Разработка моделей, методов и инструментальных средств анализа и синтеза оптимальных структур объектно-ориентированных баз данных в автоматизированных информационно-управляющих системах

Сиротюк, Олег Владимирович

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка моделей, методов и инструментальных средств анализа и синтеза оптимальных структур объектно-ориентированных баз данных в автоматизированных информационно-управляющих системах

кандидата технических наук: Сиротюк, Олег Владимирович
город: Москва
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.13.06
цена: 450 рублей

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Разработка моделей, методов и инструментальных средств анализа и синтеза оптимальных структур объектно-ориентированных баз данных в автоматизированных информационно-управляющих системах»

Автореферат диссертации по теме "Разработка моделей, методов и инструментальных средств анализа и синтеза оптимальных структур объектно-ориентированных баз данных в автоматизированных информационно-управляющих системах"

РОССИЙСКАЯАКАДЕМИЯНАУК

Институт проблем управления им. В.А. ТРАПЕЗНИКОВА

УДК 681.012.011.56 На правах рукописи

СИРОТЮК Олег Владимирович

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ, МЕТОДОВ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНЫХ СТРУКТУР ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ БАЗ ДАННЫХ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ.

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва, 2005 г.

Работа выполнена в Институте проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор В.В.Кульба Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.Н. Меденников, кандидат технических наук, доцент СА Сергеев.

Ведущая организация:

Институт проблем передачи информации РАН

Защита состоится "//" еицлмА 2005 г. в IЦ часов на заседании диссертационного Совета № 1 (Д 002.68.02) при Институте проблем управления (автоматики и телемеханики) им. В.А. Трапезникова РАН по адресу: 117997 Москва, ул. Профсоюзная, д.65. Телефон Совета: 334-93-29.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Института проблем управления РАН.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук

Акинфиев В.К.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. В современных условиях глобализации бизнеса, требующего резкого снижения затрат на выполнение производственных функций, мобильности персонала, возможности доступа к требуемой информации и работы с ней в любой точке мира, повышение эффективности инвестиций в информатизацию организаций и предприятий обеспечивается многими факторами, одним из которых является сокращение затрат на проектирование, разработку, реинжениринг и внедрение АИУС и баз данных (БД), эффективное управление информационными ресурсами. Комплексное решение данных задач может быть обеспечено разработкой и широким применением формализованных моделей и прикладных методов анализа и синтеза оптимальных структур информационного и программного обеспечения АИУС, управления сопровождением и развитием БД, созданием CASE - средств и промышленной технологии автоматизированного проектирования (ПТАП) АИУС. Существующие в настоящее время инструментальные средства и CASE-технологии направлены в основном на автоматизацию отдельных этапов и задач проектирования АИУС и, как правило, на разработку и генерацию программного кода приложений и не охватывают задачи проектирования и сопровождения БД различных типов. Предлагаемые на рынке информационных технологий средства и системы проектирования и сопровождения АИУС не в полной мере удовлетворяют требованиям разработчиков систем, особенно корпоративных АИУС. Существующие методологии разработки, а также инструментальные и программные средства автоматизации проектирования и сопровождения БД, как правило, не обеспечивают комплексных решений, не поддерживают многих важных функций, таких как оптимизацию процедур синтеза структур БД, проектирование объектно-ориентированных БД, синтез логических структур базы метаданных репозитария системы проектирования, реорганизации БД при изменении требований пользователей и других задач.

Особую важность при этом приобретают работы по разработке методологии и инструментальных средств автоматизированного проектирования объектно-ориентированных баз данных (ООБД), которые по сравнению с традиционными типами БД (иерархическими, сетевыми, реляционными, постреляционными) обеспечивают ряд важных преимуществ. Во-первых, в ООБД хранятся не только данные, но и методы их обработки, инкапсулированные в одном объекте; во-вторых, ООБД позволяют обрабатывать мультимедийные данные; в-третьих, ООБД допускают работу на высоком уровне абстракции; в-четвертых, ООБД позволяют пользователям создавать структуры данных любой сложности. Объектно-ориентированный подход к проектированию БД и в целом АИУС является альтернативным широко используемым структурным методам. При объектно-ориентированном подходе объ-

ект инкапсулирует как непосредственно данные, так и методы их обработки, т.е. данные не отделяются от методов (процедур) их обработки.

Основу информационного обеспечения современной системы автоматизированного проектирования (САПР) БД составляет репозитарий, база метаданных (БмД) которого содержит необходимую системную, проектную и эксплуатационную информацию. Использование единого репозитария обеспечивает разработчиков БД всей необходимой информацией о результатах моделирования, анализа и синтеза структур БД управления сопровождением БД в процессе эксплуатации САПР для принятия решений при разрешении различного рода конфликтов и противоречий, координации совместной работы коллектива разработчиков и пользователей в процессе проектирования, а также для корректировки и модификации структур БД с учетом изменяющихся требований пользователей на разработку АИУС.

Поэтому в основе построения и функционирования современной САПР БД должна использоваться методология оптимального анализа и синтеза постреляционных и объектно-ориентированных БД, управления процессами сопровождения и развития БмД репозитария САПР.

Большие масштабы работ по информатизации общества, созданию АИУС и тематических БД различного класса и назначения и в то же время отсутствие моделей, методов и инструментальных средств оптимизации и автоматизации разработки и эксплуатации объектно-ориентированных БД, создания на этой основе САПР ООБД, ориентированной на комплексное, взаимосвязанное решение задач моделирования предметных областей АИУС и спецификации требований пользователей, концептуального и логического проектирования ООБД и БмД репозитария, управления сопровождением и развитием ООБД и БмД, обусловливает актуальность выполненных научных исследований.

Цель работы. Целью работы является разработка комплекса формализованных моделей, прикладных методов и инструментальных средств автоматизированного анализа и синтеза оптимальных структур объектно-ориентированных баз данных АИУС.

Разработанные модели, методы и средства обеспечивают: моделирование предметных областей АИУС, автоматизированную спецификацию информационных и функциональных требований пользователей, декомпозицию предметных областей и категоризацию пользователей;

формализованный анализ, структуризацию и нормализацию информационных и функциональных требований пользователей, построение объектных моделей требований пользователей и объектных канонических структур БД;

синтез оптимальных по заданным критериям эффективности логических структур ООБД;

- синтез эффективных логических структур базы метаданных (БмД) репозитария системы проектирования;

- формализованный анализ и реструктуризацию объектных моделей требований пользователей и объектных канонических структур БД при изменении информационных и функциональных требований пользователей;

- построение эффективных рациональных логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов;

- автоматизацию решения задач анализа и синтеза структур ООБД, управления сопровождением и развитием БмД репозитария.

Методы исследований. Основные результаты диссертационной работы получены и математически обоснованы с использованием аппарата теории множеств, методов кластерного анализа, теории графов, теории структур данных, математического программирования и оптимизации на сетях и графах.

Связь диссертации с планами научных работ. Диссертационная работа выполнена в соответствии с исследованиями в рамках проблем РАН 2.4.5 «Сложные технические системы и информационно-управляющие комплексы»; 3.3 «Системы автоматизации, математические методы исследования сложных управляющих систем и процессов, СЛЬ8-технологии», а также Программ №14 и №16 отделения ЭММПУ РАН «Проблемы анализа и синтеза модульных интегрированных технических и социальных систем управления».

- сформулированы требования к методам и средствам системы автоматизированного проектирования БД объектно-ориентированного типа, а также к БмД репозитария;

- разработана формализованная методология проектирования оптимальных структур объектно-ориентированных БД, сопровождения и развития ООБД. Основу предложенной методологии составляет комплекс моделей, методов и процедур анализа и синтеза, последовательного эквивалентного преобразования данных и результатов решения специфических для каждого этапа проектирования БД задач;

- предложена функциональная структура и определены основные характеристики САПР ООБД, ориентированной на комплексное взаимосвязанное решение задач автоматизации этапов анализа, проектирования, разработки, внедрения и сопровождения объектно-ориентированных БД и удовлетворяющей современным требованиям к системам БД;

- разработаны методы декомпозиции предметных областей пользователей БД АИУС, конструирования классов, объектно-ориентированного анализа информационных и функциональных требований пользователей БД, построения и нормализации объектных моделей требований пользователей и объектных канонических структур БД, выделения базовых и наследуемых классов;

- поставлены и решены задачи синтеза оптимальных по заданным критериям эффективности логических структур ООБД при ряде структурных и системных ограничений, а также ограничений целостности данных и эффективности использования ресурсов ООБД;

- разработаны методы оптимального управления сопровождением и развитием базы метаданных репозитария САПР БД, обеспечивающие автоматизированную реструктуризацию объектных канонических структур БД, построение рациональных логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов;

- разработана система автоматизированного проектирования (САПР) ООБД «Cache DBD», функционирующая на основе постреляционной СУБД Cache и обеспечивающая в диалоговом режиме анализ предметных областей АИУС, синтез рациональных и оптимальных объектно-ориентированных канонических и логических структур БД различных типов, модификацию структур ООБД при изменении требований пользователей, а также автоматическую выдачу соответствующей проектной документации.

Разработанные методология, модели, методы и САПР ООБД по сравнению с существующими методами и средствами обеспечивают комплексное решение задач проектирования и управления ООБД, оптимизацию структур ООБД на различных уровнях их представления, что в целом повышает эффективность и качество разрабатываемых систем баз данных, сокращает сроки и стоимость создания АИУС.

Практическая ценность. Предложенные методы и САПР «Cache DBD» позволяют создавать эффективные структуры объектно-ориентированных и традиционных БД АИУС различного класса и назначения. Использование предложенных методов, алгоритмов и программ автоматизации проектирования структур БД позволяет уменьшить приведенные общие затраты на разработку, внедрение, сопровождение и эксплуатацию БД в среднем в 5-10 раз.

Разработанные методы, алгоритмы и инструментальные средства могут быть использованы при разработке, коммерческих БД, БД АИУС широкого класса и назначения в научно-исследовательских, проектных организациях и вычислительных центрах, коммерческих организациях, разрабатывающих и внедряющих АИУС, а также при разработке системы тематических БД в рамках работ по программе информатизации.

Внедрение. Эффективность разработанных в диссертационной работе моделей, методов и системы автоматизированного проектирования и управления БД подтверждена положительным опытом их использования при проектировании и создании портала филиала корпорации InterSystems, информационного хранилища системы управления документооборотом «DMS0» компании БАРС, автоматизированной системы обработки данных экоаналити-ческого контроля Заполярного филиала ОАО «Горно-металлургическая компания «Норильский Никель» и других систем, а также в учебном процессе при подготовке студентов по дисциплине "Проектирование Баз данных".

Использование разработанных методов и средств позволило существенно сократить временные и стоимостные затраты на разработку и эксплуатацию БД АНУС, повысить качество вырабатываемых проектных решений. Официально подтвержденный экономический эффект от внедрения разработанных моделей, методов и инструментальных средств составил свыше 1 млн. рублей.

Личный вклад. Все основные положения и результаты, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: конференции «Современные информационные технологии» (Москва, 2000), девятой и одиннадцатой международных конференциях «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва, 2001,2003), третьей, четвертой и шестой международных конференциях «Проблемы регионального и муниципального управления» (Москва, 2001, 2002, 2004), одиннадцатом международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (Алушта, 2002), научных сессиях МИФИ (Москва, 2002,2003).

Публикации. Результаты проведенных автором научных исследований опубликованы в 18 научных трудах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений и содержит 288 страниц машинописного текста, 46 рисунков, 43 таблицы, а также список литературы (11 стр. наименований).

Краткое содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель исследований и основные задачи, рассматриваемые в работе.

В первой главе приведен обзор существующих моделей, методов, средств и информационных технологий анализа и синтеза структур баз данных (БД) различных типов. Важное внимание при этом уделяется объектно-ориентированным методам, а также CASE (Computer Aided Software/System Engineering) средствам разработки программного и информационного обеспечения АИУС, позволяющим в значительной мере автоматизировать широкий круг видов деятельности специалистов - разработчиков БД АИУС. Проведен анализ моделей данных, используемых для представления структур БД, и сформулированы требования к структурам БД, базам метаданных (БмД) репозитария, а также методам и средствам автоматизированного проектирования баз данных и метаданных на современном этапе развития информационных технологий.

Проведенный анализ зарубежных и отечественных CASE-средств в области автоматизации проектирования БД показывает, что они обеспечивают в основном информационную поддержку процесса проектирования, облегчают рутинную работу проектировщиков по формированию структурных и графических диаграмм и документированию описаний структур БД, автоматизируют описания структур БД на языке описания данных выбранной СУБД. Наиболее развитые из них имеют удобный визуальный интерфейс разработки, удобные сервисные средства, а также средства генерации программного кода приложений. Однако функциональные возможности данных систем ограничены и не охватывают всех важных задач проектирования, создания и эксплуатации БД. При этом практически отсутствуют средства автоматизации разработки ООБД и БмД репозитария; не обеспечивается комплексное решение задач проектирования БД и получение оптимальных проектных решений.

В современных условиях к методам и CASE-технологиям проектирования и эксплуатации БД должны предъявляться следующие важные требования:

• Использование компонентной (модульной) технологии проектирования БД, которая обеспечивает параллельное спиральное проектирование структурных компонентов БД с их дальнейшим комплексированием по мере необходимости. Данная технология в отличие от существующей в настоящее время каскадной структурной схемы проектирования обеспечивает большую гибкость и открытость системы БД (переносимость, интероперабельность, масштабируемость), в т.ч. доступ к базам данных WWW и создание Internet/Intranet - систем

• Использование технологии корпоративных хранилищ данных (Data Warehouse) в качестве составной части интегрированных БД для хранения хронологической информации организаций. Требуется разработка методов и средств анализа и синтеза оптимальных структур хранилищ данных, процедур администрирования такого рода БД (извлечения данных из операционных БД, "очистки" и размещения данных в хранилище, поиска данных и др. операций). БД хранилищ должны строиться на объектно-ориентированных моделях данных (ООМД).

• Применение нескольких моделей данных для описания предметных областей пользователей Как показывает практика, использование только одной какой-либо традиционной модети данных (например, иерархической, сетевой, реляционной или ER-модели) накладывает жесткие ограничения на предметную область, что не позволяет учесть динамические характеристики и специфические особенности объектов и процессов предметной области Необходимо широкое использование современных гибридных (постреляционных), объектно-ориентированных и семантических моделей данных при описании предметных областей пользователей и структур БД

• Применение методов оптимизации проектирования структур БД по эксплуатационным критериям эффективности, в т ч для объектно-ориентированных БД, БД в архитектуре "Клиент-Сервер", Интернет-БД, методов оценки качества проектных решений

• Развитие методологии объектно-ориентированного анализа предметных областей пользователей, объектно-ориентированного проектирования и программирования БД

• Развитие средств репозитария CASE расширение функциональных возможностей для управления метаданными, решение задачи выбора оптимальной структуры БмД репозитария, поддержание версий и конфигураций системы, поддержание средств описания различных моделей данных и преобразования структур БД, поддержка параллельного проектирования компонентов независимыми разработчиками

Таким образом, в основе построения и функционирования современной САПР БД должна использоваться методология оптимального анализа и синтеза объектно-ориентированных БД и модульного прикладного программного обеспечения приложений, включающая

• объектно-ориентированные методы анализа и структуризации предметных областей, формирования концептуальных структур базы метаданных (БмД) репозитария системы,

• формализованные модели и методы спецификации и анализа информационных и функциональных требований пользователи, кластерного анализа требований и структуризации предметных областей пользователей, построения оптимальных объектно-ориентированных канонических БД,

• модели и методы синтеза оптимальных по различным критериям эффективности логических структур объектно-ориентированных БД и БмД репозитария,

• модели и методы управления сопровождением и развитием БмД репозитария

Предложенная в работе структура САПР БД на основе СУБД Cache (рис 1) предназначена для выполнения следующих основных функций моделирования предметных областей пользователей АИУС, анализа и построения объектной канонической структуры баз данных, анализа и синтеза структуры базы метаданных репозитария системы проектирования,

преобразования объектной канонической структуры БД в рациональные логические структуры БД различных типов; анализа и синтеза оптимальных по заданным критериям эффективности объектно-ориентированных структур БД; формирования и редактирования результатов вырабатываемых проектных решений; модификации и корректировки разработанных структур БД.

Во второй главе предложена формализованная методология объектно-ориентированного анализа предметных областей пользователей БД. Предложенная методология является дальнейшим развитием формализованных методов проектирования БД, разработанных в ИПУ РАН. Разработанная методология базируется на последовательном, взаимосвязанном решении задач формализации предметной области пользователей; анализа, декомпозиции и кластеризации информационных и функциональных требований пользователей; построения объектных моделей кластеров требований пользователей и объектной канонической структуры ООБД. При этом объектные модели кластеров требований пользователей описываются в виде классов, объектов и отношений между ними, которые выявляются в процессе анализа, и удовлетворяют принципам абстрагирования, инкапсуляции, модульности и иерархии.

Описание предметной области пользователей включает следующие основные компоненты: автоматизируемые функции и задачи обработки данных и их характеристики, пользователи, информационные элементы и отношения между ними, метаданные информационных элементов и задач обработки данных, отношения между информационными элементами и задачами.

Подсистема 1. Средства взаимодействия пользователя с системой

Подсистема 2. Управление процессом проеют-ппвяния

Подсистема 3. Моделирование предметных областей

Подсистема 4. Спецификация информационных и функциональных требований пользователей

Подсистема 5. Кластерный анализ требований и декомпозиция ПоО

Подсистема 6. Анализ, структуризация и построение канонических структур ООБД

Подсистема 7. Синтез оптимальных логических стоуктут) ООБЛ

Подсистема 8.Синтез оптимальных физических CTDVKTVD ООБЛ

u 1Г

Подсистема 9. Средства построения отчетов

Подсистема 10. Проектирование БмД репозита-

п 1 г

Репозитарий

База метаданных

Бизнес процессы

Описание понятий

Типы данных

ООО

Описание схемы БД

СУБД Caché

Рис.1. И

Модель предметной области представляется в виде семерки:

МПро=<РДР,0,Увх,У,ь,хД>(

где Р = {/, |/ = 1, /} - множество автоматизируемых функций;

Н = {И 1 — 1,./} - множество задач обработки данных;

- множество пользователей;

О = \т = 1, М} - множество объектов и процессов автоматизации;

- множество входных данных;

У"1 = {у,|/ € ¿„и} - множество выходных данных;

- полное множество информационных элементов предметной области;

^= {Г,\У ~ Ь^}'* множество отношений (взаимосвязей) между компонентами

{РЛ,Р,0)У'х,Уых}.

Выделяются следующие виды отношений:

-Г1(Р,Н) - отношение "функции-задачи". Каждый кортеж отношения ц определяет реализацию в рамках конкретной функции определенных задач обработки данных;

-Гг(Р,О)-отношение "функции-объекты". Каждый кортеж отношения Гг характеризует принадлежность объекта автоматизации той или иной функции;

-Гз(Р,Р)-отношение "функции-пользователи". Каждый кортеж отношения Гз характеризует использование той или иной функции пользователем;

-Г4(Р,У)-отношение "функции - информационные элементы". Каждый кортеж отношения Г4 определяет использование входных и получение выходных информационных элементов при реализации определенной функции;

-Г5(Н,Р)-отношение "задачи - пользователь". Каждый кортеж отношения 1$ определяет соответствие тех или иных задач обработки данных информационным потребностям пользователей;

-Гй(Н,Соотношение "задачи-объекты". Каждый кортеж отношения Гб определяет множество задач обработки данных для каждого из объектов информатизации;

-Г7(Н,У)-отношение "задачи-данные". Каждый кортеж отношения Г7 определяет использование входных и формирование выходных информационных элементов при выполнении определенных задач обработки данных.

-Г8(0,^-отношение "объекты-данные". Каждый кортеж отношения ц» характеризует информационное содержание (состояние) определенного объекта.

Формализовано модель предметной области описывается с помощью множеств {РДР,0,У,Х,У"Ы11} и булевых матриц смежности:

которые описывают соответствующие отношения R между компонентами предметной области.

Элементы данных матриц равны 1, если между соответствующими компонентами имеется отношение (взаимосвязь), и равны 0, в противном случае. Для отношения строится матрица технологии обработки данных, где элемент матрицы равен 1 в том случае, когда информационный элемент является входным для данной задачи; (-1), если информационный элемент является выходным и 0 в противном случае.

Исходными данными для формирования модели предметной области пользователей являются результаты предпроектных исследований и анализа объектов информатизации и соответствующих бизнес - процессов их использования, которые представляются в соответствующих стандартных формах материалов обследования. Построение модели спецификации осуществляется итеративно для каждого пользователя множества Р путем последовательного анализа матриц смежности, описывающих отношения (взаимосвязи) между компонентами предметной области. Далее для данной предметной области разработаны методы кластерного анализа. Декомпозиция предметной области на кластеры осуществляется путем попарного сравнения информационных и процедурных составов требований пользователей. В результате анализа формируется множество кластеров требований пользователей (С ) минимально информационно и процедурно связанных между собой. Предложены методы анализа сформированных кластеров с целью категоризации пользователей на группы пользователей, имеющих схожий состав требований и группы пользователей, обладающих административными правами. Разработаны методы нормализации информационных и функциональных требований пользователей. В результате реализации процедур нормализации информационных требований выявляются дублируемые атрибуты и избыточные взаимосвязи, выделяются ключи агрегатов. В результате выполнения предложенных процедур нормализации функциональных требований пользователей выявляются дублируемые задачи обработки данных, неиспользуемые информационные элементы и возможные конфликтные ситуации по данным типа deadlock. В результате выполнения разработанных процедур и методов формируются множества структурированных матриц и соответствующих им орграфов

{Gf}-

Разработаны методы построения объектных моделей кластеров требований пользователей, формируемые путем наложения на графы информационных структур пользователей требований по обработке данных. В результате выполнения процедур наложения формиру-

ются модели классов требований пользователей, представленные в виде мультиграфов с одним типом вершин и двумя типами дуг (Ок,1]

Разработаны модели и методы построения объектной канонической структуры БД. Построение объектной канонической структуры БД осуществляется путем сведения многообразия моделей классов требований пользователей к единой объектной канонической структуре ООБД (С^?(0,Д)). Предложен алгоритм выделения суперклассов и классов-предков, основанный на выполнении 2-х операций: расчет элементов матрицы М, проиндексированной по обеим осям полным множеством классов, значения которой вычисляются с использованием матрицы 8 и равны количеству однотипных элементов в составах классов О1 и 0|! создание суперкласса , перенос в него однотипных элементов в составах классов и модификация матрицы смежности В^ путем добавления новых столбца Ь^у • и строкиЬ^)).

В результате выполнения рассмотренных процедур формируется объектная каноническая структура БД, которая представляется в виде графа , модифицированной матрицы смежности между классами, в которой выделены множества суперклассов {О1}, классов-наследников {0к} и независимых классов {О"}. Суперклассам соответствуют элементы, для которых в столбцах матрицы хотя бы одно из значений равно 2. Классам-наследникам соответствуют элементы, для которых в строках матрицы В^ хотя бы одно из значений равно 2. Следует отметить, что один и тот же класс может быть как суперклассом для ряда других классов, так и классом-наследником, образовывая тем самым иерархию наследования классов. Каждый класс характеризуется множеством информационных элементов матрицей смежности информационных элементов множеством задач поиска и обработки данных и матрицей технологии обработки информационных элементов

Предложенные в данной главе модели, методы и алгоритмы позволяют построить оптимальную объектную каноническую структуру БД, содержащую минимальный набор требуемых классов, объектов и отношений между ними, которые в дальнейшем используются при построении рациональных и оптимальных логических структур ООБД и БмД репозита-рия.

В третьей главе рассматриваются постановки задач и модели синтеза оптимальных логических структур ООБД. Предложено формализованное описание исходных данных, сформулированы критерии эффективности разработки логических структур ООБД, а также ограничения задач синтеза логических структур.

1-М

Синтез логических структур ООБД рассматривается в работе как поиск оптимального варианта отображения объектных канонических структур в такие логические структуры, в которых сохраняются синтаксические и семантические свойства и особенности элементов и взаимосвязей предметных областей АИУС и обеспечивается эффективность функционирования АИУС при заданных потоках запросов пользователей и транзакций. Основными критериями эффективности синтеза логических структур ООБД являются: минимум суммарного времени формирования структуры, загрузки и использования ООБД, минимум обслуживания множества запросов пользователей и выполнения транзакций к ООБД. В качестве ограничений при решении задач синтеза оптимальных логических структур ООБД используются структурные и технологические ограничения, к которым относятся ограничения на число объектов данных в составе логических записей, на длину формируемых логических записей, на допустимое время блокирования записей при выполнении транзакций и другие.

При синтезе логических структур ООБД требуется определить отображение:

где - граф объектной канонической структуры - множество

классов предметной области, - множество взаимосвязей между класса-

ми; - граф логической структуры - множество логических записей,

1,»/} - множество внешних ключей, отражающих взаимосвязи между записями. Отображение предполагает объединение элементов множества в элементы множества и множества связей в множество внешних ключей (взаимосвязей) при котором достигается оптимальное значение некоторой целевой функции на множестве альтернативных вариантов отображения , При этом должны выполняться структурные и системные ограничения, накладываемые СУБД, и обеспечиваться оптимальные значения заданного критерия эффективности.

Для формализации задачи синтеза введены следующие переменные.

класс включен в состав логической записи; , в противном случае.

гл=1, если >1; г ¡-О, если =0.

Переменная определяет наличие или отсутствие -го типа записи в логической структуре ООБД.

Переменная у^. определяет необходимость формирования внешних ключей (связей) между формируемыми логическими записями П| и п/ на основе информации о связности классов , вошедших в записи.

Переменная определяет наличие или отсутствие связей между записями. если ¿1; г/5=0, если

Переменная определяет, требуется ли модификация ^Й логической записи s-й транзакцией.

-го запроса выбирается точка входа; в противном случае,

транзакции выбирается точка входа; в противном случае.

Задача синтеза оптимальной логической структуры ООБД по критерию минимума суммарного времени формирования структуры и загрузки ООБД, обслуживания множества запросов пользователей и выполнения транзакций формулируется следующим образом: найти

при ограничениях:

/-1

включения классов в запись

, — в составе логической записи

Л >*Е,]=и,

где Г пассов в составе логической записи;

й записи в байтах

где в - максимально допустимая длина записи,

лежат на одном пути доступа; <5^.-1 во всех остальных случаях;

• на общее число типов логических записей в структуре

где Н - максимально допустимое число записей в логической структуре ООБД;

• на включение некоторых классов объектной канонической структуры ООБД в состав одной логической записи

для заданных

• на количество внешних ключей в записи

где N максимально допустимое число внешних ключей в записи;

• на время поиска данных по некоторым запросам

где Т«- регламентное время, отводимое для поиска данных по к -му запросу;

• на единственность точки входа по каждому запросу и транзакции

• на затраты памяти, связанные с реализацией точек входа в ООБД (вторичные индексы, инверсные массивы и т.д.)

где - объем памяти, отводимый для реализации -й точки входа.

• на время блокирования записей при реализации транзакций

где - допустимое время блокировки -й записи;

• на количество записей логической структуры, корректируемых в транзакции

Р'Р*-"'

если или классы

где N - допустимое количество записей логической структуры, которые могут быть модифицированы.

Задача синтеза оптимальной логической структуры ООБД по критерию минимума суммарного времени выполнения множества запросов и транзакций к ООБД формулируется следующим образом: найти

при тех же ограничениях.

Предложены точные алгоритмы решения поставленных задач синтеза оптимальной логической структуры ООБД, основанные на модифицированной схеме метода «ветвей и границ». Проведен анализ свойств и характеристик целевой функции общей задачи синтеза, на основе которого проведена свертка выражения для целевой функции задачи и она преобразована без потери общности к менее сложной задаче. Разработана схема ветвления по множеству переменных, получены аналитические выражения для расчета точной нижней границы множества решений и оценок решения в вершинах дерева ветвления.

Разработаны приближенные алгоритмы решения поставленных задач синтеза логической структуры ООБД, базирующиеся на учете специфики поставленных задач, анализе структурных ограничений и графовой интерпретации вариантов решения.

В результате решения задач синтеза оптимальной логической структуры ООБД определяется оптимальное число и состав логических записей ООБД, производится выбор структуры внешних ключей (связей между записями), определяются записи, выбираемые в качестве точек входа в структуру, формируются оптимальные структуры запросов пользователей и транзакций к ООБД. Практическое использование предложенных методов синтеза логических структур ООБД позволяет, в среднем, повысить скорость обработки запросов и транзакций не менее, чем на порядок.

В четвертой главе рассмотрены модели и методы управления процессами сопровождения и развития баз метаданных репозитария САПР на этапе эксплуатации ООБД. Рассмотрены методы формирования логической структуры БмД репозитария в виде взаимосвязанных разделов метаданных; анализа и реструктуризации объектных моделей требований пользователей и объектной канонической структуры БД при изменении требований пользователей; анализа и преобразования объектной канонической структуры БД с учетом ограничений на логические структуры БД разных типов и построения эффективных рациональных логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов.

*=1 Ы1, ]+] ж

Одной из главных проблем, с которой сталкиваются разработчики и администраторы БД на этапе их разработки и эксплуатации является проблема эффективной адаптации схемы БД в условиях изменяющегося окружения (множества информационных и функциональных требований пользователей). При расширении знаний об автоматизируемой предметной области, выявлении новых закономерностей и пользователей требуются существенные изменения первоначального проекта БД, которые могут распространяться как на состав, так и на структуру БД. Эти изменения вызываются добавлением новых или удалением существующих классов, взаимосвязей и отношений между классами и т.д.

Необходимость обеспечения требуемой эффективности работы БД с изменяющимися во времени информационной и функциональной моделями предметной области пользователей требует периодической реструктуризации как БД, так и БмД. Поэтому особое внимание в главе уделено разработке методов реструктуризации объектной канонической структуры БД, полученной на этапе предпроектного анализа предметных областей пользователей, при добавлении и удалении классов объектов и информационных элементов, а также при добавлении и удалении требований пользователей, задаваемых в виде объектных моделей. Разработаны процедуры изменения типов данных объектов и преобразования суперклассов, а также процедуры анализа методов обработки данных, инкапсулированных во вновь поступающие классы требований пользователей.

Большое внимание в главе уделено также разработке моделей и методов преобразования объектной канонической структуры БД с учетом ограничений логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов и построения рациональных логических структур БД соответствующих типов. Предложенные методы основаны на процедурах последовательного анализа и реструктуризации объектной канонической структуры БД с учетом ограничений на допустимые типы отношений между классами объектов, на поддержку отношений типа «наследование», на наличие классов, содержащих сложные объекты и других ограничений. В результате выполнения предложенных процедур формируются эффективные структуры представления данных, сочетающие в себе лучшие черты и достоинства объектно-ориентированных, реляционных и иерархических БД: объектно-ориентированные структуры БД (ООС БД), объектно-реляционные структуры БД (ОРС БД) и объектно-иерархические структуры БД (ОИС БД). Данные структуры используются в дальнейшем для построения эффективных рациональных логических структур БД различных типов. Разработанные для этого алгоритмы базируются на методах анализа сформированных в результате преобразования объектной канонической структуры БД, соответственно, ООС БД, ОРС БД и ОИС БД и средствах описания логических структур БД на языках описания данных СУБД соответствующих типов.

Формируемая при этом иерархическая структура БД используется также при построении эффективной физической структуры БмД репозитария на основе СУБД Cache.

Разработана логическая структура БмД репозитария САПР БД, состоящая из ряда разделов метаданных для описания свойств и характеристик предметных областей пользователей, структур БД на различных уровнях их представления, информационной инфраструктуры АИУС и проектных данных. Предложены средства описания элементов и характеристик логической структуры БмД на языке определения классов (ODL) СУБД Cache, являющейся ядром разрабатываемой в работе САПР БД объектно-ориентированного типа.

В приложении Ш приведено описание разработанной на основе предложенных в работе моделей, методов и алгоритмов системы автоматизированного проектирования ООБД «Cache DBD». САПР «Cache DBD» (Cache DataBase Designer) предназначена для автоматизированной и информационной поддержки процессов моделирования и анализа предметных областей АИУС, спецификации информационных и функциональных требований пользователей, проектирования объектных канонических и оптимальных логических структур ООБД, рациональных логических структур ООБД и БД традиционных типов, а также сопровождения ООБД в диалоговом режиме. .Ядром САПР является постреляционная СУБД Cache. Программное обеспечение САПР "Cache DBD" состоит из трех комплексов программ, ориентированных на решение специфических задач проектирования БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов. Программное обеспечение реализовано на языках программирования Cache Object Script и Microsoft Visual Basic. Центральное место в САПР "Cache DBD" занимает база метаданных (БмД) репозитария, разработанная на основе концепции единой архитектуры данных СУБД Cache, что обеспечивает независимость хранения данных в репозитарии от способа их представления.

Отличительными особенностями САПР "Cache DBD" являются: комплексное, взаимосвязанное решение задач моделирования предметных областей, спецификации, кластеризации и нормализации информационных и функциональных требований пользователей, формирования и анализа объектных моделей требований пользователей, концептуального и логического проектирования объектно-ориентированных, реляционных и иерархических БД, формирования и сопровождения базы метаданных репозитария; наличие развитого сервисного программного обеспечения для поддержки графического интерфейса пользователей с системой; гибкость программного обеспечения, построенного по модульному принципу; высокое качество вырабатываемых проектных решений за счет использования формализованных процедур проектирования и многовариантности расчетов; наличие встроенной информационной базы проектных данных и базы метаданных предметных областей (БмД репозитария). Описание САПР "Cache DBD" иллюстрируется компьютерными экранными формами (ин-

терфейсом пользователей), используемыми для решения функциональных задач проектирования БД и принятия решений разработчиками.

В приложениях П2-П7 приводится описание разработанной логической структуры БмД репозитария на языке описания объектов СУБД Cache", учитывающей перечисленные выше требования; описания общих типоз данных и их характеристик, поддерживаемых СУБД Cache, а также методов преобразования форматов представления данных, обеспечивающих унификацию типов данных для моделей различных уровней представления БД (канонического, логического, физического).

В приложение П4 приводится схема подструктуры логической структуры БмД репозитария для разделов «Описание объектной модели», «Описание схемы БД» и метаданных моделей данных, описывающих логические и физические структуры БД различных типов.

В приложении П5 приводится схема подструктуры логической структуры БмД репози-тария для раздела «Описание бизнес-процессов».

В приложении П6 приводится схема подструктуры логической структуры БмД репозитария для раздела «Описание понятий».

В приложении П7 приводится схема подструктуры логической структуры БмД репозитария для раздела «Описание реструктуризации моделей данных».

Выводы и заключение.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. На основе проведенного анализа, исследования, обобщения и развития существующих методов проектирования АИУС различного класса и назначения решена важная народнохозяйственная проблема, заключающаяся в создании комплекса моделей, методов и системы автоматизированного проектирования объектно-ориентированных баз данных в АИУС, обеспечивающих формальное описание предметных областей пользователей, построение объектных моделей требований пользователей и объектной канонической структуры БД, синтез оптимальных логических структур ООБД, логической структуры базы метаданных (БмД) репозитария системы проектирования, а также администрирования ООБД с учетом согласованных целей, имеющихся ограничений, заданных требований и критериев эффективности проектирования и функционирования АИУС.

2. Разработана общая методология анализа предметных областей пользователей БД АИУС, формализации, структуризации, кластеризации и нормализации их информационных и функциональных требований, построения объектных моделей требований пользователей и объектных канонических структур БД. Предложенная методология базируется на совокупности взаимосвязанных графовых и матричных моделей и методов описания предметных областей пользователей АИУС и спецификации их информационных и функциональных тре-

бований; кластерного анализа предметных областей и категоризации пользователей; нормализации информационных и функциональных требований пользователей; построения и анализа объектных моделей кластеров требований пользователей; построения и нормализации объектных канонических структур БД; выделения суперклассов и классов-предков.

Предложенные модели, методы и алгоритмы позволяют построить на этапе предпро-ектного анализа оптимальную объектную каноническую структуру БД, содержащую минимальный набор требуемых классов, объектов и отношений между ними. Данная структура в дальнейшем используются при построении рациональных и оптимальных логических структур ООБД и БмД репозитария на этапе их технического проектирования.

3. Разработаны постановки, модели и методы решения задачи синтеза оптимальной логической структуры ООБД, обеспечивающие определение оптимального числа и структуры логических записей ООБД, выбор структуры связей между записями, выбор точек входа в структуру, формирование оптимальных структур запросов и транзакций к ООБД.

В качестве критериев синтеза логических структур ООБД используются минимум суммарного времени формирования структуры и загрузки ООБД, обслуживания множества запросов пользователей и выполнения транзакций; минимум суммарного времени обслуживания множества запросов к ООБД и выполнения транзакций. В качестве ограничений задач синтеза используются структурные и технологические ограничения, а также ограничения по эффективности использования ресурсов ООБД.

Разработаны точные и эвристические алгоритмы решения поставленных задач синтеза, основанные на методах дискретного программирования, теории графов и методах оптимизации на сетях и графах. Точный алгоритм построен с использованием модифицированной схемы метода «ветвей и границ». Приближенный алгоритм основан на учете специфики поставленной задачи, анализе структуры целевой функции и ограничений и графовой интерпретации допустимых вариантов решения и предполагает на первом этапе решения классификацию запросов и транзакций по типам используемых ими деревьев поиска.

6. Поставлены и решены задачи повышения эффективности управления сопровождением и развитием БмД репозитария на этапе эксплуатации, обеспечивающие решение следующих задач: анализа и реструктуризации объектных моделей требований пользователей и объектной канонической структуры БД при добавлении, модификации и/или удалении классов, объектов и отдельных информационных элементов, а также требований пользователей;

изменения типов данных объектов и преобразования суперклассов; анализа методов обработки данных, инкапсулированных во вновь поступающие классы требований пользователей.

7. Разработаны методы и алгоритмы построения эффективных рациональных логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерярхического типов, базирующиеся на методах преобразования объектной канонической структуры БД с учетом ограничений логических структур БД соответствующих типов, формирования эффективных структур промежуточного уровня представления данных и средств построения и описания логических структур БД на языках описания данных соответствующих СУБД Формируемая при этом иерархическая структура БД используется в дальнейшем при создании физической модели БмД репозитария САПР БД.

8. Разработана система автоматизированного проектирования объектно-ориентированных, реляционных и иерархических баз данных САПР «Cache DBD» (Cache DataBase Designer), теоретической основой которой являются разработанные в диссертации модели, методы и алгоритмы анализа и синтеза оптимальных структур ООБД, администрирования и сопровождения БД, а общесистемной платформой - СУБД Cache.

Предложена функциональная структура САПР «Cache DBD», база метаданных репози-тария и программное обеспечение, обеспечивающие в диалоговом режиме решения задач моделирования и анализа предметных областей АИУС, синтеза рациональных и оптимальных объектно-ориентированных канонических и логических структур БД различных типов, модификации структур ООБД при изменении требований пользователей, а также автоматическую выдачу соответствующей проектной документации.

9. Разработанные в диссертации модели, методы, алгоритмы и система автоматизированного проектирования нашли широкое практическое применение при разработке портала филиала корпорации InterSystems, информационного хранилища системы управления документооборотом «DMS0» и других АИУС, что позволило получить значительный экономический эффект (свыше 1 млн. рублей).

Основные публикации по теме диссертации

1. В.О. Сиротюк, О.В. Сироткж. Методы повышения эффективности и качества структур тематических патентных баз данных в патентных автоматизированных информационно-управляющих системах. Автоматика и телемеханика. М.: Институт проблем управления им. В А.Трапезникова, 2002, № 8, с. 168-177.

2. Ю.М.Гладков, В.О.Сиротюк, О.В.Сиротюк. Методология объектно-ориентированного анализа предметных областей пользователей ООБД. Труды ин-

статута. Том XXIII. М: Институт проблем управления им. В А.Трапезникова, 2004. 76-87С.

3. Сиротюк О.В. Система автоматизированного проектирования постреляционных и объектно-ориентированных баз данных на основе СУБД Cache. Проблемы управления безопасностью сложных систем. Труды XI международной конференции. Москва, декабрь 2003.

4. Сиротюк О.В. Методы решения задач создания, сопровождения и развития баз ме-

таданных репозитария САПР БД. Проблемы управления безопасностью сложных систем. Труды XII международной конференции. Москва, декабрь 2004.

5. Сиротюк О В. Система автоматизированного проектирования объектно-ориентированных, реляционных и иерархических баз данных на основе СУБД Cache. Проблемы управления безопасностью сложных систем. Труды XII международной конференции. Москва, декабрь 2004.

6. Сиротюк О.В. Модели и методы синтеза оптимальных логических структур баз метаданных для объектно-ориентированных и постреляционных баз данных. Проблемы регионального и муниципального управления. Доклады и сообщения VI международной научной конференции. Москва, 18 мая 2004г.

7. Сиротюк О.В. Использование постреляционной СУБД Cache при создании сложных систем. Научная сессия МИФИ 2002. Сборник научных трудов. Том 2. Москва, январь 2002.

8. Сиротюк О.В. Реализация web-приложений в постреляционной еСУБД Cache. Научная сессия МИФИ 2003. Сборник научных трудов. Том 2. Москва, январь 2002.

9. Сиротюк О.В. СУБД Cache. Журнал «BYTE Россия». СПб: Питер, №6,2002.

10. Сиротюк О.В. Постреляционная еСУБД Cache и WWW. Журнал «Технология Клиент-сервер». №2,2002.

11. Сиротюк О.В. Веб-программирование под еСУБД Cache. Журнал «Сетевые решения». Минск: Нестор, №2,2002.

12. Кречетов Н.Е., Сиротюк О.В. Постреляционная СУБД Cache 5. Журнал «BYTE Россия». СПб: Питер, №6,2003.

13. Сиротюк О.В. Методы и средства тестирования сложных программных комплексов в современных условиях. Проблемы управления безопасностью сложных систем. Труды IX международной конференции. Москва, декабрь 2001.

14. Сиротюк О.В. Особенности тестирования сложных программных комплексов в современных условиях. Проблемы регионального и муниципального управления. Доклады и сообщения III международной научной конференции. Москва, 21 мая 2001г, стр.88-90.

15. Сиротюк О.В. Методы оптимизации тестирования и отладки сложных программных комплексов, разрабатываемых на основе постреляционных СУБД. Проблемы регионального и муниципального управления. Доклады и сообщения IV международной научной конференции. Москва, 28 мая 2002г, стр. 95-97.

16. Сиротюк О В. Модели и методы тестирования сложных программных комплексов, разрабатываемых на основе СУБД Cache. Труды XI международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации». Алушта, 2002, стр. 86-87

17. Сиротюк О.В. Методы тестирования программного обеспечения на этапе разработки программного кода. Труды международной научно-практической конференции. Москва, 19-21 ноября 2001, стр. 137-138.

18. Казакевич А., Сиротюк О., Суслов Д. Концепция создания адаптивной информационной системы на базе Intranet технологий. Конференция «Современные информационные технологии» Сборник научных трудов, выпуск 2. Москва, 2000.

Личный вклад автора в совместные работы.

Личный вклад автора в совместные публикации: [1] - разработаны модель, метод и алгоритм решения задачи синтеза оптимальных логических структур БД; [2] - предложены методы кластеризации требований пользователей, алгоритм формирования обобщенной канонической структуры ООБД и алгоритм выделения суперклассов, классов-наследников и независимых классов; [12] - приведен анализ существующих моделей данных и описание отличительных особенностей СУБД Cache; [18] -разработаны концептуальная и логическая структуры данных адаптивпой информационной системы поддержки учебного процесса ВУЗов.

Принято к исполнению 08/02/2005 Исполнено 09/02/2005

Заказ № 591 Тираж' 100 экз

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095) 747-64-70 (095) 318-40-68 www autoreferat ru

05.iZ-05~.-f3

\1209

п.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Сиротюк, Олег Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

Гпава 1. Существующие методы и средства проектирования и разработки постреляционных и объектноориентированных баз данных.

1.1.Обзор существующих моделей, методов и средств анализа и синтеза структур баз данных.

1.2. Формулировка и анализ требований к структурам баз данных, методам и средствам их автоматизированного проектирования.

1.3 Описание и основные характеристики постреляционной

СУБД Cache.

1.4. Задачи разработки методов и системы автоматизированного проектирования постреляционных и объектно-ориентированных баз данных на основе СУБД Cache.,58 КРАТКИЕ ВЫВОДЫ.

Глава 2. Разработка моделей и методов формализации предметных областей пользователей, анализа и построения объектной канонической структуры баз данных

2.1. Разработка методов построения модели предметной области, спецификаций информационных требований пользователей и бизнес-процессов.

2.2. Формализованные процедуры конструирования классов объектно-ориентированных баз данных.

2.3. Модели и методы построения и анализа объектных моделей требований пользователей.

2.4. Модели и методы построения и анализа обобщенной объектной модели классов предметной области.

2.5. Методы построения объектной канонической структуры БД, выделения базовых и наследуемых классов.

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ.

Глава 3. Разработка моделей и методов синтеза оптимальных логических структур объектно-ориентированных баз данных.

3.1. Формализованное описание исходных данных.

3.2. Постановки и модели задач синтеза оптимальных логических структур ООБД.

3.3. Разработка точного алгоритма решения задачи синтеза оптимальной логической структуры ООБД.

3.4. Разработка эвристического алгоритма решения задачи синтеза оптимальной логической структуры ООБД.141 КРАТКИЕ ВЫВОДЫ.

Глава 4. Разработка моделей и методов управления процессами сопровождения и развития баз метаданных репо-зитария САПР баз данных.

4.1. Анализ и формулировка требований к базе метаданных и функциям репозитария САПР БД. Разработка логической структуры БмД репозитария САПР БД.

4.2. Методы анализа и реструктуризации объектной канонической структуры БД при изменении требований пользователей.

4.2.1. Методы реструктуризации объектной канонической структуры БД при изменении информационных требований пользователей.

4.2.2. Методы анализа вновь поступающих требований пользователей и построения модифицированной объектной канонической структуры БД.

4.2.3. Методы анализа и реструктуризации объектной канонической структуры БД при удалении информационных требований пользователей.

4.3.Методы анализа и реструктуризации объектной канонической структуры БД

4.4. Методы и алгоритмы построения эффективных рациональных логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов.

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ.

Введение 2005 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Сиротюк, Олег Владимирович

Актуальность темы. В современных условиях глобализации бизнеса, требующего резкого снижения затрат на выполнение производственных функций, мобильности персонала, возможности доступа к требуемой информации и работы с ней в любой точке мира, повышение эффективности инвестиций в информатизацию организаций и предприятий обеспечивается многими факторами, одним из которых является сокращение затрат на проектирование, разработку, реинжениринг и внедрение АИУС и баз данных (БД), эффективное управление информационными ресурсами. Комплексное решение данных задач может быть обеспечено разработкой и широким применением формализованных моделей и прикладных методов анализа и синтеза оптимальных структур информационного и программного обеспечения АИУС, управления сопровождением и развитием БД, созданием CASE - средств и промышленной технологии автоматизированного проектирования (ПТАП) АИУС. Существующие в настоящее время инструментальные средства и CASE-технологии направлены в основном на автоматизацию отдельных этапов и задач проектирования АИУС и, как правило, на разработку и генерацию программного кода приложений и не охватывают задачи проектирования и сопровождения БД различных типов. Предлагаемые на рынке информационных технологий средства и системы проектирования и сопровождения АИУС не в полной мере удовлетворяют требованиям разработчиков систем, особенно корпоративных АИУС. Анализ развития методов и инструментальных средств автоматизации проектирования и их влияние на продуктивность разработок показывает, что на протяжении 15-20 лет в этой области не наблюдалось качественных изменений. Качественный скачок возник лишь в последнее время при использовании в разработках CASE-технологий принципов объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования, объектно-ориентированных баз данных, принципов модульности, типизации и клонирования.

Центральное и важное место в АИУС различного класса и назначения занимают базы данных, на которые возложены функции хранения, интеграции и консолидации информационных ресурсов организации. От эффективности и качества их построения во многом зависит эффективность разрабатываемых информационных систем. Поэтому разработка систем автоматизированного проектирования БД (САПР БД) в составе ПТАП АИУС является важной и актуальной задачей. Создание САПР БД в составе промышленной технологии автоматизированного проектирования АИУС позволяет уменьшить стоимость и время разработки информационного и программного обеспечения АИУС; повысить качество проектных решений; сократить долю рутинных работ, связанных со сбором, редактированием и анализом исходных данных; обеспечить более четкое понимание целей и задач проектирования и во многом типизировать процесс проектирования; снизить уровень потребления материальных и трудовых ресурсов.

В тоже время существующие методологии разработки, а также инструментальные и программные средства автоматизации проектирования и сопровождения БД, как правило, не обеспечивают комплексных решений, не поддерживают многих важных функций, таких как оптимизацию процедур синтеза структур БД, проектирование объектно-ориентированных и постреляционных БД, синтез логических структур базы метаданных репозитария системы проектирования, реорганизации БД при изменении требований пользователей и других задач.

Особую важность при этом приобретают работы по разработке методологии и инструментальных средств автоматизированного проектирования постреляционных и, особенно, объектно-ориентированных баз данных (ООБД). ООБД по сравнению с традиционными (например, реляционными БД) обеспечивают следующие важные преимущества: в ООБД хранятся не только данные, но и методы их обработки, инкапсулированные в одном объекте; ООБД позволяют обрабатывать мультимедийные данные; ООБД допускают работу на высоком уровне абстракции; ООБД позволяют пользователям создавать структуры данных любой сложности. Объектно-ориентированный подход к проектированию БД и в целом АИУС является альтернативой широко используемым структурным методам. При объектно-ориентированном подходе объект инкапсулирует как непосредственно данные, так и методы их обработки, т.е. данные не отделяются от методов (процедур) их обработки.

Основу информационного обеспечения современной САПР БД составляет репозитарий, база метаданных которого содержит необходимую системную, проектную и эксплуатационную информацию. Использование единого репозитария обеспечивает разработчиков БД всей необходимой информацией о результатах моделирования, анализа и синтеза структур БД, управления сопровождением БД в процессе эксплуатации САПР для принятия решений при разрешении различного рода конфликтов и противоречий, координации совместной работы коллектива разработчиков и пользователей в процессе проектирования, а также для корректировки и модификации структур БД с учетом изменяющихся требований пользователей на разработку АИУС.

Поэтому в основе построения и функционирования современной САПР БД должна использоваться методология оптимального анализа и синтеза постреляционных и объектноориентированных БД, управления процессами сопровождения и развития БмД репозитария САПР, включающая:

•объектно-ориентированные методы анализа и структуризации предметных областей, построения и нормализации объектных моделей требований пользователей и объектных канонических структур БД, формирования логических структур базы метаданных (БмД) репозитария;

• формализованные модели и методы синтеза оптимальных по различным критериям эффективности логических структур ООБД;

• формализованные методы и процедуры эффективного управления информационными ресурсами БД на основе БмД репозитария .

Большие масштабы работ по информатизации общества, созданию АИУС и тематических БД различного класса и назначения и в то же время отсутствие моделей, методов и инструментальных средств оптимизации и автоматизации разработки и эксплуатации постреляционных и объектно-ориентированных БД, создания на этой основе САПР ООБД, ориентированной на комплексное, взаимосвязанное решение задач моделирования предметных областей АИУС и спецификации требований пользователей, концептуального и логического проектирования ООБД и БмД репозитария, управления сопровождением и развитием ООБД и БмД, обусловливает актуальность выполненных научных исследований.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с исследованиями в рамках проблем РАН 2.4.5 «Сложные технические системы и информационно-управляющие комплексы»; 3.3 «Системы автоматизации, математические методы исследования сложных управляющих систем и процессов, CALS-технологии», а также Программ №14 и №16 отделения ЭММПУ

РАН «Проблемы анализа и синтеза модульных интегрированных технических и социальных систем управления».

Разработанные модели, методы и средства должны обеспечивать : моделирование предметных областей АИУС, автоматизированную спецификацию информационных и функциональных требований пользователей, декомпозицию предметных областей и категоризацию пользователей; формализованный анализ, структуризацию и нормализацию информационных и функциональных требований пользователей, построение объектных моделей требований пользователей и объектных канонических структур БД; синтез оптимальных по заданным критериям эффективности логических структур ООБД; синтез эффективных логических структур базы метаданных (БмД) репозитария системы проектирования; формализованный анализ и реструктуризацию объектных моделей требований пользователей и объектных канонических структур БД при изменении информационных и функциональных требований пользователей; - построение эффективных рациональных логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов; автоматизацию решения задач анализа и синтеза структур ООБД, управления сопровождением и развитием БмД репозитария .

Научная новизна. В результате проведенных научных исследований, анализа современных требований к системам баз данных и обобщения опыта разработки и внедрения БД АИУС различного класса и назначения впервые: сформулированы требования к методам и средствам системы автоматизированного проектирования БД постреляционного и объектно-ориентированного типов, а также к БмД репозитария САПР;

- разработана формализованная методология проектирования оптимальных структур постреляционных и объектно-ориентированных БД, сопровождения и развития ООБД. Основу предложенной методологии составляет комплекс моделей, методов и процедур анализа и синтеза, последовательного эквивалентного преобразования данных и результатов решения специфических для каждого этапа проектирования БД задач;

- предложена функциональная структура и определены основные характеристики САПР БД, ориентированной на комплексное взаимосвязанное решение задач автоматизации этапов анализа, проектирования, разработки, внедрения и сопровождения постреляционных и объектно-ориентированных БД и удовлетворяющей современным требованиям к системам БД;

- разработана система автоматизированного проектирования (САПР) ООБД «Cache DBD» , функционирующая на основе постреляционной СУБД Cache и обеспечивающая в диалоговом режиме анализ предметных областей АИУС, синтез рациональных и оптимальных объектно-ориентированных канонических и логических структур БД различных типов, модификацию структур ООБД при изменении требований пользователей, а также автоматическую выдачу соответствующей проектной документации .

Практическая ценность. Предложенные методы и САПР «Cache DBD» позволяют создавать эффективные структуры объектно-ориентированных, постреляционных, а также традиционных БД АИУС различного класса и назначения. Использование предложенных методов, алгоритмов и программ автоматизации проектирования структур БД позволяет уменьшить приведенные общие затраты на разработку, внедрение, сопровождение и эксплуатацию БД в среднем в 5-10 раз.

Внедрение. Эффективность разработанных в диссертационной работе моделей, методов и системы автоматизированного проектирования и управления БД подтверждена положительным опытом их использования при разработке портала филиала корпорации InterSystems, информационного хранилища системы управления документооборотом «DMS0», автоматизированной системы обработки данных экоаналитического контроля Заполярного филиала ОАО «Горно-металлургическая компания «Норильский Никель» и других систем, а также в учебном процессе при подготовке студентов по дисциплине "Проектирование баз данных".

Использование разработанных методов и средств позволило существенно сократить временные и стоимостные затраты на разработку и эксплуатацию БД АИУС, повысить качество вырабатываемых проектных решений. Официально подтвержденный экономический эффект от внедрения разработанных моделей, методов и инструментальных средств составил свыше 1 млн. рублей.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: конференции «Современные информационные технологии» (Москва, 2000), девятой и одиннадцатой международных конференциях «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва, 2001, 2003), третьей, четвертой и шестой международных конференциях «Проблемы регионального и муниципального управления» (Москва, 2001, 2002, 2004), одиннадцатом международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (Алушта, 2 002), научных сессиях МИФИ (Москва, 2002, 2003).

Публикации. Результаты проведенных автором научных исследований опубликованы в 18 научных трудах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений и содержит 288 страниц машинописного текста, 4 6 рисунков, 4 3 таблицы, а также список литературы (11 стр. наименований) .

Заключение диссертация на тему "Разработка моделей, методов и инструментальных средств анализа и синтеза оптимальных структур объектно-ориентированных баз данных в автоматизированных информационно-управляющих системах"

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ.

В главе 4 получены следующие результаты:

1. Проведен анализ подходов, методов и средств создания баз метаданных репозитария АС, на основании которого сформулированы требования к составу и структуре БмД и функциям репозитария САПР БД.

2. Разработана логическая структура БмД репозитария САПР БД, состоящая из ряда разделов метаданных для описания свойств и характеристик предметных областей пользователей, структур БД на различных уровнях их представления, информационной инфраструктуры АС и проектных данных. Логическая структура БмД репозитария представлена в виде множества взаимосвязанных подструктур, описывающих отдельные разделы или группы связанных разделов метаданных. Предложены средства описания элементов и характеристик логической структуры БмД на языке определения классов (ODL) СУБД Cache, являющейся ядром разрабатываемой в работе САПР БД постреляционного и объектно-ориентированного типов.

3. Разработаны методы анализа и реструктуризации объектной канонической структуры БД при изменении информационных требований пользователей, решаемых в режиме диалога с САПР БД. Предложены процедуры анализа и реструктуризации при добавлении и удалении отдельных информационных элементов и классов, а также при добавлении и удалении информационных требований, задаваемых в виде объектных требований пользователей. Разработаны процедуры изменения типов данных объектов и преобразования суперклассов, а также процедуры анализа методов обработки данных, инкапсулированных во вновь поступающие классы требований пользователей.

4. Разработан комплекс графовых и матричных методов преобразования объектной канонической структуры БД с учетом ограничений логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов. Разработанные методы обеспечивают преобразование объектной канонической структуры БД при ограничениях на допустимые типы отношений между классами объектов, на поддержку отношений типа «наследование», на наличие непосредственных связей между классами, на наличие классов, содержащих сложные объекты и типы данных и др. В результате выполнения предложенных методов формируются эффективные структуры представления данных, сочетающие в себе лучшие черты и достоинства объектно-ориентированных, реляционных и иерархических БД: объектно -ориентированные структуры БД (ООС БД), объектно-реляционные структуры БД (ОРС БД) и объектно-иерархические структуры БД (ОИС БД). Данные структуры используются в дальнейшем для построения эффективных рациональных логических структур БД различных типов.

5. Предложены методы и алгоритмы построения эффективных рациональных логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов. Разработанные алгоритмы базируются на методах анализа сформированных в результате преобразования объектной канонической структуры БД, соответственно, ООС БД, ОРС БД и ОИС БД и средствах описания логических структур БД на языках описания данных СУБД соответствующих типов.

208 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. На основе проведенного анализа, исследования, обобщения и развития существующих методов проектирования АИУС различного класса и назначения решена важная народнохозяйственная проблема, заключающаяся в создании комплекса моделей, методов и системы автоматизированного проектирования объектно-ориентированных и постреляционных баз данных в АИУС, обеспечивающих формальное описание предметных областей пользователей, построение объектных моделей требований пользователей и объектной канонической структуры БД, синтез оптимальных логических структур ООБД, логической структуры базы метаданных (БмД) репозитария системы проектирования, а также администрирования ООБД с учетом согласованных целей, имеющихся ограничений, заданных требований и критериев эффективности проектирования и функционирования АИУС.

Эффективность практического применения предложенной методологии, моделей, методов и системы автоматизированного проектирования объектно-ориентированных и постреляционных БД подтверждена разработкой и внедрением систем данного класса в различных предметных областях.

2. Разработана общая методология моделирования и декомпозиции предметных областей пользователей БД АИУС, формализации, структуризации и нормализации их информационных и функциональных требований, построения объектных моделей требований пользователей и объектных канонических структур БД. Предложенная методология базируется на совокупности взаимосвязанных графовых и матричных моделей и методов описания предметных областей пользователей АИУС и спецификации их информационных требований; кластерного анализа предметных областей и категоризации пользователей; нормализации информационных и функциональных требований пользователей; построения и анализа объектных моделей требований пользователей; построения и нормализации объектных канонических структур БД; выделения суперклассов и классов-предков.

Предложенные модели, методы и алгоритмы позволяют построить на этапе предпроектного анализа оптимальную объектную каноническую структуру БД, содержащую минимальный набор требуемых классов, объектов и отношений между ними. Данная структура в дальнейшем используются при построении рациональных и оптимальных логических структур ООБД и БмД репозитария на этапе их технического проектирования.

В качестве общесистемного критерия синтеза логических структур ООБД используется минимум суммарного времени формирования структуры и загрузки ООБД, обслуживания множества запросов пользователей и выполнения транзакций. В качестве эксплуатационного критерия эффективности используется минимум суммарного времени обслуживания множества запросов к ООБД и выполнения транзакций. В качестве ограничений задач синтеза используются структурные и технологические ограничения, а также ограничения по эффективности использования ресурсов ООБД.

Разработаны точные и эвристические алгоритмы решения поставленных задач синтеза, основанные на методах дискретного программирования, теории графов и методах оптимизации на сетях и графах. Точный алгоритм построен с использованием модифицированной схемы метода «ветвей и границ» . Предложена эффективная схема ветвления по переменным, фиксируемым в процессе решения, получены аналитические выражения для оценки нижней границы множества решений и выражений для оценки решений в отдельных вершинах дерева ветвления. Приближенный алгоритм основан на учете специфики поставленной задачи, анализе структуры целевой функции и ограничений и графовой интерпретации допустимых вариантов решения и предполагает на первом этапе решения классификацию запросов и транзакций по типам используемых ими деревьев поиска.

4. Сформулированы требования к составу и структуре БмД и функциям репозитария современных САПР БД АИУС, на основании которых разработана логическая структура БмД репозитария в виде взаимосвязанных разделов метаданных для описания свойств и характеристик предметных областей пользователей, структур БД на различных уровнях их представления, информационной инфраструктуры АИУС и проектных данных. Приведено описания логической структуры БмД на языке определения объектов (ODL) СУБД Cache, являющейся ядром разрабатываемой в работе САПР БД постреляционного и объектно-ориентированного типов.

7. Разработаны методы и алгоритмы построения эффективных рациональных логических структур БД объектно-ориентированного, реляционного и иерархического типов, базирующиеся на методах преобразования объектной канонической структуры БД с учетом ограничений логических структур БД соответствующих типов, формирования эффективных структур промежуточного уровня представления данных и средств построения и описания логических структур БД на языках описания данных соответствующих СУБД. Формируемая при этом иерархическая структура БД используется в дальнейшем при создании физической модели БмД репозитария САПР БД.

Предложена функциональная структура САПР «Cache DBD», база метаданных репозитария и программное обеспечение, обеспечивающие в диалоговом режиме решения задач моделирования и анализа предметных областей АИУС, синтеза рациональных и оптимальных объектно-ориентированных канонических и логических структур БД различных типов, модификации структур ООБД при изменении требований пользователей, а также автоматическую выдачу соответствующей проектной документации.

Разработанная система обеспечивает высокое качество вырабатываемых проектных решений за счет использования формализованных процедур проектирования и многовариантности расчетов, наличия встроенной информационной базы проектных данных и метаданных предметных областей (БмД репозитария) .

9. Разработанные в диссертации модели, методы, алгоритмы и система автоматизированного проектирования нашли широкое практическое применение при разработке портала филиала корпорации InterSysterns и других АИУС, что позволило получить значительный экономический эффект (свыше 1 млн. рублей).

Совокупность полученных в диссертации теоретических и практических разработок позволяет сделать вывод, что ее результатом является развитие и решение научно-исследовательской проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение - разработка методологии, моделей, методов и системы автоматизированного проектирования оптимальных структур объектно-ориентированных и постреляционных баз данных АИУС. Внедрение разработанных методов и САПР «Cache DBD» в процессе проектирования баз данных АИУС широкого класса и назначения позволяет значительно повысить эффективность создаваемых систем, сократить сроки и затраты на их проектирование, а также получить существенный экономический эффект.

Библиография Сиротюк, Олег Владимирович, диссертация по теме Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

1. А.Г. Мамиконов, В.В. Кульба, С.А. Косяченко, В.О. Сиротюк и др. Оптимизация структур данных в АСУ. М. : Наука, 1988. 256 с.

2. Косяченко С.А., Кульба В.В и др. Модели и методы проектирования распределенных баз данных (Обзор). АиТ, 1989, N 3, с. 3-58.

3. А.Г. Мамиконов, В.В. Кульба, С.А. Косяченко, И. А. Ужастов. Оптимизация структур распределенных баз данных в АСУ. М.: Наука. 199 0.

4. В. В. Кульба, С. С. Ковалевский, С. А. Косяченко, В. О. Сиротюк. Теоретические основы проектирования оптимальных структур распределенных баз данных. М.: СИНТЕГ, 1999, 660с.

5. Ш. Атре. Структурный подход к организации баз данных.: Пер. с англ. м.: Финансы и статистика, 1983.

6. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных. В 2 кн.: Пер. с англ. М.: Мир, 1985.

7. Алан Р. Сайман. Стратегические технологии баз данных: менеджемент на 2000г. М.: Финансы и статистика, 1999.

8. Крейг С. Маллине. Администрирование баз данных. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003.

9. Крёнке Д. Теория и практика построения баз данных 9-е изд. СПб: Питер, 2004 г.

10. Мамиконов А.Г., Цвиркун А.Д., Кульба В.В. Автоматизация проектирования АСУ. М. : Энергоиздат, 1981. 328 с.

11. Мамиконов А.Г., Авен О.И., Кульба В.В., Косяченко С.А. Формализованное представление результатов анализа и проектирования автоматизированных систем управления. М.: Институт проблем управления, 1970.

12. Мамиконов А.Г., Пискунов А.К., Цвиркун А.Д. Модели и методы проектирования информационного обеспечения АСУ. М. : Статистика, 1978.

13. Мамиконов А.Г., Кульба В.В. Синтез оптимальных модульных систем обработки данных. М.:Наука. 1986. 275с.

14. Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А. Типизация разработки модульных систем обработки данных. М. : Наука, 1989, 165 с.

15. Н.А. Кузнецов, В.В. Кульба, С.С. Ковалевский, С.А. Косяченко. Методы анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2002. 800с.

16. В. Ручкин, И. Семенов, С. Черемных. Моделирование и анализ систем. IDEF-технологии. Практикум. М. : Финансы и статистика, 2002 г. 192с.

17. Г. Калянов. Case-технологии: консалтинг в автоматизации бизнес-процессов. Третье издание. М.: Горячая Линия Телеком, 2002 г. 320 стр.

18. Орлов. Технологии разработки программного обеспечения. Третье издание. СПб: Питер, 2004 г. 528 с.

19. Филипп Крачтен. Rational Unified Process это легко. Руководство по RUP для практиков. М.: Кудиц-образ, 2004 г. 432 с.

20. Маклаков С. В. BPwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: «Диалог-МИФИ», 1999г. 256с.

21. В. Петров. Информационные системы. Учебник. СПб: Питер, 2001г. 688с.

22. Г.Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование. С примерами приложений на С++. Второе издание. М.: Бином, 1998

23. Ian Graham. Object-oriented methods. Principles & practice. Addison-Wesley, 2001.

24. Кендалл Скотт. Унифицированный процесс. Основные концепции. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002.

25. А. Андреев, Д. Березкин, Р. Самарев. Внутренний мир объектно-ориентированных СУБД, Открытые системы, 2001.

26. X. Дарвин, К. Дейт. Третий манифест. СУБД, 1996, N 1, с.110-123.

27. Джек Харрингтон. Проектирование объектно-ориентированных баз данных. М.: ДМК Пресс, 2001.

28. Эрик Дж. Нейбург, Роберт А. Максимчук. Проектирование баз данных с помощью UML. М. : Издательский дом «Вильяме», 2002. 288с.

29. М.Р. Когаловский. Энциклопедия технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002.

30. В. Кирстен, М. Ирингер и др. СУБД CACHE. СПб.:Питербук, 2001, 376 стр.

31. R. G. G. Cattell, Douglas К. Barry, et al. The Object data standard: ODMG 3.0. Morgan Kaufmann Publishers, 2000. 300c.

32. Леоненков А. Самоучитель UML (2-е издание). СПб: "БХВ Санкт-Петербург", 2004 г. 432 стр.

33. Е.З. Зиндер. Проектирование баз данных: новые требования, новые подходы. СУБД, 1996, N 3, с.10-22.

34. Д. Мейер. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.

35. А. Саймон. Репозитарии и управление метаданными. СУБД, 1996, N5-6, с. 154-162.

36. А.Tannenbaum. Implementing A Corporate Repository: The Models Meet Reality. New York: John Wiley and Sons, 1993 .

37. Информационная технология. Структура системы словаря информационных ресурсов (IRDS). ГОСТ Р ИСО/МЭК 1002193 .

38. Б. Леонг-Хонг, Б. Плагман. Системы словарей-справочников данных: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 198 6.

39. Сиротюк О.В. Методы решения задач создания, сопровождения и развития баз метаданных репозитария САПР БД. Проблемы управления безопасностью сложных систем. Труды XII международной конференции, Москва, декабрь 2 004.

40. Кульба В.В., Сиротюк В.О., Горковенко Е.В. и др. Промышленная технология и CASE-средства автоматизированного проектирования баз данных. Препринт. М.: ИПУ РАН, 1998, 120 С.

41. С.В. Горин, А.Ю. Тандоев. CASE-средство S-Designer 4.2 для разработки структуры базы данных. СУБД, 1996, N 1, с.79-86.

42. А. Фомичев. S-Designer 5.0 модульный CASE инструмент для анализа, проектирования и разработки информационных систем. - Технология "Клиент - Сервер", 3-4 квартал 1996 г., с.3-9.

43. Цикритзис, Ф. Лоховски. Модели данных.: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1985.

44. П. Грей. Логика, алгебра и базы данных.: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1989.

45. Хаббард Дж. Автоматизированное проектирование баз данных.: Пер. с англ. М.: Мир, 1984.

46. Вольфганг Кирстен. От ANS MUMPS к ISO. СПб: СП. АРМ, 1995, 277 с.

47. John Lewkowicz. The Complete MUMPS. New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 1989, 404c.

48. D.D. Hamilton. Inside Adabas. Wh&o International 1991. 238 с

49. Leo J Cohen. Data base management systems: A critical and comparative analysis; a technical report on ADABAS, IMS, system 2 000, TOTAL. Q.E.D. Information Sciences. 1973.

50. А. Кайт. Oracle для профессионалов. Книга 1. Архитектура и основные особенности. СПб: ДиаСофт, 2002. б72с.

51. А. Грачев. Введение в СУБД Informix. М. : Диалог МИФИ, 2000. 272с.

52. Е. Мамаев. MS SQL Server 2 000 в подлиннике. СПб: BHV-СПб, 2000. 1200с.

53. Setrag Khoshafian, Surapol Dasananda, et al. The Jasmine Object Database: Multimedia Applications for the Web. Morgan Kaufmann Pub. 1998. 472 c.

54. Зашихин А. Объектно-ориентированная СУБД Jasmine Studio. СПб: "Бином-Пресс", 2004 г. 320с.

55. Сиротюк О.В. Использование постреляционной СУБД Cache при создании сложных систем. Научная сессия МИФИ 2 002. Сборник научных трудов. Том 2, с. 14-16.

56. Сиротюк О.В. Реализация web-приложений в постреляционной еСУБД Cache. Научная сессия МИФИ 2003. Сборник научных трудов. Том 2, с. 14-16.

57. Сиротюк О. В. СУБД Cache. Журнал «BYTE Россия». СПб: Питер, №6, 2 002.

58. Сиротюк О.В. Постреляционная еСУБД Cache и WWW. Журнал «Технология Клиент-сервер». №2, 2002.

59. Сиротюк О.В. Веб-программирование под еСУБД Cache. Журнал «Сетевые решения». Минск: Нестор, №2, 2002.

60. Fisher A.S. CASE: Using Software Development Tools. N.Y.: J.Wiley and Sons Inc., 1988.

61. Harmon P. Object Oriented CASE. Object - Oriented Strategis V.l, N8, August 1996.

62. Ю.В. Новоженов, М.З. Звонкин, H.H. Тимонин. Объектно-ориентированные CASE средства. СУБД, 1996, N 5-6, с.119-125.

63. Бойко В.В., Цветков С.В., Глазов А.В. Дизайнер баз данных. IV Всесоюзная конференция "Системы баз данных и знаний". Тезисы докладов. Калинин, 1989.

64. Семейство САПР "Синтез": Каталог организаций и программных средств, экспонируемых на международной выставке-ярмарке SOFTOOL -91. М.: ВДНХ СССР, 1991.

65. Кабаков Ю.Б., Медведева А.И., Фурман Г.И. КОМОД-91 -система поддержки концептуальных схем и гипертекстов. УСиМ, 1991, N 7.

66. Алтухова А.Н. , Чумаков Ю.С. СЛОВАРЬ ПРОЕКТА CASE -средство для аналитиков и проектировщиков баз данных. Семинар "CASE - технология". Сб. материалов. М. : 1992 .

67. Эрик Спирли. Корпоративные хранилища данных. Планирование, разработка и реализация. Том 1. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. 400с.

68. Grady Booch. Object Solutions. Managing Object-Oriented Project. Addison-Wesley, 1996. 323c.

69. А. Тимонин. Распределенные хранилища данных. CIO (русское издание), 1997, N 2-3, с. 10-13.

70. А. Константинов. Интегрированная технология хранилищ данных. СЮ (русское издание), 1997, N 2-3, с. 17-19.

71. Берзтисс А.Т. Структуры данных: Пер. с англ. М.: Статистика, 1974, 408 с.

72. Ю.М.Гладков, В.О.Сиротюк, О.В.Сиротюк. Методология объектно-ориентированного анализа предметных областей пользователей ООБД. Труды института. Том XXIII. М.:Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова, 2004. 76-87с.

73. Хаммер М., Чампи. Реинжениринг корпорации: Манифест революции в бизнесе. СПб: Издательство С.-Петербургского университета, 1997. 332 с.

74. Кульба В.В., Сиротюк В.О., Ковалевский С.С. Синтез оптимальных логических структур и базы метаданных репозитария распределенных баз данных. «Компьюлог», 1998, № 2, с. 52-67.

75. Материалы сайта www.intersystems.com

76. А. Саймон. Обработка транзакций. СУБД, 19 97, N2, с.70-82.

77. Сиротюк О.В. Система автоматизированного проектирования постреляционных и объектно-ориентированных баз данных на основе СУБД Cache. Проблемы управления безопасностью сложных систем. Труды XI международной конференции, Москва, декабрь 2 003, с. 166-168.

78. Сиротюк О.В. Система автоматизированного проектирования объектно-ориентированных, реляционных и иерархических баз данных на основе СУБД Cache. Проблемыуправления безопасностью сложных систем. Труды XII международной конференции, Москва, декабрь 2004.

79. Сиротюк В.О., Курманов Б.К., Шангитбаев Ж.К. Имитационные средства оценки качества проектных решений при разработке баз данных интегрированных АСУ. Учебное пособие. Алма-Ата: КазПТИ, 198 9. 95 с.

80. Мандель И.Д. Кластерный анализ. М. : Финансы и статистика, 1988, 176 с.

81. Хемди А.Таха. Введение в исследование операций. Шестое издание. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. 912с.

82. Корбут А.А., Финкельштейн Ю.Ю. Дискретное программирование. М.: Наука, 1968, 368 с.

83. Кристофидес Н. Теория графов: алгоритмический подход: Пер. с англ. М.: Мир, 1978, 432 с.

84. Мелихов A.M. Ориентированные графы и конечные автоматы. М.: Наука, 1971, 416 с.

85. Уилсон Р. Введение в теорию графов: Пер. с англ. М. : Мир, 1977.

86. Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах: Пер. с англ. М.: Мир, 1981, 323 с.

87. Сигал И.X., Иванова А.П. Введение в прикладное дискретное программирование. М.:Физматлит, 2002.

88. Сергиенко И.В., Каспшицкая М.Ф. Модели и методы решения на ЭВМ комбинаторных задач оптимизации. Киев: Наук. Думка, 1981, 287 с.

89. Кульба В.В., Сиротюк В.О., Ковалевский С.С. Синтез оптимальных логических структур и базы метаданных репозитария распределенных баз данных. «Компьюлог», 1998, № 2, с. 52-67.

90. Система баз и банков данных. Нормативные и методические материалы. М. : ВНИИ межотраслевой информации, 1992. 2 3 5с.

91. Казакевич А., Сиротюк О., Суслов Д. Концепция создания адаптивной информационной системы на базе Intranet технологий. Конференция «Современные информационные технологии». Сборник научных трудов, выпуск 2, 2 000, с. 32-46.

92. Сиротюк О.В. Методы и средства тестирования сложных программных комплексов в современных условиях. Проблемы управления безопасностью сложных систем. Труды IX международной конференции, Москва, декабрь 2001, с. 244247.

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00