автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Методы эффективной организации баз данных и их приложений в промышленных системах

005019599

На правах рукописи

Мещеряков Сергей Владимирович

МЕТОДЫ ЭФФЕКТИВНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БАЗ ДАННЫХ И ИХ ПРИЛОЖЕНИЙ В ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМАХ

Специальности 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 Рдпр ті

Санкт-Петербург - 2012

005019599

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» (ФГБОУ ВПО «СПбГПУ»),

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор,

заместитель директора по научной работе ИМОП СПбГПУ,

заведующий кафедрой информационных технологий в дизайне Иванов В.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

проректор по научной работе СПбГЛТА Уткин Л.В.

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Автоматизированные системы

управления» МАДИ Остроух A.B.

доктор технических наук, профессор,

профессор кафедры инноватики и управления качеством

СПбГУАП Коршунов Г.И.

Ведущая организация:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение «ВНИИПТМАШ» (ОАО НПО «ВНИИПТМАШ»), г. Москва

Защита состоится " 16 " мая_20 12 г. в 10 часов на заседании

диссертационного совета Д212.126.05 при ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский пр., 64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.

Автореферат разослан " 13 " апреля 20 12 г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент ( Михайлова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перспективы развития современного общества тесно связаны с глобальным использованием информации. Национальные информационные ресурсы являются макроэкономической ценностью, потенциальным источником общественного богатства. Информация как носитель знания стала стратегическим фактором, который воздействует на структуру всей экономики и общественной жизни и в конечном счете определяет темпы развития всего общества.

Информатизация современных предприятий представляет собой экспоненциально нарастающее производство, переработку и использование огромных массивов информации во всех областях применения.

Наряду с ускоренным развитием компьютерной техники, информационные технологии (ИТ) в области создания информационных систем (ИС) и приложений баз данных (БД) совершили за последние годы гигантский скачок вперед. В XXI веке, после решения «проблемы 2000 года» и обновления парка компьютерного оборудования, создание информационных систем и технологий и их внедрение на предприятиях приобрело черты целой ИТ-индустрии с присущими ей особенностями:

• интеллектуальная специфика программной продукций, ее виртуальность (за исключением компьютерного оборудования);

• высокотехнологичные средства производства, позволяющие быстро и эффективно создавать качественные программные продукты в соответствии с растущими потребностями предприятий;

• инновационность отрасли, непрерывное развитие и усовершенствование всех составляющих ИТ-сферы - компьютерного оборудования, телекоммуникационных систем, программного обеспечения (ПО), информационных услуг.

Потребность предприятий в разработке новых эффективных методов проектирования И С и приложений БД обусловлена многими факторами:

• высокими темпами развития индустрии информационных технологий;

• увеличением потребительского спроса на программную продукцию;

• большим разнообразием видов ПО, которые так или иначе связаны с построением ИС и приложений БД;

• увеличением объемов обрабатываемой информации на предприятии, необходимостью ее структуризации и интеграции в единую систему управления и принятия решений;

• информатизацией всех уровней современной экономики, включая малые и средние предприятия;

• государственной политикой в области информатизации, ИТ-стандартов и информационной безопасности.

Помимо увеличения объемов информации, усложняются и методы ее обработки. Совершенствуются технологии создания ИС и приложений БД на фоне появления новых программно-инструментальных средств и систем управления базами данных (СУБД). Для создания крупных ИС привлекаются трудозатраты в сотни человеко-лет и современная технологическая база, задействованы высококвалифицированные специалисты таких профессий, как аналитики бизнес-процессов, программисты, тестировщики, системные интеграторы, инженеры по внедрению и адаптации программных продуктов.

Объективная потребность контролировать процесс создания сложных ИС, прогнозировать и гарантировать стоимость разработки, сроки и качество результатов привела к необходимости перехода от кустарных способов к индустриальным технологиям и инженерным методам и средствам создания ПО. Поэтому на каждом из этапов жизненного цикла ИС актуально применение эффективных методов и приемов, позволяющих снизить издержки, повысить продуктивность процесса разработки ПО, улучшить качество производимой ИТ-продукции и предоставляемых ИТ-услуг.

Решению различных теоретических и практических проблем построения ИС в технических системах посвятили свои работы ведущие ученые и специалисты A.M. Вендров, А-.Ю. Грачев, М. Гутман, Н. Елманова, Д.П. Зегжда, П.Д. Зегжда, Ю.А. Зеленков, Д. Зенкин, В.Х. Инмон, JI. Калиниченко, Г.Н. Калянов, А.Коберн, Е.Ф.Кодд, С.Б.Кодц, Л.Козленке, С.Д.Кузнецов, А.Лукутин, И. Лукьяненко, Ю.А. Подколзин, Дж. Рой, Дж.М. Смит, Д.К. Смит, М. Стоунбрейкер, Д.Т. Чанг, П.П.-Ш. Чен, С. Чаудхари и др.

Целью диссертационной работы является разработка методологических и теоретических основ проектирования автоматизированных информационных систем и приложений баз данных масштаба промышленного предприятия.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

• исследование и разработка эффективных методов проектирования баз данных с возможностью интеграции в единую систему сбора и обработки информации на предприятии;

• разработка концепции и построение объектно-реляционных моделей технических объектов с произвольным набором атрибутов;

• разработка новых методов проектирования иерархических структур данных, отличающихся большей производительностью, и их сравнительная оценка на основе известных критериев качества;

• апробация предложенных методов проектирования БД, разработка информационно-управляющей БД производственных объектов на предприятии;

• разработка эффективных методов переноса накопленной информации в новые структуры БД на основе анализа проблем интеграции и совместимости данных;

• исследование возможности и разработка концепции произвольных запросов

к БД и их применение для формирования отчетов;

• разработка новых технологий представления в БД графической и другой

информации нестандартного типа, ее параметризация и использование для

автоматизации документооборота.

Объектом исследования являются информационные системы и приложения баз данных в производственных системах, функционирующие в архитектуре «клиент-сервер».

Предметом исследования являются методы эффективной организации баз данных и их приложений в производственных системах на всех этапах «жизненного цикла» программного продукта - от анализа и проектирования до внедрения и сопровождения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы объектно-ориентированного проектирования и программирования, аппарат реляционной алгебры, теория множеств, методы оптимизации и математической статистики.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Созданы методологические и теоретические основы проектирования баз данных с интеграцией в единую систему сбора и обработки информации на предприятии.' Предложены новые схемь1 представления данных и организации единого информационного пространства в целях интеграции различных служб предприятия в единую систему управления и принятия решений.

2. Разработана концепция создания информационной модели для задач технического обслуживания объектов производства на примере грузоподъемного оборудования, которая является обобщением существующих моделей и служит основой для проектирования других более сложных иерархических моделей объектов производственных систем.

3. Впервые разработана универсальная структура данных для хранения и обработки информации об объектах производства, которая принципиально отличается от других решений тем, что позволяет без модификации структуры БД неограниченно увеличить количество разнородных параметров, характеризующих техническое состояние объекта, и тем самым повысить эффективность обслуживания производства.

4. Предложены новые иерархические модели, не содержащие рекурсию, преимущество которых по сравнению с известными по критериям производительности и надежности подтверждено результатами вычислительного эксперимента.

5. Предложена новая формализованная методика проектирования информационно-управляющих моделей производственных объектов любой степени сложности для решения задачи единого информационного учета всего парка технологического оборудования, эксплуатируемого на предприятии.

6. Разработаны эффективные алгоритмы и типовые программные модули синхронизации данных между различными подсистемами СУБД, позволяющие исключить потери накопленной информации при ее преобразовании и переносе в новые структуры данных.

7. Предложены новые нетрадиционные методы формирования отчетной документации на основе анализа потребностей современных предприятий в автоматизации документооборота, которые отличаются от известных методов наличием обратной связи с приложением БД, гибкостью изменения старых и создания новых отчетов по результатам произвольных запросов к БД.

8. Предложены новые методы хранения и обработки нестандартных типов данных, которые невозможно реализовать встроенными средствами СУБД. Поставлена и решена задача параметризации технических чертежей производственных объектов и управления графическими построениями путем установления связи между объектами чертежа и их числовыми параметрами, хранимыми в БД.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методология проектирования иерархических, объектно-реляционных и многомерных структур данных.

2. Новая информационная- модель описания производственных объектов, позволяющая неограниченно увеличивать количество атрибутов и добавлять описания новых классов оборудования без изменения структуры данных.

3. Новые безрекурсивные методы организации иерархии данных и результаты вычислительного эксперимента по сравнительной оценке их эффективности на основе известных критериев качества.

4. Методика проектирования информационных моделей производственных объектов произвольной сложности и разработанная на предприятии база данных автоматизированной системы технической подготовки производства (АСТПП).

5. Эффективные алгоритмы преобразования информации, накопленной в устаревших системах, и ее переноса с минимизацией ошибок в разработанные управляющие структуры.

6. Новые методы автоматизации документооборота посредством произвольных запросов к БД, параметризации технических чертежей и управления графическими построениями.

Практическая ценность и реализация основных результатов работы.

В основу диссертации положены научные результаты, полученные лично автором при непосредственной разработке прикладных информационных систем и технологий для предприятий северо-западного региона России: • экспертная система комплексного обследования крановых путей CranRoad

(1999-2012 г., ЗАО «PATTE»);

• автоматизированное рабочее место инженера-эксперта по обследованию грузоподъемных кранов Cranes (1997-2002 г., ЗАО «PATTE»);

• информационные системы документооборота и платежных операций DeloPro (1998-2000 г.), Vouchers (2001-2012 г., ЗАО «PATTE»);

• программно-аппаратный комплекс информационной защиты БД от НСД Security Removal Gangster Program on Hard Disk (2000-2001 г., ЗАО «АМН»);

• информационно-управляющие системы учета состояния технологического оборудования - сосудов, аппаратов и клапанов SOS, грузоподъемных машин GPM, учета влияния коррозии COR (2000-2005 г., ООО «ПО КИНЕФ»), Основные теоретические положения диссертации использованы в учебном

процессе СПбГПУ:

• на кафедре транспортных и технологических систем механико-машиностроительного факультета по дисциплине «Основы автоматизированного проектирования» для студентов по направлению 551800 — «Технологические машины и оборудование», специальностям 170900 - «Подъемно-транспортные и строительные машины» и 220900 -«Автоматизация технологических производств» (2002 г.);

• на кафедре информационных машиностроительных технологий механико-машиностроительного факультета по дисциплинам «Машиностроительная информатика» и «Технические средства САПР» в рамках инженерной и магистерской подготовки (1999 г.);

• на кафедре информатики Института международных образовательных программ при постановке нового курса «Базы данных» для студентов специальности 080801 - «Прикладная информатика в дизайне» (2003 г.). Эффективность реализованных методов, алгоритмов и программного

обеспечения подтверждена 4 актами о внедрении.

Апробация работы. Основные результаты научных разработок, выполненных автором по теме диссертации, представлены на международных и российских конференциях: «Совершенствование учебного процесса при подготовке инженеров-механиков» (СПбГТУ, 1994 г.), «Вакуумная наука и техника» (Гурзуф, 1994 г.), «Инновационные наукоемкие технологии для России» (СПбГТУ, 1995 г.), «Прогрессивные конструкции и технологии в машиностроении» (СПбГТУ, 1996 г.), «Фундаментальные исследования в технических университетах» (СПбГПУ, 1997, 2002, 2003 г.г.), «Современные научные школы: перспективы развития» (СПбГТУ, 1998 г.), «XXVII неделя науки СПбГТУ» (СПбГТУ, 1998 г.), «XXIX неделя науки СПбГТУ» (СПбГТУ, 2000 г.), «Высокие интеллектуальные технологии образования и науки» (СПбГПУ, 2002 г.), «Оптимизация транспортных машин» (Ульяновск, УлГТУ, 2003 г.), «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (СПбГПУ, 2003 г.), «Современные проблемы информатизации в системах моделирования,

программирования и телекоммуникациях» (Воронеж, ВорГТУ, 2004 г.), «Формирование профессиональной культуры специалистов XXI века в техническом университете» (СПбГПУ, 2004 г.), «Информационные технологии моделирования и управления» (Воронеж, ВорГТУ, 2004 г.), «Эффективные методы проектирования баз данных для задач управления сервисными производственными системами» (СПбГПУ, 2007 г., МАДИ, 2008 г.), The 30th International Conférence for the Resource Management and Performance Evaluation of Enterprise Computing Systems (Las Vegas, USA, 2004), a также на научно-методических семинарах кафедр информатики и информационных машиностроительных технологий СПбГПУ (1999-2009 г.) и института инноватики (2006-2007 г.).

Публикации. Общее количество публикаций составляет 77 наименований. По теме диссертации опубликовано 47 научных работ общим объемом 55 п. л., среди которых 2 монографии, 19 статей (в т. ч. 13 из списка ВАК), 17 докладов на научно-технических конференциях, 16 работ без соавторов, 2 публикации в США.

Структура и объем работы. Диссертация включает перечень сокращений, введение, 6 глав, заключение, библиографию из 150 наименований и 8 приложений.- Основное содержание работы изложено на 295 страницах текста, в т. ч. 21 таблица, 70 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы повышения эффективности проектирования баз данных для отечественной индустрии информационных технологий. Сформулирована цель диссертационной работы, перечислены задачи исследований, научная новизна, апробация, практическая ценность и реализация основных результатов работы.

В первой главе приведены основные тенденции развития информатизации российской экономики в начале XXI века, проведен критический обзор уровня автоматизации и растущих потребностей современных предприятий в развитии автоматизированных систем технического обслуживания производства.

Несмотря на отставание в развитии российской ИТ-индустрии от западных и некоторых восточных стран, ее устойчивый ежегодный рост сохраняется на уровне 30%. В структуре ИТ-отрасли выделяются четыре ведущих сегмента (рис. 1). Главной тенденцией является увеличение доли информационных услуг, которая может достигать половины затрат на автоматизацию. Предприятиям любого масштаба стало неэффективно наращивать собственные ИТ-службы, которые уже не могут отследить стремительный прогресс ИТ. Поэтому их функции передаются на аутсорсинг внешним специализированным организациям, где концентрируются ИТ-специалисты.

Телекоммуникационные услуги (18%1

услуги по интефации

(63%)

Разработка ПО (12%)

обучение и ¡ртификация (4%)

консалтинг (18%)

Поставка оборудования (23%)

техническая поддержка (15%)

Рис. 1. Структура ИТ-отрасли российской экономики

Из всех форм взаимодействия предприятий с поставщиками ИТ-услуг чаще всего используется модель аутсорсинга отдельных задач (заказных проектов «под ключ»), реже аутсорсинг ресурсов (аренда специалистов), но наиболее актуальной и перспективной является интеграция всех информационных ресурсов на предприятии.

Создание' единой ИС обработки -информации и принятия решений в масштабе предприятия является актуальной проблемой для большинства современных организаций, как крупных, так и малых. Так, например, комплексный учет максимально возможного количества технических и эксплуатационных параметров технологического оборудования (ТО) позволит более эффективно решать задачи АСТПП - своевременно выявлять наиболее слабые элементы конструкций, более точно выполнять прочностные расчеты и более достоверно прогнозировать остаточный ресурс ТО. А это, в свою очередь, способствует увеличению межремонтных периодов и, следовательно, сокращению затрат на эксплуатацию и ремонт промышленного оборудования, научнообоснованному продлению срока его службы.

В отличие от западных концепций комплексной интеграции и систем принятия решений (например, SAP), большинство российских предприятий в первую очередь автоматизируют отдельные приоритетные процессы, чаще всего бухгалтерский учет, управление поставками и сбытом (так называемая «лоскутная» автоматизация). Большие затраты и необходимость кардинального изменения традиционно сложившихся информационных потоков на предприятии - главные препятствия для внедрения интеграционных решений.

Для успешного функционирования предприятий в современных условиях руководители внедряют стратегию управления и контроля качества продукции на уровне государственных и международных стандартов ISO 9000. Качество ИТ-продукции во многом зависит от грамотной организации тестирования и других методов контроля ПО, рассмотренных в главе 5.

С развитием сетевых технологий и единого мирового информационного пространства Интернет особую значимость приобрели болезненные вопросы информационной безопасности. Главной причиной небезопасности Интернет является открытость его архитектуры, основанной на модели «клиент-сервер», при которой именно серверы чаще всего подвержены хакерским атакам, что может привести к отказу в обслуживании (БоБ) и парализовать работу всей компьютерной сети предприятия. Согласно статистике, число таких инцидентов в мире ежегодно практически удваивается.

Состояние информационной безопасности на предприятиях характеризуется низким уровнем защищенности данных. Руководители стереотипно считают это технической проблемой ИТ-служб, хотя многие причины уязвимости заключаются во внутренней организации средств защиты, в злом умысле или компьютерной безграмотности сотрудников. Информационная безопасность становится важнейшей составляющей любого программного продукта, предприятия и национальной экономики в целом.

Вторая глава посвящена методологии проектирования ИС как формального процесса, дана характеристика ИС как объекта исследования. Уточнена терминология программной инженерии - программный продукт, информационная услуга, • жизненный цикл, программно-инструментальные-средства, технологическая операция, роль и др. Выделены технологические этапы производства ИС - анализ и постановка задачи, проектирование БД и создание прототипа, практическая реализация приложений БД, внедрение ИС и опытная эксплуатация, техническая поддержка и информационные услуги по сопровождению в течение всего «жизненного цикла» программного продукта (вплоть до выхода из употребления).

Эффективность технологий создания ПО оценивается критериями:

• продуктивность (количество разработанных программных модулей, объем реализованных сервисных функций);

• качество создаваемого ПО (функциональная полнота, число дефектов и ошибок, обнаруженных в процессе эксплуатации);

• трудоемкость разработки ПО (количество человеко-дней);

• затраты на внедрение (суммарные расходы на разработку или приобретение ПО, обучение пользователей и услуги по сопровождению);

• эффект от использования ПО (положительный баланс между вложенными средствами, расходами до и после внедрения);

• срок окупаемости затрат на внедрение ПО (интервал времени от начала разработки ПО до момента полного возврата инвестиций). Современные ИС реализуются в сетевой архитектуре «клиент-сервер»

(одно-, двух-, трехуровневой или распределенной). Все операции взаимодействия прикладной программы пользователя (клиентской части) с данными на сервере БД производятся посредством транзакций и запросов

стандарта SQL. В зависимости от распределения функций и вычислительной нагрузки между клиентом и сервером, а также исходя из требований объекта автоматизации, реализуется та или иная концепция построения ИС (рис. 2). При этом наиболее важным критерием оптимизации производительности ИС является минимизация времени отклика (ожидания ответа) на возникающий поток (напор) запросов.

Классические модели обеспечения жизненного цикла ИС - каскадная, по спирали, поэтапная с промежуточным контролем, схема «водопада» - хотя и способствуют хорошему качеству ИС, но все же не пользуются популярностью у современных разработчиков из-за высокой трудоемкости и временных затрат. К сожалению, сроки практической реализации и внедрения ИС (табл. 1) часто имеют более важное значение, чем качество разработки.

Проектирование БД является наиболее трудоемким этапом построения ИС и заключается в последовательном решении следующих задач:

• разработка концептуальной модели данных (отношений «сущность-связь», информационных потоков, переходов состояний);

• построение логической модели (структуры БД);

• выбор аппаратной конфигурации и программных средств;

• создание физической модели БД (для выбранной СУБД);

• разработка приложений - автоматизированных рабочих мест (АРМ).

Представление Представление Представление Представление Представление Представление

данных данных данных данных данных данных

5

Представление данных

Приложение

Приложение Приложение Приложение Приложение

Приложение

5

Приложение

V. S } S

База данных

База данных

51}

База данных База данных База данных База данных База данных

канал связи

серверная часть

Распределенное Удаленное Распределенное Удаленная Распределенная Локальная представление представление приложение база данных база данных (настольная) данных данных базы данных база данных

Рис. 2. Распределение функций между компонентами «клиент-сервер»

Таблица 1. Средние сроки реализации основных этапов разработки ИС

№ этапа Содержание этапов разработки ИС Сроки реализации, мес.

1 Анализ и проектирование системы 1-3

2 Программирование и отладка функционального ядра 2-4

3 Тестирование и опытная эксплуатация 1-4

4 Доработка и сопровождение проекта 3-6

В задачах проектирования БД используются методы структурного анализа, в основе которых лежат алгоритмы декомпозиции больших систем на компоненты и их иерархическая организация. При решении задачи планирования ремонтов оборудования применен метод декомпозиции отношения «Дефектная ведомость - объект ремонта». Введено понятие новой сущности «Ремонтные мероприятия» (рис. 3). «Дефектная ведомость» получена путем реляционной операции выборки кортежей по отношению к заданному «Объекту ремонта» и по условию одинаковости атрибута «Дата» с последующей реляционной операцией проецирования результата выборки на необходимые атрибуты «Ремонтных мероприятий», как показано ниже.

Л, = «Акты расследования неполадок» («Номер», «Дата», «Причина»,

«Признак остановки»); Я2 = «Акты обследования» («Номер», «Дата», «Вид ремонта»,

«Текущие мероприятия»); Я3 = «Акты технического состояния после ремонта» («Номер», «Дата», «Исполнитель», «Проведенные мероприятия», «Перспективные мероприятия»); Б = «Дефектная ведомость на ремонт» («Номер», «Дата», «Название», «Объект ремонта»).

После реляционной операции соединения

А = Яі и и Л3 = {а: де/?! V аєЯ2 V аєй3} получены новые отношения

О = «Объект ремонта» («Номер», «Название», «Месторасположение»), А = «Ремонтные мероприятия» («Номер», «Дата», «Вид ремонта», «Причина, мероприятия», «Исполнитель»)

с набором атрибутов а1 = «Номер»; а2 = «Дата»; а3 = «Вид ремонта»; ...

Рис. 3. Диаграмма «сущность-связь» после декомпозиции

Реляционная операция выборки подмножества кортежей, удовлетворяющих условиям аг= «Дата»; О = «Объект ремонта», будет иметь вид:

5 = £> [А 9 О, А 6 а2] = {± с/е£ а (¿[Л] в О) л (¿[Л] 6 а2)}.

В результате реляционной операции проецирования результата выборки 5 на атрибуты аи а2, аз,... получим:

Р = 5 [ах, «2, аг,.,..] = аг, аъ,...]: 565}..

Запрос на языке реляционного исчисления может быть записан в следующем виде:

Выбрать «Объект ремонта, вид ремонта, причина, мероприятия, исполнитель» из «Ремонтные мероприятия» такие, что существует «Объект ремонта» для заданной «Дата».

Реляционная операция взятия проекции Р не приведет к возникновению кортежей-дубликатов в вертикальном срезе данных, т. к. кардинальность связи «Ремонтные мероприятия - объект ремонта» (многие к одному, обязательная на стороне сущности «Объект ремонта») обеспечивает уникальность объектов ремонта с атрибутами «вид ремонта, причина, мероприятия, исполнитель».

Третья глава посвящена методам разработки оптимальных структур БД на основе главных критериев оптимального размещения данных -производительность, расход ресурсов внешней памяти, надежность и простота администрирования.

Оптимальное решение всегда представляет собой компромисс между характеристиками БД, противоречащими друг другу. Например, чтобы получить выигрыш в скорости обработки данных, требуется больше памяти, дополнительные ресурсы процессоров. В работе даны рекомендации по оптимизации БД:

• централизованное внесение изменений в структуры данных;

• выявление и удаление неиспользуемых объектов БД (таблиц, процедур);

• анализ использования объектов БД в приложениях;

а также сформулированы мероприятия, направленные на рациональное распределение и эффективное управление информационными ресурсами, при выполнении которых можно достичь увеличения производительности до 400%:

• установка оптимальных размеров блоков данных;

• уменьшение фрагментации дискового пространства;

• группировка хранимых данных по логическим разделам БД;

• децентрализация, распределение БД по разным физическим устройствам;

• оптимизация хранения больших двоичных объектов (BLOB/CLOB);

• индексирование таблиц данных и под держание статистики БД. Современные СУБД объектно-реляционного типа обладают развитыми

средствами для эффективного проектирования БД. Однако существующие механизмы оказались неоптимальными при организации иерархии объектов с логическими связями «предок-потомок», образующими многоуровневую древовидную структуру. В такой иерархии любой элемент может быть одновременно потомком для одного и предком для других компонентов. Классическим способом реализации многоуровневой структуры в реляционной таблице служит следующее описание на языке SQL:

create table tbl_name (

id integer not null primary key, name varchar (254) not null,

parentjd integer references tbl_name (id) constraint fk_parent_id,

);

Главная проблема ссылочных связей (parentjd -» id) заключается в наличии рекурсивности реляционных отношений, а рекурсия в запросах значительно ухудшает производительность СУБД и может привести к ее зависанию, т. е. отказу в обслуживании, требующему вмешательства администратора БД, что крайне недопустимо для клиент-серверных систем.

Для решения проблемы рекурсивности использована предпосылка, что на практике иерархия обычно не бывает бесконечной и имеет ряд ограничений:

• конечная глубина вложенности, например структура подразделений любого предприятия всегда ограничена по уровням - цех, участок, рабочее место;

• максимальное количество непосредственных потомков одного предка, равно как в любой бригаде число рабочих конечно;

• ограничение на общее количество потомков одного уровня иерархии аналогично тому, что количество цехов завода строго фиксировано.

Граничные условия устанавливаются в каждом конкретном случае практической реализации. С учетом этих ограничений и на основе анализа всех типов рекурсивных связей в работе предложены новые методы построения иерархии данных и процедуры их обработки, не содержащие рекурсию:

• хранение уровня иерархии;

• иерархия с неограниченной глубиной и конечным числом потомков;

• потабличное хранение конечного числа уровней вложенности;

• иерархия с поразрядным (левым или правым) ключом кодирования;

• древовидная структура с хранением границ ветви;

• иерархия с компонентом типа «узел»;

Выполнена сравнительная характеристика предложенных методов по следующим критериям эффективности:

• потребность в модификации таблиц при изменении уровней вложенности;

• избыточность атрибутов, наличие незаполненных полей таблицы;

• неограниченная глубина (количество уровней) иерархии;

• произвольное число потомков одного уровня вложенности;

• рекурсивность запросов при получении полного пути до корня дерева;

• быстрое получение всех элементов одного уровня иерархии;

• легкость получения всех (в т. ч. непрямых) потомков произвольного предка;

• контроль правильности ссылки на родителя без сложных вычислений; •

• перемещение ветвей дерева стандартными средствами SQL;

• поддержка в компонентах известных систем программирования. Результаты сравнительных тестов производительности различных

вариантов иерархических структур представлены в главе 5.

В отличие от иерархии объектов, иерархия атрибутов может быть организована встроенными средствами объектно-реляционных СУБД на основе принципа наследования. Но на практике моделирование сложных объектов различных классов может потребовать сотни, тысячи параметров. Реализация широких таблиц значительно снижает производительность БД, а ее разбиение на несколько узких принципиально не решает проблему быстродействия из-за операции соединения (join) при обращении к данным. Индексирование для широких таблиц тоже неэффективно, поскольку скорость поиска по индексу экспоненциально зависит от длины таблицы, а зависимость между последовательным перебором и размером выборки пропорциональная:

ехр (/,■) ~ п , или ~ In (и), / ~ n-k,

где t - время последовательного перебора, /,• - время поиска с использованием индекса i, п - длина таблицы (количество записей), k - ширина таблицы (количество атрибутов).

Для решения проблемы широких таблиц каждый класс объектов абстрактно описан индивидуальным набором атрибутов. В то же время замечено, что некоторые атрибуты являются общими с другими классами, а с другой стороны, внутри класса может наблюдаться избыточность.

Пусть задана следующая схема реляционных отношений для объектов различных классов:

Й! (аь ..., а„, Ьи Ът) = Я, [(а || Ь): аеА л ЬеВ],

Яр (а,,..., а„, си ..., с*) = Яр [(а|| с): аеА л сеС],

где А={а,...а„} - набор атрибутов, характеризующих объекты всех классов; В={Ь\...Ьт} - набор индивидуальных атрибутов для объектов 1-го класса; С={с\...ск} - набор индивидуальных атрибутов для объектовр-то класса.

Графическая нотация этой модели является трехмерной (рис. 4). Агрегация и обобщение представлены ортогонально - агрегация в плоскости листа, а обобщение в плоскости, перпендикулярной листу. Агрегированные объекты более высокого уровня иерархии показаны вверху, а более низких уровней -внизу модели. Атрибуты родовых объектов верхнего уровня расположены на поверхности листа, а более низких уровней - сзади (в глубине) листа.

Каждое из отношений Щ служит примитивом структурирования для спецификации обобщений в реляционной модели и является либо идентификатором определенного типа, либо ключевым указателем на внешний домен.

Агрегация

А

/

Обобщение

ИкЫ

К.СЬ,>

іиьт)

Иі(аі)

Я:

Рис. 4. Графическая модель обобщения реляционных отношений

Такая объектно-реляционная модель специфицирует одновременно две абстракции - агрегацию связей между классами объектов от Rx до Rp; обобщение атрибутов, характеризующих объекты Щ.

Унифицированный подход к обобщению реляционных отношений состоит в том, что для исходных отношений R\...RP выполняется реляционная операция соединения (join), результатом которой является следующее отношение:

R\ («1, а„, Ъи ..., bm, си ..., ck) = = Ri [(а || b || с): аеА лЬеВлсеС].

На рис. 5 показан пример обобщения реляционных отношений объектов грузоподъемного оборудования (ГПО) различных классов - грузоподъемных механизмов (ГПМ), лифтов, крановых путей. Для обобщения схожих параметров в дополнение к операции соединения потребуется выборка и объединение соответствующих атрибутов в реляционном отношении:

Ri (аи ...,an,bu ...,bm,cu ...,ct) = = Ri [(а || Ь || с): аеА а ЬеВ д с&С л (В Э С)].

Унифицированное обобщение позволяет сократить количество таблиц, но неизбежно приводит к увеличению ширины и появлению избыточности в результирующей таблице. Тем не менее, такой подход, основанный на совместном применении агрегации и обобщения, позволяет описать богатое множество моделей технических объектов.

Рис. 5. Пример обобщения реляционных отношений объектов ГПМ

Графическая модель (рис. 4) наглядно демонстрирует, что реляционные отношения Щ позволяют путем их композиции описывать объекты различных классов и любой степени сложности. Такой процесс аналогичен конструированию больших сложных объектов из набора примитивов.

Метод конструирования информационной модели объектов БД основан на предварительном описании следующих реляционных отношений:

(£>о, 01, ог) , •К2 (Ро,Р1,Р2,Рз) , Лз (VI, V:, Vз), Яа (со, си с2),

где - описание объектов БД; Л2 - описание учетных параметров; Л3 - связь объектов и учетных параметров с их числовыми значениями; Л4 - классификация объектов БД; о0, ро, с0 - ключевые атрибуты соответственно отношений Ль Н2, Л4; ох - наименование объекта; о2 - принадлежность объекта классу; р\ -наименование параметра; р2 - тип значений параметра (числовой, строковый, дата/время, внешняя ссылка и т. д.); рз - единица измерения параметра; V! -ссылка на описание объекта №); у2 - ссылка на описание параметра (Д2);- у3 -значение параметра (или внешняя ссылка); с1 - наименование класса; с2 — классификационный признак (или ссылка на класс).

Главное преимущество такой революционной модели данных заключается в универсальности представления объектов различных классов с разнородными параметрами. Заметим, что реляционное отношение позволяет организовать иерархию объектов, а отношение Л* - иерархию классов одним из ранее описанных способов. Кроме того, атрибут с2 допускает многократную классификацию объектов по различным признакам, или, иными словами, каждый объект может принадлежать одновременно нескольким классам (свойство полиморфизма), и такая модель более приближена к реальности. Еще одно достоинство заключается в создании условий для оптимизации операций БД на физическом уровне реализации структуры данных (индексирование, поиск, выбор и др.).

Недостатком метода конструирования реляционной модели остается некоторая избыточность в таблицах БД, вызванная различными типами значений параметров, описанных атрибутом р2. Вместо одного атрибута из отношения Лз потребуется несколько полей для хранения одного и того же значения в различных формах представления. С другой стороны, хранение всех типов данных в универсальной форме (например, текстовой) повлечет за собой необходимость взаимного преобразования данных и повышение вероятности ошибок в операциях чтения/записи.

Созданная методом конструирования модель позволяет извлекать информацию о разнородных объектах БД в рамках одного представления. Множество экземпляров объектов одного класса можно получить путем выборки всех 0\ из Я\ таких, что о2 соответствует заданному со из Яс

М = (г: геД 1 л Ыо2] в г4[с0])};

Перечень всех параметров, ассоциированных с конкретным объектом, можно получить путем выборки уникальных наборов р\, р2, Рз из Я2 таких, что существуют экземпляры кортежей ИЗ #3, для которых V2 принадлежит Ро из Я2 и V] соответствует заданному оо из Я\:

Я2 \рир2,рг\ = {г: геЯ2 л (г3[у2] 0 г2[р0]) а (г3М в п[о0])};

Набор всех значений параметров экземпляра объекта можно получить путем выборки всех из Лз, для которых V] соответствует заданному о0 из Ль

Я3 [V,] = {г: геЯз л (г3[у,] 8 г,[о0])} .

Помимо ограничений целостности реляционных отношений, в работе описаны правила выполнения операций вставки, модификации и удаления экземпляров кортежей для объектов БД и их параметров. Практическая реализация описанных правил и процедур обработки данных довольно сложна и требует тщательного тестирования. Но впоследствии достигается большая экономия времени и труда при добавлении новых объектов, их классов и экземпляров, поскольку проектирование новых объектных структур заменяется на стандартные операции вставки/модификации кортежей в существующей структуре данных посредством вызова имеющихся хранимых процедур.

Применение в совокупности методов конструирования, иерархии объектов и их классов и встроенных средств объектно-реляционных СУБД позволяет создавать сложные ИС на уровне предприятия и эффективно управлять ими. Примеры успешной практической реализации ИС приведены в главе 6.

Метод объектного конструирования получил в работе дальнейшее развитие применительно к многомерным наборам данных. В результате разработана универсальная схема представления хранилища данных стандартными средствами объектно-реляционных СУБД. Она представляет практическую ценность для небольших предприятий, не имеющих возможность приобрести и установить дорогие ОЬАР-средства западных производителей.

Построение ИС по принципу хранилища данных, в сравнении с традиционными ОЬТР-системами, имеет главные отличительные признаки:

• многомерность, временная зависимость наборов данных (ОЬАР-кубов);

• статичность данных (принцип только накапливания);

• оптимизация запросов (срезов инфокубов) распараллеливанием операций.

В основу реляционного представления хранилища данных положена схема «звезда». Модель включает два типа отношений - отношение фактов Rf (центр звезды) и отношения Rdi по числу измерений (лучи звезды):

Rf(flо, аи ..., ат, сь с2,..., с„) , Rdi (boi, b\t,..., bpi) , Ci = b0\,

cn = b0„,

где Rf - центральное отношение фактов; Rs - отношение расшифровки i-го измерения; ai, ат - базовые атрибуты общих характеристик предметной области; а0 - ключевой атрибут отношения фактов Rf, by, ..., bpi - атрибуты отношения Rs расшифровки i-ro измерения; й0, - ключевой атрибут отношения Ra расшифровки /-го измерения; с,, с2, ..., с„ - ключевые атрибуты внешних связей с отношениями Rdi; ct = b0i - условие соединения отношения фактов Rf с /-м отношением Rdi, m - количество базовых атрибутов предметной области; р{- КОЛИЧесТВО атрибутов В ОТНОШеНИИ Rd,\ П - КОЛИЧеСТВО ОТНОШеНИЙ Rdi (измерений в многомерной модели); i - номер измерения, 1 < / < и.

В структуре отношений Rdi может быть организована иерархия измерений одним из способов, описанных выше. Данные в отношениях измерений Rdi денормализованы, чтобы ускорить выполнение запросов за счет уменьшения числа таблиц, участвующих в операции соединения. Если все же требуется нормализация отношений Rdi, то структура превращается в схему «снежинка».

Схожие объекты объединяются в классы, которые описываются конечным подмножеством атрибутов:

С ={A,\AeDA>DAeD}.

где С - конечное подмножество классов объектов; DA - множество уникальных атрибутов классов объектов.

Все атрибуты объектов и их классов объединены в одно отношение, чтобы было удобно их получать одним запросом. В модель включены только базовые типы данных реляционных СУБД (целый, вещественный, строковый, дата/время). Информационное описание всех объектов всех классов, когда в их состав входят и однозначные, и многозначные атрибуты, имеет вид:

О =RvRvR{R,R,R |

00

R^YlDnD^D Dobj

i=1 3

R СПDi'Di^D >D\ = Dobj id'D2=Dvai id>Di= D^c i=1

й"СПй>йе£) ' D\ = Dobjjd ' Dl = Danrjd> Di = Ла/ id ' Dvalue) ■ 1=1

где О - множество объектов всех классов; Da„rjd - множество однозначных атрибутов; D0bj и - множество уникальных идентификаторов объектов класса, в который входит атрибут; Dmijd - домен, содержащий многозначные атрибуты; DvaiUe - множество значений атрибутов.

Реализация этой реляционной системы хранения объектов приведена в табл. 2. Стержневое отношение Ri содержит единственную информацию об уникальных идентификаторах объектов и их классов. Объект может существовать сам по себе, даже если ссылки на него отсутствуют в других отношениях. Множество ссылок на объекты одного класса (и всех классов-наследников) на уровне представления можно получить SQL-запросом:

select R1.obj_id from R1 where R1.class_id = 'ClassV

Таблица 2. Структура объектов с однозначными и многозначными атрибутами

Отношение для хранения уникальных , идентификаторов объектов

Отношение для хранения однозначных атрибутов (одно для каждого класса)

class id obj_id

Classl Objectl

Class 1 Object2

Class2 Object3

ClassM ObjectK

obj_id attribute 1 attributeN

Objectl AttrValuell AttrValuelN

Object2 AttrValue21 AttrValue2N

ObjectK AttrValueKl AttrValueKN

Отношение для хранения единственного многозначного атрибута

Отношение для хранения нескольких многозначных атрибутов

obj_id val id value

Objectl 1 Value 11

Objectl 2 Value 12

Object2 3 Value23

ObjectK S ValueKS

obj_id attr id val id value

Objectl Attributel 1 Valuelll

Objectl Attribute 1 2 Value 112

Objectl Attribute2 3 Value 123

ObjecC Attributel 4 Value214

ObjectK AttributeN S ValueKNS

Все однозначные атрибуты класса хранятся в одном отношении R2, что увеличивает быстродействие операций поиска, выбора и модификации данных:

select * from R2 where R2.objJd = <ссылка на объект>

С этой же целью создано отношение R3 для хранения единственного многозначного атрибута. Модификация значения атрибута для одного объекта может быть выполнена SQL-оператором:

update R3 set R3.value = <значение> where

R3.obj_id = «ссылка на объект> and R3.valjd = «ссылка на показателе

Для нескольких многозначных атрибутов каждому значению соответствует кортеж {obj_id, attr id, val id, value} в отношении Ri, где хранятся все значения атрибутов для всех описанных в системе объектов. Изменение атрибута множества объектов возможно при помощи групповой операции SQL:

update R4 set R4.value = <значение> where R4.obj_jd = «ссылка на объект> and R4.attr_id = <ссылка на атрибут> and R4.val_id =<ссылка на показатель?

Таким образом при помощи плоских таблиц обеспечивается многомерность наборов данных,. Набор показателей любого объекта (срез данных) может быть сохранен в виде отдельного реляционного отношения, что сочетается с принципом только накапливания в хранилищах данных. Кроме того, эта возможность чрезвычайно важна для связи с внешними ИС и интеграции разрозненных БД - одной из основополагающих концепций хранилищ данных.

Интеграция БД на предприятии в единое информационное пространство и поддержка принятия управленческих решений может составлять до 80% общих затрат на разработку ИС в зависимости от принятой концепции интеграции:

1. Объединение всех ресурсов предприятия в единое хранилище данных по OLAP-технологии и создание системы поддержки принятия решений (рис. 6,а). Это прогрессивное направление предполагает кардинальную перестройку традиционно сложившихся информационных процессов, большие затраты и долгосрочную перспективу (2-3 года), но после внедрения дает наибольший эффект. Кроме того, всегда присутствует риск того, что интеграционное решение не покроет на 100% все области автоматизации и не окупит затраты на внедрение. Поэтому такой сценарий развития может позволить себе только крупное предприятие с хорошей рентабельностью.

2. Концепция корпоративной БД (рис. 6,6). Построение корпоративной БД объектно-реляционного типа, дополнение существующих приложений модулями доступа к общим информационным ресурсам, разработка новых интеграционных приложений для визуализации, агрегирования, анализа корпоративных данных, формирования отчетности. Этот умеренный сценарий развития ИС характеризуется постепенным вложением средств и доступен любому предприятию, но рассчитан на длительную реализацию.

прогнозирование

хранилище данных

рабочие места

а) концепция единого хранилища данных

б) концепция корпоративной БД

синхронизация

□X

приложения

в) адаптация существующих БД и их приложений Рис. 6. Концепции интеграции ИС

3. Адаптация эксплуатируемых БД и внешних приложений, обеспечение синхронизации данных в различных структурах БД (рис. 6, в). Для этого потребуется создание механизмов обмена с внешними источниками данных, модификация хранимых процедур и гетерогенных запросов доступа к разнородным данным для их синхронизации. Такой сценарий обеспечивает минимум затрат на интеграцию ИС, поскольку отлаженные программные решения остаются в эксплуатации и наращиваются новыми модулями. Главным недостатком является затрудненность получения неоднородной информации, ее статистического анализа, формирования общих отчетов в гетерогенной среде, где применяется продукция разных поставщиков.

Четвертая глава содержит эффективные методы и алгоритмы обработки информации в клиентских приложениях: процедуры портирования данных в новые структуры, методы оптимизации БС^Ь-запросов к серверу БД, нетрадиционные способы генерации отчетов, частные задачи хранения нестандартных типов данных, механизмы обращения к БД через универсальный \уеЬ-интерфейс «тонких» клиентов, представление графической информации в БД и ее параметризация.

Стратегии реорганизации и перевода ИС на новую архитектуру могут быть разными по масштабам - революционные, означающие необратимый процесс реструктуризации, и эволюционные, т. е. поэ'гапные и менее «болезненные». В отличие от революционной, эволюционная модернизация ИС может быть растянута по времени и затратам, если ее удается разбить на логические этапы.

Портирование накопленных данных в новые структуры БД - очень ответственная задача. Унаследованная информация представляет собой самое ценное в устаревшей ИС, но процедуру переноса данных редко удается выполнить безошибочно по разным причинам - неудачно спроектированная структура данных, нарушение ссылочной целостности, несовместимость методов хранения и обработки данных в старой и новой БД. Решение проблем миграции данных представлено в диссертационной работе различными методами и процедурами:

• Известный метод обратного проектирования - наиболее распространенный, но, к сожалению, ненадежный способ переноса данных «как есть» с заменой типов данных на эквивалентные согласно установленным правилам.

• Замена логических типов в приложении и на уровне хранимых процедур.

• Устранение несовместимости русских кодировок в строковых и мемо-полях.

• Автоматическое конвертирование форматированных текстов.

• Исправление ошибок в датах, в т. ч. «проблемы 2000 года». Использование предложенных процедур анализа и обработки данных

позволило скорректировать до 95-98% ошибок при переносе данных из одной структуры в другую, тем самым сократив потерю информации до минимума.

Для обеспечения совместной работы приложений в гетерогенной среде разработаны процедуры синхронизации данных между разными структурами внутри одной БД, разными экземплярами БД (рабочая и архивная копии, локальные БД на рабочих местах), а также между разными типами СУБД:

• соединение таблиц данных стандартными средствами SQL;

• обновление данных последовательным сравнением ключевых полей;

• обновление связки таблица-справочник при изменяемых внешних ссылках;

• синхронизация больших наборов данных, когда не действуют стандартные методы поиска.

В клиент-серверной архитектуре эффективность работы приложений БД во многом зависит от производительности выполнения запросов к серверу. Многие вопросы эффективности запросов могут быть решены на стадии проектирования структуры БД. Для ряда частных задач, встречающихся на практике, предложены нестандартные методы хранения данных:

• универсальный метод описания диапазонов данных;

• объединение большого количества однотипных атрибутов в целях уменьшения ширины таблицы;

• разделение множества данных на подмножества для эффективного поиска в заранее известных позициях строковых полей;

• репликация подмножества данных - дублирование части информации в отдельном поле для более эффективного поиска и обработки длинных текстов и CLOB-объектов;

• частичные отношения - стуктура, позволяющая эффективно реализовывать реляционные операции соединения таблиц;

• хранение в БД результатов выполнения относительно статичных запросов;

• хранение больших двоичных BLOB-объектов в сжатом виде в целях экономии внешней памяти на сервере и уменьшения сетевого трафика при реализации SQL-запросов;

• денормализация реляционных отношений, чтобы исключить соединение со справочными таблицами и отслеживать динамику их изменения.

По результатам выполнения пользовательских запросов генерируются отчеты, которые могут быть «зашиты» в приложение, экспортироваться в шаблон документа (MS Office, HTML, XML) или создаваться динамически средствами VBA. В работе дана краткая характеристика современных средств генерации отчетов, в том числе через универсальный web-интерфейс «тонких» клиентов, но главное внимание в этой чрезвычайно актуальной области уделено нетрадиционным технологиям формирования отчетных документов на основе объектного подхода к управлению БД. На рис. 7 показаны механизмы получения выборки данных для отчета с использованием технологии OLE DB.

Рис. 7. Схемы получения выборки данных для отчета

В первом классическом варианте (рис. 7,а) для получения выборки данных используется тот же драйвер (BDE, ADO), с которым работает приложение. При этом связь с отчетным документом односторонняя, и хотя пользователь имеет возможность вносить некоторые изменения в полученный отчет, результаты его труда не могут быть сохранены в БД.

Для преодоления этих недостатков введена новая управляющая связь объектов документа с объектами БД. Согласно схеме (рис. 7,6), запрос в формате MS Query хранится в шаблоне документа MS Office, а при его открытии (активации) происходит обращение к внешнему источнику данных через драйвер ODBC и обновление соответствующих полей данных.

Если шаблон хранить не в локальном файле, а как OLE-объект, внедренный в BLOB-поле, то для его активации требуется дополнительное обращение к БД (рис. 7, в), и после обработки на стороне клиента результат также будет сохранен обратно в БД как OLE-объект. Любая схема реализации требует совместимости всех программных средств, участвующих в цепочке «приложение-запрос-документ».

Практика сопровождения ИС на предприятиях показывает, что невозможно предусмотреть формы отчетов на все случаи жизни. В процессе эксплуатации меняются требования, нормативы, кадровый состав и т. п. Поэтому иметь возможность получения произвольного отчета - объективное требование современных ИС. Для этого необходим гибкий механизм построения запросов. В общем виде SQL-запрос имеет следующую структуру:

select <список полей> from «список таблиц>

where «условия соединения таблиц> and «условия фильтрации записей> group by «перечень групп> order by «порядок сортировки>

В такой неопределенной форме запрос нельзя интегрировать в приложение. Другая проблема в том, что пользователь, формулирующий вопрос, является специалистом в предметной области и не имеет представления о SQL. Поэтому предлагается подход, который позволяет специалисту гибко формулировать запросы к БД, используя понятия предметной области, и не требует знания SQL и структуры таблиц. Список полей, таблиц и условия их соединения можно определить на стадии разработки приложения, а на этапе выполнения предоставить пользователю выбор условий фильтрации одним из двух способов - принадлежность множеству или вхождение в интервал. В зависимости от типа поля (числовой, строковый, дата, внешняя ссылка) реализуется одна из форм SQL-операторов.

В табл. 3 показан практический пример задания параметров для условий фильтрации в SQL-запросе. В результате будет выбрано подвесное оборудование в цехах 1. 3 и 7. у которого в период 2001 года проводились ремонтные мероприятия по замене болтовых или других крепежных деталей из латуни. Полученная выборка данных экспортируется в универсальный шаблон Excel, в котором предусмотрены столбцы для всех атрибутов, и чтобы скрыть лишние колонки с пустыми значениями, выполняется их постобработка макросом VBA в цикле:

Таблица 3. Задание условий фильтрации для произвольного запроса

Атрибуты Параметры выбора Условия фильтрации в SQL-запросе

Цех 1,3,7 and сех in (1, 3, 7)

Тип оборудования подвесное and lower(model) = "подвесное"

Дата ремонта 1.01.2001:31.12.2001 and date fact >=mdy(1,1,2001) and date fact<=mdy(12,31,2001)

Проведенные мероприятия крепеж, болт and (lower(action) matches "*крепеж*" or lower(action) matches "*болт*")

Материал внутренних устройств латун and id_mat in (select id from spr_mat where lower(mat) matches "*латун*")

For i = 1 То Columns.Count If ActiveCell. Value = "" Then

ActiveCell.EntireColumn.Hidden = True End If

Application.Goto Reference:="R[0]C[1]" Next i

Средства VBA используются также при организации графической БД для доступа к внутренним объектам AutoCAD и управления ими из внешнего приложения. Совместная • работа внешнего приложения и среды AutoCAD возможна по одной из двух технологий:

1) проект VBA внедрен в чертеж AutoCAD и загружается вместе с файлом;

2) проект VBA сохранен в отдельном файле (DVB), и с его помощью можно управлять загрузкой сессии AutoCAD и любых чертежей.

Связь внешнего приложения, VBA-проекта и сессии AutoCAD, а также доступ к внутренним объектам чертежа обеспечиваются при помощи механизма манипулирования объектами ActiveX Objects (рис. 8). Наличие такой технологии не отменяет, а наоборот, дополняет действующие механизмы обмена данными между БД и внешними приложениями (BDE, DAO, ODBC). Управление графическими построениями реализуется двумя способами:

1) загрузка готового чертежа и его модификация средствами VB А;

2) вычерчивание с чистого листа по числовым параметрам, хранящимся в БД. Параметризация служит эффективным способом описания чертежа, т. к.

графический объект модифицируется путем изменения набора атрибутов, а вычерчивается автоматически. Технология параметризации показана на примере построения отрезка прямой линии по двум точкам функциями VBA:

Function DrawLine(StartPoint, EndPoint) As Object Dim LineObject As AcadLine

Set LineObject = ThisDrawing.ModelSpace.AddLine(StartPoint, EndPoint) ThisDrawing.Application.Update ThisDrawing.Application.ZoomAll End Function

Рис. 8. Доступ к внутренним объектам AutoCAD из внешних приложений

Аналогичным образом определяются функции VBA для параметрического построения других графических примитивов, блоков и даже графического объекта в целом. Построение чертежа сводится к последовательному вызову соответствующих функций с подстановкой фактических параметров:

Dim L As AcadLine

Dim StartPoint(0 To 2) As Double

Dim EndPoint(0 To 2) As Double

StartPoint(O) = 1: StartPoint(l) = 1 : StartPoint(2) = 0 ' координаты начальной точки EndPoint(O) = 100: EndPoint(1) = 100: EndPoint(2) = 0 ' координаты конечной точки Set L = DrawLine(StartPoint, EndPoint) ' вызов функции построения линии

В главе 6 представлена практическая реализация параметрической модели управления графическими объектами в среде AutoCAD на примере листовой конструкции сосудов, резервуаров и емкостей цилиндрической формы.

Пятая глава посвящена экспериментальной проверке новых решений. Сформулированы критерии проверки качества ПО, дана классификация методов тестирования - интегральных, компонентных, корреляционных, эталонных. Получены результаты вычислительного эксперимента по тестированию методов орагнизации БД, описанных в главе 3:

1) сравнительное тестирование методов организации иерархии данных;

2) измерение производительности БД с различной архитектурой.

Для проверки относительных преимуществ классических и нетрадиционных подходов к организации иерархии данных проведены 2 серии вычислительных экспериментов по оценке характеристик производительности СУБД:

1) измерение производительности операций доступа к данным (scan) в зависимости от глубины вложенности и размера иерархических таблиц (рис. 9);

2) измерение операций соединения таблиц (join) при получении потомков на различных уровнях вложенности.

В целях удобства проведения сравнительных тестов и анализа результатов все варианты иерархической структуры сгруппированы по критерию наличия рекурсии в реляционных отношениях и SQL-запросах:

1) традиционные модели иерархии с рекурсивными связями;

2) иерархические структуры данных, не содержащие рекурсию. Относительные показатели производительности (рис. 9, в, г) вычислялись

для оценки различных вариантов иерархии в терминах удельных единиц измерения (сек/уровень, сек/запись):

где Ryi - отношение времени к числу уровней вложенности по результатам одного теста; R31 - отношение времени к количеству записей по результатам одного теста; Ти - измеренное время выполнения операции (сек); Ny — глубина вложенности (число уровней); N3 - размер таблицы (число записей).

Все виды тестов проводились на стабилизированной системе по критерию разброса результатов не более 2%. Значения для каждого теста получены путем статистического усреднения результатов нечетного числа экспериментов (не менее 3 с учетом того, что крайние максимальное и минимальное значения из выборки исключаются). Результаты тестирования показали, что отсутствие рекурсии дает улучшение производительности от 4 до 125 раз в зависимости от глубины иерархии и размера таблицы данных.

Вторая серия вычислительных экспериментов посвящена тестированию ИС как готовых программно-аппаратных решений при различной конфигурации сети с целью оценки их производительности и выявления узких мест:

1) измерение времени выполнения операции доступа к данным (select) в зависимости от числа клиентских запросов;

2) измерение времени выполнения операции модификации данных (update) с использованием транзакций в зависимости от числа клиентов.

Анализ полученных результатов показал устойчивость работы ИС в многопользовательской среде, но в то же время выявил возможность оптимизации системы за счет перераспределения нагрузки между сервером и клиентом. Несмотря на то, что больше половины нагрузки приходится на сервер, общая загруженность его ресурсов не превышает 65%.

Измерение показателей загруженности и анализ производительности позволяют прогнозировать поведение системы в будущем и заранее планировать мероприятия по модернизации оборудования и ПО.

6000

— 5000 о>

3. 4000

<9

I 3000

о

5 2000

s

v

m 1000 0

—

г-]

п -

Глубина иераржи (число уровней) □Традиционные иерархии Н Иерархии без рекурсии

500 1000 1500 Количество строк -Традиционные иерархии -Иераряш без рекурсии

а) зависимость времени доступа от б) зависимость времени доступа от

глубины иерархии размера таблицы данных

3000 з 2500

СБ X

0 2000 &

t 1500 s

1 1000 о

б 500

0

Гл^ина иерарюи (число ровней) □Традиционные иерархии В Иерархии без рекурсии

500 1000 1

Количество строк

-Традиционные иерардаи -Иерархии без рекурсии

в) отношение времени доступа к числу уровней иерархии

г) отношение времени доступа к количеству строк таблицы данных

Рис. 9. Сравнение производительности операции доступа к иерархическим данным (scan)

В шестой главе представлены результаты практической реализации методов проектирования ИС и приложений БД на предприятиях северозападного региона России.

Автоматизированная ИС учета состояния технологического оборудования разработана в СУБД Informix и функционирует в сети крупнейшего в регионе нефтеперерабатывающего комплекса «ПО КИНЕФ» (г. Кириши Ленинградской обл.). БД содержит информацию о технических параметрах и эксплуатационных характеристиках всего парка основного и вспомогательного ТО: электронные паспорта оборудования с чертежами, справочную подсистему общезаводского использования, результаты замеров степени коррозии и износа основных конструктивных элементов, архив всех обследований и ремонтов начиная с 1986 г., плановые мероприятия по технадзору, инженерные расчеты и прогнозирование ресурса остаточной работоспособности оборудования, отчетную документацию.

Классификация оборудования имеет объектно-иерархическую структуру. Каждый класс определяется своим набором параметров согласно концепции объектно-реляционного конструирования, предложенной в главе 3. Информационное наполнение электронных паспортов проводилось специально разработанными процедурами миграции данных из источников, накопленных в предыдущей версии файл-серверной БД.

' Чертежи оборудования, выполненные в AutoCAD,' хранятся в электронных паспортах в векторных форматах DWG и WMF. Управление средой AutoCAD и графическими посроениями производится из клиентских приложений средствами VBA. Конструкция отдельных видов оборудования (сосудов, резервуаров, емкостей, котлов, теплообменников) состоит из типовых элементов, сваренных из листового материала, - цилиндрических обечаек, эллиптических днищ, штуцеров. Графическая модель этих объектов представлена параметрически в виде развертки.

Автоматизация учета технического состояния ТО позволила обоснованно увеличить периодичность освидетельствований и ремонтов для оборудования, средний возраст которого превышает 25 лет (рис. 10), но которое, несмотря на высокую степень износа, имеет относительно небольшую скорость коррозии (судя по результатам замеров, менее 0,1 мм/год). Увеличение межремонтных циклов напрямую привело к снижению материальных и финансовых затрат на эксплуатацию ТО на 17 млн. руб. в год.

Интегрированная ИС комплексного обследования ГПМ разработана и функционирует на инженерно-экспертном предприятии по экспертизе промышленной безопасности подъемных сооружений ЗАО «PATTE». В ее состав входят приложения: АРМ обследования грузоподъемных кранов, комплексное обследование крановых путей, автоматизация документооборота и платежных операций.

Сроки эксплуатации аппаратов

Срок эксплуатации, лет

Рис. 10. Сведения о сроках эксплуатации и количестве технологического оборудования

База данных комплексных обследований реализована в СУБД MS FoxPro и содержит паспортные и справочные данные грузоподъемных кранов, характеристики крановых путей, сведения об экспертной комиссии, дефектную ведомость, нивелировки крановых путей, акт комплексного обследования. Результаты замеров сводятся в электронные таблицы Excel по технологии шаблона, где строятся графики нивелировок. Ведомость дефектов формируется как совокупность дефектных узлов и мероприятий по их устранению. Акт комплексного обследования с дефектной ведомостью на ремонт экспортируется в MS Word по технологии шаблона, а после окончательной корректировки инженером-экспертом сохраняется в БД как внедренный OLE-объект.

Внедрение разработанных программных рещений в ЗАО «PATTE» позволило автоматизировать учет, снизить трудоемкость и улучшить качество подготовки экспертных заключений и прочей технической документации. Накопление в БД совокупной информации по всем объектам о дефектах и мерах по их устранению позволило улучшить контроль за исполнением регламентных работ, провести анализ статистики наиболее частых отказов узлов оборудования, эксплуатируемого на разных предприятиях.

Программно-аппаратный комплекс информационной защиты БД от НСД и экстренного реагирования на внештатные ситуации является эффективным средством поддержки конфиденциальности информации общего пользования. Он спроектирован в среде Visual С++ как специализированный продукт и адаптирован к условиям компьютерной сети ЗАО «АМН».

Применение разработанных алгоритмов и программ позволило обеспечить высокий уровень информационной безопасности в условиях совместной работы с документами в БД. Подобные нетрадиционные решения всегда уменьшают риск обойти такую систему защиты.

В заключении подчеркивается прогрессивность предложенных методов и технологий организации баз данных в новых экономических условиях, когда создание информационных систем поставлено на индустриальную основу. Сформулированы актуальные направления дальнейших научных исследований в области разработки ИС и приложений БД.

В приложениях приведены исходные тексты процедур обработки данных, структура прототипа промышленной БД учета состояния технологического оборудования, а также документы, подтверждающие практическую реализацию результатов научных исследований на производственных предприятиях и в учебном процессе.

ВЫВОДЫ

Основные научные положения диссертационной работы и их практическая реализация представляют собой дальнейшее развитие теории проектирования баз данных и решение научной проблемы - разработки эффективных методов построения информационных систем и приложений баз данных, что имеет практическую ценность для задач технического обслуживания производства.

В диссертации получены следующие новые теоретические и практические результаты:

1.В результате проведенных исследований современных технологий проектирования баз данных разработаны новые схемы описания производственных объектов для организации на предприятии единого информационного пространства и более эффективного решения задач технического обслуживания производства.

2. На основе обобщения существующих моделей разработана информационная модель объектов грузоподъемного оборудования, которая служит прототипом при проектировании более сложных иерархических моделей других производственных объектов.

3. Решена задача автоматизации многофункционального учета производственных объектов, что позволило неограниченно увеличить количество разнородных параметров, характеризующих техническое состояние объектов, и тем самым повысить эффективность обслуживания производства.

4. Разработаны средства многоуровневой классификации производственных объектов. Предложены новые методы организации иерархии, не содержащие рекурсию. Результаты проведенного вычислительного эксперимента показали улучшение производительности безрекурсивных методов от 4 до 125 раз в зависимости от глубины иерархии и объема данных.

5. Предложена методика конструирования информационно-управляющих моделей производственных объектов любой сложности, которая позволила решить задачу единого информационного учета эксплуатируемого на предприятии основного и вспомогательного технологического оборудования.

6. На основе разработанных информационных моделей построена система управления мероприятиями по экспертизе промышленной безопасности и ремонту производственных объектов, которая успешно реализована на практике и эксплуатируется на предприятиях северо-западного региона России.

7. Разработаны эффективные алгоритмы преобразования данных, что позволило практически исключить потери накопленной информации при ее миграции в новые управляющие структуры. Реализованы новые средства хранения и обработки нестандартных типов данных, встречающихся в задачах управления информационными потоками, которые невозможно реализовать традиционными методами.

8. Исследованы потребности современных предприятий в автоматизации документооборота. Разработаны новые методы формирования отчетной документации по результатам произвольных запросов к базе данных.

9. Решена задача параметризации технических чертежей производственных объектов, хранимых в базе данных, для более эффективного управления графическими построениями.

Хранилища и базы данных служат основой современных информационных систем. Накапливаемая в них информация представляет собой наиболее ценный материал, и эффективные методы ее хранения и обработки чрезвычайно важны для получения новых знаний.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии

1. Мещеряков C.B., Иванов В.М. Эффективные технологии создания информационных систем- СПб: Издательство «Политехника», 200519,5 п. л. http://www.polvtechnics.ni/

2. Мещеряков C.B., Иванов В.М. Методы оптимального проектирования баз данных производственного оборудования - СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2012. - 8 п. л. http://gpupress.ru/

Публикации в рецензируемых журналах из списка ВАК

3. Мещеряков C.B. Автоматизированная компоновка вакуумных систем с использованием видеоредактора графических аппликаций / Вакуумная техника и технология - 1991- № 1,— 0,25 п. л.

http://www.vacuum.ru/cgi-bin/zurnal/go.cgi?rnd=6676635&file=1991-l-l-6676635.pdf

4. Мещеряков C.B., Печатников Ю.М. Информационная система вакуумного оборудования и материалов / Вакуумная техника и технология- 1995-№1.-0,31 п. л.

http://www.vacuum.in/cgi-bin/zumal/go.cgi?rnd=7769774&file=1995-5-l-7769774.pdf

5. Донская М.М., Мещеряков C.B., Печатников Ю.М. САПР вакуумных систем / Вакуумная техника и технология.- 1995.- № 2 - 0,25 п. л. httD://www.vacuum.ru/cgi-bin/zumal/go.cgi?rnd=S751037&file=l995-5-2-5751037.pdf

6. Мещеряков C.B., Иванов В.М., Чалей И.В. Автоматизированный учет состояния технологического оборудования / Научно-технические ведомости СПбГТУ,- 2003 - № 2 (32).- 0,56 п. л. http://ntv.spbstu.ru/2003/2003 2.pdf

7. Мещеряков C.B., Иванов В.М. Построение объектно-реляционных моделей баз данных с произвольным набором атрибутов / Системы управления и информационные технологии.- 2005 - № 4 (21).- 0,75 п. л. ftp://ftp.sbook.ni/suit/amiots/an200504.pdf

8. Мещеряков C.B., Иванов В.М. Реализация модели данных для описания иерархических объектов с произвольными атрибутами/ Научно-технические ведомости СПбГПУ,- 2009,-№ 1 (72).- 0,69 п. л. http://ntv.spbstu.ni/2009/content itc 2009 l.pdf

9. Мещеряков C.B., Иванов В.М. Моделирование иерархических объектов с произвольным набором атрибутов / Научно-технические ведомости СПбГПУ.- 2009.- № 1 (72).- 0,88 п. л. http://ntv.spbstu.ni/2009/content itc 2009 l.pdf

10. Мещеряков C.B. Сравнительный анализ вариантов организации иерархии в базах данных / Системы управления и информационные технологии-2009.- № 1 (35).- 0,56 п. л. ftp://ftp.sbook.ni/suit/annots/an200901 .pdf

11. Мещеряков C.B., Бортяков Д.Е. Иерархия данных в задачах проектирования специальных грузоподъемных механизмов и машин / Научно-технические ведомости СПбГПУ,- 2011.- № 3 (126).- 0,63 п. л. http://ntv.spbsni.ru/2011/itc 2011 3.pdf

12. Мещеряков C.B., Бортяков Д.Е. Нерекурсивная модель иерархии объектов транспортных и технологических систем / Научно-технические ведомости СПбГПУ.- 2011.- № 3 (126).- 0,63 п. л. http://ntv.spbstu.ni/2011/itc 2011 3.pdf

13. Мещеряков C.B., Иванов В.М., Бортяков Д.Е. Система автоматизированного учета технического состояния грузоподъемного оборудования / Научно-технические ведомости СПбГПУ - 2011— № 6-2 (138).- 0,75 п. л. http://ntv.spbstu.ru/2011/itc 2011 6 2.pdf

14. Мещеряков C.B., Иванов В.М., Бортяков Д.Е. Анализ эксплуатационных дефектов грузоподъемного оборудования в системе автоматизированного проектирования / Научно-технические ведомости СПбГПУ - 2011- № 6-2 (138).- 0,81 П. Л. http://ntv.spbstu.ni/2011/itc 2011 6 2.pdf

15. Мещеряков C.B., Бортяков Д.Е. Организация и проектирование интегрированной базы данных грузоподъемного оборудования / Системы управления и информационные технологии - 2011- № 4.1 (46).- 0,63 п. л.

ftp://ftp.sbook.ru/suit/œntents/110401 ps.pdf

Публикации в других изданиях

16. Мещеряков C.B., Хитрик В.Э., Могендович М.Р. Архитектура системы моделирования и автоматизированного проектирования производственных систем / Комплексная механизация и автоматизация производства на основе внедрения станков с ЧПУ, промышленных роботов, гибких производственных систем и роторно-конвейерных линий: Тез. докл. Всесоюз. науч,-техн. конф.- Луцк, 1988 - 0,13 п. л.

17. Мещеряков C.B., Хитрик В.Э., Шмаков В.А. Анализ информационных связей в интегрированной системе ГАП / Конструкторско-технологическая информатика, автоматизированное создание машин и технологий: Тез. докл. Всесоюз. конф - М., 1989 - 0,06 п. л.

18. Мещеряков C.B., Мерцев С.А. Выбор рациональной структуры производственных систем механообработки на основе машинного моделирования: Обзорно-аналитический материал-Красноярск: КрЦНТИ, 1989.-1,94 п. л.

19. Мещеряков C.B., Мерцев С.А. Экспертная система по выбору оптимальной производственной структуры проектируемых ГПС: Информ. листок, № 7-90.- Красноярск: КрЦНТИ, 1990.- 0,13 п. л.

20. Мещеряков C.B., Мерцев С.А., Хитрик В.Э. Методика оптимизации производственной структуры систем механообработки посредством моделирования на ЭВМ с применением экономико-математических методов: Информ. листок, № 71-90 - Красноярск: КрЦНТИ, 1990 - 0,25 п. л.

21. Гончаров Б.Ф., Мещеряков C.B., Розанов JI.H. и др. Информационная система элементов вакуумных узлов научных приборов,- Д.: ЛГТУ, 19903,31 п. л.

22. Мещеряков C.B., Федотов А.И., Хитрик В.Э. Комплекс программ экономико-математического моделирования вариантов структур производственных систем механообработки / Повышение эффективности производства машиностроительных предприятий: Тез. докл. республ. науч.-техн. конф-Душанбе, 1990 -0,13 п. л.

23. Мещеряков C.B., Розанов Л.Н., Печатников Ю.М. Организация базы данных элементов и материалов вакуумных систем / Вакуумная наука и техника: Тез. докл. Российской науч.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов - Гурзуф, 1994.- 0,06 п. л.

24. Мещеряков C.B. Автоматизация компоновки в машиностроении / Инновационные наукоемкие технологии для России: Тез. докл. Российск. науч.-техн. конф., Ч. 4.- СПб: СПбГТУ, 1995.- 0,06 п. л.

25. Дзельтен Г.П., Мещеряков C.B., Печатников Ю.М. и др. Разработка методов автоматизированного проектирования и анализа вакуумных систем.- СПб: СПбГТУ, 1995.-2,5 п. л.

26. Мещеряков C.B., Розанов JI.H., Розанов С.Л., Сказываев В.Е. Разработка информационных средств по вакуумной технике и технологии- СПб: СПбГТУ, 1995.-1,88 п. л.

27. Солодилова H.A., Мещеряков C.B. База данных элементов вакуумного оборудования / Прогрессивные конструкции и технологии в машиностроении: Сб. науч. работ, № 7.- СПб: СПбГТУ, 1996 - 0,19 п. л.

28. Мещеряков C.B. Графическая система имитационного моделирования транспортных потоков автоматизированного производства / Фундаментальные исследования в технических университетах: Материалы I Всероссийской конф,- СПб: СПбГТУ, 1997 - 0,06 п. л.

29. Петров А.Ю., Мещеряков C.B. Организация электронной почты в локальной компьютерной сети / Современные научные школы: перспективы развития: Тез. докл. Всероссийской науч. конф - СПб: СПбГТУ, 1998 - 0,13 п. л.

30. Иванов С.А., Мещеряков C.B. Архитектура компьютерной сети Интранет для поддержки баз данных / XXVII Неделя науки: Материалы Российской науч.-техн. конф - СПб: СПбГТУ, 1998.- 0,06 п. л.

31. Рябцев М.В., Мещеряков C.B. Организация доступа к базам данных через Интернет/ XXVII Неделя науки: Материалы Российской науч.-техн. конф-СПб: СПбГТУ, 1998,- 0,06 п. л.

32. Гусаров А.Л., Мещеряков C.B. Автоматизация управления единой информационной службой предприятия в Интернет / XXIX Неделя науки: Материалы Российской науч.-техн. конф.- СПб: СПбГТУ, 2000,- 0,06 п. л.

33. Мещеряков C.B., Лисицын Н.В., Чалей И.В. Информационно-управляющая система: Свидетельство на полезную модель № 20796 / Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения. Полезные модели».- М., 2001,- № 19 - 0,13 п. л.

34. [Андреев Л.Щ Бортяков Д.Е., Мещеряков C.B. Системы автоматизированного проектирования.- СПб: СПбГПУ, 2002,- 4,88 п. л.

35. Мещеряков C.B. О новых технологиях разработки приложений баз данных / Высокие интеллектуальные технологии образования и науки: Материалы IX Междунар. науч.-метод. конф - СПб: СПбГПУ, 2002 - 0,06 п. л.

36. Мещеряков C.B. Проблемы и средства управления приложениями баз данных / Фундаментальные исследования в технических университетах: Материалы VI Всероссийской конф - СПб: СПбГПУ, 2002 - 0,06 п. л.

37. Холодовский О.В., Мещеряков С.В., Иванов В.М. Методы снижения загруженности компьютерной сети / Фундаментальные исследования в технических университетах: Материалы VI Всероссийской конф,- СПб: СПбГПУ, 2002.- 0,06 п. л.

38. S.V. Mescheryakov. A Successful Implementation of a Data Structure for Storing Multilevel Objects with Varying Attributes. IBM, Informix Developer Zone, 2002,- 0,94 п. л.

Ь11р://уулулу\1ЪтсотМеуе1оретюгк8/йа1а/?опе5/1пГопт|{х/1{Ьгап,'ЛесЬаП{с1е/0212те5сНегуако v/0212meschervakov.html

39. Мещеряков C.B. Повышение эффективности ремонта оборудования / Оптимизация транспортных машин: Сб. науч. тр.- Ульяновск: УлГТУ, 2003 - 0,38 п. л.

40. Мещеряков С.В. Технические средства защиты в базах данных / Фундаментальные исследования в технических университетах: Материалы VII Всероссийской конф,- СПб: СПбГПУ, 2003,- 0,06 п. л.

41. Мещеряков С.В. Прогнозирование остаточного ресурса технологического оборудования / Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения: Доклад V Международной конф,- СПб: СПбГПУ, 2003,- 0,13 п. л.

42. Мещеряков С.В. Проблемы организации графических баз данных / Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях: Сб. трудов IX Международной открытой науч. конф.- Воронеж: ВорГТУ, 2004 - 0,06 п. л.

43. Мещеряков С.В. Современные требования компьютерной подготовки выпускников технических вузов / Формирование профессиональной культуры специалистов XXI века в техническом университете: Тез. докл. 4-й Междунар. науч.-практич. конф - СПб: Изд-во СПбГПУ, 2004,- 0,13 п. л.

44. Мещеряков С.В. Методы представления графической информации в приложениях баз данных / Информационные технологии моделирования и управления - Вып. 15 - Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2004 - 0,44 п. л.

45. S.V. Mescheryakov. Performance Comparison of Various Hierarchical Structures in Database Systems. Proceedings of the 30th International Conference for the Resource Management and Performance Evaluation of Enterprise Computing Systems. Las Vegas, USA, 2004,- 0,63 п. л.

http://www.cmg.org/cgi-bin/search.cgi?a=;Meschervakov&cmd=Search%21

46. Мещеряков С.В. Информационная система документооборота-Каталог программных систем, Арбинада, 2006 - 0,06 п. л.

47. Мещеряков С.В. Успешная реализация структуры данных для хранения многоуровневых объектов с произвольным набором атрибутов: Перев. с англ.- Архитекторы информационных систем, Арбинада, 2006 - 0,94 п. л.

http://www.arbinada.com/rnain/node/24

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АРМ - автоматизированное рабочее место

АСТПП - автоматизированная система технической подготовки производства

БД - база данных

ГПМ - грузоподъемный механизм

ГПО - грузоподъемное оборудование

ИС - информационная система

ИТ - информационные технологии

НСД - несанкционированный доступ

ПО - программное обеспечение

СУБД - система управления базами данных

ТО - технологическое оборудование

Подписано в печать: 11.04.2012 Тираж: 100 экз. Заказ №802 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, Ленинградский пр-т, д.74, корп.1 (495) 790-47-77; www.reglet.ru

Перечень сокращений.

Введение.

1. Состояние и перспективы развития индустрии информационных технологий.

1.1. Направления информатизации Российской экономики.

1.2. Проблемы и перспективы развития АСТПП.

1.3. Развитие аутсорсинга информационных услуг.

1.4. Тенденция к интеграции информационных потоков.

1.5. Выводы.

2. Архитектура и средства построения информационных систем.

2.1. Характеристика информационных систем как объекта исследования.

2.2. Основные компоненты и концепции архитектуры «клиент-сервер».

2.3. Разделение функций в информационных системах.

2.4. Типовые технологии создания информационных систем.

2.5. Методики анализа и моделирования информационных систем.

2.6. Выводы.

3. Методы разработки оптимальных структур данных.

3.1. Оптимальное размещение данных и критерии оптимальности.

3.2. Варианты организации иерархии данных в реляционных системах

3.2.1. Ограничения в иерархических структурах данных.

3.2.2. Структура со ссылкой на предка и неограниченной иерархией

3.2.3. Структура с хранением уровня иерархии.

3.2.4. Иерархия с неограниченной глубиной и конечным числом потомков.

3.2.5. Иерархия с потабличным хранением конечного числа уровней.

3.2.6. Иерархическая структура с поразрядным ключом.

3.2.7. Иерархическая структура с хранением границ ветви.

3.2.8. Иерархия с компонентом типа «узел».

3.3. Объектно-реляционные технологии создания баз данных.

3.3.1. Абстракции объектов баз данных.

3.3.2. Унифицированный подход к обобщению реляционных отношений.

3.3.3. Метод конструирования объектов реляционной модели.

3.3.4. Использование встроенных средств объектно-реляционных баз данных.

3.3.5. Схемы объектно-реляционного представления хранилища данных.

3.4. Организация единого информационного пространства и проблемы интеграции.

3.5. Выводы.

4. Эффективные методы разработки клиентских приложений.

4.1. Проблемы миграции данных и процедуры их программирования.

4.1.1. Стратегии реорганизации и перехода на другую архитектуру

4.1.2. Перенос данных методом обратного проектирования.

4.1.3. Поддержка логических типов данных.

4.1.4. Устранение несовместимости кодировок текста.

4.1.5. Автоматическое конвертирование форматированных текстов.

4.1.6. Исправление ошибок в датах.

4.1.7. Синхронизация данных стандартными средствами SQL.

4.1.8. Обновление данных последовательным сравнением.

4.1.9. Обновление связки таблица-справочник.

4.1.10. Синхронизация больших наборов данных.

4.2. Методы оптимизации SQL-запросов.

4.2.1. Индексация таблиц данных.

4.2.2. Логические эквивалентные преобразования запросов.

4.2.3. Логическая оптимизация операций соединения.

4.2.4. Семантическая оптимизация запросов.

4.3. Нетрадиционные способы формирования отчетов.

4.3.1. Динамическое создание отчетов.

4.3.2. Формирование произвольных запросов по выбору пользователя

4.4. Методы хранения нестандартных типов данных.

4.4.1. Универсальный метод описания диапазонов данных.

4.4.2. Хранение большого количества однотипных атрибутов.

4.4.3. Разделение множества данных на подмножества.

4.4.4. Репликация подмножества данных.

4.4.5. Частичные отношения.

4.4.6. Хранение в базе данных результатов выполнения запросов.

4.4.7. Денормализация реляционных отношений.

4.5. Представление графической информации в базах данных.

4.5.1. Выбор формата графического представления данных.

4.5.2. Организация совместной работы внешнего приложения и графической среды.

4.5.3. Управление графическими построениями.

4.5.4. Параметрическое представление графической информации в базе данных.

4.6. Web-технологии разработки интерфейсов Интернет-приложений.

4.6.1. Технология «спагетти».

4.6.2. HTML-шаблоны.

4.6.3. Технология Custom Tags.

4.6.4. Шаблоны XML/XSL.

4.6.5. DOM-конструкторы HTML.

4.6.6. Элементы API.

4.7. Средства управления доступом к базам данных.

4.8. Выводы.

5. Обеспечение качества информационных систем.

5.1. Принципы проверки качества и методики тестирования.

5.2. Сравнительная оценка эффективности вариантов иерархической структуры данных.

5.3. Оценка производительности и работоспособности систем с различной архитектурой.

5.4. Выводы.

6. Практическая реализация методов проектирования баз данных.

6.1. Автоматизированный учет состояния технологического оборудования.

6.2. Экспертная система комплексного обследования ГПМ.

6.3. Программно-аппаратный комплекс защиты информации в БД.

6.4. Выводы.

Перспективы развития современного общества тесно связаны с глобальным использованием информации. Национальные информационные ресурсы являются макроэкономической ценностью, потенциальным источником общественного богатства. Информация как носитель знания стала стратегическим фактором, который воздействует на структуру всей экономики и общественной жизни и в конечном счете определяет темпы развития всего общества.

Информатизация современного общества представляет собой экспоненциально нарастающее производство, переработку и использование огромных массивов информации во всех сферах человеческой деятельности.

Наряду с ускоренным развитием компьютерной техники, информационные технологии (ИТ) в области создания информационных систем (ИС) и приложений баз данных (БД) совершили за последние годы гигантский скачок вперед. В XXI веке, после решения «проблемы 2000 года» и обновления парка компьютерного оборудования, создание информационных систем и технологий и их внедрение на предприятиях приобрело черты целой индустрии ИТ с присущими ей особенностями:

• интеллектуальная специфика программной продукции, ее виртуальность (за исключением компьютерного оборудования);

• высокотехнологичные средства производства, позволяющие быстро и эффективно создавать качественные программные продукты в соответствии с растущими потребностями предприятий;

• йнновационность отрасли, непрерывное развитие и усовершенствование всех составляющих ИТ-сферы - компьютерного оборудования, телекоммуникационных систем, программного обеспечения (ПО), информационных услуг.

Актуальность темы. Необходимость разработки новых эффективных методов проектирования ИС обусловлена многими факторами:

• высокими темпами развития индустрии информационных технологий;

• увеличением потребительского спроса на программную продукцию;

• большим разнообразием видов ПО, большая часть которых так или иначе связана с построением ИС и приложений БД;

• увеличением объемов обрабатываемой информации на предприятии, необходимостью ее структуризации и интеграции в единую систему управления и принятия решений;

• информатизацией всех уровней современной экономики, включая малые и средние предприятия;

• государственной политикой в области информатизации, ИТ-стандартов и информационной безопасности.

Помимо увеличения объемов информации, усложняются и методы ее обработки. Совершенствуются технологии создания ИС и приложений БД на фоне появления новых программно-инструментальных средств и систем управления базами данных (СУБД). Для создания крупных ИС привлекаются трудозатраты в сотни человеко-лет и современная технологическая база, задействованы высококвалифицированные специалисты таких профессий, как аналитики бизнес-процессов, программисты, тестировщики, системные интеграторы, инженеры по внедрению и адаптации программных продуктов.

Объективная потребность контролировать процесс создания сложных ИС, прогнозировать и гарантировать стоимость разработки, сроки и качество результатов привела к необходимости перехода от кустарных способов к индустриальным технологиям и инженерным методам и средствам создания ПО. Поэтому на каждом из этапов создания ИС актуально применение эффективных методов и приемов, позволяющих снизить издержки, повысить продуктивность процесса разработки ПО, улучшить качество производимой ИТ-продукции и предоставляемых ИТ-услуг.

Решению различных теоретических и практических проблем построения ИС в технических системах посвятили свои работы ведущие специалисты A.M. Вендров, А.Ю. Грачев, М. Гутман, Н. Елманова, Д.П. Зегжда, П.Д. Зегжда, Ю.А. Зеленков, Д. Зенкин, В.Х. Инмон, Л. Калиниченко, Г.Н. Калянов, А. Коберн, Е.Ф. Кодд, С.Б. Кодд, Л. Козленко, С.Д. Кузнецов, А. Лукутин, И. Лукьяненко, Ю.А. Подколзин, Дж. Рой, Дж.М. Смит, Д.К. Смит, М. Стоунбрейкер, Д.Т. Чанг, П.П.-Ш. Чен, С. Чаудхари и др. и

Целью диссертационной работы является разработка методологических и теоретических основ проектирования автоматизированных ИС и приложений БД масштаба промышленного предприятия.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

• исследование и разработка эффективных методов проектирования БД с возможностью интеграции в единую систему сбора и обработки информации на предприятии;

• разработка концепции и построение объектно-реляционных моделей технических объектов с произвольным набором атрибутов;

• разработка новых методов проектирования иерархических структур данных, отличающихся большей производительностью, и их сравнительная оценка на основе известных критериев качества;

• апробация предложенных методов проектирования, разработка информационно-управляющей БД производственных объектов на предприятии;

• разработка эффективных методов переноса накопленной информации в новые структуры БД на основе анализа проблем интеграции и совместимости данных;

• исследование возможности и разработка концепции произвольных запросов к БД и их применение для формирования отчетов;

• разработка новых технологий представления в БД графической и другой информации нестандартного типа, ее параметризация и использование для автоматизации документооборота.

Объектом исследования являются информационные системы и приложения баз данных в производственных системах, функционирующие в архитектуре «клиент-сервер».

Предметом исследования являются методы автоматизации проектирования баз данных и их приложений в производственных системах на всех этапах «жизненного цикла» программного продукта - от анализа и проектирования до внедрения и сопровождения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы объектно-ориентированного проектирования и программирования, аппарат реляционной алгебры, теория множеств, методы оптимизации и математической статистики.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

1. Созданы методологические и теоретические основы проектирования БД с интеграцией в единую систему сбора и обработки информации на предприятии. Предложены новые схемы представления данных и организации единого информационного пространства в целях интеграции различных служб предприятия в единую систему управления и принятия решений.

2. Разработана концепция создания информационной модели для задач технического обслуживания объектов производства на примере грузоподъемного оборудования, которая является обобщением существующих моделей и служит основой для проектирования других более сложных иерархических моделей объектов производственных систем.

3. Впервые разработана универсальная структура данных для хранения и обработки информации об объектах производства, которая принципиально отличается от других решений тем, что позволяет без модификации структуры БД неограниченно увеличить количество разнородных параметров, характеризующих техническое состояние объекта, и тем самым повысить эффективность обслуживания производства.

4. Предложены новые иерархические модели, не содержащие рекурсию, преимущество которых по сравнению с известными по критериям производительности и надежности подтверждено результатами вычислительного эксперимента.

5. Предложена новая формализованная методика проектирования информационно-управляющих моделей производственных объектов любой степени сложности для решения задачи единого информационного учета всего парка технологического оборудования, эксплуатируемого на предприятии.

6. Разработаны эффективные алгоритмы и типовые программные модули синхронизации данных между различными подсистемами СУБД, позволяющие исключить потери накопленной информации при ее преобразовании и переносе в новые управляющие структуры.

7. Предложены новые нетрадиционные методы формирования отчетной документации на основе анализа потребностей современных предприятий в автоматизации документооборота, которые отличаются от известных методов наличием обратной связи с приложением БД, гибкостью изменения старых и создания новых отчетов по результатам произвольных запросов к

БД.

8. Предложены новые методы хранения и обработки нестандартных типов данных, которые невозможно реализовать встроенными средствами СУБД. Поставлена и решена задача параметризации технических чертежей производственных объектов и управления графическими построениями путем установления связи между объектами чертежа и их числовыми параметрами, хранимыми в БД.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методология проектирования иерархических, объектно-реляционных и многомерных структур данных.

2. Новая информационная модель описания производственных объектов, позволяющая неограниченно увеличивать количество атрибутов и добавлять описания новых классов оборудования без изменения структуры данных.

3. Новые безрекурсивные методы организации иерархии данных и результаты вычислительного эксперимента по сравнительной оценке их эффективности на основе известных критериев качества.

4. Методика проектирования информационных моделей производственных объектов произвольной сложности и разработанная на предприятии база данных автоматизированной системы технической подготовки производства (АСТ1111).

5. Эффективные алгоритмы преобразования информации, накопленной в устаревших системах, и ее переноса с минимизацией ошибок в разработанные управляющие структуры.

6. Новые методы автоматизации документооборота посредством произвольных запросов к БД, параметризации технических чертежей и управления графическими построениями.

Практическая ценность и реализация основных результатов работы.

В основу диссертации положены научные результаты, полученные лично автором при непосредственной разработке прикладных информационных систем и технологий для предприятий северо-западного региона России:

• экспертная система комплексного обследования крановых путей CranRoad (1999-2012 г, ЗАО «PATTE»);

• автоматизированное рабочее место инженера-эксперта по обследованию грузоподъемных кранов Cranes (1997-2002 г., ЗАО «PATTE»);

• информационные системы документооборота и платежных операций DeloPro (1998-2000 г.), Vouchers (2001-2012 г., ЗАО «PATTE»);

• программно-аппаратный комплекс информационной защиты сервера от несанкционированного доступа Security Removal Gangster Program on Hard Disk (2000-2001 г., ЗАО «АМН»);

• автоматизированные ИС учета состояния технологического оборудования: сосудов, аппаратов и клапанов SOS, грузоподъемных машин GPM, учета влияния коррозии COR (2000-2005 г., ООО «ПО КИНЕФ»),

Основные теоретические положения диссертации использованы в учебном процессе СПбГПУ:

• на кафедре транспортных и технологических систем механико-машиностроительного факультета по дисциплине «Основы автоматизированного проектирования» для студентов по направлению 551800 - «Технологические машины и оборудование», специальностям 170900 - «Подъемно-транспортные и строительные машины» и 220900 -«Автоматизация технологических производств» (2002 г.);

• на кафедре информационных машиностроительных технологий механико-машиностроительного факультета по дисциплинам «Машиностроительная информатика» и «Технические средства САПР» в рамках инженерной и магистерской подготовки (1999 г.);

• на кафедре информатики Института международных образовательных программ при постановке автором нового курса «Базы данных» для студентов специальности 080801 - «Прикладная информатика в дизайне» (2002-2003 учебный год).

Эффективность реализованных методов, алгоритмов и программного обеспечения подтверждена 4 актами о внедрении.

Апробация работы. Основные результаты научных разработок, выполненных автором по теме диссертации, представлены на следующих международных и российских конференциях: «Совершенствование учебного процесса при подготовке инженеров-механиков» (СПб, СПбГТУ, 1994 г.),

Вакуумная наука и техника» (Гурзуф, 1994 г.), «Инновационные наукоемкие технологии для России» (СПб, СПбГТУ, 1995 г.), «Прогрессивные конструкции и технологии в машиностроении» (СПб, СПбГТУ, 1996 г.), «Фундаментальные исследования в технических университетах» (СПб, СПбГПУ, 1997 г., 2002 г., 2003 г.), «Современные научные школы: перспективы развития» (СПб, СПбГТУ, 1998 г.), «XXVII неделя науки СПбГТУ» (СПб, СПбГТУ, 1998 г.), «XXIX неделя науки СПбГТУ» (СПб, СПбГТУ, 2000 г.), «Высокие интеллектуальные технологии образования и науки» (СПб, СПбГПУ, 2002 г.), «Оптимизация транспортных машин» (Ульяновск, УлГТУ, 2003 г.), «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (СПб, СПбГПУ, 2003 г.), «Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях» (Воронеж, ВорГТУ, 2004 г.), «Формирование профессиональной культуры специалистов XXI века в техническом университете» (СПб, СПбГПУ, 2004 г.), «Информационные технологии моделирования и управления» (Воронеж, ВорГТУ, 2004 г.), «Эффективные методы проектирования баз данных для задач управления сервисными производственными системами» (СПбГПУ, 2007 г., МАДИ, 2008 г.), The 30th International Conférence for the Resource Management and Performance Evaluation of Enterprise Computing Systems (Las Vegas, USA, 2004), a также на заседаниях и научно-методических семинарах кафедр информатики и информационных машиностроительных технологий СПбГПУ (1999-2009 г.) и института инноватики (2006-2007 г.).

Публикации. Общее количество публикаций автора составляет 77 наименований. По теме диссертации опубликовано 47 научных работ общим объемом 55 п. л., среди которых 2 монографии, 19 статей (в т. ч. 13 из списка ВАК для докторских диссертаций), 17 докладов на научно-технических конференциях, 16 работ без соавторов, 2 публикации в США.

Структура и объем работы. Диссертация включает перечень сокращений, введение, 6 глав, заключение, библиографию из 150 наименований и 8 приложений. Основное содержание работы изложено на 295 страницах текста, в т. ч. 21 таблица, 70 рисунков.

6.4. Выводы

В данной главе представлены примеры практической реализации разработанных методов проектирования ИС и приложений БД на предприятиях северо-западного региона России.

В автоматизированной ИС учета состояния технологического оборудования (раздел 6.1) реализованы методы проектирования объектно-реляционных и иерархических структур БД и приложений, описанные в разделах 3.2, 3.3, 4.1-4.4, 4.4, принципы представления графических объектов (раздел 4.5), динамически генерируемые отчеты по результатам произвольных запросов пользователя (раздел 4.3.2), а также концепции эволюционной интеграции ИС, предложенные в разделе 3.4.

При разработке приложений БД комплексного обследования объектов ГПМ (раздел 6.2) использованы методы системного анализа (раздел 2.5), эффективные процедуры синхронизации данных (раздел 4.1), методы хранения нестандартных типов данных (разделы 4.4.1-4.4.7), принципы формирования отчетов на основе шаблонов документов MS Office (раздел 4.3.1).

Программно-аппаратный комплекс отслеживания попыток НСД к серверу БД (раздел 6.3) построен на основе технических средств защиты и правил информационной безопасности, систематизированных в разделе 4.7.

263 Заключение

В новых экономических условиях, когда создание ИС, БД и их приложений поставлено на индустриальную основу, оно нуждается в эффективных методах и технологиях, способствующих повышению производительности ИС, качества программной продукции и уровня информационной безопасности. В данной работе применены новые подходы и разработаны новые методы проектирования объектно-реляционных, иерархических и многомерных структур данных, а также приложений БД в промышленных системах.

Основные научные положения диссертационной работы и их практическая реализация представляют собой дальнейшее развитие теории проектирования баз данных и решение научной проблемы - разработки эффективных методов построения информационных систем и приложений БД, что имеет практическую ценность для задач технической подготовки и обслуживания производства.

В диссертации получены следующие новые теоретические и практические результаты:

1. В результате проведенных исследований современных технологий проектирования баз данных разработаны новые схемы описания производственных объектов для организации на предприятии единого информационного пространства и более эффективного решения задач технического обслуживания производства.

2. На основе обобщения существующих моделей разработана информационная модель объектов грузоподъемного оборудования, которая служит прототипом при проектировании более сложных иерархических моделей других производственных объектов.

3. Решена задача автоматизации многофункционального учета производственных объектов, что позволило неограниченно увеличить количество разнородных параметров, характеризующих техническое состояние объектов, и тем самым повысить эффективность обслуживания производства.

4. Разработаны средства многоуровневой классификации производственных объектов. Предложены новые методы организации иерархии, не содержащие рекурсию. Результаты проведенного вычислительного эксперимента показали улучшение производительности безрекурсивных методов от 4 до 125 раз в зависимости от глубины иерархии и объема данных.

5. Предложена методика конструирования информационно-управляющих моделей производственных объектов любой сложности, которая позволила решить задачу единого информационного учета эксплуатируемого на предприятии основного и вспомогательного технологического оборудования.

6. На основе разработанных информационных моделей построена система управления мероприятиями по экспертизе промышленной безопасности и ремонту производственных объектов, которая успешно реализована на практике и эксплуатируется на предприятиях северо-западного региона России.

7. Разработаны эффективные алгоритмы преобразования данных, что позволило практически исключить потери накопленной информации при ее миграции в новые управляющие структуры. Реализованы новые средства хранения и обработки нестандартных типов данных, встречающихся в задачах управления информационными потоками, которые невозможно реализовать традиционными методами.

8. Исследованы потребности современных предприятий в автоматизации документооборота. Разработаны новые методы формирования отчетной документации по результатам произвольных запросов к базе данных.

9. Решена задача параметризации технических чертежей производственных объектов, хранимых в базе данных, для более эффективного управления графическими построениями.

Информационные технологии в области баз данных и их приложений развиваются стабильно высокими темпами, и дальнейшие исследования в ИТ-сфере будут актуальными с учетом следующих главных тенденций: • дальнейшее развитие объектно-реляционных технологий, принципов наследования, тенденция к отказу от традиционной нормализации реляционных отношений, нарушающих естественные иерархические связи между объектами и их атрибутами в конкретной предметной области;

• интеграция в единое информационное пространство, организация хранилищ данных на основе их многомерного представления и моделирования изменения состояния объектов во времени;

• реализация концепции оперативной аналитической обработки информации (OLAP), создание систем принятия решений для аналитиков, экономистов, руководителей с целью более эффективного управления информационными процессами на предприятии в реальном режиме времени;

• взаимодействие баз данных и универсальных сетевых технологий Интернет/Интранет по принципу «тонких» клиентов, тесно граничащих с задачами обеспечения информационной безопасности;

• практическая реализация разработанных методов проектирования ИС и приложений БД, их распространение на новые области практического применения в промышленности.

Хранилища и базы данных служат основой современных информационных систем. Накапливаемая в них информация представляет собой наиболее ценный материал, и эффективные методы ее хранения и обработки чрезвычайно важны для получения новых знаний.

1. Абстракции баз данных: агрегация и обобщение / Дж.М. Смит, Д.К. Смит-СУБД- 1996.-№ 2. http://www.osp.ru/dbms/1996/02/141print.htm

2. Аксенов А.А. Быстрая разработка web-интерфейсов / Системы управления и информационные технологии: Междунар. сб. науч. тр. Вып. 10-Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2003. http://www.vsi.ru/~sbph/itmu/archives/sysi0310.rar

3. Аутсорсинг программных услуг в России / Elashkin Research Издательский дом «Компьютерра», 2003. http://www.elashkin.com/catalog.asp?obno=25

4. Аутсорсинг тестирования программного обеспечения / А. Лукутин PC Week.- 2001.- № 40(310). http://www.pcweek.ru/Year2001/N40/CP1251/DevApp/

5. База данных «Рейтинги ИТ-компаний России». РА Эксперт. http://www.raexpert.ru/ratings/it/

6. Большая вирусная энциклопедия, http://www.viruslist.com/index.html

7. Боуман Дж.С., Эмерсон С.Л., Дарновски М. Практическое руководство по SQL: Пер. с англ.-М.: Издательский дом «Вильяме», 2001.

8. Вебмастеринг для желающих разобраться, http://exper.ural.ru

9. Виртуальная отрасль / Д.Гришанков, Л.Кращенко Эксперт, Цифровой мир-2003-№ 11 (27). http://archive.expert.ru/internet/03/03-23-78/it-rat.htm

10. Возможности России в области экспорта услуг по разработке программного обеспечения / III Международный форум "Software Outsourcing Summit"г. Зеленогорск, 25-28 июня 2003 г.) http://www.soft-outsourcing.com

11. Всегда ли эффективна архитектура клиент/сервер? / В. Walker.-Computerweek-Moscow.- 1996-№ 2. http://www.sparm.com/doc/bulletin/c2/stat.htm

12. Вторая жизнь старых БД / И. Лукьяненко Computerworld - 1999 - № 4. http://www.osp.ru/cw/1999/04/llprint.htm

13. Выбор СУБД для построения информационных систем корпоративного уровня на основе объектной парадигмы / А.М. Андреев, Д.В. Березкин, Ю.А. Кантонистов,- СУБД,- 1998.- № 4-5.

14. ГОСТ РД 09-102-95. Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России: Постановление Госгортехнадзора России от 17.11.1995 М., 1995.

15. ГОСТ Р 5092-96. Защита информации. Основные термины и определенияМ.: Изд-во стандартов, 1996.

16. ГОСТ 2.601-2006. Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы М.: Стандартинформ, 2006.

17. Григорьев Е. Модель «объект качество».- Центр информационных технологий CITForum, 2001. http://www.citforum.ru/database/articles/moq.shtml

18. Десять мифов о паролях в Windows / М.Разумов Security Lab, 2002. http://www.securitylab.ru/?ID=29827&R=0.Interesno

19. Десять правил компьютерной безопасности / Д. Зенкин Независимая газета - 2002 - № 111(2665). http://www.ng.ru/internet/2002-06-07/l lvirus.html

20. Дискуссия о будущем баз данных / П. Крил Computerworld - 2002 - № 20. http://www.osp.ru/cw/2002/20/031-l.htm

21. Долговременное хранение объектов в объектно-ориентированных приложениях / В. Шринивасан, Д.Т. Чанг.- Открытые системы 1999.- № 3.

22. Доктрина информационной безопасности Российской Федерации. Утверждена Президентом РФ, № Пр-1895 от 9.09.2000 г. http://internet-law.ru/intlaw/laws/doctrina.htm

23. Доступ к базам данных с использованием технологии WWW /

24. С.Д. Кузнецов- СУБД 1996-№ 5. http://www.osp.ru/dbms/1996/05/4print.htm

25. Доступ к корпоративным ресурсам в современной вычислительной инфраструктуре / А.Гершельман Informix Magazine/RE- 1999 - № 3. http://www.informix.ru/filestore/informix/pdf/tehnoserv6-7.pdf

26. Зеленков Ю.А. Введение в базы данных 1997. http : //alpha, neti s. ru/win/db/toc. html

27. Иерархические структуры данных в реляционных БД / М. Голованов-RSDN Magazine 2002 - № 0. http://rsdn.ru/article/db/Hierarchy.xml

28. Интероперабельные информационные системы: архитектуры и технологии / Д.Брюхов, В. Задорожный, JI. Калиниченко и др.- СУБД 1995 - № 4.

29. Информационная безопасность систем управления базами данных / Н.И. Вьюкова, В.А. Галатенко.- СУБД.- 1996.-№ 1. http://www.osp.ru/dbms/1996/01/50print.htm

30. Использование сканированных чертежей в САПР / И. Лебедев-CADmaster.- 2000.- № 1.http://www.cadmaster.ru/articles/01usingscandrawingintocad.cfm

31. История создания и развития автоматизированных справочных систем МГТС / А.А.Асонов., Я.Д.Григорьева, Т.К.Грингауз, А.И.Грюнталь-Informix Magazine/RE 1999 - № 3. http://www.informix.ru/filestore/informix/pdf/mgts.pdf

32. К вопросу о тестировании СУБД / В.В. Сиколенко СУБД - 1997 - № 5-6. http://www.osp.ru/dbms/1997/05-06/80print.htm

33. Калашян А.Н., Калянов Г.Н. Структурные модели бизнеса: DFD-технологии-М.: Финансы и статистика, 2003.

34. Калянов Г.Н., Козлинский A.B., Лебедев В.Н. Сравнительный анализ структурных методологий СУБД - 1997 - № 5-6. http://www.osp.ru/dbms/1997/05-06/75print.htm

35. Коберн А. Быстрая разработка программного обеспечения: Пер. с англ.- М. ЛОРИ, 2002.

36. КОМПАС-ЗБ 5.11. Новый уровень возможностей для заказчиков компании АСКОН / В. Панченко, И. Николаева.- САПР и графика,- 2001.- №9. http://www.ascon.ru

37. Комплекс прикладных программ трансляции сетей Петри в исполняемый код,- Владивосток: ИАПУ ДВО РАН, 2000. http://www.iacp.dvo.ru/labl l/otchet/ot2000/readme.html

38. Комплексная автоматизированная система бухгалтерского учета, финансового управления, анализа и планирования / А.Чемерис Informix39.