Základní pojmy z teorie systému a vývoje IS

1. Základní pojmy z teorie systému a vývoje IS Doc. Pančíkpre BIVŠ Adaptované z kníh POUR 2006,2009, TVRDÍKOVÁ 2008 a BASL 2008

2. STRUČNÝ PŘEHLED POZNATKŮ TEORIE SYSTÉMŮ • Obecná teorie systémů vznikla jako výsledek formalizace systémového přístupu k řešení složitých komplexních problémů systémového charakteru. • Její základy byly položeny koncem 40 – tých let 20. století v pracechL. vonBertalanffyho. Ten se opíral o rozbor netechnických systémů a při uplatňování poznatků speciálních, zvláště biologických vědních disciplín, se poprvé v historii vědy pokusil o odvození obecných zákonitostí, na jejichž základě je možné integrovat postupy jednotlivých vědních disciplín k dosažení komplexního řešení.

3. Pro obecnou teorii systémů je charakteristické, že se nezabývá konkrétními objekty, ale jejím předmětem je abstraktní systém vzniklý zobecněním vlastností různých konkrétních objektů, pojatých jako systémy. • Lze řící, že právě univerzalita obecné teorie systémů vytvořila teoretické předpoklady pro postupné uplatnění výpočetní techniky. Díky právě této skutečnosti pronikly pojmy systém a systémový do povědomí široké veřejnosti.

4. Pojem systém je třeba spojovat s vědní disciplínou zvanou Systémové inženýrství. • Systémové inženýrství se zabývá analýzou, projektováním, provozováním a řízením rozsáhlých, složitých systémů, technického i netechnického charakteru.

5. Začátky systémového inženýrství byly spojeny s návrhy a realizací tzv. velkých programů (počítače, automatizace, jaderná energetika, výzkum kosmického prostoru, nové chemické materiály apod.) • Systémové úlohy a způsoby jejich řešení se týkaly tří základních etap: • návrh (výzkum, vývoj, projekt) • realizace (výroba, instalace, zavedení) • provoz systému

6. V USA a dalších vyspělých zemích se systémové inženýrství v letech 1945 až 1960 soustřeďovalo na tzv. „tvrdé“ (technické) systémy. • Jednalo se v podstatě o řízení procesů velkého rozsahu k dosažení daného cíle, přičemž většina z nich byla značně náročná z hlediska materiálů, energií, nákladů i času.

7. „Tvrdé“ systémy vyžadují dané, předem definované cíle a jsou určeny pro provoz v přesně vymezeném prostředí. • Mechanistické chápání rovnováhy v systému navozuje jednoduchou představu rovnovážného stavu, který lze popsat přesně vyjádřenými vztahy lineárního řádu. • Takový řád pak poskytuje relativně snadnou a jistou schopnost predikce, návrhu a řízení ( ve smyslu kontroly).

8. V případě tvorby či řízení komplexnějších a přirozených systémů, ve kterých záleží na poznání skutečné podstaty systému, není výše uvedený přístup vhodný. • Později se těžiště systémového inženýrství přesunulo na řešení „měkkých“ (sociotechnických, socio-ekonomicko-technických) systémů, kdy vedle projektování nabývala na významu úspěšná implementace s ohledem na havarijní situace, lidský faktor apod.

9. Soft SystemMethodology (SSM) • Metodologie „měkkých“ systémů představuje výrazný posun k prohloubení možnosti aplikace systémových přístupů k systémům s výskytem lidského prvku tj. např. systémům sociálním ekologickým, informačním apod. • Soft Systém Methodology (SSM) je spojována se jménem P. Checklanda

10. Soft SystemMethodology (SSM) • Systémový přístup představuje vnímání problému nikoliv vytrženě z reality, ale v souvislostech, a to jak vnějších, tak i vnitřních. • Systémové myšlení se pojí s metodologií tvrdých a měkkých systémů.

11. Soft SystemMethodology (SSM) • Zásadní přínos metodologie měkkých systémů spočívá v přístupu k samotné systémové abstrakci, tj. k systému samotnému. • V důsledku působení člověka jako individuality, předpokládá diferencované pohledy na problém a taktéž odráží různé zájmy. • Bere v úvahu i neurčitost spojovanou jednak se subjektivní interpretací informace a vágnost jazyka.

12. Soft SystemMethodology (SSM) • od rovnováhy k evoluci • od stability k nestabilitě • od hledání ideálního stavu k posloupnosti přechodných stavů • od uzavřených systémů k systémům otevřeným • od sociální mechaniky k sociální dynamice • od determinismu ke stochastice • od skutečnosti k možnosti • od bilancování existujícího ke tvorbě potenciálů • od analýzy rozdílů k integraci podobného • od hierarchického vnějšího řízení k vnitřnímu samořízení a samoorganizaci • od lineárního programování k obecnému principu optimality • od přesného myšlení k přibližnému usuzování

13. Taxonomie (klasifikace) systémů • Původní naděje, že systémová věda nalezne obecné zákonitosti, podle kterých bude možné alespoň relativně snadno systémy navrhovat a řídit, se ukázala jako nereálná. • V současnosti se v systémových disciplínách předpokládá, že existují různé typy (třídy) systémů. • Jednu z možných klasifikací navrhl P. Checkland: • Přirozené systémy • Navrhované (umělé) systémy • Systémy lidských aktivit • Transcendentální systémy

14. Přirozené systémy • jsou základem okolního světa. Příkladem mohou být systémy fyzikální a biologické. Vytvářejí dvě velké podskupiny – systémy neživé a systémy živé. • Především živé systémy vykazují účelné chování, a proto se také někdy označují jako účelné systémy. • Chováním rozumíme reakci systému nebo jeho prvků na vstupní podněty.

15. Navrhované systémy • jsou uměle vytvářeny člověkem, a to s předem daným a většinou zřetelně vymezeným záměrem. • Může jít o systémy fyzikální ( vodovodní síť) nebo abstraktní (soustava rovnic) • Na rozdíl od účelných systémů bývají označovány jako systémy záměrné. Jedná se tedy o „systémy se záměrem“, který je jim dán z vnějšku.

16. Systémy lidských aktivit • jsou to systémy, ve kterých je rozhodujícím prvkem člověk (přirozené systémy). • Vstupují do vzájemných interakcí, jednají s konkrétními záměry a pro jejich činnosti. • Příkladem mohou být tzv. sociálně kulturní systémy, ve kterých se různou měrou prolínají vždy systémy přirozené a systémy navrhované.

17. Transcendentální systémy • jedná se o systémy, které přesahují hranice lidského chápání, lidské vědomosti a zkušenosti.

18. Pojetí systému, základní pojmy • Pojetí systému můžeme chápat jako myšlenkovou abstrakci na zkoumaném reálném objektu. • Systémem rozumíme účelově definovanou množinu prvků a vazeb mezi nimi, jež vykazují jako celek určité vlastnosti respektive chování. • Prvek chápeme jako nedělitelnou část celku, vazbu jako přímé (nezprostředkované) spojení mezi dvěma prvky nebo jejich množinami.

19. Pojetí systému, základní pojmy • Systém je možno definovat také jako • Konečnou množinu prvků systémuz hlediska účelu dále nedělitelných (vzhledem k rozlišovací úrovni) • Konečnou množinu vazeb mezi těmito prvky • Konečnou množinu parametrů systému tj. kvantifikovatelných veličin sloužících k ohodnocení prvků a vazeb • Konečnou množinu účelových funkcí prvků a vazeb systému tj. důvodů jejich existence v rámci systému • Cílovou funkci systému tj. žádoucí stav, cíl, kterého chceme dosáhnout

20. Podstatnou součástí systému je jeho struktura, tj. skladba nebo uspořádání prvků a vazeb. • Strukturu systému je možno zobrazit pomocí orientovanéhografu , jehož vrcholy představují prvky systému, hrany jsou pak vazby systému.

21. Orientovaný graf 2 5 1 7 4 6 3

22. Grafovou strukturu je možno převést do maticové podoby struktury systému tzv. matice sousednosti (obr2). • 1 2 3 4 5 6 7 • 1 01 11 0 00 • 2 0001 1 0 0 • 3 0001 0 1 0 • 4 00001 1 0 • 5 000001 1 • 6 0000001 • 7 0 000000 Obr.2 Matice sousednosti

23. Subsystémem rozumíme tu část systému, jejíž prvky vykazují vůči sobě navzájem více interakcí než k ostatním prvkům systému a plní relativně autonomní funkce v systému. Subsystém tvoří uvnitř systému relativně samostatný a uzavřený celek. • Vymezení subsystémů závisí na tzv. rozlišovací úrovni.

24. Okolí systému je množina vzájemně se ovlivňujících prvků, které nejsou prvky daného systému a z nichž pouze některé jsou v přímém vztahu se systémem. Tyto prvky tvoří tzv. podstatné okolí systému. • Podstatné okolí systému je účelově definovaná množina prvků okolí systému, které jsou prostřednictvím vnějších vazeb systému (vstupů a výstupů) v bezprostřední interakci s hraničními prvky systému. Přitom změna v libovolném prvku podstatného okolí může vyvolat změnu stavu systému.

25. Prvek systému – taková část systému, která tvoří na dané rozlišovací úrovni dále nedělitelný celek, jehož strukturu nechceme nebo nemůžeme rozlišit. • Vnitřní prvek systému je spojen vazbou jen s prvky daného systému. • Hraniční prvek systému je prvek systému, jehož některá z vazeb zprostředkovává interakci systému s jeho podstatným okolím.

26. Vstup systému je zprostředkován vazbou okolí – systém. Jejím prostřednictvím působí podstatné okolí na systém pomocí vstupních parametrů - podnětů. • Výstup systému je zprostředkován vazbou systém – okolí. Jejím prostřednictvím působí systém na podstatné okolí pomocí výstupních parametrů. Jejich souhrn se nazývá reakce nebo odezva systému.

27. Metasystém – abstraktní systém. Jeho prvky jsou vlastnosti výchozího zkoumaného systému uspořádané do vzájemných souvislostí. Jedná se o vyšší stupeň abstrakce, tzv. zavedení systému na systému. • Uzavřený systém – systém pro který není definováno podstatné okolí tj. nemá definovánu žádnou vnější vazbu (vstup, výstup), realizují se pouze vnitřní vazby. • Otevřený systém – má definováno podstatné okolí, má definovány vnější vazby (alespoň jeden vstup a výstup). Ve vztahu tohoto systému k jeho okolí je možno zkoumat chování, vlastnosti a funkce systému.

28. Statický systém – systém, jehož stav se v čase nemění. • Dynamický systém – systém, jehož stav se v čase mění. Systém se vyvíjí vzhledem ke své cílové funkci.

29. Deterministický systém – otevřený systém, jehož chování je jednoznačně určeno stavem systému a podněty působící na vstupech systému. • Stochastický systém – otevřený systém, jehož chování může při témže stavu a stejných podnětech na vstupech systému vykazovat více variant chování v závislosti na pravděpodobnostech výskytu těchto variant. • Učící se systém – systém, který na základě rozboru opakovaných podnětů a svých dosavadních reakcí se snaží dosáhnout účelnějšího chování. • Samoopravující se systém – systém, který má schopnost nahradit některé své už nevyhovující prvky nebo vazby novými buďto z okolí systému nebo z rezerv uvnitř systému.

30. Systém s cílovým chováním – systém, který se chová tak, aby svými reakcemi na podněty směřoval k dosažení požadovaného cíle a požadovaného stavu okolí. • Integrovaný systém – systém, u něhož se dosáhlo vysokého stupně konzistence prvků a vazeb, protože byly odstraněny veškeré redundantní prvky (ve smyslu vícekrát se opakující) a vazby respektive byly doplněny chybějící prvky a vazby pro zajištění konzistence systému. • Stav systému – množina podmínek respektive vlastností, které je možno v systému v daném časovém okamžiku rozpoznat a jež jsou spolu se znalostí vstupů systému postačující informací pro určení výstupů systému.

31. Trajektorie stavů systému – posloupnost stavů systému, která charakterizuje změny stavu systému v závislosti na čase. (Stavová trajektorie vytváří křivky ve fázovém prostoru). • Dynamičnost systému – chování systému závislé na čase. Je reprezentováno stavovou trajektorií, která je závislá na zadání cílové funkce. Přitom se může měnit struktura systému jak co do kvality (změna vlastností stávajících prvků a vazeb) tak i do kvantity (vznik nových a zánik původních vazeb a prvků v systému).

32. Rovnováha systému – stav, kdy struktura systému se už nemění bez ohledu na přijímané vstupy nebo když transformační proces probíhá ve vymezených mezích. Velmi relativní, protože každý systém, který dosáhl rovnovážného stavu, v něm může setrvat pouze po určitou dobu. Jestliže počet vstupů přesáhne únosnou míru, systém je vychýlen z rovnováhy. Může dojít i k jeho zániku anebo se opět stává dynamickým systémem směřujícím k opětovnému dosažení rovnovážného stavu. • Stabilita systému – schopnost systému navracet se do rovnovážného stavu respektive pokračovat v trajektorii vymezené svojí cílovou funkcí.

33. ARCHITEKTURA INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ • Informační systém lze definovat jako soubor lidí, metod a technických prostředků, zajišťujících sběr, přenos, uchování, zpracování a prezentaci dat s cílem tvorby a poskytování informací dle potřeb příjemců informací činných v systémech řízení. • Tato definice zahrnuje člověka jako součást informačního systému a zmiňuje se o míře potřeby příjemců informací.

34. Informační systém • Další definice popisuje informační systém z jiného pohledu a zní: • Informační systém je obecně podpůrný systém pro systém řízení.Jestliže chceme projektovat systém řízení jako takový, musíme znát, jaké jsou cíle a řešit informační systém tak, aby tyto cíle podporoval.

35. Komponenty informačního systému • Informační systém se skládá z následujících komponent: • Technické prostředky (hardware) – počítačové systémy různého druhu a velikosti, doplněné o potřebné periferní jednotky, které jsou v případě potřeby propojeny prostřednictvím počítačové sítě a napojeny na diskový subsystém pro práci s velkými objemy dat. • Programové prostředky (software) – tvořené systémovými programy řídícími chod počítače, efektivní práci s daty a komunikaci počítačového systému s reálným světem a programy aplikačními řešícími určité třídy úloh určitých tříd uživatelů.

36. Komponenty informačního systému • Organizační prostředky (orgware) tvořené souborem nařízení a pravidel definujících provozování a využívání informačního systému a informačních technologií. • Lidská složka (peopleware) – řešení otázky adaptace a účinného fungování člověka v počítačovém prostředí, do kterého je vřazen • Reálný svět (informační zdroje, legislativa, normy) – kontext informačního systému

37. Integrovaný systém • Velmi často se stává, že komplikovaný informační systém v podniku je budován zcela živelně, bez jakékoliv architektonické představy. • Do podniku se nakupuje různorodý hardware, základní a aplikační software od různých dodavatelů tak, jak okamžitá potřeba jednotlivých uživatelů ukáže a nikdo se nestará o to, zda všechny komponenty budou navzájem vytvářet integrovaný systém. • Pro zajištění integrace, průhlednosti a jednoduchosti IS/IT je třeba, aby architektura IS/IT podporovala následující vlastnosti informačního systému podniku:

38. Vlastnosti informačního systému podniku • Strategická orientace – informační systém (IF) musí být schopen podporovat dosažení strategických cílů podniku • Adekvátní funkční spektrum – IF musí pokrývat všechny uživatelské požadavky na funkce IS/IT, které jsou ve shodě se strategickými cíli podniku

39. Vlastnosti informačního systému podniku • Integrovanost – IS/IT musí být integrován z hlediska funkčního, datového, softwarového, hardwarového a z hlediska uživatelského rozhraní: • funkce IS se nesmějí překrývat a nesmí být ve vzájemném rozporu • jednou uložená data musí být dostupná všem aplikacím, které je vyžadují • jednotlivé softwarové komponenty musí být navzájem provázány, musí respektovat tytéž technologické standardy a musí být dostupné všem oprávněným uživatelům • hardwarové komponenty musí být navzájem propojitelné v rámci integrované počítačové sítě podniku • uživatelský interface aplikací musí být vytvořen na základě shodných standardů

40. Vlastnosti informačního systému podniku • Otevřenost – systém musí být schopen postupně přijímat další nové technické a softwarové komponenty, datové zdroje apod. aniž by se narušila jeho provozuschopnost • Jednoduchost – systém musí být relativně snadno pochopitelný a průhledný pro uživatelskou sféru • Flexibilita – systém musí v provozu pružně reagovat na nové požadavky ze strany uživatelů a to bez zásahu do programového řešení aplikace (parametričnost)

41. Vlastnosti informačního systému podniku • Udržovatelnost – systém musí být vytvořen pomocí specifického vývojového prostředí a řádně zdokumentován, aby případné ůpravy programů byly relativně snadné a přijatelně nákladné • Efektivní provozuschopnost – systém musí zajistit • přijatelnou dobu odezvy • funkční spolehlivost • bezpečnost dat před výpadky systému • ochranu dat před neautorizovaným užitím

42. Proč je přikládán architekturám IS/IT takový význam. • Architektura vytváří relativně stabilní rámec řešení IS/IT,do něhož jsou v průběhu vývoje IS postupně začleňovány jednotlivé aplikace a další komponenty podle předem připraveného plánu a podle technologických, ekonomických a dalších možností, ale s už předem definovanými základními vazbami na ostatní části systému. • Architektura IS/IT je významným komunikačním prostředkem mezi vedením podniku a projektanty při formulaci základních představ o IS/IT a o prioritách řešení. Architektura zajišťuje vzájemné porozumění investorů, uživatelů a řešitelů ohledně časové implementace jednotlivých aplikací, dat a rozhraní. • Pokud je architektura navržena jako dostatečně otevřená, předvídající budoucí změny, zajišťuje stabilitu vývoje IS. (Nevyhovuje-li některá z komponent systému, musí být umožněna její náhrada jinou, vyhovující danému účelu).

43. Globální a dílčí architektury • Metodik pro návrh a vývoj IS/IT je celá řada, ale v zásadě respektují tzv. globální a dílčí architekturu. • Za globální architekturu považujeme hrubý návrh celého IS/IT, dílčí architektury jsou pak detailnější návrhy IS/IT z hlediska různých pohledů na systém

44. Funkční architektura – představuje návrh hierarchie funkcí IS/IT • Procesní architektura – představuje návrh procesů probíhajících v podniku tj. souhrn činností, které reagují na určitou událost (datovou, časovou apod.) • Datová architektura – je návrhem datové základny podniku (datových objektů a jejich vazeb, databázových tabulek a jejich fyzického uložení atd.) • Technologická architektura – popisuje technologické řešení IS/IT (klient – server architektura, tříúrovňová architektura apod., standardy uživatelského rozhraní …) • Softwarová architektura – určuje z jakých softwarových modulů bude systém postaven a jaké jsou mezi nimi vzájemné vazby • Hardwarová architektura – určuje typy, počty a vzájemné vazby hardwarových komponent

45. Globální architektura IS/IT • Globální architekturu je možno velmi dobře znázornit graficky s doprovodným slovním popisem. • Základem grafického schématu jsou jednotlivé stavební bloky IS, z nichž každý představuje jednu aplikaci (resp. skupinu aplikací) IS a reprezentuje současně požadované funkce aplikace, datovou základnu, software, který zajišťuje aplikaci, základní software a hardware, které jsou technologickým prostředím aplikace.

46. Charaketer jednotlivý stavební blok IS: • věcná orientace (nákup, prodej, účetnictví) • vztah k úrovni řízení podniku (operativní, taktické, strategické) • metody projekce a provozu daných aplikací ( řízení oběhu dokumentu ve firmě, aplikace na podporu řízení a rozhodování apod.) • stupeň úrovně automatizovaných řešení (od rozličných individuálních řešení na míru k postupné standardizaci funkcí, dat i technologií)

47. technologický princip, na kterém je řešení příslušného bloku založeno (multidimenzionální tabulky, datové sklady apod.) • parametry softwarových produktů na trhu, které danou problematiku řeší

48. Základní stavební bloky architektury IS/IT

49. Základní stavební bloky architektury IS/IT • TPS -TransactionProcessingSystemje blok zaměřený na podporu hlavní činnosti podniku na operativnl úrovni. • Tento blok je nejspecifičtějším blokem celkové architektury. Je závislý na charakteru podniku (výrobní, obchodní, dopravní, zemědělský, banka, pojišťovna atd.). • U výrobních podniků je dále závislý na tom, zda výroba má charakter kusové výroby, hromadné výroby nebo kontinuální výroby, u obchodních podniků je závislý na typu prodávaných komodit, na teritoriích nákupu a prodeje apod.

50. Základní stavební bloky architektury IS/IT • U výrobních podniků jsou TPS založeny na tzv. CIM (ComputerIntegratedManufacturing) koncepci. Základním principem této koncepce je integrace výrobních procesů ve dvou základních Iiniích: • výrobkové - návrh výrobku, návrh technologie výroby, návrh NC programů • zakázkové - přijetí zakázky, harmonogram realizace zakázky, plánování materiálových.a kapacitních požadavků, uvolnění zakázky do výroby, její realizace, expedice hotových výrobků, nákladové kalkulace atd..