Введение к работе
-3-
Актуальность исследования. Современные базы данных строительных проектов, как правило, состоят из большого числа объектов. В процессе проектирования и строительства здания проектная база данных не только увеличивается в размерах, но и очень часто изменяется пользователями, находящимися в разных местах. Структура информационной базы проекта описывается огромным числом отношений между объектами базы данных. Количество и сложность отношений между объектами базы данных должны всегда рассматриваться как основные факторы при разработке необходимых методов для работы с базой данных архитекторов, инженеров, менеджеров, строительных компаний, организаций, учреждений и т.д.
Изменение одного объекта в конструкции здании может повлиять на свойства большого количества других объектов в здании. Например, если жесткость элемента системы строительных конструкций изменится, то перемещение и напряжение других элементов тоже изменятся. Если продолжительность одной операции в схеме работ изменится, то это повлияет на многие другие операции в схеме. Часто несколько изменений объектов производятся за короткое время. Поэтому обновлять всю базу данных после каждого изменения объекта нецелесообразно. Как и в случае процесса проектирования без компьютерной поддержки, предпочтительнее накапливать изменения до выполнения очередного обновления.
Когда архитектор или инженер пользуются базой данных, их, как правило, интересуют только некоторые объехты базы в определенный момент времени. Для такого использования достаточно, чтобы только интересующие их объекты были актуальными. Другие объекты, не влияющие на их работу, могут находиться в не обновленном состоянии, Поэтому, достаточно разделить обновление базы данных на подмножества ее объектов.
Принцип задержанных обновлений важен, даже если единственный пользователь работает с базой данных. Он становится еще более важным при увеличении числа участников в процессе проектирования и строительства. Если база данных распределена в компьютерной сети, сохранение согласованности данных проекта приобретает еще более существенное значение.
Если объекты изменяются пользователем, то согласованность данных в базе нарушается и должна быть восстановлена при обновлении. Последовательность операций обновления устанавливается зависимостью между объектами.
Следует отметить, что существующие алгоритмы определения последовательности обновления не подходят в случае больших баз данных.
Определение последовательности обновления, как будет показано, равнозначно определению пути максимальной длины между узлами в направленном графе. Если эта проблема решается путем метода исключения Гаусса, то вычислительные затраты на решение пропорциональны третьей степени количества участвующих объектов. При рассмотрении больших размеров баз данных эти затраты могут быть неприемлемо высоки. Т.к. должны бьпь обработаны тысячи объектов, то допустимы только алгоритмы сложностью О(п) iraHO(nlogn).
Научно-техническая гипотеза диссертации предполагает возможность существенного повышения эффективности процессов актуализации больших множеств объектов в базах данных в процессе строительного проектирования на основе создания процедуры реализации задержанных обновлений.
Целью исследований является разработка эффективной процедуры реализации задержанных обновлений объектов в базах данных в процессе автоматизированного строительного проектирования. В частности, определение множества объектов, которые должны быть рассмотрены при таком обновлении, и последовательность, в которой должны выполняться операции.
Для достижения цели в диссертации решены следующие основные задачи:
проведен анализ множеств информации в процессе автоматизированного строительного проектирования;
информация разделена на объекты заданного множества классов, которые образуют базу данных;
классифицированы изменения объектов в множествах строительной информации;
проведен анализ методов и алгоритмов обновления объектов в базах данных в процессе автоматизированного строительного проектирования;
разработана концепция задержанных обновлений;
разработана концепция зависимостей между объектами;
разработана процедура обновления объектов для больших баз данных в процессе автоматизированного строительного проектирования;
процедура обновления реализована на языке программирования Java и протестирована для больших баз данных;
выполнена оценена эффективности разработанной процедуры обновления.
Объект исследования: информационное обеспечение систем автоматизации строительного проектирования.
Предмет исследования: методы, модели и алгоритмы обновления объектов в базах данных в процессе автоматизированного строительного проектирования.
Теоретическими и методологическими основами исследования являются работы отечественных и зарубежных авторов в области теории и практики разработки и использования строительных САПР, системотехники строительства, теории множеств, теории графов, объектно-ориентированного программирования, структур данных.
Научная новизна диссертационной работы:
исследованы и классифицированы изменения объектов в базах данных в процессе автоматизированного строительного проектирования;
разработан алгоритм, позволяющий обновлять большие базы данных за линейное время, сложностью О(п);
выполнен анализ эффективности обновлений объектов в базах данных строительных приложений.
Практическая значимость диссертации заключается в создании новой
процедуры обновления объектов в базах данных в процессе автоматизированного строительного проектирования, позволяющей проводить обновление за время, линейно пропорциональное количеству участвующих в обновлении объектов, что является минимальными затратами по времени выполнения обновления. Линейные затраты по времени значительно эффективны при больших базах данных, которые используются в строительной практике. Применение процедуры обновления на практике позволит эффективно решать задачи управления изменениями объектов в базах данных строительных приложений.
Внедрение результатов. Результаты (концепция обновления объектов в базах данных строительных приложений) диссертационной работы использованы в Обществе с ограниченной ответственностью «Инженерная фирма ГИПРОКОН», в отдельных разделах научно-исследовательского проекта «Исследование структур информационных множеств в строительстве» Немецкого общества исследований (Deutsche Forschungsgemeinschaft - DFG), учебном процессе на кафедре строительной информатики и систем автоматизации проектирования в строительстве Московского государственного строительного университета.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались, обсуждались и одобрены на X международной конференции по информатике в строительстве ICCCBE (Веймар, июнь 2004г.), Международном семинаре по строительной информатике, организованном в рамках сотрудничества Технического университета Берлина и Московского государственного строительного университета (Берлин, июль 2004г.), Международном российско-германском симпозиуме «Применение информационных технологий в строительстве и учебном процессе» (Москва, сентябрь 2004г.), заседаниях и семинарах кафедры строительной информатики МГСУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и предложений, библиографического списка и приложений.
На защиту выносятся положения, составляющие научную новизну диссертационного исследования.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, профессоруГалине Геннадьевне Малыхеинаучномуконсультанту, профессору Технического университета Берлина Петеру Ян Палю за помощь, профессиональные консультации и доброжелательное отношение в процессе под готовки диссертации.
