Для чего создаются системы

Цели создания информационных систем

Целью создания информационной системы является: минимизация времени между совершением производственно-хозяйственных операций и их информационным отображением для принятия управленческих решений; создание эффективной структуры управления предприятием; повышение эффективности взаимодействия и улучшение качества работы всех структурных подразделений предприятия; совершенствование документооборота; экономия материальных, технических ресурсов и денежных средств, поиск источников возникновения необоснованных затрат; создание математического и статистического аппарата для лучшего анализа и прогнозирования деятельности предприятия; выход на новый уровень конкурентоспособности.

Цель использования информационной системы

Решение структурированных задач, полная автоматизация их решения, т.е. сведение роли человека к нулю. Решение неструктурированных задач из-за невозможности создания математического описания и разработки алгоритма связано с большими трудностями. Возможности использования здесь информационной системы невелики. Решение в таких случаях принимается человеком из эвристических соображений на основе своего опыта и, возможно, косвенной информации из разных источников. Информационные системы, используемые для решения структурированных задач, подразделяют на два вида:

Создающие — управленческие отчеты и ориентированные главным образом на обработку данных (поиск, сортировку, и т.п.). Используя сведения, содержащиеся в этих отчетах, управляющий принимает решение;

Разрабатывающие — возможные альтернативы решения. Принятие решения при этом сводится к выбору одной из предложенных альтернатив. Информационные системы, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельными или экспертными.

Модельные информационные системы предоставляют пользователю математические, статистические, финансовые и другие модели, использование которых облегчает выработку и оценку альтернатив решения. Экспертные информационные системы обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счет создания экспертных систем, связанных обработкой знаний.

Заключение

Информационные технологии прочно вошли в нашу жизнь. Применение ЭВМ стало обыденным делом, хотя совсем ещё недавно рабочее место, оборудованное компьютером, было большой редкостью. Информационные технологии открыли новые возможности для работы и отдыха, позволили во многом облегчить труд человека.

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

Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации компьютера. Кроме того, техническое воплощение информационной системы само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление.

Как и для чего создаются современные системы управления предприятием

Системы управления предприятием можно разделить на два больших класса:

• информационные системы управления предприятием, основанные на базе компьютерных технологий;
• стандартные системы управления предприятием, построенные на основе требований национальных и международных стандартов.

Информационные системы – «искусственный интеллект» предприятия

Попробуйте представить, что каждое решение вашего предприятия просчитывается с использованием всего объема накопленной информации о прошлой, текущей и планируемой деятельности. Добавив к этому удобство в использовании, обработке и хранении информации, можно получить характеристику информационных систем управления предприятием, построенных на базе компьютерных технологий.

Информационные системы управления предприятием подразделяются на классы, базирующиеся на стандартных технологиях. К основным классам систем управления предприятием относятся:

MSP (Master Schedule Planning) – объемно-календарное планирование. Системы управления предприятием такого класса позволяют вести планирование и учет материальных, финансовых и человеческих ресурсов на мелких и средних предприятиях.

MRP (Material Requirement Planning) – планирование материальных ресурсов. Цель функционирования системы управления такого класса – определение конечной потребности в ресурсах по данным объемно-календарного плана производства. Ключевым в системе является приведение состава изделий к списку, по которому производится заказ материалов или планирование производства для внутреннего потребления.

MRP II (Manufacturing Recourse Planning) – планирование производственных ресурсов с анализом результатов производственного плана. Системы MRP II включают три уровня планирования: определение средств, требуемых для выполнения долгосрочных прогнозов на семейство продуктов, создание общего расписания на основе комбинации реальных заказов со средневременными прогнозами и детальный план потребности в ресурсах и мощностях.

ERP (Enterprise Recourse Planning) – класс интегрированных систем управления предприятием. Системы ERP представляют наиболее совершенные системы управления предприятием. Они предполагают унифицированную, централизованную базу данных, единое приложение и общий пользовательский интерфейс для финансово-хозяйственных задач всего предприятия: производственных, экономических, сбыта и хранения продукции.

Интегрированные системы управления предприятием (ERP – класс) построены на принципах управления процессами. Типичная ERP система включает процессы пяти уровней. Процессы первого уровня соединяют поставщиков, потребителей, персонал, акционеров, транспортных агентов, органы власти, а также прочие задействованные в деятельности организации стороны, то есть это управление снабжением, сбытом, персоналом, производством, финансами, проектами и т. д. Процессы второго уровня представляют собой детализацию процессов первого уровня. Например, в процесс первого уровня – снабжение – входят такие процессы второго уровня, как установление требований к поставкам, ведение реестра поставщиков, оценка поставщиков, входной контроль продукции и т. д. Процессы третьего уровня представляют собой детализацию процессов второго уровня и т. п. Нижний, пятый уровень процессов включает описание деятельности, выполняемой отдельно взятым сотрудником. Такой подход делает организацию мобильной и легко управляемой. Руководство может обнаружить несоответствия в месте их возникновения и изменить деятельность предприятия, откорректировав ключевые процессы.

Внедрение интегрированной системы управления (ERP-класс) на крупном западном предприятии приносит следующие результаты:

• уменьшение складских помещений на 25%;
• уменьшение остатка товаров на складах на 40%;
• увеличение оборачиваемости товарно-материальных запасов на 65%;
• увеличение оборачиваемости средств в расчетах на 30%;
• уменьшение затрат на административно-управленческий аппарат на 30% и т. д.

Первое, что делает западная компания для обеспечения эффективности управления, – создает единое информационное пространство на базе современных информационных систем управления. Информационные системы управления предприятием в своем большинстве многофункциональны, поэтому выбираются в зависимости от размера предприятия, а не от специфики его деятельности.

Стандартные системы управления – «управление по целям»

В подходах к управлению западными предприятиями используется концепция Management by Objectives – «управление по целям». Каждая цель является объектом управленческого воздействия и составляет основу специализированного вида управленческой деятельности. То есть управление разделено на управление финансами, управление персоналом, управление закупками, управление качеством, управление сбытом и др. Для специализированных предприятий существуют специализированные виды управленческой деятельности, например: управление безопасностью грузоперевозок морским путем, управление надежностью эксплуатации оборудования и др. Для большинства направлений разработаны стандартные системы управления предприятием.

Второй шаг, который делает западная компания для обеспечения эффективности управления, – выбирает ключевые направления деятельности, где целесообразно построить стандартную систему управления.

Для того чтобы ответить на вопрос, какая система управления принесет предприятию наилучшие результаты, необходимо проанализировать опыт других предприятий и мнение потребителей.

Согласно статистическим данным наиболее распространенными и используемыми в мире являются системы управления качеством, построенные по требованиям международных стандартов ISO серии 9000. Их используют практически все крупные предприятия в промышленно развитых странах мира, и большая часть мелких и средних компаний. На втором месте находятся системы управления окружающей средой, построенные по требованиям международных стандартов ISO серии 14000. На третьем месте по использованию находятся стандарты на системы информационной безопасности, системы управления зданиями и сооружениями, социальной ответственностью и др.

Популярность систем управления качеством, построенных по требованиям международных стандартов ISO серии 9000 и систем управления окружающей средой, построенных по требованиям международных стандартов ISO серии 14000 объясняется следующим. Доминирующая часть потребителей относится к юридическим лицам, использующим продукцию для дальнейшего производства или перепродажи. Таких потребителей более всего интересует стабильность поставок и бездефектность продукции. Стабильное соответствие декларируемых характеристик обеспечивается системой управления качеством. Наиболее универсальные требования к системе менеджмента качества устанавливаются международными стандартами ISO серии 9000. Экономические преимущества предприятий, имеющих систему качества, перед предприятиями, у которых ее нет, подтверждаются специальными исследованиями. По оценкам экспертов, ведущие западные компании с высочайшим исходным уровнем организации производства (например, Scania, Volvo, Prips (Швеция) смогли повысить прибыль на 10-20% в результате построения и сертификации систем качества.

При заключении долгосрочных партнерских отношений предприятия, имеющие «сомнительную» репутацию в области экологии или соблюдения прав человека, проигрывают перед конкурентами. Это связано с рядом причин. Среди них можно выделить высокую вероятность нестабильности деловых отношений, которая может быть вызвана внутренней нестабильностью в организации, конфликтными ситуациями с персоналом, экологическими службами и общественными организациями. Кроме того, репутация организации в значительной степени зависит от того, с кем она поддерживает деловые отношения. Стабильность работы организации и как следствие – стабильность поставок обеспечивается соблюдением производителем требований по экологии, правам человека благодаря функционированию системы управления окружающей средой и системы управления социальной ответственностью.

В рыночной среде, в условиях изобилия рыночных предложений, доверие потребителя к организации играет одну из основных ролей при выборе потребителем товара или услуги. Таким образом требования стандартов, используемых в организации, призваны обеспечить не только доверие к производимой продукции либо услуге, но и доверие к самой организации.

Политика предприятия и средства ее реализации

Третий шаг, который делает западная компания для обеспечения эффективности управления, – определяет политику в ключевых направлениях деятельности и внедряет стандартную систему управления в этих направлениях.

В центре любой системы управления лежит политика в той области, на которую распространяется система управления. В частности, для построения системы управления качеством руководство должно сформулировать политику в области качества, системы управления финансами – финансовую политику и т. д. В политике руководство предприятия должно определить цели и задачи предприятия в данной области, собственные цели и обязательства.

Сформулированные политикой цели и задачи следует контролировать. Так, если речь идет о постоянном увеличении удовлетворения потребителя или об увеличении доли рынка, этот процесс должен быть под контролем регулярных маркетинговых исследований. В политике может быть также определена желаемая тенденция развития предприятия либо бизнеса (приобретение компанией новых производств).

Политику необходимо сформулировать таким образом, чтобы сделать целенаправленной деятельность каждого сотрудника. Обычно политика предприятия формулируется на одном листе, заверяется подписью первого руководителя и печатью. Она предоставляется для ознакомления каждому сотруднику. Кроме стратегии руководства, на политику предприятия воздействует целый ряд внешних факторов. Приведем пример факторов, влияющих на политику в области качества:

• гарантии предприятия относительно производимой или реализуемой продукции;
• требования законодательства;
• требования потребителей к качеству продукции и системам обеспечения качества;
• требования к качеству, принятые ближайшими конкурентами;
• экономические расчеты;
• технологические условия.

Управление процессами как часть системы управления

Современные системы построены также на принципах управления процессами, и легко интегрируются как между собой, так и с информационными системами управления предприятием.

Стандартная система управления включает:

• описание деятельности, необходимой для реализации политики, в виде процессов;
• описание последовательности и взаимодействия этих процессов;
• организационную структуру, распределение полномочий и ответственности в системе;
• методики и методы осуществления процессов;
• описание ресурсов, необходимых для адекватной реализации процессов;
• установление критериев и методов, которые потребуются для мониторинга процессов;
• установление информационных каналов, необходимых для мониторинга процессов;
• измерение и анализ процессов.

Таким образом, исходя из современных подходов к управлению, деятельность предприятия моделируется как совокупность процессов, каждый из которых находится под контролем и управлением ответственного лица. Определенный набор этих процессов составляет основу стандартной системы управления, построенной по требованиям стандартов в узко специализированной области. Каждая из стандартных систем управления направлена на реализацию политики, сформулированной руководством предприятия в данной области. Стандартные системы управления определены наиболее важными для предприятия направлениями. Совокупность специализированных систем управления и единой информационной системы управления составляет общую систему управления предприятием, которая направлена на реализацию общей политики предприятия и находится в процессе постоянного контроля, анализа и совершенствования.

Сертифицированная система управления – показатель стабильности предприятия

Построение любой стандартной системы управления так же, как и информационной системы управления, происходит на протяжении периода времени от нескольких месяцев до года. Но эти затраты временных и финансовых ресурсов для западных предприятий имеют высокую степень окупаемости.

Соответствие системы управления требованиям международных стандартов может быть подтверждено сертификатами, которые выдаются органами сертификации. Это – основные показатели, определяющие стабильность функционирования организации на рынке. Наиболее признанными являются сертификаты на системы управления, выданные следующими организациями: Bureau Veritas (Франция), ABS (США), Den Norske (Норвегия), LloydХs Register (Англия), TUV (Германия), SGS (Швейцария).

Четвертый шаг, который делает западная компания для обеспечения эффективности управления, – сертифицирует системы управления с помощью признанных в мире сертификационных обществ.

Внедряя систему управления в соответствии с требованиями международных стандартов, руководство предприятия принимает на себя такие обязательства:

1. Определение политики в данной области.

2. Назначение своего официального представителя, который бы обеспечивал разработку, внедрение и поддержание в рабочем состоянии системы управления согласно требованиям используемого стандарта.

3. Проведение периодического анализа системы управления для подтверждения ее функциональной пригодности и эффективности в соответствии с требованиями используемого стандарта и принятой поставщиком политики. Данные такого анализа регистрируются.

Актуальность систем управления в Украине

Десятки украинских предприятий внедряют современные информационные системы управления и тысячи – создают единое информационное пространство. В 1996 году предприятий, имеющих систему менеджмента качества, построенную по требованиям стандартов ISO 9000, было шесть, а в 2000 году их уже насчитывается около 150. Результаты построения и сертификации систем качества очень неоднозначны. Есть множество положительных примеров, когда в результате построения одной из систем управления предприятием были повышены экономические показатели производства. В частности, сертификат на систему качества, выданный зарубежным органом по сертификации, существенно расширил экспортные возможности многих украинских предприятий.

Впрочем, в отечественной практике существуют также примеры, когда внедрение систем управления на предприятиях было малоэффективным. Большинство причин низкой рентабельности внедрения систем управления связано с устаревшими организационно-управленческими технологиями, используемыми на украинских предприятиях. Поэтому основной задачей развития предприятий является поэтапное освоение современных организационно-управленческих технологий, широко применяемых предприятиями в промышленно-развитых странах.

Наиболее оптимальный путь создания системы управления на украинских предприятиях:

1. Создание единого информационного пространства на базе имеющейся в наличии техники.

2. Внедрение сетевых программных средств, позволяющих управлять потоками информации.

3. Определение политики предприятия и направлений, имеющих для предприятия принципиальное значение.

4. Описание ключевых процессов, составление бизнес-модели предприятия.

5. Оценка ключевых процессов, составление «Профиля развития предприятия» (см. диаграмму «Профиль развития предприятия»).

6. Последовательная реструктуризация наименее развитых процессов.

7. Внедрение бизнес-планов по продукции и видам деятельности, аудит процессов, анализа и сокращения затрат.

8. Внедрение раздельного бюджета по продуктам и видам деятельности.

9. Внедрение методов управления проектами, создание проектов по совершенствованию структуры управления.

10. Внедрение интегрированного финансового учета.

11. Внедрение современной информационной системы управления.

12. Выбор ключевых направлений деятельности, в которых целесообразно построить стандартную систему управления.

13. Определение политики в ключевых направлениях деятельности и внедрение стандартных систем управления в этих направлениях.

14. Сертификация систем управления с помощью признанных в мире сертификационных обществ.

Создание системы управления на украинских предприятиях на уровне современных мировых стандартов может занять от 5 до 20 лет, в зависимости от размера предприятия. В то же время поэтапное освоение систем управления предприятием – процесс «благодарный» как с точки зрения возврата инвестиций, так и с точки зрения развития предприятия.

Полное руководство по проектированию систем в виде схемы

Разработка надёжной, масштабируемой и эффективной системы может оказаться довольно сложным делом. Однако понимание основных принципов и компонентов этого процесса может сделать его более управляемым. В статье рассмотрим основные компоненты в проектировании систем: DNS, балансировка нагрузки, API-шлюз и другие. Также предоставим краткую схему, которая поможет разработчикам проектировать системы разной сложности.

Схема проектирования системы

А вот наглядная схема.

С ней разработчик всегда сможет быстро освежить в памяти ключевые принципы и методы проектирования систем. Схема охватывает такие темы, как DNS, балансировка нагрузки, API-шлюз, обработка видео и изображений, кэширование, базы данных, генерация уникальных идентификаторов.

Также указаны стандартные компоненты системы, такие как сервисы платежей и рекомендаций, протоколы чата и потоковой передачи данных. Имея под рукой эту схему, вам будет проще проектировать и внедрять масштабируемые, эффективные и надежные системы.

Раздел 1: Принципы проектирования систем

1.1: Модульность

Разделение системы на более мелкие, управляемые модули помогает снизить ее сложность, улучшить удобство обслуживания и возможности повторного использования.

1.2: Абстракция

Чтобы упростить сложные системы, можно скрыть подробности их реализации и демонстрировать только основные функции. Такой подход также способствует модульности.

1.3: Разбиение на слои

Распределение системы по слоям, каждый из которых содержит определенный набор функций, помогает адресно работать с проблемами и улучшает удобство обслуживания.

1.4: Масштабируемость

Проектирование системы с учетом возрастания нагрузки на нее. С возросшей нагрузкой можно справляться добавлением дополнительных ресурсов (горизонтальное масштабирование) или оптимизацией мощности системы (вертикальное масштабирование).

1.5: Производительность

Оптимизация времени отклика, пропускной способности и использования ресурсов — все это важно учитывать для проектирования эффективной системы.

1.6: Безопасность

Чтобы обеспечить конфиденциальность, целостность и доступность системы, нужно внедрять соответствующие инструменты обеспечения безопасности.

1.7: Отказоустойчивость и способность к восстановлению

Проектирование систем, которые устойчивы к сбоям и могут восстанавливаться после ошибок.

Раздел 2: Ключевые компоненты проектирования систем

2.1: DNS (система доменных имен)

DNS — это иерархическая и децентрализованная система именования компьютеров, сервисов или других ресурсов, подключенных к Интернету или частной сети. Она переводит понятные человеку доменные имена (например, www.example.com) в IP-адреса, делая доступ к веб-сайтам и сервисам более удобным.

2.2: Балансировка нагрузки

Балансировка нагрузки — это распределение сетевого трафика между несколькими серверами, чтобы ни один не был перегружен. Такой подход повышает доступность, надежность и производительность системы. Примеры стандартных алгоритмов балансировки нагрузки — Round Robin, Least Connections и IP Hash.

2.3: API-шлюз

API-шлюз — это сервер-посредник между клиентами и микросервисами в распределенной системе. Он управляет запросами и маршрутизирует их, обеспечивает соблюдение политик безопасности, а также может предоставлять дополнительные функции, такие как кэширование, ведение журнала и мониторинг.

2.4: Сеть доставки контента (CDN)

CDN — это распределенная по разным локациям сеть серверов. С ее помощью пользователи получают контент с меньшей задержкой и большей пропускной способностью. CDN кэширует контент на периферийных серверах, которые находятся близко к конечным пользователям. Эта сеть повышает производительность системы и снижает нагрузку на сервер-источник.

2.5: Очередь сообщений

Сообщения временно хранятся в очереди, чтобы облегчить взаимодействие между компонентами распределенной системы. Также эта очередь обеспечивает асинхронную обработку компонентов и помогает разделять их. Это позволяет улучшить масштабируемость и отказоустойчивость системы.

2.6: Коммуникационные протоколы

При разработке систем используются различные коммуникационные протоколы, такие как HTTP/HTTPS, WebSocket и gRPC. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Поэтому при выборе нужно учитывать важные для вас моменты, такие как задержка, безопасность и требования к передаче данных.

2.7: Кэш

Кэширование — это метод временного хранения копий данных. Он позволяет быстрее находить эти данные при последующих запросах. Кэширование помогает снизить задержку, нагрузку на сервер и потребление полосы пропускания. Примеры популярных подходов в этой области включают кэширование в памяти, распределенное и браузерное кэширование.

2.8: База данных

Выбор подходящей базы данных для системы зависит от таких факторов, как структура, масштабируемость и согласованность данных, а также задержка в доступе к ним. К распространенным типам решений относятся реляционные базы данных (например, MySQL, PostgreSQL), базы данных NoSQL (например, MongoDB, Cassandra) и базы данных NewSQL (например, Cockroach DB, Google Spanner).

2.9: Техники репликации

Репликация — это сохранение нескольких копий данных на разных узлах системы для повышения ее надежности, доступности и отказоустойчивости. Примеры стандартных подходов включают синхронную, асинхронную и полусинхронную репликацию.

2.10: Распределенная генерация уникальных идентификаторов

Создание уникальных идентификаторов в распределенной системе может быть сложной задачей, но ее нужно решить, чтобы поддерживать согласованность и целостность данных.

Раздел 3: загрузка видео и изображений по чанкам с помощью подписанных URL-адресов

В этом разделе мы рассмотрим, как загружать большие файлы видео и изображений частями с помощью подписанных URL-адресов. Этот метод может повысить эффективность и надежность загрузки файлов, особенно в случаях с плохим подключением к сети.

3.1: Что такое подписанные URL-адреса?

Это специальные URL-адреса, которые предоставляют временный безопасный доступ к определенному ресурсу. Например, к объекту в облачном хранилище. Эти URL содержат сигнатуру аутентификации, которая позволяет пользователю выполнить определенное действие. Например, загрузить или скачать файл в течение ограниченного периода времени. Популярные провайдеры облачных хранилищ, такие как Amazon S3 и Google Cloud Storage, позволяют создавать подписанные URL-адреса. Вот пример того, как может выглядеть подписанный URL:

3.2: Чанковая загрузка

Загрузка больших файлов за один запрос может привести к тайм-аутам, большому расходу памяти и повышенному риску сбоев из-за нестабильности сети. Чтобы решить эту проблему, большие файлы разбивают на мелкие фрагменты и загружают их последовательно или параллельно. Такой подход повышает эффективность и надежность загрузки. Он известен как «чанковая» загрузка или загрузка «по частям».

3.3: Комбинирование подписанных URL-адресов и чанковой загрузки

Чтобы загружать видео и изображения частями, используя подписанные URL-адреса, выполните следующие действия:

Разделите файл на чанки. Разделите большой файл на мелкие фрагменты на стороне клиента. Обычно это делается с помощью JavaScript. Размер чанка может варьироваться, но для оптимальной загрузки важно добиться баланса между количеством запросов и размером каждого чанка.

Запросите подписанные URL для каждого чанка. Отправьте на ваш сервер запрос для создания подписанных URL. Сервер должен создать подписанный URL с соответствующими разрешениями и временем действия и вернуть его клиенту.

Загрузите чанки с помощью подписанных URL-адресов. Загрузите чанки в облачное хранилище. В зависимости от желаемого уровня параллелизма и условий сети эти загрузки могут выполняться последовательно или параллельно.

Подтвердите успешную загрузку и выполните сборку. Как только все чанки будут загружены, сообщите об этом серверу, чтобы подтвердить завершение загрузки. После этого сервер может собрать фрагменты в исходный файл, а также выполнить дополнительную обработку или проверку.

Обработайте неудачные загрузки. Если какой-либо чанк не будет загружен, повторите попытку, используя новый подписанный URL-адрес. Или примените свою стратегию обработки ошибок, чтобы обеспечить бесперебойную работу.

Используя подписанные URL-адреса и чанковую загрузку, разработчики могут эффективно и безопасно обрабатывать большие видео и изображения, а также повышать надежность и производительность своих систем.

Раздел 4: Протоколы чата и потоковой передачи данных

В этом разделе мы рассмотрим протоколы чата и потоковой передачи, которые обеспечивают связь в реальном времени и потоковую передачу данных между клиентами и серверами. Понимание этих протоколов поможет разработчикам создавать интерактивные и отзывчивые приложения.

4.1: RTMP (Real-Time Messaging Protocol)

RTMP — это запатентованный протокол Adobe Systems. Он нужен для потоковой передачи аудио, видео и данных через Интернет, широко используется в приложениях для потоковой передачи видео и обеспечивает низкую задержку при передаче данных между клиентами и серверами. Однако из-за зависимости от Flash Player его популярность в последние годы снизилась.

4.2: WebRTC (Web Real-Time Communication)

WebRTC — это проект с открытым исходным кодом, который обеспечивает передачу аудио, видео и данных в реальном времени в браузерах и мобильных приложениях. Он поддерживает одноранговые соединения, снижает задержку и нагрузку на сервер. WebRTC широко используется в видеоконференциях, онлайн-играх и других приложениях, требующих связи в реальном времени.

4.3: WebSocket

WebSocket — это коммуникационный протокол, который обеспечивает двунаправленную, полнодуплексную связь между клиентом и сервером через одно долговременное соединение. Благодаря низкой задержке и эффективным коммуникационным возможностям WebSocket часто используется в приложениях с передачей данных в реальном времени. Например, в чатах и сервисах уведомлений.

4.4: SSE (Server-Sent Events)

Server-Sent Events (SSE) — это технология, которая позволяет серверам получать данные о клиентских событиях через HTTP-соединение. Она предназначена для односторонней связи от сервера к клиенту в реальном времени, что делает ее подходящим решением для приложений, работающих с новостными лентами и уведомлениями.

4.5: HTTP Short Polling

В случае с Short Polling клиенты неоднократно отправляют HTTP-запросы на сервер, чтобы проверить наличие новых событий. Несмотря на простоту реализации метода, он может привести к высокой нагрузке на сервер и увеличению задержки из-за постоянных запросов, особенно если новые события происходят нечасто.

4.6: HTTP Long Polling

Это улучшенный вариант Short Polling: клиент посылает запрос на сервер, а сервер держит его открытым до получения новых данных. Такой подход снижает количество запросов и нагрузку на сервер, однако он все же может приводить к задержкам и требует тщательного управления ресурсами сервера.

4.7: Вебхуки

Вебхуки — это определяемые пользователем HTTP-коллбеки, запускаемые в результате определенных событий в системе. Когда происходит событие, сайт-источник отправляет HTTP-запрос на URL, настроенный для вебхука. Этот подход позволяет обеспечить эффективное, привязанное к событиям взаимодействие между разными системами или сервисами.

4.8: Stream API

Stream API позволяет клиентам получать непрерывный поток данных с сервера, часто с помощью соединения по HTTP или WebSocket. Эти API предназначены для приложений, которым нужно получать данные в реальном времени. Например, это актуально для лент социальных сетей, данных фондового рынка и аналитики в реальном времени.

Понимая и используя эти протоколы чата и потоковой передачи данных, разработчики могут создавать приложения с быстрым откликом на действия пользователя и передачей данных в реальном времени.

Раздел 5: Стандартные компоненты при проектировании системы

В этом разделе мы рассмотрим некоторые стандартные компоненты, часто встречающиеся в современных системах. Понимание этих компонентов поможет разработчикам легко интегрировать их в свои системы и повышать их общую функциональность.

5.1: Платежный сервис

Платежные сервисы обрабатывают транзакции между клиентами и компаниями. Для сервисов электронной коммерции и платформ, основанных на подписке, критически важно интегрировать надежный платежный сервис. Примеры популярных сервисов: Stripe, PayPal и Square. Обычно они предоставляют API для обеспечения безопасности транзакций и управления повторяющимися платежами, возвратами и т. п.

5.2: Сервис аналитики

Сервисы аналитики позволяют собирать, обрабатывать и визуализировать данные, помогая компаниям принимать взвешенные решения. Они могут отслеживать поведение пользователей, контролировать производительность системы и анализировать тенденции. Примеры таких сервисов — это Google-Analytics, Mixpanel и Amplitude. Интеграция сервисов аналитики в систему поможет компаниям оптимизировать свои предложения и улучшить клиентский опыт.

5.3: Сервисы уведомлений

Сервисы уведомлений информируют пользователей о новостях, событиях и другой важной информации. Эти сервисы могут доставлять уведомления по почте, SMS, отправлять push-уведомления.

Примеры сервисов: Firebase Cloud Messaging (FCM), Amazon Simple Notification Service (SNS) и Twilio.

5.4: Поисковые сервисы

Мощная поисковая система необходима для систем с большим объемом данных или контента. Она должна быть масштабируемой и обеспечивать быстрый и релевантный поиск. Примеры поисковых сервисов — Elasticsearch, Apache Solr и Amazon CloudSearch. Обычно они поддерживают фильтры, полнотекстовый и фасетный поиск. Это позволяет пользователям находить нужную информацию быстро и эффективно.

5.5: Служба рекомендаций

Сервисы рекомендаций показывают пользователям персонализированные предложения на основе их предпочтений, поведения и других факторов. Они могут значительно повысить вовлеченность и удовлетворенность пользователей. Методы создания рекомендаций включают коллаборативную и контентную фильтрацию, а также гибридные подходы. Для создания более сложных рекомендаций также можно использовать алгоритмы машинного обучения, такие как матричная факторизация и глубокое обучение.

Включая эти стандартные компоненты в свои системы, разработчики могут повысить функциональность приложений и улучшить клиентский опыт.

Раздел 6: Передовые практики системного проектирования

6.1: Сбор требований

Тщательно изучите и задокументируйте требования к системе перед началом проектирования.

6.2: Шаблоны проектирования

Используйте проверенные шаблоны для решения повторяющихся проблем и улучшения общей архитектуры.

6.3: Документация

Документируйте свои решения, предположения и обоснования в рамках проекта, чтобы улучшить взаимодействие с заинтересованными сторонами и повысить удобство обслуживания системы.

6.4: Итеративное проектирование

Доработайте свой проект в рамках нескольких итераций и циклов обратной связи. Позвольте ему расти и развиваться.

6.5: Тестирование и валидация

Проверьте соответствие вашего проекта требованиям и проведите тестирование для выявления и устранения потенциальных проблем.

Заключение

Проектирование системы — многогранный и сложный процесс, требующий глубокого понимания разных компонентов, протоколов и методов. В статье мы рассмотрели такие темы, как DNS, балансировка нагрузки, API-шлюзы, обработка видео и изображений, кэширование, базы данных, генерация уникальных идентификаторов, стандартные компоненты, такие как сервисы платежей и рекомендаций, а также протоколы чата и потоковой передачи данных.

Используя эти знания, разработчики могут создавать масштабируемые, эффективные и надежные системы, которые отвечают поставленным требованиям и обеспечивают бесперебойную работу пользователей. Важно помнить, что проектирование системы — итерационный процесс, и для создания и поддержки успешных приложений нужно постоянное совершенствование. Разработчик, который понимает рассмотренные выше концепции и важность адаптивности, может уверенно проектировать и внедрять надежные системы.

Другие наши статьи и переводы по бэкенду и асинхронному программированию для начинающих:

Другие наши статьи по бэкенду и асинхронному программированию для продвинутого уровня:

Информационные системы: определение и методологии создания

Информационная система (ИС) – это специализированная система, которая необходима для того, чтобы хранить, искать и обрабатывать информацию. Она включает в себя соответствующие организационные ресурсы, отвечающие за обеспечение и распространение информации.

ИС нужна для того, чтобы своевременно доставлять информацию. Помогает удовлетворять определенные потребности в информации в рамках заданной предметной области. Результатом послужит информационная продукция. К ней относят:

• массивы данных;
• IT-услуги;
• базы данных;
• различные документы.

Понятие ИС интерпретируется согласно имеющегося контекста. В широком понимании это связь, в которой обязательно есть программное обеспечение, данные и персонал, а также организационное ПО. В широком понимании это совокупность содержащейся в базе данных информации и обеспечивающих ее грамотную обработку информационные технологии и всевозможные технические средства.

В деятельности организации ИС рассматривается как программное обеспечение, реализующее деловую стратегии и бизнес-процессы. Цель – создание и развертывание единой корпоративной системы, которая будет удовлетворять потребности подчиненных в электронной информации, а также подразделений организации.

Основные понятия

Перед тем как рассматривать проектирование информационных систем, необходимо запомнить несколько ключевых понятий. Без них дальнейшее изучение темы вызовет определенные трудности:

1. Система – любые объекты, которые рассматриваются в качестве единого целого. Объекты сложного характера. Включают в себя разнородные компоненты, связанные друг с другом. Они образовывают единый объект.
2. Подсистема – отдельный объект, включенный в состав системы. Состоит из иных элементов разного вида.
3. Основной элемент функционирования ИС – устройство, обеспечивающее работу рассматриваемого компонента. В современной интерпретации выражен компьютером. Все чаще здесь встречается периферийное оборудование и серверы.

Для того, чтобы лучше понимать рассмотренные термины, можно изучить предложенную таблицу.

Для чего требуются

ИС в 21 веке является основным элементом в сфере IT-технологий. Соответствующие системы нужны для определенных целей. Они обеспечивают:

• обработку информации;
• сбор различных данных;
• хранение;
• поиск;
• выдачу (выведение) информации.

Полученные сведения анализируются и изучаются получателями для принятия решений в различных областях деятельности. Пример – рассмотрение проблем при создании программных продуктов и проектов.

Структура

Перед тем как организовывать проектирование ИС, нужно понять структуру соответствующего элемента. А затем – изучить ключевые концепции разработки новых проектов с их преимуществами и недостатками. Лишь после этого целесообразно говорить об успехе поставленной задачи.

• техническими;
• математическими;
• информационными;
• программными;
• правовыми;
• организационными.

Далее каждый вариант будет рассмотрен более подробно. Особый акцент сделан на программный тип информационных систем. На его примере разберем основные концепции и методологии разработки.

Техническая ИС

Это – совокупность имеющихся в компании или организации технических средств, обеспечивающих работоспособность системы. Сюда относят технические процессы и соответствующую документацию. Примеры: компьютеры, устройства для хранения/сбора/вывода и передачи данных, связные линии, оргтехника.

Документация позволяет оформить выбор оборудования, а также описать принципы организации эксплуатации соответствующего устройства и обработки имеющихся данных. Подразделяется на несколько типов:

1. Нормативно-справочный. Применяется для расчетов за технические обеспечение.
2. Специализированный. Включает в себя описание методик по каждому этапу разработки технического обеспечения на предприятии.
3. Общесистемный. Состоит из отраслевых и государственных стандартов. Применяется в отношении техники.

Для организации ТО используют разные формы организации. Пример – децентрализованная. В ней каждая подсистема на компьютере реализована непосредственно на рабочем месте. Есть централизованная форма организации – работать предстоит на специальных вычислительных центрах и крупных ЭВМ. Последний вариант – частично децентрализованная форма. В ней часть подсистем базируется на ПК, а часть – в вычислительных центрах. Это – самый распространенный и перспективный вариант для любого предприятия и компании.

Математическая и программная ИС

Данные элементы представлены комплексом математических моделей, алгоритмов и методов, помогающих осуществлять задачи и цели ИС. Способствуют полноценному функционированию подсистемы технического обеспечения.

К математическому виду относят:

• инструменты моделирования (сюда также включен дизайн);
• типовые задачи;
• математическую статистику и программирование;
• теории массового обслуживания.

К программному обеспечению можно отнести:

1. Специальное ПО – совокупность программных средств, разработанных в процессе создания конкретной информационной системы. Включает в себя пакеты прикладных программ, созданные для имеющихся моделей работы реально существующего объекта.
2. Общесистемное ПО. Представлен комплексом приложений, необходимых для типовых пользовательских действий. Дают возможность расширения стандартного набора функций ПК. С его помощью в пределах предприятия или устройства можно контролировать и управлять процессами, связанными с работой с данными.
3. Техническую документацию на создание программных средств. Включает в себя описание целей, ТХ, а также математическо-экономическую модель. Сюда же включены контрольные примеры.

При создании проекта информационной системы ПО играет огромную роль. Особенно в век стремительного развития IT технологий.

Информационное обеспечение

Требуется для того, чтобы формировать и выдавать актуальные данные. С их помощью можно принимать эффективные управленческие решения. Является основой для большинства сфер деятельности и бизнеса.

Представляет собой комплекс подсистем:

• кодирование;
• классификация данных;
• системы документации;
• схемы циркулирующий на предприятии потоков данных;
• методы проектирования БД.

Соответствующие сведения пригодятся всем, кто планирует работать в области IT. Особенно это касается разработчиков. Для них методологии создания информационных проектов – база, без которой релиз продуманной идеи невозможен.

Организационные системы

Организационное обеспечение – средства и методы, регламентирующие взаимодействие сотрудников друг с другом, а также их работу с разными техническими средствами во время создания и использования системы.

Соответствующая подсистема требуется для:

• анализа имеющихся систем управления компанией, в которые нужно внедрить ИС;
• обнаружения задач в проекте, подлежащих автоматизации;
• подготовки будущих автоматизированных задач проекта к решению на ПК – составление ТЗ на проектирование системы, обоснование эффективности;

Также она потребуется при разработке управленческих решений. Таких, которые повысят эффективность всей управленческой системы.

Правовое обеспечение

Представлен комплексом нормативных актов, диктующих процесс создания информации. Сюда также относится его юридический статус, функционирование системы информации, получение, преобразование, передача и использование данных.

Такое обеспечение преследует ключевую цель – обеспечение законности всех имеющихся процессов. Состоит из двух компонентов: локального (отвечающего за работу системы) и общего (указывает на принципы работы любой системы).

Жизненный цикл

Изучая основы IT, нужно понимать, как грамотно составлять проект информационной системы. Соответствующий процесс носит название разработки. Является крайне важным для релиза совершенно разных проектов – от элементарных программ до сложнейших бизнес-решений.

Перед рассмотрением ключевых методологий разработки проектов и программных продуктов, нужно разобрать понятие жизненного цикла.

Жизненный цикл – этапы, которые проходит проект от начала создания до окончания разработки и релиза. Он включает в себя:

• подготовку;
• проектирование;
• поддержку;
• создание.

Названия могут меняться в зависимости от конкретного проекта. Жизненный цикл иногда дробится на более мелкие составляющие.

Чаще всего жизненный цикл включает в себя:

1. Приобретение. Выражено действиями заказчика. Предпринятые манипуляции позволяют формировать требования и ограничения для обеспечения. Предусматривают заключение договора на обслуживание, анализ и аудит.
2. Поставку. Мероприятия, проводимые специалистами. Позволяют анализировать требования клиентов, создавать проекты, подводить итоги исследований. Тут решаются вопросы, в которые включен дизайн и непосредственное программирование. Завершается процесс проверкой проекта и его поставкой.
3. Разработку. Непосредственное программирование и создание дизайна.
4. Эксплуатацию. Использование готового проекта заказчиками.
5. Сопровождение. Это – поддержка пользователей. На этом этапе программисты исправляют обнаруженные в ходе эксплуатации ошибки и неполадки.

Эксплуатация и сопровождение – операции, которые проводятся одновременно. Предложенная структура – это основа жизненного цикла любого проекта. Носит название модели разработки. Методологии – наборы методов по управлению процессами создания ПО. Именно они являются проектированием.

Методологии – что и как

Принцип методологии проектирования информационной системы будет меняться в зависимости от заданного проекта. У методологий существуют несколько задач, решению которых они должны способствовать при проектировании:

• обеспечивать создание корпоративных ИС согласно целям и задачам компании;
• гарантирование создание систем с заданным качеством в оговоренные сроки в рамках установленного бюджета каждого отдельно взятого проекта;
• поддерживать удобство сопровождения, обновления, увеличения проекта (итогового продукта);
• обеспечивать преемственность разработки.

Внедрение методологии – главный фактор снижения сложности процесса создания проекта. Достигается за счет точного описания соответствующих процессов, а также благодаря применению современных методов и технологий на протяжении всего жизненного цикла продукта.

Водопадная модель

Здесь разработка по формированию проекта проводится поэтапно – шаг за шагом. Каждый новый этап производится только по завершении предыдущего.

Грамотное использование такой концепции позволяет сделать разработку программного обеспечения быстрым, понятным и эффективным.

К ее преимуществам можно отнести:

1. Простой контроль за разработкой. Заказчики всегда знают, что делают программисты.
2. Отсутствие необходимости серьезных затрат на тестирование.
3. Определение стоимости (итоговой) работ на первоначальном этапе. Такой результат достигается за счет согласования и поэтапного планирования.

1. Тестирование организовывается на поздних этапах создание проекта.
2. Итог удастся лицезреть только в самом конце проектирования.
3. Для реализации нужно готовить огромное количество технической документации.

Формирование подробного и детализированного технического задания – залог успешной реализации методологии.

V-образный

Подход, который представлен усовершенствованной моделью «водопада». Тут заказчики вместе с программистами параллельно выдвигают требования к итоговому проекту, описывать и составлять его характеристики. Это происходит на каждом отдельно взятом этапе.

Вариант, который минимизирует архитектурные ошибки. Но, если в процессе тестирования обнаруживаются ошибки, их исправление обходится дорого. Концепция подходит для моделей, где основополагающую роль играет надежность.

Инкрементный подход

Это – создание проекта или ИС «по частям». Чтобы лучше его понять, стоит изучить пример формирования соцсети:

1. Человек захотел создать социальную сеть и составил подробное ТЗ.
2. Программисты предлагают реализацию собственного персонала. После этого – организовать тестирование на целевой аудитории.
3. Проводится демонстрация итогового ПО с последующим релизом. Если работа устраивает, ведется ее продвижение.
4. Параллельно создаются функциональные инструменты для обмена изображениями, аудио и документами. Подобные моменты согласовываются с заказчиком заблаговременно.

Концепция не требует на первоначальном этапе серьезных финансовых вложений. Они тоже производятся «по частям». Сначала оплачиваются ключевые функции системы, после – ее дополнительные возможности. А еще здесь налажена обратная связь и исправление ошибок не слишком дорогое.

Но соответствующая методология влечет недопонимания в команде – там каждый занимается «своей» задачей. И согласовать идеи проекта бывает нелегко. Разработчики могут откладывать релиз, стараясь уделять много времени малозначимым элементам программы. Все эти минусы устраняются детализированным ТЗ.

Итеративная методология

Здесь четкая цель проектирования информационной системы или проекта не определена. Заказчик имеет общую идею, первоначальную задумку. Реализация не имеет четкой детализации.

Концепция идеально подходит для крупных проектов с неопределенными и размытыми требованиями. Здесь отсутствуют фиксированные сроки и бюджеты, зато можно быстро выпустить релиз с минимальным функционалом. А еще – добиться эффективности за счет пользовательского тестирования.

Спиральный подход

Это методология оценки рисков. Соответствующему моменту уделяется огромное внимание. Создание проекта проводится итерационным методом.

Каждая стадия будет опираться на предыдущую. Очередной «виток» завершается – команда принимает решение относительно дальнейшего развития продукта. Риски – это основополагающая концепции. Реализация приема дорогая и очень долгая.

Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!