицы}
]

Select-выражение ::=
SELECT [ALL | DISTINCT]
{{{Скалярное выражение | Функция агрегирования | Select-выражение}

[AS Имя столбца]}.,..}
| {{Имя таблицы|Имя корреляции}.*}
| *
FROM {
{Имя таблицы [AS] [Имя корреляции] [(Имя
столбца.,..)]}
| {Select-выражение [AS] Имя корреляции [(Имя
столбца.,..)]}
| Соединенная таблица }.,..
[WHERE Условное выражение]
[GROUP BY {[{Имя таблицы|Имя корреляции}.]Имя
столбца}.,..]
[HAVING Условное выражение]
ЗАМЕЧАНИЕ
Select-выражение в разделе SELECT, используемое в качестве значения
для отбираемого столбца, должно возвращать таблицу, состоящую из одной строки и
одного столбца, т. е. скалярное выражение.
Условное выражение в разделе WHERE должно вычисляться для каждой
строки,  являющейся кандидатом в результирующее множество строк. В этом
условном выражении можно использовать подзапросы. Синтаксис условных выражений,
допустимых в разделе WHERE, рассматривается далее.
Раздел HAVING содержит условное выражение,
вычисляемое для каждой группы,  определяемой списком группировки в разделе GROUP BY. Это условное выражение может
содержать функции агрегирования, вычисляемые для каждой группы. Условное
выражение, сформулированное в разделе WHERE, может быть перенесено в раздел HAVING. Перенос условий из раздела HAVING в раздел WHERE невозможен, если условное выражение
содержит агрегатные функции. Перенос условий из раздела WHERE  в раздел HAVING является плохим стилем
программирования — эти разделы предназначены для различных по смыслу условий
(условия для строк и условия для групп строк).
Если в разделе SELECT присутствуют агрегатные функции, то
они вычисляются поразному в зависимости от наличия раздела GROUP BY. Если раздел GROUP BY отсутствует, то результат запроса
возвращает не более одной строки. Агрегатные функции вычисляются по всем
строкам, удовлетворяющим условному выражению в разделе WHERE. Если раздел GROUP BY присутствует, то агрегатные функции
вычисляются по отдельности для каждой группы, определенной в разделе GROUP BY.
Скалярное выражение — в качестве скалярных выражений в
разделе SELECT могут выступать либо имена столбцов таблиц, входящих в раздел FROM, либо простые функции, возвращающие
скалярные значения.
Функция агрегирования ::=
COUNT (*) |
{
{COUNT | MAX | MIN | SUM | AVG} ([ALL | DISTINCT] Скалярное
выражение)
}

Конструктор значений таблицы ::=
VALUES Конструктор значений строки.,..

Конструктор значений строки ::=
Элемент конструктора | (Элемент конструктора.,..)
| Select-выражение
ЗАМЕЧАНИЕ
Select-выражение, используемое в конструкторе значений
строки, обязано возвращать ровно одну строку.
Элемент конструктора ::=
Выражение для вычисления значения | NULL |
DEFAULT
Синтаксис соединенных таблиц
В разделе FROM оператора SELECT
можно использовать соединенные таблицы. Пусть в результате некоторых операций
мы получаем таблицы A и B. Такими операциями могут
быть, например, оператор SELECT или другая соединенная таблица.
Тогда синтаксис соединенной таблицы имеет следующий вид:
Соединенная таблица ::=
Перекрестное соединение
| Естественное соединение
| Соединение посредством предиката
| Соединение посредством имен столбцов
| Соединение объединения
Тип соединения ::=
INNER
| LEFT [OUTER]
| RIGTH [OUTER]
| FULL [OUTER]

Перекрестное соединение ::=
Таблица А CROSS JOIN Таблица В

Естественное соединение ::=
Таблица А [NATURAL] [Тип соединения] JOIN Таблица
В

Соединение посредством предиката ::=
Таблица А [Тип соединения] JOIN Таблица В
ON Предикат

Соединение посредством имен столбцов ::=
Таблица А [Тип соединения] JOIN Таблица В
USING (Имя столбца.,..)

Соединение объединения ::=
Таблица А UNION JOIN Таблица В

Опишем используемые термины.
CROSS JOIN — перекрестное соединение
возвращает просто декартово произведение таблиц. Такое соединение в разделе FROM
может быть заменено списком таблиц через запятую.
NATURAL JOIN — естественное соединение производится по
всем столбцам таблиц А и В, имеющим одинаковые имена. В результирующую
таблицу одинаковые столбцы вставляются только один раз.
JOIN ... ON — соединение посредством предиката объединяет
строки таблиц А
и В посредством
указанного предиката.
JOIN ... USING — соединение посредством имен столбцов
объединяет отношения подобно естественному соединению по тем общим столбцам
таблиц А
и Б,
которые указаны в списке USING.
OUTER — ключевое слово OUTER
(внешний) не является обязательным, оно не используется ни в каких операциях с
данными.
INNER — тип соединения
"внутреннее". Внутренний тип соединения используется по умолчанию,
когда тип явно не задан. В таблицах А и В
соединяются только те строки, для которых найдено совпадение.
LEFT (OUTER) — тип
соединения "левое (внешнее)". Левое соединение таблиц А
и В
включает в себя все строки из левой таблицы А и те строки из правой
таблицы В,
для которых обнаружено совпадение. Для строк из таблицы А, для которых не
найдено соответствия в таблице В, в столбцы, извлекаемые из таблицы В,
заносятся значения NULL.
RIGHT (OUTER) — тип
соединения "правое (внешнее)". Правое соединение таблиц А
и В
включает в себя все строки из правой таблицы В и те строки из левой
таблицы А,
для которых обнаружено совпадение. Для строк из таблицы В, для которых не
найдено соответствия в таблице А, в столбцы, извлекаемые из таблицы А
заносятся значения NULL.
FULL (OUTER) — тип
соединения "полное (внешнее)". Это комбинация левого и правого
соединений. В полное соединение включаются все строки из обеих таблиц. Для
совпадающих строк поля заполняются реальными значениями, для несовпадающих
строк поля заполняются в соответствии с правилами левого и правого со-
единений.
UNION JOIN — соединение объединения
является обратным по отношению к внутреннему соединению. Оно включает только те
строки из таблиц А и В, для которых не найдено совпадений. В них
используются значения NULL для столбцов, полученных из другой
таблицы. Если взять полное внешнее соединение и удалить из него строки,
полученные в результате внутреннего соединения, то получится соединение
объединения.
Использование соединенных таблиц часто облегчает восприятие
оператора SELECT,
особенно когда применяется естественное соединение. Если не использовать
соединенные таблицы, то при выборе данных из нескольких таблиц необходимо явно
указывать условия соединения в разделе WHERE. Если при этом пользователь
указывает сложные критерии отбора строк, то в разделе WHERE
смешиваются семантически различные понятия — как условия связи таблиц, так и
условия отбора строк (см. примеры 13—15 данной главы).
Синтаксис условных выражений раздела WHERE
Условное выражение, используемое в разделе WHERE
оператора SELECT,
должно вычисляться для каждой строки-кандидата, отбираемой оператором SELECT.
Условное выражение может возвращать одно из трех значений истинности: TRUE,
FALSE
или UNKNOUN.
Строка-кандидат отбирается в результирующее множество строк только в том
случае, если для нее условное выражение вернуло значение TRUE.

Условные выражения имеют следующий синтаксис (в целях
упрощения изложения приведены не все возможные предикаты):
Условное выражение ::=
[ ( ] [NOT]
{Предикат сравнения
| Предикат between
| Предикат in
| Предикат like
| Предикат null
| Предикат количественного сравнения
| Предикат exist
| Предикат unique
| Предикат match
| Предикат overlaps}
[{AND | OR} Условное выражение] [ ) ]
[IS [NOT] {TRUE | FALSE | UNKNOWN}]

Предикат сравнения ::=
Конструктор значений строки {= | < | >
| <= | >= | <>} Конструктор значений строки

Пример 33. Сравнение поля таблицы и скалярного
значения:
POSTAV.VOLUME > 100

Пример 34. Сравнение двух сконструированных строк:
(PD.PNUM, PD.DNUM) = (1, 25)
Этот пример эквивалентен условному выражению:
PD.PNUM = 1 AND PD.DNUM = 25

Предикат between ::=
Конструктор значений строки [NOT] BETWEEN
Конструктор значений строки AND Конструктор значений
строки

Пример 35. PD.VOLUME BETWEEN 10 AND 100

Предикат in ::=
Конструктор значений строки [NOT] IN
{(Select-выражение) | (Выражение для вычисления
значения.,..)}

Пример 36. P.PNUM IN (SELECT PD.PNUM FROM PD WHERE
PD.DNUM=2)

Пример 37. P.PNUM IN (1, 2, 3, 5)

Предикат like ::=
Выражение для вычисления значения строки-поиска [NOT] LIKE
Выражение для вычисления значения строки-шаблона [ESCAPE Символ]

ЗАМЕЧАНИЕ
Предикат LIKE производит поиск строки-поиска в
строке-шаблоне. В строке-шаблоне разрешается использовать два трафаретных
символа:
1.
Символ
подчеркивания "_" может использоваться вместо любого единичного символа в
строке-поиска.
2.
Символ процента
"%" может заменять набор любых
символов в строке-поиска (число символов в наборе может быть от 0 и более).
Предикат null ::=
Конструктор значений строки IS [NOT] NULL
ЗАМЕЧАНИЕ
Предикат NULL применяется специально для проверки,
не равно ли проверяемое выражение null-значению.
Предикат количественного сравнения ::=
Конструктор значений строки {= | < | > | <= |
>= | <>}
{ANY | SOME | ALL} (Select-выражение)
ЗАМЕЧАНИЕ
Кванторы ANY и SOME являются синонимами и полностью
взаимозаменяемы.
Если указан один из кванторов ANY и SOME, то предикат количественного
сравнения возвращает TRUE, если сравниваемое значение совпадает хотя бы с одним значением,
возвращаемом в подзапросе (select-выражении).
Если указан квантор ALL, то предикат количественного
сравнения возвращает TRUE, если сравниваемое значение совпадает с каждым значением,
возвращаемом в подзапросе (select-выражении).

Пример 38. P.PNUM = SOME (SELECT PD.PNUM FROM PD WHERE
PD.DNUM=2)

Предикат exist ::=
EXIST (Select-выражение)
ЗАМЕЧАНИЕ
Предикат EXIST возвращает значение TRUE, если результат подзапроса
(selectвыражения) не пуст.
Предикат unique ::=
UNIQUE (Select-выражение)
ЗАМЕЧАНИЕ
Предикат UNIQUE возвращает TRUE, если в результате подзапроса
(select-выражения) нет совпадающих строк.
Предикат match ::=
Конструктор значений строки MATCH [UNIQUE]
[PARTIAL | FULL] (Select-выражение)
ЗАМЕЧАНИЕ
Предикат MATCH проверяет, будет ли значение,
определенное в конструкторе строки, совпадать со значением любой строки,
полученной в результате подзапроса.
Предикат overlaps ::=
Конструктор значений строки OVERLAPS Конструктор
значений строки
ЗАМЕЧАНИЕ
Предикат OVERLAPS, является специализированным
предикатом, позволяющем определить, будет ли указанный период времени
перекрывать другой период времени.
Порядок выполнения оператора SELECT
Для того чтобы понять, как получается результат выполнения
оператора SELECT,
рассмотрим концептуальную схему его выполнения. Эта схема является именно
концептуальной, т. к. гарантируется, что результат будет таким, как если бы он
выполнялся шаг за шагом в соответствии с этой схемой. На самом деле, реально
результат получается более изощренными алгоритмами, которыми
"владеет" конкретная СУБД.
Стадия 1. Выполнение одиночного оператора SELECT
Если в операторе присутствуют ключевые слова UNION,
EXCEPT
и INTERSECT,
то запрос разбивается на несколько независимых запросов, каждый из которых
выполняется отдельно.
Шаг 1 (FROM). Вычисляется прямое декартово
произведение всех таблиц, указанных в обязательном разделе FROM.
В результате шага 1 получаем таблицу A.
Шаг 2 (WHERE). Если в операторе SELECT
присутствует раздел WHERE, то сканируется таблица A, полученная при
выполнении шага 1. При этом для каждой строки из таблицы A
вычисляется условное выражение, приведенное в разделе WHERE. В результат
включаются только те строки, для которых условное выражение возвращает значение
TRUE.
Если раздел WHERE опущен, то сразу переходим к шагу 3. Если  в
условном выражении участвуют вложенные подзапросы, то они вычисляются  в
соответствии с данной концептуальной схемой. В результате шага 2 получаем
таблицу B.

Шаг 3 (GROUP BY). Если в операторе SELECT
присутствует раздел GROUP BY, то строки таблицы B, полученной на втором
шаге, группируются в соответствии со списком группировки, приведенным в разделе
GROUP
BY. Если раздел GROUP BY опущен, то сразу переходим к
шагу 4. В результате шага 3 получаем таблицу С.
Шаг 4 (HAVING). Если в операторе SELECT
присутствует раздел HAVING, то группы, не удовлетворяющие условному
выражению, приведенному в разделе HAVING, исключаются. Если раздел HAVING
опущен, то сразу переходим к шагу 5. В результате шага 4 получаем таблицу D.

Шаг 5 (SELECT). Каждая группа,
полученная на шаге 4, генерирует одну строку результата следующим образом.
Вычисляются все скалярные выражения, указанные в разделе SELECT.
По правилам использования раздела GROUP BY такие
скалярные выражения должны быть одинаковыми для всех строк внутри каждой
группы. Для каждой группы вычисляются значения агрегатных функций, приведенных
в разделе SELECT.
Если раздел GROUP
BY отсутствовал, но в разделе SELECT есть агрегатные функции, то
считается, что имеется всего одна группа. Если нет ни раздела
GROUP BY, ни агрегатных функций, то считается, что
имеется столько групп, сколько строк отобрано к данному моменту. В результате
шага 5 получаем таблицу E, содержащую столько колонок, сколько
элементов приведено в разделе SELECT, и столько строк, сколько отобрано
групп.
Стадия 2. Выполнение операций UNION, EXCEPT,
INTERSECT
Если в операторе SELECT присутствовали ключевые слова UNION,
EXCEPT
и INTERSECT,
то таблицы, полученные в результате выполнения 1-й стадии, объединяются,
вычитаются или пересекаются.
Стадия 3. Упорядочение результата
Если в операторе SELECT
присутствует раздел ORDER BY, то строки полученной на предыдущих шагах
таблицы упорядочиваются в соответствии со списком упорядочения, приведенном в
разделе ORDER
BY.

Контрольные вопросы

1.
Какова история и версии языка SQL?
2.
Охарактеризуйте SQL.
3.
Какие действия выполняют операторы SQL над базой данных.
4.
Перечислите операторы SQL. Приведите их написание.
5.
Какой оператор SQL можно считать основным?
6.
Приведите примеры использования операторов SQL.

Темы для рефератов

1.
История развития языков манипулирования данными.
2.
Особенности реализации SQL в различных СУБД.
3.
Машинная реализация оптимизации и выполнения операторов SQL.

Вопросы
для обсуждения

1. Что
общего и различного у SQL и известных вам языков программирования?
Задачи и упражнения

Выполняя задания, в рабочей тетради необходимо
предварительно записать соответствующие операторы SQL, а также вид создаваемых
и модифицируемых таблиц. 1. Создать
таблицу для хранения данных о школьниках с полями: идентификатор
(индивидуальный номер), фамилия, имя, отчество, адрес, места работы родителей,
телефоны, профиль обучения, обозначение класса.
 Ввести
следующие ограничения:
ú  уникальность для
идентификатора;
ú  отсутствие пустых
значений (NULL)
для фамилии и адреса.
 Задать
первичный ключ (Primary
Key) для таблицы учащихся.
2.
Заполнить данными созданную таблицу (не менее 10 записей), при вводе
попытаться добавить записи с дублирующимися идентификаторами, однофамильцами,
без фамилии, без профиля, без адреса. Привести в тетради окончательный вид
созданной таблицы.
3.
Получить список фамилий и имен авторов с названиями написанных ими книг,
отсортированный по авторам.
4.
Получить список названий и авторов книг с указанием их темы,
отсортировать по названию книги.
5.
Получить список номеров ISBN для книг в бумажном переплете (тип р) с
указанием издательств, выпустивших книгу; список отсортировать по
издательствам.
6.
Изменить предыдущий запрос так, чтобы выводить еще и название книги.
7.
Составить список покупателей с названиями купленных ими книг. Отсортировать
по покупателям.
8.
Вывести количество книг, которые приобрел каждый покупатель.
Отсортировать по покупателю.
9.
Модифицировать предыдущий запрос таким образом, чтобы в списке
присутствовали и те покупатели, которые не купили ни одной книги.
10.
Вывести список покупателей, не покупавших книг. Отсортировать по
покупателю.
11.
Определить общее количество книг на складе (stock).
12.
Определить количество книг с розничной ценой выше 30.
13.
Определить выручку магазина при реализации всех книг.
14.
Определить прибыль магазина при реализации всех книг.
15.
Найти даты наиболее ранней и наиболее поздней публикаций (таблица editions).

16.
Получить информацию о книге с наиболее ранним сроком публикации.
17.
Найти среднюю цену (cost) для имеющихся книг на складе (stock).
Получить список книг, цена которых выше средней.
18.
Подсчитать количество покупателей (customers) с различными
фамилиями.
19.
Подсчитать количество книг, выпущенных в твердой (Hard)
и мягкой (Paper)
обложке.
20.
Для каждого покупателя (его кода) получить количество купленных им
когдалибо книг. Список выдать в порядке уменьшения количества купленных книг.
21.
Для каждого не единожды купившего книгу покупателя (его кода) получить
количество купленных им книг.
22.
Вывести список покупателей-однофамильцев с подсчетом их количества.
23.
Получить все сведения об авторах (authors).
24.
Получить список (имя и фамилия) всех авторов.
25.
Получить список (имя и фамилия) всех авторов, отсортированный по фами-
лиям.
26.
Получить всю информацию о переиздании книг (т. е. не первое издание, а
второе и выше), так чтобы вначале списка шли книги, выдержавшие наибольшее
количество переизданий (editions).
27.
Получить всю информацию об издании книг с типом h
в порядке их публикации.
28.
Получить информацию об изданиях книг до XXI века.
29.
Получить информацию об имеющихся книгах на складе (stock).
Отсортировать по убыванию количества, отсутствующие книги не выводить.
30.
Для каждого кода книги вывести ее стоимость, отпускную цену, количество
на складе, расходы магазина на покупку книги (с учетом количества), доходы от
их реализации и прибыль магазина. Отсортировать по ISBN.
31.
Получить список неповторяющихся кодов тем книг, имеющихся в наличии.
32.
Получить 10 книг, в наибольшем количестве имеющихся на складе.

модуль 9
РАЗДЕЛ 9.6

Жизненный цикл  информационной системы

Учебный материал

Понятие
и структура жизненного цикла ИС
Индустрия разработки автоматизированных информационных
систем зародилась  в 50—60-х годах XX века и к началу нового столетия приобрела
вполне законченные формы, выразившиеся в формировании соответствующего
методологического аппарата. Одним из базовых понятий методологии проектирования
информационных систем является понятие жизненного цикла.
Жизненный цикл (ЖЦ) информационной системы — период
времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания
информационной системы и заканчивается в момент ее полного изъятия из
эксплуатации.
Методология проектирования информационных систем описывает
жизненный цикл ИС в виде совокупности этапов и выполняемых на них процессов.
При этом для каждого этапа определяются состав и последовательность выполняемых
работ, получаемые результаты, методы и средства, необходимые для выполнения
работ, роли и ответственность участников и т. д. Такое формальное описание
жизненного цикла информационной системы позволяет спланировать и организовать
процесс ее коллективной разработки и обеспечить управление этим процессом.
Полный жизненный цикл информационной системы включает в
себя, как правило, стратегическое планирование, анализ, проектирование,
реализацию, внедрение и эксплуатацию. В общем случае жизненный цикл можно в
свою очередь разбить на ряд стадий.
Стадии
жизненного цикла ИС
Стадия — часть процесса создания информационной
системы, ограниченная определенными временными рамками и заканчивающаяся
выпуском конкретного продукта (моделей, программных компонентов, документации),
определяемого заданными для данной стадии требованиями.

Соотношение между процессами, выполняемыми на каждой стадии,
определяется используемой моделью жизненного цикла ИС.
Согласно методологии, предлагаемой Rational Software,
жизненный цикл информационной системы подразделяется на четыре стадии:
начальная стадия, стадия уточнения, стадия конструирования, стадия передачи в
эксплуатацию. Границы каждой стадии определены моментами времени, в которые
необходимо принимать определенные критические решения и, следовательно,
достигать определенных ключевых целей.
Так, на начальной стадии устанавливается область
применения системы и определяются граничные условия. Для этого необходимо
идентифицировать все внешние объекты, с которыми должна взаимодействовать
разрабатываемая система, и определить характер этого взаимодействия на высоком
уровне. На начальной стадии идентифицируются все функциональные возможности
системы и производится описание наиболее существенных из них.
На стадии уточнения проводится анализ
прикладной области и разрабатывается архитектурная основа информационной
системы. В конце стадии уточнения проводится анализ архитектурных решений и
способов устранения главных факторов риска в проекте.
На стадии конструирования разрабатывается
законченное изделие, готовое к передаче пользователю. По окончании этой стадии
определяется работоспособность разработанного программного обеспечения.
На стадии передачи в эксплуатацию разработанное
программное обеспечение  передается пользователям. При эксплуатации
разработанной системы в реальных условиях часто возникают различного рода
проблемы, которые требуют дополнительных работ по внесению корректив в
разработанный продукт.
Процессы
жизненного цикла ИС
Под процессом жизненного цикла ИС понимается
совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих входные данные в выходные.

Описание каждого процесса включает в себя перечень решаемых
задач, исходных данных и результатов. В соответствии с базовым международным
стандартом ISO/IEC 12207 все процессы жизненного цикла информационной системы
делятся на три группы: основные, вспомогательные и организационные.
Основные процессы жизненного цикла:
r
приобретение (действия и задачи заказчика, приобретающего ИС);
r
поставка (действия и задачи поставщика, который снабжает
заказчика программным продуктом или услугой);
r
разработка (действия и задачи, выполняемые разработчиком:
создание ИС, оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовка
тестовых и учебных материалов и т. д.);
r
эксплуатация (действия и задачи оператора — организации,
эксплуатирующей
систему);
r
сопровождение (действия и задачи, выполняемые сопровождающей
организацией: внесений изменений в ИС в целях исправления ошибок, повышения
производительности или адаптации к изменившимся условиям работы или требова-
ниям).
Среди основных процессов жизненного цикла наибольшую
важность имеют: разработка, эксплуатация и сопровождение. Каждый процесс
характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными
данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами.
Разработка информационной системы включает в себя все
работы по созданию информационного программного обеспечения и его компонентов в
соответствии  с заданными требованиями, а также оформление проектной и
эксплуатационной документации; подготовку материалов, необходимых для
тестирования разработанных программных продуктов; разработку материалов,
необходимых для обучения персонала. Разработка является одним из важнейших
процессов жизненного цикла информационной системы и, как правило, включает в
себя стратегическое планирование, анализ, проектирование и реализацию
(программирование).
Эксплуатационные работы можно подразделить на
подготовительные и основные. К подготовительным относятся: конфигурирование
базы данных и рабочих мест пользователей; обеспечение пользователей
эксплуатационной документацией; обучение персонала. Основные эксплуатационные
работы включают: непосредственно эксплуатацию; локализацию проблем и устранение
причин их возникновения; модификацию программного обеспечения; подготовку
предложений по совершенствованию системы; развитие и модернизацию ИС.
Процесс сопровождения играет весьма заметную роль в
жизни любой информационной системы. Наличие квалифицированного технического
обслуживания на этапе эксплуатации ИС является необходимым условием решения
поставленных перед ней задач, т. к. ошибки обслуживающего персонала могут
приводить к явным или скрытым финансовым потерям, сопоставимым со стоимостью
самой информационной системы.
Основными предварительными действиями при подготовке к
организации технического обслуживания информационной системы являются:
r
выделение наиболее ответственных узлов системы и определение для
них критичности простоя (это позволяет выделить наиболее критичные составляющие
информационной системы и оптимизировать распределение ресурсов для технического
обслуживания);
r
определение задач технического обслуживания и их разделение на
внутренние (решаемые силами обслуживающего подразделения) и внешние (решаемые
специализированными сервисными организациями), что позволяет четко определить
круг исполняемых функций и разделить ответственность;
r
проведение анализа имеющихся внутренних и внешних ресурсов,
необходимых для организации технического обслуживания в рамках описанных задач
и разделения компетенции (основные критерии для анализа: наличие гарантии на
оборудование, состояние ремонтного фонда, квалификация персонала);
r
подготовка плана организации технического обслуживания, в котором
определяются этапы выполняемых действий, сроки их исполнения, затраты на каждом
из этапов, ответственность исполнителей.
Вспомогательные процессы жизненного цикла:
r
документирование (формализованное описание информации, созданной
в течение жизненного цикла ИС);
r
управление конфигурацией (применение административных и
технических процедур на всем протяжении ЖЦ ИС для определения состояния
компонентов ИС и управления ее модификациями);
r
обеспечение качества (обеспечение гарантий того, что
информационная система и процессы ее жизненного цикла соответствуют заданным
требованиям и  утвержденным планам);
r
верификация (определение соответствия текущего состояния
разработки ИС, достигнутого на конкретном этапе, требованиям этого этапа);
r
аттестация (определение полноты соответствия заданных требований
и созданной системы их конкретному функциональному назначению);
r
совместная оценка (оценка состояния работ по проекту: контроль
планирования и управления ресурсами, персоналом, аппаратурой, инструментальными
средствами);
r
аудит (определение соответствия требованиям, планам и условиям
договора);
r
разрешение проблем (анализ и решение проблем независимо от их
происхождения или источника, которые обнаружены в ходе разработки,
эксплуатации, сопровождения или других процессов).
Среди вспомогательных процессов одно из главных мест
занимает управление конфигурацией, т. к. именно этот процесс поддерживает
основные процессы жизненного цикла информационной системы, прежде всего,
процессы разработки и
сопровождения.
При разработке проектов сложных информационных систем,
состоящих из многих компонентов, каждый из которых может разрабатываться
независимо и, следовательно, иметь несколько вариантов реализации и/или
несколько версий одной реализации, возникает проблема учета их связей и
функций, создания единой структуры и обеспечения развития всей системы.
Управление конфигурацией позволяет организовывать, систематически учитывать и
контролировать внесение изменений в различные компоненты информационной системы
на всех стадиях ее жизненного
цикла.
Организационные процессы:
r
управление (действия и задачи, которые могут выполняться любой
стороной, управляющей своими процессами);
r
создание инфраструктуры (выбор и сопровождение технологии,
стандартов и инструментальных средств; выбор и установка аппаратных и
программных средств, используемых для разработки, эксплуатации или
сопровождения ИС);
r
усовершенствование (оценка, измерение, контроль и
усовершенствование процессов жизненного цикла ИС);
r
обучение (первоначальное обучение и последующее постоянное
повышение квалификации эксплуатирующего и обслуживающего персонала).
Управление проектом связано с вопросами планирования и
организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля за сроками и
качеством выполняемых работ. Техническое и организационное обеспечение
проекта включает: r выбор методов и инструментальных
средств для реализации проекта;
r
определение методов описания промежуточных состояний разработки;
r
разработку методов и средств испытаний созданного программного
обеспе- чения;
r
обучение персонала.
Каждый из рассмотренных процессов жизненного цикла
информационной системы включает ряд действий. Например, процесс приобретения ИС
включает такие действия, как инициирование приобретения, подготовку заявочных
предложений, разработку и корректировку договора, надзор за деятельностью
поставщика, приемку и завершение работ.
Каждое действие, в свою очередь, предполагает решение ряда
задач. Например, подготовка заявочных предложений должна предусматривать:
формулирование требований к системе, формирование списка программных продуктов,
установление условий и соглашений, описание технических ограничений (среда
функционирования системы и т. д.) и др.
Модели
жизненного цикла ИС
Модель жизненного цикла ИС — структура, определяющая
последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на
протяжении жизненного цикла.
Модель ЖЦ зависит от специфики, масштаба и сложности
проекта, а также от специфики условий, в которых система создается и
функционирует. Модель жизненного цикла информационной системы включает в себя:
стадии, результаты выполнения работ на каждой стадии, ключевые события (точки
завершения работ и принятия решений).
Модель жизненного цикла отражает различные состояния
системы, начиная с момента возникновения необходимости в данной ИС и заканчивая
моментом ее полного вывода из эксплуатации. Рассмотрим основные модели жизненного
цикла информационных систем, используемые до настоящего времени.
Каскадная модель (рис. 9.4) предусматривает
последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке.
Переход на следующий этап возможен только в случае полного завершения работ на
предыдущем этапе. Требования, определенные на стадии формирования целей и
задач, строго документируются в виде технического задания и контролируются на
протяжении всего времени разработки проекта. Каждая стадия завершается выпуском
полного комплекта  документации, достаточной для того, чтобы разработка могла
быть продолжена другой командой разработчиков.

Рис. 9.4. Каскадная модель ЖЦ ИС
Итерационная модель (рис. 9.5)
похожа на каскадную. Основное ее отличие от каскадной модели заключается в том,
что разработка информационной системы ведется итерациями с циклами обратной
связи между этапами. Межэтапные корректи-

Рис. 9.5. Итерационная модель ЖЦ ИС
ровки, с одной стороны, позволяют учитывать реально
существующее взаимовлияние результатов разработки на различных этапах, а с
другой — время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.

Спиральная модель (рис. 9.6).
На каждом витке спирали выполняется создание очередной версии продукта,
уточняются требования проекта, определяется его качество и планируются работы
следующего витка. Особое внимание уделяется начальным этапам разработки —
анализу и проектированию, где реализуемость тех или иных технических решений
проверяется и обосновывается посредством создания прототипов (макетирования).
Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в
результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.

Рис. 9.6. Спиральная модель ЖЦ ИС
Преимущества
и недостатки  моделей жизненного цикла ИС
При разработке достаточно простых информационных систем
каждое приложение представляет собой единый, функционально и информационно
независимый блок. Для создания такого типа приложений эффективным является
каскадный способ, каждый этап которого завершается после полного выполнения и
документального оформления всех предусмотренных на нем работ. К положительным
сторонам применения каскадного подхода можно отнести следующие:
r
на каждом этапе формируется законченный набор проектной
документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;
r
выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют
планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.
Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении
таких ИС, когда  в самом начале разработки можно достаточно точно и полно
сформулировать все требования к системе. Основным недостатком этого подхода
является то, что  реальный процесс создания системы никогда полностью не
укладывается в такую жесткую схему, постоянно возникает потребность в возврате
к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В
результате реальный процесс создания ИС оказывается соответствующим
итерационной модели.
Спиральная модель ЖЦ была предложена для преодоления
перечисленных проблем каскадного метода. На этапах анализа и проектирования
реализуемость технических решений и степень удовлетворения потребностей
заказчика проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали
соответствует созданию работоспособного фрагмента или версии системы, что
позволяет уточнить требования, цели и характеристики проекта, определить
качество разработки, спланировать работы следующего витка спирали.
Основная проблема спирального цикла — определение момента
перехода на следующий этап. Для ее решения вводятся временные ограничения на
каждый из этапов жизненного цикла, и переход осуществляется в соответствии с
планом, даже если не вся запланированная работа закончена. Планирование
производится на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах,
и личного опыта разработчиков.
Несмотря на настойчивые рекомендации экспертов в области
проектирования и разработки ИС, многие компании продолжают использовать
каскадную модель вместо какого-либо варианта итерационной модели. Перечислим
основные причины, по которым каскадная модель сохраняет свою популярность.
r
Привычка. Многие ИТ-специалисты получали образование в то
время, когда изучалась только каскадная модель, поэтому она используется ими и
в настоящее время.
r
Иллюзия снижения рисков участников проекта
(заказчика и исполнителя). Каскадная модель предполагает разработку законченных
продуктов на каждом этапе: технического задания, технического проекта,
программного продукта и пользовательской документации. Разработанная
документация позволяет не только определить требования к продукту следующего
этапа, но и определить обязанности сторон, объем работ и сроки (при этом
окончательная оценка сроков и стоимости проекта производится на начальных
этапах, после завершения обследования). Очевидно, что если требования к
информационной системе меняются в ходе реализации проекта, а качество
документов оказывается невысоким (требования неполны и/или противоречивы), то в
действительности использование каскадной модели создает иллюзию определенности
и на деле увеличивает риски, уменьшая лишь ответственность участников проекта.
r
Проблемы внедрения при использовании
итерационной модели. В некоторых  областях спиральная модель не может
применяться, поскольку невозможно  использование/тестирование продукта,
обладающего неполной функциональ- ностью (например, космические и военные
разработки, атомная энергетика и т. д.). Поэтапное итерационное внедрение
информационной системы для бизнеса возможно, но сопряжено с организационными
сложностями (перенос данных, интеграция систем, изменение бизнес-процессов,
учетной политики, обучение пользователей). Трудозатраты при поэтапном
итерационном внедрении оказываются значительно выше, а управление проектом
требует настоящего искусства. Предвидя указанные сложности, заказчики выбирают
каскадную модель, чтобы "внедрять систему один раз".

Контрольные вопросы

1.
Что понимается под жизненным циклом информационной системы?
2.
Охарактеризуйте основные стадии жизненного цикла ИС.
3.
На какие группы делятся процессы жизненного цикла ИС?
4.
Какие задачи решают основные процессы жизненного цикла ИС?
5.
Какова роль в жизненном цикле ИС вспомогательных процессов?
6.
Какие функции в обеспечении жизненного цикла информационной системы
выполняют организационные процессы?
7.
Что называется моделью жизненного цикла ИС?
8.
Охарактеризуйте основные модели жизненного цикла ИС.
9.
В чем вы видите преимущества и недостатки рассмотренных моделей
жизненного цикла ИС?

Темы для рефератов

1.
Методы проектирования информационных систем.
2.
Современные подходы к построению информационных систем.
3.
Стандарты в области построения информационных систем.
4.
Универсальный язык моделирования (UML) как средство описания
информационных систем.
5.
Методология быстрой разработки информационных систем RAD.
6.
Основные стратегии внедрения информационных систем.
7.
Направления развития информационных систем.

Вопросы для
обсуждения

1.
Какие факторы можно назвать в пользу собственной разработки ИС?
2.
Какие факторы можно назвать в пользу покупки ИС?
3.
Какое влияние на свойства системы оказывают поддерживаемые в ней
стандарты информационных технологий?
4.
Почему разработки крупных информационных систем должны базироваться на
стандартах открытых систем?
5.
Какова, по вашему мнению, роль конечного пользователя в постановке задач
по созданию автоматизированных информационных систем?

Задачи и упражнения

1.
Приведите примеры ситуаций, в которых целесообразно использовать ту или
иную модель жизненного цикла информационной системы.
2.
Сравните этапы ЖЦ информационной системы с этапами решения задач с
помощью компьютера. Проведите аналогию между различными моделями жизненного
цикла ИС и способами "компьютерного" решения задач.
3.
Заполните таблицу по образцу — табл. 9.34.
Таблица 9.34. Этапы
проектирования АИС и их характеристики

№

Наименование этапа

Основные характеристики

Результат

1

Анализ

Определение
  основных задач АИС, определение функций
с помощью которых решаются эти задачи

1. Модель АИС, состоящая из описания предметной области, ресурсов и
  потоков данных, перечень требований и ограничений к технической реализации
  АИС. 2. Аппаратно-технический состав создаваемой АИС

Лабораторная работа

1.
Разбившись на творческие группы (3—5 человек), разработайте структуру
информационно-справочной системы для подготовки к итоговой аттестации по одному
из школьных предметов. Реализуйте разработанную модель одним из способов:
 в
виде электронного учебника в одном из HTML-редакторов;  в виде мультимедийной презентации;  в виде базы данных;  другим способом.
Предусмотрите удобный интерфейс, позволяющий быстро
находить необходимую информацию.

модуль 9
РАЗДЕЛ 9.7

Система управления  базами данных
Microsoft Access

Учебный материал

Возможности СУБД MS Access
В переводе с английского языка Access означает
"доступ". Первая версия СУБД Access появилась в начале 90-х годов
прошлого века. Это была первая настольная реляционная СУБД для 16-разрядной
версии Windows. Популярность Access значительно возросла после включения этой
СУБД в состав Microsoft Office. Благодаря гибкой архитектуре системы,
реляционная обработка данных в MS Access оптимально сочетает все средства и
возможности, упрощающие поиск, анализ, поддержку и защиту данных, поскольку они
сохраняются в одном месте.
MS Access является одной из самых мощных, но, в то же
время, простых в использовании СУБД. В ней можно создавать большинство
приложений без написания ни единой строки программы. Для случая же разработки
более сложных объектов в MS Access предусмотрена возможность использования
достаточно мощного языка программирования — Visual Basic for Application. Кроме
того, используя такие возможности языка программирования С, как функции и
обращения к Windows API (Application Programming Interface — интерфейс
прикладных программ Windows), можно написать подпрограмму для взаимодействия
Access с другими приложениями-источниками данных.
MS Access может эксплуатироваться как автономная СУБД в
режиме файл-сервера или клиентского компонента таких продуктов, как SQL Server.
Имея средства поддержки протокола ODBC (Open Database Connectivity),
описываемая система позволяет подключаться к базам данных множества различных
форматов (dBASE, FoxPro, Oracle, Sybase и др.) и обеспечивать операции
импортирования, экспортирования и связывания внешних файлов, в том числе
форматов MS Excel, многих текстовых форматов ASCII (с фиксированной длиной
строки или заданным ограничителем), а также данных в формате HTML. При этом в результате
импортирования создается таблица Access, а в результате экспортирования таблицы
Access формируется файл заданного формата.

СУБД Access поддерживает обработку транзакций с гарантией их
целостности. Кроме того, благодаря наличию защиты на уровне пользователя,
система позволяет контролировать доступ к данным отдельных пользователей и
целых групп.
Значительно облегчают работу в MS Access мастера, автоматически
строящие нужные объекты в соответствии с параметрами, задаваемыми
пользователем. В составе СУБД около ста мастеров, помогающих конструировать
базы данных, приложения, таблицы, формы, отчеты, диаграммы, почтовые наклейки,
элементы управления и т. п. Допускается также настройка мастеров для решения
различных задач.
В Access предусмотрены все возможности, обеспечивающие ее
связь с Интернет/интранет. Соответствующий мастер, который можно выбрать из
объекта Страницы, позволяет перенести сохраненные в формате HTML
документы Access на Web-страницу, делая их доступными для использования в сети,
а также получать доступ к данным, которые размещены на Web-странице,
непосредственно из форм СУБД.
MS Access, как и Excel, поддерживает режим WYSIWYG и работу
с графическим приложением Microsoft Graph, что позволяет создавать в обеих
системах однотипные диаграммы. Кроме того, в Access, как и в Excel,
предусмотрен мастер сводных таблиц, с помощью которого можно осуществлять обмен
данными между приложениями (информацию из баз данных Access переносить или
связывать с таблицами Excel; в Access создавать сводные таблицы на основе
таблиц Excel).
К основным объектам СУБД MS Access относятся таблицы,
предназначенные для хранения данных; запросы, обеспечивающие выборку
данных; формы, служащие для ввода данных; отчеты, создающиеся для
вывода данных на принтер в удобной для пользователя форме; макросы и модули,
позволяющие обрабатывать данные средствами языка программирования; страницы,
обеспечивающие связь базы данных с Интернет/интранет.
Работа с таблицами
Таблица — это объект, который создается и
используется для хранения данных.
Таблицы являются основными объектами любой базы данных. Во-первых,
в таблицах содержатся все данные, имеющиеся в базе, а во-вторых, таблицы хранят
структуру БД (поля, их типы и свойства). Таблицы состоят из строк и столбцов.
Столбцы таблицы отражают общие свойства или характеристики объектов реального
мира, которые моделируются с использованием данной таблицы. Для каждого
свойства выделяется один столбец, называемый полем. Строки таблицы
соответствуют различным экземплярам реальных объектов и называются записями.

Поля базы данных не просто определяют структуру базы — они
еще задают групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие
каждому из полей. В табл. 9.35 перечислены основные свойства полей таблиц СУБД
MS Access.
Поскольку в разных полях таблицы могут содержаться данные
разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа
данных. Так, например, список указанных ранее свойств полей относится, в
основном, к полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь
эти свойства, но могут добавлять к ним и свои. Например, для данных,
представляющих действительные числа, важным свойством является количество
знаков после десятичной запятой. С другой стороны, для полей, используемых для
хранения рисунков, звукозаписей, видеоклипов и других объектов OLE, большинство
указанных ранее свойств не имеют смысла.
Таблица 9.35

Свойство поля БД

Описание

Имя поля

Определяет, как следует обращаться к данным этого
  поля при автоматических операциях с БД (по умолчанию имена полей используются
  в качестве заголовков столбцов таблиц)

Тип поля

Определяет тип данных, которые могут содержаться в
  данном поле

Размер поля

Определяет предельную длину (в символах) данных,
  которые могут размещаться в данном поле

Формат поля

Определяет способ форматирования данных в ячейках,
  принадлежащих полю

Маска ввода

Определяет форму, в которой вводятся данные в поле
  (служит средством автоматизации ввода данных)

Подпись

Определяет заголовок столбца таблицы для данного поля
  (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется
  свойство Имя поля)

Значение по умолчанию

Это то
  значение, которое вводится в ячейки поля автоматически
(средство автоматизации ввода данных)

Условие на значение

Ограничение, используемое для проверки правильности
  ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как
  правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты)

Сообщение об ошибке

Текстовое сообщение, которое выдается автоматически
  при попытке ввода в поле ошибочных данных

Обязательное поле

Свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при
  наполнении базы данных

Пустые строки

Свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное
  поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к
  некоторым, например к текстовым)

Индексированное поле

Служит средством ускорения операций поиска и
  сортировки  записей по значению, хранящемуся в данном поле. Для
  индексированных полей можно также задать проверку на наличие повторов их
  значений, что позволяет автоматически исключить дублирование данных

Процесс создания таблицы заключается в задании ее полей и
назначении их свойств. В MS Access существует несколько способов создания
таблиц.
r
С использованием Мастера баз данных, который
позволяет создавать всю базу данных, содержащую необходимые отчеты, таблицы и
формы, за одну операцию. Заметим, что мастер баз данных нельзя использовать для
добавления новых таблиц, форм, отчетов в уже существующую базу данных.
r
С помощью Мастера таблиц, позволяющего выбрать поля для
создаваемой таблицы из множества определенных ранее таблиц (таких, например,
как "деловые контакты", "список личного имущества",
"рецепты" и др.).
r
Вводом данных непосредственно в пустую таблицу в режиме Таблицы.
При сохранении новой таблицы в Access данные анализируются и каждому полю
присваивается необходимый тип данных и формат.
r
Определением всех параметров макета таблицы в режиме Конструктора.
В этом режиме можно самостоятельно задать имена полей, выбрать их тип и
настроить свойства, определить ключевое поле.
r
Импортом таблиц из другой базы данных, возможно, даже созданной в
другой системе.
Независимо от метода, примененного для создания таблицы,
всегда имеется возможность использования режима Конструктора для
дальнейшего изменения макета таблицы (например, для добавления новых полей,
установки значений по умолчанию или для создания масок ввода). Основными
режимами работы с таблицей  являются режим Конструктора и режим Таблицы.

В режиме Конструктора задается структура
таблицы, т. е. определяются типы и свойства полей, их количество и названия
(заголовки столбцов). Чтобы добавить поле, в верхней части окна таблицы следует
ввести имя поля и определить его тип.
Тип данных определяет, какого вида данные допускается
вводить в конкретное поле. Правильный выбор типа данных обеспечивает корректный
ввод данных и выполнение таких операций над ними, как сортировка,
математические вычисления, логические и другие преобразования. В табл. 9.36
представлены типы данных, которые могут быть заданы полям Access, и их
описание.
Для определения каждой записи таблицы используется
уникальная метка (столбец или набор столбцов, однозначно определяющих строку
таблицы), называемая ключом. Ключевые поля в таблицах используются для
создания межтабличных связей. Чтобы определить ключ, следует выделить строку с
описанием нужного поля и нажать кнопку Ключевое поле на панели
инструментов.
Режим Таблицы открывает заготовку, в которой
все поля имеют формальные имена (Поле1, Поле2... и т. д.) и
один стандартный (текстовый) тип данных. Такую таблицу можно сразу наполнять
информацией.
Режим Таблицы используется для просмотра, добавления,
изменения, простейшей сортировки или удаления данных. Можно также изменить
внешний вид или структуру таблицы, добавив или удалив столбцы.
Таблица 9.36

Тип данных

Описание

Текстовый
(значение по умолчанию)

Текст или числа, не требующие проведения расчетов,
  например номера телефонов (до 255 знаков)

Числовой

Числовые данные различных форматов, используемые для
  проведения расчетов

Дата/время

Для хранения информации о дате и времени с 100 по
  9999 год включительно

Денежный

Денежные значения и числовые данные, используемые в математических
  расчетах, проводящихся с точностью до 15 знаков в целой и до 4 знаков в
  дробной частях

Поле MEMO

Для хранения комментариев (до 65 535 символов)

Счетчик

Специальное числовое поле, в котором MS Access
  автоматически присваивает уникальный порядковый номер каждой записи. Значения
  полей этого типа обновлять нельзя

Логический

Может иметь только одно из двух возможных значений: True/False
  (Да/Нет)

Поле объекта OLE

Объект (например, электронная таблица Microsoft Excel, документ
  Microsoft Word, рисунок, звукозапись или другие данные в двоичном формате),
  связанный или внедренный в таблицу MS Access

Гиперссылка

Строка, состоящая из букв и цифр и представляющая
  адрес гиперссылки

Мастер подстановок

Создает поле, в котором предлагается выбор значений
  из списка или из поля со списком, содержащего набор постоянных значений или
  значений из другой таблицы. Это в действительности не тип поля, а способ
  хранения поля

Строки в таблице можно отсортировать согласно содержимому
одного или нескольких столбцов. Для этого достаточно выбрать поле, по которому
будет осуществляться сортировка, и нажать кнопку Сортировка по возрастанию
(или Сортировка по убыванию) на панели инструментов.
Фильтрация позволяет просмотреть в форме только определенные
записи. Для этого следует выбрать данные, по которым нужно провести отбор, и
нажать кнопку Фильтр по выделенному на панели инструментов. Изменить
фильтр можно с помощью одноименной команды. Чтобы задать более подробное
условие для фильтрации, выберите в меню Записи команду Фильтр и
подкоманду Расширенный фильтр. Для применения обычного или
расширенного фильтра нажмите кнопку Применить фильтр на панели
инструментов.
Будучи средством отражения отношений между объектами,
таблицы в реляционной базе данных являются взаимосвязанными. Связи между
таблицами устанавливаются посредством их общих полей (одинаковых по форматам и,
как правило, по названию), имеющихся в связываемых таблицах.
Для создания связей между таблицами необходимо
воспользоваться командой Схема данных меню Сервис. В открывшемся
окне Добавление таблицы следует выбрать таблицы, которые нужно включить
в структуру межтабличных связей. После ввода в схему данных всех таблиц,
которые нужно связать, приступают к созданию связей между их полями. Связь
между полями таблиц устанавливают путем "перетаскивания" имени поля
из одной таблицы и "наложения" его на поле, с которым должна быть
установлена связь, в другой таблице. Для связывания сразу нескольких полей их
следует перемещать при нажатой клавише <Ctrl>.
Выделяют несколько типов связей между таблицами в схеме.
r
"Один-к-одному", при которой одному значению
поля таблицы А соответствует только одно значение поля таблицы В.
Связь с отношением "один-к-одному" применяют для разделения очень
широких таблиц, для отделения части таблицы в целях ее защиты, а также для
сохранения сведений, относящихся к подмножеству записей в главной таблице.
r
"Один-ко-многим", когда одному значению поля
таблицы А
может соответствовать несколько (одно или более) значений полей таблицы В
(эти поля называют внешними ключами), а значение поля в таблице В
не может иметь более одного соответствующего ему значения поля в таблице А.

r "Многие-ко-многим",
при которой одному значению поля таблицы А может
соответствовать несколько значений полей таблицы В, а одному значению поля
таблицы В
— несколько значений полей таблицы А. Такая схема реализуется только с
помощью третьей (связующей) таблицы, ключ которой состоит, по крайней мере, из
двух полей, одно из которых является общим с таблицей А, а другое — общим с
таблицей В.

Тип создаваемой связи зависит от полей, для которых
определяется связь. Так, связь "один-к-одному" создается в том
случае, когда оба связываемых поля являются ключевыми или имеют уникальные
индексы; связь "один-ко-многим" создается в ситуации, когда только
одно из полей является ключевым или имеет уникальный индекс, т. е. значения в
нем не повторяются; связь "многие-ко-многим" фактически представляет
две связи типа "один-ко-многим" через третью таблицу, ключ которой
состоит, по крайней мере, из двух полей, общих для двух других таблиц.
Важнейшей задачей, которую позволяет решать схема данных, является
обеспечение логической целостности данных в базе.
Целостность данных означает систему правил,
используемых в СУБД MS Access для поддержания связей между записями в связанных
таблицах (таблицах, объединенных с помощью связи) и обеспечивающих защиту от
случайного удаления или изменения связанных данных.
Контролировать целостность данных можно при выполнении
следующих условий:
r
связанное поле (поле, посредством которого осуществляется связь)
одной таблицы является ключевым полем или имеет уникальный индекс;
r
связанные поля имеют один тип данных (исключением является поле
счетчика, которое может быть связано с числовым полем, имеющим тип Длинное
целое);
r
таблицы принадлежат одной базе данных MS Access (для связанных
таблиц из баз данных других форматов установить целостность данных невозможно).

Следует заметить, что для установки целостности данных база
данных, в которой находятся таблицы, должна быть открыта. С целью обеспечения
целостности данных необходимо задать свойства установленной между таблицами
связи. Для этого следует щелкнуть правой кнопкой мыши на линии схемы,
обозначающей связь, и выбрать команду Изменить связь. В появившемся
диалоговом окне Изменение связей следует выбрать режим Обеспечение
целостности данных, а также задать каскадное обновление связанных полей
и каскадное удаление связанных записей. Данная операция в дальнейшем
обеспечит одновременное обновление или удаление данных во всех подчиненных
таблицах при их изменении в главной таблице.
Работа с запросами
Запрос — это средство извлечения из базы данных
информации, отвечающей некоторым условиям, и предоставления их пользователю в
удобном виде.
Запросы
служат для выполнения таких операций, как отбор данных, их сортировка и
фильтрация. Результат запроса выводится в виде таблицы, все записи которой
удовлетворяют заданным условиям. Условие поиска — это простое или сложное
логическое выражение. Простое логическое выражение представляет собой либо
операцию отношения ( , , , , , ),
либо поле логического типа. Сложное логическое выражение содержит логические
операции "и", "или", "не". В условиях запроса
также могут использоваться арифметические выражения. Кроме того, СУБД позволяет
формировать вычисляемые поля, которые не хранятся в самой БД, а создаются в ходе
формирования запроса для проведения вычислений.
С помощью запросов можно преобразовывать данные по заданному
алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнение таблиц
данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие
вычисления  в таблицах и многое другое. Создаются запросы либо в режиме Конструктора,
либо в режиме Таблицы. В MS Access можно создавать следующие типы
запросов: r запрос
на выборку, обеспечивающий выборку из одной или нескольких таблиц данных,
удовлетворяющих условиям отбора, и вывод их в определенном по- рядке;
r
запрос с параметрами — это запрос, при выполнении которого
в его диалоговом окне пользователю выдается приглашение ввести данные (критерии
отбора), на основе которых будет выполняться запрос;
r
запрос на изменение (удаление, обновление, добавление
записей; на создание таблицы) — это запрос, который за одну операцию вносит
изменения во все  записи, удовлетворяющие условиям, или создает новую таблицу
на основе всех или части данных из одной или нескольких таблиц (в случае
запроса на создание таблицы);
r
перекрестный запрос, целью которого является отображение
результатов статистических расчетов, выполненных по данным из одного поля
таблицы.
При выполнении запроса на выборку СУБД извлекает записи из
таблиц и формирует результирующий набор данных. После закрытия запроса
результирующий набор данных прекращает свое существование. Сохранение запроса
сохраняет лишь его структуру: перечень таблиц, списков полей, порядок
сортировки и т. д. При каждом последующем выполнении этого запроса вновь
происходит обращение к базовым таблицам и создание результирующего набора
данных, который отражает изменения, произошедшие в базовых таблицах с момента
последнего обращения к за- просу.
Для создания нового запроса в окне базы данных выберите
объект Запросы, щелкните по кнопке Создать и в открывшемся окне Новый
запрос выберите нужный вариант.
Для создания запросов с параметрами и запросов на изменение
сначала необходимо создать запрос на выборку, т. е. определить набор данных, с
которыми предстоит работать. Затем для созданного запроса в режиме Конструктора
в строке Условия отбора следует указать нужные параметры для
соответствующих полей. Для удобства многократного использования запроса с
параметрами в строке Условия отбора вместо указания конкретных значений
параметров следует в квадратных скобках ввести приглашения к их вводу.
Например, если из базы данных пациентов детской поликлиники нам нужно
сформировать список детей определенного года рождения, проживающих на заданной
улице, то в качестве таких приглашений можно указать: [Введите год рождения],
[Введите улицу]. В момент выполнения запроса на экране сначала появятся
окна с текстами приглашений для ввода указанных параметров, а затем (после
введения нужных значений) и требующийся список.
Одним из самых мощных и одновременно наиболее важных средств
СУБД MS Access является возможность работы с многотабличными запросами и
отношениями, которые позволяют связывать даже таблицы, представляющие файлы
разных типов (например, таблицу Access и таблицу dBASE). После подобного
связывания таблицы выступают единым целым и позволяют определять порядок
сортировки, создавать вычисляемые выражения и вводить критерии отбора нужных
записей. Можно также отображать результаты выполнения запроса в виде таблицы,
формы или отчета. Для этого пользователю достаточно войти в Конструктор
запросов (например, когда требуется построить определенный отчет).
Создание форм
Форма — это средство для удобного ввода и отображения
данных на экране монитора.
Формы используются для ввода новых записей (строк таблиц),
просмотра и редактирования уже имеющихся данных, задания параметров запросов и
вывода ответов на них и т. д.
Следует заметить, что, в отличие от таблиц, в формах не
содержится информации баз данных. Форма — это всего лишь формат (бланк) показа
данных на экране монитора, и ее назначение — предоставить пользователю средства
для заполнения только тех полей, которые ему заполнять положено. Одновременно с
этим в форме можно разместить специальные элементы управления (счетчики,
раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и пр.) для автоматизации ввода.
Преимущества форм раскрываются особенно наглядно, когда
происходит ввод данных с заполненных бланков. В этом случае форму делают
графическими средствами таким образом, чтобы она повторяла оформление бланка, и
это заметно  упрощает работу наборщика, снижает его утомление и предотвращает
появление печатных ошибок.
Формы могут строиться только на основе таблиц или запросов.
Построение форм на основе запросов позволяет представлять в них информацию из
нескольких таблиц. Создать форму можно тремя различными способами:
r
при помощи Автоформы на основе таблицы или запроса.
Этот способ позволяет создавать формы, в которых выводятся все поля и записи
базовой таблицы или запроса. Если выбранный источник записей имеет связанные
таблицы или запросы, то в форму также будут включены все их поля и записи;
r
при помощи Мастера на основе одной или нескольких
таблиц или запросов.  В этом случае форма создается на основании ответов об
источниках записей, полях, макете, требуемых форматах данных, полученных от
пользователя;
r
вручную в режиме Конструктора. Данный способ
предполагает создание базовой формы, которая затем изменяется в соответствии с
нужными требованиями в режиме Конструктора.
Основными режимами работы с формой являются:
r
режим Формы, который предоставляет дружественную
среду для работы с данными и удобный дизайн их представления на экране
(используется для просмотра и редактирования данных);
r
режим Конструктора форм, необходимый в
случае, когда требуется изменить определение формы (структуру или шаблон), а не
представленные в ней данные;
r
режим Таблицы,  позволяющий просматривать
таблицу, включающую все поля формы.
Формирование отчетов
Отчет — это объект, предназначенный для создания
документа, который впоследствии может быть распечатан или включен в документ
другого приложения.
Основное различие между отчетами и формами заключается в их
назначении. Если формы задуманы преимущественно для ввода данных, то отчеты —
для просмотра данных (на экране либо на бумаге). В формах используются
вычисляемые поля (обычно с помощью вычислений на основе полей в текущей
записи). В отчетах вычисляемые поля (итоги) формируются на основе общей группы
записей, страницы записей или всех записей отчета. Все, что можно сделать с
формой (за исключением ввода данных), можно сделать и с отчетом. Действительно,
форму можно сохранить в виде отчета, а затем изменить элементы управления формы
в окне Конструктора отчета.
По своим свойствам и структуре отчеты во многом похожи на
формы, но... В связи с тем, что отчеты предназначены для вывода данных на
печать, в них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для
вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов.
Отчеты, как и формы, могут создаваться на основе запросов и
таблиц, но не позволяют вводить данные. С отчетом можно работать в режиме Предварительного
просмотра, который позволяет увидеть отчет таким, каким он будет выведен на
печать, и в режиме Конструктора, предназначенном для изменения
шаблона (структуры отчета).
Конструктор отчетов — очень мощное средство,
допускающее использование до десяти уровней группировки и сортировки. Благодаря
ему, существует возможность создания отчетов, демонстрирующих процентные и
итоговые показатели, получить которые можно лишь за два прохода. Допускается
создание многих типов отчетов, которые включают почтовые наклейки и списки
рассылки почты.
В формы и отчеты можно включать надписи, поля текстовых
данных, переключатели, флажки, линии и прямоугольники, а также оформлять их,
выделяя элементы цветом и тенью. С помощью DDE (Dynamic Data Exchange — динамический
обмен данными) и OLE (Object Linking and Embedding — связывание и внедрение
объектов) в формы и отчеты Access могут быть внедрены диаграммы, графические
изображения, аудио- и видеообъекты. Можно также внедрять документы текстовых
процессоров или устанавливать связи с электронными таблицами Excel. Связывая
эти объекты с базой данных, пользователь получает возможность создавать
динамические формы и отчеты, а также использовать одну и ту же информацию в
разных приложениях Windows.
Любые формы и отчеты могут содержать подформы и подотчеты.
При этом все параметры представления данных остаются полностью подконтрольными
пользователю. Формы могут занимать много страниц, а в отчетах может быть
предусмотрено много уровней группировки данных и подведения итогов.
Для создания отчета выберите объект Отчеты, щелкните
по кнопке Создать и в открывшемся окне Новый отчет
выберите нужный вариант.
Работа с макросами, модулями и функциями
Макрос — это объект, представляющий собой
структурированное описание одного или нескольких действий, которые должна
выполнить MS Аccess в ответ на опре-
деленное событие.
Макросы позволяют манипулировать данными, создавать меню и
диалоговые окна, открывать формы и отчеты, словом, автоматизировать выполнение
практически любой задачи обработки данных. Как правило, они очень тесно связаны
с объектами среды СУБД Access. Практически каждый управляющий элемент
располагает множеством так называемых "реакций на события", т. е.
действий, выполняемых при нажатии кнопки, переходе в поле или выходе из него.
Если в окне свойств активизировать одно из событий, MS Access выведет на экран
список всех сохраненных в базе данных макросов, из которого можно выбрать
нужный и связать с ним свойство элемента управления.
Существенно облегчает работу с формами и отчетами
использование макрокоманд. В MS Access имеется свыше 40 макрокоманд,
которые можно включать в макросы. Макрокоманды выполняют такие действия, как
открытие таблиц и форм, выполнение запросов, запуск других макросов, выбор
опций из меню, изменение размеров открытых окон и т. п. Макрокоманды позволяют
нажатием одной (или нескольких одновременно) кнопки выполнять комплекс
действий, который вручную приходится выполнять в течение длительного времени. С
их помощью можно даже осуществлять запуск приложений, поддерживающих
динамический обмен данными (DDE), например MS Excel, и производить обмен
данными между базой данных и этими приложениями. Один макрос может содержать
несколько макрокоманд. Можно также задать условия выполнения отдельных
макрокоманд или их набора.
Для того чтобы построить макрос, откройте в режиме Конструктора
форму, в которой находится соответствующий объект (например, кнопка), и
щелкните по нему правой кнопкой мыши. В появившемся контекстном меню выберите Свойства.
В открывшемся окне свойств объекта перейдите на вкладку События и
выберите то событие, в результате которого будет вызываться макрокоманда. В той
же строке выполните щелчок мышью на кнопке вызова Построителя, которая
расположена рядом со строкой ввода значения свойства.
В появившемся диалоговом окне Построитель выберите Макросы
и нажмите ОK. В результате будет создан новый макрос, и MS Access
предложит ввести его имя, которое после ввода будет автоматически внесено в
строку ввода свойства события. Одновременно макрос откроется в режиме Конструктора,
после чего можно непосредственно приступать к его созданию. Каждый макрос может
содержать одну или несколько команд. Макрокоманды могут запускаться с
использованием условий или строго последовательно. После завершения работы над
макросом его следует сохранить и закрыть окно макроса. Если теперь снова нажать
кнопку вызова построителя, MS Access не будет создавать новый макрос, а откроет
созданный, непосредственно готовый к редактированию в режиме Конструктора.

Как правило, при открытии базы данных постоянно выполняются
одни и те же действия. Типичным примером этого является открытие формы для
просмотра или  добавления записей. Было бы удобно, если бы MS Access выполняла
это действие автоматически. Рассмотрим алгоритм создания макроса, позволяющего
решить данную задачу.
1.
В окне Объекты базы данных выберите Макросы и нажмите
кнопку Создать,  в результате чего MS Access откроет пустое окно макроса
в режиме Конструктора.
2.
Щелкните мышью по кнопке, расположенной в самой верхней строке столбца Макрокоманда,
и в отобразившемся списке макрокоманд выберите нужную (например, ОткрытьФорму).

3.
Для определения аргументов макрокоманды щелкните мышью по строке Имя
формы в нижней части окна, затем щелчком по появившейся в строке кнопке
раскройте список всех форм базы данных и выберите ту форму, которая должна
открываться автоматически. Для всех других аргументов макрокоманды можно
оставить стандартные установки.
4.
Сохраните макрос под именем AutoExec.
Благодаря созданному макросу, при следующем открытии базы
данных автоматически будет открываться нужная форма. Если в исключительном
случае потребуется "подавить" выполнение AutoExec-макроса, при
открытии базы данных следует удерживать нажатой клавишу <Shift>.
В более серьезных случаях в макрос AutoExec помещают команды
подготовки приложения к работе, например, сюда можно поместить команды
подсоединения таблиц из другой БД.
MS Access позволяет создавать макросы, объединяющие
несколько макрокоманд. Создание такой группы рекомендуется в тех случаях, когда
для формы требуется несколько макрокоманд, например, при создании
"кнопочных" меню. Поскольку нажатие кнопки выполняется, как правило,
гораздо быстрее, чем выбор команды из списка, взаимодействие с формой можно
упростить, создав для наиболее часто используемых команд меню соответствующие
кнопки.
Группированием макрокоманд можно избежать появления в окне
базы данных  каждой из них по отдельности, что значительно улучшает интерфейс
СУБД. Определение группы макрокоманд выполняется точно так же, как определение
отдельной макрокоманды.
Бывают ситуации, когда выполнение макроса должно
осуществляться при соблюдении определенного условия. Так, например, на
исполнение макроса, позволяющего последовательно распечатывать несколько
отчетов, желательно получить предварительное "согласие" пользователя.
Опишем алгоритм создания такого макроса.
1.
Создайте новый макрос.
2.
Выберите команду Условия меню Вид, в результате чего на
экране появится столбец Условие. Введите в первую строку этого столбца
следующее выражение: МsgВох ("Печать займет некоторое время. Начать
печать?";4+32)=6.
3.
В столбце Макрокоманда выберите макрокоманду ОткрытьОтчет
столько раз, сколько отчетов планируется напечатать, указывая при этом в окне Имя
отчета имена документов в требуемой последовательности их вывода на печать.

4.
В окне макрокоманды Режим установите Печать.
При выполнении созданного макроса сначала вызывается
встроенная функция MsgBox (Сообщение). Данная функция отображает на экране
диалоговое окно с указанным в качестве ее параметра текстом сообщения и двумя
кнопками — Да и Нет.
Функция возвращает значение 6 лишь тогда, когда нажимается
кнопка Да (т. е. когда условие выполнено), что обеспечивает выполнение
указанной после условия макрокоманды. Если же при выполнении макроса в
диалоговом окне нажать кнопку Нет, то не будет исполнена только первая
макрокоманда, а остальные макро- команды выполнятся, т. к. по умолчанию условие
влияет только на ту макрокоманду, которая расположена в одной строке с
условием. Разумеется, условие можно повторить во всех последующих строках, но
это приведет к тому, что на экране многократно будет появляться окно диалога.
Решить проблему можно вводом в столбец условий многоточия
(...) для всех макрокоманд, которые должны выполняться только при
удовлетворении заданного условия. Благодаря этому MS Access оценивает условие
только один раз, следовательно, и окно диалога появляется только однажды. Если
теперь в диалоговом окне нажать кнопку Нет, то не выполнится не только
первая макрокоманда, но будут пропущены также макрокоманды и из всех
последующих строк, для которых столбец Условие содержит многоточие.
Следующие друг за другом строки макрокоманд одного условия
выполняются только тогда, когда условие удовлетворено. Если необходимо
воспрепятствовать тому, чтобы макрокоманды следующего макроса выполнялись даже
тогда, когда условие удовлетворено, в качестве последней макрокоманды текущего
макроса следует выбрать ОстановитьМакрос.
Иногда бывает необходимо создать собственную процедуру,
которая должна запускаться из любого окна базы данных, или процедуру,
предназначенную для обработки определенного события. Набор таких процедур на
языке Visual Basic, собранный в одну программную единицу, называется модулем.
Существует два основных типа модулей: модули класса и стандартные модули. Модули
класса — это модули форм и модули отчетов, связанные с определенной формой
или отчетом. Они часто содержат процедуры обработки событий (например, нажатие
клавиши)  и создаются автоматически при создании первой процедуры обработки
события.  В стандартных модулях содержатся общие процедуры, не связанные
ни с каким объектом, а также часто используемые процедуры, которые могут быть
запущены из любого окна БД.
Для создания некоторой процедуры внутри модуля можно ввести
с клавиатуры  в любой строке служебное слово Function или служебное
слово Sub,
а затем нажать клавишу <Enter>, либо щелкнуть по кнопке Новая
процедура на панели инструментов, либо выполнить команду Новая процедура
меню Правка. При работе с модулем формы или отчета можно выбрать объект
из списка объектов на панели инструментов, а затем открыть список процедур с
перечнем возможных событий для этого объекта. Галочка, поставленная рядом с
именем события, означает, что для обработки этого события уже создана
процедура.
Модули являются одним из средств, с помощью которых
разработчик базы данных может заложить в нее нестандартные функциональные
возможности, удовлетворив тем самым специфические требования заказчика,
повысить быстродействие СУБД, а также уровень ее защищенности.
MS Access содержит свыше ста встроенных функций, выполняющих
множество разнообразных задач. Есть функции для манипулирования базами данных,
строками, числами в формате даты и времени, математические, деловые и
финансовые. Функции можно использовать для создания вычисляемых выражений в
формах, отчетах и запросах.
Страницы — это специальные объекты базы данных,
обеспечивающие ее связь с Интернет/интранет.
Более корректно эти объекты стоило бы называть страницами
доступа к данным. Физически страница представляет собой особый объект,
выполненный в коде HTML, размещаемый на Web-странице и передаваемый клиенту
вместе с ней. Сам по себе этот объект не является базой данных, но содержит
компоненты, через которые осуществляется связь переданной Web-страницы с базой
данных, остающейся на сервере. Пользуясь этими компонентами, посетитель
Web-узла может просматривать записи базы данных в полях страницы доступа. Таким
образом, страницы доступа к данным осуществляют интерфейс между клиентом,
сервером и базой данных, размещенной на сервере. Эта база данных не обязательно
должна быть базой данных Microsoft Access. Страницы доступа, созданные
средствами Microsoft Access, позволяют работать также с базами данных Microsoft
SQL Server.
Создание базы данных
В MS Access поддерживаются два способа создания базы данных.
Первый способ заключается в создании пустой базы данных и последующем
добавлении в нее таблиц, форм, отчетов и других объектов. Такой способ является
наиболее гибким, но требует отдельного определения каждого элемента базы
данных. Можно также создать базу данных определенного типа, содержащую все
необходимые таблицы, формы и отчеты с помощью Мастера (на основе одного
из имеющихся шаблонов). В обоих случаях имеется возможность в любое время
изменить и расширить созданную базу данных.
При создании базы данных первым способом в окне Создание,
которое открывается после выбора команды Создать меню Файл,
следует выбрать Новая база данных. В этом (и только в этом)
случае появится диалоговое окно Файл новой базы данных, в котором
необходимо указать имя и местоположение файла для создаваемой базы данных. Файл
базы данных Microsoft Access имеет расширение mdb.
Дополнительные режимы работы с базой данных
В процессе практической эксплуатации базы данных, созданной
с использованием MS Access, возникает необходимость общего копирования БД,
восстановления БД после сбоев, сжатия БД и, наконец, репликации — режима
получения текущей копии с возможностью эксплуатации ее на переносном или
изолированном компьютере с последующей синхронизацией обеих копий БД.
Сжатие БД необходимо либо в случае ее очень интенсивной
модификации, либо в процессе разработки новых объектов БД (таблиц, форм,
отчетов, запросов, модулей), либо в процессе добавления и удаления данных. Во
всех этих ситуациях при удалении объектов и данных происходит лишь их
логическое удаление, физически же они остаются внутри файла *.mdb, который
значительно увеличивается в объеме и более сложно администрируется.
Решению этой проблемы способствует сжатие базы данных,
которое проводится над закрытой БД. Сначала рекомендуется присвоить сжатой базе
данных новое имя и только после благополучного завершения операции уничтожить
старую копию и переименовать сжатую БД. Для проведения операции сжатия
необходимо выбрать подкоманду Сжать и восстановить базу данных команды Cлужебные
программы меню Сервис. Заметим, что подкоманда Сжать и
восстановить базу данных позволяет также восстановить нарушенную
целостность файла БД.
Кроме того, в команде Cлужебные программы меню Сервис
находятся и другие подкоманды, позволяющие осуществлять различные операции над
базой данных.  К ним относятся:
r
Преобразовать базу данных, которая используется для
преобразования баз данных, созданных в более ранних версиях Access;
r
Разделение баз данных, обеспечивающая разбиение БД на две
взаимосвязанные части, в одной из которых находятся все таблицы, а в другой —
объекты их обработки: формы, запросы, отчеты, модули. Такое разделение
обеспечивает наиболее эффективный способ эксплуатации системы, т. к.
модификация объектов обработки может производиться отдельно и оба файла
связываются только с использованием специального режима надстройки — Диспетчера
связанных таблиц;
r
Диспетчер кнопочных форм, способствующая быстрой и гибкой
разработке внешнего интерфейса СУБД, определяющего перечень основных режимов
работы и их иерархию.

Контрольные вопросы

1.
Каково назначение СУБД Microsoft Access? Перечислите ее основные
возможности.
2.
Что относится к объектам MS Access? Какие задачи решаются с помощью
каждого из них?
3.
Какими способами можно создавать таблицы в MS Access? В чем преимущества
и недостатки каждого из способов?
4.
Охарактеризуйте основные режимы работы с таблицами.
5.
Опишите типы данных, которые могут быть заданы полям Access.
6.
Что такое ключевое поле? Какова его роль в реляционной базе данных?
7.
С какой целью создаются межтабличные связи в БД? Каким образом
реализуется эта операция?
8.
Какие типы связей можно установить между таблицами? Каковы ограничения
на использование каждого из них?
9.
Что понимается под целостностью данных в БД и каким образом осуществля-
ется ее контроль?
10.
Сформулируйте функции запросов, создаваемых в СУБД.
11.
Какие типы запросов можно создавать в MS Access? Какова цель каждого из
них?
12.
Для чего создаются формы в СУБД? Какими способами можно это сделать?
13.
Охарактеризуйте основные режимы работы с формами.
14.
Приведите примеры ситуаций, в которых при работе с базой данных удобнее
использовать соответствующий тип автоформы ("в столбец",
"ленточная", "табличная", "сводная таблица",
"сводная диаграмма").
15.
Какие задачи решаются в СУБД с помощью отчетов? Назовите различия между
отчетами и формами.
16.
В каких случаях используются макросы?
17.
Как "привязать" выполнение макроса к одному из событий формы?
18.
Какие существуют способы создания макросов?
19.
Какие функции выполняет макрос AutoExec? Как его можно создать?
20.
Что такое модули, каких видов они бывают?
21.
Какие задачи могут быть решены с помощью встроенных функций?
22.
Каким образом обеспечивается связь базы данных с Интернет/интранет?
23.
Как можно создать базу данных в СУБД MS Access? В чем преимущества и
недостатки каждого из способов?
24.
Перечислите дополнительные режимы работы с базой данных. В каких
ситуациях они используются?

Темы для рефератов

1.
Проектирование физической модели БД.
2.
Модели и технологии инфологического проектирования БД.
3.
Модели и технологии даталогического проектирования БД.
4.
Этапы создания базы данных.
5.
СУБД Oracle.
6.
Интерактивные информационные службы Интернета.

Вопросы для
обсуждения

1.
Какие, по вашему мнению, преимущества имеет сохраненный в базе данных
запрос, по сравнению с результирующим набором данных?
2.
В чем заключаются отличия операций фильтрации данных в СУБД MS Access и
создания простейших запросов на выборку?
3.
Зачем нужны формы при работе с базой данных?
4.
Чем, на ваш взгляд, вызвана необходимость определения имени и
местоположения файла для создаваемой пустой базы данных?

Задачи и упражнения

1.
Создайте БД с помощью Мастера на основе одного из имеющихся на
вашем компьютере шаблонов. Используя формы, занесите в нее нужную информацию и
выполните следующие операции:
 добавление
и редактирование записей;  удаление
записей;  сортировку
записей;  фильтрацию
записей.
2.
Определите тип связей для представленных в созданной базе данных
взаимосвязанных таблиц.
3.
Сформулируйте к данной БД не менее 4 запросов разных типов.
4.
Откройте в режиме Конструктора любую из имеющихся в созданной
базе данных форм и выполните следующие задания:  проанализируйте структуру формы
и ответьте на вопрос: из каких разделов
состоит форма, каково назначение каждого из них?
 измените
размеры разделов формы;
 используя
инструмент Надпись, создайте заголовок формы и отформатируй-
те его по своему усмотрению;  измените фоновый цвет области
данных;  вставьте в область
данных рисунок;  заполните
раздел Примечание формы;
 исследуя
возможности изменения свойств включенных в форму объектов, отформатируйте эти
объекты по вашему желанию;
  создайте кнопку,
позволяющую при ее нажатии открывать какой-либо отчет (другую форму).
5.
Откройте в режиме Конструктора любой из имеющихся в созданной
базе данных отчетов и выполните следующие задания:
  проанализируйте
структуру отчета и ответьте на вопросы: какие принципиально новые разделы
включены в отчет по сравнению с формой; чем, по вашему мнению, это обусловлено?
 разместите
в верхнем колонтитуле отчета поле со встроенной функцией Now(),
позволяющее отображать текущую дату, а в нижнем — поле с выражением ="Страница"
&[Раgе]& "из"[Pages]. Объясните смысл операндов этого
выражения;
 вставьте
в отчет фоновый рисунок;
 установите
размеры разделов и отформатируйте объекты отчета по вашему желанию.
6.
Создайте макрос, который при положительном ответе на вопрос (текст
сообщения придумайте самостоятельно) будет открывать некоторую таблицу и отчет
(в режиме просмотра).
7.
Исследуйте возможности получения копии БД, а также сохранения вне базы
данных ее отдельных объектов (таблиц, запросов, отчетов). Выполните это
упражнение для имеющейся базы данных.
8.
Выполните операцию разделения созданной базы данных.

 Лабораторная работа
Разработайте в СУБД MS Access информационную систему школы,
состоящую из баз данных: "Педагоги" (содержащую единственную таблицу
"Учителя") и "Школа" (состоящую из двух взаимосвязанных
таблиц: "Ученики" и "Преподаватели"). В качестве образца
воспользуйтесь следующими примерами структур таблиц — табл. 9.37—9.39.
Свяжите таблицы "Ученики" и
"Преподаватели" по полю Код учителя. Определите, какая из этих
таблиц главная, какая — подчиненная. Выполните следующие задания:
1.
Для таблиц "Ученики" и "Преподаватели" создайте
автоформы (в столбец) с такими же именами.
Таблица 9.37.
Учителя

Поле

Тип поля

Размер поля

Ключ

Номер

Счетчик

3

ФИО учителя

Текстовый

50

Преподаваемый предмет

Текстовый

15

Какой ВУЗ окончил

Текстовый

50

Дата поступления в данную школу

Дата/время

Краткий формат

Педагогический стаж

Числовой

Байт

Телефон служебный

Текстовый

8

Телефон домашний

Текстовый

8

E-mail

Текстовый

25

Таблица 9.38.
Ученики

Поле

Тип поля

Размер поля

Ключ

Номер

Числовой

Целое

Фамилия, имя ученика

Текстовый

30

Дата рождения

Дата/время

Краткий формат

Класс

Числовой

Байт

Домашний адрес

Текстовый

50

Элективный курс

Текстовый

15

Код учителя

Числовой

Целое

Таблица 9.39.
Преподаватели

Поле

Тип поля

Размер поля

Ключ

Код учителя

Числовой

Целое

ФИО учителя

Текстовый

50

Адрес учителя

Текстовый

50

Телефон служебный

Текстовый

8

Телефон домашний

Текстовый

8

E-mail

Текстовый

25

2.
Заполните все таблицы данными. Для этого создайте соответствующие формы.
В качестве кодов учителей возьмите, например, трехзначные числа.
3.
Создайте в форме Ученики элемент управления Поле со списком
для автоматизации ввода посещаемого элективного курса.
4.
Используя фильтр, создайте запрос, выдающий список всех учащихся:
 фамилии которых начинаются на
буквы А и Б;  посещающих
элективные курсы по математике или информатике.
5.
С помощью мастера запросов сформулируйте запрос, отображающий список
учащихся с указанием элективного курса, который посещает каждый из них и ФИО
учителя, который его преподает.
6.
Создайте с помощью конструктора запрос:
  с именем Электив,
отображающий список учащихся, посещающих элективный курс по информатике, и ФИО
учителя, преподающего этот курс;
  отображающий список
учащихся 10—11 классов, не посещающих элективных курсов по физике и математике;

  отображающий список
учителей математики, преподающих предмет только в 10—11 классах.
7.
Сформируйте отчет по запросу Электив, разместив в его верхнем
колонтитуле текущую дату.
8.
Создайте макрос, который при положительном ответе на вопрос "Вы
уверены?" будет открывать созданный отчет в режиме просмотра. Свяжите его
с кнопкой Открыть отчет, которую разместите в форме Ученики.
9.
Выполните с объектами созданной информационной системы еще не менее трех
любых операций, описанных в теоретической части.

модуль 9
РАЗДЕЛ 9.8

Создание, ведение  и использование баз данных
при решении учебных  и практических
задач

Учебный материал

Первым этапом при решении практических задач с
использованием баз данных является формализация информации, размещаемой в БД.
Любая база данных предназначена для решения определенного класса задач. Для
каждого класса задач характерен свой набор объектов и их признаков (атрибутов).
Поэтому при формировании записей в базе данных необходимо учитывать специфику
работ конкретного пользователя БД.
Для разных классов задач объекты могут быть одинаковыми, а
наборы нужных признаков — разными. Так, например, овощевода будут интересовать
урожайность, время посева и сроки уборки овощей, директора овощехранилища —
условия их хранения, а повара — калорийность овощей и рецепты овощных блюд. Для
историка важны исторические сведения об изучаемых странах, а для экономиста — экономические
и т. д. Таким образом, формализация информации в базе данных осуществляется в
зависимости от потребностей пользователя.
После этапа формализации осуществляют разработку
таблиц и установление связей между ними. Полученную таким образом базу данных
наполняют информацией и приступают к ее математической или логической
обработке.
Возможности MS Excel  для работы с базами данных
База данных в MS Excel — это интервал ячеек,
формирующих список связанных данных, в котором строки являются записями, а
столбцы — полями.
Верхняя строка списка содержит названия каждого из столбцов
(имена полей), последующие строки образуют совокупность записей БД.
В MS Excel имеется 12 встроенных функций, относящихся к
категории Работа  с базой данных, которые используются для анализа
данных из списков или баз данных. Их имена и описания представлены в табл.
9.40.

Таблица 9.40

Имя функции

Описание функции

БДДИСП

Оценивает дисперсию по выборке из выделенных записей
  базы данных

БДДИСПП

Вычисляет дисперсию по генеральной совокупности из
  выделенных записей базы данных

БДПРОИЗВЕД

Перемножает
  значения определенного поля в записях базы данных, удовлетворяющих условию

БДСУММ

Суммирует числа в поле для записей базы данных,
  удовлетворяющих условию

БИЗВЛЕЧЬ

Извлекает из базы данных одну запись, удовлетворяющую
  заданному условию

БСЧЕТ

Подсчитывает количество числовых ячеек в базе данных

БСЧЕТА

Подсчитывает количество непустых ячеек в базе данных

ДМАКС

Возвращает максимальное значение среди выделенных
  записей базы данных

ДМИН

Возвращает минимальное значение среди выделенных
  записей базы данных

ДСРЗНАЧ

Возвращает среднее значение выбранных записей базы
  данных

ДСТАНДОТКЛ

Оценивает стандартное отклонение по выборке из
  выделенных записей базы данных

ДСТАНДОТКЛП

Вычисляет стандартное отклонение по генеральной
  совокупности из выделенных записей базы данных

Каждая из представленных функций, которые из соображений
совместимости имеют обобщенное название БДФункции, использует три
аргумента: база данных, поле и критерий. Все эти аргументы ссылаются на
интервалы ячеек рабочего листа, которые используются конкретной функцией. При
этом ссылка может быть задана как диапазон ячеек либо как имя, соответствующее
диапазону списка.
Аргумент Поле определяет столбец, используемый
функцией. Он может быть задан как текст с названием столбца в двойных кавычках
(например, "Фамилия") или как число, задающее положение столбца в
списке: 1 — для первого поля, 2 — для второго поля и т. д.
Критерий — это интервал ячеек, который содержит
задаваемые условия. Любой интервал, который содержит по крайней мере одно
название столбца и по крайней мере одну ячейку под названием столбца с
условием, может быть использован в качестве аргумента Критерий
БДФункции.
Рассмотрим правила использования некоторых БДФункций на
примере однотабличной базы данных "Расписание железнодорожных
поездов" (рис. 9.7).

Для подсчета количества поездов, стоимость билетов на
которые больше 1500 руб., но меньше 2000 руб., воспользуемся функцией:
БСЧЕТ(A4:E8;"Стоимость билета";E1:F2).
Функция ДСРЗНАЧ(A4:E8;3;C1:C2) позволит найти
среднее количество вагонов в поездах, имеющих более 18 вагонов.
Определить количество поездов, на
которые имеются билеты, можно с помощью функции БСЧЕТА(A4:E8;"Наличие
билетов";D1:D2).
Минимальное время в пути для поездов, на которые имеются
билеты, вычисляет функция ДМИН(A4:E8;2;B1:D2).
Этапы решения практических задач  с использованием MS Access
В деловой или личной сферах часто приходится пользоваться
данными из разных источников, каждый из которых связан с определенным видом
деятельности. Удобным средством координации всех этих данных является СУБД MS
Access, позволяющая объединять сведения из разных источников в одной
реляционной базе данных. Для разработки такой БД необходимо выполнить следующую
совокупность действий:
1.
Определите цель создания базы данных, основные ее функции и набор
сведений, который она должна содержать. База данных должна, прежде всего,
отвечать требованиям тех, кто будет непосредственно с ней работать. Для этого
следует определить темы, которые должна покрывать БД, отчеты, которые она
должна выдавать, продумать структуру форм для записи и просмотра данных. Важным
моментом этого этапа является также анализ имеющейся хорошо спроектированной,
подобной разрабатываемой, базы данных.
2.
Разработайте на бумаге структуру таблиц, которые должна содержать база
данных. При проектировании таблиц руководствуйтесь следующими основными
принципами:
  информация в таблице
не должна дублироваться. Не должно быть повторений и между таблицами. Когда
определенная информация хранится только в одной таблице, то и изменять ее
придется только в одном месте, что делает работу более эффективной, а также
исключает возможность несовпадения информации в разных таблицах (например,
адреса и телефоны клиентов должны содержаться в одной таблице);
  каждая таблица должна
содержать информацию только на одну тему. Сведения на каждую тему
обрабатываются намного проще, если они содержатся  в независимых друг от друга
таблицах. Например, адреса и заказы клиентов удобно хранить в разных таблицах
для того, чтобы при удалении заказа информация о клиенте осталась в базе
данных.
3.
Определите для таблиц необходимые поля. Каждая таблица должна
содержать информацию на отдельную тему, а каждое ее поле — отдельные сведения
по теме таблицы. Например, в таблице с данными о клиенте могут содержаться поля
с названием компании, адресом, городом, страной и номером телефона. При
разработке полей таблицы соблюдайте следующие рекомендации:  каждое поле должно быть связано
с темой таблицы;
 не
рекомендуется включать в таблицу данные, которые являются результатом
выражения;
 в таблице
должны присутствовать все необходимые сведения;
 информацию
следует разбивать на наименьшие логические единицы (например, поля
"Фамилия", "Имя" и "Отчество", а не общее поле
"ФИО").
4.
Задайте ключевое поле. Для того чтобы MS Access могла связать данные из
разных таблиц (например, данные о клиенте и его заказы), каждая таблица должна
содержать поле или набор полей, которые будут задавать индивидуальное значение
каждой записи в таблице.
5.
Установите связи между таблицами, определите их свойства.
6.
Просмотрите структуру базы данных, выявите и устраните возможные
недочеты. Для решения этой задачи введите в созданные таблицы по несколько
записей и проверьте, соответствует ли база данных поставленным требованиям.
Рекомендуется также создать "черновые" выходные формы и отчеты и
проверить, выдают ли они требуемую информацию. Необходимо также исключить из
таблиц все возможные повторения данных.
7.
Если структуры таблиц отвечают поставленным требованиям, введите в них
все данные и создайте другие объекты базы данных. После этого можно создавать
любые запросы, формы, отчеты, макросы и модули.
8.
Используйте средства анализа СУБД для оптимизации созданной БД. В MS
Access существует два инструмента для усовершенствования структуры баз данных: Мастер
анализа таблиц (который исследует таблицу и, в случае необходимости,
предлагает новую ее структуру и связи, а также переделывает ее) и Анализатор
быстродействия (который исследует всю базу данных, дает рекомендации по ее
улучшению, а также осуществляет их).
Создание в СУБД MS Access базы данных "Телефонный справочник"
Рассмотрим основные возможности СУБД MS Access на примере
разработки учебной базы данных "Телефонный справочник".
1.
Создание новой базы данных.
Выберите команду Создать меню Файл. В
открывшемся окне Создание  файла выберите Новая база данных
и сохраните ее (например, с именем
телефонный справочник.mdb).
2.
Создание таблиц и установление связей между ними. В режиме Конструктора
последовательно создайте следующие таблицы — табл. 9.41 и 9.42.
Таблица
9.41. Справочник

Поле

Тип поля

Размер поля

Фамилия

Текстовый

15

Имя

Текстовый

15

Отчество

Текстовый

20

Адрес

Текстовый

40

Ключ

Телефон

Числовой

Длинное целое

Таблица
9.42. Абоненты

Поле

Тип поля

Размер поля

Ключ

Телефон

Числовой

Длинное целое

Дата рождения

Дата/время

Краткий формат

Место работы

Текстовый

40

Должность

Текстовый

20

Для полей "Телефон" обеих таблиц задайте Маску
ввода "00\-00\-00".

Заполните таблицы данными и установите между ними связи.
Для этого выполните следующие действия:
  выберите команду Схема
данных меню Сервис и добавьте в появившееся окно созданные таблицы
(щелкнув правой кнопкой мыши по окну и выбрав соответствующие команды в
открывшемся окне);
  свяжите таблицы по
полю "Телефон", "перетаскивая" с прижатой левой кнопкой
мыши поле "Телефон" из таблицы "Справочник" на одноименное
поле в таблицу "Абоненты";
  в появившемся в
результате этой операции окне отметьте галочками пункты: обеспечение
целостности данных, каскадное обновление связанных полей и каскадное
удаление связанных полей. После нажатия кнопки Создать появится
связь между таблицами типа "один-к-одному" (рис. 9.8).

Рис. 9.8. Связанные таблицы
3.
Создание формы "Сведения об абонентах":
 в окне объектов БД выберите Формы
и нажмите кнопку Создать;  в
открывшемся окне Новая форма выберите Автоформа: в столбец и в
качестве источника данных — таблицу "Справочник";
  после нажатия кнопки ОK
появится форма, включающая все поля из таблицы "Справочник".
Модифицируем созданную форму, разместив на ней необходимые
элементы управления и оформив определенным образом:

перейдите в режим Конструктора (выбрав соответствующую
команду меню Вид), вначале измените размеры формы, раздвинув ее границы
до "разумных" пределов;
  на Панели
инструментов нажмите кнопку Панель элементов (). На по-
явившейся панели выберите элемент Надпись и создайте с его помощью  в
разделе Заголовок формы надпись "Сведения об абоненте".
Выровняйте и отформатируйте созданную надпись по своему усмотрению;
  с помощью элемента Прямоугольник,
расположенного на Панели элементов, объедините
текстовые окна, в которые пользователь будет вводить текстовые данные;
  выберите команду Свойства
меню Вид, в появившемся окне перейдите на вкладку Макет и задайте
свойство Оформление — приподнятое. При необходимости можете
изменить цвет фона прямоугольника, а также цвет и шрифт помещенных в него
текстовых окон.
Теперь создадим на форме кнопки для перемещения по записям
базы данных:  создадим
кнопку Следующая запись с помощью Мастера. Для этого выделите
пиктограмму Мастера () на Панели элементов, затем
выберите элемент Кнопка и с его помощью создайте на форме кнопку;
  в появившемся окне
выберите категорию Переходы по записям и действие
Следующая запись, затем нажмите кнопку Далее;

  в меню появившегося
окна выберите Текст, введите в соответствующее поле
текст Следующая запись (эта надпись будет
отображаться на кнопке) и нажмите кнопку Готово;
  с помощью пиктограмм
на Панели инструментов можно изменить цвет и размер надписи на
кнопке. Аналогично создайте кнопки Предыдущая  запись и Добавить
новую запись.
Теперь установим некоторые свойства для формы:
  выделите форму
(щелчком по квадрату на пересечении линеек) и выберите команду Свойства
меню Вид;
  установим порядок
фильтрации для записей таблицы "Абоненты". Для этого перейдите на
вкладку Данные появившегося окна, в пункте Применение фильтров
выберите Да, а затем в пункте Порядок сортировки запишите Справочник.Фамилия.
Это позволит при открытии формы просматривать записи в порядке возрастания
фамилий.
  сделаем эту форму
всплывающей (всплывающая форма всегда располагается над другими окнами MS
Access). Для этого перейдите на вкладку Другие окна свойств формы и
выберите Да в пункте Всплывающее окно. В случае необходимости
установки запрета на изменение размеров формы на вкладке Макет в меню Тип
границы выберите Тонкая. С помощью этой же вкладки можно убрать
полосы прокрутки и кнопки размеров окна.
С помощью Мастера создайте также и кнопку для
закрытия формы:
  в появившемся окне
выберите категорию Работа с формой и действие Закрытие формы,
затем нажмите кнопку Далее;
  в меню появившегося
окна выберите Рисунок → Выход и нажмите
кнопку Готово.
Полезными будут также кнопки для обновления данных в форме,
поиска нужной записи в базе данных и др. Все они создаются с помощью Мастера
аналогичным образом.
4.
Создание формы "Личные данные".
По описанному алгоритму можно создать форму "Личные
данные" на основе сведений из таблицы "Абоненты". Заметим, что в
этом случае не нужно делать кнопки перехода по записям, т. к. эта форма будет
использоваться для ввода (вывода) информации о соответствующем абоненте формы
"Сведения об абонентах". Эти две формы будут связаны по ключевому
полю "Телефон".
На форме разместите все поля из таблицы "Личные
данные" и кнопку закрытия формы. Сделайте и эту форму всплывающей.
5.
Создание кнопки, связывающей формы "Сведения об абонентах" и
"Личные данные".
Для того чтобы облегчить заполнение формы "Личные
данные", на форме "Сведения об абонентах" можно создать кнопку,
при нажатии которой будет всплывать форма "Личные данные", в которую
и нужно вводить сведения о соответствующем абоненте. Для выполнения этой
задачи:  создайте кнопку с
помощью Мастера;
 в появившемся
окне выберите категорию Работа с формой и действие От-
крытие формы, нажмите кнопку Далее;
 в появившемся окне выберите форму "Личные данные" и нажмите Далее;
 в появившемся окне
выберите Открыть форму для отобранных записей и нажмите кнопку Далее;

  выделите на формах
"Сведения об абонентах" и "Личные данные" поля
"Телефон", нажмите сначала
кнопку <->, а затем кнопку Далее;  в появившемся окне выберите Текст,
введите в соответствующее поле текст Личные данные и
нажмите кнопку Готово.
6.
Создание запросов.
Запросы являются основным средством извлечения информации
из базы данных. С помощью Мастера запросов создадим запросы для вывода
информации о нужном абоненте:  в
окне БД выберите объект Запросы;
 нажмите кнопку Создать,
выберите Простой запрос и нажмите кнопку ОK;  в качестве источника запроса
выберите таблицу "Справочник" и переместите все доступные поля в окно
Выбранные поля, нажмите кнопку Далее;
  задайте имя
"Телефон", выберите Изменить макет запроса и нажмите кнопку Готово;

  в открывшемся режиме Конструктора
в поле Телефон в ячейку Условие отбора запишите [Введите
искомый телефон].
При выполнении созданного запроса сначала будет появляться
окошко с приглашением ввести номер искомого телефона, а затем — сведения о
владельце этого телефонного номера.
Аналогично создается запрос, который по введенной фамилии
абонента будет выдавать номер его телефона. Для этого в режиме Конструктора
в поле Фамилия в ячейку Условие отбора следует записать [Введите
искомую фамилию].
7.    Создание главной
кнопочной формы. При работе с базой данных всегда удобно иметь перечень
основных объектов,  с которыми она может работать. С этой целью создается так
называемая Главная кнопочная форма. При открытии базы данных эта форма
будет автоматически выводиться на экран и будет находиться на нем в течение
всего времени работы с БД. Обычно на этой форме размещают кнопки для работы с
формами, запросами, отчетами; данные о разработчике. В качестве оформления
приветствуется вставка графических элементов. Разрабатывается Главная
кнопочная форма по алгоритмам, рассмотренным ранее, а для того чтобы она
открывалась автоматически при загрузке базы данных, следует создать
соответствующий макрос (с макрокомандой Открыть форму) и сохранить его с
именем AutoExec.

Разработка информационной системы "Супермаркет" в среде MS
Access
Целью построения информационной системы
"Супермаркет" является сбор, хранение, обработка и распространение
между потенциальными пользователями информации о ее функционировании, как-то: предоставление
руководителю отчета о деятельности предприятия, о процессе приема заявок,
регистрации и анализе документации; донесение до клиентов и сотрудников
информации о результатах деятельности магазина. В соответствии с поставленной
целью построение ИС ориентировано на решение следующих задач:
r
отразить процесс организации поступления продукции в супермаркет;

r
детально рассмотреть процедуру поставки в магазин продукции, как
одну из основных стадий его успешной работы;
r
представить количественные и качественные характеристики
функционирования супермаркета для выявления эффективности его деятельности
путем составления запросов;
r
отразить отчетность по функционированию предприятия через
представление запросов и отчетов.
В основе разрабатываемой ИС лежит динамически обновляемая
функциональная модель предметной области на основе базы данных. Для построения
этой модели необходимо выделить главные атрибуты, описывающие данную предметную
область, т. е. деятельность супермаркета по оформлению заявок, поиску поставщиков,
заключению договоров и, наконец, поставке продукции. Далее между атрибутами
устанавливаются функциональные зависимости, в результате чего получаются
универсальные отношения, содержащие всю информацию о сформированной БД.
Создадим для нашей базы данных следующие таблицы — табл.
9.43—9.45.
Построим схему данных, отражающую
межтабличные связи — рис. 9.9.

Таблица
9.43. Поставщики

Поле

Тип поля

Размер поля

Ключ

Код Поставщика

Числовой

Длинное целое

Название

Текстовый

30

Адрес

Текстовый

40

Телефон

Текстовый

10

Таблица
9.44. Товары

Поле

Тип поля

Размер поля

Ключ

Номер товара

Числовой

Длинное целое

Наименование

Текстовый

40

Единица измерения

Текстовый

15

Количество

Числовой

Длинное целое

Цена

Денежный

Денежный

Таблица
9.45. Заказы

Поле

Тип поля

Размер поля

Ключ

Код заказа

Числовой

Длинное целое

Срок исполнения

Дата/время

Краткий формат

Дата заказа

Дата/время

Краткий формат

Номер товара

Числовой

Длинное целое

Код Поставщика

Числовой

Длинное целое

Рис. 9.9. Схема данных
Теперь приступим к построению запросов. Наиболее простым из
них является запрос, выдающий названия поставщиков основных продуктов
супермаркета — рис. 9.10.
Результатом выполнения данного запроса будет таблица,
показанная на рис. 9.11. Следующий запрос позволит получить информацию о
поставщиках конкретного продукта, если в нем появится необходимость — рис.
9.12.

Рис. 9.10. Запрос, выдающий названия поставщиков
основных продуктов супермаркета

Рис. 9.11. Результат выполнения запроса рис. 9.10

Рис. 9.12. Запрос, выдающий информацию о
поставщиках конкретного продукта
Ответом на этот запрос будут сведения о том, кто из
поставщиков может обеспечить магазин сметаной — рис. 9.13.

Рис. 9.13. Результат выполнения запроса рис. 9.12

Можно также построить и более сложные запросы. Таким,
например, является запрос, который позволяет проследить динамику заказов по
числам, т. е. показывает количество заказов супермаркета по дням — рис. 9.14.
В результате его выполнения получим таблицу, приведенную на
рис. 9.15. Подсчитать объемы поставок товаров по дням можно с помощью
следующего запроса — рис. 9.16.

Рис. 9.14. Запрос, выдающий количество заказов
супермаркета по дням

Рис. 9.15. Результат выполнения запроса рис. 9.14

Рис. 9.16. Запрос, выдающий объемы поставок по
дням Итоговое количество поставляемой продукции по дням будет
представлено в таблице, показанной на рис. 9.17.

Рис. 9.17. Результат выполнения запроса рис. 9.16

Контрольные вопросы

1.
Перечислите функции MS Excel, позволяющие анализировать данные из
списков и баз данных.
2.
Охарактеризуйте аргументы БДФункций.
3.
Какие задачи решаются на каждом этапе разработки базы данных в среде
СУБД MS Access?
4.
Для чего создается Главная кнопочная форма в БД?
5.
Какую роль играют базы данных при разработке информационных систем?

Темы для рефератов

1.
Интеграция информационных ресурсов в базах данных.
2.
Базы данных в грид-технологиях.
3.
Технология MediaWiki.
4.
Проектирование баз данных в среде OpenOffice.org.
5.
Базы данных в структуре ИС организационного управления.

Вопросы для
обсуждения

1.
Какие задачи по обработке баз данных удобнее, на ваш взгляд, решать с
по- мощью электронных таблиц, а какие — с помощью СУБД?
2.
Всегда ли целесообразно проводить формализацию информации
разрабатываемой базы данных с учетом интересов конкретного пользователя?

Задачи и упражнения

1.
Какие характеристики вузов региона имело бы смысл включить в качестве
полей базы данных "Куда пойти учиться"?
2.
Даны следующие характеристики книги: дата сдачи книги в набор; ФИО
автора; наличие иллюстраций; тираж; дата подписания книги к печати; формат книги;
полка, на которой хранится книга; сведения о художниках; количество страниц;
цена книги; главные персонажи; качество бумаги; название издательства; тип
печати; количество имеющихся экземпляров; сведения о корректорах; жанр книги;
остаточная стоимость книги. Сформируйте из этих характеристик (дополнив их по
своему усмотрению) наборы атрибутов, формализующих информацию базы данных
"Книги", предназначенной для:  читателя
библиотеки;  сотрудников
издательства;  библиотечных
работников.
3.
Создайте в MS Excel однотабличную базу данных "Страны"
следующей структуры — табл. 9.46.

Таблица 9.46

Название страны

Материк

Площадь

Население

Столица

Основной язык

Денежная единица

Пользуясь справочными материалами программы, запишите
БДФункции, позволяющие ответить на следующие вопросы:
 Названия
скольких стран из вашей БД начинаются на букву "И"?
 Какова
средняя численность населения стран Африки?
 Какую
площадь занимают страны, в которых денежной единицей является доллар?
  Какова общая
численность населения стран, в которых государственным языком является немецкий
или английский, а площадь составляет не менее 1, но меньше 5 млн чел.?
  Какова минимальная
площадь среди стран с французским государственным языком?
Сформулируйте 2—3 дополнительных вопроса к вашей базе
данных и ответьте на них, используя БДФункции.
4.
На основе запроса "Фамилия" БД "Телефонный
справочник" создайте форму "Поиск по фамилии", разместив на ней
кнопку перехода к следующей записи.

 Лабораторные работы
1.
Проанализируйте информацию, хранящуюся на вашем школьном (домашнем)
компьютере. Продумайте наиболее удобную структуру расположения папок. Создайте
базу данных, отразив в ней информацию о содержимом папок.
2.
Используя СУБД MS Access, спроектируйте и заполните одну из следующих
баз данных:
 "Записная
книжка";
  "Каталог
программного обеспечения персонального компьютера";
 "Домашняя
библиотека";
 "Музыкальная
энциклопедия";
 "Кулинарная
книга";
 "Картотека
любимых фильмов";
 "Физические
данные учащихся школы";
 "Моя
родословная" или любую другую по вашему выбору. Для удобства заполнения БД
информацией разработайте подходящие формы, включив в них облегчающие ввод
данных управляющие элементы.
Сформулируйте и выполните для созданной базы данных
задачи:  сортировки записей
по различным критериям;  по
обработке числовой информации, хранящейся в БД;  по
организации поиска данных с использованием различных типов запросов.
Подготовьте отчеты по результатам выполненных задач.
3.
Изучите потребности вашей семьи в продуктах питания различных категорий
(молочные, мясные, рыбные, хлебобулочные, кондитерские и т. д.). Используя  в
качестве базы исследования ассортиментные наборы продовольственных товаров,
расположенных вблизи вашего дома магазинов и рынков, проведите анализ этих
продуктов по различным критериям: состав, производитель, дата изготовления,
цена, график завоза и др. Разработайте структуру и заполните данными удобную
для использования в случае необходимости пополнения запасов продовольствия БД.
4.
Создайте базу данных, согласовав ее содержание с учителем вашего любимого
предмета. Выступите с презентацией созданной базы данных на уроке (занятии
кружка, факультатива, элективного курса и т. п.) по этому предмету.

МОДУЛЬ 10

Технологии автоматизации
управления

РАЗДЕЛ 10.1. Понятия и модели теории управления
РАЗДЕЛ 10.2. Основные понятия
АСУ, АСУТП, АСНИ, САПР РАЗДЕЛ 10.3. Электронный документооборот
РАЗДЕЛ 10.4. Автоматизированные информационные системы в
экономике
РАЗДЕЛ 10.5. Информационные системы управления в
образовании
РАЗДЕЛ 10.6. Экспертные
системы в управлении РАЗДЕЛ 10.7. Вместо эпилога. Развитие систем с
искусственным интеллектом

модуль 10
РАЗДЕЛ 10.1

Понятия и модели  теории управления

Учебный материал

Управление — очень емкое понятие,
охватывающее множество процессов как вокруг нас, так и внутри нас (не будем
забывать о биологической природе человека!). Управление присуще биологическим,
техническим, социально-экономическим системам. Психологические явления и процессы
также являются по своей природе управлением, однако их (психологические
процессы) относят частью к сфере биологических процессов, частью — социальных.
Под управлением понимают воздействие субъекта управления (некой
управляющей подсистемы, органа, инстанции) на объект управления
(управляемую подсистему, группу органов или инстанций), осуществляемое в
интересах достижения некоей заданной цели и протекающее под влиянием
внешней среды. Схематическое изображение процесса управления уже
встречалось в этом пособии, в самом его начале, когда мы рассматривали
теоретические основы информатики в модуле 1.
В модуле 1 для нас было важным понятие информации, т.
к. оно возникает как обратная связь в различных процессах управления. Однако
теперь для нас интерес представляет не понятие информации, а структура
управляющей системы, разделение информационных потоков внутри системы
управления на управляющее воздействие и обратную связь.
В любом процессе управления управляющая и управляемая
подсистемы соединены каналами прямой и обратной связи (рис. 10.1). По каналу
прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи —
информация о состоянии управляемого объекта. Это открытие было сделано
американским математиком Норбертом Винером в середине 1940-х годов. Оно было
описано в его основополагающем труде "Кибернетика, или управление и связь
в животном и машине", опубликованном в 1948 году.
В этом модуле мы не будем затрагивать технические и
биологические системы. Они являются объектами изучения технической и биологической
кибернетики. Объектом изучения в этом модуле станет разновидность социальных
систем —  организационные системы управления, реализуемые в организациях и на
предприятиях, в производственных процессах.

Рис. 10.1. Схематическое изображение системы
управления
В качестве управляющей части в большинстве таких систем
выступает руководитель (директор, менеджер, начальник), имеющий некоторое число
помощников (отделов или бюро). Управляемой подсистемой являются
производственные цеха или отделы, выпускающие какую-либо продукцию или
оказывающие услуги. Целью работы данного предприятия является сохранение и
развитие самого этого предприятия, удовлетворение спроса на его продукцию и
услуги.
На деятельность предприятия оказывает воздействие внешняя
среда — цены на  сырье и компоненты, стоимость рабочей силы, законы,
регулирующие работу предприятий, спрос и цены на продукцию или услуги
предприятия. Все эти факторы находятся в постоянном изменении, на которые
руководство предприятия должно адекватно и постоянно реагировать. Это
необходимо для того, чтобы предприятие успешно существовало и развивалось.
Если руководство предприятия несвоевременно или неправильно
реагирует на изменения внешней среды, результаты его работы ухудшаются —
снижается качество и количество производимой продукции, предприятие теряет
покупателей своей продукции и может даже разориться, т. е. не найти средств для
продолжения производства.
Управленческие реакции руководства предприятия выражаются в
приказах и распоряжениях, которые формализуют и документально закрепляют принятые
ре- шения.
Процесс принятия решений крайне важен для социальных
организационных систем. Существует даже специальная наука, область прикладных
исследований под названием "Теория принятия решений", которая
объединяет разделы и методы математики, статистики, экономики, менеджмента и
психологии; изучает закономерности выбора людьми путей решения разного рода
задач, а также исследует способы поиска наиболее выгодных из возможных решений.

Суть выводов этой науки состоит в том, что для того чтобы
принять наилучшее в некоторых условиях решение, нужно:
1.
Создать набор всех возможных для этой ситуации вариантов решений.
2.
Оценить последствия всех этих решений.
3.
Выбрать из всех вариантов решений наилучшее с точки зрения оценки его
последствий.
В действительности, реализовать эти рекомендации по принятию
наилучшего решения почти никогда не удается. Это связано с тем, что либо
количество всех возможных вариантов решений оказывается слишком большим (или
даже бесконечным), либо однозначная оценка этих вариантов затруднена или невозможна.
Либо и то и другое вместе, причем в процессе деятельности возможно
вмешательство случайных, неподдающихся прогнозу, сил. В этих случаях говорят о
принятии решений в условиях неопределенности информации.
Применение
теории игр при принятии решений
Во многих случаях принятия решений оказываются полезными
методы теории игр — раздела прикладной математики, точнее, исследования
операций.
Под игрой понимается процесс, в котором участвуют две и
более сторон, ведущих борьбу за реализацию своих интересов. Каждая из сторон
имеет свою цель и использует некоторую стратегию, которая может вести к
выигрышу или проигрышу — в зависимости от поведения других игроков. Теория игр
помогает выбрать лучшие стратегии с учетом представлений о других участниках,
их ресурсах и их возможных действиях.
Теория игр начала развиваться еще в XVIII веке, достигла
расцвета в первой половине XX века и нашла широкое применение в экономике и
других общественных науках — социологии, политологии, психологии, этике и др.
Оказывается, очень многие ситуации могут быть смоделированы с помощью игры. Вот
характеризующие признаки игры как математической модели:
r
наличие нескольких участников;
r
неопределенность поведения участников, связанная с наличием у
каждого из них нескольких вариантов действий;
r
различие (несовпадение) интересов участников;
r
взаимосвязанность поведения участников, поскольку результат,
получаемый каждым из них, зависит от поведения всех участников;
r
наличие правил поведения, известных всем участникам.
Очень удобно игры представлять в виде ориентированного
дерева, где каждая вершина соответствует ситуации выбора игроком своей
стратегии. Каждому игроку сопоставлены все вершины дерева игры, находящиеся на
одном уровне. Количество очков, которые получают игроки за сделанные ими ходы —
так называемые платежи — записываются внизу дерева, под каждой листовой
вершиной. Такое представление игры еще называют экстенсивным, или
представлением в расширенной форме.
Рассмотрим пример. На рис. 10.2 иллюстрируется игра для двух
игроков. Игрок 1 ходит первым и выбирает стратегию F или U. Игрок 2 анализирует
свою позицию и решает — выбрать стратегию A или R. Скорее всего, первый игрок
выберет U, а второй — A (для каждого из них это оптимальные стратегии); тогда
они получат соответственно 8 и 2 очка.

Рис. 10.2. Пример дерева игры
Экстенсивная форма очень наглядна, с ее помощью особенно
удобно представлять игры с более чем двумя игроками и игры с последовательными
ходами. Если же участники делают одновременные ходы, то соответствующие вершины
либо соединяются пунктиром, либо обводятся сплошной линией.
Другая форма представления игр
получила название нормальной, или стратегической. В нормальной форме
игра описывается платежной матрицей. Строка или столбец такой матрицы (а
точнее, измерение) сопоставляются определенному игроку. Например, в табл. 10.1
строки определяют стратегии первого игрока, а столбцы — второго. На пересечении
строки и столбца можно увидеть выигрыши, которые получат игроки. Если игрок 1
выбирает первую стратегию, а второй игрок — вторую стратегию, то на пересечении
мы видим (−1, −1), это значит, что в результате хода оба игрока
потеряли по одному очку. Игроки выбирали стратегии с максимальным для себя
результатом, но проиграли из-за незнания хода другого игрока. Таблица 10.1. Пример платежной матрицы —
представления игры в нормальной форме

Игрок 2  стратегия 1

Игрок 2  стратегия 2

Игрок 1  стратегия 1

4, 3

–1, –1

Игрок 1  стратегия 2

0, 0

3, 4

Обычно в нормальной форме представляются игры, в которых
ходы делаются одновременно, или хотя бы полагается, что все игроки не знают о
том, что делают другие участники.
Дадим некоторые определения. Игра называется кооперативной,
или коалиционной, если игроки могут объединяться в группы, беря на себя
некоторые обязательства перед другими игроками и координируя свои действия.
Этим она отличается от некооперативных игр, в которых каждый обязан
играть за себя. Развлекательные игры редко являются кооперативными, однако
кооперативные механизмы поведения нередки в повседневной жизни. Часто
предполагают, что кооперативные игры отличаются именно возможностью общения
игроков друг с другом. В общем случае это неверно. Существуют игры, где
коммуникация разрешена, но игроки преследуют личные цели, и наоборот.
Гибридные игры включают в себя элементы кооперативных
и некооперативных игр. Например, игроки могут образовывать группы, но игра
будет вестись в некооперативном стиле. Это значит, что каждый игрок будет
преследовать интересы своей группы, вместе с тем стараясь достичь личной
выгоды.
Игра называется симметричной тогда, когда
соответствующие стратегии у игроков будут равны, т. е. иметь одинаковые
платежи. Иначе говоря, если игроки могут поменяться местами и при этом их
выигрыши за одни и те же ходы не изменятся. Многие изучаемые игры для двух
игроков — симметричные.
Таблица 10.2. Платежная матрица несимметричной игры

А

Б

А

1, 2

0, 0

Б

0, 0

1, 2

В примере из табл. 10.2 игра на первый взгляд может
показаться симметричной изза похожих стратегий, но это не так — ведь выигрыш
второго игрока при профилях стратегий (А, А) и (Б, Б) будет больше, чем у
первого.
Игры с нулевой суммой — особая разновидность игр с
постоянной суммой, т. е. таких, где игроки не могут увеличить или уменьшить
имеющиеся ресурсы, или фонд игры. В этом случае сумма всех выигрышей равна
сумме всех проигрышей при любом ходе. В платежной матрице в табл. 10.3 числа
означают платежи игрокам — и их сумма в каждой клетке равна нулю. Примерами
таких игр может служить покер, где один выигрывает все ставки других; реверси,
где захватываются фишки противника; либо банальное воровство.
Таблица 10.3. Платежная матрица игры с нулевой
суммой

А

Б

А

−1, 1

3, −3

Б

0, 0

−2, 2

Многие изучаемые математиками игры иного рода: в играх с
ненулевой суммой выигрыш какого-то игрока не обязательно означает проигрыш
другого, и наоборот. Исход такой игры может быть меньше или больше нуля. Такие
игры могут быть преобразованы к нулевой сумме — это делается введением
фиктивного игрока, который "присваивает себе" излишек или восполняет
недостаток средств.
Еще игрой с отличной от нуля суммой является торговля, где
каждый участник извлекает выгоду. Сюда также относятся го, шашки и шахматы; в
двух последних игрок может превратить свою рядовую фигуру в более сильную,
получив преимущество. Во всех этих случаях сумма игры увеличивается. Широко
известным примером, где она уменьшается, является война.
В параллельных играх игроки ходят одновременно, или,
по крайней мере, они не осведомлены о выборе других до тех пор, пока все не
сделают свой ход. В последовательных, или динамических, играх
участники могут делать ходы в заранее установленном либо случайном порядке, но
при этом они получают некоторую информацию о предшествующих действиях других.
Эта информация может быть даже не совсем полной, например, игрок может узнать,
что его противник из десяти своих стратегий точно не выбрал пятую, ничего не
узнав о других.
Различия в представлении параллельных и последовательных игр
рассматривались ранее. Первые обычно представляют в нормальной форме, а вторые
— в экстенсивной.
Важное подмножество последовательных игр составляют игры
с полной информацией. В такой игре участники знают все ходы, сделанные до
текущего момента, равно как и возможные стратегии противников, что позволяет им
в некоторой степени предсказать последующее развитие игры. Полная информация не
доступна  в параллельных играх, т. к. в них неизвестны текущие ходы
противников. Большинство изучаемых в математике игр — с неполной информацией.
В то же время есть интересные примеры игр с полной информацией: шахматы, шашки,
го, манкала и др.
Часто понятие полной информации путают с похожим — совершенной
информации. Для последнего достаточно лишь знание всех доступных
противникам стратегий, знание всех их ходов необязательно.
Игры в реальном мире или изучаемые в экономике игры, как
правило, длятся конечное число ходов. Математика не так ограничена, и в
частности, в теории множеств рассматриваются игры, способные продолжаться
бесконечно долго. Причем победитель и его выигрыш не определены до окончания
всех ходов. Задача, которая обычно ставится в этом случае, состоит не в поиске
оптимального решения, а в поиске хотя бы выигрышной стратегии. Используя
аксиому выбора, можно доказать, что иногда даже для игр с полной информацией и
двумя исходами — "выиграл" или "проиграл" — ни один из
игроков не имеет такой стратегии. Существование выигрышных стратегий для
некоторых особенным образом сконструированных игр имеет важную роль в
фундаментальной математике.
Большинство изучаемых игр дискретны: в них конечное
число игроков, ходов, событий, исходов и т. п. Однако эти составляющие могут
быть расширены на множество вещественных чисел. Игры, включающие такие
элементы, часто называются дифференциальными.  Они связаны с какой-то
вещественной шкалой (обычно — шкалой времени), хотя происходящие в них события
могут быть дискретными по природе. Дифференциальные игры также рассматриваются
в теории оптимизации, находят свое применение в технике и технологиях, физике.
Рассмотрим подробнее пример шахматной игры. Это классический
пример ситуации принятия решений, иллюстрирующий трудности, с которыми
приходится сталкиваться в реальной практике. Каждый из игроков в шахматы, перед
тем как сделать свой ход, принимает решение, каким должен быть этот ход. Для
этого игрок должен рассмотреть свои возможные ходы и оценить их последствия с
точки зрения своего выигрыша. Однако вариантов возможных ходов достаточно
много. Так, белые имеют возможность совершить 20 различных первых ходов в
начале партии (а черные — 20 вариантов — как им ответить). В дальнейшем
количество вариантов ходов может становиться большим или меньшим в зависимости
от позиции и количества фигур и пешек у игроков. Выбирая очередной ход, теперь
нужно оценить последствия вариантов ходов — но это непростая задача, потому что
она зависит от многих возможных реакций соперника на ходы. В ответ на эти
реакции  могут быть совершены ходы, которые также повлекут за собой какие-то
реакции соперника и т. д.
В процессе принятия решений о шахматном ходе оказывается
слишком много вариантов ходов, которые следует перебрать и оценить за небольшое
время партии. Поэтому игрокам в шахматы приходится опираться на предшествующий
опыт, некоторые эмпирически установленные, как говорят, эвристические
рекомендации, типа "Побыстрее выполни рокировку и уведи короля от угрозы
атаки", "Нежелательно ставить коня на край доски" и т. д.
В любом случае при принятии решений особую роль играет его
информационное обеспечение. Чем более полная и точная информация о поведении
всей системы управления и выполнении ею своих функций имеется в управляющей
подсистеме — тем лучше, тем более точное управленческое решение может быть
принято. Мы подошли к обширной области информатики — автоматизации управления —
рассматривающей информационные системы, обеспечивающие принятие решений людьми
на основе предоставления информации о системе управления (автоматизированные
системы управления) либо даже берущие процесс принятия управленческого решения
на себя (автоматические системы управления).

Контрольные вопросы

1.
Дайте определение управлению.
2.
Какую роль в управлении играет информация?
3.
Что такое принятие решений? Какие этапы оно включает?
4.
Чем полезна теория игр в принятии решений?
5.
Дайте определение игры с точки зрения теории игр.
6.
Что такое дерево игры? Платежи?
7.
Как можно описать игру матричным и графическим способом?
8.
Какие типы игр вы знаете? Охарактеризуйте их.
Темы для рефератов

1.
История развития кибернетики.
2.
Объекты исследования и методы кибернетики.
3.
Вклад Н. Винера в современную кибернетику и информатику.
4.
История теории игр.
5.
Применение теории игр в современных практических задачах.
6.
Теория игр и экономика.

Вопросы для
обсуждения

1.
Как принимаются наилучшие решения?
2.
Как выбрать лучшую стратегию действий?

Задачи и упражнения

1.
Двое играют в игру, делая по очереди ходы на шахматной доске, при этом
каждый ход делается либо на одну клетку влево, либо на одну клетку вниз.
Начальная клетка — клетка Х. Выигрывает тот, кто приходит в клетку а1.
Выяснить, кто должен выиграть при правильной игре (в зависимости от того, какая
начальная клетка Х задана).
2.
Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости стоит
фишка. Игроки ходят по очереди. В начале игры фишка находится в точке с
координатами (6, 5). Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с
координатами (x,y) в одну из четырех точек: или в точку с координатами (2x,y),
или  в точку с координатами (x,2y), или в точку с координатами (3x,y), или в
точку  с координатами (x,3y). Выигрывает игрок, после хода которого фишка
находится в точке, сумма координат которой не менее 48. Кто выигрывает при
безошибочной игре обоих игроков — игрок, делающий первый ход, или игрок,
делающий второй ход? Каким должен быть первый ход выигрывающего игрока? Ответ
обоснуйте.
3.
Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости стоит
фишка. Игроки ходят по очереди. В начале игры фишка находится в точке с
координатами (2,3). Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с
координатами (x,y) в одну из четырех точек: или в точку с координатами (2x,y),
или  в точку с координатами (x,2y), или в точку с координатами (3x,y), или в
точку  с координатами (x,3y). Выигрывает игрок, после хода которого фишка
находится в точке, одна из координат которой не менее 20. Кто выигрывает при безошибочной
игре обоих игроков — игрок, делающий первый ход, или игрок, делающий второй
ход? Каким должен быть первый ход выигрывающего игрока? Ответ обоснуйте.
4.
Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости стоит
фишка. Игроки ходят по очереди. В начале игры фишка находится в точке с
координатами (1,2). Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с
координатами (x,y) в одну из четырех точек: или в точку с координатами (3x,y),
или  в точку с координатами (x,3y), или в точку с координатами (x+4,y), или в
точку  с координатами (x,y+4). Выигрывает игрок, после хода которого фишка
находится в точке, одна из координат которой не менее 20. Кто выигрывает при
безошибочной игре обоих игроков — игрок, делающий первый ход, или игрок,  делающий
второй ход? Каким должен быть первый ход выигрывающего игрока? Ответ обоснуйте.

5.
Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости стоит
фишка. Игроки ходят по очереди. В начале игры фишка находится в точке с
координатами (1,2). Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с
координатами (x,y) в одну из четырех точек: или в точку с координатами (3x,y),
или  в точку с координатами (x,3y), или в точку с координатами (x+2,y), или в
точку  с координатами (x,y+2). Выигрывает игрок, после хода которого фишка
находится в точке, сумма координат которой не менее 17. Кто выигрывает при
безошибочной игре обоих игроков — игрок, делающий первый ход, или игрок,
делающий второй ход? Каким должен быть первый ход выигрывающего игрока? Ответ
обоснуйте.
6.
Два игрока играют в следующую игру. На координатной плоскости стоит
фишка. Игроки ходят по очереди. В начале игры фишка находится в точке с
координатами (6,2). Ход состоит в том, что игрок перемещает фишку из точки с
координатами (x,y) в одну из трех точек: или в точку с координатами (x+3,y),
или в точку с координатами (x,y+3), или в точку с координатами (x,y+4).
Выигрывает игрок, после хода которого расстояние от фишки до точки с
координатами (1,0) не меньше 13 единиц. Кто выигрывает при безошибочной игре
обоих игроков — игрок, делающий первый ход, или игрок, делающий второй ход?
Каким должен быть первый ход выигрывающего игрока? Ответ обоснуйте.

модуль 10
РАЗДЕЛ 10.2

Основные понятия  АСУ, АСУТП, АСНИ,
САПР

10.2.1. Автоматизированные системы управления  и их
разновидности
10.2.2. Автоматизированное рабочее место специалиста

10.2.1. Автоматизированные  системы управления  и их
разновидности

Учебный материал

Этапы развития и состав  автоматизированных систем
управления (АСУ)
Системой управления называют систему, реализующую
функции прогнозирования, планирования, учета, анализа, контроля и
регулирования.
Управление связано с обменом информацией между компонентами
системы, а также системы с окружающей средой. В процессе управления получают
сведения  о состоянии системы в каждый момент времени, о достижении (или не
достижении) ею заданной цели с тем, чтобы воздействовать на систему и
обеспечить выполнение управленческих решений. Одной из важнейших задач теории
управления является задача автоматизации управленческих функций.
К моменту создания компьютеров уже хорошо развитой
инженерной наукой была теория автоматического управления, поэтому
вычислительные машины в сфере управления начали использоваться почти
одновременно с их появлением. Объясняется это, прежде всего, тем, что в основе
теории автоматического управления лежат математические модели и численные методы
решения уравнений, и это позволило без особого труда включать компьютерные
программы в процесс поиска оптимальных управляющих воздействий на некоторые (в
первую очередь, механические) объекты.
Так появились системы автоматического регулирования (САР)
и автоматического управления (САУ) — комплексы технических и программных
средств, предназначенные для автоматического воздействия на один или несколько
параметров управляемого объекта в целях поддержания желаемого режима его работы
и/или достижения заданной цели его функционирования.
Эти системы обеспечивали либо поддержание заданных значений
регулируемых величин (системы стабилизации, системы программного и следящего
управления), либо оптимизировали определенные критерии качества управления
(системы экстремального регулирования или системы автоматической оптимизации).

Однако вне сферы возможностей САР и САУ оказался
значительный класс систем (иногда их называют большими), для которых нельзя
было предложить точные расчетные модели. Связано это с тем, что большие системы
в качестве своих структурных компонентов, как правило, включают людей,
обладающих определенной свободой принимать решения, и для таких систем трудно
точно формализовать критерии функционирования и с достаточной полнотой описать
ограничения применения. Поэтому следующим этапом автоматизации в сфере
управления стали автоматизированные системы управления (АСУ).
Автоматизированная система управления (АСУ) — это
комплекс аппаратнотехнических, программных, информационных и лингвистических
средств, обеспечивающий совместно с организационными структурами (отдельными
людьми или коллективом) управление объектом (комплексом) в производственной,
научной или общественной среде.
В отличие от автоматических систем, где человек полностью
исключен из управления, АСУ предполагает активное участие человека в контуре
управления, благо- даря чему обеспечиваются необходимые гибкость и адаптивность
системы управления.
Упрощенная структурная схема циркулирования информации в
автоматизированной системе управления представлена на рис. 10.3. Цифрами на
этой схеме обозначены этапы сбора и преобразования данных с целью выработки
оптимальных управляющих воздействий на управляемый объект. Анализ схемы
показывает, что этапы 1, 2, 3, 4, 8, 9 в своем составе могут содержать много
операций, которые не требуют творческого участия человека и, следовательно,
могут быть выполнены техническими средствами. Этапы же 5, 6, 7 требуют
творческого подхода к решению поставленных задач, этап 7 вообще не может быть
осуществлен без участия человека, т. к. несет в себе элемент правовой
ответственности.
В зависимости от специфики и сложности управляемого объекта
можно выделить следующие группы задач, решаемых АСУ, каждая из которых
характеризуется соответствующими требованиями, предъявляемыми к времени реакции
на события, происходящие в управляемом процессе:
r
задачи сбора данных с объекта управления (время реакции —
секунды, доли секунды);
r
задачи экстремального управления, связанные с расчетами желаемых
параметров управляемого процесса (время реакции — секунды, минуты);
r
задачи оптимизации и адаптивного управления процессами (время
реакции — несколько секунд);
r
информационные задачи, задачи диспетчеризации и координации в
масштабах подразделения или предприятия, задачи планирования и др. (время
реакции — часы).
Приведенная иерархия задач управления показывает очевидность
существования иерархической системы управления. В такой системе управления
(например, гибкой производственной системой) обычно выделяют три уровня:
уровень управления работой оборудования и технологическими процессами, уровень
оперативного управления ходом производственного процесса и уровень планирования
работ.
В функции первого уровня управления входят:
r
сбор и обработка информации, а также непосредственное управление
работой оборудования и технологическими процессами с учетом команд, поступающих
с вышестоящего уровня;
r
фиксация времени простоя оборудования с учетом причин простоя;
r
контроль за состоянием инструмента и учет его использования; учет
числа обработанных деталей;
r
передача информации на уровень оперативного управления.

Рис. 10.3. Упрощенная схема циркулирования
информации в АСУ
К функциям уровня оперативного управления ходом
производственного процесса относятся:
r
анализ наличия ресурсов для выполнения сформированных заданий;
r
оперативная корректировка режимов отдельных технологических
процессов и выдача заданий по коррекции технических устройств низшего уровня;
контроль качества изделий;
r
прием и систематизация информации с управляющих устройств низшего
уровня;
r
координация работы всех элементов системы в соответствии с
полученным заданием; передача информации на верхний уровень управления.
Функциями уровня планирования работ являются:
r
решение комплекса задач, связанных с управлением и контролем за
работой уровня оперативного управления;
r
управление библиотекой управляющих программ для оборудования и
технологических процессов;
r
сбор, обработка и выдача информации о ходе производственного
процесса в системе.

Классы АСУ
В настоящее время вряд ли найдется вид деятельности —
социальной или экономической, не подверженный в той или иной степени внедрению
автоматически управляемых устройств или систем. Перечень направлений
автоматизации чрезвычайно широк и включает, например, запуск и автоматическое
пилотирование летательных аппаратов, производство автомобилей, управление
движением транспорта и его маршрутизацию, медицинскую диагностику, игру в
шахматы, автоматическое обновление банковского баланса в соответствии с
указаниями, поступающими от компьютера, который может находиться на большом
расстоянии от управляемого объекта, и др.
В зависимости от выполняемых функций, АСУ классифицируют
следующим образом:
r
административно-организационные (например, системы управления
предприятием — АСУП), отраслевые системы управления — ОАСУ, системы управления
офисом);
r
технологические (автоматизированные системы управления
технологическими процессами — АСУ ТП, в свою очередь подразделяющиеся на гибкие
производственные системы — ГПС, системы контроля качества продукции — АСК,
системы управления станками и линиями с числовым программным управлением —
ЧПУ);
r
системы планирования;
r
интегрированные, объединяющие функции перечисленных АСУ в
различных комбинациях.
По возможностям информационного сервиса АСУ подразделяются
на:
r
информационно-справочные;
r
информационно-советующие;
r
управляющие;
r
информационно-управляющие;
r самонастраивающиеся; r самообучающиеся.

Информационно-справочные АСУ являются пассивными с
точки зрения функций управления системами. Их назначение — сбор и обработка
информации об управляемом объекте, на основе которой оператор принимает решения
относительно способа управления объектом. Подобные АСУ предоставляют широкие
возможности для математической обработки данных (сравнение текущих значений
параметров с их максимально и минимально допустимыми значениями,
прогнозирование характера изменения контролируемых параметров и др.).
Программное обеспечение информационно-справочных АСУ составляют библиотека
рабочих программ, каждая из которых выполняет одну или несколько функций
централизованного контроля, и программа-диспетчер, выбирающая для выполнения ту
или иную рабочую программу. Взаимодействие оператора с такой системой
осуществляется в режиме "запрос — ответ".
Информационно-советующие АСУ сами выдают абоненту
предназначенную для него информацию (периодически или через определенные
промежутки времени) и поэтому относятся к классу активных систем. Наряду со
сбором и обработкой информации эти системы выполняют целый ряд функций,
относящихся к сфере управления, таких как выбор рационального (по отдельным
параметрам) технологического режима, определение управляющих воздействий по всем
или отдельным управляемым параметрам процесса и т. п.
Управляющие АСУ осуществляют функции управления по
определенным программам, заранее предусматривающим действия, которые должны
быть предприняты в той или иной ситуации реализации некоторого процесса. За
человеком в управляющих АСУ остается общий контроль или вмешательство в тех
случаях, когда возникают обстоятельства, не предусмотренные алгоритмами
управления. Информационно-управляющие АСУ являются промежуточным классом
между классами информационных и управляющих систем. Благодаря дополнительному
оснащению этих систем пакетами прикладных программ, предназначенными для
статистической обработки данных, а также осуществления процессов
прогнозирования, моделирования, планирования и т. д., они позволяют получать
достоверную информацию о прошлом, настоящем и будущем состоянии управляемого
объекта, что способствует оптимизации его функционирования.
Самонастраивающиеся АСУ отличаются способностью при
изменении внешних ситуаций автоматически в определенных пределах изменять
алгоритм выработки управляющих воздействий. Это свойство экспертных систем
позволяет самонастраивающимся АСУ работать практически без участия человека.
Самообучающиеся АСУ построены на принципах
искусственного интеллекта. Они обладают способностью накапливать информацию о
предшествующей работе и на основе ее анализа улучшать свое функционирование,
оптимизируя тем самым процесс управления объектом или процессом в соответствии
с изменяющимися условиями.
В зависимости от расположения управляющих компонентов
выделяют следующие классы АСУ:
r
децентрализованные;
r
централизованные;
r централизованные
рассредоточенные; r иерархические.
Использование децентрализованных АСУ эффективно при
автоматизации управления технологически не зависимых по материальным,
энергетическим, информационным и другим ресурсам объектов. Поскольку для
выработки управляющего воздействия на конкретный элемент такого объекта
необходима информация о состоянии только этого элемента, архитектурно
децентрализованные АСУ представляют собой совокупность нескольких независимых
систем со своими информационными и алгоритмическими базами.
Централизованные АСУ реализуют процессы управления
всеми объектами, находящимися под их контролем, в едином блоке управления,
который осуществляет сбор и обработку информации об этих объектах, сравнивает
ее с заданными критериями и на основе результатов сравнения вырабатывает
управляющие сигналы.
Особенностью централизованных рассредоточенных АСУ
является сохранение принципа централизованного управления, т. е. выработка
управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о
состоянии совокупности всех управляемых объектов. Так как некоторые
функциональные устройства рассматриваемых АСУ являются общими для всех каналов
системы, к которым подключены управляемые объекты, алгоритм управления в данном
случае представляет собой комплекс взаимосвязанных алгоритмов, которые
реализуются совокупностью взаимосвязанных блоков управления. В процессе
реализации функций управления каждый локальный блок управления по мере
необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими
аналогичными блоками.
Иерархические АСУ предназначены для управления
сложными системами. Большое количество управленческих задач в таких системах
значительно увеличивает объем перерабатываемой информации и повышает сложность
алгоритмов управления. В результате возникает противоречие между сложностью
управляемого объекта и возможностью любого управляющего объекта осуществлять
централизованное управление. Разрешить данное противоречие позволяют
иерархические АСУ, предполагающие разделение функций управления между
управляющими структурами, создаваемыми в соответствии с иерархией задач
управления, рассмотренной ранее.
Автоматизированные системы управления предприятием (АСУП)
Мировая экономика ставит сегодняшнего производителя в очень
жесткие условия. Конкуренция, повышение требований к продукции и услугам,
стремление соответствовать международным стандартам — все это непременно
приводит к тому, что современным предприятиям, которые хотят расти и
расширяться, не обойтись без автоматизации управления производственными
процессами.
Управление производством — сложный процесс, требующий
согласованной деятельности конструкторов, технологов, экономистов, специалистов
по снабжению и сбыту, а также многих других сотрудников. Поэтому оптимальное
управление производственным процессом на современном предприятии представляет
собой очень трудоемкую задачу, автоматизированное решение которой дает
возможность  грамотно планировать, учитывать затраты, проводить техническую
подготовку производства, оперативно управлять процессом выпуска продукции в
соответствии с производственной программой и технологией.
Как известно, для успешного развития промышленного
предприятия в нем необходимо наладить не только производственную сферу, но и
его внутреннюю "экономику" и бизнес. Недостаточно выпустить просто
качественный продукт, надо произвести именно тот товар, который нужен реальным
потребителям, выпустить столько, сколько нужно, суметь продать его и обеспечить
доставку потребителю. Для того чтобы всего этого достичь, необходимо
соответствующим образом и на высоком уровне организовать управление основными
процессами, характеризующими современное производственное предприятие, —
производством и бизнесом.
В понятие "управление производством" входят такие
составляющие, как координация производства; планирование материалов и
мощностей; управление номенклатурой материалов, закупками сырья, цехами и
отделами. Понятие "управление бизнесом" включает управление
структурой бизнес-процессов; маркетинг; логистику и поддержку продаж;
управление финансами, товарными и финансовыми кредитами; анализ деятельности
подразделений и бизнеса в целом; моделирование, прогноз и развитие бизнеса. С
целью оптимизации решения рассмотренных задач были созданы автоматизированные
системы управления предприятием.
Автоматизированные системы управления предприятием (АСУП)
— АСУ, предназначенные для совершенствования и повышения эффективности
производственно-хозяйственной деятельности предприятия, увеличения темпов роста
его основных технико-экономических показателей за счет повышения качества
решения задач управления, улучшения использования производственных, трудовых и
материальных ресурсов, гибкости, ритмичности производства и снижения его
издержек.
Независимо от профиля АСУП, они обладают однотипной
функциональной структурой, представленной на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Функциональная
структура АСУП
Блок 1 — источники информации. В роли внутренних
источников информации могут выступать учетчики на различных участках
производства, снабжения и сбыта, датчики на рабочих местах технологического
конвейера и т. д. К внешним источникам информации относятся заказы на поставку
продукции, нормативные акты, информация о ценах и другая документация.
Блок 2 выполняет предварительную обработку данных
(проверку и уточнение), а затем передает ее в базу данных (блок 3) или
непосредственно для последующей обработки и анализа (блок 4).
Блок 3 — база или банк данных. Данные, являющиеся
результатами измерений характеристик объектов и процессов управления,
представляются в соответствии с определенными стандартами, образуя базу данных
системы.
Блок 4 (обработки и анализа информации) — центральный
блок АСУП, основными функциями которого являются:
r
оптимизация и адаптивное управление процессами (время реакции —
несколько секунд);
r
управление базой данных, в том числе обеспечение ее обновления и
целостности, защиты от несанкционированного доступа;
r
реагирование в непредвиденных и аварийных ситуациях, требующих
быстрого принятия решения;
r
проведение финансовых и учетно-бухгалтерских расчетов типа учета
состояния фондов, финансовых и налоговых операций, расчета прибыли и
рентабельности;
r
составление календарных и оперативных планов, обеспечение заказов
на материалы и комплектующие, контроль выполнения договорных обязательств,
управление сбытом готовой продукции;
r оценка и прогнозирование
рынка, анализ работы коллектива; r проведение
проектно-технологических расчетов.
Важнейшую роль при обработке и анализе информации в
соответствующем блоке АСУП играют экономико-математические модели. С точки
зрения общей организации управления можно выделить следующие основные группы
практически используемых экономико-математических моделей:
r
прогнозирования показателей развития предприятия;
r
оптимизации производственной программы предприятия;
r
распределения производственной программы по календарным периодам;

r
оптимизации направлений использования фонда развития предприятия;

r
оптимизации внутрипроизводственных транспортных потоков;
r
оптимизации использования отдельных видов ресурсов;
r
оптимизации всякого рода нормативов ведения
производственно-хозяйственной деятельности предприятия (партий деталей, норм
запасов сырья, размеров производственных резервов и др.);
r
разработки балансов производственно-хозяйственной деятельности.
Прогнозирование показателей развития предприятия
осуществляется на основе использования, главным образом, методов математической
статистики. Так, например, метод регрессионного анализа позволяет (на основе
статистических сведений о деятельности предприятия в прошлом) определять
тенденции изменения показателей объема выпуска продукции, ее трудоемкости,
величины затрат на производство и т. д.
Задачи оптимизации производственной программы заключаются в
определении таких номенклатур и объемов выпуска продукции, которые в условиях
наличных и выделяемых ресурсов, контрольных показателей потребности рынка и
ведения деятельности обеспечивали бы оптимизацию принятого критерия. Для
решения задач такого класса широко применяются методы линейного
программирования, которые в качестве исходных данных используют контрольные
показатели по выпуску продукции, объемы различных ресурсов (труда, машинного
времени, материалов и др.), а также нормы расхода исходных ресурсов на
изготовление единицы продукции.
Основной задачей использования моделей, распределяющих
производственную программу по календарным периодам, является установление
номенклатуры и объема выпуска продукции в определенные периоды времени (месяц,
квартал, год и т. д.) с целью обеспечения стабильности производственно-хозяйственной
деятельности предприятия в течение этих временных периодов.
Модели оптимизации направлений использования фонда развития
предприятия позволяют определить рациональные пути использования
соответствующего фонда, обеспечивающие достижение оптимума какого-либо критерия
(максимизация выпуска продукции, минимизация затрат на производство,
максимизация прибыли и т. д.).
Оптимизация использования отдельных видов ресурсов может
осуществляться на самых различных уровнях управления производством. К данному классу
задач можно отнести оптимизацию раскроя материалов, образования разнообразных
смесей, использования оборудования, распределения работ по конвейерным линиям и
т. д. Наиболее типичным представителем данного класса задач является задача
минимизации затрат на производство смеси из разнообразных исходных компонентов.
Такие задачи имеют место практически во всех отраслях народного хозяйства (от
нефтепереработки до кондитерского производства).
Разработка балансов производственно-хозяйственной
деятельности предприятий осуществляется на основе использования математического
аппарата межотраслевого баланса производства и распределения продукции.
Блок 5 (система формирования выходной информации)
обеспечивает подготовку (обычно в печатном виде) различного рода сводок,
справок, форм, технологических карт, чертежей и проектной документации,
необходимых на производственных участках.
Производственные и хозяйственные предприятия, фирмы,
корпорации представляют собой сложные системы, состоящие из большого числа
элементов, реализующих различные производственные и управленческие функции.
Такие экономические объекты имеют обширные внешние и внутренние информационные
связи.  В этих системах взаимодействуют разнообразные материальные, производственные
и человеческие ресурсы. Управление такими объектами предполагает создание АСУП,
которые в качестве структурных компонентов включают комплекс подсистем
управления: технической (конструкторской и технологической) подготовкой
производства; технико-экономическим планированием; бухгалтерским учетом;
материально-техническим снабжением; основным и вспомогательными производствами;
сбытом; кадрами; качеством; финансами и др.
Современные АСУП имеют открытую компонентную архитектуру,
позволяющую относительно легко сопрягать модули, поставляемые разными
разработчиками.  В рамках этой архитектуры в качестве информационной шины
используются бизнес-объекты — модули, отражающие специфику существующих
на предприятии бизнес-процессов. Эти модули соответствуют реальным объектам,
участвующим  в бизнес-процессах, а также отдельным конкретным бизнес-процессам.
Среди  таких модулей могут быть, например, бизнес-объекты "заказчик",
"продукт", "сотрудник", "отдел", "цех",
"заказ продукта", "изготовление продукта", "заказ
сырья" и др.
Бизнес-сценарий — это группа бизнес-процессов,
ориентированная на определенный вид хозяйственной деятельности и относящаяся к
определенному ракурсу приложения, которая служит единой цели на данном
предприятии, например, закупки, услуги, составление баланса, производство,
администрирование персонала и т. п.
Основными элементами бизнес-сценария являются:
r
организационная единица — организационное объединение сфер
деятельности предприятия, служащее его целям и задачам и включающее юридическое
название компании, отделы сбыта и места возникновения затрат;
r
основные данные — данные, используемые долгосрочно для
нескольких бизнеспроцессов: данные о клиентах, поставщиках, материалах и т. д.;

r
транзакции — прикладные программы, выполняющие
бизнес-процессы (например, создающие заказ клиента, выполняющие проводку
входящего платежа или уведомляющие о его отсутствии и др.);
r
документ — запись данных, создаваемая при выполнении
транзакции;
r
отчет — программа, считывающая определенные элементы
данных и выводящая их на экран в виде списка.
Содержательными компонентами бизнес-объектов,
обеспечивающими их функциональное назначение, носителями так называемой бизнес-логики,
являются функциональные модули — пакеты прикладных программ,
соответствующие целевым назначениям бизнес-объектов. Связывание функциональных
модулей с бизнесобъектами происходит посредством специальных
модулей-посредников — бизнесинтерфейсов.
В структуру бизнес-объектов входят программные модули
некоторых функций бизнес-логики (их вызовы обеспечивают бизнес-интерфейсы),
наборы управляемых параметров и описания пользовательских интерфейсов
(рабочих мест сотрудников, которые участвуют в бизнес-процессах конкретных
бизнес-объектов). Основная роль бизнес-объектов в АСУП — управление вызовами
функций бизнес-логики, передача им необходимых параметров и обеспечение
взаимодействия с пользователями системы.
Примерами отечественных разработок
рассмотренных АСУП являются системы
"1С:Предприятие" и "Галактика". Различие
этих систем заключается в том, что "1С:Предприятие" не имеет единой
информационной базы данных, и каждый пользователь в этой системе работает
обычно с одним из приложений (управление планированием, закупками, торговлей;
финансовый анализ; бухгалтерский учет; работа с кадрами и т. д.), снабженным
соответствующим пользовательским интерфейсом. В "Галактике" все
задачи интегрированы между собой путем использования единой базы данных. Эта
система состоит из модулей, каждый из которых наделен функциями,
предназначенными, с одной стороны, для использования как непосредственными
исполнителями, так и управленцами различных уровней, а с другой стороны, — для
решения задач, относящихся к различным видам управленческой деятельности.
Настраиваемость и модульная структура системы "Галактика" позволяют как
изолированное использование отдельных модулей, так и их произвольные комбинации
в зависимости от производственно-экономической необходимости. Функциональный
состав системы "Галактика" позволяет для любого предприятия
определить набор компонентов, обеспечивающий решение задач управления
хозяйственной деятельностью в трех глобальных направлениях: по видам ресурсов,
по масштабам решаемых задач, по видам управленческой деятельности.
АСУП может применяться для управления предприятием как
автономно, так и  в составе АСУ производственным объединением. В обоих случаях
область ее применения включает в себя:
r
технико-экономическое планирование и оперативное управление
производством, его подготовкой, материально-техническим обеспечением, сбытом и
т. д.;
r
организационно-экономическое управление регламентом движения всей
совокупности материальных и информационных потоков в условиях гибкого
производства;
r
координацию и управление технологическими процессами, в том числе
автоматизированное технологическое оборудование, встраиваемое в гибкие
производственные системы (ГПС).
Все это приводит к улучшению качества планирования и
оперативного управления и, как следствие, — к увеличению номенклатуры и объемов
выпуска более качественной товарной продукции. В соответствии с целями и
задачами, стоящими перед АСУП, показателями ее эффективности могут служить:
r
максимизация уровня рентабельности и суммарной прибыли
предприятия; загрузки оборудования и ритмичности его работы, технической
вооруженности труда; объема и номенклатуры, качества и конкурентоспособности
выпускаемой продукции; использования производственных и материальных ресурсов;
совершенствования производственных процессов; труда управленческого и
обслуживающего персонала; оперативности получения информации и принятия
решений; устойчивости и надежности функционирования предприятия;
r
минимизация внутрисменных простоев оборудования и
длительности производственного цикла выпуска товарной продукции; срока
окупаемости единовременных вложений на создание АСУП и себестоимости
изготовляемых изделий; времени принятия управленческих решений и разброса
договорного срока поставки продукции.
Автоматизированные системы управления технологическими
процессами (АСУ ТП)
Автоматизация некоторых операций поточного и мелкосерийного
производств началась с разработки станков с числовым программным управлением
(ЧПУ). Такое управление с помощью предварительно запрограммированных перфолент
заменило настраиваемые вручную кулачки и храповики, которые до той поры
управляли работой станков. С появлением мини-компьютеров стало возможным прямое
цифровое управление — централизованное управление с помощью компьютера
группой станков, обеспечивающее работу небольших автоматизированных систем
механической обработки. Разработка микропроцессоров позволила создать станки,
ко- торые управлялись отдельным микропроцессором, допускавшим
перепрограммирование. В 1960-х годах стали доступны роботы —
перепрограммируемые  многофункциональные манипуляторы. Роботы позволяют
обеспечить полную автоматизацию, особенно в таких видах деятельности, которые
являются опасными или требуют точности и высокой степени повторяемости
операций.
Современные технологические процессы постоянно усложняются,
а агрегаты, реализующие их, становятся более мощными. Примерами таких агрегатов
являются энергоблоки мощностью свыше 1500 МВт, установки первичной переработки
нефти с пропускной способностью до 8 млн т сырья в год, доменные печи объемом
4,5—6 тыс. м3 и др. Человеку сложно уследить за работой таких
агрегатов и технологических комплексов, и тогда на помощь ему приходят
автоматизированные системы управления технологическими процессами.
В наиболее общем случае автоматизированная система
управления технологическими процессами (АСУ ТП) представляет собой
замкнутую систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку
информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в
соответствии с заданными критериями, и реализацию управляющих воздействий на
технологический объект.
Под технологическим объектом управления понимается
совокупность технологического оборудования и реализованного на нем (по
соответствующим алгоритмам и регламентам) технологического процесса. В
зависимости от уровня АСУ ТП в качестве технологического объекта управления
могут выступать технологические агрегаты и установки, группы станков, отдельные
производства (цехи, участки), реализующие самостоятельный технологический
процесс.
В АСУ ТП, которые дают наибольший социальный и экономический
эффект, за работой технологического комплекса следят многочисленные датчики —
приборы, изменяющие параметры технологического процесса (например, температуру
и толщину прокатываемого металлического листа), контролирующие состояние
оборудования (например, температуру подшипников турбины) или определяющие
состав исходных материалов и готового продукта. Таких приборов в одной системе
может быть от нескольких десятков до нескольких тысяч. Датчики постоянно
передают сигналы, меняющиеся в процессе функционирования агрегата, в устройство
связи с объектом (УСО) компьютера. Компьютер сравнивает полученную от
датчиков информацию с заданными параметрами работы агрегата и вырабатывает
управляющие сигналы, которые через другую часть УСО поступают на регулирующие
органы агрегата. Например, если датчики подали сигнал о том, что лист
прокатного стана выходит толще, чем предписано, компьютер вычислит, на какое
расстояние нужно сдвинуть валки прокатного стана и подаст соответствующий
сигнал на исполнительный механизм, который выполнит нужное перемещение.
Использование компьютеров в управлении технологическими
процессами оправдано тогда, когда существует потребность в частых изменениях реализуемых
оборудованием функций или некоторых их параметров. Реализация целей
функционирования в конкретных АСУ ТП достигается выполнением в них определенной
последовательности операций и вычислительных процедур, в значительной степени
типовых по своему составу и потому объединяемых в комплекс типовых функций:
измерение физических сигналов, параметров; контроль функционирования
технических и программных средств. Основными направлениями использования АСУ ТП
являются гибкие автоматизированные производства (ГАП) и контрольноизмерительные
комплексы.
В гибких автоматизированных производствах компьютеры (или
микропроцессоры) решают задачи управления механизмами, технологическими
режимами, промышленными роботами. Примером ГАП являются широко распространенные
в Японии заводы-роботы.
Одним из перспективных направлений компьютеризации
управления технологическими процессами является создание на основе персональных
компьютеров контрольно-измерительной аппаратуры, с помощью которой можно
проверять изделия непосредственно на производственной линии. В развитых странах
налажен выпуск программного обеспечения и специальных сменных плат, позволяющих
превращать ПК в высококачественную измерительную и испытательную систему.
Компьютеры, оснащенные подобным образом, могут использоваться в качестве
запоминающих цифровых осциллографов, устройств сбора данных, многоцелевых
измерительных приборов. Практика показала, что применение компьютеров в качестве
контрольно-измерительных приборов более эффективно, чем выпуск в ограниченных
количествах специализированных приборов с вычислительными бло- ками.
Автоматизированные системы  для научных исследований (АСНИ)
Первые вычислительные машины предназначались, прежде всего,
для автоматизации расчетов и решения различных вычислительных задач, а расчеты
и вычисления — обязательный элемент тех научных исследований, где требуется на
основании какого-либо эксперимента построить гипотезу о закономерностях,
проявляющихся в процессе его осуществления.
Поиск закономерностей — одна из основных процедур любых
научных исследований. Так, например, наблюдая за погодой в определенном месте
земного шара, можно выдвигать гипотезы-прогнозы о закономерностях температурных
колебаний, количестве выпадающих осадков и т. д. А каждая гипотеза, прежде чем
ее можно будет сформулировать, требует проведения немалой вычислительной работы
по обработке собранных данных. Поэтому применение компьютеров для этих целей с
самого начала развития информатики быстро нашло признание среди специалистов,
работающих в самых разных областях науки.
Возможности современных компьютеров выходят далеко за
пределы лишь чистых вычислений. Способность воспринимать и обрабатывать
информацию различной природы, оперировать символами и знаниями, наконец,
способность отображать на экране монитора образную информацию и умение работать
с ней существенно расширили область применения методов информатики в различных
научных исследованиях.
Интеллектуализация компьютеров привела к разработке
специальных автоматизированных систем для научных исследований, обладающих
широкими возможностями.
Автоматизированные системы для научных исследований
(АСНИ) представляют собой аппаратно-программные комплексы, предназначенные
для автоматизации научных экспериментов, а также для осуществления
моделирования исследуемых объектов, явлений и процессов, изучение которых
традиционными средствами затруднено или невозможно.
Основные задачи, решаемые АСНИ, — это управление
экспериментом, подготовка отчетов и документации, поддержание базы
экспериментальных данных и др.
АСНИ обрабатывают данные, поступающие от различного рода
экспериментальных установок и измерительных приборов, и на основе анализа этих
данных позволяют создавать математические модели исследуемых объектов, явлений
или процессов, облегчающие обнаружение новых эффектов и закономерностей.
Типовая структура АСНИ показана на рис. 10.5.
Блок связи с измерительной аппаратурой преобразует к нужному
виду информацию, поступающую от измерительной аппаратуры. В базе данных
хранится информация, поступившая из блока связи с измерительной аппаратурой, а
также информация, заранее введенная с целью обеспечения работоспособности
системы. Расчетный блок, выполняя программы из пакета прикладных программ,
производит все математические расчеты, в которых может возникнуть потребность в
ходе научных исследований. Расчеты могут выполняться по требованию самого
исследователя или же по запросу блока имитационного моделирования. При этом на
основе математических моделей воспроизводится процесс, происходящий во внешней
среде. Экспертная система моделирует рассуждения специалистов данной предметной
области. С ее помощью исследователь может классифицировать наблюдаемые явления,
диагностировать и прогнозировать течение исследуемых процессов, формулировать
гипотезы.

Рис. 10.5. Типовая структура АСНИ В настоящее время АСНИ получили
широкое распространение в молекулярной  химии, минералогии, биохимии, физике
элементарных частиц и многих других науках. Благодаря их применению, в несколько
раз сокращается время проведения исследования; увеличивается точность и
достоверность результатов; усиливается контроль за ходом эксперимента;
сокращается количество участников эксперимента; повышается качество и
информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров
и более тщательной обработки данных.
Системы  автоматизированного проектирования (САПР)
Успехи в развитии информационных технологий, особенно в
областях интерактивной графики, связи, систем управления базами данных,
позволили развить одно из важнейших направлений повышения эффективности
инженерно-технического труда — проектирование с помощью компьютеров.
Процесс проектирования новых изделий и конструкций
предполагает реализацию таких этапов, как формирование замысла, поиск
физических принципов, обеспечивающих реализацию замыслов и требуемые значения
параметров будущего изделия (конструкции), поиск оптимальных конструктивных
решений, их расчет и обоснование, создание опытного образца, разработка
технологий промышленного изготовления. При этом формирование замысла и поиск
физических принципов пока остаются чисто творческими, практически не поддающимися
автоматизации этапами, а при конструировании и расчетах с успехом могут быть
применены системы автоматизированного проектирования.
Системы автоматизированного проектирования (САПР) —
это автоматизированная информационная система, предназначенная для
автоматизации деятельности подразделений проектной организации или коллектива
специалистов в процессе разработки проектов изделий на основе применения единой
информационной базы, математических и графических моделей, автоматизированных
проектных и конструкторских процедур.
Система автоматизированного проектирования является одной из
систем интегральной автоматизации производства, обеспечивающих реализацию
автоматизированного цикла создания нового изделия от предпроектных научных
исследований до выпуска серийного образца. Типовая схема САПР представлена на
рис. 10.6.

Рис. 10.6. Типовая схема САПР
База данных, блок имитационного моделирования, расчетный
блок и экспертная система в САПР выполняют функции, аналогичные функциям
соответствующих блоков АСНИ. Вместо блока связи с измерительной аппаратурой,
имеющегося в АСНИ, в структуру САПР входит блок формирования заданий, куда
проектировщик вводит техническое задание с указанием целей, которые необходимо
достичь  в результате проектирования. В процессе автоматизированного
проектирования  в блок формирования заданий САПР вводятся также обязательные
(не подлежащие изменению) ограничения, поступающие из библиотек стандартов
(данные о типовых элементах конструкций, их размерах, стоимости и др.), которые
наряду с другими параметрами обеспечивают соответствие разработки стандартам
качества. Блок подготовки технической документации облегчает создание
проектнотехнической документации для последующего изготовления изделий,
строительства сооружений и т. д.
Первые программы для автоматизации проектирования появились
в начале
1960-х годов. Именно в это время впервые была использована
аббревиатуру САПР, предложенная основоположником этого научного направления
Айвеном Сазерлендом. Тогда были созданы программы для решения задач
строительной механики, анализа электронных схем, проектирования печатных плат.
Дальнейшее развитие систем автоматизированного проектирования шло по пути
создания аппаратных и программных средств машинной графики, повышения
вычислительной эффективности программ моделирования и анализа, расширения
областей применения этих систем, упрощения их пользовательского интерфейса,
внедрения в них элементов искусственного интеллекта. К настоящему времени
создано большое количество программно-методических комплексов для САПР с
различными степенями специализации и прикладной ориентации. Сегодня САПР
является неотъемлемым атрибутом крупных конструкторских бюро и проектных
организаций, работающих в различных предметных областях: машиностроении,
электронике, строительстве и др.
В современном понимании САПР представляет собой
аппаратно-программный комплекс, поддерживающий процесс проектирования с
использованием специальных средств машинной графики, основу которых составляют
пакеты прикладных программ, предназначенные для решения задач, связанных с
проектной деятель- ностью.
В совокупности своих архитектурных компонентов развитые САПР
представляют собой специализированные информационные системы, сферы применения
которых охватывают такие разные области приложения, как архитектура,
гражданское строительство, картография, медицина, геофизика, разработка моделей
одежды, издательское дело, реклама и многие другие.
Основу технического обеспечения систем автоматизированного
проектирования составляют мощные персональные компьютеры, обычно объединенные в
сети. Для решения сложных проектно-конструкторских задач используются
мэйнфреймы.  В качестве периферийного оборудования в состав типичной САПР
входят: мониторы (алфавитно-цифровой и графический), клавиатура, устройства
управления курсором (мышь, световое перо и т. п.), дигитайзер, электронный
командный планшет, принтер, плоттер и другое оборудование.
Математическое обеспечение САПР отличается богатством и
разнообразием используемых методов вычислительной математики, статистики,
математического программирования, дискретной математики, искусственного
интеллекта.
Программные комплексы САПР относятся к числу наиболее
сложных современных программных систем, основанных на операционных системах
UNIX, Windows, языках программирования С, С++, Java и др., современных
CASE-технологиях, реляционных и объектно-ориентированных СУБД, стандартах
открытых систем, технологиях обмена данными в сетях.
Среди систем класса САПР можно выделить универсальные
чертежные системы
(CAD-системы) и системы, ориентированные на конкретные
предметные области (CAM-системы). Те и другие пакеты используются в
профессиональной деятельности конструкторов, изобретателей и технологов,
связанной с разработкой чертежей, схем, диаграмм, и реализуют следующие
функции:
r
создание с помощью имеющихся инструментов различных элементов чертежей
(кривых, эллипсов, линий произвольной формы, многоугольников и т. п.);
r
масштабирование, группировка, передвижение, растяжка, поворот и
разрезание графических объектов;
r
работа со слоями;
r
перерисовка;
r
работа с цветом;
r
экспорт — импорт файлов различных форматов;
r
управление файлами;
r автоматизация отдельных
процедур с использованием встроенного макроязыка; r обеспечение
коллективной работы в сети.
Одним из наиболее популярных в настоящее время средств
автоматизированного проектирования является система "Автокад"
(AutoCad). "Автокад" не является проблемно-ориентированной системой,
т. е. не содержит специализированных баз данных, экспертных систем и многого из
того, что входит в состав специализированной интеллектуальной САПР. "Автокад"
— достаточно простая универсальная среда с развитой системой экранных меню,
обеспечивающая высокую точность работы с графической информацией. Простота
освоения приемов работы (создание и редактирование чертежей, их вывод на
плоттер (графопостроитель) или на принтер, подбор шрифтов и т. д.) в
"Автокад" обеспечивается интуитивно-понятной системой меню в стиле
Windows. Совокупность режимов работы в программе обеспечивает реализацию
множества операций по созданию и редактированию чертежей. Так, режим Рисование
позволяет строить графические примитивы и проводить с их помощью синтез
изображений. В режиме Редактирование имеется возможность выполнять над
объектами такие операции, как стирание, возвращение случайно стертого,
перемещение, копирование, зеркальное отображение, увеличение/уменьшение,
осуществление различных поворотов, разбиение на части, отсечение некоторой
части и др. В этом режиме можно также вычерчивать сопряжения между двумя
существующими объектами, снимать фаски и т. д.
Из отечественных программ данного класса следует отметить
"Компас-График" компании "Аскон", которая широко
используется российскими предприятиями. К возможностям
"Компас-График" относятся:
r
геометрические построения средствами "электронного
кульмана";
r
редактирование изображения (сдвиг, повтор, копирование,
масштабирование, деформация, симметричное отображение и т. д.);
r
форматирование текстовых надписей;
r
оформление технических требований и основных надписей;
r
сохранение типовых фрагментов чертежа в виде отдельных заготовок
(шаблонов) и использование их в других чертежах;
r использование библиотек
типовых параметрических изображений; r создание сборочных чертежей и т.
д.
Основные инструментальные средства, реализующие
функциональные возможности программы, сосредоточены на панелях:
r
геометрии, обеспечивающей возможность начертить любую
линию или фигуру любым стандартным типом линии, а также выполнить штриховку
любой об-
ласти;
r
размеров и технологических обозначений, позволяющей
обратиться к командам простановки размеров и технологических обозначений;
r
выделения, предназначенной для осуществления операций
выделения графических объектов, всего документа, а также для снятия выделения;
r
измерений, на которой расположены кнопки вызова команд,
позволяющих измерять длину объекта, расстояния и углы между объектами, площади
и массоцентровочные характеристики объектов;
r
редактирования, содержащей команды копирования,
масштабирования, поворота, сдвига, зеркального отображения, деформации и многие
другие команды, обеспечивающие всевозможные преобразования элементов чертежа.
Рассмотренные классы автоматизированных систем управления,
конечно, не исчерпывают всех видов управляющих систем. Так, в производственных
отраслях широко используются агрегаты с ЧПУ. Большое распространение получили
автоматизированные рабочие места (АРМ), предназначенные для информационного
обеспечения и автоматизации операций, выполняемых профессионалами различных
специальностей. Разного рода экспертные системы используются для технической
диагностики, диагностики заболеваний, проверки работы сложного оборудования и
для многого другого.
Интеграция автоматизированных систем управления.
Корпоративные информационные системы (КИС)
Открытость архитектуры информационных систем обеспечивает
возможность их взаимодействия. Так, например, транзакционные системы — основной
источник данных для других систем, в то время как системы поддержки принятия
решений являются потребителями данных из систем нижних уровней иерархической
управляющей структуры. Однако в последние годы особенно выделяется растущий
интерес к интегрированным системам, способным обеспечить комплексное
эффективное управление предприятием.
Автоматизация отдельных функций (бухгалтерского учета,
финансовых потоков, сбыта готовой продукции и др.) считается уже пройденным
этапом для многих предприятий, на которых автоматизация долгое время велась по
трем достаточно обособленным друг от друга направлениям: АСУ (системы
автоматизации управленческой и финансово-хозяйственной деятельности), САПР
(системы автоматизированного проектирования) и АСУ ТП (автоматизированные
системы управления технологическими процессами ). Отдельные автоматизированные
системы, создававшиеся на начальных этапах автоматизации, как правило, без
комплексного плана (под требования отдельных подразделений, участков, процессов
и т. д.), не подчинялись единым целям и задачам предприятия, были плохо связаны
между собой информационно, а чаще не были связаны вообще. Кроме того,
многообразие используемых стандартных и нестандартных аппаратных и программных
решений, реализующих функции разрабатываемых систем, затрудняло или делало
невозможным дальнейшую их модернизацию. Все это не отвечало интересам
предприятия как целостной системы, и реальный эффект от внедрения автоматизации
часто оказывался ниже ожидаемого. Благодаря развитию математических методов,
технических и программных средств, в настоящее время появилась возможность
создания высокоэффективных корпоративных информационных систем, которые
кардинально решают задачу получения интегрального эффекта в процессе управления
предприятием.
Под корпоративной информационной системой (КИС)
понимают комплекс аппаратно-программных средств, реализующих мультикомпонентную
информационную систему, обеспечивающую современное управление процессами
принятия решений, проектирования, производства и сбыта в режиме реального
времени при транзакционной обработке данных.
В зависимости от масштабов, различают КИС следующих классов:

r
крупные интегрированные системы, предназначенные для комплексного
управления, учета, управления производством;
r
средние интегрированные системы, решающие те же задачи на
предприятиях меньшего масштаба;
r
малые интегрированные системы, обеспечивающие комплексный учет и
управление финансами.
Приведем перечень основных требований, предъявляемых к
корпоративным информационным системам, внедряемым на российских предприятиях:
1.
Функциональная полнота системы:
 выполнение международных
стандартов управленческого учета;  автоматизация
планирования, бюджетирования, прогнозирования, оператив-
ного (управленческого) учета, бухгалтерского учета,
статистического учета, финансово-экономического анализа;
  формирование отчетов
и ведение учета одновременно по российским и международным стандартам;
  количество однократно
учитываемых параметров деятельности предприятия (2000—10 000), количество
таблиц баз данных (800—3000).
2.
Локализация информационной системы:
  функциональная (учет
особенностей российского законодательства и системы расчетов);
  лингвистическая
(русскоязычные интерфейс, система помощи и докумен- тация).
3.
Надежная защита информации:
 парольная система разграничения
доступа к данным и функциям;  многоуровневая
система защиты данных, включающая средства авторизации
вводимой и корректируемой информации, регистрации времени
ввода и модификации данных, протокол удалений;
  сертифицированные
программно-аппаратные средства шифровки данных.
4.
Реализация удаленного доступа и работы в распределенных сетях.
5.
Наличие инструментальных средств адаптации и сопровождения:
 структуры
и функций бизнес-процессов;
 информационного
пространства (возможность изменения структуры базы
данных, модификации полей таблиц, связей, индексов и т.
п.);
 интерфейсов
ввода, просмотра и корректировки информации;
 организационного
и функционального наполнения рабочего места пользователя.
6.
Обеспечение обмена данными между ранее разработанными ИС и другими
программными продуктами, функционирующими на предприятии.
7.
Возможность консолидации информации:
  на уровне предприятий
(для объединения информации филиалов, дочерних
компаний, предприятий, входящих в холдинг, и т. п.);
 на
уровне отдельных задач;
 на
уровне временных периодов (для выполнения анализа изменения тех или иных
показателей за период, превышающий отчетный).
8.
Наличие специальных средств анализа состояния системы в процессе
эксплуатации:
 архитектуры баз данных;  алгоритмов;
 статистики
количества обработанной информации (количество записей, до-
кументов, проводок, объем дисковой памяти);
 журнала выполненных операций;  списка работающих станций,
внутрисистемной почты.
Обобщение зарубежного и отечественного опытов позволяет сформулировать
ряд правил, которых целесообразно придерживаться для успешного создания КИС:
r
привязка всех стратегических планов внедрения информационных
технологий к бизнес-целям и базовой инфраструктуре предприятия;
r
простота и гибкость модели построения и развития КИС;
r
обозримый период разработки системы, формирование единой команды
разработчиков ИТ и бизнес-аналитиков;
r
вовлеченность высшего руководства предприятия в процесс
разрешения возникающих проблем управления рисками от внедрения ИТ.

Контрольные вопросы

1.
С какой целью создаются автоматизированные системы управления?
Охарактеризуйте основные этапы их становления.
2.
По какому пути шла автоматизация управления?
3.
Прокомментируйте упрощенную структурную схему циркулирования информации
в автоматизированной системе управления.
4.
Какие группы задач решают АСУ?
5.
Каким образом иерархия задач управления связана со структурой системы
управления?
6.
Охарактеризуйте классы АСУ по выполняемым ими функциям.
7.
Проведите классификацию автоматизированных систем управления по
возможностям информационного сервиса.
8.
Как классифицируют АСУ в зависимости от расположения их управляющих
компонентов?
9.
Какими причинами обусловлено появление автоматизированных систем
управления предприятием?
10.
Дайте определение понятия АСУП и прокомментируйте ее функциональную
схему.
11.
Охарактеризуйте основные группы практически используемых в АСУП
экономико-математических моделей.
12.
Какова архитектура современных АСУП?
13.
Приведите примеры отечественных разработок современных АСУП.
14.
Опишите сферу применения АСУП.
15.
Какие критерии являются показателями эффективности АСУП?
16.
Что послужило предпосылками создания АСУ ТП?
17.
Дайте определение понятия АСУ ТП и прокомментируйте схему ее
функционирования.
18.
Охарактеризуйте основные направления использования АСУ ТП.
19.
Какую роль играют АСУ в управлении научными исследованиями?
20.
Дайте определение понятия АСНИ и прокомментируйте схему ее функционирования.

21.
С какой целью создаются системы автоматизированного проектирования? Что
включает в себя понятие САПР?
22.
Какая взаимосвязь существует между АСНИ и САПР?
23.
Какова эволюция понятия САПР?
24.
Приведите примеры сфер применения САПР.
25.
Охарактеризуйте системы обеспечения САПР.
26.
Назовите основные функции CAD- и CAM-систем.
27.
Дайте характеристику системы "Автокад".
28.
Перечислите основные возможности программы "Компас-График".
29.
Какие тенденции прослеживаются в области интеграции АСУ?
30.
Что понимается под корпоративной информационной системой? Какие
управленческие задачи решают КИС?
31.
Перечислите основные требования, предъявляемые к КИС, внедряемым на
российских предприятиях.

Темы для рефератов

1.
Предпосылки автоматизации управленческой деятельности.
2.
Этапы развития информационных систем управления в России.
3.
Направления автоматизации управленческой деятельности.
4.
Принципы построения автоматических систем управления.
5.
Математическое обеспечение АСУ.
6.
Использование автоматизированных ИТ в управлении проектами.
7.
Информационные технологии поддержки принятия решений.
8.
Использование имитационного моделирования при принятии управленческих
решений.
9.
Распределенные системы управления.
10.
Автоматизированная система управления отраслью.
11.
Автоматизированная система управления учреждением (офисом).
12.
Автоматизированные системы CAD/CAM/CAE.
13.
Классификация гибких автоматизированных производств.
14.
Межорганизационные системы.
15.
АСУП "1С:Предприятие".
16.
АСУП "Парус".
17.
АСУП "Галактика".
18.
Стратегии развития информационных систем управления.
19.
Макро- и микропроектирование сложных автоматических систем.
20.
Современные концепции построения систем управления.
21.
CASE-технологии и CASE-средства разработки систем управления.
22.
Защита информации в автоматизированных системах управления.

Вопросы для обсуждения

1.
Как вы думаете, всегда ли информационные технологии способствуют
повышению качества управления?
2.
По каким критериям, на ваш взгляд, можно судить об успешности применения
информационных технологий в управлении?
3.
В чем вы видите основные проблемы и задачи, возникающие в большинстве
случаев при внедрении автоматизированных систем управления? Как, по вашему
мнению, их можно разрешить?
4.
Какое влияние оказывают АСУ на конкуренцию?
5.
Как вы считаете: АСУ разрешают или создают социальные проблемы?
6.
Каким вы представляете будущее автоматизации управления в различных
сферах деятельности?

Задачи и упражнения

1.
На основе демоверсии программы "Галактика" и материалов сайта
компании (www.galaktika.ru) изучите компонентный состав и функциональное
назначение этой АСУП. Результаты представьте в виде таблицы, заполнив ее по
образцу табл. 10.4.
На основе анализа таблицы ответьте на вопрос: какую роль в
системе "Галактика" играют функциональные контуры?
Таблица 10.4. Компонентный
состав и функциональное назначение АСУП "Галактика"

№

Название контура

Названия структурных модулей

Основные автоматизируемые операции

1

Управление логистикой

1.
  Управление производственной логистикой. 2. Управление материально-техническим
  обеспечением.
3.
  Целевой учет
  запасов.
4.
  Складской учет.
5.
  Управление
  договорами.
6.
  Управление
  сбытом.
7.
  Управление
  заказами.
8.
  Управление
  снабжением.
9.
  Расчеты с
  поставщиками и получателями

1.
  Формирование
  хозяйственных связей по поставкам товаров или оказанию услуг.
2.
  Определение
  объемов и направлений материальных потоков.
3.
  Определение
  последовательности продвижения товаров к местам складирования.
4.
  Развитие,
  размещение и организация складского хозяйства.
5.
  Осуществление
  перевозки, а также всех необходимых операций в пути следования грузов к
  пунктам назначения.
6.
  Выполнение
  упаковки, маркировки,  погрузки и разгрузки.
7.
  Управление
  складскими операциями: сдачей и приемкой грузов, хранением, подготовкой
  необходимого покупателям ассортимента, организацией доставки мелкими партиями
  и т. д.

2.
Пользуясь всплывающими подсказками кнопок главного меню системы
"Галактика", составьте краткое описание функций ее модулей,
представленных в изучаемой вами демоверсии продукта. При отсутствии главного
меню на экране выведите его (из любого модуля) нажатием комбинации клавиш
<Shift>+<F10>. 3. Изучив
демоверсию программы "1С:Предприятие", составьте перечень входящих в
ее состав прикладных модулей с указанием названий поддерживаемых ими
бизнес-процессов.
4.
Составьте список типов отчетов, которые могут быть получены с помощью
АСУП "1С:Предприятие".
5.
Изучите способы рисования дуг, имеющиеся в системе "Автокад".
Реализуйте все эти способы практически.
6.
Опираясь на методические материалы, размещенные на сайте "КОМПАС в
образовании" (http://kompas.ru), а также информацию сайта компании
"Аскон" (www.ascon.ru), изучите основные возможности программы
"Компас-График" и выполните следующие практические задания.

Постройте горизонтальный отрезок по точкам, имеющим координаты
(10;235) и (50;235).
  Постройте
вертикальный отрезок по точкам, имеющим координаты (40;205) и (40;230).
 Постройте
отрезок по точкам, имеющим координаты (100;215) и (140;240).
 Постройте
ломаную линию по точкам с координатами (30;160), (30;180),
(55;180), (55;140), (80;140), (90;150), (110;90), (120,
160).
  Постройте 7-звенную
ломаную линию, состоящую только из горизонтальных и вертикальных отрезков. В
тетрадь запишите координаты использованных для построения точек.
  Постройте
произвольный замкнутый контур, состоящий из отрезков различной длины. Запишите
алгоритм его построения.
  Постройте произвольный
квадрат, скопируйте его и, пользуясь соответствующими инструментами,
преобразуйте его в ромб.
 Постройте
любой правильный многоугольник с числом сторон больше 4-х.
 Выполните
построение окружностей всеми способами, имеющимися в программе.
  Создайте новый
документ, выбрав в качестве его параметров лист формата А4 горизонтальной
ориентации. Постройте на этом листе в масштабе 1:1 отрезки прямых, используя
следующие типы линий: осевая, штриховая, утолщенная, осевая основная, штриховая
основная. Сделайте для каждого типа линии соответствующую надпись. Оформите
штамп созданного документа, заполнив графу "Наименование изделия"
текстом "Линии чертежа". Остальные графы заполните в соответствии с
требованиями, изученными вами на уроках черчения.
  Выполните чертеж,
изображенный на рис. 10.7, затем удалите в нем пунктирные линии.

  Выполните чертежи
сопряжений, изображенных на рисунках в табл. 10.5. Рядом с каждым из них
сделайте соответствующие подписи. В графу "Наименование изделия"
штампа документа введите текст "Виды сопряжений".

Таблица 10.5

Внешняя касательная к двум данным дугам

Внутренняя касательная к двум данным дугам

Сопряжение параллельных прямых

Скругление прямого угла

Скругление тупого угла

Скругление острого угла

Внешнее касание дуг

Лабораторные работы

1. Выполните
чертеж втулки, изображенный на рис. 10.8.

Рис.
10.8
2.
Выполните чертеж любой детали (выберите, например, в учебнике черчения)
в трех проекциях. При построении используйте сетку.
3.    Сформулируйте
идею, проведите необходимые расчеты, сделайте чертежи и подготовьте необходимую
проектную документацию для реализации одного из вариантов учебного проекта:  дизайн одежды, мебели,
помещения, здания, земельного участка;  разработка
некоторого механизма, электрической или электронной схемы;  изготовление натурной модели,
являющейся прототипом реального объекта.
При наличии возможности реализуйте вашу разработку или
предложите ее для реализации на уроках технологии.

10.2.2. Автоматизированное  рабочее место специалиста

Учебный материал

Понятие и принципы организации АРМ
В общем случае под рабочим местом понимается
ограниченное пространство, оснащенное соответствующими средствами труда, в
котором работник совершает функционально определенный трудовой процесс. В
зависимости от средств труда различают немеханизированное (ручное),
механизированное и автоматизированное рабочее место.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) —
индивидуальный комплекс технических средств и информационно-программных
ресурсов, предназначенный для автоматизации профессионального труда специалиста
и обеспечивающий подготовку, редактирование, поиск и выдачу (на экран и/или
печать) необходимых ему документов и данных.
Создание автоматизированных рабочих мест предполагает, что
основные операции по накоплению, хранению и переработке информации возлагаются
на технику, а человек выполняет часть ручных операций и операций, требующих
творческого подхода. АРМ позволяет осуществлять оперативную обработку
информации сразу же по ее поступлении, а результаты обработки хранить сколь
угодно долго и выдавать по требованию пользователя. Основным назначением АРМ
можно считать децентрализованную обработку информации на рабочих местах,
использование соответствующих ("своих") баз данных при одновременной
возможности вхождения в сети различного масштаба.
Наиболее простой функцией АРМ является информационно-справочное
обслуживание. Кроме этого персональная техника применяется для контроля
определенной деятельности, изменения значений отдельных параметров в ходе
решения некоторой задачи, а также ввода исходных данных в автоматизированные
информационные системы для решения текущих задач и анализа функций управления.
Задачи, решаемые на АРМ, условно можно разделить на информационные и вычисли-
тельные.
К информационным задачам относятся кодирование,
классификация, сбор, структурная организация, корректировка, хранение, поиск и
выдача информации. Часто информационные задачи предполагают выполнение
несложных вычислительных и логических процедур арифметического и текстового
характера, а также анализ отношений (связей). Информационные задачи являются,
как правило, наиболее трудоемкими и занимают большую часть рабочего времени.
Вычислительные задачи бывают как формализуемыми, так
и не полностью формализуемыми. Формализуемые задачи решаются на базе формальных
алгоритмов и делятся на задачи прямого счета (решаемые с помощью простейших
алгоритмов) и задачи на основе математических моделей. Не полностью
формализуемые (семантические) задачи очень часто возникают в ходе оперативного
управления экономическими объектами, особенно при принятии решений в условиях
неполной информации.
АРМ может быть реализовано в виде
автономной автоматизированной системы на персональном компьютере (ПК) или
являться терминалом автоматизированной системы. Наиболее эффективной
организационной формой использования ПК  является создание на их базе АРМ
конкретных специалистов (операторов, экономистов, руководителей и т. п.).
Обобщенная схема АРМ представлена на рис. 10.9.

Рис. 10.9. Обобщенная схема автоматизированного
рабочего места
Основу любого АРМ составляет персональный компьютер,
оснащенный устройствами вывода информации. Кроме того, в зависимости от вида
деятельности специалиста в состав оборудования его АРМ могут входить средства
телефонной и радиосвязи (АРМ диспетчера), комплекс измерительных приборов,
анализаторов и т. п. (АРМ исследователя), приборы контроля и автоматической
регистрации параметров технологических процессов (АРМ технолога), комплекс
автоматизированных устройств и инструментов (АРМ монтажника микроэлектронных приборов)
и т. д.
Каждая конкретная предметная область, естественно,
накладывает свои специфические требования на применяемое в ней АРМ, однако
принципы создания любых АРМ должны быть общими:
r
системность;
r
гибкость;
r
устойчивость;
r
эффективность.
Принцип системности означает, что АРМ следует
рассматривать как систему, структура которой определяется функциональным
назначением. В соответствии с принципом гибкости АРМ приспособлено к
возможным перестройкам благодаря модульности построения всех его подсистем и
стандартизации их элементов. Принцип устойчивости заключается в том, что
система АРМ должна выполнять основные функции независимо от воздействия на нее
внутренних и внешних возмущающих факторов. Это значит, что неполадки в
отдельных частях АРМ должны быть легко устраняемы, а работоспособность системы
быстро восстанавливаема. Эффективность АРМ следует рассматривать как
интегральный показатель уровня реализации первых трех принципов, отнесенного к
затратам на создание и эксплуатацию системы. Функционирование АРМ может дать
желаемый эффект при условии правильного распределения функций и нагрузки между
человеком и машинными средствами обработки информации, ядром которой является
компьютер. Создание такого "гибридного" интеллекта позволит сделать
АРМ средством повышения не только производительности труда и эффективности
управления, но и социальной комфортности специалистов. При этом человек в
системе АРМ всегда должен оставаться ведущим звеном.
Система АРМ, являющаяся системой типа "человек —
машина", должна быть открытой, гибкой, приспособленной к постоянному
развитию и совершенствованию. В такой системе должны быть обеспечены:
r
максимальная приближенность специалистов к машинным средствам
обработки информации;
r
оснащенность АРМ в соответствии с требованиями эргономики;
r
максимальная автоматизация рутинных процессов;
r
работа в диалоговом режиме с минимальным временем ответа на
запросы пользователя;
r
возможность работы в сети;
r
простота освоения приемов работы, удобный интерфейс, надежность и
простота обслуживания;
r
моральная удовлетворенность специалистов условиями труда,
стимулирующая их творческую активность и др.
Структура АРМ
К основным структурным компонентам АРМ относятся, в
первую очередь, системы технического, информационного, программного и
организационно-методического обеспечения.
Техническое обеспечение представляет собой комплекс
технических средств, основой которого служит профессиональный персональный
компьютер, предусматривающий работу специалиста без посредников (программистов,
операторов и др.).
У групповых АРМ таким компьютером могут пользоваться 4—6
человек. К комплексу технических средств автоматизированного рабочего места
следует также отнести и средства коммуникаций для связи с другими АРМ,
работающими в общей сети объекта, а также другие средства связи (телефон,
телекс, телефакс).
Техническое обеспечение АРМ должно гарантировать высокую
надежность технических средств, организацию удобных для пользователя режимов
работы (автономный, сетевой, с распределенной БД, с техникой верхних уровней и
т. д.), возможность обработки в заданное время необходимого объема данных.
Поскольку АРМ является индивидуальным пользовательским средством, оно должно
обеспечивать высокие эргономические свойства и комфортность обслуживания.
Информационное обеспечение АРМ — это его банк
данных (БнД), представляющий собой отображение информационных массивов и
потоков определенной предметной области, для которой проектируется АРМ. БнД
предназначается для ввода, хранения и обновления данных о конкретных объектах
предметной области, содержащихся в базах данных. Банк данных включает в себя
одну или несколько БД, являющихся информационными моделями объектов, входящих в
предметную область, для которой создано АРМ, а также СУБД. Кроме этого БнД
содержит информацию, обеспечивающую диалог пользователя АРМ с ПК: перечни
сценариев диалога, формы входных и выходных документов, инструкции и т. д.
Поскольку информационное обеспечение АРМ ориентируется на
конкретную, привычную для пользователя, предметную область, обработка
информации должна предполагать такую ее структуризацию (классификацию,
кодирование и т. п.), которая позволит осуществлять необходимое манипулирование
различными структурами данных, а также удобную и быструю корректировку данных в
массивах.
Программное обеспечение (ПО) АРМ, включающее
классы системных и прикладных программ, представляет собой интегрированную
систему, призванную обеспечить решение задач, стоящих перед специалистом
конкретной сферы деятельности.
Основой системного программного обеспечения является
операционная система. Расширяют возможности операционной системы сервисные
программы и программы-утилиты, которыми АРМ комплектуется в зависимости от
потребности в них.  К системному ПО относятся также системы программирования и
программные средства, обеспечивающие информационные связи АРМ в сетях или с
другими техническими устройствами.
Прикладное программное обеспечение составляют программы
пользователей и пакеты прикладных программ (ППП), определяющие профессиональную
ориентацию АРМ. Программы пользователей представляют собой реализацию
алгоритмов решения определенных задач на некотором языке программирования
высокого уровня. Пакеты прикладных программ ориентированы на решение
определенного класса задач, обусловленного назначением АРМ. При этом все ППП
можно разделить на два основных класса — ППП общего назначения и
специализированные. К пакетам прикладных программ общего назначения относятся
редакторы текстовой и графической информации, СУБД, табличные процессоры,
генераторы выходных форм и т. д. Примерами специализированных ППП являются
программы имитационного моделирования; программы, ориентированные на решение
конструкторских задач в различных областях; программы, генерирующие ППП, и др.
Следует заметить, что благодаря модульной структуре и многофункциональности,
большинство ППП, с одной стороны, предполагают возможность совместного
применения, а с другой — могут использоваться в различных предметных областях.
Программное обеспечение АРМ ориентируется, прежде всего, на
профессиональный уровень пользователя, сочетается с его функциональными
потребностями, квалификацией и специализацией. Пользователь со стороны
программной среды должен ощущать постоянную поддержку своего желания работать в
любом режиме активно либо пассивно. Приоритет пользователя при работе с
техникой несомненен. Поэтому при их взаимодействии предусматривается
максимальное обеспечение удобств работы человека за счет совершенствования
программных средств.
Под организационно-методическим обеспечением АРМ
понимаются, в первую очередь, средства и методы, обеспечивающие его
функционирование, совершенствование и развитие. Для групповых и коллективных
АРМ в систему организационного обеспечения включаются функции
администрирования: проектирование конфигурации, планирование работы, учет
рабочего времени, контроль состояния, анализ функционирования, регулирование,
установление связей с инфрасистемами и др. Организационное обеспечение
предусматривает также определение и документальное оформление прав и
обязанностей пользователей. К методическому обеспечению АРМ относятся, прежде
всего, средства подготовки и повышения квалификации кадров. Если устройство АРМ
достаточно сложно, а пользователь не имеет специальных навыков, возможно
применение специальных обучающих средств (обучающих программ, тренажеров и т.
п.), которые позволяют постепенно ввести пользователя в среду его
автоматизированного рабочего места.
Кроме рассмотренных четырех основных обеспечивающих
функционирование АРМ систем в его структуру также входят:
r
математическое обеспечение (совокупность методов, правил,
математических моделей и алгоритмов решения задач);
r
лингвистическое обеспечение (совокупность терминов, искусственных
языков, а также правил формализации естественного языка);
r
правовое обеспечение (совокупность правовых норм, определяющих
создание, юридический статус и функционирование АРМ).
Классификация АРМ
Основные компоненты автоматизированных рабочих мест,
определяющие их состав и функциональное назначение, обеспечивают возможность
классификации АРМ по различным параметрам. Множество известных АРМ может быть
классифицировано, например, на основе следующих обобщенных признаков:
r
функциональная сфера использования (научная деятельность,
проектирование, производственно-технологические процессы, организационное
управление);
r
режим эксплуатации (индивидуальный, групповой, сетевой);
r
квалификация пользователей (профессиональные и
непрофессиональные).
Внутри каждой из выделенных групп АРМ может быть проведена
более детальная классификация. Так, комплекс деловых АРМ (руководителя,
специалиста, технического и вспомогательного персонала) позволяет создавать единую
техническую, организационную и методологическую базу компьютеризации процесса
управления предприятием. Первоначально информационная технология локализуется в
пределах персонального или группового АРМ, затем (при объединении АРМ
средствами коммуникации) создаются АРМ сектора, отдела, учреждения. Таким
образом формируется единая автоматизированная технология, обеспечивающая
гибкость всей структуры управления и возможность наращивания информационной
мощности. Особая роль в рассмотренном комплексе АРМ отводится АРМ руководителя.
Задачи управления требуют от руководителя любого уровня использовать и
обрабатывать большой объем информации, проводить ее анализ в различных разрезах
(временных, территориальных и др.), моделировать процессы и  ситуации,
структурировать материал для принятия решения. Для оперативного и качественного
выполнения этих задач АРМ руководителя должно базироваться на использовании
таких современных информационных технологий, как технологии оперативного
анализа распределенных данных (OLAP-технологии), сетевые технологии общего
доступа, Case-технологии, статистические пакеты, геоинформационные системы
(ГИС-технологии), системы поддержки принятия решений.
В зависимости от используемых в АРМ средств, обеспечивающих
его развитие пользователем, различают обслуживающие и интеллектуальные АРМ.
Обслуживающие АРМ могут быть, например,
информационно-справочными, вычислительными, текстообрабатывающими и др.
Интеллектуальные АРМ, прежде всего, можно разделить
на ориентированные на данные (даталогические) и ориентированные на знания
(фактологические). Основу интеллектуальных АРМ даталогического типа составляют
базы данных и языки пользователей. Базы знаний в этих АРМ не используются, т.
е. отсутствует возможность накопления правил, обеспечивающих объяснение того
или иного свойства управляемого объекта. Центральным же компонентом АРМ
фактологического типа является база знаний. Фактологические АРМ полезны там,
где профессиональная деятельность в условиях АРМ определяется преимущественно
накапливаемым опытом и возможностью делать логические выводы на его основе.
Если рассматривать автоматизированные рабочие места с точки
зрения программных средств их реализующих, то классификация АРМ может быть
весьма обширна. Они могут быть классифицированы по: языку программирования;
возможности предоставления пользователю процедурных/объектно-ориентированных
систем программирования; виду трансляторов; возможности достраивания
программной среды в процессе эксплуатации; наличию и типу систем управления
базами данных; наличию и типу средств диагностики и исправления ошибок и т. д.
Перспективные направления развития АРМ
Одним из перспективных направлений развития АРМ является их
использование  в качестве средства моделирования процессов, происходящих в
различных предметных областях. Во многих сферах практической деятельности
моделирование применяется пока недостаточно широко, несмотря на огромный
экономический  эффект, который оно может принести. Разработка разнообразных АРМ
и включение в состав их программного обеспечения различных ППП с широко
развитым математическим аппаратом позволит преодолеть эти недостатки.
В связи с развитием АРМ большие изменения ожидаются в сфере
образования, которое также станет в значительной степени индивидуализированным.
Предполагаются крупные изменения и в организации научной деятельности. Быстрый
обмен результатами по вычислительным сетям, не связанный с задержками на
полиграфическое производство, уже сейчас в развитых странах позволяет
значительно  ускорить темпы развития научных исследований.
Широкое внедрение новых информационных технологий и
робототехнических систем, ориентированных на АРМ, в индустриальное производство
изменит характер труда в промышленности, резко снизит число людей, занятых в
этой сфере, изменит саму технологию и организацию производства. Развитая сеть
автоматизированных рабочих мест позволит многим специалистам, не выходя из
дома, принимать участие в общественном производстве.

Контрольные вопросы

1.
Что понимается под рабочим местом специалиста?
2.
Какими бывают рабочие места в зависимости от средств труда? Приведите
примеры.
3.
Как определяется автоматизированное рабочее место?
4.
Охарактеризуйте основные классы задач, решаемых на АРМ.
5.
Поясните обобщенную схему автоматизированного рабочего места.
6.
Прокомментируйте общие принципы создания АРМ.
7.
Какие системы обеспечивают функционирование АРМ и входят в его струк-
туру?
8.
Что представляет собой техническое обеспечение АРМ?
9.
Охарактеризуйте систему информационного обеспечения АРМ.
10.
Какова структура программного обеспечения АРМ?
11.
Что входит в состав организационно-методического обеспечения АРМ?
12.
По каким критериям можно классифицировать АРМ? Приведите примеры типов
АРМ в зависимости от признака классификации.
13.
Приведите примеры сфер деятельности, где целесообразно использование
обслуживающих АРМ.
14.
Приведите примеры сфер деятельности, где будут полезны интеллектуальные
АРМ.
15.
В каких направлениях идет развитие современных АРМ?

Темы для рефератов

1.
История развития автоматизированных рабочих мест. Поколения АРМ.
2.
Роль и состав АРМ специалиста в автоматизированной информационной
технологии.
3.
Классы типовых АРМ.
4.
Программно-информационное обеспечение предметно-ориентированных АРМ.
5.
Программно-технические средства унифицированных АРМ.
6.
Математическое обеспечение АРМ.
7.
Лингвистические средства АРМ.
8.
Правовое обеспечение АРМ.
9.
Информационная модель автоматизированного рабочего места.
10.
АРМ конструктора.
11.
АРМ оператора технологического процесса.
12.
АРМ медицинского работника.
13.
АРМ бухгалтера.
14.
Основные направления развития автоматизированных рабочих мест.

Вопросы для обсуждения

1.
Как вы думаете, к какому классу (обслуживающих или интеллектуальных)
относится АРМ дизайнера?
2.
Каким, на ваш взгляд, квалификационным характеристикам в области
информационных технологий должен удовлетворять персонал современных
предприятий? Сформулируйте общие требования, необходимые специалисту независимо
от сферы его профессиональной деятельности.
3.
Как, по вашему, должно выглядеть АРМ ученика школы (студента вуза) в
образовательном учреждении и дома? Обоснуйте целесообразность вашего проекта.
4.
Каким должно быть автоматизированное рабочее место современного учителя?

Задачи и упражнения

1.
Разработайте проект оборудования/переоснащения (технического,
программного, методического) мультимедийного учебного класса. Включите в состав
проектной документации схемы, расчетные таблицы и другие необходимые материалы,
выполнив их с помощью известных вам программных средств. Представьте готовый
проект для обсуждения и последующей его реализации администрации вашего
образовательного учреждения.
2.
Аннотируйте состав автоматизированного рабочего места:
 директора
школы;
 заместителя
директора по методической работе в области преподавания оп-
ределенного учебного предмета;
 заместителя директора по
административно-хозяйственной работе;  организатора
внеурочной деятельности;  школьного
библиотекаря;  медицинского
работника школы.
Лабораторные
работы
1.
С помощью встроенной справки самостоятельно изучите возможности
программы Outlook, входящей в состав Microsoft Office. Подготовьте отчет в виде
перечня основных функций пакета и электронных примеров их реализации.
2.
Используя следующие рекомендации, разработайте в MS Access АРМ
"Классный руководитель".
Документы классного руководителя, содержащие информацию,
необходимую для разработки АРМ:
  журнал классного
руководителя, содержащий: дневник классного руководителя; план работы;
календарь классного руководителя;
  личные карточки
учащихся, содержащие: ФИО; дату рождения; ФИО роди-
телей; место работы и должности родителей; домашний адрес;

  сводная ведомость о
пропусках занятий, содержащая: количество пропусков по уважительной причине;
количество прогулов;
  сводная ведомость об
успеваемости, содержащая: "текущие" оценки; итого-
вые четвертные оценки; годовые оценки;
 план проведения мероприятий и
классных часов;  план
проведения родительских собраний и др.
Технология выполнения работы. Работу в MS
Access начните с определения  реляционных таблиц и их полей, которые будут
содержать необходимые данные. Предусмотрите средства ввода данных в создаваемые
таблицы либо путем использования табличной формы, предоставляемой СУБД MS
Access по умолчанию, либо разработайте для этой цели пользовательскую форму.
Примерный перечень созданных таблиц:
 основные
сведения об учащихся;  текущая
успеваемость;  итоговые
четвертные оценки;  годовые
оценки;  пропуски занятий;  дневник классного руководителя;  план работы;  родительские собрания;  план проведения мероприятий.

модуль 10
РАЗДЕЛ 10.3

Электронный  документооборот

10.3.1.
Информационные технологии  как средство повышения эффективности
делопроизводства
10.3.2. Системы управления электронным документооборотом

10.3.1. Информационные
технологии  как средство повышения
эффективности делопроизводства

Учебный материал

Понятие документа и делопроизводства
Как только человек научился писать, он начал создавать
документы. Что же такое документ? В книге "Руководство к
администрированию" ее автор Поль Отле дает такое определение: "Документом
называется все то, что служит для регистрации, передачи и сохранения информации
о каком-нибудь предмете". Другими словами, документ — это
материальный носитель с зафиксированной на нем информацией, предназначенной для
передачи во времени и на расстояние.
Деловой документ служит для фиксации административной
(управленческой) информации. Подобно тому, как фабрика производит продукты,
административное управление создает документы с той лишь разницей, что продукт
для фабрики является целью ее работы, а целью административного управления
служит управляющее действие, которое при своем осуществлении должно
сопровождаться документами.
В современной трактовке документ — это юридически
узаконенный материальный носитель данных о фактах, явлениях и деятельности,
содержащий оформленные  в определенном порядке сообщения, предназначенные для
использования человеком.
Появление документов породило процедуры, регламентирующие их
обработку, которую сегодня принято называть делопроизводством. В древние
времена документы выполняли, в основном, роль свидетельств о чем-либо, и само
латинское слово documentum означает "свидетельство".
Понимая важность организации делопроизводства, еще Петр I издал указ "О
подписании протоколов". В 1720 году был издан "Генеральный
регламент", определяющий порядок работы с документами. А в изданной в
Санкт-Петербурге в 1857 году книге Н. Воронцова "Делопроизводство или
теоретическое и практическое руководство к гражданскому и уголовному,
коллегиальному и одноличному письмоводству" можно прочесть:
"Документом называется все то, что
служит для регистрации, передачи и сохранении информации о каком-нибудь
предмете...

Делопроизводство есть наука, излагающая
правила составления деловых бумаг, актов и самих дел в присутственных местах по
данным законами формам и по установившимся образцам деловых бумаг".
Значение этого понятия не изменилось и в наше компьютерное
время.
Делопроизводство — это деятельность по созданию
документов и дел в соответствии с государственными стандартами и организации
работы с ними, а именно создание условий для движения, поиска и хранения
документов.
Имея в виду это определение, можно выделить следующие задачи
делопроиз- водства:
r оформление
деловых документов в соответствии с требованиями стандартов; r создание
условий для движения документов.
Современное делопроизводство включает обеспечение
своевременного и правильного создания документов и организацию работы с ними
(получение, передачу, обработку, учет, регистрацию, контроль, хранение,
систематизацию, подготовку для сдачи в архив, уничтожение). Процесс создания и
оформления документа называется документированием. Государственный
стандарт определяет документирование как "запись информации на различных
носителях по установленным правилам". Процесс документообразования в
управленческой деятельности традиционно состоит из операций сбора исходной
информации, изготовления документа (подготовки текстовых и (или) цифровых
данных и печатания их на бланке), придания документу юридической силы. Эти
операции могут выполняться как вручную, так и с помощью компьютера.
Документооборотом стандарт называет движение
документов в организации с момента их создания или получения до завершения
исполнения или отправления в архив. В технологию работы с документами входят:
прием и первичная обработка; предварительное рассмотрение и распределение;
регистрация; информационносправочная работа; исполнение; контроль исполнения;
отправка; систематизация (формирование дел) и текущее хранение.
Организация работы с документами — это обеспечение движения
документов в аппарате управления, их использования и хранения. Конечный
результат управленческой деятельности зависит от множества промежуточных
звеньев, одним из которых является делопроизводство, позволяющее обеспечить
оперативность и гибкость в принятии решений. Делопроизводство координирует все
этапы деятельности предприятия или организации, начиная с разработки проекта и
заканчивая практической реализацией решений.
На крупных предприятиях с большими потоками деловых
документов организацию делопроизводства и работу с документами обеспечивают
специальные подразделения — канцелярии. В зависимости от хаpактеpа
выполняемой работы, сотрудников канцелярий делят на две категории: специалисты
(pефеpенты, методисты, заведующий архивом, заведующий экспедицией, pедактоp,
коppектоp) и технические исполнители (секpетаpь-стеногpафист,
делопроизводитель, экспедитор, куpьеp).
К основным функциям, выполняемым канцелярией предприятия,
относятся:
r
прием и pегистpация (учет) документов;
r
распределение документов и доставка их исполнителям;
r
оформление и отправка исходящих документов;
r
стеногpафиpование и печатание документов;
r
контроль за сроками исполнения документов;
r
фоpмиpование дел и сдача их в архив;
r
организация хранения и обеспечение использования документов,
хранящихся в архиве.
Использование информационных технологий, обладающих высокой
гибкостью, мобильностью и способностью приспосабливаться к различным условиям
работы, является непременным условием повышения эффективности управленческого
труда. Эффективность делопроизводства, как составной части управленческой
деятельности, тоже существенно повышается с переходом на компьютерную обработку
деловой документации.
r
Прежде всего, это касается собственно создания, оформления и
возможного последующего редактирования деловых документов с помощью текстовых
редакторов, которые позволяют не только повысить скорость оформления документа,
но и существенно улучшить его качество по сравнению с
"докомпьютерными" технологиями.
r
Информационные технологии позволяют также обеспечивать удобное
хранение документов, которое в простейшем случае реализуется в виде
многоуровневой структуры папок на диске компьютера, а в случае использования
специализированных систем, управляющих документооборотом, — в виде
документографических баз данных.
r
Одной из важнейших задач делопроизводства является организация
регистрации (учета) документов, а также контроль за сроками их исполнения. Причем
учет и хранение документов должны быть организованы таким образом, чтобы была
обеспечена возможность быстрого и эффективного поиска любого из них.  В
простейшем случае учет документов можно организовать с помощью табличных
процессоров или настольных СУБД. В современных системах управления электронным
документооборотом эта задача решается в комплексе с другими задачами
документооборота.
r
Существенно повышает уровень автоматизации делопроизводства
соединение компьютеров, с помощью которых готовятся документы, локальной сетью.
Необходимым условием функционирования такой системы является существование
потоков документов в виде файлов, а не бумажных копий. Работа с документами в
этом случае также осуществляется по унифицированной схеме ЕГСДОУ (Единой
государственной системе документационного обеспечения управления) с той лишь
разницей, что их передача происходит от компьютера к компьютеру, стоящих в
разных подразделениях организации. Это существенно повышает скорость подготовки
и прохождения документов, позволяет обрабатывать поступающие документы с
помощью различных приложений (текстовых редакторов, электронных таблиц, систем
управления базами данных и др.).  Такой способ ведения делопроизводства
называют безбумажной технологией.
r
Документы, поступившие в организацию по электронной почте или
созданные в "электронном офисе", уже существуют в форме, доступной
для компьютерной обработки. Документы, представленные на бумажных носителях,
предварительно сканируются и подвергаются обработке с помощью
специализированных программ — систем оптического распознавания символов
(Optical Character Recognition, OCR).
Несмотря на преимущества электронного документооборота, на
пути его внедрения имеется два существенных препятствия: внутреннее и внешнее. Внутреннее
препятствие связано с человеческим фактором (особенностями и слабостями
людей). Внешнее препятствие обусловлено большим количеством
документов, предлагаемых в бумажном виде. Переход от бумажного ведения
делопроизводства к электронному сдерживается из-за недостаточно развитой
технологии оптического распознавания текстов (в первую очередь, рукописных).
Однако последние достижения в этой области послужили толчком к активному
внедрению технологий электронного документооборота, в том числе и у нас в
стране. Притягательность ввода текста без использования клавиатуры определяет
интерес также и к технологиям распознавания голоса. Совместно с технологиями
архивирования, индексирования и поиска документов это создает основу построения
системы управления электронным документооборотом.
Виды документов и правила их оформления
Каждому человеку в своей жизни приходится оформлять те или
иные документы. Сейчас это все чаще делают с помощью компьютера, но, независимо
от того, пишется ли документ от руки, печатается ли на пишущей машинке или с
помощью ПК, его оформление подчиняется определенным правилам. Единые требования
и правила оформления документов, устанавливаемые государственными нормативными
актами, обеспечивают: r юридическую силу документов;
r
их оперативное составление и использование;
r
быстрый поиск;
r
возможность автоматизации работы с документами.
Чаще всего документы печатаются на листах формата А4 и имеют
поля: левое — не менее 20 мм (обычно, 35 мм) для подшивки; верхнее
— не менее 20 мм; правое и нижнее — не менее 10 мм.
Любой документ состоит из набора составляющих его элементов
(названия, текста, подписи и т. п.), которые называются реквизитами.
Реквизиты делятся на постоянные (эмблема организации, ее название,
справочные данные об организации) и переменные (наименование вида
документа, дата составления и т. д.). Расположение реквизитов на листе и их
набор для каждого конкретного документа определяется стандартом. Рассмотрим
несколько наиболее часто встречающихся видов документов. На рис. 10.10 показано
расположение реквизитов, использующихся в этих документах.

Гриф
      утверждения

Адресат

НАЗВАНИЕ ДОКУМЕНТА
Дата Номер
Заголовок к тексту
Текст документа
Подпись

"Гриф утверждения" располагается в
правом верхнем углу документа и печатается с отступом в 10 см от границы левого
поля. Он состоит из слова "УТВЕРЖДАЮ", наименования должнос- ти лица,
утверждающего документ, его личной подписи с расшифровкой (инициалы и фамилия),
даты утверждения. Например:
УТВЕРЖДАЮ
Генеральный директор концерна
"Созвездие"
_____________ А.М. Ефремов
28.04.2011
Если документ утверждается не
должностным
лицом, а постановлением, решением,
приказом

или
  протоколом полномочного принимать такие решения органа, то гриф утверждения
  начинается со слова "УТВЕРЖДЕНО".

Рис. 10.10. Схема расположения  реквизитов в
  деловых документах

В реквизите "Адресат" должны быть указаны
должность, фамилия и инициалы получателя документа (в некоторых документах по
традиции — и автора), например:
Директору школы № 645 Петрову В. В. от ученика 10 класса
"А" Иванова Ивана
В состав реквизита "Адресат" исходящих
документов рекомендуется включать почтовый адрес. Оформляется этот реквизит в
правой верхней части документа с левым отступом в 8 см.
Реквизит "НАЗВАНИЕ ДОКУМЕНТА"
проставляется на всех документах, кроме писем. Он печатается заглавными буквами
(раньше — по центру строки, теперь его, как и другие реквизиты, располагают с
выравниванием по левому краю).
"Дата" — один из основных реквизитов
документа, обеспечивающих его юридическую силу. Обычно в документах
используется числовая запись даты в формате: ДД.ММ.ГГГГ (например, 11.10.2011)
или ГГГГ.ММ.ДД (например, 1988.12.27). Если число или месяц состоят из одной
цифры, перед ней необходимо добавлять 0, например, 02.07.2010. Допустим также
словесно-цифровой способ оформления даты, например, 12 июля 2000 г.
Реквизит "Заголовок к тексту" кратко
описывает содержание документа. Он должен быть грамматически согласован с его
названием, отвечая на вопросы "о чем?" или "чего?".
Например, "АКТ инвентаризации", "Приказ о назначении директора
школы", "Договор о поставке компьютеров по контракту № 312/1". К
тексту документов, оформленных на бланках формата А5, заголовок можно не
составлять.
После заголовочной части документа ("шапки")
следует основной текст. Для него при наборе на компьютере используется
выравнивание "по ширине", абзацный отступ устанавливается примерно
5—8 мм.
Заканчивается документ обязательным реквизитом "Подпись".
В ее состав входят: полное наименование должности; личная подпись и расшифровка
(инициалы и фамилия). Документы коллегиального органа (собрания, совета,
конференции и т. п.) подписываются его председателем и секретарем. На
определенных видах документов подпись заверяется печатью, которая проставляется
таким образом, чтобы захватить часть наименования должности и часть личной
подписи.
Все реквизиты документа отделяются друг от друга 2—3
междустрочными интервалами. При оформлении документов на двух и более страницах
вторая и последующие страницы нумеруются. Номера страниц ставятся в середине
верхнего поля листа арабскими цифрами.
Рассмотрим назначение и состав реквизитов некоторых видов
документов.
Заявление — документ, содержащий просьбу или
предложение, адресованные должностному лицу или организации (например, о приеме
на работу или на учебу, об освобождении от занимаемой должности, о
предоставлении очередного отпуска, о предоставлении какой-нибудь услуги:
установке домашнего телефона, подключении к сети Интернет и т. д.). Этот
документ должен содержать следующие реквизиты: адресат; данные об авторе
заявления (фамилия, имя, отчество, занимаемая должность (если автор уже
является сотрудником предприятия) или полный домашний адрес и телефон (если
автор не является сотрудником предприятия, к руководителю которого он
обращается с заявлением)); название документа; дата; текст; отметка о наличии
приложения (если имеются прилагающиеся документы);  подпись.
При поступлении в учебное заведение или устройстве на работу
может понадобиться автобиография. В состав ее реквизитов входят:
название документа, дата, текст (краткие сведения о себе в хронологическом
порядке) и подпись.
В ряд фирм желающие получить там работу должны предоставлять
документ, похожий на автобиографию — резюме. Оно также содержит сведения
биографического характера (в первую очередь, образование, опыт работы, навыки,
имеющие отношение к профессии) и персональные данные (эти сведения указываются
в начале текста): фамилию; имя; отчество; специальность; адрес и телефон; дату
и место рождения; гражданство; семейное положение.
В случае получения (например, в долг) денег или ценностей
человек пишет специальный документ, подтверждающий это, — расписку. В
ней должны присутствовать следующие реквизиты: название, дата, текст и подпись.
В тексте расписки указываются паспортные данные получившего ценности, а также
перечисляется полученное (обычно, с указанием стоимости).
Все эти документы являются личными. Кроме них приходится
иметь дело с различными видами служебных документов. Наиболее часто возникает
необходимость составления докладных и объяснительных записок. Эти два вида
документов по набору реквизитов похожи на заявление, отличаются же только
назначением. Докладная записка составляется при необходимости
поставить руководителя в известность о тех или иных событиях, а также может
включать предложения в связи с ними. Объяснительная записка пишется
человеком, причастным к какому-либо происшествию, и содержит описание его
действий и объяснение причин, по которым эти действия совершены.
Аппарат управления любого уровня реализует свои функции
главным образом посредством универсальных и полномочных
организационно-распорядительных документов, создаваемых и циркулирующих во всех
отраслях народного хозяйства и государственного управления вне зависимости от
специфики их деятельности. Приведем перечень организационных документов.

r
Уставы — своды правил, регулирующих деятельность организаций,
учреждений, обществ и граждан, их взаимоотношения с другими организациями и
гражданами, права и обязанности в определенной сфере государственного
управления или хозяйственной деятельности (например, Устав железных дорог РФ,
Устав образовательного учреждения и т. д.).
r
Положения — нормативные акты, определяющие порядок
образования, структуру, функции, компетенцию, обязанности и организацию работы
системы органов государства (например, Общее положение о министерствах РФ),
единого органа (например, Положение о государственной автомобильной инспекции),
структурного подразделения (комиссии, группы). Положения могут регламентировать
деятельность должностных лиц (например, Положение о директоре школы). Наиболее
многочисленны разновидности положений о проведении различных конкурсов, смотров
и других мероприятий.
Уставы и положения являются сложными документами. Их
структура и содержание обычно определяются учреждениями-разработчиками.
Индивидуальные положения разрабатываются на основе типовых. Типовые положения,
как правило, утверждаются вышестоящими органами управления, а индивидуальные —
руководителями предприятий и организаций.
r
Инструкции — правовые акты, издаваемые органом
государственного управления (или утверждаемые его руководителем) в целях
установления правил, регулирующих организационные вопросы, научно-технические,
технологические, финансовые и иные специальные стороны деятельности учреждений,
организаций, предприятий (их подразделений и служб), должностных лиц и граждан.
Инструкции издаются также в целях разъяснения и определения порядка применения
законодательных актов и распорядительных документов (например, приказов).
Заголовок инструкции должен четко очерчивать круг вопросов, объектов и лиц, на
которых распространяются ее требования. Например "Должностная инструкция
инспектору по контролю...", "Инструкция о ведении
делопроизводства". Текст инструкции разбивается по определенной логической
схеме на разделы, пункты и подпункты. Начинается инструкция, как правило,
разделом "Общие положения", в котором указываются цели ее издания,
области распространения, порядок пользования и другие сведения общего
характера. Инструкция является документом постоянного длительного действия (до
замены новой). Текст инструкции носит указующий характер, поэтому в ней
рекомендуются четкие формулировки с распорядительными словами типа:
"должен", "следует", "необходимо", "имеет
право", "не допускается", "рекомендуется",
"запрещается" и т. д. Инструкция утверждается специальным
распорядительным актом или непосредственно руководителем, о чем свидетельствует
соответствующий реквизит — гриф утверждения. На инструкции может быть сделана
отметка о том, что она является приложением к распорядительному документу. При
утверждении инструкции распорядительным документом (например, приказом) в нем
устанавливается срок введения инструкции, перечисляются необходимые
организационные мероприятия, указываются ответственные исполнители.
К распорядительным документам относятся
постановления, решения, распоряжения, приказы. Текст распорядительного
документа чаще всего состоит из двух взаимозависимых частей — констатирующей и
распорядительной. Констатирующая часть является введением в существо
рассматриваемого вопроса и призвана объяснить, чем вызваны распоряжения. В ней
могут быть перечислены факты, события, дана оценка. Нередко в констатирующей
части дается пересказ акта вышестоящего органа, во исполнение которого издается
данный распорядительный документ. Констатирующая часть необязательна, она может
отсутствовать, если нет необходимости давать разъяснения.
Основную нагрузку в распорядительных документах несет
распорядительная часть, которая излагается в повелительной форме. В зависимости
от вида документа она может начинаться словами: "постановляет" (в
постановлении); "решает" (в решении); "предлагаю" (в
распоряжении); "приказываю" (в приказе), которые печатаются
прописными буквами или строчными вразрядку (таким образом зрительно отделяют
констатирующую часть документа от распорядительной). В постановлениях и
решениях перед словами "постановляет" и "решает"
указывается название коллегиального органа, издающего распорядительный документ
(например, коллегия решает). Затем с новой строки абзаца печатается текст
постановляющей части, формулировки которой должны быть конкретными, четкими, не
допускающими различных толкований и не противоречащими по смыслу ранее изданным
документам. В распорядительной части документа следует избегать неконкретных
выражений (например, "поднять", "повысить",
"усилить", "улучшить", "принять меры",
"активизировать" и т. д.), приводящих к расплывчатым формулировкам
поручений, затрудняющих проверку их выполнения.
Если распорядительная часть предполагает различные по
характеру действия и нескольких исполнителей, она делится на пункты, которые
нумеруются арабскими цифрами. В каждом пункте указываются исполнитель
(организация, структурное подразделение, конкретное должностное лицо, например
в приказах), предписываемое действие и срок исполнения.
Протокол — организационно-распорядительный документ,
фиксирующий ход обсуждения вопросов и принятия решений на собраниях,
совещаниях, конференциях и заседаниях коллегиальных органов. На протоколе
проставляется дата заседания, а не окончательного оформления или подписания
протокола. В том случае, если заседание продолжается несколько дней,
указывается дата начала заседания и через тире — окончание. Например,
12—14.03.99. Номер протокола является порядковым номером заседания коллегиального
органа в течение года (в учебном заведении это может быть учебный год). В
реквизите "Место заседания" указывается  город, где состоялось
заседание. Заголовок протокола содержит указание вида коллегиальной
деятельности (заседание, собрание, совещание) и название коллегиального органа
(например, "заседание комиссии", "собрание трудового
коллектива"). Текст протокола состоит из вводной и основной частей. В
первой части указываются председатель и секретарь, а также присутствующие (если
присутствующих более 10 человек, то указывается только общее их количество),
затем — повестка дня.  В основной части — либо полное (краткое) изложение
выступлений и принятые решения по каждому вопросу, либо только принятые
решения. Краткий протокол допустим только при наличии стенограммы или в том
случае, когда тексты докладов и выступлений прилагаются к протоколу. Кратко
протоколируются также оперативные совещания. Во всех остальных случаях протокол
должен содержать записи всех выступлений, отражающих работу коллектива и
показывающих выработку решения в столкновении мнений, дискуссиях.
Поскольку любой документ строится по некоторой стандартной
схеме, при компьютерном оформлении документов рационально использовать шаблоны,
когда для каждого вида документов заранее готовится бланк, содержащий
постоянные реквизиты и места для вписывания изменяющейся информации.
Бланком документа называется стандартный лист с
воспроизведенными на нем постоянными реквизитами и местами для переменных
реквизитов.
Разработанный бланк сохраняется на диске как шаблон. Затем,
когда возникнет необходимость в создании документа, достаточно будет загрузить
шаблон, заполнить пропуски и распечатать готовый документ. Не понадобится даже
вписывать вручную дату — современные текстовые процессоры делают это
автоматически, используя показания календаря компьютера.
Устанавливаются два основных формата бланков документов: А4
(210×297 мм) — основной формат и А5 (210×148 мм), который
используется для оформления коротких документов (например, справок, командировочных
удостоверений и т. п.). Допускается также использование бланков формата А3
(420×297 мм), а в случае необходимости и других форматов.
Стандартом устанавливаются следующие виды бланков: бланки
для писем, общие бланки, бланки конкретного вида документа. На бланках для
писем размещают все постоянные реквизиты, а на общих бланках не
размещают справочные данные об
организации.
Для оформления документа какого-то определенного вида
(приказа, делового письма и т. д.), как правило, требуются не все возможные
реквизиты, определяемые стандартами, а только некоторая их часть. Причем, какие
именно реквизиты следует оформлять на документе конкретного вида и в какой
последовательности они должны быть расположены на страницах документа, строго
определено стан- дартом.
Формуляром документа называется набор реквизитов в
документе, расположенных в установленной стандартом последовательности.
Таким образом, можно говорить о формуляре акта, формуляре
протокола, формуляре приказа и т. д. Так, например, формуляр акта включает в
себя набор следующих реквизитов: гриф утверждения; название документа; дата
составления; место составления; заголовок к тексту; текст; отметка о наличии
приложения (если необходимо); подписи членов комиссии, составившей акт; фамилия
исполнителя; номер телефона исполнителя.
С целью сокращения количества видов документов и приведения
каждого из видов к единообразию (имеется в виду единообразное размещение
реквизитов и показателей на формах, а также обеспечение сопоставимости
информации во взаимосвязанных документах) производится унификация форм
документов на основе единой графической модели их построения, называемой формуляром-образцом.

Широкое распространение в документообороте предприятий и
организаций документов, ориентированных на компьютерную обработку, требует
постоянной  рационализации форм и содержания документов на бумажных носителях,
что ускоряет процесс унификации документов.
Основные операции делопроизводства
Документы после их исполнения группируются (помещаются) в
дела.
Дело — это совокупность документов, относящихся к
определенному вопросу деятельности учреждения и помещенных в отдельную обложку
с соответствующим заголовком (например, документы, относящиеся к руководству,
планированию, учету, снабжению, кадрам, сбыту и т. д.).
Для того чтобы документы можно было быстро найти в делах и
оперативно использовать для управленческих целей, составляется ориентировочный
список заголовков дел, который называется номенклатурой. Номенклатура
дел составляется в соответствии с правилами, изложенными в единой
государственной системе делопроизводства. Благодаря номенклатуре, документы по
мере их исполнения помещаются только в те дела, которые заранее для них
предусмотрены. Различают два типа номенклатур дел — типовую и конкретную.
Типовая номенклатура устанавливает список
наименований дел для учреждений  с однотипным характером деятельности. Типовые
номенклатуры дел составляются в ведомствах на основе многолетнего анализа документопотоков
подведомственных учреждений. Например, Министерство образования и науки
составляет и рассылает в вузы типовую номенклатуру дел для учреждений высшего
образования. Типовые номенклатуры дел являются источником информации для
создания конкретных номенклатур дел.
Конкретная номенклатура представляет собой список
наименований дел, которые возникают в результате деловой деятельности одного
конкретного учреждения или предприятия. Составлением конкретных номенклатур дел
занимаются делопроизводственные службы учреждения или предприятия на основании
изучения комплекса документов, которые образуются в процессе его деятельности,
и на основании разделов, рекомендуемых типовой номенклатурой, существующей в
ведомстве, к которому принадлежит учреждение. Сначала составляются номенклатуры
дел структурных подразделений, причем в номенклатуре определяются не только
названия дел, но и устанавливаются сроки их хранения в архиве, затем
составляется сводная номенклатура дел. После утверждения сводной номенклатуры дел
в учреждении этот документ направляется во все подразделения предприятия и ста-
новится обязательным для исполнения. Ведение дел вне номенклатуры не
допускается.
Формирование дел — это отнесение документов к
определенному делу в соответствии с номенклатурой дел и систематизация
документов внутри него.
Формирование дел осуществляется централизованно по месту
регистрации документов (в канцелярии или у секретаря) в соответствии со
следующими правилами:
1.
В дело помещаются только исполненные документы (подлинники или
заверенные копии), оформленные в соответствии с требованиями стандартов.
2.
В дело не помещаются документы не соответствующие заголовку дела;
неправильно оформленные (их возвращают на доработку); подлежащие возврату;
черновики; размноженные (например, на ксероксе) копии.
В дела группируют документы одного документационного года,
располагая их внутри дела в определенном порядке. К основным принципам
расположения документов в делах относятся:
r
вопросный (по вопросам, затрагиваемым в документах);
r
хронологический (по датам документов);
r
алфавитный (по фамилиям авторов или по алфавиту названий
учрежденийкорреспондентов);
r
нумерационный, когда группируют однородные документы, имеющие
порядковую нумерацию (например, накладные, квитанции и т. д.).
Чаще всего используют вопросно-логический принцип, когда
документы в делах располагают в логической последовательности решения того или
иного вопроса. Такая система расположения документов в деле совпадает с
хронологической. Документы постоянного и временного сроков хранения формируются
в разные дела. Дело не должно содержать более 250 листов (если документов
больше, то их формируют в несколько томов, указывая при этом на обложке дела
номер тома). На обложке дела указываются следующие реквизиты:
r
"Полное название предприятия";
r
"Индекс дела" по номенклатуре дел и "Порядковый
номер тома", если дело состоит из нескольких томов;
r
"Наименование дела" в соответствии с номенклатурой дел;

r
"Документационный год";
r "Количество
листов"; r "Срок
хранения".
В одно дело в соответствии с
заголовками дел могут группироваться документы одного вида (например, приказы
учреждения по основной деятельности или приказы учреждения по
административно-хозяйственной деятельности). В одно дело могут попасть и
документы разных видов (например, акты, справки проверки состояния
делопроизводства и переписка об организации делопроизводства или акты,
докладные записки, справки, характеристики, представляемые в судебные органы и
милицию по уголовным и гражданским делам).

Отличие делопроизводства от деловых процедур
Рассмотрим отличие делопроизводства от деловых процедур на
примере продажи товара клиенту. Эта простая деловая процедура может выглядеть
следующим об- разом:
1.
Клиент звонит в компанию для оформления заказа.
2.
Заказ регистрируется в базе данных клиентов.
3.
Выписывается счет на товар.
4.
Счет передается в бухгалтерию.
5.
Бухгалтерия получает деньги за товар и фиксирует этот факт в
бухгалтерской системе.
6.
Товар отгружается со склада, что отмечается в складской базе данных.
7.
Выписываются счет-фактура и накладная на товар.
8.
Товар отгружается клиенту.
9.
Счет-фактура и накладная передаются в бухгалтерию.
В этой деловой процедуре к делопроизводству имеют отношение
пункты 3 (создание счета), 4 (передача счета в бухгалтерию), 7 (создание
счета-фактуры и накладной) и 9 (передача счета-фактуры и накладной в
бухгалтерию). Если продажи устроены более сложно (например, при наличии
формальных внутренних отношений между отделом продаж, складом и бухгалтерией),
то в делопроизводстве могут появиться дополнительные процедуры.
Таким образом, делопроизводственные операции как бы
вплетаются в деловые процедуры там, где их необходимо сопроводить документами.
В ряде случаев (это особенно характерно для государственных организаций)
деловые процедуры могут состоять исключительно из делопроизводственных
операций. Отсюда и вытекает основное отличие делопроизводства от деловых
процедур, состоящее в их функциональной разнице: назначение делопроизводства —
документационное обеспечение управления предприятием, а деловые процедуры
отвечают за ведение бизнеса и являются при этом способом осуществления
практического управления предприятиями и учреждениями. Во всех случаях
делопроизводство включает в себя документационное обеспечение деловых процедур.

Четкое разделение понятий "делопроизводство" и
"деловые процедуры" является важной специфической национальной чертой
российского документоведения. Исследователи связывают это с тем, что
документоведение, как наука, изучающая  документы, родилось в начале XIX века в
недрах российского государственного аппарата. Кроме того, и тогда и сейчас у
нас, в отличие от большинства западных стран, более строгое законодательство,
требующее четкого документального подтверждения всех шагов практически в любых
областях деятельности предприятий. Например, на договорах обязательна печать,
информация в базах данных не является официальной, в большинстве случаев
электронные документы не считаются юридически правомочными и т. д. Кроме этого
имеется различие между продуктами и технологиями автоматизации на Западе и в
России, состоящее в том, что решения для российских предприятий должны в
гораздо большей мере учитывать наличие в делопроизводстве бумажных документов
и, как ни парадоксально, предлагать менее жесткую схему автоматизации деловых
процедур.
Средства автоматизации делопроизводства  и деловых процедур
Одним из самых важных факторов успешного развития
предприятия является качественное управление, обеспечивающее неизменно высокие
темпы роста оборота, прибыли и благосостояния сотрудников. Непосредственное
влияние на качество принятия управленческих решений оказывает документационное
обеспечение управления (ДОУ).
Осознав важность совершенствования ДОУ, организации нередко
делают массу ошибок при попытке его автоматизировать, и определяющей в данной
ситуации является проблема выбора методов автоматизации. Наиболее
распространенное решение этой задачи — автоматизация отдельных рабочих мест:
секретаряреферента, менеджера, бухгалтера или руководителя. Основными
недостатками такого подхода являются: с одной стороны — отсутствие способов
организации электронного информационного обмена между сотрудниками и
подразделениями предприятия, а с другой — отсутствие функциональной связи
автоматизации прикладных процедур с автоматизацией делопроизводственных
процедур. Эффективным решением задачи автоматизации ДОУ может стать внедрение
комплексной системы автоматизации делопроизводства, включающей следующие
основные функциональные компоненты:
r
средства и правила создания документов;
r
средства ведения электронного архива документов;
r
средства поддержки документооборота, базирующиеся на
программно-технических платформах, адаптированных к условиям предприятия.
Чтобы обеспечить эффективное использование информации, все
компоненты управления должны опираться на систему ведения делопроизводства. С
точки зрения комплексной автоматизации деятельности предприятия это означает,
что все его прикладные информационные системы должны опираться на систему
автоматизации делопроизводства. Отсюда перед предприятием, стремящимся создать
эффективную среду по обработке информации и совершенствованию качества
управления, стоят следующие задачи:
r
совершенствование всей работы по подготовке и обработке
документной информации путем создания механизма документационного обеспечения
предприятия;
r
выбор правильной стратегии автоматизации, включая верный выбор
программных продуктов;
r
использование последних технологических достижений (систем
управления базами данных; систем поиска документов и анализа текстов; систем
сканирования и распознавания печатных и рукописных документов; среду
"клиент-сервер"; интернет/интранет-технологии и др.);
r
совершенствование программ автоматизации делопроизводства и их
интеграция с многочисленными автоматизированными рабочими местами,
информационными и прикладными системами предприятия;
r
повышение уровня квалификации секретарей и лиц, отвечающих в
организациях за ведение делопроизводства и др.

Контрольные вопросы

1.
Определите понятие документа. Какие функции выполняют документы?
2.
Что такое делопроизводство? Каковы его задачи?
3.
Кто и как организует работу с документами на предприятии?
4.
Перечислите основные преимущества компьютерной обработки деловой
документации.
5.
Какие существуют препятствия на пути внедрения электронного
документооборота?
6.
Дайте определение реквизита документа. Охарактеризуйте основные
реквизиты документов.
7.
Какие виды личных документов вам известны? Как они оформляются?
8.
Приведите примеры служебных документов. Назовите общие правила их
оформления.
9.
Охарактеризуйте документы, используемые в управленческой деятельности.
10.
Для чего нужны бланки документов? Назовите основные форматы и виды
бланков.
11.
Что такое формуляр делового документа?
12.
Охарактеризуйте основные операции делопроизводства.
13.
Для каких целей составляются номенклатуры дел? Каких видов они бывают?
14. Поясните, чем
отличается делопроизводство от деловых процедур. Почему разделение понятий
"делопроизводство" и "деловые процедуры" считается
специфической чертой российского документоведения?
15.
Перечислите основные функциональные компоненты комплексной системы
автоматизации делопроизводства.
16.
Какие задачи стоят перед предприятием, стремящимся создать эффективную
среду по обработке информации и совершенствованию качества управления?

Темы для рефератов

1.
Технологии, используемые при компьютеризации делопроизводства.
2.
Принципы организации документальных баз данных.
3.
Документальные информационно-поисковые системы.
4.
Индексирование документальной информации.
5.
Организация полнотекстового поиска.
6.
Информационные технологии документального обеспечения управленческой
деятельности.
7.
Компьютерные технологии организации хранения и поиска документальной
информации.
8.
Гипертекстовые технологии поиска документальной информации.
9.
Средства и способы подготовки электронных документов.
10.
Системы делопроизводства.
11.
Организация деловой переписки.
12.
Перспективы российской индустрии автоматизации делопроизводства.
13.
Документационное обеспечение управления.

Вопросы для
обсуждения

1.
Могут ли цифровые носители информации стать полной заменой традиционным
печатным источникам?
2.
В чем могут проявиться негативные последствия автоматизации
делопроизводства?
Задачи и упражнения

1.
Подготовьте в MS Word заявление ректору Московского государственного
университета (или любого другого вуза) от вашего имени с просьбой допустить вас
к сдаче вступительных экзаменов на факультет вычислительной математики и
кибернетики (или любой другой факультет).
2.
Изучите номенклатуру дел вашего образовательного учреждения и оформите
реквизиты одного из входящих в нее деловых документов.
3.
Оформите с помощью таблицы бланк платежного документа для оплаты услуг
ЖКХ, кабельного телевидения или любого другого платежного документа,
используемого в вашей семье. При оформлении обратите внимание на различие
шрифтового оформления разных ячеек таблицы и на то, как использованы обрамления
в этом бланке. Постарайтесь оформить вашу таблицу как можно более похожей на
реальный бланк документа.
4.
Оформите с помощью табуляции фрагмент Контракта с юридическими адресами
сторон и подписями в соответствии с приведенным образцом.

1.
Представьте себе, что вы являетесь сотрудником некоторой фирмы и вас
отправили в командировку в другой город на 5 дней. По возвращении из
командировки вам необходимо представить в бухгалтерию авансовый отчет.
Заполните этот документ, используя соответствующий шаблон MS Excel.
2.
На основе шаблона "Счет-фактура" MS Excel подготовьте
платежный документ на приобретение дополнительного оборудования для вашего
кабинета информатики. Наименования и цены товаров узнайте из прайс-листов
соответствующих торговых компаний при посещении их офисов или
Web-представительств.
3.
По команде Файл → Создать → Шаблоны
→ На моем компьютере программы MS Word создайте документы,
используя по одному шаблону из каждой вкладки. Найдите шаблоны документов на
узле Office Online. Создайте документ на основе одного из найденных шаблонов.
4.
Выполните задания по созданию писем-рассылок, а также конвертов и
наклеек в MS Word. Для этого:
 выберите команды Сервис
→ Письма и рассылки → Мастер писем;  следуя указаниям "мастера", создайте
письма с одинаковым содержанием для нескольких адресатов, выбрав последних из
заранее созданной адресной книги;
 выберите команды Сервис →
Письма и рассылки → Конверты и наклейки;  назначая нужные параметры
создаваемым объектам, создайте сначала кон-
верт для письма, а затем страницу с визитными карточками.

10.3.2. Системы управления  электронным документооборотом

Учебный материал

Понятие электронного документооборота
Предположим, вы написали заявление о допуске к конкурсу на
поступление в вуз и передали его в приемную комиссию. Так появился документ.
Что же превратило чистый лист бумаги в документ? Во-первых, информация,
представленная в виде текста. Во-вторых, текст в форме заявления. И, в-третьих,
бумага готовилась с расчетом на последующую обработку членами приемной
комиссии.
Теперь представим, что вы обратились в приемную комиссию с
устным заявлением. Можно ли назвать документом эту процедуру? Устная беседа не
была зафиксирована физически, она не поддается точному воспроизведению и,
следовательно, документом не является. Таким образом, документ представляет
собой совокупность трех составляющих: физической регистрации информации, формы
ее представления и активизации определенной деятельности.
Именно некоторая деятельность и превращает информацию в
документ. Но документ перестает существовать, если в дальнейшем не
подразумевает процедуры обработки. Поскольку документ занимает определенное
место в процессе некоторой деятельности на границе разделяемых функций
исполнения, его следует рассматривать как инструмент распределения функций
между работниками.
Кроме документов важен еще регламент работы с ними, т. к.
работа не по регламенту порой отнимает намного больше времени, чем собственно
основная деятельность, ради которой создано предприятие. Отсутствие регламента
работы с документами приводит к таким негативным явлениям, как дублирование
документов, их потеря, навязчивый способ распространения, запутанный порядок
прохождения и т. д. Все это существенно усложняет работу предприятия и повышает
вероятность допущения ошибок вследствие, например, потери нужной информации.
Для того чтобы всего этого избежать, необходима
соответствующая технология, регламентирующая взаимодействие людей, служб и
подразделений внутри и вне организации — бюрократическая технология.
Если нет технологии — возникнет анархия. Ведь когда работник не знает, что ему
нужно делать, он делает то, что считает нужным, а не то, что требует тот или
иной бизнес-процесс предприятия. Сама бюрократия неизбежна, опасность
представляет отрыв реальных целей предприятия от текущей работы с документами.
Основным компонентом бюрократической технологии является документооборот.
Традиционно под документооборотом в организации
понимается движение документов между сотрудниками и исполнение последними
поручений по этим документам или выполнение согласований этих документов.
Документооборот может быть двух типов:
r
универсальный, автоматизирующий существующие
информационные потоки слабоструктурированной информации (его иногда называют
аморфным или беспорядочным документооборотом);
r
операционный, ориентированный на работу с документами,
содержащими операционную атрибутику.
Документооборот в организации осуществляется в виде потоков
документов между теми людьми, которые анализируют и производят информацию или
принимают решения (руководители предприятия или подразделений, специалисты,
квалифицированные служащие), и пунктами технической обработки документов
(секретарь руководителя, канцелярия, экспедиция, множительная служба, архив).
Документооборот является очень важным процессом деятельности
любого предприятия. Хорошо отлаженная система учетного документооборота
отражает реально происходящую на предприятии текущую производственную
деятельность и дает управленцам возможность воздействовать на нее. Повысить
эффективность управления позволяет автоматизация документооборота.
Основными объектами системы управления электронным
документооборотом (СУЭД) являются операционные документы,
формируемые при проведении любой хозяйственной операции. Между документами
устанавливаются связи, образующие в совокупности документооборот предприятия. В
СУЭД выделяют четыре основных класса документов:
r
документы-основания, регламентирующие операции как между
юридическими лицами, так и между подразделениями внутри предприятия (договоры,
счета, требования, лимитно-заборные карты, накладные, счета-фактуры, контракты
и т. д.);
r
сопроводительные документы, отражающие важнейшие стороны
выполняемых операций (товарные, финансовые). По сопроводительным документам
формируются, например, бухгалтерские проводки и финансовые отчеты;
r
планы (финансовые, производственные и др.), отражающие
намеченные предприятием показатели хозяйственной деятельности, т. е.
запланированные и достигнутые величины доходов и расходов;
r
отчеты, отражающие фактически достигнутые предприятием
показатели  хозяйственной деятельности.
Все перечисленные виды документов формируются в
электронном виде и распечатываются по мере необходимости. По мере создания
операционных документов пользователями системы происходит накопление информации
в единой базе данных предприятия, использование которой обеспечивает
возможность однократного ввода информации, что устраняет дублирование работы
пользователей и снижает трудозатраты.
Документ в системе управления электронным документооборотом
представляет собой совокупность трех информационных блоков:
r
регистрационной карточки документа, содержащей набор
полей-признаков, определяющих ключевые сведения о документе, которые позволяют
быстро найти документ в базе данных и отслеживать его прохождение. В
регистрационной карточке заполняются, в частности, следующие поля:
регистрационный номер документа; дата регистрации документа; тип потока, к
которому относится зарегистрированный документ (входящий, исходящий, внутренний
и т. д.); краткое содержание документа;
r
присоединенных файлов: текст электронного документа,
изображения, графики, диаграммы, аудио- и видеоматериалы и др.;
r
контрольной карточки документа, включающей список
поручений и согласований по исполнению документа.
Учет документов и отслеживание их прохождения в организации
базируются на следующих основных процедурах:
r
регистрация документа — процедура создания нового документа
в системе, выполняемая пользователем, имеющим право на изменение документов, —
регистратором;
r
исполнение документа — последовательность действий
сотрудника (ответственного исполнителя) или группы сотрудников
(соисполнителей), выполняющих поручения (задания, связанные с исполнением
документа, выдаваемые  сотруднику руководством организации) по обработке
документа и дальнейшей передаче последующим исполнителям;
r
контроль исполнения документа — отслеживание реального
прохождения документа и сроков его исполнения в организации, выполняемое
специально назначенным пользователем — контролером.
Новые документы обычно создаются на рабочем месте
регистратора, заполняющего регистрационную карточку документа и прикрепляющего
к нему дополнительные файлы. При постановке документа на контроль исполнения
заполняется также и его контрольная карточка.
Любой зарегистрированный документ может относиться к одному
из следующих потоков документов:
r
поток входящих документов, содержащий, как правило,
документы, пришедшие в организацию извне (письма, договоры, рекламные
объявления, ведомственные распоряжения и инструкции и т. д.);
r
поток исходящих документов, содержащий документы, которые
будут направлены другим организациям и частным лицам (письма и ответы на
письма, договоры, отчеты, контракты, пресс-релизы и т. д.);
r
поток внутренних документов, содержащий, как правило,
документы, регламентирующие внутреннюю жизнь организации и циркулирующие только
внутри нее самой (приказы, распоряжения, инструкции руководства, служебные
запис-
ки, акты и т. д.);
r
потоки, созданные администратором системы, например отдельный
поток "Приказы". К основным преимуществам электронного
документооборота можно отнести следующие:
r
полный контроль за перемещением и эволюцией документа,
регламентация доступа и способ работы пользователей с различными документами и
их отдельными частями;
r
уменьшение расходов на управление за счет высвобождения (на 90% и
более) людских ресурсов, занятых различными видами обработки бумажных
документов, снижение бюрократической волокиты за счет маршрутизированного
перемещения документов и жесткого контроля за порядком и сроками прохождения
документов;
r
быстрое создание новых документов из уже существующих;
r поддержка одновременной
работы многих пользователей с одним и тем же документом, гарантирующая
предотвращение его потери или порчи; r сокращение времени поиска нужных
документов.
Разработка модели организации документооборота
Внедрение электронного документооборота — задача очень
ответственная и зачастую связана с коренным изменением действующих на
предприятии бизнеспроцессов. По большому счету, с установкой электронного
документооборота меняется стиль управления бизнесом. Поэтому для построения
эффективной автоматизированной системы электронного документооборота первым
этапом должны быть исследование и формализация бизнес-процессов деятельности
предприятия, т. е. описание системы ведения делопроизводства с целью
эффективного использования информации для достижения поставленных задач и
решения проблем, стоящих перед организацией.
Организация работы с любыми документами (платежными,
конструкторскотехнологическими, нормативно-справочными, финансовыми и т. д.)
является важной составной частью процессов управления и принятия управленческих
решений, существенно влияющей на оперативность и качество управления.
Все этапы процесса принятия управленческого решения
(получение информации, ее переработка, анализ, подготовка и принятие решения)
самым тесным образом связаны с их документационным обеспечением. Поэтому
отсутствие на предприятии четкой организации работы с документами закономерно
приводит к увеличению сроков их обработки, а самое главное — к появлению
документов низкого качества как по оформлению, так и по полноте и ценности
содержащейся в них информации. Это приводит к ухудшению качества управления,
увеличению сроков принятия решений, увеличению количества неверных решений.
В условиях увеличения масштабов предприятия и
численности его сотрудников отсутствие эффективного документационного
обеспечения управления приводит к целому ряду проблем:
r
администрация теряет целостную картину происходящего;
r
структурные подразделения, не имея информации о деятельности друг
друга, перестают слаженно работать, что неизбежно приводит к падению качества
обслуживания клиентов и неспособности организации поддерживать внешние
контакты;
r
падение производительности вызывает ощущение недостатка в
ресурсах (людских, технических, коммуникационных и др.), отсюда — потребность в
расширении штата, необходимость вкладывания средств в строительство новых
помещений и коммуникаций, оборудование дополнительных рабочих мест, обучение
новых сотрудников;
r
для производственных предприятий увеличение штата может повлечь
изменение технологических процессов, что также потребует дополнительных
капиталовложений.
В результате оказывается, что штат увеличен,
производительность упала, производство требует инвестиций, соответственно
возникает потребность в увеличении оборотного капитала, что может потребовать
новых кредитов и привести к уменьшению плановой прибыли. В итоге предприятие
перестает расти интенсивно и дальнейшее расширение происходит чисто
экстенсивным путем за счет ранее созданной прибыли.
Почему же сегодня, когда для организации документооборота
предлагается множество самых различных средств автоматизации, документооборот
зачастую организован плохо даже на относительно небольших предприятиях? Ответ
(вне зависимости от степени автоматизации предприятия и его типа) может быть
один — отсутствие или игнорирование модели организации документооборота
неизбежно приведет к тому, что старые проблемы останутся нерешенными, и
"ручной" хаос  в организации делопроизводства в результате
автоматизации сменится "компьютерным" хаосом.
Когда на Западе, а теперь и в России схлынула первая волна
увлечения системами автоматизации документооборота, оказалось, что без должной
оценки возможностей пользователя, исследования бизнес-процессов его предприятия
трудно ожидать эффекта от внедрения любых систем документооборота. При этом
совсем неважно, как планируется или уже реализован документооборот: вручную или
путем автоматизации с помощью мощных западных либо отечественных пакетов —
всегда на первом месте должна быть четкая стратегия, направленная на
упорядочение бизнес-процессов.
Иначе говоря, прежде чем что-то
делать, необходимо ответить на вопрос: кому и почему выгодно выполнять те или
иные процессы, имеющие место на предприятии? Проводя в жизнь программу
модернизации делопроизводства, важно представлять, какого уровня уже достигло
предприятие и какое место ему отводится в модельном пространстве системы
документооборота.

Состав и функции систем управления  электронным документооборотом
Объектами автоматизации документооборота, повышающими его
эффективность, являются процессы создания, подготовки, учета, систематизации,
архивного хранения, поиска и получения различного рода управленческих
документов (организационно-распорядительных, отчетно-статистических, учетных,
плановых, информационно-справочных и др.), а также такие процессы их обработки,
как передача, учет, контроль исполнения и т. д.
Возможный состав программно-инструментальных и
технологических средств, ориентированных на управление документами и
документооборотом, а также средств реализации процедур работы с документами
может быть представлен следующим образом:
r
средства, обеспечивающие ввод в компьютер документов,
представленных на бумажных носителях, и распознавание образов;
r
средства для создания электронных документов;
r
средства для организации и работы с электронными архивами;
r
технологические средства, ориентированные на управление
документооборотом;
r
инструментальные средства разработки приложений, реализующих специфические
функции и технологии работы с документами;
r
средства ручного задания атрибутов документа в процессе его
регистрации в системе документооборота.
Наибольшая эффективность использования перечисленных средств
может быть достигнута в случае их интеграции в системах управления электронным
документооборотом. Внедрение СУЭД на предприятии преследует достижение
следующих целей:
r
интеграция процессов документального обеспечения управления
предприятием в рамках единой информационной системы;
r
повышение информированности администрации и специалистов за счет
увеличения объемов хранимой информации, централизации процедур ее обработки,
уменьшения времени поиска необходимых документов и соответственно подготовки
отчетов и докладов, а также за счет повышения качества отчетов по критериям
полноты и достоверности;
r
уменьшение стоимости документационного обеспечения управления
предприятием за счет перехода от бумажного делопроизводства к электронному;
r
сокращение времени поиска бумажных оригиналов документов в
архивном хранении за счет получения точной адресации, представленной в
электронном виде; r интеграция информационных процессов в рамках
кооперации предприятий (отрасли);
r
создание качественно новой информационной базы для последующего
совершенствования процессов документационного обеспечения управления и
технологии работы с документами.
Вне зависимости от специфики, основными структурными
компонентами любой СУЭД являются подсистемы:
r
"Электронный архив", предназначенная для
автоматизации процессов подготовки, ввода, хранения, поиска и вывода
организационно-распорядительных документов;
r
"Ввод стандартных форм документов",
обеспечивающая процессы подготовки, ввода, хранения, поиска и вывода
стандартных форм документов;
r
"Делопроизводство", осуществляющая управление
созданием, обработкой и систематизацией архивного хранения документов.
Рассмотрим более подробно функции, выполняемые каждой из
подсистем СУЭД.
Электронный архив документов является важным элементом
системы электронного документооборота и автоматизации бизнес-процессов любой
организации. Без него невозможно организовать эффективное управление
информацией, от которого напрямую зависит взаимодействие отделов,
производительность труда сотрудников и время, затрачиваемое на принятие
управленческих решений. Подсистема "Электронный архив"
обеспечивает:
r
создание единой базы электронных документов любых форматов (.doc,
.xls, .pdf, .tif, .jpeg, .wav и т. д.) в соответствии с регламентами и
классификацией, принятыми в организации;
r
ввод бумажных (с помощью встроенных средств сканирования) и
электронных документов, в том числе в автоматическом режиме;
r
поддержку коллективной работы с документами;
r
оперативный доступ к документам, в том числе с использованием
полнотекстового поиска, учитывающего морфологические особенности языка;
r
создание отчетов и аналитических справок;
r
информационную безопасность путем разграничения прав доступа,
протоколирования действий пользователей, применения электронной цифровой
подписи и криптографического шифрования, а также автоматического резервного
копирования базы документов;
r
эффективное хранение электронных документов, вышедших из
оперативного обращения в соответствии с требованиями ГОСТ по работе с архивными
документами.
Подсистема "Ввод стандартных форм документов"
предназначена для проектирования представлений стандартных форм документов с
целью их последующего заполнения, а также для потокового ввода стандартных форм
документов в фактографическую часть подсистемы "Электронный архив".
В подсистеме "Делопроизводство" реализуются
следующие функции системы управления электронным документооборотом:
r
создание электронных документов;
r
"ведение" версий (редакций) документов и их авторства;
r
защита от конфликтов при попытке одновременной модификации
документа;
r
визирование документов с помощью электронной цифровой подписи;
r
связывание документов в логические группы;
r
организация потока работ с документами (задание маршрута движения
документов и условий их обработки);
r
допуск к документам и расширенным видам работ с ними в
соответствии с установленными правами пользователей;
r
протоколирование видов работ, производимых пользователями с
документами;
r
управление маршрутами движения документов;
r
контроль местонахождения документа и состояния его исполнения;
r
передача и извлечение документов в/из подсистемы
"Электронный архив".
Функционирование системы управления электронным
документооборотом основано на активности специальной программы — "Сервера
документооборота", которая осуществляет взаимодействие всех входящих в
СУЭД подсистем и обеспечивает выполнение заданий пользователей.
Этапы обработки документов в СУЭД
Задача делопроизводственных служб предприятия
заключается в том, чтобы документы во время своего движения не терялись и
вовремя поступали в очередные пункты обработки. Ведь именно от четкости их
движения зависит своевременность и правильность принятия управленческих
решений.
Решается эта задача с помощью выверенной и отшлифованной
многолетним опытом работы системы организации документооборота, которая
изложена в нор- мативных документах, называемых ЕГСДОУ (Единая
государственная система документационного обеспечения управления).
Стандартная схема прохождения, исполнения и контроля
документов разных документопотоков по подразделениям предприятия (на примере
этапов обработки входящих документов) представлена на рис. 10.11.
В системах управления электронным документооборотом
предусмотрена автоматизация работы на перечисленных далее видах рабочих мест.
r
Канцелярия  может выполнять следующие операции:
 ввод входящих документов в базу
данных и их регистрацию;  направление
документов на рассмотрение;

Рис. 10.11.
Этапы обработки
входящих документов
 регистрацию исходящих и
внутренних документов;  отправку
исходящих документов адресату.
r
Контролирующая служба может выполнять следующие операции:

предварительное рассмотрение документов, внесение проектов
резолюций и
направление на рассмотрение;  постановку документов на
контроль;  оперативный
контроль исполнения документов;  снятие
документов с контроля;
 подготовку
отчетов по исполнительской дисциплине и объемам документооборота.
r
Руководители всех уровней могут выполнять следующие
операции:

рассмотрение документов (внесение резолюций) и направление их на
испол-
нение;
 согласование, подписание и
утверждение документов;  исполнение
документов (отметка об исполнении).
r Секретари
руководителей (если руководители работают с бумажными документами), могут
выполнять следующие операции:  внесение
резолюций в документы и направление на исполнение;  внесение отметок о согласовании, подписании или
утверждении документов.
r Исполнители
(все сотрудники, участвующие в процессе работы с документами) могут выполнять
следующие операции:  исполнение
документов;  согласование
документов;  подготовку
документов и направление на согласование.
r
Ответственные за делопроизводство в подразделениях
могут выполнять следующие операции:
  внесение резолюций
руководителей подразделений в документы и направление на исполнение;
 внесение
отметок о согласовании, подписании или утверждении документов;  внесение отметок об исполнении
документов;  оперативный
контроль исполнения документов по подразделению.
r
Отдел автоматизации (системный программист) должен
выполнять следующие операции:
 настройку
программного обеспечения;
 обеспечение сохранности и
резервного копирования базы данных;  обеспечение
работоспособности "Сервера документооборота" и рабочих
станций.
Основные требования к СУЭД  и перспективы их развития
Основные требования, предъявляемые к современным СУЭД:
r
использование корпоративной компьютерной сети, в которую
включаются как локальные, так и удаленные пользовательские системы;
r
возможность взаимодействия с электронной почтовой системой и
автоматизированными системами управления предприятием в круглосуточном режиме
функционирования;
r
наличие средств диагностики и индикации текущего состояния
системы, а также используемых ею ресурсов;
r
возможность наращивания количественных и функциональных
характеристик (СУЭД должна обеспечивать изменение своих параметров в
зависимости от изменения регламента документооборота предприятия (норм, правил,
порядка, форматов документов и т. п.));
r
построение на основе открытых технологий, обеспечивающих ее
дальнейшую модернизацию и развитие без переработки;
r
возможность одновременного доступа к документам и срокам хранения
документов.
Одним из качественно новых подходов к автоматизации
документооборота является создание систем класса "формооборота"
(forms processing). Ключевая идея, реализуемая в таких системах, — максимальная
структуризация документов в виде набора полей, т. е. в виде форм документов.
Такое представление традиционных документов резко сокращает затраты на решение
нескольких взаимосвязанных задач: преобразование бумажных документов в
электронный вид, оптимизацию объема архива и аналитическую обработку
документов.
Другим перспективным направлением оптимизации процесса
управления электронным документооборотом можно считать более широкое
использование сложноструктурированных документов (упрощенно говоря, это
означает, что документ представляет собой не плоский набор записей, а
иерархическую структуру с произвольной глубиной вложения). Оптимальный вариант
реализации этой идеи — переход от применения традиционных реляционных баз
данных к объектно-ориентированным.

Контрольные вопросы

1.
Что необходимо для того, чтобы некоторая информация стала документом?
2.
Каковы задачи бюрократической технологии?
3.
Что понимается под документооборотом и каким он бывает?
4.
Перечислите основные классы операционных документов, функционирующих в
системах управления документооборотом. Каков состав каждого из них?
5.
Дайте характеристику информационных блоков документа СУЭД.
6.
Опишите основные процедуры учета документов и отслеживания их
прохождения в организации.
7.
Охарактеризуйте основные потоки документов, циркулирующих в СУЭД.
8.
В чем заключаются основные преимущества электронного документооборота
перед обычным его вариантом?
9.
С какой целью разрабатывается модель организации документооборота?
10.
К каким негативным последствиям может привести отсутствие модели
организации документооборота на предприятии?
11.
Перечислите возможный состав программно-инструментальных и
технологических средств, ориентированных на управление документами и
документооборотом.
12.
Каковы цели внедрения систем управления электронным документооборотом на
предприятии?
13.
Назовите основные структурные компоненты СУЭД.
14.
Какие задачи решает подсистема "Электронный архив"?
15.
Каково назначение подсистемы "Ввод стандартных форм
документов"?
16.
Какие функции СУЭД реализуются в подсистеме
"Делопроизводство"?
17.
Каковы функции "Сервера документооборота"?
18.
Охарактеризуйте схему прохождения, исполнения и контроля документов на
примере этапов обработки входящих документов.
19.
Перечислите операции, автоматизируемые на различных рабочих местах в
системах управления электронным документооборотом.
20.
Назовите основные требования, предъявляемые к СУЭД.
21.
Каковы перспективы развития систем автоматизации документооборота?

Темы для рефератов

1.
Сравнительная характеристика традиционной и компьютерной технологий
документооборота.
2.
Разработка модели электронного документооборота.
3.
Эволюция бизнес-моделей документооборота.
4.
Базовые процессы автоматизированной обработки документов.
5.
Использование электронной цифровой подписи в системах электронного
документооборота.
6.
Корпоративные системы управления документами.
7.
Обеспечение информационной безопасности в системах электронного
документооборота.
8.
Классификация автоматизированных систем обработки документов.
9.
Технология Groupware.
10.
Системы управления электронным документооборотом класса Workflow.
11.
Современные программные продукты для управления электронным
документооборотом.
12.
Использование интернет-технологий для управления документами в масштабах
организации.

Вопросы для
обсуждения

1.
Возможно ли (если да, то при каких условиях) полностью отказаться от
бумажных форм документов, циркулирующих в организациях?
2.
Одинаковы ли, на ваш взгляд, понятия "электронный документ" и
"виртуальный документ"? Если нет, то в чем их отличие?

Задачи и упражнения

1.
Изучив демоверсию СУЭД "Евфрат-Документооборот", ответьте на
следующие вопросы и выполните задания:
 Какие
контуры автоматизации предусматривает "Евфрат-Документооборот"?
 Изобразите
архитектурную схему изучаемой системы.
 Составьте
список функциональных обязанностей пользователей системы.
 Перечислите
названия полей регистрационной карточки документа, обязательных для заполнения
в системе.
 Какие
варианты поиска документов имеются в системе, в чем их суть?
 Какие
виды отчетов можно создавать с помощью системы?
2.
На основе демонстрационной версии СУЭД "Дело" (www.eos.ru)
изучите возможности системы, ответьте на следующие вопросы и выполните задания:

 Автоматизацию
каких функций обеспечивает СУЭД "Дело"?
 Из
каких секций состоит форма, на основании которой заполняются документы в
системе?
  Какие виды отчетов по
состоянию документов и результатам их исполнения предусмотрены в программе?
  Какие возможности
имеются в системе для осуществления процедуры контроля исполнения документов?
 Заполните
таблицу, имеющую структуру, показанную в табл. 10.6.
 С какими
видами папок позволяет работать почтовое приложение системы?
Таблица 10.6. Операции подготовки и работы с
различными документами

Внутренние документы

Исходящие документы

Входящие документы

3.
Изучив организацию делопроизводства и документооборота в вашем
образовательном учреждении, приведите примеры маршрутов прохождения различных
документов. Подготовьте необходимые схемы.

Лабораторные работы

1.
Проведите социологические исследования по поводу эффективности внедрения
электронного документооборота в различных организациях. Для обработки
результатов воспользуйтесь табличным процессором MS Excel. Подготовьте
презентацию.
2.
Узнайте, какие программные продукты используются в вашем образовательном
учреждении для автоматизации документооборота. Разработайте модель электронного
документооборота вашего ОУ, выполнив ее в виде схемы с соответствующими
комментариями.
3.
Пользуясь материалами, имеющимися в сети Интернет, изучите рынок систем
управления электронным документооборотом. На основе демоверсий программ, а
также материалов-описаний, имеющихся на сайтах производителей, подготовьте
сообщение о функциональных возможностях одной из них. Для визуализации
сообщения разработайте необходимые электронные приложения.
4.
Создайте в MS Access базу данных документов вашего портфолио.
Подготовьте отчет на основе созданной БД.

модуль 10
РАЗДЕЛ 10.4

Автоматизированные информационные системы в экономике

Учебный материал

Информационные системы нашли одно из важнейших применений в
обработке экономической информации и автоматизации управления экономической
деятельностью.
Ранее мы уже рассматривали электронные таблицы —
инструментальное программное средство автоматизации расчетов в табличной форме.
Электронные таблицы были созданы специально для автоматизации бухгалтерских
расчетов, под- готовки различных ведомостей и стали одним из первых
инструментальных  программных средств персональных компьютеров, обусловивших их
быстрое распространение и популярность.
Рассмотрим еще два типа информационных систем для
персональных компьютеров, имеющих широкое применение при автоматизации
экономической деятель- ности.
Информационные
системы  автоматизации планирования
Планирование является одним из наиболее важных и
одновременно сложных видов управленческой деятельности. Его сложность
обусловлена двумя основными факторами:
1.
Трудностью прогнозирования и учета обстоятельств, которые повлияют на
результаты деятельности в будущем.
2.
Многочисленностью параметров и событий, подлежащих планированию,
необходимостью учета их взаимодействий и взаимосвязей при достижении некой
цели.
Фактор 1 требует применения в планировании достаточно
сложных методов и процедур, относящихся к прикладной математике (например,
методов исследования операций, в частности линейного, дискретного или
нелинейного программирова-

ния, выходящих за рамки нашего курса) и даже еще не вполне
разработанных методов, что оставляет планирование наукоемкой, неформализуемой,
творческой деятельностью.
Фактор 2, напротив, легко поддается формализации.
Соответствующие модели относятся к теории графов и составляют раздел прикладной
математики, называемый "сетевым планированием". Этот раздел изучает
построение так называемых сетевых графиков как моделей программ в
программно-целевом методе планирования. Сетевые графики отражают все работы,
необходимые для достижения цели.
Сетевой график — это модель достижения поставленной
цели, приспособленная для анализа вариантов достижения цели, оптимизации
плановых заданий, внесения изменений и т. п. Идею сетевого графика иллюстрирует
пример на рис. 10.12 — сетевой график работ по устройству локальной сети. Здесь
работы A, B и E могут выполняться одновременно, работы C, D и F —
последовательно, после завершения работ A, B и E. Стрелками здесь обозначают
начало и конец соответствующих  работ.

Рис. 10.12.
Пример графического
изображения работ по установке локальной сети
Метод работы с сетевыми графиками — сетевое планирование
— базируется на теории графов. Граф (в переводе с греческого grapho — пишу)
представляет систему точек, некоторые из них соединены линиями — дугами (или
ребрами). Это  топологическая (математическая) модель взаимодействующих
объектов. Метод сетевого планирования применяется при планировании проведения
комплекса взаимосвязанных работ. Он позволяет наглядно представить
организационнотехнологическую последовательность выполнения работ и установить
взаимосвязь между ними. Кроме этого, он позволяет обеспечить координацию
операций различной степени сложности и выявить операции, от которых зависит
продолжительность всей работы (т. е. организационного мероприятия), а также
контролировать своевременное выполнение каждой операции.
Сетевой метод — это система приемов и способов,
позволяющих на основе применения сетевого графика (сетевой модели) рационально
осуществлять весь управленческий процесс, планировать, организовывать, координировать
и контролировать любой комплекс работ, обеспечивая эффективное использование
денежных и материальных ресурсов. Применение этого метода позволяет улучшить:
r
планирование, обеспечивая его комплексность, непрерывность,
создавая условия для улучшения определения требуемых ресурсов и распределения
уже имеющихся ресурсов;
r
финансирование работ, т. к. появляются способы более точного
расчета себестоимости работ, их трудоемкости и формирования
нормативно-справочной базы; r структуру системы управления путем
четкого определения и распределения задач, прав, обязанностей;
r
организацию процедур координации и контроля хода работ на базе
оперативной и точной информации, а также оценку выполнения плана.
При этом управление системой ведется по ряду параметров: времени,
стоимости, ресурсам, технико-экономическим показателям. Однако наиболее
распространенными являются системы с параметром "время".
Процесс управления при представлении управляемой системы в
виде модели существенно упрощается. Основой сетевого планирования и управления
является сетевой график, отражающий технологическую и логическую
взаимосвязь всех операций предстоящей работы. Он состоит из трех составных
частей (главных понятий), таких как работа, событие и путь.

Работа — это любой процесс, требующий затрат времени
и ресурсов или только времени. Если на выполнение работы не требуется ресурсов,
а затрачивается лишь время, то она называется ожиданием. Работу на
сетевом графике обозначают сплошной стрелкой (дугой графа), над которой числом
обозначается продолжительность выполнения данной работы. Существует фиктивная
работа (ожидание, простая зависимость) — работа, не требующая затрат
времени, труда и средств. На графике она отображается пунктирной стрелкой.
Работы в виде стрелки (тогда граф называется ориентированным,
или орграфом) на графике не являются векторами, поэтому вычерчиваются без
масштаба. Каждая работа начинается и кончается событием, которое
обозначается кружочком, где цифра обозначает название (имя) данного события. Событие
— это результат  выполнения одной или нескольких работ, являющийся необходимым
для начала последующих работ. Предшествующее событие является отправной точкой
для  работы (причиной), а последующее событие — ее результатом. В соответствии
с данными соглашениями сетевой график установки локальной сети из примера с
рис. 10.12 переделан на рис. 10.13.
События в отличие от работ совершаются в определенные
моменты времени, не используя при этом никаких ресурсов. Начало выполнения
комплекса работ есть начальное событие. Момент завершения всех работ есть
конечное событие.
Любой сетевой график имеет одно исходное (начальное)
и одно завершающее (конечное) событие. Любая работа — стрелка —
соединяет только два события.

Рис. 10.13.
Пример сетевого
графика работ по установке локальной сети

Событие, из которого стрелка выходит, называется предшествующим
данной работе, а событие, в которое стрелка входит, является — последующим.
Одно и то же событие, кроме исходного и завершающего, является по отношению к
одной работе предшествующим, а к другой — последующим. Такое событие называется
промежуточным.
События могут быть простыми и сложными. Простые
события имеют только одну входящую и одну выходящую работу. Сложные
события имеют несколько входящих или несколько выходящих работ. Деление событий
на простые и сложные имеет большое значение при расчете сетевых графиков.
Событие считается свершившимся, когда будет закончена самая длинная по
продолжительности из всех входящих в него работ.
Непрерывная технологическая последовательность работ (цепь)
от первого события до последнего называется путем. Такой путь является
полным путем. Полных путей может быть несколько. Длина пути определяется суммой
продолжительности лежащих на нем работ. Используя метод графиков, можно
определить каждый из путей. Это достигается последовательным выявлением
элементов каждого пути.
В результате сравнения различных путей выбирают путь, на
котором продолжительность всех содержащихся работ наибольшая. Этот путь носит
название "критический путь". Он определяет время, необходимое для
выполнения всего плана, на который составлен график. Именно от работ, лежащих
на критическом пути, и их продолжительности зависит конечный срок выполнения
плана.
Критический путь — основа оптимизации плана. Для того
чтобы сократить срок выполнения всего плана, необходимо уменьшить
продолжительность выполнения тех работ, которые находятся на критическом пути.
Все полные пути, продолжительность которых меньше
критического, называются некритическими. Они обладают резервами времени.
Под резервами времени понимаются допустимые сдвиги сроков совершения
событий и выполнения работ, не меняющие сроков наступления завершающего
события.
Резервы времени бывают полные и свободные. Полный резерв
времени — это срок, на который можно перенести начало работы или увеличить
ее продолжительность при неизменной длине критического пути. Полный резерв
времени определяют как разность между поздним и ранним началом работы или между
поздним и ранним окончанием работы.
Работы критического пути полного резерва времени не имеют,
т. к. их ранние параметры равны поздним. Использование полного резерва времени
на других некритических путях приводит к тому, что путь, к которому принадлежал
запас времени, становится критическим.
Свободным резервом времени называется срок, на
который можно перенести начало работы или увеличить ее продолжительность при
условии, что ранние начала последующих работ не изменяются. Этот резерв времени
используют в том случае, когда в одно событие входит две и более работ.
Свободный резерв времени определяют как разность раннего начала последующей
работы и раннего окончания рассматриваемой работы.
Резерв времени позволяет увеличить продолжительность
выполнения работ или же начать их несколько позднее, а также дает возможность
маневрировать внутренними финансовыми, материальными и трудовыми ресурсами
(деньгами, количеством техники, численностью работников, временем начала
работ).
Анализируя сетевые графики, можно заметить, что они
отличаются не только количеством событий, но и числом взаимосвязей между ними.
Приступая к построению сетевого графика, следует установить:
r
какие работы должны быть завершены ранее, чем начнется данная
работа;
r
какие работы могут быть начаты после завершения данной работы;
r
какие работы могут выполняться одновременно с данной работой.
Кроме того, надо придерживаться общих положений и правил:  сеть вычерчивается слева направо
(это же направление имеют и стрелкиработы);
  каждое событие с
большим порядковым номером изображается правее пре-
дыдущего;
 график
должен быть простым, без лишних пересечений;
 все
события, кроме завершающего, должны иметь последующую работу  (в сети не должно
быть события, кроме исходного, в которое не входила бы ни одна работа);
 один
и тот же номер события нельзя использовать дважды;
 в
сетевом графике ни один путь не должен проходить дважды через одно и то же
событие (если такие пути обнаружены, то это свидетельствует об ошибке);
  если начало
какой-либо работы зависит от окончания двух предшествующих работ, выходящих из
одного события, тогда между событиями — окончаниями этих двух работ — вводится
фиктивная работа (зависимость).
Использование сетевых моделей способно оказать существенную
помощь в планировании.
Широко распространенным способом представления сетевых
графиков являются диаграммы Ганта (рис. 10.14). На этих диаграммах время
отображается в виде горизонтальной оси, сами работы (описанные вместе с их
продолжительностями в таблице слева) изображаются окрашенными полосками той или
иной длины. Связь работ, какая работа после какой начинается, показана
стрелками.

Создано большое количество программных систем, помогающих
строить планы, включающие сотни и тысячи параллельно осуществляемых действий с
учетом порядка их начала и завершения, вытекающего из сущности этих действий,
наличия для их осуществления необходимых ресурсов и времени.
Наиболее известным программным средством сетевого
планирования является Microsoft Project, долгое время (с 1993 года)
существовавший как отдельная программная система, а с 2007 года вошедший в
состав комплекса офисных программ Microsoft Office.
Microsoft Project создан, чтобы помочь менеджеру проекта в
разработке планов, распределении ресурсов по задачам, отслеживании
своевременности и анализе объемов работ. Microsoft Project создает расписания
критического пути. Расписания могут быть составлены с учетом используемых
ресурсов. Цепочка визуализируется в диаграмме Ганта.
Под маркой Microsoft Project доступны сразу несколько
продуктов и решений:
r
Microsoft Project Standard — однопользовательская версия для
небольших проектов.
r
Microsoft Project Professional — корпоративная версия продукта,
поддерживающая совместное управление проектами и ресурсами, а также управление
портфелями проектов с помощью Microsoft Project Server.
r
Microsoft Project Web Access — Web-интерфейс для отчетности о
выполнении задач, а также просмотра портфелей проектов.
r
Microsoft Project Portfolio Server — продукт для отбора проектов
с целью запуска на основе сбалансированных показателей.
При запуске программы MS Project 2010 открывается окно
программы, в котором привычное меню заменено на ленту (рис. 10.15). 350 команд
упорядочены по логическим группам на вкладках: Задача, Ресурс, Проект,
Вид, Формат. Еще одна вкладка — Файл — предназначена для
работы с файлами и настройками пара- метров.

На вкладке Задача размещено все, что требуется для
добавления и форматирования задач.
Из названия Ресурс уже ясно, что здесь собраны
команды управления ресурсами — трудовыми, материальными. Здесь можно добавлять
и назначать их задачам, выравнивать загрузку и запускать планировщик работы
группы.
Управление проектом в целом производится на вкладке Проект,
здесь же есть возможность добавления подпроектов, а также получения отчетов, в
том числе в виде диаграмм, графиков. В результат сравнения теперь включаются
отрезки диаграмм Ганта, иные графические изображения.
Вкладка Формат дает возможность
изменить представление проекта или переходить от одного представления к другому.
Здесь можно выбрать в качестве основных представлений диаграмму Ганта,
использование задач и планировщик работы группы, при этом каждое из
представлений имеет дополнительные опции. Через эту же вкладку можно включить
отображение шкалы времени, на которую могут быть добавлены любые задачи из
проекта. Отображается эта шкала под лентой. Планировщик работы группы —
объединяет средства работы в сетевых группах.
Шкала времени может использоваться для компактного
представления всего расписания работ по проекту либо для выделения наиболее
важных этапов работ. После того, как задачи будут добавлены на шкалу времени,
вы сможете легко расположить их на разных рядах на шкале (перетаскивая их
внутри серой полосы, обозначающей проект) или в виде выносок (вытащив их за
пределы серой полосы).
В зависимости от выбранного элемента представления
(диаграмма Ганта, временная шкала, форма задачи, календарь и т. д.) изменяется
наполнение вкладки  Формат. Это происходит автоматически при изменении
представления. Кнопки, расположенные на этой вкладке, позволяют настраивать
текст, столбцы, цвета и другие элементы для представлений всех типов. Для
изменения масштаба повременных частей представлений предлагается использовать
ползунок масштаба, размещенный в строке состояния. Ползунок масштаба можно
применять в диаграмме Ганта, в сетевой диаграмме и в представлениях календаря,
а также во всех представлениях графиков.
Информационные
системы автоматизации бухгалтерского учета
Совершенно другого рода системы используются для
автоматизации задач учета событий экономической деятельности — сделок (купли
продажи), проведения банковских платежей, начисления и выплаты зарплаты и т. д.
Класс этих систем получил название "бухгалтерских" (или систем
бухгалтерского учета). К ним относятся системы совершенно разного масштаба и
стоимости, выполняющие функции автоматизации учета событий в хозяйственной
деятельности предприятий и организаций по месту их возникновения. Простейшие
системы предназначены для помощи в подготовке бухгалтерской документации
микропредприятия, насчитывающего всего 2—3 человека персонала, которое не может
себе позволить иметь в штате квалифицированного бухгалтера. К таким системам
относятся "Турбо-Бухгалтер", "Инфо-Бухгалтер",
"Бух-Софт", "Сальдо" и многие другие. Более сложные
интегрированные программы, включающие комплексные функции автоматизации
бухгалтерии для предприятий среднего масштаба — "Парус",
"Инфософт" и пр. Наконец, настоящие финансово-аналитические системы для
крупных предприятий — "Галактик" и т. д.
Особое место на российском рынке программных систем
автоматизации бухгалтерии заняла система "1С:Предприятие" (есть
усеченные версии "1С:Бухгалтерия", "1С:Торговля",
"1С:Налоги", "1С:Зарплата" и т. д.). По сути, эта система,
возникшая одной из первых для автоматизации бухгалтерского учета на малых
предприятиях, не имевших собственного квалифицированного бухгалтера, постепенно
выросшая до универсального конструктора, позволяющего обеспечить комплексную
автоматизацию учета событий экономической деятельности на предприятии любого
масштаба и профиля деятельности, в том числе бюджетном.
Программные продукты компании 1С в настоящее время
распространяются огромной дилерской сетью, во многих городах России имеются
центры компании 1С на правах франчизы осуществляющие обучение бухгалтеров,
информирование о появлении новых версий, а также представляющие интересы
компании 1С в регионах.
Последняя версия системы 1С на момент подготовки данной
книги — 8. Рассмотрим наиболее важные черты системы 1С, сохраняющиеся при
переходе от версии к версии.
Если запустить эту программу, на
экране откроется окно запуска (рис. 10.16).

Рис. 10.16.
Окно запуска
программы "1С:Предприятие"
В правом верхнем углу окна запуска — кнопки запуска
программы в основном, рабочем режиме, или в режиме конфигуратора
(предназначенного для выполнения системных операций над конфигурациями —
информационными базами. Система 1С, установленная на компьютере и готовая к
использованию, состоит из двух основных компонентов: собственно программной
системы и базы данных (конфигурации), содержащей данные об экономической
деятельности одного предприятия. На компьютере может быть установлено несколько
конфигураций, позволяющих вести бухгалтерский учет для нескольких предприятий.
Программная среда может быть запущена в режиме конфигуратора (он позволяет
выполнить системные действия с файлами конфигурации — заархивировать,
разархивировать, создать новую конфигурацию, определить роли пользователей
конфигурации и т. д.) или в основном режиме работы с информацией базы данных.
При выборе этого режима открывается рабочее окно 1С, имеющее
все обычные атрибуты окна Windows: рамка с системным меню, главное меню
системы, палитра инструментов, дублирующих часть выполняемых команд, системная
область, в которой раскрываются окна, связанные с выполняемыми операциями (рис.
10.17).
Работа с заданной конфигурацией 1С, как показано на рис.
10.17, начинается с достаточно трудоемкого ввода с клавиатуры данных в Справочники
о самом предприятии (его реквизитов, данных директора и главного бухгалтера) и
его контрагентах — покупателях и поставщиках товаров и услуг. На рис. 10.18
показан

Рис. 10.17. Рабочее окно программы
"1C:Предприятие"

Рис. 10.18. Ввод данных о контрагенте-поставщике
процесс ввода данных о контрагентах. Вводятся и
корректируются данные предприятия-поставщика Алекс-2002 (код 00009), при этом
нужно не забыть о вводе банковских реквизитов (на вкладке Р/Счета) (рис.
10.19).

Рис. 10.19.
Ввод реквизитов
контрагента-поставщика
Также должна быть введена справочная информация о складах
предприятия — какие склады оно имеет, типах цен (например, розничные,
мелкооптовые, оптовые), банках, с которыми выполняет финансовые операции.
Особую важность имеет Номенклатура товаров и услуг (рис. 10.20).
На рис. 10.20 показано, что оператор выбирает из
номенклатуры Мониторы конкретную модель — монитор 15" LG
Studioworks, открывает щелчком мыши форму этой позиции номенклатуры (рис.
10.21), вводит или корректирует данные о выбранном товаре/услуге, в том числе
не только описывает товар, но и добавляет его

изображение, цену по каждой категории, а также выбирает
единицу измерения (из тех, которые были введены в Справочник).
После того как Справочники определены, с помощью меню
Документы можно приступать, собственно, к основным операциям по
оформлению первичных бухгалтерских документов и учету хозяйственных событий:
выписке счетов покупателям при покупке товаров/услуг, оформлению приходных и
расходных накладных.
На рис. 10.22 показано оформление
счета (за № 1) для Завода РТИ на приобретение трех позиций номенклатуры по
одному комплекту по их розничной цене. Отметим, что оператор лишь выбирает
контрагента и позицию номенклатуры, а также вид цены и единицу измерения из
введенных ранее Справочников, что автоматизирует подготовку счета,
исключает ошибки и опечатки при его подготовке. Счет печатается на бумаге для
передачи покупателю и оплаты через банк и одновременно учитывается в базе
данных системы "1С:Предприятие". На напечатанном экземпляре счета
будут с соблюдением всех требований бухгалтерского учета помещены реквизиты
компании-продавца и компании-покупателя, указаны приобретаемые товары, их
количество, стоимость, сумма, выделен налог (НДС).

Рис. 10.21.
Ввод данных позиции
номенклатуры товаров
На рис. 10.23 отображены окна "1С:Предприятия" при
оформлении расходной накладной на выдачу приобретенного товара — программной
системы "1С:Аспект". Оформленная накладная также печатается в
соответствии со всеми требованиями бухгалтерского учета и учитывается в базе
данных предприятия.
Отметим, что при всех бухгалтерских операциях, при которых
необходим ввод даты или может потребоваться выполнение расчетов, предусмотрен
вызов с помощью специальных кнопок Календаря и Калькулятора —
самостоятельных объектов

Рис. 10.22. Оформление счета (за № 1) для Завода
РТИ на приобретение трех позиций номенклатуры по одному комплекту по их
розничной цене
системы 1С, которые также могут быть вызваны с помощью меню Сервис
(рис. 10.24), содержащем также команды настройки и управления системой.
Система 1С позволяет не только вести учет продаж и покупок,
печатать первичные бухгалтерские документы, но и выполнять различные
аналитические операции: без ручного пересчета и учета товаров определять
остатки номенклатуры на складах, получать отчеты о продажах, движению
номенклатуры товаров, ее стоимости,  историям продаж и т. д. Функции для
выполнения аналитических операций сосредоточены в меню Разное системы
"1С:Предприятие".
Подчеркнем, что рассмотренная нами система
"1С:Предприятие" является простейшим вариантом информационной системы
автоматизации бухгалтерии. Более развитые системы ("1С:Бухгалтерия" и
другие) позволяют выполнять расчет заработной платы, начисление налогов,
производить анализ хозяйственной деятель- ности и обеспечивать руководство
компании информацией для принятия реше- ний.
Важным направлением развития систем автоматизации в
управлении экономической деятельностью предприятий является электронный
банкинг, системы подготовки и сдачи отчетности в налоговые органы и пенсионный
фонд. Такие системы используют технологии электронной подписи. Однако это уже
выходит за границы данной книги.

на выдачу позиции номенклатуры товаров

Рис. 10.25.
Меню Разное
Контрольные вопросы

1.
Чем обусловлена сложность планирования как деятельности?
2.
Что называется сетевым графиком?
3.
Что такое сетевое планирование?
4.
Что называется критическим путем?
5.
Что такое диаграмма Ганта?
6.
Каково назначение  программной системы MS Project?
7.
Опишите возможности MS Project по сетевому планированию.
8.
Назовите и охарактеризуйте функции известных вам систем автоматизации
бухгалтерии.
9.
Опишите порядок работы в системе "1С:Предприятие".

Темы для рефератов

1.
Компьютерные системы планирования.
2.
Моделирование экономики.
3.
Теория графов и сетевые графики. Теоремы о критическом пути.
4.
Развитие и возможности систем автоматизации бухгалтерского учета.

Вопросы для
обсуждения

1.
Можно ли составить идеальный план действий? А если применять компьютеры?

2.
Какая система автоматизации бухгалтерии лучшая? Обоснуйте свое мнение.

Лабораторные работы

1.
Составьте сетевые графики и диаграммы Ганта для различных комплексных
работ-проектов:  подготовка к празднованию Нового года или последнего звонка,
подготовка к выпускным экзаменам, выбор будущей профессии и др.
2.
Установите демонстрационные версии различных систем автоматизации
бухгалтерского учета и сравните их. В чем сходство и различие их интерфейса?
Каков набор предусмотренных в системах функций и операций? Какая из систем
показалась вам более удобной и почему?
3.
В установленных демонстрационных версиях систем бухучета сформируйте
справочники, первичные бухгалтерские документы и отчеты для руководства
компании.

модуль 10
РАЗДЕЛ 10.5

Информационные  системы управления  в образовании

Учебный материал

В современном информационном обществе знания очень быстро
стареют, поэтому в наше время основная задача как общего, так и
профессионального этапов образования состоит не в том, чтобы сообщить как можно
больший объем знаний, а в том, чтобы научить эти знания добывать самостоятельно
и творчески применять для получения нового знания. Сегодня знать
"КАК" важнее, чем знать "ЧТО". Реально это возможно лишь с
внедрением в систему образования средств новых информационных технологий,
ориентированных на реализацию целей обучения и воспитания и управляющих этими
процессами.
В отечественной системе образования первые информационные
системы управления создавались еще в 60-е годы прошлого века. Накопленный на
сегодняшний день опыт позволяет выделить следующие уровни управленческой
деятельности, где их использование оказалось наиболее эффективным:
r
управление обучением и развитием отдельного обучающегося;
r
управление учебным процессом в рамках одного образовательного
учреждения;
r управление работой группы
родственных образовательных учреждений; r управление
образовательными учреждениями по территориальному принципу; r управление
системой народного образования страны.
На первом уровне задачи управления в значительной
мере совпадают с задачами обучения с помощью компьютеров, и здесь особая роль
отводится автоматизированным системам обучения и интеллектуальным обучающим
системам.
Автоматизированные
системы обучения (АСО)
Появление компьютеров с их широкими возможностями обработки
и поиска информации, отображения ее в удобной для человека форме натолкнуло
исследователей на идею компьютерного обучения и разработку автоматизированных
систем обучения.

Автоматизированная система обучения (АСО) — комплекс
программно-технических и информационных (учебно-методических) средств,
предназначенных для активизации и повышения эффективности процесса обучения,
прежде всего, за счет его индивидуализации.
Автоматизированные системы обучения подразделяются на узкоспециализированные,
предназначенные для обучения какому-либо одному предмету (разделу дисциплины и
т. п.), и универсальные, обеспечивающие возможность изучения нескольких
взаимосвязанных предметов.
Функционально АСО ориентированы на предоставление
обучающимся определенного объема знаний, обеспечение отработки навыков и умений
в определенной предметной области, управление процессом обучения и оценку его
результатов. Развитые обучающие системы располагают также средствами,
обеспечивающими подбор наилучшей стратегии обучения для каждого обучающегося.
Применение АСО способствуют эффективному решению трех основных групп задач,
возникающих в процессе обучения.
К первой группе относятся задачи проверки уровня
знаний, умений и навыков обучающихся на разных этапах обучения (осуществление
входного, текущего, промежуточного, итогового контроля); выявления их
индивидуальных способностей;  диагностики склонностей и мотиваций и др. Для
подобных проверок обычно  используют соответствующие системы (батареи)
психологических тестов, экзаменационных вопросов, контрольных заданий. К этой
же группе относятся задачи выявления показателей работоспособности обучающихся,
что осуществляется путем регистрации таких психофизиологических показателей,
как скорость реакции, уровень внимания и т. д.
Вторая группа задач связана с мониторингом процесса
обучения (регистрацией и статическим анализом показателей усвоения учебного
материала). Решение этих задач предполагает создание индивидуальных разделов
для каждого обучающегося, в которых фиксируется время выполнения заданий,
подсчитываются и анализируются ошибки и т. д. Эта группа включает также задачи
управления учебной деятельностью, например, задачи по изменению темпа
предъявления учебного материала или порядка предъявления обучающемуся новых
блоков учебной информации в зависимости от времени выполнения предыдущих
заданий, типа и количества допущенных ошибок.
Третью группу составляют задачи, связанные с
подготовкой и предъявлением учебного материала; адаптацией материала в
соответствии с разными уровнями сложности; разработкой динамических
иллюстраций, контрольных заданий, "виртуальных" лабораторных работ,
заданий для самостоятельной учебной деятельности и т. д.
Основными видами АСО являются автоматизированные системы
программированного обучения (АСПО), автоматизированные системы обеспечения
деловых игр (АСОДИ), тренажеры и тренажерные комплексы (ТиТК).
Автоматизированные системы программированного обучения
(АСПО) в основном ориентированы на обучение по теоретическим разделам
дисциплин. В их рамках реализуются заранее подготовленные квалифицированными
преподавателями "компьютерные курсы". При этом учебный материал
разделяется на порции (дозы) и для каждой такой порции материала указывается
возможная реакция обучаемого. В зависимости от действий обучающегося и его
ответов на поставленные вопросы АСПО формирует очередную дозу представляемой
учебной информации.
Наибольшую сложность при создании АСПО составляет разработка
"компьютерного курса" для конкретной дисциплины. Именно поэтому в
настоящее время наибольшее распространение получили "компьютерные
курсы" по традиционным, отработанным в методическом плане предметам
(математике, физике, программированию и т. д.).
Автоматизированные системы обеспечения деловых игр
(АСОДИ) используются преимущественно в системе профессиональной подготовки
и предназначены для разработки и проведения деловых игр, сущность которых
заключается в имитации принятия должностными лицами индивидуальных и
коллективных решений в различных проблемных ситуациях путем игры по заданным
правилам. В ходе деловой игры на АСОДИ возлагаются следующие функции:
r хранение и предоставление
обучающимся и руководителям игры текущей информации о проблемной среде в
процессе деловой игры в соответствии с их компетенциями; r формирование
по заданным правилам реакции проблемной среды на действия обучающихся;
r
обмен информацией между участниками игры (обучающимся и
руководителями игры);
r
контроль и обобщение действий обучающихся в процессе деловой
игры;
r
предоставление руководителям игры возможности вмешательства в ход
игры, например, для смены игровой ситуации.
Техническую базу автоматизированных систем обеспечения
деловых игр составляют высокопроизводительные ПК, объединенные в локальные
сети. Методологической базой АСОДИ является, как правило, имитационное компьютерное
моделирование.
Тренажеры и тренажерные комплексы (ТиТК)
предназначены для обучения и отработки практических профессиональных навыков на
конкретных рабочих местах. Они являются средствами индивидуального (тренажеры)
и группового (тренажерные комплексы) обучения. ТиТК показали чрезвычайно
высокую эффективность при обучении таких специалистов, как летчики, водители,
операторы систем управления и др.
Интеллектуальные обучающие системы (ИОС)
Одним из перспективных направлений развития систем
компьютерного обучения являются технологии искусственного интеллекта. Системы,
использующие методику искусственного интеллекта, называют интеллектуальными
обучающими системами (ИОС).
ИОС реализует адаптивное двухстороннее взаимодействие,
направленное на эффективную передачу знаний. Под адаптивностью понимается то,
что с помощью динамического управления, зависящего от процесса обучения,
система дает пояснения, понятные каждому обучающемуся. Двухстороннее взаимодействие
— это взаимодействие со смешанной инициативой, при которой обучающийся может не
только получать информацию или выполнять задания, выдаваемые системой, но и
задавать системе вопросы, "просить" ее подсказать или решить задачу и
т. д.
В настоящее время наибольший интерес представляет класс
самообучающихся ИОС, которые "приобретают" знания в диалоге с
человеком. Архитектура системы, реализующей процесс совместного обучения
человека и компьютера, в общем случае может определяться следующими компонентами:

r
микромир;
r
обучающийся-человек;
r
обучающийся-компьютер;
r интерфейс между двумя
обучающимися и микромиром; r интерфейс между двумя обучающимися.
При разработке компьютерного "соученика" в центре
внимания должно быть соотношение между управлением и коммуникацией. Прототипом
такого рода системы можно считать MEMOLAB — обучающую среду с искусственным
интеллектом, построенную по методологии экспериментальной психологии и
принципам человеческой памяти.
Другим перспективным направлением развития интеллектуальных
обучающих систем являются распределенные системы, связывающие два и более
компьютеров таким образом, что ученики могут обучаться (в режиме сотрудничества
или соревнуясь) каждый на своем компьютере. В этом случае возникает некое
подобие "классного" обучения, но на совершенно ином уровне. Как
показывают экспериментальные оценки, такое обучение оказывается более
эффективным и интересным, чем обучение в одиночку.
Недостатком многих существующих ИОС является ориентация на
специальные знания в рамках определенной учебной дисциплины, т. е. отсутствие
возможности простой адаптации к другой предметной области. Более общий подход
предусматривает разработку интеллектуального окружения (оболочки), из которого
путем наполнения соответствующим содержанием (созданием определенной базы
знаний) можно получить ИОС нужного профиля. Пример такой системы — EEPS —
обучающая среда, предназначенная для обучения решению задач в качественных
областях науки. EEPS реализует модель обучения, основанную на трех режимах:
r
режим вопросов, в котором обучающийся
"расспрашивает" компьютер с целью получения ответов на задачи и
объяснений их решения;
r
режим исследования, предусматривающий решение
задачи совместными усилиями обучающегося и компьютера при условии
предоставления требуемой для решения задачи информации обучающимся;
r
режим решения, в котором обучающийся решает задачу
самостоятельно, получая минимальную помощь и "советы" от компьютера.
Большинство интеллектуальных обучающих систем используют, в
основном, знания о качественных (количественных) аспектах процесса обучения и
не учитывают мотивационную сферу, связанную с такими явлениями, как
соревновательность, заинтересованность, самоконтроль, уверенность в своих
силах, удовлетворение процессом обучения и др. Для того чтобы удовлетворять
современным требованиям, ИСО должна определять мотивационное состояние
обучающихся и адекватно реагировать с целью мотивации рассеянных, менее
уверенных или недовольных учеников или поддержки уже мотивированных. Примеры
мотивационных тактик:
r
если не очень уверенный ученик правильно решает задачу, система
может предложить ему подобную задачу для закрепления;
r
внимание рассеянных или неактивных обучающихся может быть
привлечено неожиданными эффектами или вводными комментариями;
r
интерес может быть повышен головоломками, вопросами или
знакомством с новыми темами.
Кроме АСО и ИОС решению задач управления обучением и
развитием отдельного обучающегося способствуют также описанные далее системы.
Учебные базы данных (УБД) и учебные базы знаний
(УБЗ) ориентированы на некоторую предметную область. УБД позволяют
формировать наборы данных для конкретной учебной задачи и осуществлять выбор,
сортировку, анализ и обработку содержащейся в этих наборах информации. В УБЗ,
как правило, содержатся: описание основных понятий предметной области;
стратегия и тактика решения задач; комплекс предлагаемых упражнений, примеров и
задач предметной области, а также перечень возможных ошибок обучающегося и
информация для их исправления; база данных, содержащая перечень методических
приемов и организационных форм обучения.
Системы мультимедиа и гипермедиа позволяют
реализовать интенсивные методы и формы обучения, повысить мотивацию к обучению
за счет применения современных средств обработки аудиовизуальной информации и
гипертекста. Под управлением компьютера системы мультисред объединяют в едином
представлении текст, графику, звук, видеообразы и мультипликацию, что
способствует повышению уровня эмоционального восприятия информации.
Системы мультимедиа широко используются с целью изучения
процессов различной природы на основе их моделирования. В учебной мультисреде
можно сделать наглядной невидимую обычным глазом "жизнь" элементарных
частиц микромира при изучении физики, образно и понятно рассказать об
абстрактных и n-мерных мирах, доходчиво объяснить, как работает тот или
иной агрегат и т. д. Возможность в цвете и со звуковым сопровождением промоделировать
реальный процесс поднимает обучение на качественно новую ступень. Технологии
мультимедиа и гипермедиа в последнее время широко применяются для создания
электронных книг и учебников, что позволяет реализовывать разнообразные формы
самостоятельной учебной деятельности.
Системы "Виртуальная реальность"
применяются при решении конструкторскографических, художественных и других
задач, где необходимо развитие умения создавать мысленную пространственную
конструкцию некоторого объекта по его графическому представлению. Широкое
распространение такие системы получили при изучении стереометрии и черчения, а
также в компьютеризированных тренажерах технологических процессов, ядерных
установок, авиационного, морского и сухопутного транспорта, где без подобных
устройств принципиально невозможно отработать навыки взаимодействия человека с
современными сверхсложными и опасными механизмами и явлениями. В системах
"Виртуальная реальность" с помощью специальных экранов, датчиков,
шлемов, перчаток и т. п. полностью моделируется ситуация управления, например
самолетом, так что у обучающегося  возникает полная иллюзия того, что он
находится в кабине пилота и управляет лайнером.
Образовательные компьютерные телекоммуникационные сети
обеспечивают дистанционное обучение — обучение на расстоянии, когда
преподаватель и обучаемый разделены пространственно и (или) во времени, а
учебный процесс осуществляется с помощью телекоммуникаций, реализуемых, главным
образом, на основе средств сети Интернет. Многие люди при этом получают
возможность повышать образование на дому (например, взрослые люди, обремененные
деловыми и семейными заботами, молодежь, проживающая в сельской местности или
небольших городах). Человек в любой период своей жизни обретает возможность
дистанционно получить новую профессию, повысить свою квалификацию и расширить
кругозор, причем практически в любом научном или учебном центре мира. В
образовательной практике находят применение все основные виды компьютерных
телекоммуникаций (электронная почта, электронные доски объявлений,
телеконференции и другие сервисы Интернета), обеспечивающие возможности: r доступа
к различным источникам информации и работы с ней;
r
оперативной обратной связи в ходе диалога с преподавателем или с
другими участниками учебного курса;
r
организации совместных телекоммуникационных проектов (в том числе
международных) и телеконференций;
r
реализации методов дистанционного творчества, таких как
дистанционные конференции, дистанционный "мозговой штурм", сетевые
творческие работы, сопоставительный анализ информации в WWW, дистантные
исследовательские работы, деловые игры, практикумы, виртуальные экскурсии и др.

На уровне управления учебным процессом в рамках одного
образовательного  учреждения реальные успехи достигнуты, прежде всего, в вузах.
С одной стороны, государственное учреждение высшего профессионального
образования характеризуется значительным контингентом обучающихся и
преподавателей и достаточно большой материальной базой для того, чтобы
использование компьютеров в управлении было экономически оправданным, с другой
— в вузах, особенно технических, имеются достаточно квалифицированные,
профессионально подготовленные кадры для решения проблемы информатизации
управления.
Внедрение систем управления в вузы преследует следующие
цели:
r
повышение качества подготовки специалистов за счет
совершенствования управления со стороны ректората, деканатов, кафедр;
r
повышение качества учебной, учебно-методической,
научно-исследовательской деятельности на основе оперативной информации;
r
повышение эффективности в разработке учебных планов и программ,
составлении расписания занятий, других видов аудиторной и внеаудиторной
деятель- ности.
Традиционными программными подсистемами информационной
системы управления вузом являются: Абитуриент, Кадры, Учебные
планы и программы, Зарплата, Стипендии, Текущая
успеваемость, Нагрузки преподавателей, Сессия и др.
Подобные программы используются в большинстве вузов России. Вместе с тем эти
подсистемы редко образуют единую информационную систему управления.
Неразвитость информационной среды, отсутствие в большинстве вузов полноохватных
локальных сетей, материальные трудности, неподготовленность управленческого
персонала и другие факторы препятствуют созданию систем типа
"клиент-сервер"  с единым администрированием, гарантией отсутствия
противоречивых данных, защитой целостности и конфиденциальности данных.
В настоящее время предпринимаются шаги по автоматизации
управленческой деятельности и в образовательных учреждениях (ОУ) среднего
общего образования: школах, гимназиях, лицеях и т. п. Подтверждением этому
могут служить широко используемые программы по автоматизации составления
расписания, активно внедряемые в последнее время системы "Электронный
журнал" и "Электронный дневник", позволяющие родителям контролировать
"школьные дела" детей (расписание, успеваемость, посещаемость и т.
д.) посредством сети Интернет в любое удобное время без посещения
образовательного учреждения, а также большое количество разнообразных обучающих
оболочек и различных систем, предназначенных для осуществления мониторинга
образовательного процесса в рамках ОУ.
Что же касается построения современных информационных систем
управления в образовании на территориальном уровне и в масштабах страны в
целом, то эта задача является актуальной и находится в стадии решения. Еще в
Национальном докладе России на II Международном конгрессе ЮНЕСКО
"Образование и информатика", проходившем в Москве в июле 1996 г.,
подчеркивалось: "В рамках реформы системы образования России идет и реформа
управления системой, поиск наиболее рациональных соотношений централизации и
децентрализации управления..."
Для управления качеством учебного процесса создаются
информационные системы мониторинга и государственных образовательных
стандартов. Информатизация образования требует весьма значительных материальных
и финансовых ресурсов, сравнимых по объему с годовым национальным доходом
страны. Поэтому в России на практике реализуется, так называемая, островная
информатизация, что означает:
r
выделение в системе образования ключевых организационных,
учебных, социальных и управленческих структур, допускающих интегральную
информатизацию и способных служить "островами", начиная с которых
может развертываться процесс глобальной информатизации образования;
r
организацию проведения и обеспечения в этих подструктурах
процесса системной интеграции информационных технологий;
r
создание и поддержку условий, обеспечивающих по принципу цепной
реакции распространение процесса разработки, развития и использования
информационных технологий с "островов" информатизации на систему
образования". В докладе также подчеркивалось, что важнейшим условием
информатизации образования является создание современной информационной среды,
обеспечение доступа для системы образования России к современным информационным
супермагистралям, к международным базам данных в области образования.

Рис. 10.26.
Структурная схема
отраслевой информационной системы образования РФ
(ГОСНИИСИ,
2003 г.)
По схеме, изображенной на рис. 10.26, можно составить
впечатление о создаваемой отраслевой информационной системе образования. Ее
отличительная особенность — высокая интеграция по уровням образовательной
системы. В состав этой системы входят единый серверный центр и функциональные
подсистемы подразделений Министерства образования, автоматизированные
информационные системы (АИС) отраслевых ресурсных центров и региональных
органов управления, АИС учебно-методических объединений, учреждений образования
и организаций отрасли. Среди принципов построения — обязательная документальная
регистрация пользователей, защищенный корпоративный доступ по технологии
"клиентсервер", авторизованное внесение документов, распределенное
информационное администрирование, наличие служебной и конфиденциальной
информации, множественная и многоуровневая систематизация, наличие
аналитических возможно-
стей.
Примером того, какой может быть региональная информационная
система управления образованием при наличии достаточных ресурсов и развитой
информационной среды, служит административная компьютерная система
образовательного округа Jefferson County Public School в штате Кентукки, США.
Указанный округ схож по количеству учащихся и территории (375 кв. миль) с
небольшим российским регионом. Система обслуживает учреждения общего
образования (школы, органы управления ими) и 7 региональных университетов,
обеспечивает службу администрации округа информационными ресурсами и
непосредственно поддерживает образовательный процесс. Ее основные задачи:
r
разгрузить учителей и администраторов от рутинной бумажной работы
и освободить им время для работы с учащимися;
r
предсказывать будущие потребности в ресурсах, позволяя управлению
образованием округа принимать опережающие решения;
r
обеспечивать абсолютно все ресурсы, данные по грантам,
региональным и федеральным программам, связанным с образованием, учащимися и
школьным ок-
ружением.
Одна из основных функций системы — сбор данных обо всем, что
связано с образованием (прежде всего, в округе). Процесс сбора данных
децентрализован. Пользователи вводят или актуализируют данные непосредственно с
рабочих мест в школах или административных офисах. Собранные данные становятся
немедленно доступными сообществу пользователей с соблюдением разумных
ограничений по конфиденциальности и уровню полномочий. Ограничения регулируются
системой паролей пользователей при доступе к центральной базе данных. Есть
группа данных (и весьма обширных как по перечню, так и по объему), которые
учебные заведения обязаны предоставлять в базу с установленной регулярностью
(некоторые данные — практически ежедневно). К этим данным относятся:
r
демографическая информация по учащимся;
r
результаты обучения;
r
здоровье учащихся;
r школьный транспорт (в США
доставка детей в школы и домой обязательна); r квалификация учителей r и
др.
Для осуществления сбора и предоставления информации в
региональную ИС  в школах округа имеются специальные должностные лица. В самом
компьютерном центре функционирует служба централизованного сканирования данных,
предназначенная для ввода в систему данных, представленных не на электронных
носителях. Эта же служба готовит весьма объемные общие отчеты для управления
образованием округа (один раз в 6 недель). В ее функции входит также
подготовка  материалов для централизованного тестирования учащихся, выделение
паролей новым пользователям и другие обязанности. Служба готова в любой момент
предоставить пользователям упорядоченные данные по сотням стандартных форм
(например, по обучению взрослых — 107 форм, по посещаемости школ — 77 форм).
Весьма существенна для пользователей реализованная в
обсуждаемой системе концепция интеграции данных. Данные доступны пользователю
независимо от того,  в какой форме и с помощью какого программного обеспечения
они готовились. Данные также интегрированы по отношению к разнородным
компьютерам сети. Пользователю безразлично, с какой машины и в каком формате к
нему пришли запрашиваемые данные, они должны быть доступны ему по запросу без
дальнейших усилий по перекодированию и т. п.

Контрольные вопросы

1.
С какой целью информационные системы управления внедряются в систему
образования?
2.
Перечислите уровни управленческой деятельности, где целесообразно
использование АСУ.
3.
Какие управленческие задачи решаются на первом уровне управления
иерархической образовательной структурой?
4.
Какие группы задач решаются с помощью автоматизированных систем
обучения?
5.
Чем интеллектуальные обучающие системы отличаются от "обычных"
АСО?
6.
Охарактеризуйте модель обучения, реализуемую интеллектуальными
оболочками.
7.
Каким образом ИСО учитывают мотивационное состояние обучающихся?
Приведите примеры мотивационных тактик, используемых в ИСО.
8.
Каково назначение учебных баз данных и учебных баз знаний?
9.
Каким целям служат системы мультимедиа и гипермедиа?
10.
Что представляют собой системы "Виртуальная реальность"? В
каких ситуациях полезно их применение?
11.
Перечислите образовательные возможности компьютерных
телекоммуникационных сетей.
12.
С какой целью системы управления внедряются в вузы?
13.
Приведите примеры, свидетельствующие об автоматизации управленческой
деятельности в ОУ среднего общего образования.
14.
Какие задачи по построению современных информационных систем управления
в образовании на территориальном уровне и в масштабах страны поставлены в
Национальном докладе России на II Международном конгрессе ЮНЕСКО
"Образование и информатика"?
15.
Охарактеризуйте структурную схему отраслевой информационной системы
образования РФ.
16.
Опишите региональную информационную систему управления образованием на
примере административной компьютерной системы образовательного округа Jefferson
County Public School в штате Кентукки, США.

Темы для рефератов

1.
Современные автоматизированные обучающие системы.
2.
Учебные среды и микромиры.
3.
Виртуальные лаборатории.
4.
Использование компьютерных сетей в образовании.
5.
Виды информационно-образовательного взаимодействия при работе в
компьютерных сетях.
6.
Использование информационных сервисов Интернета в учебном процессе.
7.
Использование коммуникационных сервисов Интернета в учебном процессе.
8.
Телеконференции образовательного назначения.
9.
Учебные телекоммуникационные проекты.
10.
Инструментальные программные средства для разработки электронных
образовательных ресурсов.
11.
Перспективные направления разработки и использования средств
информационных и коммуникационных технологий в образовании.
12.
Средства автоматизации информационно-методического обеспечения
образовательного учреждения.
13.
Технологии создания автоматизированных обучающих систем и
интеллектуальных пакетов программ.
14.
Система дистанционного обучения MOODLE.
15.
Система дистанционного обучения ATutor.
16.
Система дистанционного обучения Lotus LearningSpace.
17.
Система дистанционного обучения "Прометей".
18.
Информационная система мониторинга качества образования.
Вопросы для
обсуждения

1.
Какие, на ваш взгляд, ИТ-инструменты наиболее эффективны в управлении
образованием?
2.
Каким требованиям, по вашему мнению, должны удовлетворять
автоматизированные системы, обеспечивающие личностно ориентированное обучение?
3. В каких случаях
автоматизированные системы обучения могут оказаться не  эффективными?
4.
Предложите свой вариант повышения эффективности процесса обучения за
счет использования ИКТ.

Задачи и упражнения

1.
Исследуйте степень автоматизации управленческой деятельности вашего
образовательного учреждения. Сравните полученные результаты с вариантами
решения этой задачи, представленными в интернет-источниках. При необходимости
внесите свои предложения по улучшению системы автоматизации управленческой
деятельности вашего ОУ.
2.
Исследуйте возможности системы управления контентом обучения ATutor (www.atutor.ca)
и подготовьте отчет, ответив на вопросы:
 Для
каких категорий пользователей предназначена система?
 Какие
основные задачи обучения решаются с помощью системы?
 Какие
режимы обучения поддерживает ATutor?
 С
помощью каких дополнительных модулей можно нарастить функциональность системы
(например, обеспечение оплаты, работу с фотографиями, обмен информацией с
другими обучающими системами, организацию конференций и пр.). Составьте список
модулей с указанием их назначения.
3.
Изучите систему дистанционного обучения Lotus LearningSpace (с помощью
Web-страницы
http://www.distance-learning.ru/db/el/4B8D1DEF9F75C870C3256C5B00575989/
doc.html
и других, которые вы найдете с помощью поисковых систем) и
подготовьте отчет по следующему плану:
 Реализуемые
системой режимы обучения.
 Виды
используемых образовательных ресурсов.
 Организация доступа к учебным материалам, созданным
в различных приложениях.
 Средства
контроля и оценивания.
 Система обеспечения
конфиденциальности и безопасности.  Средства
интеграции с другими системами.

Лабораторные работы

1.
На основе материалов официального сайта российского дистанционного
образования (www.eidos.ru) подготовьте информационный бюллетень
(используя MS Word, MS Publisher или другую имеющуюся в вашем распоряжении
программу) о курсах по одному из направлений:
 гуманитарное
образование;  естественно-научное
образование;  техническое
образование;  любое другое
направление по вашему выбору.
2.
Пользуясь информацией сайта www.businesslearning.ru, подготовьте
презентацию о возможностях одной из представленных на этом сайте
образовательных систем.
3.
Разбившись на творческие группы (3—4 чел.), разработайте структуру
электронного учебного пособия по одному из разделов курса информатики и ИКТ.
Реализуйте вашу разработку в виде Web-сайта.
4.    Используя
бесплатную программную оболочку Hot Potatoes (http://hotpot.uvic.ca),
создайте одно из следующих интерактивных приложений в формате HTML:  анкету;  викторину;  кроссворд;
 тест.

модуль 10
РАЗДЕЛ 10.6

Экспертные системы  в управлении

10.6.1. Системы автоматического тестирования и контроля
знаний. Использование тестирующих систем в учебной деятельности
10.6.2. Инструменты создания простых тестов и учета
результатов тестирования

10.6.1. Системы автоматического тестирования и контроля
знаний. Использование тестирующих систем в учебной деятельности

Учебный материал

Понятие и виды компьютерного тестирования
Контроль знаний — одно из перспективных направлений
автоматизации образовательного процесса. На сегодняшний день в ряде стран
компьютерное тестирование потеснило традиционные формы контроля — устные и
письменные собеседования, экзамены, зачеты и т. п.
С точки зрения кибернетики тестовый контроль рассматривается
как один из элементов осуществления принципа обратной связи, характерного для
управления саморегулирующейся системой. Объективный (не зависящий от человека)
тестовый контроль учебной деятельности обеспечивает внешнюю и внутреннюю
обратные связи. Внешняя обратная связь позволяет осуществлять оценку качества
обучения независимыми экспертами. Внутренняя обратная связь (самоконтроль) дает
возможность самому обучающемуся по результатам тестирования определять
объективный уровень своей подготовки и проводить самодиагностику пробелов и
недостатков в образовании.
В настоящее время наиболее часто используются следующие
варианты тестовых контрольных процедур с использованием компьютера:
r
автоматический контроль, когда обучаемый выполняет задания
в непосредственном диалоге с ПК, а результаты сразу переносятся в блок
обработки;
r
полуавтоматический контроль, когда задания выполняются
письменно, а ответы со специальных бланков вводятся в компьютер (по этому
принципу происходит обработка результатов выполнения заданий частей А и Б
Единого государственного экзамена);
r
автоматизированный контроль, когда задания выполняются
письменно, решения проверяются преподавателем, а в компьютер вводятся
результаты проверки (по этой технологии обрабатываются результаты выполнения
заданий части С ЕГЭ).

К причинам популярности компьютерных тестов можно отнести:
сокращение времени тестирования; сведение к минимуму разрыва времени между
процедурой диагностики и интерпретацией результатов контроля; обеспечение
одинаково комфортных психологических условий для всех испытуемых; возможность
выбора удобных траектории (возможности отвечать на вопросы в произвольном
порядке) и скорости тестирования для каждого испытуемого и др. Особо стоит
выделить компьютерно-адаптивное тестирование, когда каждому испытуемому предъявляется
уникальный набор заданий как по содержанию, так и по уровню сложности. С
развитием компьютерной техники и телекоммуникационных технологий выявились
дополнительные преимущества компьютерного тестирования, основными из которых
являются: возможность реализации контроля и диагностики в условиях
дистанционного образования; возможность предъявления заданий с использованием
мультимедийных технологий.
Состав и принципы функционирования
ИС диагностики знаний
Технологии компьютерной диагностики знаний, как правило,
основаны на принципах "белого" и "черного" ящиков. В
качестве "белого ящика" здесь используется экспертная модель знаний
предметной области, а "черный ящик" — это исследуемая система, т. е.
обучающийся. Педагогическая диагностика осуществляется путем сравнительного
анализа результатов тестирования (выходных данных) с эталонными, полученными от
подобного воздействия на "белый ящик".
Современные компьютерные средства, телекоммуникационные
системы позволяют создавать информационные системы компьютерной диагностики
знаний (в том числе для сетевого использования), основанные на открытых
интегрированных информационных ресурсах. Особенностями подобных систем
являются:
r
открытость — соответствие принципам переносимости
(возможность легко переносить данные и программное обеспечение между различными
платформами); взаимодействия (обеспечение совместной работы устройств разных
производителей); масштабируемости (гарантия сохранения и наращивания
информационных ресурсов, программного обеспечения при переходе на более мощную
аппаратную платформу);
r
массовость — возможность использования для решения
широкого круга однотипных задач;
r
адаптивность — возможность приспосабливаться
(адаптироваться) к изменениям внешних и внутренних условий путем изменения
своей структуры и/или значений параметров;
r
развиваемость — ориентация на введение в состав
структурных элементов новых программных, технических, лингвистических,
информационных и других средств для расширения возможностей.
Функциональная схема одной из таких систем представлена на
рис. 10.27.

Рис. 10.27.
Функциональная схема
ИС компьютерной диагностики знаний

Изображенная на схеме система имеет точки открытого доступа
(обозначены кружочками) для участников системы: экспертов, пользователей,
технического персонала (программистов, администраторов).
Следует также обратить внимание на циклический характер
нескольких узлов схемы, среди которых центральным является база данных
статистической информации о результатах тестирования. На этапе тестового
эксперимента статистические данные в совокупности с предварительными, а затем
последующими экспертными оценками позволяют "отбраковывать"
некачественные тестовые задания, неудачные тесты, определять сложность и другие
качества тестовых заданий и тестов в целом. Многократный проход по циклическому
пути с привлечением большого числа тестируемых (для увеличения статистики) и большого
числа экспертов с их авторскими методиками и алгоритмами диагностики и
измерения качества знаний позволяет совершенствовать измерительную шкалу и в
конечном итоге повышает точность диагностики знаний. В дальнейшем, в рабочем
режиме тестирования, система продолжает накапливать статистику по всем
пользователям, совершенствовать и корректировать измерительную шкалу, т. е.
работает по принципам самообучающихся (обладающих способностью улучшать свое
функционирование на основе накопления данных о предшествующей работе) и
самоорганизующихся (способных расширять имеющуюся информацию и совершенствовать
структуру на основе предъявляемых им данных) систем.
Разрабатываемые в настоящее время компьютерные системы
тестирования содержат, как правило, четыре блока: администрирования, разработки
тестов, тестирования, интерпретации результатов тестирования
(аналитико-статистический блок). Необходимым ресурсом для реализации целей
тестирования является пространство тестовых заданий.
Тестовое задание (ТЗ) — это четкое и ясное
предписание, требующее однозначно определяемого ответа или определенного
алгоритма действий, которое в совокупности с ответом выражает соответствие
знаний и компетенций испытуемого выбранным критериям.
Множество тестовых заданий (тестовое
пространство), согласно принципу исчерпывающего тестирования, может быть
бесконечным. Однако очевидно, что  существует конечное подмножество тестовых
заданий, использование которых  позволяет с большой вероятностной точностью
оценить соответствие знаний обучающегося экспертной модели предметной области.
Такое подмножество ТЗ называется полным тестом. Полными тестами,
соответствующими содержанию контролируемых областей знания, наполняется
тестовое пространство компьютерной тестирующей системы. Благодаря специальным
программным средствам в процессе тестирования из полного теста выделяется
индивидуальный для каждого испытуемого эффективный тест (оптимальный по
объему набор тестовых заданий,  гарантирующий объективную оценку по заданным
критериям).

Типы компьютерных тестов и тестовых заданий
В соответствии с целями контроля различают компьютерные
тесты на проверку знаний и проверку компетенций. При этом типы компьютерных
тестовых заданий определяются способами однозначного распознавания ответных
действий тестируемого.
r
Типы тестовых заданий (вопросов) на проверку знаний:
 альтернативные
вопросы (требуют ответа типа "да"/"нет");
 вопросы
с выбором (предполагают выбор ответа из предлагаемого набора ва-
риантов);
 информативные вопросы на знание
фактов (где, когда, сколько);  вопросы
на знание фактов, имеющих формализованную структуру (в виде информационной
модели или схемы знаний);
  вопросы по темам, где
имеются однозначные общепринятые знаковые модели, формулы, таблицы и т. п.;
  вопросы, ответы на
которые можно контролировать по набору ключевых слов;
  вопросы, ответы на
которые можно однозначно распознать каким-либо методом.
r
Типы ТЗ, контролирующих компетенции (предполагающие
распознание деятельности по действиям с клавиатурой/манипуляторами или по
конечному результату):  задания
на проверку стандартных (для базового уровня)/нестандартных (для профильного
уровня) алгоритмов деятельности;
  выполнение действий
без учета времени (для базового уровня)/с учетом времени (для профильного
уровня).
Тестовые задания, реализуемые в автоматизированных системах
контроля, могут быть представлены по-разному. Основными формами компьютерных ТЗ
являются:
r
задания в закрытой форме:
  ТЗ альтернативных
ответов, требующие однозначного ответа (да/нет, верно/неверно и т. п.);
  ТЗ множественного
выбора, предполагающие наличие вариативности в выборе. Состоят из вопроса и
вариантов ответа (дистракторов), среди которых один или несколько верных.
Канонической считается форма, содержащая вопрос и четыре варианта ответа, среди
которых один верный; r задания в открытой форме:

ТЗ дополнения, требующие от испытуемого самостоятельно
сформулировать и ввести ответ в виде числа (последовательности чисел) или
текстового выражения;
  ТЗ конструирования,
в которых ответ формируется путем последовательного выбора элементов из
некоторого инструментария (набора ключевых слов, графических элементов,
шаблонов и др.) по типу меню;
r
ТЗ на восстановление правильной последовательности, в
которых необходимо указать правильный порядок перечисленного набора элементов;
r
ТЗ на установление соответствия, выполнение которых
связано с выявлением соответствия между элементами двух множеств;
r
ТЗ на демонстрацию действий с движущимися объектами, предполагающие
выполнение действий тестируемого с клавиатурой или каким-либо манипулятором по
управлению движущимися объектами на экране.
Перечисленные формы тестовых заданий, разумеется, не
исчерпывают их многообразия. Выбор форм ТЗ зависит от особенностей предметной
области, возможностей тестовой оболочки, опыта и мастерства экспертов и других
параметров. Наиболее удобной для использования в компьютерных тестах является
каноническая форма тестовых заданий.
Основные требования
к заданиям компьютерных тестов
В отличие от представления тестовых заданий на бумажной
основе, анализ информации на экране монитора компьютера часто бывает затруднен
из-за неправильной подачи материала. В связи с этим компьютерная выдача ТЗ
имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при их разработке.
Рассмотрим некоторые из них.
Основные требования к заданиям в
закрытой форме:
r
задание должно быть сформулировано ясно и кратко с помощью
предельно простой синтаксической конструкции;
r
все варианты ответов к одному заданию должны быть приблизительно
одной длины;
r
в тексте задания должны отсутствовать подсказки;
r
номер места правильного ответа для каждого задания должен
выбираться случайным образом;
r
в ответах не рекомендуется использовать слова "все",
"ни одного", "никогда", "всегда" и т. п.;
r
все дистракторы к каждому заданию должны быть равновероятно
привлекательными для испытуемых, не знающих правильного ответа;
r
ни один из дистракторов не должен являться частично правильным
ответом;
r дистракторы одного задания
не должны служить ответами других заданий; r альтернативные
варианты ответов не следует размещать рядом.
Основные требования к заданиям в
открытой форме:
r
каждое задание на дополнение должно быть нацелено только на одно
дополнение, место для которого обозначается прочерком, точками или имеет вид
окна формы ввода;
r
прочерк ставится на месте ключевого элемента, знание которого
является наиболее существенным для контролируемого материала;
r
желательно, чтобы все прочерки в открытых заданиях для одного
теста имели равную длину;
r
дополнение лучше всего предусматривать в конце задания или как
можно ближе к концу;
r
после прочерка, если это возможно, указываются единицы измерения;

r
текст задания должен иметь предельно простую синтаксическую
конструкцию и предполагать минимальное количество информации, вводимой в
качестве правильного ответа;
r
в тексте задания не допустимы повторы и двойные отрицания.
Основные требования к заданиям на
соответствие:
r
задание формулируется так, чтобы все содержание можно было
выразить в виде двух множеств, имеющих соответствующие названия;
r
элементы задающего столбца располагают слева, а элементы для
выбора — справа, над столбцами пишутся их названия;
r
желательно, чтобы правый столбец содержал хотя бы несколько
дистракторов (хорошо, когда число элементов правого столбца примерно в два раза
больше числа элементов левого столбца), при этом все они должны быть
равновероятно правдоподобными;
r
в дополнительной инструкции к заданию необходимо сообщить о
наличии дистракторов в правом столбце, а также о том, используется ли каждый
элемент правого столбца только один раз или более одного раза;
r
все задание нужно целиком располагать на одной странице экрана,
исключая тем самым необходимость использования полос прокрутки.
При создании компьютерных тестов важно учитывать также и
многие другие обстоятельства: возраст испытуемых, вид диагностики (обучение,
внешний контроль, самоконтроль), методику обработки и представления результатов
тестирования и др. Хорошим считается компьютерный тест, который кроме
перечисленных требований удовлетворяет также требованиям восприимчивости к
угадыванию, не- внимательности и ошибочным действиям тестируемого.
Преимущества  компьютерной тестовой технологии контроля
К основным преимуществам компьютерной тестовой технологии
контроля относятся:
r
личностно ориентированный характер контроля, учет индивидуальных
особенностей испытуемых по широкому спектру параметров (возраст, уровень
подготовки и др.);
r
возможность регулярного систематичного контроля на всех этапах
процесса обучения; r возможность сочетания ее с другими традиционными
формами педагогического контроля;
r
всесторонность, заключающаяся в том, что тест, с одной стороны,
может охватывать все разделы учебной программы, а с другой — обеспечивать
полную проверку знаний и компетенций обучающихся;
r
объективность контроля, исключающая субъективные (часто
ошибочные) оценочные суждения и выводы преподавателя;
r
учет специфических особенностей каждого учебного предмета и
отдельных его разделов за счет применения современных методик разработки и
многообразия форм тестовых заданий;
r
возможность сочетания с традиционным (бланковым) тестированием;
r
возможность массового широкомасштабного стандартизованного (в
соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов)
тестирования на основе сетевых технологий;
r
многофункциональность, выражающаяся в возможности использования
на разных этапах образовательного процесса (обучение, самообучение, отработка
навыков и умений, контроль);
r
возможность проводить контроль любой выборки испытуемых за
короткое время с минимальными затратами.
Перечисленные и другие достоинства компьютерной тестовой
технологии могут быть обеспечены и реализованы только при учете требований
классической и современной тестовой теории.
Контрольные вопросы

1.
Как характеризуется тестовый контроль с точки зрения кибернетики?
2.
Назовите варианты тестовых контрольных процедур с использованием
компьютера.
3.
Что является причинами популярности компьютерных тестов?
4.
На каких принципах основаны технологии компьютерной диагностики знаний?
5.
Охарактеризуйте особенности информационных систем компьютерной
диагностики знаний.
6.
Прокомментируйте функциональную схему ИС компьютерной диагностики
знаний.
7.
Каким образом в тестирующих ИС проявляются принципы самообучающихся и
самоорганизующихся систем?
8.
Что представляют собой тестовое задание и тестовое пространство?
9.
Какой тест называется полным?
10.
Из каких заданий состоит эффективный тест?
11.
Охарактеризуйте типы тестов и соответствующих им ТЗ в зависимости от
цели контроля.
12.
Перечислите основные формы компьютерных ТЗ.
13.
Какие требования предъявляются к заданиям в закрытой форме?
14.
В чем особенности разработки ТЗ в открытой форме?
15.
Каким основным требованиям должны удовлетворять тестовые задания на
соответствие?
16.
В чем проявляются преимущества компьютерной тестовой технологии
контроля?

Темы для рефератов

1.
Дидактические тесты как объективный метод контроля знаний.
2.
Теория и практика создания тестов для системы образования.
3.
Этапы разработки теста.
4.
Информационные системы мониторинга качества образования.

Вопросы для
обсуждения

1.
Возможно ли компьютерным тестированием заменить все формы контрольных
процедур?
2.
Всегда ли компьютерное тестирование дает объективные результаты?
3.
В каких случаях невозможен компьютерный контроль знаний?
4.
В чем, по вашему мнению, недостатки компьютерной тестовой технологии
контроля?
5.
Как должны различаться тесты, предназначенные для самообучения, и
контролирующие тесты?
6.
Каким образом при создании компьютерных тестов можно учитывать возрастные
особенности испытуемых?

Задачи и упражнения

1.
По согласованию с учителем-предметником составьте тестовые задания
различных типов и форм для организации компьютерного тестирования по любому
школьному предмету. Разработка ТЗ каких типов вам показалась наиболее
трудоемкой?
2.
Изучите тестовое пространство сервера Online-тестирования по
IT-технологиям (www.testzone.ru). Какие типы тестовых заданий в нем
представлены? Приведите примеры. Отчет представьте в виде таблицы.

Лабораторные работы

1.
Реализуйте подготовленные вами при выполнении упражнения 1 тестовые
задания (дополнив их при необходимости) для заполнения тестового пространства
системы тестирования, установленной в вашем образовательном учреждении (ОУ),
или системы "Мастер-Тест" (www.master-test.net), если системы
тестирования в вашем ОУ нет.
2.    Подготовьте
аннотированный каталог интернет-ресурсов, предлагающих услуги бесплатного:  создания
тестов с последующим их использованием;  проведения Online-тестирования на имеющейся
тестовой базе;
 предоставления инструментальных средств разработки
тестов и организации тестирования.
3.
Составьте список вузов вашего региона, на сайтах которых есть разделы,
посвященные довузовской подготовке, с размещенными в них системами тестирования
абитуриентов. Если таких ОУ в вашем регионе нет, найдите их в других (соседних
с вашим) регионах.

10.6.2. Инструменты создания  простых тестов и учета
результатов тестирования

Учебный материал

Одним из самых простых и доступных инструментов
создания тестов является программа MS Excel. Рассмотрим примерные алгоритмы
создания в MS Excel контролирующего теста, состоящего из вопросов в закрытой
форме (предполагающих  выбор одного варианта ответа из нескольких предложенных)
с использованием форм Поле со списком и Переключатель.
Алгоритм создания теста  с использованием формы Поле со списком
Для разработки нам потребуется книга, включающая в свою
структуру "титульный лист", листы с вопросами (их количество
рассчитывается исходя из количества  вопросов таким образом, чтобы при работе с
тестом не использовались полосы прокрутки), лист с вариантами ответов на
вопросы теста, лист для обработки результатов тестирования и лист с анализом
итогов тестирования. В качестве примера создадим тест по истории развития
вычислительной техники, состоящий из 4 вопросов:
1.    Идея
механической машины с программным управлением была предложена: а) Ч. Бэббиджем (верно);
б) Дж.
Атанасовым;
в) Э.
Постом;
г) А.
Тьюрингом.
2.
Основой классификации ЭВМ по поколениям является:
а) габарит
ЭВМ;
б) объем
оперативной памяти ЭВМ;
в) быстродействие
ЭВМ;
г) элементная
база ЭВМ (верно).
3.    Принципы
модульности и магистральности были впервые реализованы в ЭВМ: а) первого поколения;
б) второго
поколения;
в) третьего
поколения (верно);
г) четвертого
поколения.
4.
Элементной базой ЭВМ второго поколения являются:
а) БИС,
СБИС;
б) транзисторы
(верно);
в) электровакуумные
лампы;
г) интегральные
микросхемы.
Рассмотрим этапы создания теста.
I. Создание книги с нужным количеством
листов
1.
Выберите команду Создать меню Файл. В открывшемся окне Создание
книги выберите Чистая книга.
2.
Выбрав команду Лист меню Вставка, добавьте в созданную
книгу 3 листа.
3.
Переименуйте листы созданной книги (щелкнув правой кнопкой мыши по
ярлыку листа в левом нижнем углу окна документа, выберите команду контекстного
меню Переименовать) и расположите их в следующем порядке: Начало,
Вопросы1, Вопросы2, Ответы, Результаты, Итоги.

4.
Сохраните созданную книгу под именем Тест.
II. Заполнение "титульного"
листа
1.
На листе Начало выделите диапазон ячеек C4:N4 и щелкните
кнопку Объединить и поместить в центре  панели
инструментов Стандартная.
2.
Установите размер шрифта 16 пт.
3.
Введите в объединенную ячейку текст "Тест по истории развития
вычислительной техники".
4.
Выделите диапазон ячеек C6:N10 и щелкните кнопку Объединить и
поместить в центре панели инструментов Стандартная.
5.
Установите размер шрифта 14 пт.
6.
Введите в объединенную ячейку текст "Проверьте свои знания истории
развития вычислительной техники, выбрав один вариант ответа из предложенных
четырех".
7.
В ячейку M28 введите текст "начать тестирование".
8.
Увеличьте ширину столбца M таким образом, чтобы введенный текст
пол- ностью отображался в нужной ячейке, и выровняйте содержимое ячейки M28
по центру.
9.
Вставьте гиперссылку с этой ячейки на лист Вопросы1. Для этого:
 выберите
команду Гиперссылка меню Вставка;
 в
открывшемся окне Добавление гиперссылки выберите Связать с местом

в документе и щелкните Вопросы1.
III. Заполнение листов с вопросами
1. На
листе Вопросы1 в ячейки B2 и B5 введите тексты
соответственно первого и второго вопросов теста. При необходимости расширьте
границы ячеек таким образом, чтобы вопросы полностью отображались в одной или
нескольких строках нужных ячеек. Для перехода на следующую строку текущей
ячейки нажимайте сочетание клавиш <Alt>+<Enter>. Следите за тем,
чтобы текст вопроса занимал не более половины длины строки, т. к. рядом с
вопросом будут располагаться формы с вариантами ответов. 2. Аналогичным образом на листе Вопросы2
в ячейки B2 и B5 введите тексты третьего и четвертого вопросов
теста.
3.
В ячейку M28 листа Вопросы1 введите текст "продолжить
тестирование" и вставьте с этой ячейки гиперссылку на лист Вопросы2.

IV. Заполнение листа с вариантами
ответов
1.
Перейдите на лист Ответы.
2.
В ячейки диапазона А1:А4 введите варианты ответов на первый
вопрос теста.
3.
В ячейки диапазона А6:А9 введите варианты ответов на второй
вопрос теста и т. д.
V. Создание форм для выбора вариантов
ответов
1.
Перейдите на лист Вопросы1.
2.
Подключите панель инструментов Формы (щелкните правой кнопкой
мыши по любой команде меню или имеющейся панели инструментов и отметьте флажком
нужную панель).
3.
На панели инструментов Формы выберите Поле со списком .
4.
Прижимая левую кнопку мыши, нарисуйте выбранную форму напротив первого
вопроса.
5.
Щелкните правой кнопкой мыши по форме и в контекстном меню выберите
команду Формат объекта.
6.
В раскрывшемся окне Формат элемента управления перейдите на
вкладку Элемент управления.
7.
Для заполнения окна Формировать список по диапазону
перейдите на лист Ответы и выделите диапазон ячеек А1:А5 (ячейки
с вариантами ответов на первый вопрос и одну пустую ячейку).
8.
Для заполнения окна Связь с ячейкой перейдите на лист Результаты
и выделите ячейку А1 (в нее автоматически будет заноситься номер
варианта ответа, выбираемого тестируемым из списка при ответе на первый
вопрос).
9.
В окно Количество строк списка введите число 5 (раскрывающийся
список формы будет содержать 4 варианта ответов на вопрос и одну пустую строку,
которая понадобится для "очистки" результатов предыдущего
тестирования).
10.
По желанию установите флажок в окне Объемное затенение (для
придания форме соответствующего вида).
11.
Скопируйте созданную форму и вставьте напротив оставшихся трех вопросов.
12. Вызовом контекстного
меню измените форматы вставленных форм таким образом, чтобы каждая из них
отображала варианты ответов соответственно на второй, третий и четвертый
вопросы, а номера вариантов ответов, выбираемых тестируемым, заносились бы
соответственно в ячейки А2, А3, и А4 листа Результаты.

VI. Разработка механизма обработки
результатов тестирования
1.
Перейдите на лист Результаты.
2.
В ячейки диапазона В1:В4 занесите номера правильных ответов на
вопросы теста (для нашего примера В1=1, В2=4, В3=3, В4=2).

3.    В ячейку С1
вставьте функцию ЕСЛИ. Для этого:  выберите
команду Функция меню Вставка;  в
окне Категория выберите Логические;
 в
окно Лог_выражение введите  А1=В1 (условие сравнения номера
варианта
ответа, выбранного тестируемым при ответе на первый
вопрос, и номера правильного варианта ответа на этот же вопрос);
  в окно Значение_если_истина
введите 1 (балл за выбор правильного варианта ответа);
  в окно Значение_если_ложь
введите 0 (балл за выбор неправильного варианта ответа).
4.
Распространите эту формулу на диапазон ячеек С2:С4.
5.
Выделите ячейку С5 и вставьте в нее функцию СРЗНАЧ.
Для этого:
 выберите команду Функция
меню Вставка;  в
окне Категория выберите Статистические;
 заполните
окно Число1, выделив диапазон С1:С4 (получим коэффициент для
будущей оценки);
  перейдите к
формульной строке и дополните отображенную в ней формулу умножением на 5. В
результате в формульной строке, соответствующей ячейке С5, должна
отобразиться формула =СРЗНАЧ(C1:C6)*5.
6.
Перейдите к ячейке С6 и вставьте в нее функцию ОКРУГЛ.
Для этого:
 выберите
команду Функция меню Вставка;  в
окне Категория выберите Математические;  для заполнения окна Число
щелкните левой кнопкой мыши по ячейке С5;  в
окно Число_разрядов введите 0 (оценка должна быть целым числом).
VII. Заполнение листа итогов
тестирования
1.
Перейдите на лист Итоги.
2.
Объедините диапазон ячеек С2:Е2, установите размер шрифта 14
пт и введите в объединенную ячейку текст "Итоги тестирования".
3.
В ячейки диапазона С4:С7 введите тексты "первый
вопрос", "второй вопрос", "третий вопрос",
"четвертый вопрос".
4.
Измените ширину столбца С таким образом, чтобы введенные тексты
пол- ностью отображались в нужных ячейках.
5.
Выделите ячейку D4 и вставьте в нее функцию ЕСЛИ,
определив ее аргументы следующим образом:
  для заполнения окна Лог_выражение
перейдите на лист Результаты, щелкните левой кнопкой мыши по
ячейке С1 (в окне появится Результаты!C1) и допишите вручную =1.
В окончательном варианте в окне должно появиться
Результаты!C1=1;  в окно Значение_если_истина введите текст
"верно" (подтверждение выбора правильного варианта ответа);
  в окно Значение_если_ложь
введите "неверно, правильный ответ: "&, после этого перейдите на
лист Ответы и щелкните ячейку с правильным вариантом ответа на первый
вопрос (в нашем примере это ячейка А1).  В окончательном варианте
в окне должно появиться "неверно, правильный ответ:
"&Ответы!A1 (комментарий при выборе неправильного варианта ответа
и ссылка на ячейку с правильным ответом).
6.
Распространите введенную формулу в ячейки диапазона D5:D7.
7.
Отредактируйте скопированные формулы таким образом, чтобы они верно
отражали результаты выбора вариантов ответов соответственно на второй, третий и
четвертый вопросы.
8.
Объедините диапазон ячеек С9:D9, установите размер шрифта 14
пт и введите в объединенную ячейку текст "Ваша оценка".
9.
Выделите ячейку Е9 и вставьте в нее функцию ЕСЛИ,
определив ее аргументы следующим образом:
  для заполнения окна Лог_выражение
перейдите на лист Результаты, щелкните левой кнопкой мыши по
ячейке С6 (в окне появится Результаты!C6) и допишите вручную <2.
В окончательном варианте в окне должно появиться Результаты!C6<2;  в
окно Значение_если_истина введите 2 (т. к. оценки меньше 2 не
сущест- вует);
  для заполнения окна Значение_если_ложь
перейдите на лист Результаты  и щелкните левой кнопкой мыши по
ячейке С6 (в окне появится Результаты!C6).
VIII. Оформление созданного теста
1.
Перейдите на лист Начало.
2.
Выделите весь лист и, пользуясь инструментом Цвет заливки  панели Форматирование,
выполните заливку листа. 3. При
необходимости измените цвет и начертание шрифта текста гиперссылки. Ячейку с
гиперссылкой можно залить другим цветом, создав тем самым имитацию кнопки.
4. Вставьте
картинку подходящего содержания из коллекции Microsoft Office или из файла,
выполнив соответствующую команду подменю Рисунок меню Вставка. 5. Аналогичным образом оформите
листы Вопросы1 и Вопросы2.
6.
Скройте ярлыки листов Ответы и Результаты, выполнив
команду Скрыть подменю Лист меню Формат. В случае
необходимости редактирования скрытых листов их можно открыть, выполнив команду Отобразить
того же под- меню.
7.
Закройте все имеющиеся в окне программы панели инструментов (щелкните
правой кнопкой мыши по любой команде меню или имеющейся панели инструментов и
удалите флажки напротив всех отмеченных панелей).
8.
Для придания созданному документу вида тестирующей программы выберите
команду Параметры меню Сервис и на вкладке Вид с помощью
удаления флажков в соответствующих окнах уберите ненужные элементы окна (строку
формул, строку состояния, полосы прокрутки и др.).
Алгоритм создания теста  с использованием формы Переключатель
Для разработки нам потребуется книга, включающая в
свою структуру "титульный лист", листы с вопросами (их количество
совпадает с количеством вопросов теста), лист для обработки результатов
тестирования и лист с анализом итогов тестирования. Поскольку большинство
этапов создания этого теста повторяют соответствующие этапы предыдущего
алгоритма, опустим их подробное описание и рассмотрим лишь этап Заполнение
листов с вопросами:
1.
Перейдите на лист Вопрос1.
2.
В ячейку B2 введите текст первого вопроса теста. При необходимости
расширьте границы ячеек таким образом, чтобы вопрос полностью отображался в
одной или нескольких строках нужных ячеек. Для перехода на следующую строку
текущей ячейки нажимайте сочетание клавиш <Alt>+<Enter>.
3.
Подключите панель инструментов Формы (щелкните правой кнопкой
мыши по любой команде меню или имеющейся панели инструментов и отметьте флажком
нужную панель).
4.
На панели инструментов Формы выберите Переключатель .
5.
Прижимая левую кнопку мыши, нарисуйте выбранную форму под первым
вопросом.
6.
Замените текст в окне формы текстом первого варианта ответа на первый
вопрос.
7.
Выделите созданную форму щелчком правой кнопки мыши и в открывшемся окне
на вкладке Элемент управления выберите значение установлен. Для
заполнения окна Связь с ячейкой перейдите на лист Результаты
и выделите ячейку А1 (в нее автоматически будет заноситься номер
варианта ответа, выбираемого тестируемым из списка при ответе на первый
вопрос).
8.
Скопируйте созданную форму и вставьте ее трижды под первой формой для
занесения соответственно второго, третьего и четвертого вариантов ответов на
первый вопрос. Отредактируйте во вставленных формах тексты вариантов ответов.
ВНИМАНИЕ!
Связь всех форм, относящихся к одному
вопросу, должна быть с одной и той же ячейкой, поэтому при редактировании
вставленных форм достаточно изменить только тексты вариантов ответов. 9. В ячейку M28 листа Вопросы1
введите текст "далее" и вставьте с этой ячейки гиперссылку на лист Вопрос2.

10.
Аналогичным образом заполните листы Вопрос2, Вопрос3 и
т. д. При установке связей с ячейками для второго вопроса укажите ячейку А2,
для третьего вопроса ячейку А3 и т. д. листа Результаты.
11.
На листе Вопрос4 создайте гиперссылку с текстом
"завершить тестирование" на лист Итоги.

Контрольные вопросы

1.
По какому алгоритму можно разработать в среде MS Excel тест в закрытой
форме с использованием формы Поле со списком?
2.
В чем основное отличие алгоритма разработки теста с использованием формы
Переключатель от алгоритма разработки теста с использованием
формы Поле со списком? 3.
Каким образом в предлагаемых алгоритмах реализуется обработка
результатов тестирования?
4.
Как можно отобразить полную информацию об итогах тестирования?
5.
Какими средствами можно оформить тесты, создаваемые в MS Excel?
Темы для рефератов

1.
Компьютерные тестирующие оболочки (примеры с описанием основных
возможностей).
2.
Требования к электронным диагностирующим и контролирующим средствам.
3.
Инструментальные программные средства для разработки электронных тестов.

4.
Online-тестирование (обзор ресурсов Интернета).

Вопросы для
обсуждения

1.
Какие изменения необходимо внести в описанные алгоритмы разработки
контролирующих тестов, чтобы превратить их в обучающие (выдающие тестируемому
комментарии по поводу правильности/неправильности выбранных вариантов ответов
по ходу тестирования, т. е. после каждого вопроса)?
2.
Как можно "усовершенствовать" предложенные алгоритмы, чтобы:
  максимально защитить
созданный тест от возможности просмотра правильных вариантов ответов;

при повторном использовании теста в окнах/на переключателях не
остава-
лись варианты ответов, выбранные в процессе предыдущего
тестирования?

Задачи и упражнения

1.
Используя информацию, представленную в сети Интернет, составьте
сравнительную характеристику систем тестовых заданий, используемых для
диагностики учебных достижений учащихся различных стран.
2.
Разработайте в MS Excel тест для проверки вычислительных навыков
учащихся начальной школы, включив в него примеры, содержащие операции сложения,
вычитания и умножения. Для получения операндов арифметических выражений используйте
средства генерации целых случайных чисел (функции СЛЧИС и
ЦЕЛОЕ).

Лабораторные работы

1.
Создайте обучающий тест с использованием формы Поле со списком по
любой изученной теме курса информатики и ИКТ.
2.
С использованием формы Переключатель создайте контролирующий тест
для любого школьного предмета. В качестве источника информации возьмите
материалы демоверсий контрольно-измерительных материалов ЕГЭ (www.ege.ru).

модуль 10
РАЗДЕЛ 10.7

Вместо эпилога.
Развитие систем  с искусственным интеллектом

Литература

1.
Автоматизированные информационные технологии в экономике: учебник /Под
ред. Г. А. Титоренко. — М.: ЮНИТИ, 2000.
2.
Братищенко В. В. Проектирование информационных систем. — Иркутск: Издво
БГУЭП, 2004.
3.
Ветлугина И. М. Информационное моделирование в управлении современными
экономическими системами: Монография / под научной редакцией Л. В. Акимовой. —
М.: Компания Спутник+, 2005.
4.
Грабауров В. А. Информационные технологии для менеджеров. — М.: Финансы
и статистика, 2001.
5.
Избачков С. Ю., Петров В. Н. Информационные системы. — СПб.: Питер,
2008.
6.
Кравченко Т. К., Пресняков В. Ф. Информационные технологии управления
предприятием. — М.: ГУ-ВШЭ, 2002.
7.
Крёнке Д. Теория и практика построения баз данных, 8-е изд. — СПб:
Питер, 2003.
8.
Михеева Е. В. Практикум по информационным технологиям в профессиональной
деятельности. — М.: Издательский центр "Академия", 2006. 9. Научные основы организации управления
и построения АСУ /Под ред. В. Л. Бройдо, В. С. Крылова. — М.: Высшая школа,
2001.
10.
Ойхман Е. Г. Реинжениринг бизнеса: реинжениринг организации и
информационные технологии. — М.: Финансы и статистика, 1997.
11.
Петров В. Информационные системы. — СПб.: Питер, 2002.
12.
Пономарева К. В., Кузьмин Л. Г. Информационное обеспечение АСУ. — М.:
Высшая школа, 2002.
13.
Семенов М. И., Трубилин И. Т., Лойко В. И., Барановская Т. П.
Автоматизированные информационные технологии в экономике. — М.: Финансы и
статистика, 1999.
14.
Уткин В. Б. Информационные системы и технологии в экономике. — М.:
ЮНИТИ-ДАНА, 2003.
15.
Филимонова Е. В. Информационные технологии в профессиональной
деятельности: учебник. — Ростов н/Д: Феникс, 2004.
16.
Цветков В. Я. Геоинформационные системы и технологии. — М.: Финансы и
статистика, 1999.

Предметный указатель

1
1С:Предприятие
260
A
AS 85
ASC 85 AVG 92
B
BETWEEN 102
C
COUNT 91 CROSS
JOIN 100
D
Data
Manipulation Language (DML ) 50
DDL (Data
Definition Language) 81
DELETE 83
DESC 85
DISTINCT 84
DML (Data
Manipulation Language) 82
E
EXCEPT 97, 105

EXIST 94, 103
F
FROM 84, 104
FULL 101
G
GROUP BY 92,
99, 104
H
HAVING 93, 99,
104
I
IN 94, 102
INNER 100
INSERT 82 INTERSECT 96, 105
J
JOIN 87
L
LEFT 100 LIKE
102
M
MAX 92
MIN 92
MS Access
125  главная кнопочная форма 154
 запрос
131, 132, 154  конструктор
запросов 132  конструктор
отчетов 134  конструктор
таблиц 133  макрокоманды
135, 136  макрос 134—136  модуль 137  отчет 133  разработка БД 149, 151  режим Таблицы 133, 128
 режим
Формы 133
 свойства
полей таблицы 126
 связи
таблиц 130, 151
 сжатие
БД 139

Предметный указатель                                                                                317

 служебные
программы 139  создание
БД 138  создание таблицы 128  создание собственной процедуры 137  страница 138  схема данных 151
 типы
данных полей 128  таблица 126  форма 132, 133, 152  целостность данных 130 MS Excel 299
 БДФункции 147, 148 MS Project 258
N
NATURAL JOIN 87,
100 NOT EXIST 95
O
ON 100
ORDER BY 85,
105
OVERLAPS 103
P
Pull-технологии
19
Push-технологии
19
R
RIGHT 101
S
Schema
Definition Language (SDL ) 50
SELECT 83, 104

Structured
Query Language (SQL) 51, 79 SUM 92
U
UNION 96, 105
UNION JOIN 101

UNIQUE 103
UPDATE 83
USING 100
W
WHERE 84, 98,
99, 101, 104
Write Ahead
Log (WAL) 50
А
Автоматизированная
информационная система (АИС) 15
Автоматизированная
система обучения (АСО) 274
Автоматизированная
система управления (АСУ)
180, 197  задачи 180  классификация 182
Автоматизированное
рабочее место (АРМ) 207, 208
 задачи
207  информационное обеспечение 210  классификация 211  организационно-методическое
обеспечение 211
 принципы
создания 208
 программное
обеспечение 210
 структура
209  техническое обеспечение 209
Автоматизированные
системы для научных исследований (АСНИ) 191, 192
Автоматизированные
системы обеспечения деловых игр (АСОДИ) 275
Автоматизированные
системы программированного обучения (АСПО) 274
Автоматизированные
системы управления предприятием (АСУП) 184, 185
Автоматизированные
системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) 190,
197 Агрегат
данных 33
Адекватность
базы данных 74
Актуальность
базы данных 37
Алиас 89
Атомарный
элемент 68 Атрибут 41, 65
Б
База данных
34  жизненный цикл 35  иерархическая модель 39  информационная модель 41  классификация 38  логическая модель 39
 реляционная
модель 40  сетевая
модель 40  требования
к организации 36  языки 50
Базы знаний
212
Безопасность и
секретность данных 37
Белый ящик 290

Бизнес-логика
188
Бизнес-объекты
188
Бизнес-сценарий
188
Бюрократическая
технология 237

318                                                                                Предметный
указатель

В
Возможность
поиска 37
Вторая
нормальная форма 68 Г
Главная
кнопочная форма 154
Д
Данные 22, 33
Двухуровневые
СУБД 54
Деление
отношений 96
Дело 228
Деловые
процедуры 230 Делопроизводство 219, 220, 230
Децентрализованные
АСУ 184
Диаграмма
Ганта 258
Динамическая
модель 15
Документ
219, 238
 автобиография
224
 бланк
227
 группировка
228
 докладная
записка 225  заявление
224  инструкция 225  объяснительная записка 225  операционный 237
 организационный
225
 оформление
222  положение 225  потоки в СУЭД 238
 протокол
227  расписка 224  распорядительный 226  резюме 224  реквизиты 222  устав 225
 формуляр
228
Документационное
обеспечение управления (ДОУ)
231
Документирование 220
Документооборот
220, 237
 электронный 238, 239, 241 Домен 65
Е
ЕГСДОУ (Единая
государственная система документационного обеспечения управления) 243
Ж
Жизненный цикл
ИС 111
 модель
115, 117
 процессы
112, 114  стадии 111
Журнал 50
Журнализация
50
З
Замкнутые СУБД
54
Запись 41, 48,
65, 126, 147
Запрос 131
 MS
Access 126  к
базе данных 80 Знания 312
И
Иерархические
АСУ 184
Имя корреляции
89
Интегрированные СУБД                                       54
Интеллектуальные обучающие системы (ИОС) 275

Информационная
система (ИС) 15  безопасность 20  гибкость 20  групповая 22  диагностирующая 24  документографическая 24  интерпретирующая 24  информационные ресурсы 21  классификация 22
 корпоративная
23
 лингвистические
ресурсы 21
 мониторинга
24
 надежность
20  настольная 24  обработки транзакций 23  обучающая 24  одиночная 22
 осуществляющая
функции планирования 24
 офисная
23  поддержки принятия решений 23  пример 155  прогнозирующая 24  программное обеспечение 21
 проектирования
24
 процессы
16  распределенная 25  ресурсы 20
 управляющая
24  фактографическая 24  функции 16  эффективность 20
Информационная
система компьютерной диагностики знаний 290
Информационная
система управления образованием 279, 281
Информационно-советующие
АСУ 183
Информационно-справочная
система 23
Информационно-справочные
АСУ 183
Информационно-управляющие
АСУ 183

Предметный указатель                                                                                319

Информационные
СУБД 54
Искусственный
интеллект 311, 312
Итерационная
модель жизненного цикла ИС
116, 118, 119
К
Канцелярия 220

Каскадная
модель жизненного цикла ИС
115, 117, 118
Ключ 65
Ключевое поле
128
Компьютерное
тестирование 289, 295 Корпоративная информационная система (КИС)
198
Корпоративные СУБД 55
Коррелируемые
подзапросы 95
Л
Логическая
запись 33
Логическая
модель данных 72
М
Макрос 134
 MS Access 126 Метаданные 22, 35
Минимизация
 затрат на создание и эксплуатацию БД
37  избыточности данных 37
Многие-ко-многим
130
Многосторонние
связи данных 36
Модель   данных 48  предметной области 72 Модуль MS Access
126
Н
Настольные
СУБД 54, 55
Номенклатура
дел 228
Нормализация
таблиц 67
Нормальная
форма 66
Нормальная
форма Бойса—Кодда 71
О
Образовательные
компьютерные телекоммуникационные сети 278
Обратная связь
16, 167
Один-к-одному
130
Один-ко-многим
130
Одноуровневые
СУБД 54
Оператор
выборки 98
Операционные
СУБД 54
Организационные
системы управления 167
Открытые СУБД
54
Отчет 133  MS Access 126
П
Первая
нормальная форма 67
Первичный ключ
65
Поисковая
машина 18
Поле 41, 48,
65, 126, 147
Предметная
область 72
Принятие
решения 168
Производительность
базы данных 36
Простота и
удобство использования БД 38
Процесс
жизненного цикла 112
Псевдоним 89
Пятая
нормальная форма 71
Р
Рабочее место
207
Реляционная
алгебра 66
С
Самонастраивающиеся
АСУ 183
Самообучающиеся
АСУ 183
Связь   с будущим 38  с прошлым 38
Серверные СУБД
54
Сетевое
планирование 254
Сетевой
график 254, 255  построение 257  путь 256
 работа
255
 резерв
времени 256
 событие
255
Сетевой метод
255
Система   автоматического регулирования (САР)
179  автоматического управления (САУ) 179  управления 167, 179
 управления
базами данных (СУБД) 48, 53
ú  архитектура 52
ú  классификация 54
ú  средства 53
ú  факторы выбора 56
ú  функции 49  управления электронным
документооборотом
(СУЭД) 237,
238
ú  автоматизация рабочих мест 243
ú  средства 241
ú  структура 242
ú  требования 245
ú  цели внедрения на предприятие 241

320                                                                                Предметный
  указатель

Системы   автоматизированного проектирования
(САПР) 193—195, 197  искусственного интеллекта 311  мультимедиа и гипермедиа 277
 управления
потоками данных (Data Stream Management System, DSMS) 55
 управления распределенными базами данных 54
Скалярное
выражение 99
Соединенные
таблицы 99
Спиральная
модель жизненного цикла ИС
117, 118
Стандартные
формы Бэкуса—Наура (BNF) 97
Т
Таблица 126
Таблицы MS
Access 126
Теория игр 169

 гибридная
игра 171  дифференциальная игра 172  игра с нулевой суммой 171
 кооперативная
игра 170  нормальное представление игры 170  параллельная игра 172  последовательная игра 172  симметричная игра 171
 экстенсивное
представление игры 169
Тестовое
задание 291
 виды
292, 293  создание 299, 300, 304  требования 293
Тестовое
пространство 292
Тестовый
контроль 289
Технологический
объект управления 190
Транзакция 49
Тренажеры и
тренажерные комплексы
(ТиТК) 275
Третья
нормальная форма 70

У
Управление
167
 данными
47, 51
 производством
185
Управляющие
АСУ 183
Условное
выражение 101
Учебные базы
данных (УБД) 277 Учебные базы знаний (УБЗ) 277
Ф
Физическая
модель данных 73
Форма 132
 MS Access 126
Ц
Целостность   базы данных 37  данных 130
Централизованные
АСУ 184
Ч
Черный ящик
290
Четвертая
нормальная форма 71
Э
Элемент данных
33
Я
Язык   манипулирования данными 50, 52, 53  описания данных 52  определения схемы БД 50  структурированных запросов 51

file_name: Технологии поиска и хранения информации_Могилев, Листрова_2012 -320с.pdf

alt: А. В. Могилев Л. В. Листрова

alt: Санкт-Петербург «БХВ-Петербург» 2012

alt: Основные функции СУБД .......

alt: Модели жизненного цикла ИС ..

alt: РАЗДЕЛ 10.7. Вместо эпилога.

alt: Телекоммуникационные технологии

alt: Функции информационных систем

alt: Последовательный доступ к хранимым единицам информационных ресурсов осуществляется в порядке их физического размещения либо по значениям некоторых содержащихся в них или ассоциированных с ними идентификаторов…

alt: При актуализации Web-сайта в состав его ресурсов включаются новые или удаляются существующие страницы, модифицируются гиперссылки, связывающие страницы данного сайта и, возможно, страницы других сайтов, редактируется…

alt: Лингвистические ресурсы информационных систем служат для: r представления информационных ресурсов в системе; r описания их свойств и свойств окружающей среды, позволяющего системе адекватно интерпретировать поддерживаемые…

alt: К DSS относятся, например, системы оперативной аналитической обработки и экспертные системы; r информационно-справочные системы , предназначенные для сбора, хранения, поиска и выдачи в требуемом виде…

alt: ИС используются в образовательном процессе для реализации функций обучения, отработки определенных навыков (тренажеры), диагностики и контроля усвоения учебной информации; r управляющие , осуществляющие управление поведением…

alt: В каких видах ИС используется файловая организация хранения информационных ресурсов? 2

alt: Темы для рефератов 1.

alt: Лабораторные работы 1.

alt: Учебный материал В зависимости от конкретной области применения, автоматизированные информационные системы очень сильно различаются по своим функциям, архитектуре, реализации, но есть у них и общие…

alt: В качестве логических записей можно рассматривать, например, общие сведения о некотором ученике школы, информацию о книге, хранящейся в библиотеке, параметры метеорологических наблюдений за один день…

alt: Доступ к этой базе данных имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей…