автореферат диссертации по документальной информации, 05.25.05, диссертация на тему:Инструментальные средства обработки экономической информации

• - е р* л

Академия наук Украинской ССР-Ордена Ленина Институт кибернетики имени В.М.Глушкова

На правах рукопиги

КИРИЛЕНКО Олег Петрович

УДК 681 . 5.05:

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

05.25.05 - автоматизированные информационные системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев 1989

Работа выполнена в ордена Ленина Институте кибернетики имени В.М.Глушкова АН УССР и Всесоюзной научно-исследовательском институте организации производства тгтруд а-ъ-чвр ко^ь^яха л^щцчм___

Научный руководитель: кандидат технических наук

ПАНЬШИН Б.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

ЗАЙЦЕВ Н.Г.

кандидат технических наук ГАЛАГАН Н.И.

Ведущая организация: НПО "Черметавтоматика"

1д8о г. в &

С»-«

Защита состоится -¿ь ■ ¿^¿и^-_ 1Э89 г. в

часов на заседании специализированного совета К 016.45.05 при Институте кибернетики имени В.М.Глушкова АН УССР по адресу: 25220?, Киев 207, проспект Академика Глушкова,20

С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническом архиве института.

Автореферат разослан г-

• Ученый секретарь специализированного совета РЕВЕНКО В.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тепы. Широкое внедрение персональных ЭВМ в сферу профессиональной деятельности специалистов народного хозяйства приводит к необходимости перехода от решения отдельных практических задач к созданию целостных инструментально-технологических систем, позволяющих пользователю формулировать задачи иэ своей предметной области и решать их средствами таких систем.

Для создания инструментально-технологических систем обработки экономической информации определяющее значение имеет формальная модель такой системы и инструментальные средства ее реализации. Исследования в этом направлении интенсивно развиваются в нашей стране и за рубежом. Однако, в подходах к решению этой проблемы преобладает прагматический подход, связанный с реализацией конкретных задач или программных комплексов, в то время как другой аспект - создание целостной проблемно-ориентированной информационно-вычислительной среды - еще не в полной мере получил свое развитие.

В диссертации рассматривается подход, связанный с разработкой инструментальных средств обработки экономической информации, базирующийся на аппарате теории дедуктивных систем.

Предмет исследования и цель работы. Данная работа направлена на исследование возможности использования аппарата теории дедуктивных систем, как формальной основы построения технологических систем обработки экономической информации. Основной целью является разработка инструментальных средств обработки экономической информации для предметных областей, адекватно формализуемых методами теории дедуктивных систем.

Научная новизна. Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

- разработана вычислительная модель технологических систем обработки экономической информации, трактующая с единой точки зрения как программное так и информационное обеспечения систем обработки экономической информации;

- предложена дедуктивная система, моделирующая работу технологически^ систем обработки экономической информации;

- разработаны алгоритмы формирования технологических процес-

сов обработки информации, реализующих запросы на выполнение информационно-вычислительных работ.

Практическая ценность и реализация работы. Внедрение разработанной в диссертации методики и инструментальных средств ПОЗВОЛЯЕТ гпчдядпть иIтфП]№пуп-иц^придципамп^вичигПИТ8ЛЬИУР среду ДЛ; конечного пользователя - экономиста и повысить степень обоснованности принимаемых ии решений.

На основе разработанной иетодики и инструментальных средст! построена технологическая система расчета балансов материальные ресурсов в Министерстве металлургии СССР.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались у обсуждались на семинаре "Программно-техническое и организационное обеспечение ВЦКП и сетей ЭВМ" (г.Киев 1985-1989 г.), республиканской школе-семинаре "Автоматизация проектирования радиотехнических систем" (г.Харьков 1983 г.) и научно-техническом совете ВНИИОчермет (г.Харьков 1986-1989 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано Ч работы.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка использованной литературы из 100 наименований. Общий объем работы составляет 12"? страниц машинописного текста, иллюстрирован 13 рисунками и одной таблицей.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ существующих подходов к организации взаимодействия пользователя с системой обработки экономической информации, определены принципы построения технологических систем обработки акоиомической информации.

Исследованы основные особенности систем обработки экономической информации, к числу которых относятся:

- достаточно четкая формализация понятий предметной области;

- детерминированность (отсутствие размытых понятий и вероятностных характеристик);

- естественное представление понятий предметной области в виде таблиц и графиков;

- большое число агрегаций данных в различных аспектах;

- относительная статичность (предметная область меняется, но темп ее изменения пренебрежимо мал по сравнению с временен обработки запросов).

Сформулирована основная цель диссертационной работы, которой является разработка и программная реализация вычислительной модели технологической системы обработки экономической информации, позволяющей пользователю управлять технологическим процессом обработки информации, манипулируя понятиями из своей предметной области.

В соответствии в поставленной целью сформулированы основные задачи исследования:

- разработка формальных механизмов, моделирующих схемы обработки запросов на выполнение информационно-вычислительных работ;

- исследование полученных решений на примере ряда практических задач;

- практическая реализация полученных результатов в виде программного обеспечения на персональных ЭВМ класса 1ВМ/РС.

Во второй главе на базе теории конечной аппроксимации Д.Скотта построена предельная область, в которую погружены все возможные объекты, получающиеся в процессе дедуктивных выводов, введена система базовых операций и исследована полученная модель с точки зрения ее дальнейших применений.

Исходным материалом для построения предельной области является непрерывная решетка, индуцированная естественным отношением

ц

частичного порядка на множестве атомарных объектов

СагМивиБияиРи Воо£ II СошЛ,

где --------

Ш - множество доменов;

И - множество действительных чисел;

Б - множество имен;

N - множество предикатных символов;

Р - множество булевских значений;

ВооЕ - множество константных объектов.

Предельная область, обозначаемая О оо получается методом обратного предела по следующей схеме:

Оо,

= ЬоФо) и Й)<г>0о],

Ьп+1 = А^.Ьп'^'^п»

<1п+1 = 'У-пг

0п+1 = 1„Ф„) и [0„->0в],

где Ь - инъекция, а } - проекция смежных областей.

Таким образом, из базового множества атомарных объектов Са и введенного отношения аппроксимации мы построили предельную область как обратный предел последовательности вложений областей низшего уровня в области более высокого уровня. Построенная нами предельная область может служить моделью всех непрерывных, в смысле отношения аппррксимации, вычислимых функций. Предельная область вместе с операциями над ней может служить интерпретацией или моделью дедуктивной системы, формализующей работу систем обработки экономической информации.

Для обозначения отображений из используются следующи< правила:

I) всякий объект I из есть отображение;

II) если Х,а - отображения, то выражение

[х ор а!

также есть отображение (ОР-обозначение кода операции);

ILL) никаких других отображений нет.

Далее в главе введен ряд операций над объектами предельной области, постулированы их свойства, приведены примеры и допущения, принимаемые в качестве аксиом. Для каждой из операций доказана единственность порождаемого ею объекта и замкнутость операции относительно предельной области D„ , показана полнота и непротиворечивость построенной системы операций.

Построенная предельная область данных D-» является общей моделью вычислений в исследуемой системе обработки экономической информации. Для построения моделей конкретных систем необходимо иметь аппарат, позволяющий конструктивно описывать поведение этих систем, не выходя за рамки общего подхода. Другими словами, необходимо определить механизм сужения предельной области D„ на некоторую (неизбыточную) подобласть, являющуюся моделью конкретной системы обработки экономической информации и сохраняющую "хорошие" свойства предельной области. Кроне этого необходимо определить методы взаимодействия и взаимозависимости таких областей. Для решения этих задач в качестве основного конструктивного механизма исследований использован подход, связанный с определнием типов данных, как сужающих отображений .

Тип данных X трактуется как некоторое множество значений, что связано с особенностью экстенсионального подхода к построению универсума. Для целей построения моделей "практических" систем, трансформируемых в программный продукт, такой трактовки явно недостаточно. Исходя из этих посылок мы, оставаясь в ранках экстенсионального подхода, расширим понятие типа данных, связав с рет-рактом некоторый набор операций, замкнутый относительно области значений ретракта.

Под типом данных TL или подобластью предельной области 0»<> подразумевается некоторый ретракт R и связанный с ним набор операций

TL = {R.F},

удовлетворяющий условию замкнутости относительно R

VfeFVz:R(AU(z):R).

Далее в главе определены операции конструирования новых типов данных из уже определенных типов. В построенной модели вычис-ийний технологической системы обработки экономической информации

определены, в качестве прймёраГ~ДОлели иеаяциоцисА-Дазы данных_и

"электронного листа".

В третьей главе показано, что технологический процесс обработки данных представим последовательностью (в общем случае рекурсивной) элементарных технологический операций.

Посредством операций над предельной областью можно построить вычислительную модель технологического процесса обработки экономической информации, как последовательность объектов, являющихся элементами предельной области. Каждый объект может быть порожден посредством применения некоторой цепочки операций к базовому объекту, одному из множества исходных объектов, из которых конструировалась предельная область. Однако для построения моделей реальных технологических процессов обработки экономической информации необходим более простой и наглядный механизм манипулирования объектами предельной области, который позволил бы исследовать не только заданные технологические процессы, но и обеспечить формализацию действий по их формированию.

Алгоритмы обработки запросов на выполнение информационно-вычислительных работ описаны на примере некоторой гипотетической системы обработки экономической информации С.

С каждым объектом Б связано некоторое множество его значений - экстенсионал. Формирование и модификация экстенсионала происходят во время обслуживания запросов и осуществляются таким образом, чтобы в произвольный момент времени; за исключением времени обслуживания запроса, информация, представленная экстенсионалами объектов, была актуальной.

Формирование экстенсионалов объектов и их актуализация описываются с использованием техники продукционных систем, включающей в себя правила вывода, простанство состояний к управляющую структуру.

Правила вывода продукционной системы, описывающей поведение гипотетической системы обработки информации, имеют следующий вид:

если <условие> то <действие>

В качестве условий правил вывода наряду с предикатами, кото->ые могут быть определены в составе системы 6 в продукционной :истеме используются следующие предикаты:

аС"^) - проверка активности объекта

С±13(?) - проверка того, что экстенсионалы предшествующих (бьектов изменены.

Над объектами из простанства состояний могут быть выполнены :ледующие действия:

0С1ХЬ(ЙЕ(|) - активизировать объект I;

- двактивизировать объект 4;

11пК(£,ехШ)) - связать КЙЭI) с объектом

Каждое из действий переводит произвольный объект | в соот-1втствующее состояние.

Управляющая структура используется для определения того, какое правило следующим будет анализироваться на истинность условий ия получения логического вывода. Мы будем использовать простей-вую управляющую структуру: все правила просматриваются последова-юльно до тех пор, пока в одном из них не будет обнаружена истинная посылка. В этом случае выполняется соответствующее действие. Процесс заканчивается тогда, когда во всех правилах вывода плсыл-кх будут ложными.

Правила вывода продукционной системы, построенной над Б, ложно разделить на следующие группы:

- правила активизации;

- правила обнуления;

- правила связывания.

При обработке запроса активизируются некоторые объекты, представляющие понятия, имеющие отношение к формированию .ответа на запрос. Поскольку эти понятия могут зависеть от других понятий, на основе которых они формируются, то эти "первичные" понятия также активизируются и т.д.

Правила обнуления используются для того, чтобы "обнулить" экстенсионал некоторого объекта (связать с объектом пустое мно-

з,а,ени»>. Необходимость . таких действия* возникает в С""ТксГ— —». непосредственно .р.д.ествт«о ««-

""''-"3аГ™Гс»».. объекта, непосредственно пред..=твтего «..представляет coto. и»о,.,«о (с.едптвие работ, др,"" ТДГ.«— управляют прессе, «.».ромни» J—-в, значений которые но,.т прию...ть «»»«»Л объект из 6. „Гс^Г»1 мподвявтея следумие действия:

вущих объектов непусты, в eau объект активен и с ни«

- ТХ=,о» ,о,к» -zzrzzzzzzzzz

ву некоторого программного модуля, реализующее

операцию, либо к запросу к базе данных.

Все правила вывода гипотетической системы G ж

чены формальными методами из отношения частичного порядка, опре

деленного на G. систеиы обработки инфорна-

С0ГзГноИ иогут быть в ней

Г-ы ГГя прикладная задача, именуемая в ^Zc^Z-на информационно-вычислительные работы" или просто эапрос.рас сматоивается как задача на вычисление. В формулировку запроса но Z ZZ описания контекстов исполнения. «Р^»^; венных ограничений на зкстенсионалы объектов, определение новых объектов, рассматриваемых как результат выполнения запроса и тр* бования к форме представления результата.

Поскольку гипотетическая сиситема G пРедставляетоб,уюмо дель для обработки всех, определяемых ею запросов ка«дай ко« ретный запрос определяет некоторую подмодель об*ей модели, им» шгю отношение к обслуживанию именно этого запроса.

Правила построения объекта, представляющего запрос, пол-

ностью соответстуют правила« построения системы в целом. Принципиальным отличием объекта, представлявшего запрос от объектов, составляющих систему Б, является его временный харахтер - объект, представляющий запрос, существует только на время выполнения запроса .

Далее в главе детально описываются алгоритмы формирования технологических процессов обработки данных, обеспечивающих выполнение запросов на информационно:-вычислительные работы.

Формальная модель описываемого класса систем обработки экономической информации построена на базе теории дедуктивных систем.

Под дедуктивной системой К> понимается канонической исчисление, задаваемое следующей четверкой:

где А - алфавит исчисления (базовые объекты ДС);

V - переменные исчисления;

В - список аксиом, т.е. список слов из А и V;

К - список правил вывода исчисления.

Алфавит исчисления и переменные исчисления представляют собой некоторые множества, пересечение которых пусто.

Правила вывода имеют следующий вид:

21, ... ,2. (п»>»1),

20

где 2} - слова в алфавите А II V, 1=0,1,... ,ГО;

все переменные из 2о входят в слово Ъ^ ,2г ,... ,2Я . слова исчисления ,2а ,...,2* называются посылками правила, а слово 2. - заключением правила.

При рассмотрении и использовании дедуктивной системы ОБ мы будем придерживаться следующих обозначений:

- базовые объекты исчисления, обозначающие элементы предельной области О» будем обозначать строчным латинскими буквами с индексами или без них (1,£,С1 ,... ;

- переменные исчисления, составляющие сножество V, будем обозначать заглавными латинскими буквами А,В,С,...;

- отдельные слова будем обозначать заглавными готически» буквами а,в,е....

Алфавит исчисления Ads состоит из следующих попарно непересекающихся множеств символов:

- индивидных констант

~—ftzued'o&fr^rfus&^hcnaed, V, А);_______

- пропозициональных констант С={с,Со>Си...}; ~

- пропозициональных переменных V={x,X0,Xi»...);

- функциональных переменных 1»• • • );

- символов L=C=» # > >><,>.< » *»,:,[,]};

- конструкторов Е={ А , V , -» ,_, *, П, X , 1, I01"

Если N - некоторая формула, О - свободно входящий в N терн i ё - некоторый произвольный терм, то S£ N будет означать замену всех свободных вхождений в N терма О термом

Правильно построенные объекты исчисления - терны, формула»* и образующие их символы определяются одновременной индукцией пс следующим правилам:

1) индивидные константы есть терны;

2) отдельно стоящая функциональная переменная есть терм;

3) если Xi, есть пропозициональная переменная есть

терм;

3) если Xi ,Ij есть пропозициональные переменные, С есть пропозициональная константа и р любой символ из {=,^,>,<,> , < , то X fxj , Xf>C и ХаРС есть термы;

4) любой отдельно стоящий терм есть формула;

5) если ti и 12 есть формулы, и р - конструктор, то t iPtj тоже формула;

6) если f терм типа функциональная переменная и К - некоторая формула, то |:К есть именованная формула, a f есть ее имя.

Множество аксиом В дедуктивной системы D5 представляет собо некоторое множество правильно построенных формул. Аксиомы представляют собой спецификацию исходного состояния модели технологической системы обработки экономической информации.

Правилами вывода исчисления будет некоторое множество правил преобразования объектов, с помощью которых, начиная с исходных объектов (аксиом исчисления), могут быть построены все объекты исчисления. Правила вывода разбиваются на структурные правила,

правила образования и преобразования формул и порождающие правила.

Порождающие правила являются формализацией правил вывода продукционной системы, введенной в первом разделе третьей главы. Они разделяются на правила активизации, правила обнуления и правила связывания.

а) Правила активизации. Некоторый объект дедуктивной системы 05 считается активным, если в слово, представляющее этот объект, входит индивидная константа С1С1ХИ8. Поскольку в 1)5 все аксиомы и выводимые из них объекты суть отображения, то, используя операцию определения области отображений, можно распространить активизацию произвольного объекта на все объекты, зависящие от него.

б) Правила обнуления. Правила обнуления предназначены для связывания с множеством значений некотрого объекта ^ неопределенного объекта - индивидной константы V тогда, когда в области определения данного объекта имеются неопределенные или измененные значения.

в) Правила связывания. Правила связывания формируют для некоторого активного объекта у которого в области его определения отсутствуют неопределенные значения, множество его значений.

Глава завершается описанием алгоритмов формирования технологический процессов обработки информации, реализующих запросы на выполнение информационно-вычислительных работ, как выводов в дедуктивной системе Ш.

В четвертой главе приведено описание инструментальных средств и программного обеспечения, реализующего разработанную в предыдущих разделах методику на примере технологической системы расчета балансов материальных ресурсов.

Технологическая система расчета балансов материальных ресурсов (ТСРБ) предназначена для решения балансовых задач на различных уровнях управления.

в ТСРБ различаются два тиа объектов - агрегаты и связи.

Под агрегатом понимается некоторая производственная единица, выпускающая продукцию определенного вида. Агрегат характеризуется плановмм объемом производства и ресурсом (текущим объемом произведенной продукции).

Под связью между двумя агрегатами понимается потребление агрегатом-приемником определенного объема продукции, произведенной агрегатом-источникаом. Связь характеризуется интенсивностью связи

и расходный коэффициентом. Интенсивность связи - это объем потребляемой продукции, расходный коэффициент - показатель, отражающий потери на обработку.

Основной расчетной единицей являетя схема завода. Схема представляет собой модель некоторого завода, выраженную графичес-киии средствами; _______

Процесс конструирования схемы представляет собой процесс задания аксиом дедуктивной системы типа ОБ (глава 3).

Каждая связь представляет собой некоторое правило вывода, которое изменяет состояние агрегата-источника, самой связи и агрегата-приемника. Кроме того, связи помечены номерами, задающими порядок применения правил вывода.

Разработанные инструментальные средства позволяют пользователю синтезировать расчетную схему балансов материальных ресурсов в интерактивном режиме.

Процесс расчета заключается в последовательном, в соответствии с заданным порядком, применении правил вывода к объектам схемы завода. По завершении процесса вывода, схема завода переходит в некоторое новое состояние. Визуализация состояний агрегатов и связей графическими средствами дает возможность пользователю (эксперт по вопросам сбалансированности производства) следить за процессом вывода и, в случае необходимости, вмешиваться в ход решения задачи.

В приложениях представлены доказательства некоторых утверждений и протокол работы технологической системы расчета балансов материальных ресурсов, иллюстрирующий разработанные инструментальные средства.

Заключение. В настоящей работе получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Разработана вычислительная модель технологических систем обработки экономической информации, трактующая с единой точки зрения как программное, так и информационное обеспечения систем обработки экономической информации.

2. Предложена дедуктивная система, моделирующая работу технологических систем обработки экономической информации.

3. Разработаны алгоритмы формирования технологических процессов обработки информации, реализующих запросы на выполнение информационно-вйчислительных работ.

4. Разработаны инструментальные средства обработки экономической информации на базе теории дедуктивных систем.

5. На основе разработанной методики и инструментальных средств построена технологическая система расчета балансов материальных ресурсов в Министерстве металлургии.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кириленко О.П., Логойда И.Р., Иаалахов В.Г. Программная система конструирования аппаратно-программного функционала // Автоматизация проектирования радиотехнических систем: Материалы респ. школы-семинара, Харьков, 6-14 окт. 1983г. .- Харьков, 1983,- С. 58 - 65 .- Деп. в ВИНИТИ 21.04.83, № 2129/83.

2. ПлещА.И., Андреева Е.В., Кириленко О.П. Программные средства для повышения эффективности управления прикладными процессами в распределенных системах и сетя^//Повышение эффективности использования технических и программных средств ЕС ЭВМ

М.: МДНТП РСФСР. 1985 .-С. 48-52.

3. Разработка проектов планов производства основных видов металлопродукции на 1988 г.: (Заключ. отчет) /ВНИИОчермет ; Отв. исполн. О.П.Кириленко .- № ГР 0187003791?;Инв. Ш 02870077273,-Харьхов, 1987 С.19-65.

4. Разработка методики, информационной базы и программного обеспечения планирования натуральных показателей производства и внутриотраслевых поставок проката, стали, чугуна: (Заключ. отчет) / ВНИИОчермет ; Отв. исполн. О.П.Кириленко .- № ГР 1880077528; Инв. * 02890056652,- Харьков,1989 .- С.12-25.

Ротапринт. УкрНИИмета. Заказ -К 2 9Ъ тираж 100 экз. БЦ Л 23407 от 28.09.89г. Харьков, Дарвина,20 1989 -г-.