Содержание к диссертации
Введение
1. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ФУНКЦИЙ БАЗ ДАННЫХ АСУ 9
1.1. Использование баз данных (БД) в АСУ 9
1.1.1. Организация информационной базы АСУ.
Этапы проектирования баз данных 9
1.1.2. Связь критерия оптимальной организации БД с экономической эффективностью АСУ 14
I.I.3. Постановка задачи оптимизации физической организации БД по времени выполнения ин
формационно-поисковых процессов (ИПП) 17
1.2. Состав и структура информационно-поисковых процессов в базах данных АСУ 25
1.2Л. Классификация ИПП в БД 26
1.2.2. Анализ функциональных подсистем АСУ как сферы использования ИПП 29
1.2.3. Логическое проектирование баз данных АСУ 35
1.3. Выделение классов информационно-поисковых процессов полного направленного просмотра бес контурных сетей (ИПП ПНПС) 39
1.3.1. Свойства ИПП ПНПС. Постановка общей задачи 39
1.3.2. Отношение порядка на бес контурном графе 47
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЛОЧНОГО МЕТОДА ОРГАНИЗАЦИИ БД И ИПП ПНПС 52
2.1. Анализ существующих методов организации и поиска данных 52
2.1.1. Матричная форма представления данных в ИПП ПНПС 55
2.1.2. Организация ИПП ПНПС на основе файлов ненулевых элементов 62
2.1.3. Списковые методы организации ИПП ПНПС 74
2.2. Разработка математической модели структур баз данных 82
2.2.1. Блоки. Разбиение на блоки 83
2.2.2. Граф,блоков. Макро блоки и лес макро блоков 88 2.3. Оптимизация физической организации баз дынных и алгоритмов поиска по времени ИПП ПНПС 94
2.3.1. ИПП ПНПС в блоке 94
2.3.2. Сложные отношения в структуре ИПП ПНПС 96
3. АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЛОЧНЫХ
БАЗ ДАННЫХ 108
3.1. Пакет прикладных программ ведения блочных баз данных 108
3.1.1. Формирование блочной БД 109
3.1.2. Алгоритм ИПП ПНПС 119
3.1.3. Актуализация блочной БД 124
3.1.4. Соотношение блочной БД и концепции КОДАСИЛ 128
3.2. Анализ эффективности блочного метода 130
3.2.1. Оценки потребности в ресурсах 130
3.2.2. Статистические характеристики структур БД АСУ машиностроительных предприятий 136
3.3. Создание АСУ на основе блочной базы данных 145
3.3.1. Функциональная структура автоматизированной системы оперативного управления основным производством (АСОУОП) 146
3.3.2. Состав и структура блочной БД АСОУОП 156
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 162
ЛИТЕРАТУРА 166
ПРИЛОЖЕНИЯ 178
- Использование баз данных (БД) в АСУ
- Анализ существующих методов организации и поиска данных
- Пакет прикладных программ ведения блочных баз данных
Использование баз данных (БД) в АСУ
Прежде, чем приступить к решению поставленных задач, для обеспечения системности исследований остановимся на некоторых методологических вопросах проектирования АСУ и ее информационной базы. В [їїJ выделяется 4 метода проектирования АСУ: элементный, подсис-темный, объектный и модельный. Использование элементного метода, основывающегося на типовых решениях, показало ряд его существенных недостатков. Основным из них является сложность информационной увязки задач. Модельный метод, атрибутами которого является разработка общей информационной модели системы в целом, гибкость и комплексность критериев управления, глобальность параметров настройки и т.п., находится в настоящее время на стадии исследований и экспериментов. На сегодняшний день, по нашему мнению, наиболее рационально совместное использование методологии объектного и под системного проектирования. Объектный метод требует ориентировать АСУ на некоторый обобщенный объект, обладающий свойствами достаточно широкой группы предприятий. Под системный метод базируется на выделении подсистем АСУ. Причем, в отличии от распространенного функционального принципа декомпозиции, членение системы осуществляется путем выделения групп задач, имеющих аналогичные экономико-математические модели и информационные процессы.
В соответствии с указанным подходом выберем в качестве объекта автоматизации машиностроительные предприятия со сложной структурой и значительной по величине номенклатурой продукции. В дальнейшем при анализе задач АСУ (раздел 1.2.2) будем брать за основу включения задач в подсистемы общность их математических моделей и порождаемых информационных процессов.
Независимо от вида АСУ (интегрированные, организационно-технологические, организационные) в их проектировании можно выделить две составляющих: совершенствование процессов производства, управления и создание системы переработки информации на ЭВМ. Ядром последней является внутри машинная информационная база. Традиционно различают 3 способа организации информационной базы: на основе локальных файлов; на основе системы взаимосвязанных файлов, поддерживаемых программами пользователей; на основе баз данных (БД), обеспечивающих необходимую независимость данных и программ, широкую гамму средств управления данными. Использование БД позволяет упростить процесс проектирования информационной базы и АСУ, расширяет функции и удельный вес системных программ, позволяет обеспечить стандартный интерфейс с функциональными пакетами прикладных программ и т.д. Безусловно, что для всех АСУ, за исключением простейших, целесообразно использование внутри машинной информационной базы в виде одной или системы БД.
Широкое распространение БД выдвинуло на повестку дня вопросы эффективности как самих БД, так и процесса их проектирования. В работах [14,20,99J выделены следующие этапы проектирования БД:
синтез инфологической модели предметной области. На этом этапе выявляются и формализуются все необходимые для проектирования БД сведения о предметной области в виде описаний объектов, их свойств и структурных связей;
логическое проектирование БД. На первом шаге логического проектирования выбирается СУБД, обеспечивающая поддержание структурных связей инфологической модели, и необходимые режимы функционирования. После этого в терминах выбранной СУБД создается концептуальная модель БД (описание общей логической структуры БД [50J );
физическое проектирование БД. При этом определяются следующие характеристики внутренней модели БД: распределение данных по файлам и хранимым записям; размещение и организация файлов данных, их индексов и областей переполнения на внешних носителях; организация отношений (связей) между компонентами данных;
синтез представлений данных для приложений, т.е. внешних моделей БД;
моделирование и оценка характеристик спроектированной БД.
Анализ существующих методов организации и поиска данных
Широкое распространение задач, образующих класс ИШІ ПНПС, обусловило острый интерес к проблеме разработки методов их решения, Последнее, в свою очередь, вызвало значительное число публикаций, посвященных этому вопросу, и еще большее число программ, реализующих различные методы. Разнообразие программ вызвано как субъективными (сведениями разработчиков о состоянии вопроса, возможностями получения и использования готовых программ и др.), так и объективными факторами - стремлением повыситьонстредейетвие ИПП, обеспечить те или иные возможности использования программ.
Анализ показал, что все многообразие публикаций и программ можно свести к восьми методам организации ИПП, различающимся на уровне принципиальных алгоритмов. Классификация методов приведена на рис.2.I. Их названия предложены автором.
Большинство методов создано независимо друг от друга, хотя их ретроспективный анализ показывает преемственность разработок. Эта независимость привела к почти полному отсутствию в литературе сравнительного анализа методов, который в лучшем случае ограничивается их далеко не полным перечнем и интуитивной оценкой. Более того, все публикации, за исключением [95] , рассматривают только возможность расчета полной входимости ("разузлования" состава изделия), не учитывая наличия широкого класса задач, требующих те же процедуры поиска (см.разд.1.2). Это потребовало от автора проведения анализа функциональных возможностей методов и , привело к получению реализуемых ими математических моделей ИПП ПНПС. Сложность при этом составило отсутствие в публикациях полных алгоритмов. Автору пришлось самому разработать алгоритмы на
class3 АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЛОЧНЫХ
БАЗ ДАННЫХ class3
Пакет прикладных программ ведения блочных баз данных
В данном разделе работы приведены обобщенные результаты исследований, связанных с созданием пакета прикладных программ (ШШ) ведения блочной БД. Вариант ШШ разработан и внедрен под руководством и при непосредственном участии автора на одном из машиностроительных объединений Л характеристики ШШ см. в приложении 6).
Трудности, связанные с разработкой и внедрением ШШ на действующем предприятии, не помешали реализации принципиальных положений блочного метода. Этот пакет положен в основу предлагаемых материалов, при изложении которых учитывались современные требования к ШШ рассматриваемого класса и входящих в их состав СУБД.
Рассмотрим влияние блочной организации БД на все основные составляющие ШШ ведения БД: языки программирования, описания данных и манипулирования ими, СУБД, процедуры формирования и актуализации БД. Блочная организация БД не накладывает никаких ограничений на первые 3 компонента ШШ. Единственным требованием н языкам описания данных является возможность представления бес контурных сетевых структур. Язык манипулирования, помимо традиционного набора операторов, должен содержать возможность реакции на запросы о поиске всех данных, либо достижимых по путям графа структуры из заданного компонента, либо из которых достижим последний.
Это обстоятельство позволяет исключить разработку оригинальных языков описания и манипулирования для блочных БД и использовать уже имеющиеся с учетом указанных ограничений. Точно таю: же можно использовать известные СУБД, дополнив их специальным аппара-том блочной организации поиска. Среди существующих СУБД такую доработку можно выполнить для систем семейств CETQPv БАНК И др.
Формирование блочной БД Использование для практических целей блочной организации БД возможно только на основе автоматизации процессов анализа топологических свойств структуры БД и выделения ее подмножеств: блоков, уровней блоков и макро блоков. Эти процедуры должны выполняться при формировании БД.
