автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Об одном классе автоматизированных информационных систем в проектировании и строительстве

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ВОЗМОЖНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ

АИС ДЛЯ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1. Понятие автоматизированной информационной системы (АИС). Классификация АИС

1.2. Проблемная область информационной службы в проектировании и строительстве

1.3. Существующие типы содержательной структуры информационного фонда.

1.4. Возможности существующих АИС.

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. ПРЕДЛАГАЕМАЯ СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОГО ФОНДА

2.1. Логическая структура информационного фонда системы ТЕМ!

2.2. Внутреннее представление информационного фонда системы ТЕМП

2.3. Эффективность АИС - теория и эксперимент

2.4. Выводы

ГЛАВА 3. ЯЗЫКОВЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМЫ ТЕМП

3.1. Описание языка системы.

3.2. Работа с текстами на естественном языке

3.3. Возможности языкового уровня системы ТЕШ

3.4. Выводы

ГЛАВА 4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ТЕМП

4.1. Общая структура системы

4.2. Состав системы.

4.3. Применение системы ТЕМП

4.4. Возможности развития системы ТЕШ.

4.5. Выводы

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" поставлены задачи улучшения проектно-сметного дела, усиления ответственности министерств, ведомств и организаций за обеспечение высокого технического и экономического уровня проектов.

Более детально задачи сформулированы в /1.1/. Расширяются работы по автоматизации проектирования. Установлено, что важнейшими направлениями в проектировании должны быть типизация проектных решений на базе унификации решений, узлов, конструкций и изделий, а также типовых проектов. На базе общесоюзного строительного каталога разрабатываются территориальные и ведомственные строительные каталоги. Госстрой СССР утверждает пятилетние и годовые планы типового проектирования, пересмотра действующих и разработки новых нормативных документов и ГОСТов.

Таким образом, объемы переработки, хранения и поиска разнообразной информации в отрасли строительства и проектирования растут. В этих условиях автоматизированные информационные системы, автономные либо как составная часть автоматизированных систем проектирования и управления в строительстве, приобретают все большее значение.

Многие обширные массивы информации в отрасли, такие как строительные каталоги, нормативная информация, являются специфичными по сложности структуры данных, ее динамичности, потребности в постоянном обновлении. Различные пользователи - проектировщики, строители, сотрудники аппарата управления - ведут поиск в этих массивах по самым различным сочетаниям условий, семантичееких и количественных. Интенсивность поиска и обновления данных в указанных массивах в связи с постановлением /1.1/ должна еще больше возрасти.

Как показал анализ, существующие концепции информационного фонда АИС и конкретные информационные системы не позволяют адекватно отобразить очень сложные информационные массивы на память ЭВМ с обеспечением требуемых возможностей поиска. Поскольку такие массивы реально существуют и быстро растут, создание соответствующего типа информационного фонда АИС является актуальной задачей.

В настоящей работе рассматривается проблема создания АИС с информационным фондом, совмещающим требования сложности, динамичности и поисковых возможностей. Основным критерием оценки АИС служила интеграция возможностей различных типов систем. Актуальность проблемы и ее недостаточная научная проработка обусловили выбор темы диссертации.

Целью работы является создание АИС, способной отображать некоторые специфические информационные фонды отрасли, и осуществлять поиск в них. Для достижения цели решаются следующие задачи:

- анализ специфических особенностей выбранных информационных совокупностей;

- анализ возможностей существующих систем и концепций;

- разработка концепции информационного фонда, удовлетворяющей поставленным требованиям;

- разработка языковых средств доступа;

- программная реализация системы на основе принятой содержательной структуры информационного фонда.

Научная новизна работы заключается в разработке подхода к развитию структуры информационного фонда АИС и в разработке конкретного типа структур информационного фонда.

Практический выход диссертации заключается в разработке программного обеспечения АЙС ТЕМП на основе принятых решений. Достоверность научных результатов подтверждается логическим анализом работы и практикой ее внедрения в конкретных информационных системах. Разработаны предложения по дальнейшему развитию системы.

Результаты работы были внедрены в следующих конкретных разработках (см. Приложение 2):

1. АИС "Кадры" для ПНИИЙС, разработанная в 1982 г. Принята в опытную эксплуатацию в ПНИИИС.

2. АИС по 2 и 3 частям Строительного каталога. Находится на стадии ввода в опытную эксплуатацию.

3. АИС по фактической сметной стоимости зданий и сооружений.

Последние две системы разрабатывались для отдела типового проектирования Госстроя СССР.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка использованной литературы.

4.5. Выводы

I. Система ТЕМП представляет собой большой программный комплекс, средактированный в единый загрузочный модуль сложной оверлейной структуры. Существующая версия системы имеет четыре варианта. Из них два варианта - базовые с использованием различных типов дисплеев в диалоговом режиме, один предназначен для ускоренного ввода данных и один реализует так называемый "фиктивный ввод" (фактически - контроль входного потбка данных на соответствие структуре базы и ее типам данных).

При разработке системы использовался распространенный метод модульного программ1фования. Система состоит из модулей, каждый из которых может выполнять одну или несколько родственных функций. Модули могут вызывать друг друга. Модули сводятся в функциональные группы, а они в свою очередь - в компоненты системы. Иерархия система-компонент-функциональная группа-модуль позволяет сделать структуру системы обозримой.

2. Большое количество модулей в системе вызвано сложностью и многоуровневым представлением информационного фонда, большой мощностью языка системы, существованием двух фаз обработки каждого запроса - трансляции и выполнения.

3. В системе не использовался метод структурного программирования, проектирования сверху вниз в его ортодоксальном варианте. Программный комплекс строился двунаправленно: сверху вниз - детализация и снизу вверх - реализация стандартных функций. Это позволило минимизировать затраты труда на программирование.

4. В системе любая передача управления происходит с возвратом (кроме одного специального случая), что соответствует концепции структурного программирования. Существует стандартная последовательность работы компонент системы верхнего уровня: инициализация системы, ввод запроса, трансляция запроса, выполнение запроса. Остальные вызываются по мере необходимости.

5. Связь модулей осуществляется через список параметров и через глобальные переменные. Для описания глобальных переменных и статических областей, базированных переменных и структур, генерации стандартных конструкций программ пифоко используются возможности препроцессора Ри/1 . Это позволило значительно снизить трудозатраты на создание системы.

6. Функциональные операторы транслируются в элементарные внутренние команды системы, а затем выполняются. Это позволяет организовывать циклы, переход по метке. Существует более 100 элементарных внутренних команд В форматов. Таким образом, мощность языка системы ТЕШ обеспечивается наличием множества элементарных команд, в которые транслируются его сложные операторы.

7. Существуют возможности развития системы ТЕМП в двух направлениях: придание системе новых функциональных возможностей (например, реализация процедур защиты конфиденциальности и защиты информации от разрушения, развитие процедуры диалога, организация мультидоступа, реализация интерфейса из включающего языка программирования) и повышение эффективности работы системы ТЕМП за счет перевода части ее модулей на язык ассемблера и реорганизации модульной структуры системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения исследований по проблеме создания АИС в отрасли строительства и проектирования автором выполнено:

1, Исследование существующих информационных фондов в отрасли строительства и проектирования. В результате установлено, что в отрасли имеются большие информационные фонды, обладающие рядом существенных особенностей: сложностью элементов и фонда в целом, динамичностью структуры элементов и фонда в целом, индивидуальностью структуры элементов, частичной неструктури-руемостью элементов, необходимостью разнообразного поиска в информационном фонде, тенденцией к постоянному росту и изменению содержания информационного фонда.

2. Результаты анализа позволили сформулировать основные требования к созданию базовой основы АИС для некоторого класса информационных фондов в проектировании и строительстве. Эти требования можно перечислить: а) Система должна обладать универсальными языковыми средствами, позволяющими в разнородных режимах обрабатывать элементы разной природы - числа, тексты конечной или неопределенной длины. б) Система должна обеспечивать большие возможности поиска, как фактографического, так и документального, в информационном фонде; при этом желательна интеграция возможностей поиска и манипулирования данными различных типов содержательной структуры информационного фонда. в) Большие возможности отображения связей в предметной области, простота этого отображения. г) Большие возможности реструктуризации информационного фонда.

3. Для создания системы, обеспечивающей базовую основу АИС для указанного типа информационных фондов в отрасли, разработаны: а) Структура информационного фонда, которая на содержательном уровне представляет собой совокупность двумерных таблиц с возможностью создания над ними произвольной сетевой структуры. Показано, что эта модель информационного фонда реализует, в той или иной степени, возможности поиска и манипуляции данными основных существующих моделей данных. Предусмотрены возможности реструктуризации информационного фонда - описание новых таблиц, столбцов таблиц и связей меящу таблицами, исключение описаний. б) Языковые средства системы, объединенные в единый язык -автономный язык запросов, пригодный для пакетного и диалогового режимов работы, позволяющий составлять сложные программы. Язык системы дает возможность манипулирования множествами и имеет много особенностей, порожденных структурой информационного фонда. На языковом уровне предусмотрена возможность поиска по ключевым словам, характерного для дескрипторных АИС. в) Программные средства системы, представляющие собой комплекс программ, обеспечивающих создание и поддержание информационного фонда указанного типа и возможности языкового уровня системы.

4. Разработана для машин типа ЕС программная реализация системы, которая получила название системы ТЕШ. Система ТЕШ представляет собой большой программный комплекс (более 120 модулей), средактированный в единый загрузочный модуль сложной оверлейной структуры. Модули системы сгруппированы в 12 функциональных компонент (подсистем), что позволяет сделать структуру системы обозримой.

Система ТЕШ работает в среде ОС ЕС версии 4.1 и выше, требует от 160 до 280 килобайт оперативной памяти в зависимости от ситуации. Существующая версия системы имеет варианты, ориентированные на различные дисплеи в диалоговом режиме работы либо на различные специальные ситуации - контроль ввода, ввод, вывод.

5. Система ТЕШ реализована с широким использованием возможностей препроцессора языка /7.// , что позволило удешевить и упростить ее создание.

6. Разработанная система позволяет пользователю работать в двух режимах - пакетном и диалоговом. Диалоговый режим обеспечивается специальными управляющими операторами языка системы.

7. Разработанный программный комплекс нашел применение при разработке АИС по 2 и 3 частям Строительного каталога, которая находится на стадии ввода в опытную эксплуатацию. Таким образом, система ТЕШ позволила создать АИС для одного из рассматривавшихся в работе специфических информационных фондов отрасли. Кроме того, система ТЕМП использована при разработке АИС по фактической сметной стоимости построенных зданий и сооружений и АИС по кадрам для ПНИИИС Госстроя СССР (введена в опытную эксплуатацию). Гибкость модели данных системы и простота ее языка позволили разработать эти АИС быстро и с минимальными затратами.

1. Официально-документальные материалы

2. I. "О мерах по дальнейшему улучшению проектно-сметного дела". -Постановление Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР от 30.03.1981 г. № 312. СП СССР, 1981, № 14, ст.84.2. Книги

3. Айламазян А.К. Информация и информационные системы. М., Радио и связь, 1982.

4. Белоногов Г.Г., Богатырев В.И. Автоматизированные информационные системы. М., "Советское радио", 1973.

5. Белоногов Г.Г., Котов Р.Г. Автоматиз1фованные информационно-поисковые системы. М., "Советское радио", 1968.

6. Белоногов Г.Г., Новоселов А.П. Автоматизация процессов накопления, поиска и обобщения информации. М., Наука, 1979.

7. Бериан Б. Программирование на языке Ассемблера системы 1БМ/370. Упрощенный подход. М., "Мир", 1980.

8. Бирюков Б.В. Кибернетика и методология науки. М.: Наука, 1974.

9. Венчковский Л.Б. Методы кодирования технико-экономической информации. М., "Советское радио", 1978.

10. Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. Перев. с англ. под ред. М.СЛинскера и Б.С.Цыбакова. М., "Советское радио", 1974.

11. Гиляревский P.C. Информатика и библиотековедение. Общие тенденции в развитии и преподавании. М.: Наука, 1974.

12. Гласс Р. Руководство по надежному программированию ./Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1982.

13. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. М.: Наука, 1982.

14. Гришкин И.И. Понятие информации. Логико-методологический аспект. М.: Наука, 1973.

15. Девис У. Операционные системы. Функциональный подход. -М.: Мир, 1980.

16. Дейт К. Введение в системы баз данных. М.: Наука, 1980.

17. Жимерин Д.Г., Мясников В.А. Автоматизированные и автоматические системы управления. М.: Энергия, 1979.

18. Зелковиц М., Шоу А., Яэннон Дж. Принципы разработки программного обеспечения: Пер. с англ. М.: Мир, 1982.

19. Информационные системы общего назначения. Аналитический обзор систем управления базами данных. Пер. с англ. Под ред.Е.Л.КХценко. М.: Статистика, 1975.

20. Ионас Б.Я., Рейнин С.Н., Старостина Г.Г. Экономика строительства. М.: Высшая школа, 1982.

21. Камалетдинов Ш.Х. Экономическая информация в управлении строительным производством. М.: Стройиздат, 1980.

22. Кнут Д. Искусство программирования для ЭБМ. Т.2. М.: Мир, 1977.

23. Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. Т.З. Сортрфов-ка и поиск. М.: Мир, 1978.

24. Криницкий Н.А., Миронов Г.А., Фролов Г.Д. Автоматизированные информационные системы. Под ред. А.А.Дородницына. -М.: Наука, 1982.

25. Лингер Р., Миллс X., Уитт Б. Теория и практика структурного прохрамм1фования: Пер. с англ. М.: М1ф, 1982.

26. Ложе И. Информационные системы. Методы и средства. Пер. с франц. М.: Мир, 1979.

27. Майерс Г. Надежность программного обеспечения./Пер. с англ. М.: Мир, 1980.

28. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1980.

29. Махотенко Ю.А. и др. Промышленная эксплуатация автоматизированных документальных информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1983.

30. Мидоу Ч. Анализ информационно-поисковых систем: Пер. с англ. М.: Mig>, 1970.

31. Минский М. Фреймы для представления знаний: Пер. с англ. -М.: Энергия, 1979.

32. Олле Т.В. Предложения КОДАСИЛ по управлению базами данных. М.: Финансы и статистика, 1981.

33. Пратт Т. Языки программ1фования: разработка и реализация. Пер.с англ. М.: Miq?, 1979.

34. Родин Ю.М. Индустриализация жилищного строительства в СССР. М.: Стройиздат, 1973.

35. Соколов A.B. Информационно-поисковые системы: Учеб.пособие для вузов/Йод ред. А.Б .Рябова. М.: Радио и связь, 1981.

36. Сомин Н.В. и др. Система интегрированной разработки инженерных и управляющих систем (СИРИУС). Программная документация и методические рекомендации по применению. М., ЦНИИпроект, 1982.

37. Фролов Г.Д., Олюнин В Л). Практический курс программирования на языке PL/Í . М.: Наука, 1983.

38. Харари Ф. Теория графов. Пер.с англ. М.: Мир, 1973.

39. Хисамутдинов В.Р., Авраменко B.C., Легоньков В.И. Автома-тиз1фованная система информационного обеспечения разработок. М.: Наука, 1980.

40. Хьюз Дж., Мичтом Дж. Структурный подход к программированию./Пер .с англ. М.: Мир, 1980.3. Статьи

41. Арлазаров В.Л. и др. Информационная система ИНЭС. Автоматика и телемеханика, № 6, 1979, с.109-121.

42. Виллемс А.Л. Отображение модели данных системыИНЭС в реляционную модель. В сб.: "Прикладная информатика", 1982, вып.1, с.147-158.

43. Волков В.Н., Иваниеов A.B. Реализация алгоритма распознавания и выборки слов с использованием функции совпадения. Программирование, 1982, № 2, с.90-9&.

44. Горностаев D.M., Милибоженко С.И., Сосин Е.В. Сравнительное описание трех пакетов программ (IRM$, DP$ и ТЕХТ-•РАС) фирмы IBM , реализующих ИПС. Научно-техническая информация, Сер.2, 1974, № 2, с.28-35.

45. Ерема-феменко A.A., Михновский С.Д. Информационная модель для форлдфования описания предметной области проектируемой базы данных. Упр.системы и машины, 1982, № 5, с .68-71.

46. Зайцев Н.Г. Реляционная однородно структурированная свободная (несвязанная) база данных. Упр. системы и машины, 1982, ff 6, с.74-78.

47. Калиниченко Л.А. Методы преобразования моделей данных. -Упр. системы и машины, 1982, № 5, с.88-94.

48. Калиниченко Л.А., Рамьягг А.Е. Логика отображения сетевой модели данных в реляционную. Программирование, 1979,2, с.73-83.

49. ЗЛО. Кирсанова Т.С., Орешкин Н.П., Ярошевская И.Б., Ястребов D.B. Автоматная алгебра для проектирования языка информационной системы. Науч.тр./ЦНЙПИАСС, 1981, вып.31, с.47-56.

50. Китов А.И., Орлова Ю.Д. Реализация диалогового режима взаимодействия человека и ЭВМ с использованием нормализованного естественного языка. Программирование, 1982, ff 5, с.65-71.

51. Криницкий H.A. О некоторых информационных системах. В сб.: Цифровая вычислительная техника и программирование, вып.2. - M.j Советское радио, 1967.

52. Криницкий H.A. функциональная классификация информационных систем. Программ^ование, 1981, 1? 2, с.71-79.

53. Куприн А.И., Фейгин Л.И. Применение методов кластерного анализа для классификации логических структур баз данных. Программирование, 1982, ff 2, с.70-74.

54. Медведев A.A. Лингвистические аспекты проектирования автоматизированных систем с использованием пакетов прикладных программ. Упр.системы и машины, 1982, ff 4, с.108-112.

55. Олюнин B.D. Диалоговая система для работы с базой данных простой структуры. Науч.тр. ЦНИПИАСС, 1978, вып.20,с.22-26.

56. Олюнин В Л)., Ястребов D.B. Информационная система ТЕШи ее применение.-Науч.тр./ЦНИИпроект, 1983,вып.6,с.35-43.

57. Рубашкин В.Ш. Документально-фактографическая ЙПС широкого применения (принципы построения). В кн.: Современные проблемы информационно-поисковых языков. Л.: ЛГЙКим.Н.К.Крупской, 1979, с.12-24.

58. Фролов Г.Д., Чудина А.Ф. Об одном подходе к созданию математического обеспечения информационных систем. Науч.тр./ ЦНИПИАСС, 1978, вып.20, с.7-11.

59. Шингарева Е.А. О двух направлениях представления текста (тезаурус и фрейм). Научно-техническая информация. Серия 2. Информационные процессы и системы. 1982, № 8,с.1-8.

60. Дж.Эрли. Структуры данных реляционного уровня для языков программирования. В сб.: Данные в языках программирования. - М.: Мир, 1982.

61. Якимчук П.С. F структура и алгоритм планирования логической и физической схем реляционной базы данных. Программирование, 1982, № 4, с.73-82.

62. Яромош H.A., Зёма Т.Г. Прямая и обратная задачи автоматического перевода с внешнего на внутренний язык АСИО. -Программирование, № 6, 1982.

63. Ястребов Ю.В., Олгонин B.D., Орешкин Н.П. Автоматиз1фован-ная информационная система с частично структурируемой базой данных. Науч.тр.ДЩИИпроект, 1983,вып.6,с.9-14.

64. Ястребов Ю.В. Организация мультидоступа в информационно-поисковой системе. Науч.тр./ЦНИПИАСС, вып.31, 1981,с.7-И.

65. Ястребов D.B., Орешкин Н.П. Системное математическое обеспечение для генерации программных комплексов ДИЗАЙНЕР. -Науч.тр. ЦНИПИАСС, 1980, вып.28, с.25-28.

66. ANSI/X3/SPARC Study Group on Data Base Management Systems. Interim Report. FDT (Bulletin of ACJl SIGMQD) , / 7, N 2, 19753.29. Astrahan M., ets. System R. A Relational Approach to Data

67. Base Management. ACM Transactions on Database Systems 1, N 2 (June 1976) .

68. Codd E.F. A data base sublanguage founded on the relational calculus. Proceedings 1971 of ACM SIGFIDET Workshop of Data Description, Access and Control, p.35-68.

69. Oodd E.F. Relational Databases A Practical Foundation for Productivity. Comm. of ACM, 1982, V.25, N2, p.109-117.

70. Hammarberg E. The cooked and the raw. J.Inf.Sei., 1982, 3, К 6, p.261-267.

71. Kent W. A Simple Guide to Elve Normal Forms in Relational Database (Theory. Comm. of ACM, 1983, v.26, Ж 2, p.120-125.3.37* Smith J., Smith D.C.P. Database abstractions: Aggregation, Comm. of ACM, 1977, N 6, p .405-4-13.4. Авторефераты

72. Любовская Э.Б. Автоматизированная ИПС для отраслевого патентного фонда на базе реферативного журнала ВИНИТИ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1976.