Moduł 1 Charakterystyka informatycznych systemów komputerowych 1. Definicja informatycznych systemów komputerowych 2. Elementy składowe informatycznych systemów komputerowych 3. Funkcje informatycznych systemów komputerowych 4. Podział informatycznych systemów komputerowych ze względu na zastosowanie 5. Zasady tworzenia informatycznych systemów komputerowych 6. Bibliografia 1
1. Definicja informatycznych systemów komputerowych Informatyczny system komputerowy to zbiór powiązanych ze sobą elementów, którego funkcją jest przetwarzanie danych z wykorzystaniem sprzętu i oprogramowania komputerowego. Ogólnie można go zdefiniować jako część systemu informacyjnego, którego głównym zadaniem jest przetwarzanie informacji. Pod pojęciem systemu informacyjnego należy rozumieć wielopoziomową strukturę, która pozwala użytkownikowi przekształcać dane wejściowe na pożądane informacje wyjściowe za pomocą odpowiednich modeli i procedur. Zależności między tymi systemami (informacyjnym i informatycznym) przedstawia rysunek 1.1. Rysunek 1.1. Technologia systemu informacyjnego Źródło: www.agh.edu.pl. W dobie cyfryzacji systemy informatyczne odgrywają szczególną rolę we wspomaganiu działania przedsiębiorstw, korporacji, a także administracji państwowej. Coraz częściej korzystamy z nich jako użytkownicy internetu: robimy zakupy w sklepach online, składamy deklaracje podatkowe, wybieramy szkoły, w których zamierzamy się kształcić, czy zarządzamy kontami bankowymi. Jedna z najistotniejszych cech informatycznego systemu komputerowego to jego złożoność. Jej miarą jest liczba elementów składających się na system oraz zaawansowanie technologiczne oprogramowania wykorzystywanego do jego stworzenia. Duże znaczenie ma również to, jak wielu użytkowników ma być obsługiwanych przez system i jak wiele danych będzie w nim przetwarzanych. Ze względu na te czynniki rozróżniamy systemy proste, średnie i złożone. Przykładem prostego systemu informatycznego może być elektroniczny dziennik lekcyjny działający w obrębie szkoły na lokalnym serwerze. Za złożony należy uznać system zarządzania produkcją w nowoczesnej fabryce samochodów czy system kontroli lotów. 2
Złożoność określa się za pomocą tzw. punktów funkcyjnych 1, które określają efektywną względną miarę wartości funkcji oferowanej użytkownikowi przez program. Proces tworzenia informatycznego systemu komputerowego jest bardzo skomplikowany i wymaga nie tylko zaangażowania licznej grupy profesjonalistów oraz zainwestowania znacznego kapitału, lecz także czasochłonnego harmonogramu wdrożenia powiązanego z ewaluacją i szkoleniem kadr obsługujących system. Wybór odpowiedniego systemu stanowi dla przedsiębiorstwa czy organizacji poważne i wymagające uwagi zadanie. Pomijając aspekty formalne dotyczące np. przetargu, należy określić kryteria, jakie taki system musi spełniać. Najczęściej za kluczowe uznaje się następujące czynniki: koszty stworzenia i wdrożenia systemu, pełna zgodność ze specyfiką firmy (nomenklatura, uwarunkowania społeczne, specyfika biznesowa itp.), rzetelność przechowywanych w systemie danych, bezpieczeństwo danych, szybkość działania, funkcjonalność i czytelność interfejsu, otwartość i elastyczność systemu (np. możliwość jego rozbudowy), stabilność (odporność na awarie i ochrona przed atakami sieciowymi), możliwość uniezależnienia się w zakresie obsługi i serwisu (cesja praw autorskich do kodu źródłowego) oraz powszechność rozwiązań sprzętowych. Od spełnienia powyższych kryteriów zależy, czy wdrożenie systemu informatycznego spełni swój cel, czyli usprawni zarządzanie firmą lub ułatwi w danym aspekcie funkcjonowanie społeczeństwa, którego członkowie w coraz większym zakresie korzystają z tego typu systemów. 2. Elementy składowe informatycznych systemów komputerowych Informatyczne systemy komputerowe to zbiór zależnych od siebie elementów. Można je pogrupować jako następujące zasoby: ludzkie, oprogramowania, informacyjne, organizacyjne, techniczne. Zasoby ludzkie to przede wszystkim potencjał wiedzy i umiejętności dotyczący opracowania i stworzenia systemu oraz zarządzania nim. Zasoby oprogramowania dotyczą platformy programistycznej, algorytmów, kodów źródłowych, systemów baz danych oraz oprogramowania komunikacyjnego i użytkowego, które to elementy wchodzą w skład systemu. Do tej grupy należy zaliczyć także znaczną liczbę sterowników do urządzeń techniki komputerowej działających w systemie. Zasoby informacyjne to głównie informacje w postaci zbiorów danych przetwarzanych i przechowywanych przez system. Zasoby organizacyjne definiuje się jako zespół procedur dotyczących: korzystania z systemu, ochrony elektronicznych danych osobowych, serwisowania i niszczenia sprzętu, a także różnego typu instrukcje robocze. 1 Metoda punktów funkcyjnych Allana Albrechta (IBM). 3
Ostatnie z omawianych zasobów techniczne to głównie systemy komputerowe i urządzenia peryferyjne, takie jak drukarki czy skanery. Jednak nie należy zapominać również o wielu urządzeniach spełniających następujące funkcje: - przechowywanie danych, - komunikacja między sprzętowymi elementami systemu, - komunikacja między użytkownikami a systemem (czytniki, mikrofony, syntezatory mowy), - odbieranie na bieżąco danych zewnętrznych (czujniki, kamery), - interpretowanie danych wyjściowych (silniki, roboty). Jakość i kompatybilność tych elementów w dużej mierze decyduje o właściwym działaniu całego systemu. 3. Funkcje informatycznych systemów komputerowych Funkcje informatycznych systemów komputerowych są ściśle związane z operacjami wykonywanymi na informacjach poddawanych procesowi cyfryzacji. Z tego względu do podstawowych funkcji systemu dotyczących danych zaliczamy ich: gromadzenie, przechowywanie, przetwarzanie, przesyłanie, prezentację. W zależności od miejsca zastosowania systemu oraz jego rodzaju zmieniają się również zakres i opis jego funkcjonalności. Na przykład w systemach wspomagających zarządzanie procesami biznesowymi należy zaakcentować takie funkcje, jak: kierowanie przepływem danych, analiza procesów, zarządzanie projektami, kontrola etapów realizacji. Jednak powyższe zapisy są tylko uszczegółowioną interpretacją funkcji podstawowych, które dopasowano do specyfiki danego środowiska pracy. 4. Podział informatycznych systemów komputerowych ze względu na zastosowanie Współcześnie zastosowanie informatycznych systemów komputerowych jest bardzo szerokie. Pierwszym obszarem ich historycznego wykorzystywania były przedsiębiorstwa produkcyjne i instytucje finansowe. Zastosowanie systemów informatycznych w tych dziedzinach pozwoliło m.in. na wzrost efektywności zarządzania, automatyzację produkcji i logistyki oraz rozwój techniki komputerowej. Niezwykle szybko systemy informatyczne zaczęły być wykorzystywane również w handlu, a obecnie stosowane są także w administracji i obszarach użyteczności publicznej. Niewątpliwie wiąże się to z dynamicznie wzrastającym poziomem wykorzystywania komputerów i internetu przez społeczeństwo. Nie bez znaczenia jest też dofinansowanie projektów związanych z informatyzacją i cyfryzacją ze specjalnych funduszy unijnych. Do głównych celów zastosowania systemów informatycznych należy zaliczyć: skuteczniejszą organizację pracy, wzrost efektywności zarządzania, poprawę logistyki, usprawnienie kontaktów z klientami, 4
skrócenie procesów analizy, projektowania i ewaluacji przedsięwzięć, poprawę wyniku finansowego. Ze względu na zastosowanie systemów informatycznych najczęściej spotyka się podział na następujące typy: systemy ewidencyjno-transakcyjne, systemy informacyjno-decyzyjne, systemy wspomagania decyzji, systemy kontroli procesów, systemy eksperckie. Rozwój techniki komputerowej pozwala na wykorzystywanie w najnowszych systemach informatycznych sztucznej inteligencji opartej na sieciach neuronowych. Systemy te uczą się na bazie własnego doświadczenia. Dzięki temu mogą wspomagać podejmowanie decyzji w wielu dziedzinach, takich jak usługi finansowe (np. w zakresie operacji giełdowych), marketing, analiza procesu produkcji czy nawet medycyna. Systemy ewidencyjno-transakcyjne 2 są zorientowane na bieżącą ewidencję działalności gospodarczej przedsiębiorstwa bądź organizacji oraz na obsługę transakcji. Przykładami mogą być systemy: ewidencji sprzedaży, rachunkowości i kosztów, gospodarki środkami trwałymi, gospodarki materiałowej, ewidencji środków finansowych, ewidencji zatrudnienia oraz ewidencji płac. Systemy informacyjno-decyzyjne 3 zapewniają efektywne gromadzenie danych, organizację ich przepływu i sprawnego dostępu do nich. Działają w oparciu o bazy danych, które przetwarzają informacje, a wyniki prezentują w postaci raportów. Są to na przykład systemy finansowo-księgowe, kadrowo-płacowe czy zintegrowany informator pacjenta uruchomiony niedawno przez NFZ. Głównym zadaniem systemów wspomagania decyzji 4 jest pomoc w podejmowaniu decyzji strategicznych i taktycznych. Stosuje się w nich bazy metod, które są ukierunkowane na podejmowanie decyzji. Systemy wspomagania decyzji można podzielić ze względu na specyficzne zastosowania na: grupowe wspomagają współpracę między uczestnikami, wymianę informacji i zarządzanie danymi oraz ustalają reguły i kolejność wykonywania zadań decyzyjnych; naczelnego kierownictwa są wykorzystywane do podejmowania decyzji w warunkach bardzo słabej struktury informacyjnej; automatyzacji biura zarządzają dokumentami, określają obiegi dokumentów, umożliwiają dostarczanie danych z zewnątrz; zarządzania przebiegiem pracy odmiana systemu automatyzacji biura, która umożliwia kompletną realizację procesów za pomocą narzędzi elektronicznych; inżynierskie służą projektowaniu obiektów fizycznych. Systemy kontroli procesów 5 są wykorzystywane w przemyśle do nadzorowania procesów produkcyjnych i umożliwiają masową produkcję w procesach ciągłych, np. w rafineriach ropy naftowej, podczas produkcji papieru czy chemikaliów. Systemy eksperckie 6 generują decyzje na podstawie baz wiedz i mechanizmów sztucznej inteligencji, dzięki temu mogą tworzyć różnorodne modele sytuacji decyzyjnej, prezentować proponowane rozwiązania i je objaśniać. Do rozstrzy- 2 TPS - Transaction Processing Systems. 3 MIS Management Information Systems. 4 DSS Decision Support Systems. 5 Process Control Systems. 6 ES Expert Systems. 5
gania problemów posługują się programami zawierającymi tzw. reguły heurystyczne, które odzwierciedlają wiedzę ekspertów branżowych. Zintegrowane systemy informatyczne to najbardziej merytorycznie i technologicznie zaawansowana klasa systemów informatycznych wspomagających zarządzanie w przedsiębiorstwach i instytucjach. Optymalizują one procesy zarówno wewnętrzne, jak i zachodzące w najbliższym otoczeniu dzięki oferowanym gotowym narzędziom, które służą do automatyzacji wymiany danych między działami przedsiębiorstwa oraz między przedsiębiorstwem a innymi podmiotami biznesowymi z jego otoczenia. Rysunek 1.2 przedstawia schemat działania systemu zintegrowanego typu ERP II. Rysunek 1.2. Zintegrowany system informatyczny ERP II Źródło: www.agh.edu.pl. Ze względu na obszar działania możemy zdefiniować dwa rodzaje informatycznych systemów komputerowych: lokalne i zdalne (rozległe). Systemy lokalne są współtworzone za pomocą lokalnych sieci komputerowych, najczęściej w obrębie jednego pomieszczenia, budynku lub przedsiębiorstwa. Struktury zdalne powstają na zamówienie wielkich korporacji bądź urzędów dzięki wykorzystaniu sieci miejskich lub zasobów internetu. Rozległe systemy informatyczne to najczęściej wielomodułowe struktury, które często rozwija się przez lata lub które powstają w wyniku połączenia kilku niezależnych elementów zbudowanych w różnych technologiach i w oparciu o odmienne konstrukcje. Najistotniejszym problemem w projektowaniu i eksploatacji systemów informatycznych jest ich bezpieczeństwo. System powinien w pełni kontrolować sposób dostępu użytkowników do zasobów. Mechanizmy mogą okazać się jednak zbyt słabe, jeżeli nie zostaną poprawnie skonfigurowane bądź używa się ich niezgodnie z przeznaczeniem i procedurami bezpieczeństwa, poza tym mogą zawierać błędy. Oczekiwania użytkowników systemów stoją zwykle w sprzeczności z zasadami bezpieczeństwa. Zjawisko to występuje zwłaszcza u użytkowników bezpłatnych wersji oprogramowania systemowego. 6
5. Zasady tworzenia informatycznych systemów komputerowych Istnieje wiele metod analizy i projektowania informatycznych systemów komputerowych. Większość z nich obejmuje następujące etapy tworzenia systemów informatycznych: analiza i określenie wymagań (modelowanie). projektowanie systemu i aplikacji. programowanie (implementacja) i dokumentowanie. testowanie i walidacja. wdrożenie systemu u odbiorcy. eksploatacja i ewaluacja systemu. Rezultatem analizy wymagań powinien być dokument określający, jakie funkcje ma spełniać system z punktu widzenia użytkownika, czyli jakie są wymagania funkcjonalne. Na tym etapie nie jest istotne, w jaki sposób system ma je realizować. W praktyce określa się także wymagania niefunkcjonalne (np. czas odpowiedzi na żądanie użytkownika, wydajność). Do tego etapu można zaliczyć również stworzenie modelu systemu lub jego prototypu. W fazie projektowania określa się sposób, w jaki system powinien realizować wymagania określone na etapie analizy wymagań. Projektowanie może oczywiście odbywać się na różnych poziomach od ogólnego do bardzo szczegółowego, uwzględniającego nazwy zmiennych w kodzie. W praktyce stosuje się projekty koncepcyjne określające istotę rozwiązań. W systemie bankowym mogą to być encje wynikające z jego opisu rzeczywistości, np. klient, konto. Tego typu projekt jest przydatny zwłaszcza w sytuacji, gdy zrezygnowano z modelowania w poprzednim etapie. Granica pomiędzy modelem a projektem koncepcyjnym jest bardzo płynna. Stopień uszczegółowienia projektu zależy również od swobody, jaka ma być pozostawiona programistom. Etap programowania polega na zakodowaniu rozwiązań w języku programowania. Jeśli projekt nie jest zbyt szczegółowy, programiści samodzielnie decydują o konkretnych rozwiązaniach w aspektach wymagających doprecyzowania, co odpowiada realizacji szczegółowego projektu. Takie działania powinny oczywiście zostać udokumentowane. Na etapie programowania można dokonać integracji podsystemów lub modułów wchodzących w skład systemu. Faza ta obejmuje również wstępne testowanie na poziomie funkcji lub modułów. Programiści poprawiają zauważone przez siebie błędy. Na etapie testowania dokonuje się próbnej eksploatacji systemu przez testerów znających obszar działania systemu. Celem jest przekształcenie wersji beta systemu w wersję dla użytkownika. Wdrożenie i eksploatacja obejmują instalację i konfigurację systemu u klienta oraz dostarczenie wsparcia technicznego. W produktach gotowych wdrożeniu odpowiadają działania marketingowe zmierzające do wprowadzenia produktu na rynek. Ewaluacja polega na badaniu działania systemu i nanoszeniu poprawek w celu doskonalenia całego systemu informatycznego. W praktyce do tworzenia systemów informatycznych często wykorzystuje się metodę spiralną. Rysunek 1.3 przedstawia praktyczną wizualizację tej metody. 7
Rysunek 1.3. Metoda spiralna Źródło: http://www.uci.agh.edu.pl. Niekiedy system buduje się z gotowych i przetestowanych komponentów. Nie jest to typowe tworzenie systemu na poziomie programowania, ale to jedna z uprawnionych metod służących do zbudowania systemu. To podejście wymaga analizy potrzeb klienta, a następnie znalezienia (lub zamówienia) komponentów spełniających określone funkcje. W tym przypadku pomija się etap projektowania. 8
Bibliografia 1. Kowalski t. Kwalifikacja E.12. Montaż i eksploatacja komputerów osobistych oraz urządzeń peryferyjnych. Gliwice, Helion 2012. 2. Wrycza S. Analiza i projektowanie systemów informatycznych. PWN, Warszawa 1999. 3. Tadeusiewicz R. Netografia 1. http://www.uci.agh.edu.pl/uczelnia/tad/ - Tadeusiewicz R. Publikacje internetowe 9