Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Челябинской области

ГБОУ СПО (ССУЗ)

Челябинский государственный педагогический колледж №1

Курсовой проект

Дистанционные олимпиады средствами автоматизированной системы управления PROCOLEJ

Сибиркин Радмир Александрович

курс 3, группа 37и

Руководитель: Радугина О.П.

Челябинск 2015

Оглавление

дистанционный олимпиада автоматизированный информатика

Введение

Глава 1. Виды внеурочной деятельности

1.1 Понятие и принципы внеурочной работы

1.2 Олимпиада - как форма проверки знаний и умений, развития творчества и способностей по самостоятельному приобретению знаний

1.2.1 Всероссийские олимпиады и их этапы

1.2.2 Понятие, цели, задачи и достоинства дистанционных олимпиад

1.2.2 История дистанционных олимпиад в России

1.2.2.1 История проведения Интернет-олимпиад школьников по информатике

1.2.2.2 Преимущества олимпиад для школьников выпускных классов

Глава 2. Понятие автоматизированная система управления, ее виды

2.1 Понятие АСУ

2.2 Классификация АСУ

2.2.1 Информационные системы

2.2.2 Автоматизированные информационные системы

2.2.3 Автоматизированная информационно-поисковая система

2.2.3.1 Автоматизация информационных процессов

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

В докладе Правительства Российской Федерации о реализации национальной образовательной инициативы "Наша новая школа" в 2010 году сказано: "Необходимо развивать творческую среду для выявления особо одарённых ребят в каждой общеобразовательной школе. Требуется развивать систему олимпиад и конкурсов школьников…" Многие школы ориентируются на такую модель образования, когда в центре внимания стоит выполнение учебной программы или внедрение новых методов и технологий [4].

Одним из направлений по созданию оптимальных условий для развития одарённых детей является участие детей в различных дистанционных конкурсах, олимпиадах и викторинах.

Олимпиада - одна из общепризнанных форм работы с одарёнными детьми. Участие в олимпиадном движении играет большую роль в формировании личности ребенка, воспитывая ответственность за начатое дело, целеустремлённость, трудолюбие. Предметные олимпиады не только поддерживают и развивают интерес к предмету, но и стимулируют активность, самостоятельность учащихся при подготовке вопросов по темам, в работе с дополнительной литературой; они помогают школьникам формировать свой творческий мир. С помощью олимпиады ученики могут проверить знания, умения, навыки по предмету не только у себя, но и сравнить свой уровень с другими [4].

Цель работы: изучить возможности проведения дистанционных олимпиад средствами автоматизированной системы управления (АСУ).

Задачи:

1. Проанализировать литературный материал по теме курсового исследования.

2. Рассмотреть классификацию видов внеурочной деятельности.

3. Рассмотреть понятие, структуру, виды и преимущества олимпиад как способ проведения внеурочной деятельности.

4. Изучить достоинства и недостатки дистанционных олимпиад как средства внеурочной работы

5. Рассмотреть понятие АСУ, классификацию.

6. Составить примерные задания дистанционной олимпиады по информатике для студентов 1 курса.

Глава 1. Виды внеурочной деятельности

1.1 Понятие и принципы внеурочной работы

Главный принцип внеурочной работы - это добровольное начало ученика.

Данная работа может протекать в различных формах: в виде кружка, вечера, дискуссии, конференции, олимпиады, конкурсов и т.д.

Цели внеурочной работы:

- Повышение интереса у учеников к предмету;

- Формирование и развитие образовательной компетенции учеников;

- Развитие индивидуальных способностей и инициативы у учеников;

- Создание возможных условий ближе познакомиться с важными научными фактами, глубокое усвоение материала;

- Формирование мировоззрения у учеников, развитие творческих способностей, патриотических чувств.

В процессе внеурочной работы у учащихся формируются психические и физические качества: трудолюбие, выносливость, самостоятельность, инициативность, свобода, достоинство и честь.

Деятельность выступает в качестве средства самоутверждения и самовыражения личности. Получаемые результаты деятельности дают ученику ощущение самоуважения, удовлетворение и уважение окружающих.

У учащихся во время внеурочной работы расширяются и углубляются правовые знания, повышается уровень правовой культуры, их нравственный жизненный ориентир, формируются правовые сознания, гражданственность и патриотизм.

Если во время внеурочной работы использовать активные формы познавательной деятельности в изучении предмета, то интерес учеников не падает, а наоборот - увеличивается.

Рекомендуется чередовать теоретическое обучение с практическим заданием, выполнение индивидуальных заданий вместе с групповой работой.

На сегодняшний день учитель получил возможность по-новому организовывать внеурочную деятельность своих учеников, используя новые технологии. Еще существует много проблем, как с техническим, так и с методическим обеспечением для поддержки таких занятий, но, тем не менее, работа в сторону улучшения уже идет.

Учитель может вовлекать учеников в поиск новых идей, материалов, актуальных фактов по заданной им теме, организовать дистанционные олимпиады, развивая познавательную интеллектуальную деятельность.

Активная познавательная, интеллектуальная деятельность лежит в основе развития мышления человека, которое и придает деятельности учения образовательную функцию. В начале века Джон Дьюи не мог даже помыслить о тех возможностях познания, которые принесут информационные технологии в конце века. Самостоятельный поиск, самостоятельные "открытия" требуют умения работать с разнообразной информацией. И здесь на помощь приходит Интернет.

Интернет предоставляет как полезную, так и бесполезную и даже в какой-то мере вредную информацию. Поэтому ученикам необходима помощь, но помощь не в предоставлении готовых решений для запоминания, а в умении критически относиться к предлагаемой информации, умении самостоятельно ее анализировать. Учитель может и должен оказать своим ученикам такую помощь.

Интернет - это мир информации, общения, обмена опытом, это диалог культур. Это возможность услышать и понять друг друга, несмотря на различия в культуре, религии, языке

Интернет дает возможность реального общения с людьми из разных уголков света по разным проблемам, волнующим человека. Это возможность узнать много нового в той области знания, которая вас интересует, обменяться мнениями с коллегами, с ведущими учеными в этой области, посоветоваться. Так что это вполне реальная жизнь, которая может оказаться чрезвычайно насыщенной как в познавательном, информационном, так и в эмоциональном плане.

Таким образом, время диктует необходимость свободного владения компьютерной техникой, при которой в школе ограничиваться только рамками предмета информатики не представляется возможным. Предмет "Информатика" нацелен, главным образом, на выработку у учащихся основ компьютерной грамотности, причем пользовательские навыки для работы в Интернет изучаются в старшей школе. Практика показывает, что учащиеся вполне могут самостоятельно освоить навыки работы в Интернете гораздо раньше. Следовательно, педагогам следует использовать огромные образовательные возможности Интернета, по-новому организовывая процесс обучения, направляя усилия на формирование у учащихся самостоятельного творческого мышления, в том числе в результате участия в дистанционных олимпиадах [5].

1.2 Олимпиада - как форма проверки знаний и умений, развития творчества и способностей по самостоятельному приобретению знаний

Олимпиады по информатике признаны мировым сообществом, как на уровне школьного курса информатики, так и в высшей школе. Олимпиада по информатике и подготовка к ней - это еще одна из форм организации внеурочной деятельности при изучении информатики. Цель подготовки к олимпиаде - развитие способностей по самостоятельному приобретению знаний, умений, навыков школьниками, ускорению процесса перехода от обучения к самообучению - наивысшей ступени образовательного процесса. Совмещение традиционного и личностно-ориентированного типов обучения наиболее полно соответствует современной концепции преподавания информатики в школе, как фундаментальной науки и признания ее высокого развивающего потенциала [6].

1.2.1 Всероссийские олимпиады и их этапы

Всероссийская олимпиада школьников по информатике ежегодно проводится по инициативе и под эгидой Министерства образования и науки Российской Федерации и является наиболее представительным и авторитетным форумом творческой и инициативной молодежи, обучающейся в общеобразовательных учреждениях России.

Всероссийская олимпиада школьников по информатике проводится в пять этапов, последовательно охватывая образовательное пространство Российской Федерации на разных уровнях:

- школьный;

- муниципальный;

- региональный;

- федеральный окружной;

- заключительный.

1.2.2 Понятие, цели, задачи и достоинства дистанционных олимпиад

Цели дистанционных олимпиад по информатике

Дистанционной олимпиадой называется соревновательная групповая вопросно-ответная игра, направленная на внедрение в учебный процесс во внеурочное время проектного метода обучения.

Достоинства такой формы проведения олимпиады:

- стимулирование интереса к изучаемому предмету с помощью интернет-технологий;

- исследовательский характер;

- стимулирование активности и самостоятельности учащихся при подготовке вопросов, в работе с литературой, внеклассной работе;

- развитие навыков коллективной работы участников олимпиады;

- сотрудничество между учащимися и учителем;

- заинтересованность и желание учиться.

Дистанционная олимпиада проводится через Интернет. Все задания присылаются по электронной почте, и учащиеся отправляют уже готовые ответы.

Цели и задачи проведения олимпиады:

1) Предоставление возможности учащимся общеобразовательных школ разных областей и регионов проявить знания в теоретической информатике, повысить интерес учащихся к предмету информатика и ИКТ;

2) Формирование и развитие у школьников навыков дистанционного обучения.

Олимпиада может иметь два этапа: обучающий и контрольный. В ходе олимпиады учащиеся учатся общению в телекоммуникационных сетях, работая с электронной почтой, Internet, общаясь со школьниками нашей страны и ближнего зарубежья.

Это расширяет границы общения для детей.

Дистанционное образование направлено на расширение образовательной среды в России.

ДЭО - это дистанционные эвристические олимпиады, по предметам - от истории и биологии до информатики и математики.

Всего с 1997 года проведено более 100 дистанционных эвристических олимпиад по информатике, математике, русскому языку, литературе, английскому языку, физике, др.

Проводит популярные олимпиады всемирный Центр "Эйдос".

Вместе с Российской академией образования, в олимпиадах участвуют школьники с 1 по 11 классы, а также взрослые.

3) Доступность и увлекательность.

Чтобы стать участником олимпиады достаточно иметь электронную почту. Ученик с любым уровнем подготовки сможет выполнить задания олимпиады.

Эвристическая олимпиада совсем не похожа на обычные олимпиады по математике или физике. Участники здесь соревнуются не в умении решать трудные задачи, а в способности сочинять, изобретать, придумывать и открывать новое.

Результаты участия во Всероссийских дистанционных эвристических олимпиадах входят в портфель достижений - портфолио ученика. Эти результаты учитываются при итоговом оценивании в школе и могут представляться в приемные комиссии вузов наряду с результатами ЕГЭ.

Задания для олимпиады подбираются открытые, то есть такие, которые не предполагают заранее известного ответа.

Они ориентируют участников на выявление собственного смысла окружающих явлений и самопознание.

Чтобы хорошо и качественно выполнить задания, которые предлагаются на олимпиаде необходимо обладать определенным уровнем знаний, творчества и навыками работы с компьютером.

Поэтому нужно провести анализ программ и учебников, чтобы узнать какие знания дают в школе, исходя, из этого определить, что еще необходимо знать учащимся для успешного выполнения олимпиадных задач. [6].

Дистанционные олимпиады по информатике направлены на углубленное изучение информатики и информационно-коммуникационных технологий и способствуют достижению следующих целей:

- освоение знаний, составляющих основу научных представлений об информации, информационных процессах, системах, технологиях и моделях;

- овладения умениями работать с различными видами информации с помощью компьютера и других средств информационных и коммуникационных технологий, организовывать собственную информационную деятельность и планировать ее результаты;

- развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей средствами ИКТ;

- воспитание ответственного отношения к информации с учетом правовых и этических аспектов ее распространения; избирательного отношения к полученной информации;

- выработка навыков применения средств ИКТ в повседневной жизни, при выполнении индивидуальных и коллективных проектов, в учебной деятельности, при дальнейшем освоении профессий, востребованных на рынке труда [6].

1.2.2 История дистанционных олимпиад в России

1.2.2.1 История проведения Интернет-олимпиад школьников по информатике

Олимпиадное движение по информатике, в отличие от таких предметов, как математика, физика и химия, имеет относительно недавнюю историю. Несмотря на то, что первый компьютер появился в 1949 году, понимание того, что с развитием компьютерной техники наступает эра новых информационных технологий, возникло только в конце 70-х годов.

Весной 1985 года было принято партийно-правительственное Постановление "О мерах по обеспечению компьютерной грамотности учащихся средних учебных заведений и широкого внедрения электронно-вычислительной техники в учебный процесс", а уже с осени 1985 года во всех школах страны началось преподавание курса "Основы информатики и вычислительной техники" [7].

К решению сложных задач преподавания школьной информатики сразу подключились выдающиеся ученые академики А.П. Ершов, Е.П. Велихов, Б.Н. Наумов и другие. Благодаря этому за достаточно короткий срок в стране сформировались коллективы, которые могли, опираясь на всю нашу образовательную, научную, промышленную и культурную компьютерную инфраструктуру, решать поставленные в образовании задачи и в короткие сроки.

Рождение олимпиад по информатике было следующим важным шагом в создании инфраструктуры преподавания информатики в школе, поскольку для интенсивного движения страны в направлении информатизации нужны высококвалифицированные специалисты, способные разрабатывать информационные технологии завтрашнего дня.

Осенью 1987 года в Министерстве просвещения СССР состоялось первое организационное совещание, на котором присутствовали академики А.П. Ершов, Н.Н. Красовский, д.ф.-м.н. А.Л. Семенов, к.т.н. доцент В.М. Кирюхин, а также представитель министерства и член Центрального оргкомитета Всесоюзной олимпиады школьников Т.А. Сарычева, на котором было принято решение провести первую в стране олимпиаду школьников по информатике весной 1988 года в г. Свердловске, ныне Екатеринбург.

Свердловск был не случайно выбран городом проведения первой олимпиады: в то время во многие школы города и Свердловской области уже были поставлены персональные компьютеры "Роботрон-1715", была разработана современная по тому времени программа и учебники для преподавания школьной информатики.

На первом организационном совещании было согласовано также Положение об олимпиаде по информатике и назначены председатели программного комитета и жюри. Председателем программного комитета стал академик А.П. Ершов, председателем жюри - академик Н.Н. Красовский, заместителем председателя - доцент МИФИ В.М. Кирюхин.

Первая олимпиада по информатике, прошедшая с 13 по 20 апреля 1988 года в Свердловске, носила название еще не Всероссийской, а Всесоюзной, в ней приняли участие 80 школьников из всех союзных республик.

В то время опыта в организации таких соревнований не было ни в стране, ни в мире. Для того чтобы определиться с методикой и содержанием олимпиад по информатике, в качестве членов жюри были приглашены лучшие в то время специалисты в области школьной информатики и олимпиадного движения, по одному представителю от каждой союзной республики и каждой территории Российской Федерации. В результате долгих споров и обсуждений постепенно формировались те требования, которые были положены в основу правил проведения современных олимпиад по информатике.

Количественный состав участников первых олимпиад определялся с учетом имеющихся возможностей в обеспечении компьютерами и пропорционально численности школьников в союзных республиках и территориях Российской Федерации.

Начиная с III Всесоюзной олимпиады, прошедшей в 1990 году в г. Харькове, было решено проводить оба тура олимпиады с использованием компьютеров. До этого I-й тур был теоретическим, без использования компьютеров, а II-й тур - практическим.

После распада СССР вместо Всесоюзной олимпиады по информатике в 1992 году в г. Могилеве была проведена Межгосударственная олимпиада, в которой приняли участие школьники практически из всех государств СНГ. Это была последняя олимпиада такого уровня, а правопреемником всесоюзной олимпиады стала Всероссийская олимпиада школьников по информатике.

Всероссийская олимпиада школьников по информатике впервые была проведена в 1989 году в г. Красноярске (далее там же она прошла в 1991 г.), а 1990 г. - в г. Нальчике. До 1991 года эта олимпиада также проводилась, но она являлась республиканским этапом Всесоюзной олимпиады по информатике. Начиная с 1992 года, она стала проводиться в том же формате, что и Всесоюзная олимпиада.

В 1992-1996 годах центром олимпиадного движения по информатике в России стал г. Троицк Московской области, что было связано с наличием там специализированного Троицкого центра информатики "Байтик" и, как следствие, хорошим компьютерным оснащением. В 1997-1999 годах заключительный этап олимпиад проводился в Санкт-Петербурге на базе городского Дворца творчества юных. В последующие годы успешное развитие экономики страны и возросшее внимание федеральных и региональных органов управления образованием к вопросам информатизации образования позволили существенно расширить географию проведения заключительного этапа всероссийских олимпиад по информатике. В период с 2001 по 2012 гг. Олимпиада проводилась в городах Екатеринбурге, Перми, Санкт-Петербурге, Тверской области, Новосибирске, Кисловодске, Челябинске, Ханты-Мансийске и Казани, тем самым охватила все Федеральные округа России, кроме Дальневосточного.

За время проведения международных и всероссийских олимпиад по информатике накоплен огромный организационный опыт, налажено взаимодействие различных звеньев в системе подготовки одаренных школьников в области информатики и информационных технологий, вносящих существенный вклад в развитие информатизации страны. С ребятами работают высококлассные специалисты и педагоги, ориентированные не только на непосредственный результат, то есть, на призовые места для своих подопечных, но и на долгосрочную перспективу - на воспитание будущей смены специалистов в области информационных технологий и программирования.

Бессменным председателем Центральной предметно-методической комиссии по информатике является В.М.Кирюхин. Старейшими членами этой комиссии, более 10 лет постоянно работающие в олимпиадном движении, являются известные в стране ученые и педагоги в области школьной и олимпиадной информатики - профессора С.М. Окулов, В.В. Прохоров, доценты А.В. Алексеев, С.Г. Волчёнков, Е.В. Андреева, М.С. Цветкова, А.С. Станкевич, ст. преподаватели В.Д. Лелюх и А.С. Лопатин.

Места проведения заключительных этапов всероссийской олимпиады школьников по информатике представлены в таблице [7].

Таблица 1

Места проведения заключительных этапов всероссийской олимпиады школьников по информатике

№ п/п	Даты проведения	Город
1	2	3
1	1989, 21-25 марта	Красноярск
2	1990 год, 22-28 марта	Нальчик
3	1991 год, 22-28 марта	Красноярск
4	1992 год, 22-27 марта	Троицк (Московская область)
5	1993 год, 23-30 марта	Троицк (Московская область)
6	1994 год, 23-30 марта	Троицк (Московская область)
7	1995 год, 23-29 марта	Троицк (Московская область)
8	1996 год, 22-26 марта	Троицк (Московская область)
9	1997 год, 2-9 апреля	Санкт-Петербург
10	1998 год, 6-12 апреля	Санкт-Петербург
11	1999 год, 2-8 апреля	Санкт-Петербург
12	2000 год, 24-30 марта	Троицк (Московская область)
13	2001 год, 24-30 марта	Екатеринбург
14	2002 год, 5-11 апреля	Пермь
15	2003 год, 30 марта-5 апреля	Санкт-Петербург
16	2004 год, 11-17 апреля	Тверская область
17	2005 год, 17-21 апреля	Новосибирск
18	2006 год, 21-27 апреля	Кисловодск
19	2007 год, 20-26 апреля	Челябинск
20	2008 год, 20-26 апреля	Тверская область
21	2009 год, 3-9 апреля	Новосибирск
22	2010 год, 19-25 апреля	Ханты-Мансийск
23	2011 год, 11-17 апреля	Пермь
24	2012 год, 10-16 апреля	Казань
25	2013 год, 24-30 марта	Республика Башкортостан (г. Уфа)
26	2014, 6-12 апреля	Екатеринбург

С 2006 года Интернет-олимпиады по информатике проводятся Санкт-Петербургским государственным университетом информационных технологий механики и оптики (СПбГУ ИТМО). Проект стартовал по инициативе Совета ректоров вузов Санкт-Петербурга при поддержке Комитета по образованию Правительства Санкт-Петербурга. В ноябре 2006 г. были проведены в качестве образовательного эксперимента первые компьютерные дистанционные Интернет-олимпиады по информатике для школьников 10 и 11 классов Санкт-Петербурга. Основными целями организации и проведения интернет-олимпиад для широко круга профильномотивированных школьников являются привлечение внимания школьников к области высоких технологий и популяризация системы высшего образования.

В период с ноября 2006 года по октябрь 2008 года интернет-олимпиады назывались "Городские Санкт-Петербургские интернет-олимпиады школьников по информатике". В декабре 2007 в соответствии с приказом Федерального агентства по образованию проведены Всероссийские Интернет-олимпиады школьников по информатике, которые завершились очным туром - "Неделей информатики и программирования для школьников России". Очный тур олимпиад - "Неделя информатики и программирования для школьников России" - проведен в период весенних школьных каникул в марте 2008 года.

В ходе организации и проведения интернет-олимпиад в апреле 2008 для школьников 7-9 классов Санкт-Петербурга, в адрес организационного комитета поступили заявки на участие в олимпиаде от значительного числа школ Российской Федерации. В мае 2008 были проведены пилотные олимпиады для школьников 7-9 классов Российской Федерации - олимпиада по информатике уверенно вышла на всероссийский уровень.

В октябре 2008 года олимпиада приобрела новый статус - вошла в соответствии с приказом Министерства образования и науки в перечень олимпиад Российского союза ректоров - и в настоящее время называется "Интернет-олимпиада школьников по информатике".

Начиная с 2006 года и по настоящее время вопросами организации и проведения Интернет-олимпиады школьников по информатике занимаются представители Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики (СПбГУ ИТМО), Академии постдипломного педагогического образования (АППО), Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПбГЭТУ), Совет ректоров вузов санкт Петербурга и Комитет по образованию Правительства Санкт-Петербурга. Сформированы организационный комитет, методическая комиссия и жюри. В 2008 году к олимпиаде присоединились четыре университета Российской Федерации: Саратовский государственный университет, Уральский государственный университет, Южно-Уральский государственный университет, Новосибирский государственный университет.

Организаторы интернет-олимпиады по информатике уделяют значительное внимание анализу результатов участников: по итогам каждого тура олимпиады рассматриваются распределения участников по количеству набранных баллов и по количеству решенных задач, а так же рассчитываются индексы решаемости задач. Полученные в результате анализа выводы учитываются в дальнейшем при разработке спецификаций и типовых вариантов заданий. Примерные задания для дистанционной олимпиады по информатике представлены в приложении 1.

В настоящее время накоплен значительный опыт проведения интернет-олимпиад: сформирована устойчивая целевая аудитория школьников и образовательных учреждений, сформирован внушительный банк олимпиадных заданий, в несколько раз увеличена производительность программно-аппаратной платформы, изменился пользовательский интерфейс и разработаны максимально удобные формы регистрации участников [8].

В 2014-2015 учебном году по данным сайта http://olymp.ifmo.ru/ зарегистрировано образовательных учреждений: 3320, зарегистрировано учащихся - 18115 (рисунок 1).

Рисунок 1. Распределение школ по федеральным округам

1.2.2.2 Преимущества олимпиад для школьников выпускных классов

Для школьников выпускных классов олимпиады из перечня Российского совета олимпиад школьников дают преимущества при поступлении в вузы РФ:

При поступлении в государственные образовательные учреждения среднего профессионального образования, а также в государственные и муниципальные образовательные учреждения высшего профессионального образования по решению образовательного учреждения, в зависимости от общеобразовательного предмета, соответствующего профилю олимпиады, и уровня олимпиады, победителям (призерам) олимпиад в течение одного года с момента утверждения списков победителей и призеров олимпиады предоставляется одна из следующих льгот первого или второго порядка:

- льгота первого порядка - быть зачисленным в образовательное учреждение без вступительных испытаний на направления подготовки (специальности), соответствующие профилю олимпиады; соответствие реализуемых образовательным учреждением направлений подготовки (специальностей) профилю олимпиады определяется образовательным учреждением самостоятельно;

- льготы второго порядка - быть приравненными к лицам, набравшим максимальное количество баллов по единому государственному экзамену по общеобразовательному предмету, соответствующему профилю олимпиады, или к лицам, успешно прошедшим дополнительные вступительные испытания профильной (при поступлении в образовательные учреждения высшего профессионального образования), творческой и (или) профессиональной направленности, предусмотренные Законом Российской Федерации "Об образовании" [9]

Глава 2. Понятие автоматизированная система управления, ее виды

2.1 Понятие АСУ

Автоматизированная система управления (АСУ) - это совокупность экономических и математических методов, технических средств организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с заданной целью.

В первую очередь подобные системы создавались в промышленности и были ориентированы на совершенствование методов управления производственными процессами. Основное назначение АСУ - получение высокой эффективности разработки, внедрения и эксплуатации, различных по назначению производственных систем.

Понятие "Автоматизированная система управления" в России стало использоваться в 50-е годы ХХ века. Интенсивное применение таких систем начинается в 1970-1980-е годы. Оно было направлено в основном на облегчение рутинных операций.

Появление АСУ обусловлено необходимостью совершенствования организационной структуры управления предприятием, организацией, учреждением и т.п. Ныне это необходимый элемент многих отраслей знаний и хозяйства страны. АСУ представляет собой совокупность коллектива людей и комплекса программно-технических средств, т.е. является человеко-машинной системой, базирующейся на экономико-математических методах управления, использовании средств ЭВМ.

Автоматизация базируется на широком использовании средств вычислительной техники (СВТ) и необходимого для них ПО. В качестве технических средств АСУ получили использование многомашинные, многопроцессорные комплексы, образующие с помощью ЭВМ и информационных сетей распределенные системы обработки информации. При реализации АСУ обычно применяются автоматизированные рабочие места и участки.

Решаемые в АСУ задачи делят на задачи, требующие немедленного ответа и допускающие определённую его задержку по времени выполнения.

В основном выделяют следующие режимы работы АСУ:

- параллельной обработки,

- квантования временем для пакетной обработки,

- оперативной обработки,

- реального времени;

- телеобработки информации и данных.

В режиме квантования временем каждой прикладной программе выделяется квант времени, по окончании которого управление передаётся следующей программе. Увеличение скорости ответа системы пользователю достигается путём оперативной (онлайновой, непосредственной) обработки данных. При сочетании многопрограммного режима работы ЭВМ с квантованием времени и режимом непосредственного доступа образуется режим разделения времени. Режим реального времени предназначен для задач, требующих немедленного ответа. Он характеризуется дистанционной обработкой информации (телеобработкой). Режим телеобработки может использоваться и в других случаях, например, для пакетного режима обработки данных.

Автоматизация позволяет существенно сократить время создания новых образцов техники, продуктов и т.д., а также обслуживания пользователей, значительно повысить уровень их обслуживания, преобразует и видоизменяет отдельные технологические процессы, а порой - все основные традиционно используемые технологии. Хотя изначально автоматизированные системы предназначались для автоматизации сложных производственных технологических процессов, всё же их недаром назвали АСУ. Управление любыми процессами связано с выполнением собственно функций управления, т.е. взаимодействия людей в процессе выполнения каких-либо работ. В этом случае активизируется деятельность административно-управленческого аппарата и совершенствуется документооборот. Важное место в подобных процессах всегда отводилось циркулирующей в организации информации [10].

Рассмотрим упрощённую структурную схему переработки данных в АСУ (рисунок 2). Цифрами обозначены этапы переработки данных. Из анализа схемы видно, что этапы 1, 2, 3, 4, 8, 9 в своём 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 осуществлён без участия человека, т.к. несёт в себе элемент правовой ответственности.

Рисунок 2. Упрощённая схема переработки информации в АСУ

Поэтому следует говорить не о вытеснении человека из контура управления сложными системами, а о рациональном распределении функций управления между человеком и техническими средствами, освобождающем человека от решения рутинных задач и возлагающем на него задачи, решение которых требует творчества.

Существенными признаками АСУ является наличие больших потоков информации, сложной информационной структуры, достаточно сложных алгоритмов переработки информации. Общими свойствами и отличительными особенностями АСУ как сложных систем являются следующие:

- наличие большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, причём изменение в характере функционирования какого-либо из элементов отражается на характере функционирования другого и всей системы в целом;

- система и входящие в неё разнообразные элементы в подавляющем большинстве являются многофункциональными;

- взаимодействие элементов в системе может происходить по каналам обмена информацией, энергией, материала и др.;

- наличие у всей системы общей цели, общего назначения, определяющего единство сложности и организованности, несмотря на всё разнообразие входящих в неё элементов;

- переменность структуры (связей и состава системы), обеспечивающий многорежимный характер функционирования;

- взаимодействие элементов в системе и с внешней средой в большинстве случаев носит стохастический характер;

- автоматизация имеет высокую степень, в частности широкое применение средств автоматики и вычислительной техники для гибкого управления и механизации умственного и ручного труда человека, работающего в системе;

- управление в подавляющем большинстве систем носит иерархический характер, предусматривающий сочетание централизованного управления или контроля с автономностью её частей [2].

АСУ - гибкие интегрированные системы с элементами искусственного интеллекта. Они ориентированы на реализацию безбумажного, безлюдного управления объектом с подстройкой к изменяющимся внешним условиям и ресурсам. Реализация подобных задач строится на применении ЭВМ, объединённых информационной сетью или сетями с другими ЭВМ.

Для функциональных задач, имеющих достаточно формализованные алгоритмы решения (финансово-бухгалтерский учёт, материально-техническое снабжение, кадры и др.), внедрение АСУ позволило значительно улучшить отчётность, контроль прохождения документации, своевременность принятия решений, и во многих случаях это дало значительный экономический эффект.

Следовательно, для успешного функционирования АСУ возникает потребность автоматизации информационных процессов, а значит и создания автоматизированных информационных систем (АИС). Так и было вначале. В результате появились информационные системы, позволяющие в автоматизированном режиме выполнять процессы, связанные с управлением производством и различными видами деятельности, а также с делопроизводством. В России эти процессы начинаются со второй половины XX века.

Затем стало очевидным, что АИС могут использоваться не только для совершенствования управления производственными процессами, но и с целью улучшения качества создаваемой информационной продукции и услуг, повышения качества и оперативности обслуживания пользователей и т.п. Информационные АСУ обладают возможностью представления информации в виде, удобном для последующего использования, обработки в ЭВМ, а также передачи её по каналам связи.

2.2 Классификация АСУ

В зависимости от роли человека в процессе управления, форм связи и функционирования звена "человек-машина", оператором и ЭВМ, между ЭВМ и средствами контроля и управления все системы можно разделить на два класса:

1. Информационные системы, обеспечивающие сбор и выдачу в удобном виде информацию о ходе технологического или производственного процесса. В результате соответствующих расчётов определяют, какие управляющие воздействия следует произвести, чтобы управляемый процесс протекал наилучшим образом. Основная роль принадлежит человеку, а машина играет вспомогательную роль, выдавая для него необходимую информацию.

2. Управляющие системы, которые обеспечивают наряду со сбором информации выдачу непосредственно команд исполнителям или исполнительным механизмам. Управляющие системы работают обычно в реальном масштабе времени, т.е. в темпе технологических или производственных операций. В управляющих системах важнейшая роль принадлежит машине, а человек контролирует и решает наиболее сложные вопросы, которые по тем или иным причинам не могут решить вычислительные средства системы [1, 3].

2.2.1 Информационные системы

Цель таких систем - получение оператором информации с высокой достоверностью для эффективного принятия решений. Характерной особенностью для информационных систем является работа ЭВМ в разомкнутой схеме управления. Причём возможны информационные системы различного уровня.

Информационные системы должны, с одной стороны, представлять отчёты о нормальном ходе производственного процесса и, с другой стороны, информацию о ситуациях, вызванных любыми отклонениями от нормального процесса.

Различают два вида информационных систем:

- информационно-справочные (пассивные), которые поставляют информацию оператору после его связи с системой по соответствующему запросу,

- информационно-советующие (активные), которые сами периодически выдают абоненту предназначенную для него информацию.

В информационно справочных системах ЭВМ необходима только для сбора и обработки информации об управляемом объекте. На основе информации, переработанной в ЭВМ и предоставленной в удобной для восприятия форме, оператор принимает решения относительно способа управления объектом.

Системы сбора и обработки данных выполняют в основном те же функции, что и системы централизованного контроля и являются более высокой ступенью их организации. Отличия носят преимущественно качественный характер.

В информационно-советующих системах наряду со сбором и обработкой информации выполняются следующие функции:

- определение рационального технологического режима функционирования по отдельным технологическим параметрам процесса;

- определение управляющих воздействий по всем или отдельным параметрам процесса;

- определение значений (величин) установок локальных регуляторов.

Данные о технологических режимах и управляющих воздействиях поступают через средства отображения информации в форме рекомендаций оператору. Принятие решений оператором основывается на собственном понимании хода технологического процесса и опыта управления им. Схема системы советчика совпадает со схемой системы сбора и обработки информации.

2.2.2 Автоматизированные информационные системы

Автоматизированная информационная система (Automated information system, AIS) - это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или) управления данными и информацией, а также для производства вычислений.

Автоматизация информационных процессов, способствуя ликвидации многих рутинных операций, повышая комфортность и одновременно эффективность работы, предоставляя пользователям новые, ранее неведомые, возможности работы с информацией, создаёт и новые проблемы, решение которых может быть осуществлено лишь на базе использования общенаучных методов и новых информационных технологий. На каждой ступени развития общества они отражают присущий ему уровень высоких технологий.

Основная цель АИС - хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам для наиболее полного удовлетворения информационных запросов большого числа пользователей.

К основным принципам автоматизации информационных процессов относят: окупаемость, надежность, гибкость, безопасность, дружественность, соответствие стандартам.

Окупаемость означает затрату меньших средств, на получение эффективной, надёжной, производительной системы, возможностью быстрого решения поставленных задач. При этом считается, что срок окупаемости системы должен составлять не более 2-5 лет.

Надежность достигается использованием надёжных программных и технических средств, использования современных технологий. Приобретаемые средства должны иметь сертификаты и (или) лицензии.

Гибкость означает легкую адаптацию системы к изменению требований к ней, к вводимым новым функциям. Это обычно достигается созданием модульной системы.

Безопасность означает обеспечение сохранности информации, регламентация работы с системой, использование специального оборудования и шифров.

Дружественность заключается в том, что система должна быть простой, удобной для освоения и использования (меню, подсказки, система исправления ошибок и др.).

Выделяются четыре типа АИС:

1. Охватывающий один процесс (операцию) в одной организации.

2. Объединяющий несколько процессов в одной организации.

3. Обеспечивающий функционирование одного процесса в масштабе нескольких взаимодействующих организаций.

4. Реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабе нескольких организаций.

При создании АИС целесообразно максимально унифицировать организуемые системы (подсистемы) для удобства их распространения, модификации, эксплуатации, а также обучения персонала работе с соответствующим ПО. Разработка АИС предполагает выделение процессов, подлежащих автоматизации, изучение их, выявление закономерностей и особенностей (анализ), что способствует определению целей и задач создаваемой системы. Затем осуществляется внедрение необходимых информационных технологий (синтез). Для успешного проведения проектно-организационных работ рекомендуется выявить несколько прототипов проектируемого объекта и устанавливаемых на нём программно-технических средств. На их основе разработать несколько вариантов. Затем из них выбирают альтернативные, из которых наконец - наилучшее решение.

АИС можно представить как комплекс автоматизированных информационных технологий, составляющих информационную систему, предназначенную для информационного обслуживания потребителей. В АИС обычно применяются автоматизированные рабочие места (АРМ) на базе персональных ЭВМ, распределённые базы данных, программные средства, ориентированные на конечного пользователя.

Основное назначение автоматизированных информационных систем не просто собрать и сохранить электронные информационные ресурсы, но и обеспечить к ним доступ пользователей. Одной из важнейших особенностей АИС является организация поиска данных в их информационных массивах (базах данных). Поэтому АИС практически являются автоматизированными информационно-поисковыми системами (АИПС) [10].

2.2.3 Автоматизированная информационно-поисковая система

Автоматизированная информационно-поисковая система - программный продукт, предназначенный для реализации процессов ввода, обработки, хранения, поиска, представления данных т.п.

АИПС бывают фактографическими и документальными.

Фактографические АИПС обычно используют табличные реляционные БД с фиксированной структурой данных (записей).

Документальные АИПС отличаются неопределённостью или переменной структурой данных (документов). Для их разработки обычно применяются оболочки АИС.

2.2.3.1 Автоматизация информационных процессов

Целью автоматизации информационных процессов является повышение производительности и эффективности труда работников, улучшение качества информационной продукции и услуг, повышение сервиса и оперативности обслуживания пользователей. С её помощью ликвидируются рутинные процедуры, сокращается время выполнения заданий, преобразуются, а порой и полностью изменяются технологические процессы, предоставляются пользователям новые виды информационных услуг и продуктов. Автоматизация позволяет преобразовать и видоизменить отдельные технологические процессы, а порой - все основные традиционно используемые технологии. Она предоставляет пользователям новые, ранее неведомые, возможности работы с информацией и одновременно создаёт новые проблемы, решить которые можно лишь используя общенаучные методы и более новые НИТ.

Способами обеспечения автоматизированных информационных систем и их технологий являются программное, техническое, лингвистическое, организационное и правовое обеспечение, используемые или создаваемые при проектировании информационных систем и обеспечивающие их эксплуатацию.

Программное обеспечение представляет инструментальную среду программистов, прикладные программы для соответствующих ЭВМ и установленные на них операционные системы. Это языки программирования, операционные системы, сетевое программное обеспечение, редакторы (текстовые, связей, табличные и др.), библиотеки программ, трансляторы, утилиты и др. Главными среди них являются программные комплексы АИС - системы управления базами данных (СУБД). Их оболочки - это автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС) широкого применения.

Техническое обеспечение АИС включает средства ввода, обработки, хранения, поиска и передачи/приёма информации. Ввод, обработка и хранение данных - стандартные составляющие ЭВМ. Поиск информации осуществляется на основе использования специального ПО. Средства передачи информации представляют собой сетевое и телекоммуникационное оборудование ЭВМ, системы и средства связи.

К лингвистическому обеспечению обычно относят:

- типы, форматы, структура информации (данных, записей, документов);

- языковые средства описания (ЯОД, словари данных) и манипулирования данными (ЯМД);

- классификаторы, кодификаторы, словари, тезаурусы и т.п.

В состав организационного обеспечения АИС входят структурные подразделения организации, её использующей, осуществляющие управление технологическими процессами и поддержку работоспособности системы, а также документация для обеспечения эксплуатации и развития системы.

Правовое обеспечение АИС - это совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при создании и функционировании АИС. На этапе разработки АИС оно включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика системы, с регулированием отклонений процесса разработки системы, с обеспечением процесса разработки различными ресурсами. На этапе эксплуатации системы - определяет её статус в процессе управления, правовые положения компетенции отдельных структур АИС и организации их деятельности, порядок создания и использования информации в АИС, правовое обеспечение безопасности функционирования АИС. Правовое обеспечение включает нормативные документы, регламентирующие деятельность АИС.

Вариант схемы автоматизированной информационной системы представлен на рисунке 3.

Рисунок 3. Вариант схемы автоматизированной информационной системы

Универсальные оболочки не позволяют пользователям собственными силами развивать систему. Специальные программы класса СУБД (ORACLE, MS SQL, ADABAS, Informix и др.) разрабатываются таким образом, чтобы предоставлять пользователям широкие возможности их развития. Для обеспечения широких масс пользователей к открытым электронным информационным массивам осуществляется кооперация и интеграция этих ресурсов.

Автоматизированные интегрированные информационные системы обеспечивают доступ к удалённым информационным и техническим ресурсам, а также возможность работы различных категорий пользователей с разнородной по формам представления информацией. К ним относят локальные, корпоративные и глобальные сети.

АИПС, с точки зрения выполняемых задач и представляемых пользователям возможностей, могут быть как достаточно простыми (элементарные справочные), так и весьма сложными системами (экспертные и др., предоставляющие прогностические решения).

Экспертная система - это набор программ или программное обеспечение, которое выполняет функции эксперта при решении какой-либо задачи в области его компетенции.

Базы данных (а точнее базы знаний), созданные специалистами в какой-либо конкретной области, включают навыки и опыт экспертов, занятых практической деятельностью в этой области (например, в медицине или в математике). Создание подобных БД повлекло за собой появление методов искусственного интеллекта для решения задач творческого характера с использованием ЭВМ.

С 1970-х годов экспертные системы становятся ведущим направлением в области искусственного интеллекта. В них используют информацию, полученную заранее от экспертов - людей, которые в какой-либо области являются лучшими специалистами. Экспертные системы (ЭС) являются консультантами в принятии решений, т.к. содержат факты, знания и правила, которые взаимодействуют в проблемной области. Основное отличие ЭС от других программных продуктов заключается в использовании не только данных, но знаний и механизмов вывода решений и новых знаний. Хотя любая экспертная система основана на знаниях, но последняя не всегда является экспертной системой.

Экспертные системы редко применяют в больших предметных областях. Их обычно используют в тех предметных областях, где специалист может принимать решение за время от нескольких минут до нескольких часов. Например, предлагается использовать их для решения когнитивных задач.

Технологию построения экспертных систем называют инженерией знаний. Она заключается в преобразовании знаний эксперта и описание применяемых им способов поиска решений в форму, позволяющую представить их в базе знаний системы, а затем эффективно использовать для решения задач в конкретной предметной области (рисунок 4).

Рисунок 4. Структура информации в экспертной системе классификации

Большинство экспертных систем не всегда пригодно для применения конечным пользователем. Если пользователь не имеет опыта работы с такими системами, у него могут возникнуть серьезные трудности. Многие системы оказываются доступными только тем экспертам, которые создавали их базы знаний.

База знаний (knowledge base) - это совокупность знаний, относящихся к некоторой предметной области и формально представленных таким образом, чтобы на их основе можно было осуществлять рассуждения.

Базы знаний можно разделить на базы общего (знания о чем-то "вообще") и конкретного назначения. База знаний - это база данных, отображающая предметную область. Она включает в себя большую сумму знаний относительно проблем, "запомненных в системе".

Оперирование реальным знанием и способности экспертных систем и баз знаний ведут к созданию и использованию систем с искусственным интеллектом. Центральным моментом искусственного интеллекта является использование более эвристики (или правил перебора), чем алгоритмов обработки информации. Эвристика включает инструкции, правдоподобные аргументы или правила перебора для принятия решений и таким образом отражает человеческое поведение точнее, чем алгоритмы.

Разработка систем интеллектуальной поддержки (основанных на знаниях) является составной частью исследований по искусственному интеллекту. Она нацелена на создание компьютерных методов решения проблем, обычно требующих привлечения специалистов.

Системы интеллектуального проектирования и совершенствования управления предназначены для использования так называемых CASE-технологий (Computer Aid System Engineering), ориентированных на автоматизированную разработку проектных решений по созданию и совершенствованию систем организационного управления.

Экспертные системы с искусственным интеллектом находят применение в планировании, управлении производством, обслуживании оборудования, т. е. в областях, где решения в области управления не могут полностью основываться на алгоритмах.

Экспертные системы и системы, основанные на знаниях, успешно используются для поддержки принятия решений в различных предметных областях.

Экспертные системы и системы поддержки принятия решений (СППР) используются в учебных и научных целях, для информационного обеспечения процессов принятия управленческих решений. Они создаются на основе использования методов экономико-математического моделирования и принципов искусственного интеллекта.

Системы поддержки принятия решений существуют давно: это различные советы и коллегии, совещания, заседания, аналитические центры и т. д. Как бы они ни назывались, они полностью или частично выполняли и выполняют именно эту задачу. Для решения этой задачи с помощью информационных технологий, базирующихся на применении компьютерных и телекоммуникационных программно-технических средств, создан новый класс вычислительных систем и технологий - системы поддержки принятия решений [10].