Appunti di Sistemi Informativi

Corso di sistemi informativi

Introduzione

Molte volte, si è portati a identificare erroneamente l'informatica con la programmazione e a confondere l’utilizzo dei due termini. Per esempio, quando si parla di sistemi informativi non ci si riferisce né a componenti hardware o software né a moduli di programmazione: essi possono essere definiti come un insieme di componenti che si occupa di “catturare” delle informazioni e di processarle.

Una considerazione molto importante, inoltre, è che parlando di sistemi informativi (per esempio a livello aziendale) ci si riferisce alla combinazione di sistemi informatici (ossia l’insieme di tutti gli elementi hardware e software, che fungono da supporto per le informazioni e che permettono di renderle disponibili) e di persone (intese come insieme di skill, competenze, un mezzo per l’utilizzo di informazioni e per il loro reperimento).

Sempre in un’ottica aziendale, conoscere i sistemi informativi, le loro caratteristiche, i loro pregi e i loro difetti è molto utile in quanto, in ambiti di problem solving, bisogna sempre conoscere ed individuare i “limiti informatici” che si possono incontrare quando si cerca di soddisfare una certa richiesta.

Ogni giorno tutti noi interagiamo, magari senza rendercene conto, con dei sistemi informativi: cellulari, social network, tornelli della metro (che fungono da tramite, essendo collegati al sistema informativo dell'ATM che verifica la validità dell’abbonamento letto), il sito dell’università, i sistemi sanitari di prenotazione degli esami, ... .

Al giorno d’oggi, infatti, tutte le organizzazioni o quasi sono basate e fanno riferimento a sistemi informativi: attraverso l’interazione con essi ogni utente è in grado di reperire informazioni o, come nel caso dei social network, creare informazioni (non a caso, ci troviamo nella cosiddetta Era dell'Informazione). A confermare il ruolo centrale dell’informazione nella nostra vita ci pensano degli studi, secondo i quali almeno il 90% delle informazioni presenti al mondo nei vari data center sono state create solamente negli ultimi due anni (cosa che ha generato diverse problematiche e ha portato a chiedersi se un tale tasso di sviluppo dell'informazione sarà sostenibile a lungo).

Operazioni base dei sistemi informativi

Le tre operazioni base che caratterizzano la maggior parte dei sistemi informativi sono:

• La memorizzazione delle informazioni;
• La categorizzazione delle informazioni, una classificazione molto utile in quanto agevola la ricerca delle informazioni stesse da parte degli utenti;
• La ricerca delle informazioni.

Vista la grande quantità di informazioni a nostra disposizione, una grande problematica riguarda proprio la conservazione e la classificazione delle informazioni. Infatti:

• Ad alto livello, vengono inserite una grande quantità di informazioni;
• A basso livello, queste informazioni devono essere “stoccate” e organizzate nel modo adeguato.

Per questo motivo molte società come Google, Amazon e Facebook investono grandi somme nella ricerca.

I sistemi informativi nelle imprese

Le uniche imprese che potrebbero (più o meno) andare avanti senza sistemi informativi sono quelle del settore manifatturiero. Si pensi per esempio alle differenze tra due organizzazioni, una banca e una fabbrica di bulloni:

• Nella banca, l’informazione è l’output (si parla di sistema informativo di prodotto) e di conseguenza il sistema informativo ricopre un ruolo essenziale: ad esso è affidato il compito di memorizzare tanto i dati dei clienti quanto i loro saldi, grazie ad essi vengono gestite tutte le operazioni contabili e finanziare che costituiscono il core business dell’organizzazione.
• Nella fabbrica di bulloni, invece, il sistema informativo ha una funzione di supporto (si parla di sistema informativo di controllo) e di appoggio alle attività dell’organizzazione, non influisce nel core business dell’impresa (ossia la produzione di bulloni): viene utilizzato per memorizzare i dati di clienti e fornitori, le informazioni relative agli ordini di produzione e vendita, ma non interviene nella trasformazione degli input in bulloni.

Nonostante questa considerazione, va sottolineato come l’informatica sia di fondamentale importanza e sia una sorta arma utilizzata dalle imprese per ottenere un vantaggio competitivo nei confronti dei competitors: si pensi per esempio ai tweet e alla filosofia open del sito Twitter, che permette mediante opportune interfacce l’estrazione di dati sensibili e una sentiment analysis (studio che permette di determinare con indagini statistiche il pensiero dell’opinione pubblica su un dato prodotto) che può guidare le decisioni manageriali.

Ovviamente, i sistemi informativi delle imprese sono utilizzati sia per supportare l’esecuzione dell’attività quotidiana sia per il supporto ai processi decisionali.

Le componenti dei sistemi informativi

Possiamo quindi dire che nei sistemi informativi un ruolo centrale è ricoperto dall’informazione, che viene opportunamente conservata nei database. Non meno importanti, però, sono i programmi che permettono la lettura dei database e tutte le interfacce che permettono un’interazione con un utente. L’informazione è l’elemento chiave dei sistemi informativi:

• Perché è fondamentale in tutte le aziende, anche se magari con pesi diversi;
• Perché risulta essere un bene strategico, sul quale le aziende investono (per questo motivo viene annoverata tra le risorse aziendali, alla stregua delle scorte): più informazioni ha un’impresa, maggiore è il suo vantaggio.

L’informazione è qualcosa di immateriale e non deperibile (magari non è più valida però, perché potrebbe avere una sorta di “scadenza”); ma la sua proprietà più importante da un punto di vista manageriale è che è autorigenerante: più un’informazione viene utilizzata e processata, maggiore è il benefit strategico di ritorno, ossia più essa acquisisce valore.

Gestire l’informazione significa acquisirla, processarla, elaborarla, conservarla, eccetera. Per compiere tutte queste operazioni vengono utilizzati i sistemi informativi.

Il modello della piramide di Anthony

Un sistema di classificazione delle realtà industriali che ha largamente influenzato il pensiero manageriale è un modello che prende il nome di piramide di Anthony. Secondo questa classificazione l’impresa è “gerarchizzata” su tre livelli:

• La base identifica il livello operativo, caratterizzato da tutte quelle attività che permettono il regolare svolgimento del core business e sono strettamente collegate ad esso (attività operative).
• Lo strato di mezzo identifica il livello decisionale, caratterizzato da tutte le attività di programmazione e di controllo. Questo livello si occupa di stabilire degli obiettivi (di produzione, di vendita, ...), che vengono passati al livello operativo con degli scheduling, programmi organizzati per il raggiungimento degli scopi prefissati. Se inizialmente c’è una comunicazione unidirezionale, lungo il periodo prefissato c’è un continuo scambio di informazioni in quanto il livello operativo continua ad aggiornare il livello più alto sullo stato di processazione dei programmi, in modo da garantire un controllo efficiente (il passaggio di informazioni può essere mediato dal sistema operativo). Se il livello decisionale riscontra delle problematiche stabilisce delle azioni correttive di modifica, per riportare “nei binari” le operazioni.
• La punta identifica, infine, il livello strategico, caratterizzato da tutte quelle attività decisionali legate al core business e alle prese di posizione dell'impresa sul mercato (attività strategiche).

Ma per quale motivo questa distinzione può essere utile? A livello di sistema informativo, sono diverse le richieste e le problematiche che caratterizzano i tre piani descritti da questo modello gerarchico. Ci sono:

• Sistemi informativi operativi;
• Sistemi informativi decisionali;
• Sistemi informativi strategici.

Progettazione dei sistemi operativi

Quando si progetta un sistema operativo, il primo passaggio è definire i requisiti che esso deve avere. Per esempio, è molto importante la definizione dell’orizzonte temporale:

• Livello operativo: decisioni a breve termine (l’orizzonte è il giorno). Le decisioni che caratterizzano questo livello aziendale sono in genere decisioni di dettaglio (prese dal singolo operatore, non di ampio respiro, non influenzano la struttura dell’impresa), quindi le informazioni di cui ho bisogno sono dei dati di dettaglio: nella gestione di vendite e acquisti, per esempio, interessa conoscere informazioni dettagliate su fornitori o clienti. A questo livello, il sistema informativo andrà a gestire dati di dettaglio, elementari (detti dati): i sistemi informativi operativi devono memorizzare e gestire i dati, oltre a supportare tutte le operazioni che li richiedono. I sistemi operativi di questo tipo sono i più “antichi”, nati negli anni ‘80 quando le imprese hanno iniziato ad adottarli in quanto permettevano un risparmio di tempi e costi (andavano a supportare l’attività operativa aumentando l’efficienza, misurata in termini di rapporto tra input utilizzati e output atteso dell’attività).
• Livello decisionale: decisioni a medio termine (l’orizzonte è la settimana o il mese). Le informazioni utili a questo livello, invece, sono quelle che riguardano l’orizzonte temporale considerato (come per esempio vendite e acquisti), gli indici di prestazione del processo, il numero di pezzi difettosi sull’orizzonte temporale, ... . Si inizia a trattare, quindi, con dati aggregati (detti informazioni), delle rielaborazioni dei dati del livello operativo: esso costituisce infatti le fondamenta delle informazioni, nei livelli successivi si studiano delle rielaborazioni delle informazioni lì raccolte. I sistemi informativi di questo livello vengono detti di supporto alle decisioni e sono caratterizzati da un’importanza crescente dell’attività umana: al contrario del sistema informativo operativo, in questo livello il ruolo decisionale è del manager (o di chi per lui), il sistema informativo non può in nessun modo assumere il suo ruolo.
• Livello strategico: decisioni a lungo termine (l’orizzonte è l'anno). Le informazioni utili, in questo ultimo caso, hanno un livello di aggregazione ancora maggiore: si considerano, per esempio, l’evoluzione del trend nel tempo, l’aggregazione delle vendite nel mercato, l’aggregazione delle vendite di un prodotto e, soprattutto, anche dati esterni (mentre le analisi precedenti sono focalizzate sull’impresa, in questo caso si inizia a raccogliere informazioni sul settore). In questo caso si parla di knowledge, “conoscenza”, un’ulteriore rielaborazione delle informazioni: si parla di knowledge se questo approfondimento può essere utilizzato non solo per una decisione “istantanea”, ma utile per fare delle scelte strategiche volte al futuro. Abbiamo già detto che, a questo livello, è necessario conoscere anche informazioni “dall’esterno”: per questo motivo molte imprese acquistano database contenenti grandi quantità di informazioni (a volte anche sui clienti di altri business).

Con i sistemi informativi di supporto alle decisioni (decisionali e strategici) non si punta più all’efficienza ma all’efficacia (generalmente misurata come rapporto tra output effettivo e output atteso): si cerca di avvicinarsi all’output atteso, cercando di migliorarlo, grazie al sistema informativo di supporto che permette di prendere migliori decisioni, che aiutano anche nelle scelte immediate (si ha una migliore prontezza decisionale, una maggiore velocità nella comunicazione delle problematiche con degli alert che permette di rispondere più rapidamente). Si può dire, quindi, che grazie all’informatica le imprese sono diventate più flessibili (rispondono meglio alle variazioni del mercato).

La progettazione delle basi di dati

La progettazione delle basi di dati è composta da diversi passaggi logici:

• L’analisi del dominio, in cui bisogna cercare di definire il dominio applicativo del database.
• La raccolta dei requisiti, una fase in cui si interagisce direttamente con il committente per conoscere nel modo più corretto possibile le sue richieste.
• La progettazione concettuale della base di dati, che ha lo scopo di tradurre il risultato della fase precedente in una descrizione formale, indipendente dal DBMS che verrà utilizzato. La descrizione formale viene mediata mediante degli schemi concettuali, come per esempio i diagrammi E/R.
• La progettazione logica della base di dati, che nasce con l’intento di tradurre lo schema concettuale in uno schema logico (anche in funzione del DBMS). Gli schemi logici possono essere di diverso tipo:
  • Gerarchico;
  • Reticolare;
  • Relazionale;
  • Orientato ad oggetti;
  • XML.
• La progettazione fisica della base di dati, che invece si pone l’obiettivo di “produrre” un progetto che garantisca prestazioni ottimali mediante la scelta ed il dimensionamento di strutture fisiche di accesso. In questa fase, l’output della fase precedente viene implementato sulla tecnologia che verrà poi utilizzata dal committente.

Indipendentemente dalle tecnologie che verranno utilizzate per la futura realizzazione e implementazione della base, le prime tre fasi presentate possono essere realizzate anche da operatori che non possiedono particolari competenze informatiche. Questo significa che grande parte della progettazione delle basi di dati viene fatta in modo “astratto”, senza fare troppo riferimento alle tecnologie che verranno in seguito utilizzate come supporto.

Il modello concettuale

I modelli costituiscono una struttura semplificata della realtà, in quanto ne accolgono gli aspetti specifici e aiutano a comprenderla meglio. I modelli supportano una descrizione dei dati, che può essere elaborata dal sistema (DBMS - DataBase Management System).

Tra gli elementi chiave dei modelli concettuali ci sono, senza dubbio, le astrazioni, che hanno la capacità di evidenziare le caratteristiche comuni ad insiemi di oggetti. Esse sono una base per la rappresentazione della conoscenza mediante:

• Le classificazioni, ossia la capacità di definire classi di oggetti o fatti del mondo reale. Per ogni classe esiste un implicito “test di appartenenza”, che consente nel dire se un oggetto o fatto del mondo reale sono un’istanza della classe.
• Le generalizzazioni, con le quali si stabiliscono legami di sottoinsieme fra classi.

Il modello relazionale

Consideriamo ora un database, per esempio il portale BeeP dell’università. Esso contiene una grande quantità di informazioni, tra le quali:

• L’anagrafica degli studenti;
• L’anagrafica dei professori;
• La descrizione dei corsi;
• Delle informazioni su aule, dipartimenti ed edifici;
• I piani di studio;
• Le valutazioni.

Tutte queste informazioni vengono organizzate e memorizzate (all’interno del database) in tabelle, mediante il modello relazionale. In questo modello, le tabelle (che prendono il nome di relazioni) hanno un ruolo fondamentale, costituiscono le “basi” dell’intera struttura.

Ecco un esempio delle relazioni descritte:

Altri concetti fondamentali sono:

• Lo schema, ossia la prima riga delle relazioni, un insieme di attributi (colonne) in cui viene indicato “cosa” deve essere riportato al di sotto;
• Le tuple o istanze, ossia le righe della tabella, un insieme di campi che devono essere “riempiti” correttamente in base a quanto indicato dall’attributo;
• Il dominio, ossia il tipo di dato;
• La cardinalità, ossia il numero di righe della tabella;
• Il grado, ossia il numero di colonne della tabella.

In ogni tabella, poi, vengono inserite delle informazioni (riguardanti degli oggetti, delle persone o dei fatti) che sono caratterizzate dalle stesse proprietà, definite dagli attributi.

Il modello relazionale è “basato sui valori”, a differenza degli altri modelli (reticolare, gerarchico, …) che invece realizzano le corrispondenze fra le relazioni in modo esplicito mediante dei puntatori o dei record. I vantaggi del modello relazionale sono questi:

• Si rappresenta solo ciò che è rilevante per l’applicazione, quindi per il committente;
• La rappresentazione logica non fa riferimento a quella fisica (si ha cioè una indipendenza fisica dei dati);
• È possibile trasferire dei dati da un contesto all’altro, in quanto l’informazione è contenuta nei valori.

Le “basi” del modello relazionale possono essere arricchite mediante:

• L’inserimento di chiavi, ossia dei sottoinsiemi di attributi dello schema che possiedono le proprietà di:
  • Unicità, cioè non esistono due tuple con una stessa chiave;
  • Minimalità, in quanto sottraendo un qualunque attributo alla chiave si perde la proprietà di unicità.
• Si possono anche dare delle definizioni formali:
  • “Un insieme K di attributi è super-chiave di una relazione r se r non contiene due [K] tuple distinte t e t con: t = t [K].”
  • “K è chiave di r se è una super-chiave minimale di r, cioè non esiste un’altra super-chiave K’ che contiene K.”
• I vincoli di tupla sui valori non nulli, che definiscono un range di valori che ciascuna tupla deve verificare indipendentemente dalle altre.
• Altri vincoli imposti sulle tuple, introdotti per conservare la rappresentatività della realtà,