Пеньковский Г.Ф. Основы информационных технологий и автоматизированного проектирования в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет

Г. Ф. ПЕНЬКОВСКИЙ

ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

И АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Конспект лекций

Санкт-Петербург

2008

2 3

УДК 681.518

Рецензенты: зам. главного инженера ЛенНИИпроекта Т. Л. Соколова; ген.

директор группы строительных компаний ООО «Маяк» – ООО «ЛенСпецСтрой»,

зам. директора по научной работе ИПУР Северо-Западного региона, д-р техн. наук,

проф. Д. О. Астафьев

Пеньковский Г. Ф.

Основы информационных технологий и автоматизированного

проектирования в строительстве: конспект лекций / СПбГАСУ. – СПб.,

2008. – 150 с.

ISBN 978-5-9227-0124-2

Конспект лекций состоит из двух частей и написан в соответствии с рабочи-

ми программами дисциплин «Информационные технологии проектирования»

и «Системы автоматизированного проектирования объектов строительства». Пред-

назначен для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское

строительство».

Табл. 13. Ил. 79. Библиогр.: 42 назв.

Рекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качестве

учебного пособия.

ISBN 978-5-9227-0124-2

Г. Ф. Пеньковский, 2008

Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет,

2008

Оглавление

Введение .................................................................................................................5

I. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ .........6

1. Основные положения теории информации...........................................6

1.1. Понятие об информации, информационных технологиях

и информационном обществе. ....................................................................6

1.2. Свойства информации ...........................................................................8

1.3. Виды работы с информацией ..............................................................9

1.4. Оценка количества и качества информации в технике связи ........10

1.5. Информация в проектировании и управлении строительством ...12

2. Информационные системы и комплексы ............................................16

2.1. Информационное обслуживание общества ....................................16

2.2. Информационные

системы общего назначения .............................20

2.3. Специальные информационные системы в строительстве

(САПР и АСУ) .............................................................................................24

2.4. Комплекс технических средств САПР для работы с информацией...25

2.5. Информационное обеспечение САПР, базы данных .....................27

3. Информационные технологии проектирования зданий

и сооружений ..................................................................................................30

3.1. Системный подход в науке и его применение8

в строительстве............................................................................................30

3.2. Системный анализ, его этапы ...........................................................44

3.3. Методы принятия решений в

проектировании ...............................51

3.4. Искусственный интеллект, экспертные системы ............................55

4. Информационные модели объектов строительства .........................59

4.1. Понятия модели и моделирования ....................................................59

4.2. Классификация моделей и требования к ним....................................61

4.3. Физическое моделирование. Теории подобия и размерностей .....64

4.4. Математическое моделирование систем ..........................................67

4.5. Реологические модели в строительстве ............................................70

Рекомендуемая литература к разделу I .......................................................77

II. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ

СТРОИТЕЛЬСТВА .........................................................................................78

1. Общие положения проектирования объектов строительства .............78

1.1. Инвестиционный проект в строительстве, его этапы ....................78

1.2. Порядок разработки и состав проектной документации ...............79

4 5

1.3. Проектные организации, развитие компьютерной технологии

проектирования ...........................................................................................81

1.4. Проектные функции ............................................................................83

1.5. Выбор подрядной проектной организации .....................................84

2. Системы автоматизации проектных работ (САПР) .........................87

2.1. Понятие САПР, принципы построения ...........................................87

2.2. Структура САПР, обеспечивающие и проектирующие

подсистемы...................................................................................................88

2.3. Программные средства для автоматизированного

проектирования...........................................................................................89

3. Технология автоматизированного проектирования .........................90

3.1. Задание на проектирование объектов ..............................................91

3.2. Распределение проектных работ .......................................................92

3.3. Изыскательские работы .....................................................................93

3.4. Организационно-

технологическая подготовка проектирования,

планирование проектных работ ................................................................94

3.5. Правила принятия проектных решений ...........................................97

3.6. Технологические линии проектирования, особенности

выполнения проектных работ .................................................................101

3.7. Оценка эффективности, трудоемкости и качества

автоматизированного проектирования ..................................................105

4. Примеры обоснования проектных решений ...................................109

4.1. Проектирование топологии объектов ............................................109

4.2. Проектирование строительных конструкций ...............................119

4.3. Проектирование организации строительства ...............................140

Рекомендуемая литература к разделу II............................................................148

ВВЕДЕНИЕ

Повышение роли информации и возможностей ее переработки

с помощью вычислительной техники во второй половине XX века ста-

вит перед человеком проблемы оценки эффективности использования

информации, ее количества и качества в интеллектуальной деятельности

человека. Невозможно напрямую связать материальные результаты тру-

да с затратами умственных усилий. Пока не придумали единиц измере-

ния этого труда. Мы

довольствуемся экспертными оценками типа «чело-

век стоит столько, сколько зарабатывает». Трудно оценить работу врача,

артиста, художника, журналиста и многих других работников, занятых

в информационных технологиях, в которых работа с информацией оп-

ределяет успех дела в области создания духовных и материальных цен-

ностей.

При подготовке специалистов в учебных заведениях количество

предоставляемой им

информации отражается составом изучаемых дис-

циплин, а качество информации – в оценках за обучение. В работе спе-

циалистов понятия количества и качества информации четко не разделя-

ются, работа оценивается интегральным показателем качества этой ра-

боты.

В этих условиях все более актуальной становится необходимость

разобраться в таких понятиях, как количество и качество информации,

эффективность информационных технологий, соотношение целесооб-

разных затрат интеллектуального труда и полученных в результате цен-

ностей.

С развитием научно-технического прогресса повышается роль ин-

формационных технологий во всех отраслях народного хозяйства, в том

числе и в строительстве, при разработке проектной документации, при

управлении строительным производством. Хорошо продуманные и ус-

пешно реализованные проектные решения

дают возможность создавать

надежные, безопасные и эффективно функционирующие сооружения.

Данная работа подготовлена автором для студентов специальности

«Промышленное и гражданское строительство» с учетом опыта препо-

давания дисциплин «Информационные технологии проектирования»,

«Основы автоматизированного проектирования» и «Системный анализ

и моделирование систем в строительстве».

6 7

I. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

1. Основные положения теории информации

1.1. Понятие об информации, информационных технологиях

и информационном обществе

Понятие об информации у человека появилось с изобретением пись-

менности и означает сведения об окружающем мире, зафиксированные

на каком-либо носителе. Некоторые авторы [10] полагают, что информа-

ция является первичным понятием так же, как материя или энергия

и в строгом смысле не имеет определения, хотя и обладает определенны-

ми свойствами. Другие авторы [1] понимают под информацией различ-

ные сообщения, зафиксированные искусственно созданными знаками,

доступные восприятию и пониманию аудиторией, на которую они рас-

считаны. Между тем заметим, что природой задолго до человека были

созданы совершенные механизмы получения, хранения и переработки

информации

(недоступные пока для человека несмотря на все его успе-

хи в создании современной вычислительной техники). Достаточно ука-

зать на механизмы в животном и растительном мире, существующие на

внутриклеточном генетическом уровне.

Поэтому информацию следует понимать в самом широком смыс-

ле слова как любые сведения об объектах и процессах в окружающем

мире, отраженные

и зафиксированные каким-либо способом и необяза-

тельно понятные человеку.

По степени доступности для человека информацию можно разде-

лить на три разновидности (рис. 1).

Для широкой

общественности

Информаци

Для узких

специалистов

Зашифрованная,

т. е. не доступная

Рис. 1. Разновидности информации

Информация для широкой общественности не требует ее специаль-

ной подготовки. Источниками информации являются газеты, радио, те-

левидение, т. е. средства массовой информации.

Информация для узких специалистов может быть понятна только

людям, имеющим профессиональную подготовку в определенной отрас-

ли науки и техники. Она может быть секретной, предназначенной для

определенного и ограниченного круга лиц

Зашифрованная информация может содержаться в дошедших до нас

пока не расшифрованных образцах письменности. Это может быть ин-

формация о природных явлениях, зафиксированная в строении земли,

в строении живой клетки, еще не познанная человеком.

Информационные технологии представляют собой технологичес-

кие процессы сбора, обработки и передачи данных для получения новой

информации, используемой в

материальном производстве. Информация

в таких технологиях является исходным сырьем, а также конечной про-

дукцией производства.

Развитие научно-технического прогресса приводит к интенсивно-

му росту объема информации. Ее объем удваивается каждые десять лет.

Изобретение и совершенствование вычислительной техники, позволяю-

щей хранить и быстро обрабатывать огромные массивы информации,

способствовало повышению эффективности и развитию

информацион-

ных технологий, повышению их роли во всех отраслях народного хозяй-

ства. Человеческое общество интенсивно развивается от индустриаль-

ного с его научно-техническим прогрессом к постиндустриальному

с развитием сферы обслуживания и далее, к информационному обще-

ству. Такое общество характеризуется тем, что в нем главным продуктом

производства являются знания, информация, информационные услуги.

все отрасли, связанные с их производством, растут более быстрыми

темпами, доминируют в экономическом развитии стран [4]. Информа-

ция становится ресурсом страны, который не истощается со временем,

как другие материальные ресурсы, а наоборот, возрастает и становится

показателем уровня страны.

Наша страна пока находится на уровне постиндустриального об-

щества, но опыт передовых стран показывает,

что мы неизбежно придем

к информационному обществу. Доля населения, занятого в информаци-

онных технологиях во всем мире, имеет тенденцию к росту и уже сейчас

составляет более 50 % [14].

8 9

1.2. Свойства информации

Разновидности информации, связанные с определением и степенью

доступности, уже рассмотрены ранее. Здесь укажем на те свойства ин-

формации, которые имеют большое значение для применения в инфор-

мационных технологиях. Основные из них следующие.

1. Нематериальность информации. Однако при различном ее ис-

пользовании она может оказывать большое влияние на эффективность

материальных процессов

и, более того, сама может обмениваться на ма-

териальные ценности.

2. Субъективность информации. Ее значение зависит от субъекта,

обладающего информацией, от его профессиональной готовности к ра-

боте с информацией. Субъективность информации всегда относительна

и при переработке может становиться объективной в различной степени.

3. Различная ценность информации, зависящая от ее полезности

для решения конкретных

задач. При этом возможно старение информа-

ции или изменение актуальности ее использования.

4. Независимость содержания информации от способов ее полу-

чения, представления и передачи, которые могут вносить искажения в

информацию, отражаться на ее достоверности и полноте.

5. Условность разделения понятий количества и качества в оцен-

ке информации. Полная, подробная, достоверная и представительная

по

количеству сообщений информация получает более высокую оценку ка-

чества, чем информация отрывочная и не полная.

6. Неподчинение информации законам математической логики

(законам аддитивности, коммуникативности, ассоциативности). Содер-

жание и смысл информации зависят от полноты и последовательности

отдельных сообщений, от их взаимной зависимости и влияния на цели

работы с информацией. Комплекс сообщений обладает

свойством цело-

го быть больше простой суммы составляющих.

Заметим, что свойства информации являются свойствами абстракт-

ных систем, создаваемых человеком в теории системного анализа для

обоснования принимаемых решений [8]. Основные принципы систем-

ного подхода – принципы цели, целостности и сложности, справедливы

и для информационных систем.

Например, для книги, являющейся источником информации для

читателя, принцип цели

реализуется общей направленностью ее содер-

жания, отраженной в названии книги. Цель книги как системообразую-

щего фактора – определить состав глав и разделов как элементов систе-

мы. Принцип целостности проявляется в выделении книги из общего

массива книг и во взаимодействии всех глав между собой в сознании

читателя, что и обеспечивает формирование нового качества – общего

впечатления от прочитанной книги, которого нет у отдельных глав как

элементов системы. Наконец, принцип сложности проявляется в иерар-

хическом построении структуры книги. Иерархия элементов книги сле-

дующая: символ (буква, знак), слово, предложение, абзац, глава, книга.

1.3. Виды работы с информацией

Создание теории информации исторически связано с потребностя-

ми в решении проблем передачи

информации по различным каналам свя-

зи. Этим проблемам посвящены работы Н. Винера, А. Н. Колмогорова,

К. Шеннона [3, 8, 15]. Простейшая схема передачи информации по кана-

лам связи показана на рис. 2.

Источник

информации

Сообщение

Кодирующее

устройство

Передатчик Линия связи

Сигнал

Приемник

Декодирующее

устройство

Адресат

Сообщение Сигнал

Помехи

Рис. 2. Схема передачи информации

Источник информации передает ее адресату в виде сообщений, ко-

торые кодируются специальными устройствами для компактной переда-

чи сигналами по линиям связи. После приема сигналов, их декодирова-

ния и устранения помех сигналы преобразуются в сообщение для адре-

сата.

В общем случае работа с информацией представляет собой следу-

ющие разновидности.

1. Получение информации.

Этот процесс является следствием

наблюдения за окружающими предметами, явлениями природы, иссле-

дований их взаимосвязей. Информация может быть получена из систе-

мы хранения или по каналам связи от другого источника информации.

10 11

2. Передача информации. Как видно из схемы передачи информа-

ции (см. рис. 2), процедура передачи включает в себя кодирование и раско-

дирование сигналов, передачу и прием сигналов, передачу сигналов по

каналам связи – электрическим, электромагнитным, световым, механичес-

ким, звуковым, с помощью провода, световода или без их использования.

3. Переработка информации. В информационных технологиях

переработка

информации осуществляется получателем информации (ад-

ресатом) в соответствии с задачами этих технологий, с применением или

без применения средств автоматизации. В современных технологиях для

этой цели используется вычислительная техника четвертого и пятого

поколений с большой памятью и скоростью проведения операций.

4. Использование информации. Конечной целью всех видов ра-

бот с информацией является ее

использование в конкретных производ-

ственных или политических процессах – начиная от создания этих про-

цессов (проектирования), их организации и управления процессами до

получения нужного результата.

5. Хранение информации. Как важный ресурс информационного

общества информация требует бережного отношения к своей сохранно-

сти и готовности к использованию. Фиксируется и хранится информа-

ция на различных

носителях, которые могут быть:

а) бумажными – печатные издания, рукописные работы;

б) пленочными – кинофильмы, диапозитивы;

в) пластмассовыми – диски, пластины;

г) магнитными – диски, ленты;

д) оптическими – лазерные компакт-диски;

е) биологическими – в растительном и животном мире.

1.4. Оценка количества и качества информации в технике связи

В статистической теории информации К. Шеннона, используемой

в технике

связи, количество информации оценивается степенью сниже-

ния неопределенности состояния некоторой системы после поступления

в нее соответствующего количества информации.

Неопределенность состояния системы характеризуется заимство-

ванным из молекулярной физики понятием – энтропией [3, 13].

Количество информации определяется по формуле

)(Э)(Э

)(

ED

, (1)

где

)(Э D

– исходная энтропия системы;

)(Э E

– энтропия системы после

получения сообщения

Для системы, имеющей N возможных состояний, энтропия опреде-

ляется по формуле

 D

log)(Э

, (2)

где

– вероятность того, что система находится в i-м состоянии;

N – полная группа состояний для системы.

В формулах (1) и (2) единицы измерения количества информации и

энтропии зависят от основания логарифма. При основании логарифма

«2» это биты, при основании «e» – наты, при основании «10» – диты.

Формулу Шеннона для энтропии (2) можно записать в таком виде:

log)(Э

. (3)

Здесь первый множитель

характеризует вероятность состояния

системы i и ее возможное изменение после получения информации

Второй множитель log1/P

отражает вероятностную значимость состоя-

ния системы. Чем меньше становится вероятность состояния системы

после получения сообщения

, тем больше значение этого сообщения.

Сложность использования формулы Шеннона для оценки количе-

ства и качества информации состоит в трудности получения вероятност-

ных параметров формулы. В качестве примеров расчета некоторые авто-

ры используют результаты подбрасывания монет, игральных костей или

определения количества голубоглазых девушек среди блондинок, что мало

подходит для сбора статистики в

теории информации.

Структура формул (1) и (2) не претендует на описание всех свойств

информации, описаных ранее. Сам Шеннон [13] говорит об интуитив-

ном происхождении логарифмической записи для числа сообщений. При

этом единицы измерения количества информации и энтропии оказались

зависимыми от математической формы записи. Невозможно дать физи-

ческое толкование этим единицам, как это можно сделать для

всех дру-

гих единиц измерения. Такая запись удобнее в математических преобра-

зованиях, но может быть и другой. Надо отметить, что аналогия между

свойствами информации и поведением молекул в молекулярной физике

принята без специального обоснования и лишь весьма приближенно от-

12 13

ражает вероятностную сторону свойств информации в оценке ее количе-

ства. Что же касается такого свойства информации, как ее ценность, полез-

ность для решения конкретных проблем, то в настоящее время не существу-

ет таких математических теорий, где это свойство учитывалось бы [3].

В рассмотренной ранее схеме передачи информации (см. рис. 2) речь

идет о

передаче сигналов в виде сообщений с определенным количеством

символов. В технике связи оценивается скорость передачи символов,

плотность их передачи по каналам связи, вероятность приема правиль-

ных сигналов после устранения помех, после кодирования и декодиро-

вания сигналов. Все это очень важно для передачи информации, но лишь

косвенно это говорит о количестве информации и

совсем ничего о ее

свойствах, о качестве информации.

Поэтому формула Шеннона для количества информации в виде раз-

ности энтропий (1) имеет главным образом теоретическое значение. Прак-

тически же в технике связи оперируют не количеством информации,

а количеством символов, передаваемых по каналам связи.

1.5. Информация в проектировании и управлении

строительством

Разработка проектно-сметной документации

представляет собой

процесс создания информационной модели объекта строительства [11].

При проектировании происходит сбор и переработка информации, энт-

ропия модели как мера неопределенности ее состояния уменьшается по

мере накопления в модели необходимой информации и становится ми-

нимальной к моменту готовности документации.

Применяя подход Шеннона, рассмотрим процесс формирования

модели строительных конструкций в общем виде. Полная

группа несов-

местных событий для конструкций может быть представлена двумя со-

бытиями:

– когда условия прочности и эксплуатационной пригодности удов-

летворяются с вероятностью, равной величине надежности конструкций

= H);

– когда условия не выполняются с вероятностью противополож-

ного события (P

= 1 – H); вероятность P

отражает риск модели от не-

соблюдения условий предельного состояния строительных конструкций.

Энтропия в натах для указанной группы событий А

и А

определя-

ется по формуле (2)

H)(

lnH)(

HЭ 

, (4)

где H – надежность строительных конструкций.

На рис. 3 показано, как меняется энтропия системы конструкций

при изменении уровня их надежности от нуля до единицы.

J(∆H)

∆H

Э, нат

Рис. 3. Зависимость энтропии от надежности конструкций

Левая часть графика при H = 0÷0,5 характеризует неопределенность

состояния системы относительно нарушения условия надежности. При

H = 0, Э = 0. Это значит, что конструкция разрушается абсолютно досто-

верно и неопределенность системы снимается полностью.

Правая часть графика при H = 0,5÷1 характеризует состояние сис-

темы, в котором условие прочности выполняется, и при H = 1 Э = 0. Это

означает, что надежность конструкции обеспечена абсолютно достовер-

но

. Здесь также неопределенность системы снимается полностью.

Для снижения энтропии и повышения надежности системы на ве-

личину

H (см. рис. 3) в модель системы необходимо ввести информа-

цию в количестве J(

H).

На эту величину снимается неопределенность системы. Такой ин-

формацией могут быть сведения, повышающие достоверность исходных

данных, сведения о дополнительных ресурсах прочности конструкций,

о конкретных условиях их работы и условиях загружения. Действующи-

ми нормами предусмотрено наполнение информацией модели строитель-

ных конструкций до тех пор, пока уровень их надежности станет не ниже

0,999, и

неопределенность состояния системы строительных конструк-

ций снимается практически полностью.

14 15

Заметим, что единица поступающей информации J H), скажем нат,

не имеет четкой связи с изменением уровня надежности

H. Надежность

конструкции меняется по-разному в зависимости от различных факто-

ров, содержащихся в информации. Получить математическую зависи-

мость между количеством информации и уровнем надежности представ-

ляется весьма трудной задачей, в которой потребовалось бы иметь ста-

тистические данные о влиянии различных факторов на состояние конст-

рукций. Если учесть, что влияние многих факторов

(например, удобство

эксплуатации, экологичность, эргономичность, технологичность, вне-

шний вид и др.) не поддаются формализации, то их влияние приходится

учитывать экспертными методами системного анализа, широко приме-

няемыми для обоснования принимаемых решений в проектировании

и управлении строительством [7]. В такой постановке количество ин-

формации удобнее представлять в форме, приведенной в учебнике ин-

форматики Н. В

. Макаровой [4] в таком виде:

CVJ

, (5)

где С – коэффициент содержательности информации; V

– объем данных

информации.

При решении проблем проектирования и управления строитель-

ством коэффициент содержательности информации С, отражая разные

свойства информации, может принимать различные значения. Ценность

информации определяет лицо, принимающее решение (ЛПР) на основе

экспертных оценок этой информации. Таким образом, количество полез-

ной информации тесно связанно с ее качеством и ее ценностью в каждом

конкретном

случае.

Объем данных V

представляет собой общий объем информации,

которым может располагать ЛПР в системах автоматизированного про-

ектирования (САПР) или в системах автоматизированного управления

(АСУ). Эта информация содержится в базе данных САПР или АСУ, явля-

ется информационным ресурсом, из которого ЛПР извлекает полезную

для конкретных задач информацию.

Важным для всех видов работы с информацией является

вопрос

о единицах количества информации. Формула (5) дает возможность еди-

ницу хранения считать основной единицей количества информации для

всех видов работы с нею.

Из опыта хранения информации на различных носителях можно

построить следующую иерархию единиц хранения:

знак, символ, бит (байт = 8 бит);

страница текста в печатных изданиях;

печатный, учетно-издательский лист;

печатное издание (наименование работы);

дискета, компакт-диск (с указанием занятой и свободной емкос-

ти в байтах);

лента (с указанием длины).

Если объект проектирования или управления характеризуется мас-

сивом информации из n частей, то полный объем полезной информации

для модели этого объекта определяется по формуле

¦¦

Diii

VCJJ

, (6)

где С

– безразмерные коэффициенты содержательности i-й части инфор-

мации, отражающие ее свойства, ценность для проектирования объекта;

– объем данных информации, которую ЛПР имеет возможность из-

влечь с места хранения в соответствующих единицах хранения.

Процесс наполнения модели объекта информацией при проектиро-

вании удобнее характеризовать не энтропией как мерой неопределеннос-

ти состояния модели, а степенью готовности модели к моменту времени t

)(

)(Г

(или 100 %), (7)

где J(t)– объем полезной информации, отражаемой в проекте в качестве

готовой части проектно-сметной документации к моменту времени t;

– полный объем информации в проекте.

Числитель в формуле (7) показывает сколько графического матери-

ала и текста отработано из общего объема проекта.

Для организации проектирования необходимо знать затраты труда

по формированию модели объекта. Нормативы по затратам труда име-

ются во всех проектных организациях. Общие затраты труда определя-

ются по формуле

, (8)

где T

– затраты труда для i-й части модели.

16 17

Формула (7) для готовности документации по трудозатратам примет

вид

Г(t) = Т

(t)/Т

. (9)

Эффективность проектирования определяется отношениями для

i-й части модели:

;

для модели в целом

. (10)

Формулы (9) и (10) показывают, сколько чел.-ч затрачивают проек-

тировщики на разработку единицы готовой продукции в проекте (черте-

жа, страницы). Сравнение этих показателей с нормативными дает воз-

можность судить об успешности работы сотрудников проектной органи-

зации.

Сложнее обстоит дело в управлении строительством, где значитель-

ная часть информации, особенно устной, не фиксируется,

теряется. Но и

здесь есть возможность сравнивать фактические и нормативные показа-

тели выполнения строительных работ, чтобы вносить необходимые кор-

рективы.

2. Информационные системы и комплексы

2.1. Информационное обслуживание общества

Потребителем информации в обществе является население, при этом

его различные категории пользуются информацией различным образом.

В работе [11] приведен анализ структуры населения для некоторого зам-

кнутого

региона и показано, что доля населения i-й категории определя-

ется отношением продолжительности нахождения человека в этой кате-

гории

к средней продолжительности жизни Т:

. (11)

Например, если для дошкольников

= 7 лет при средней продол-

жительности 70 лет, то доля дошкольников в общей массе населения со-

ставит

10,0

дш

. (12)

На рис. 4 показана структура населения для замкнутого региона.

Население региона

Неработающие

пенсионеры

и инвалиды

20 %

Работающие

50 %

Учащиеся

20 %

Дошкольники

Трудовые ресурсы

Спе

иалисты

С высшим проф.

образованием

Со средним проф.

образованием

10 %

С начальным проф.

образованием

20 %

Без

квалификации

Рис. 4. Структура населения для замкнутого региона

Человек как потребитель информации, которую он получает извне,

по-разному к ней относится и по-разному оценивает ее полезность для

себя в течение своей жизни. На рис. 5 показано это обстоятельство.

Объем данных

представляет собой потенциальные возможнос-

ти человека в овладении имеющейся в обществе информацией, т. е. его

тезаурус [6], количество полезной информации

J , которое каждый че-

ловек определяет для себя сам, выражается в значении коэффициента

содержательности

. В первые годы жизни коэффициент

близокок

к единице – человеку все интересно и он всему учится. После 18–20 лет

человек резко сокращает область интересующей его информации.

Он узнает все больше о все меньшем. Равновесие в этом процессе насту-

пает тогда, когда его потребности становятся равными возможностям.

18 19

В 30–50 лет человек – узкий специалист в избранной отрасли знаний.

В пенсионном возрасте круг интересов его снова расширяется, но при

этом снижаются его физиологические возможности воспринимать и ис-

пользовать информацию.

T, лет

дVCJ

)(tU

а)

)

Рис. 5. Изменение отношения человека к информации в течение жизни

Кривая

)(

на графике рис. 5, а отражает процесс накопления знаний

dttKtJtU



)()()(

, (13)

где K(t) – коэффициент, характеризующий потерю ранее полученных

знаний к моменту времени t,

1)( dt

За счет этого параметра кривая

)(tU

опускается ниже своего мак-

симума для возраста более 40–60 лет.

Зависимости, показанные на рис. 5, имеют качественный характер,

но и в таком виде они показывают насколько сложным является процесс

получения и использования информации.

Информационное обслуживание населения должно быть построе-

но таким образом, чтобы общий

д.о

(предлагаемой к использованию

информации) удовлетворял потребностям всех категорий населения:

NDVV

дд.о

, (14)

где

– предлагаемый объем данных для одного человека i-й категории

населения; D

– доля категории; N – общее количество людей в регионе.

Категории населения и их доли в структуре населения приведены

на рис. 4. Что же касается предлагаемого объема данных

для челове-

ка на каждом отрезке его жизни, то здесь нужно учитывать два обстоя-

тельства:

1) сколько собрано информации по конкретному направлению раз-

вития научно-технического прогресса;

2) каковы физиологические возможности человека по восприятию

этой информации, каков его тезаурус.

Эти обстоятельства приводят к необходимости решать все более

острую проблему разрыва между накапливаемой

информацией и ее ис-

пользованием [4]. Другой проблемой является поиск разумного соотно-

шения между свободным доступом и ограничением доступа к информа-

ции. Это становится важным в вопросах соблюдения государственной,

коммерческой или личностной тайны, в решении проблем ответственно-

сти, безопасности, цензуры, этики, информационной культуры.

Информационное обслуживание населения осуществляется с по-

мощью информационных систем

(ИС), предназначенных для организа-

ции хранения, пополнения, поддержки, поиска и представления пользо-

вателям информации в соответствии с их запросами [14].

Различают три группы служб информации, представляемые различ-

ными информационными системами:

информационные системы общего назначения – библиотеки,

книжные магазины, средства массовой информации, предприятия куль-

туры;

учебные заведения для подготовки специалистов всех отраслей

народного хозяйства. В этих информационных системах работа с инфор-

мацией является основным видом деятельности;

специальные информационные системы, которые являются час-

тью производственно-административных организаций (служб), для ко-

торых информация является лишь сопутствующим предметом деятель-

ности, обеспечивающая основное производство. В строительстве таки-

ми системами являются службы автоматизированного проектирования

и управления (САПР и АСУ).

Далее рассмотрим функциональные схемы и структуры различных

информационных систем.