автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Определение достоверности информации БД муниципальных АСУ

Введение.

Глава 1. Анализ методов обеспечения достоверности и описания данных в

1.1 Достоверность, как характеристика обработки данных в

АСУ . Основные определения.

1.1.1 Уровни обеспечения достоверности данных в

1.1.2. Методы контроля достоверности

1.1.3 Механизмы контроля достоверности

1.1.4Анализ возможности использования методов контроля на различных этапах обработки данных

1.2. Использование методов повышения достоверности данных в АСУ.

1.2.1 Применение методов контроля достоверности данных в 19 СУБД.

1.2.2 Применение методов контроля достоверности данных в

1.3 Анализ моделей и технологий описания данных, хранимых в БД.

1.4 Конкретизация объекта иследования.

Выводы по главе

Глава 2. Разработка комплексной модели описания информации реляционной БД.

2.1. Определение и свойства модели описания данных

2.1.1. Статическая составляющая модели "Сущность - связь "

2.1.2. Модель процессов.

2.1.3.Модель состояний.

2.2 Организация вычислений и описание зависимостей между данными таблица.

2.2.1 Синтаксис.

2.2.2 Семантика.

2.2.3 Произвольные операции на ЭТ.

Выводы по главе

Глава 3. Разработка методов определения достоверности информации БД.

3.1 Определение достоверности информации.

3.1.1 Нижняя и верхняя оценки достоверности.

3.1.2 Влияние структуры БД на достоверность информации.

3.1.3 Определение достоверности информации БД с учетом классов решаемых задач.

3.2 Выбор процедур контроля в физической структуре БД

3.3 Построение канонической структуры БД с учетом требований к достоверности информации.

3.4 Определение достоверности информации при отображении канонической структуры БД в физическую.

3.5 Определение достоверности информации при отображении логической структуры БДв физическую.

Выводы по главе

Глава 4 Разработка принципов построения и реализации системы определения достоверности информации БД муниципальных АСУ.

4.1. Организация автоматизированной системы определения достоверности информации БД муниципальных

4.1.1 Структура и описание основных режимов работы.

4.2 Организация системы автоматизированного тестирования.

4.2.1 Организация эталонного репозитория.

4.3 Проблемно ориентированный язык.

4.4. Практическое применение АСОДИ в АСУ муниципальных служб.

4.4.1 Использование АСОДИ и CAT в деятельности

Государственной Налоговой Инспекции(ГНИ).

4.5 Технические характеристики разработанных комплексов.

Выводы по главе 4.

Коренная реформа системы управления народным хозяйством страны является одной из центральных задач экономической политики нашего государства на современном этапе развития. Одним из путей повышения качества управления является создание и использование высокоэффективных автоматизированных систем управления (АСУ) для различных звеньев народного хозяйства. При этом приоритетное внимание уделяется развитию АСУ муниципальных служб, занятых формированием доходной части бюджета, таких как государственная налоговая инспекция, государственный Комитет по управлению имуществом, государственный Комитет по статистике.

Основу деятельности муниципальных служб составляет обработка и анализ значительного количества финансовых и аналитических документов предприятий, организаций и частных лиц (в дальнейшем - хозяйствующих субъектов). Результатом этой обработки является расчет задолженности хозяйствующих субъектов перед бюджетами различных уровней и проведение необходимых работ по сведению этой задолженности к минимуму.

Одним из основных условий эффективного функционирования таких систем является обеспечение требуемого уровня достоверности хранимых и обрабатываемых данных, которые используются при построении аналитической и статистической отчетности и на основе которых принимаются управленческие решения. Под достоверностью информации баз данных (БД) будем понимать степень соответствия хранящейся в БД информации об объектах некоторому эталонному описанию в конкретный момент времени.

Основными причинами снижения достоверности информации, хранимой в БД муниципальных служб, являются частые терминологические, структурные и смысловые изменения понятий (информационных объектов), обрабатываемых в этих системах, правил их учета и анализа [19]. Эти изменения объясняются как нестабильным и динамичным законодательством РФ, так и изменчивостью характера деятельности хозяйствующих субъектов. Вносимые изменения носят случайный характер и приводят к нарушению достоверности информации, хранимой в БД, и как следствие, к ошибкам в работе прикладных программных комплексов, поддерживающих процессы принятия решений. Помимо перечисленных выше причин снижения достоверности данных, следует отметить неэффективное или недостаточно полное использование методов и механизмов контроля данных, используемых в прикладных программных комплексах, на различных стадиях их обработки, программные и аппаратные сбои и т.д.

Используемые в настоящее время подходы к созданию автоматизированных информационных систем (АИС) муниципальных служб приводят, как правило, к появлению программных комплексов, в которых достоверность информации обеспечивается лишь на этапе ее контроля в модулях прикладного программного обеспечения. Примерами таких систем, находящихся в эксплуатации в подразделениях налоговой службы, являются АИС, разработанные ГНИВЦ при ГНС РФ, ЗАО "ОВИОНТ", ЗАО "БИТ", КБ "Российский кредит" [21]. В подобных системах всегда существуют проблемы оценки достоверности информации, хранящейся в базах данных, и, как следствие, достоверности получаемых отчетов. Так как применяемые в перечисленных системах методы и механизмы контроля информации ориентированы на выявление и исправление только определенного типа ошибок обрабатываемой информации, они не анализируют достоверность информационного пространства в целом.

Перечисленные выше проблемы эволюции характерны для многих муниципальных и федеральных компьютерных систем, подверженных оперативным изменениям. Поэтому для них проблема комплексного определения достоверности информации, хранимой в БД, становится достаточно актуальной.

Предпочтительным вариантом ее решения является разработка таких методов и средств определения достоверности информации, которые позволяли бы всесторонне и системно оценить достоверность используемого информационного пространства. Что и является целыо настоящей диссертационной работы.

Для достижения поставленной цели в диссертации ставятся и решаются следующие задачи:

1. Анализ и классификация методов обеспечения достоверности и механизмов контроля информации при ее обработке в АСУ.

2. Построение модели комплексного описания информации, хранимой в реляционных базах данных, включая ограничения на значения атрибутов отношений и взаимодействия между отдельными отношениями.

3. Разработка методов описания зависимостей между атрибутами отношений, хранимых в БД, и "правил" их взаимодействия;

4. Разработка алгоритмов анализа достоверности структурных конструкций хранимых отношений.

5. Получение аналитических выражений для определения достоверности информации баз данных муниципальных АСУ.

6. Практическое подтверждение эффективности полученных научных результатов.

Главным теоретическим результатом работы является разработанная автором модель комплексного описания информации, хранимой в реляционных базах данных, включая ограничения на значения атрибутов отношений и взаимодействия между отдельными отношениями. Эта модель позволяет направленно контролировать достоверность хранимой информации при ее использовании программными приложениями АСУ. Предложен подход к решению задачи анализа механизмов контроля достоверности информации, используемых в программных приложениях. Получены аналитические выражения для расчета достоверности информации, хранимой в БД. Решена задача выбора оптимальных методов контроля достоверности хранимой информации.

Разработанные модель взаимодействия табличных информационных объектов (МВТО-модель) и методы оценивания достоверности хранимой информации, впервые полученные и опубликованные автором, являются развитием известных ранее моделей и методов и позволяют формализовать и автоматизировать как процесс определения достоверности информации, так и процесс анализа эффективности механизмов контроля достоверности, используемых в прикладных программных продуктах.

Практическая ценность полученных результатов заключается в том, что их использование позволяет сократить время некорректного функционирования муниципальных АСУ, вызванного обработкой недостоверной информации. При использовании предложенных модели и методов созданы программные комплексы "Ведение лицевых счетов юридических и физических лиц", "Система оперативно-бухгалтерского учета хозяйствующих субъектов", "Система автоматического тестирования" и др. в составе АИС "Налог-21", находящейся сегодня в промышленной эксплуатации в министерстве по налогам и сборам РФ.

Программные комплексы реализованы на универсальных языках программирования "С" и "00 Pascal" в операционных системах MS DOS и MS Windows.

Работы проводились по договорам с ОАО МКНТ (Госзаказ), ГНИ по г. Москве и ГНИ по г. Твери, московской регистрационной Палатой. По результатам диссертации опубликовано восемь печатных работ.

Текст диссертационной работы состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, могут быть сформулированы следующим образом:

1. Проанализированы методы оценивания и повышения достоверности данных, обрабатываемых в АСУ. Анализ показал, что в муниципальных компьютерных системах необходимо проводить комплексный анализ достоверности и хранимой в БД информации и методов обеспечения достоверности информации, реализованных в прикладных программных комплексах.

2. Разработана модель комплексного описания взаимодействия табличных объектов (ВТО-модель) реляционных БД, позволяющая наряду с описаниями таблиц (сущностей) модели данных представлять ограничения значений отдельных атрибутов, связывающие их выражения и правила взаимодействия. Используя эту модель можно проанализировать причины нарушения достоверности хранимой информации и оценить эффективность механизмов обеспечения достоверности, применяемых в прикладных программных комплексах муниципальных служб.

3. В рамках разработанной ВТО-модели описаны трансформации модели данных в модель процессов и, далее, в модель состояний для БД муниципальной службы, что позволяет при анализе хранимой информации переходить от изучения декларативных описаний к изучению процессов преобразования данных в БД.

4. Для задания ограничений и правил преобразования атрибутов таблиц в ВТО-модели предложено использовать подход, принятый при организации вычислений в электронных таблицах. Для описания аналитических зависимостей между атрибутами отношений создан предметно - ориентированный язык.

5. Получены аналитические выражения для расчета верхних и нижних границ достоверности информации, хранимой в БД, на основе вычисления достоверностей входящих в нее типов записей, частот выборки отдельных экземпляров записей и частот использования различных путей доступа к ней. Получены аналитические выражения, описывающие влияние структуры БД на достоверность хранимой информации.

6. Предложены методы оценивания достоверности для классов функциональных задач с различными требованиями к достоверности хранимой информации. Сформулирована и решена задача выбора оптимальных методов контроля информации в структурах хранения информации БД.

7. Предложен алгоритм определения множества путей доступа к экземплярам хранимых типов записей в БД. Получены аналитические выражения для расчета достоверности информации при реализации последовательных этапов проектирования канонических, логических и физических структур БД, рассматриваемых как процессы отображения одной структуры в другую.

8. Разработана инженерная методика использования модели комплексного описания хранимой информации и методов оценивания достоверности данных, используемых для формирования управленческих решений. Эффективность практического применения разработанных ВТО-модели и методов определения достоверности подтверждена созданными на их основе программными комплексами. Последние на протяжении последних четырех лет находятся в промышленной эксплуатации в составе АСУ крупных муниципальных служб Москвы и Твери, что подтверждено соответствующими актами о внедрении.

9. Реализация программных комплексов для муниципальных АСУ проведена на компьютерах с Intel - архитектурой и сетевым окружением Novell NetWare и Microsoft Networks в средах программирования ВС 3.1 и Borland Delphi 2.0.

Программные комплексы функционируют под управлением СУБД Ну Tech 2.1 File Server и Oracle 7.3 Client Server.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертационная работа посвящена разработке и исследованию методов и средств оценивания достоверности информации баз данных, используемых для принятия управленческих решений в муниципальных АСУ.

1. Анализ последовательностей и таблиц данных. - Сборник научных трудов, Новосибирск, 1994.

2. Булатов В.П. Меренков А.П. Методы оптимизации и их приложения. -"Наука", 1972.

3. Богачева А., Емельянов И., Романов А. Генерация информационных систем по формам входных и выходных документов. PC magazine, 1993, №1.

4. Васильев М.К. О временных зависимостях в БД. Техническая кибернетика, 1985, №1.

5. Вайникко Г.М., Веретинников А.Ю. Итерационные процедуры в некорректно поставленных задачах. Наука, 1986.

6. Выставкин А.И., Куравлев И.Е., Романцев В.В. Использование формальных временных логик для построения программ в системах ситуационного управления Техническая кибернетика, 1987, №2.

7. Воронин А.Н. О формализации выбора схемы компромисов в задачах многокритериальной оптимизации Изв. АН СССР. Техническая кибернетика, 1984, №2.

8. Воронин А.Н. Нелинейная схема компромисов в задачах векторной оптимизации эргастических систем Кибернетика и вычислительная техника, 1986, Вып.72.

9. Воронин А.Н. Дуальный подход к решению многокритериальных задач -Изв. АН СССР. Техническая кибернетика, 1988, №1.

10. Ю.Городецкий В.И., Тулульев А.Л. Формирование непротиворечивых баз данных с неопределенностью. Известия РАИ. Теория и системы управления, 1997, №5.

11. Гейни С., Сарсон Т. Структурный системный анализ. Киев : Диалектика , 1994.

12. Касаткин А.И. Управление ресурсами. Высшая школа, 1992.

13. И.Косяченко С.А. Задачи определения оптимальных периодов обновления и реорганизации баз данных с использованием дифференциальных массивов -ИПУ-, 1996

14. Н.Тихонов А.Н. Самарский А.А. Математические модели и оптимизация вычислительных алгоритмов . Издательство Московского университета, 1993

15. Емельянов Н.Е. Принципы построения документального интерфейса. УСиМ, 1991, 18с.

16. Емельянов И.Е. Виды представления структурированных данных. -Теоретическая Кибернетика, 1989, №3.

17. Журавлев В.Е. О семантике электронных таблиц. Программирование. 1988 - N5 - с.13-19

18. Зайцев К.С., Нечаев В.А., Плейкис В.В., Савкин М.А. и др. Автоматизация рабочих мест налоговых инспекций по г. Москве. -Учебно-информационный центр при ГНИ по г. Москве. М.: 1995.

19. Зайцев К.С.,Нечаев В.А., Плейкис В.В., Савкин М.А. и др. Администрирование баз данных в ИБС "Налог Сеть - Москва". -Учебно-информационный центр при ГНИ по г. Москве. - М.: 1995.

20. Зайцев К.С., Лемачко Д.Б., Плейкис В.В., Савкин М.А. и др. Работа с базами данных в локальных вычислительных сетях. Учебно-информационный центр при ГНИ по г. Москве. М.: 1996.

21. Зайцев К.С., Лемачко Д.Б., Плейкис В.В., Савкин М.А. и др. СУБД Ну Tech: опыт создания распределенных информационных систем городского управления Москвы. КомТек. М.: 1995.

22. Зайцев К.С., Плейкис В.В., Савкин М.А. Организация связи банк -налоговая инспекция в рамках СУБД Ну Tech. Банковский журнал. 1995 -N1

23. Зайцев К.С., Савкин М.А. Определение оптимальных периодов обновления информации в системах с повышенной динамикой изменения данных . КомпьюЛог 1998 N5 N6 .

24. Мишнев П.А., Савкин М.А. , Ушенин С.С. 5ESS : система взаиморасчетов с абонентами . Сети , 1995, №2.

25. Мамиконов А.Г. Кульба В.В. Шелков А.Б. Достоверность , защита и резервирование информации в АСУ ЭнергоАтомИздат, М. 1986.

26. Королев О.Ф. Microsoft Excel: средства представления алгоритмических сетей. Информационные технологии и интеллектуальные методы, 1997, №2.

27. Кульба В.В. Шелков А.В. Достоверность и сохранность информации в АСУ. М,Наука, 1996.

28. Мамиконов А.Г. , Кульба В.В. , Швецов А. Р. Модифицированные сети Петри. Препр. / ИПУ. М , 1991 - 46 с.

29. Мамиконов А.Г. , Кульба В.В. , Деметрович Я. и др. Использование сетей Петри при проектировании систем обработки данных. - М. Наука , 1988.

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

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

32. Мамиконов А.Г. Основы проектирования АСУ М Высшая школа 1981 стр 105 - 115 .

33. Нильсон Н. Принципы искусственного интеллекта. М.: Радио и связь, 1985.

34. Саймон А. Репозитории и управление метаданными. СУБД, 1996, №5-6.

35. Сахаров А.А. Концепции построения и реализации информационных систем, ориентированных на анализ данных. СУБД, 1996, №4.

36. Семенов А.С. Определение и свойства модели "Система взаимодействующих таблиц "- Изв РАН Техн Кибернетика, 1996, №5.

37. Смородинский С.С. Принятие решений в процессе проектирования систем на основе метода коплексной оценки структур М.:ВНИИСИ,1985.

38. Смородинский С.С., Танаевский В.Г. Методы и технология системного проектирования. -Мн.: МРТИД985.

39. Смородинский С.С., Демчук И.В. Методика структурного анализа и -ППП "Поддержка" в системном программировании сложного объектов, Автоматика и вычислительная техника. Мн.Выш.шк.,1989.

40. Соколинский Л.Б. Организация формульных вычислений над БД. -Вестник челябинского Университета Сер. Мат. Мех., 1996, №1.

41. Чери С., Готлоб Г., Танка Л. Логическое программирование и базы данных. М.: Радио и связь, 1985

42. Чери С., Перничи Б, Видерхольд Дж. Методологии проектирования распределенных баз данных . ТИИЭР . Май 1989. Т75 N 5, С. 7-22.

43. Харари Ф. Теория графов. Мир, 1973

44. A new method for integrity constraint checking in deductive DB. Data & Knowledge Eng., 1995 - 15, №1.

45. A simple coupler to link expert systems with DB. Expert System Application, 1997- 12, №2.

46. Abitebooll S., Hull R. Hierarhical Database Objects. Theoretical Сотр. Sci., 1988.

47. DeMarko T. Structured Analysis and System Specification Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1979.

48. Coad P., Yordon E Object Oriented Analysis, 2nd edition. - Englewood Cliffs, NJ : Prentice Hall, 199049.0rr.K., Gane Ch., Yourdon E, a.o Methodology: The Experts Speak// Byte. April 1989. P 221-233

49. CGOOD, a categorical graph-oriented object data model. Theoretical Computer. Set 1996 - 17, №3.

50. Davis D. Spreadsheet Simulate Logic. Electronic Design, March 1989.

51. Eder Johann. Определение пользовательских представлений с параметрами. ADBIS-95.

52. Hawaii international conference on system science, 1992. System sciences. H. Chen. A semantics-based Methodology for Integrated Computer-aided Distributed Database design (DDB), V.3. P.288-299

53. Hagler M. Spreadsheet Solution of Partial Differential Equations. IEEE Transact. Education, August 1987.

54. Klusch Matthias. Кооперативное распознание зависимости между БД. -ADBIS-95, Moscow June 27-30, 1995.

55. Macleod I.A. Storage and retrieval of structured documents. Information Processing and Management. 1990, №2.

56. Xin Lu. Document Retrieval. Information Processing and Management. 1990, №2.

57. ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА В СОВМЕСТНЫЕ РАБОТЫ18.20. Рекомендации по практическому созданию и применению распределенных информационных систем городского управления Москвы.

58. Описаны практические методы применения SQL и QBE запросов.

59. Предложены и описаны практические методы обработки информации в системе "Банк Налоговая служба" и "Казначейство - Налоговая служба"

60. Предложена общая методология проведения регламентных работ по определению оптимальных периодов обновления данных.

61. Предложена общая методика тарификации и биллинга в системе 5ESS.