Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теория и методологии проектирования реляционных баз данных (аналитический обзор) 11
1.1. Введение 11
1.2. Проектирование баз данных как процесс отражения семантики данных 11
1.3. Зависимости как важный аспект семантики данных 16
1.4. Методология нормализации отношений 21
1.4.1. Общая схема процедуры нормализации 25
1.5. Семантическое моделирование. ER-модель 28
1.5.1. Общий подход 29
1.5.2. ER-модель 30
1.6. Методология проектирования РБД с использованием ER-модели. 34
1.7. Выводы 40
Глава 2. Теория семантически значимых отображений 43
2.1. Введение 43
2.2. Объекты и отображения 44
2.3. Универсальные отображения 47
2.4. Операции над отображениями 51
2.5. Семантически значимые формы данных 55
2.6. Количественные характеристики отображений 61
2.7. Типизация отображений 65
2.8. Сложные отображения 67
2.9. Теория трансформации схемы БД в реляционную модель 75
2.10. Выводы 79
Глава 3. Модель «объект-отображение» и методология семантического моделирования с использованием этой модели 80
3.1. Введение 80
3.2. Семантические концепции ОМ-модели 80
3.3. Структуры данных ОМ-модели 84
3.4. Ограничения целостности ОМ-модели 93
3.5. Операции ОМ-модели 96
3.6. Методология ОМ-моделирования 97
3.7. Выводы 109
Глава 4. Метод трансформации схемы базы данных из ОМ-модели в реляционную модель 112
4.1. Введение 112
4.2. Критерии качества проекта РБД 113
4.3. Информационная полнота РБД 115
4.4. Информационная корректность РБД 120
4.5. Информационная неизбыточность РБД 130
4.6. Выводы 137
Глава 5. Практическое применение предлагаемой теории и методологии при проектировании МИС «МОНИТОР» 139
5.1. Введение 139
5.2. Назначение и основные проектные решения МИС «МОНИТОР» 139
5.3. Декларативный и процедуральный способы реализации взаимодействия пользователей с БД 145
5.4. Реализация диалоговых средств системы 148
5.5. Выводы 150
Заключение 151
Литература 152
- Зависимости как важный аспект семантики данных
- Количественные характеристики отображений
- Ограничения целостности ОМ-модели
- Назначение и основные проектные решения МИС «МОНИТОР»
Введение к работе
Актуальность проблемы
Одна из наиболее широко распространенных в настоящее время информационных технологий - технология баз данных (БД) [1, 4, 31, 32, 53, 61, 65] не достигла пока такого уровня развития, при котором ее можно использовать без помощи профессионалов. А потребность в относительно дешевом и эффективном средстве хранения и предоставления разноплановой оперативной информации существует как у индивидуальных, так и у корпоративных пользователей.
Основная проблема этой, несомненно, востребованной технологии заключается в непривычности для человека формальных моделей представления информации, которые используют современные системы управления базами данных (СУБД) [5, 28, 46, 48, 62]. Технология БД станет более доступна пользователям, когда будет реализована СУБД, эффективно поддерживающая естественную для человека модель данных (МД), и манипулирование БД будет не сложнее общения на естественном языке.
Для достижения этой цели необходимо:
• разработать формальную, но естественную для человека модель данных;
• реализовать ее на ЭВМ:
- либо в виде надстройки над имеющимися коммерческими СУБД,
- либо в виде полноценной СУБД, поддерживающей только эту модель. Причем упомянутая надстройка может решать как все задачи ведения БД, так и только задачу проектирования схемы БД — первую и по порядку, и по важности. В последнем случае можно говорить о разработке так называемой CASE-системы, класс которых получил в последнее время бурное развитие и широкое распространение [15, 19, 29, 30, 33, 47, 49]. Именно в них пока нашли свою коммерческую реализацию семантические МД [25, 33, 34, 55, 62, 63]. CASE-система предлагает пользователю удобные (как правило, графиче ские) формы диалога по вводу более-менее естественных для человека описаний семантики. предметной области (ПО) с автоматической трансляцией этих описаний на язык определения данных МД конкретной СУБД [19, 33].
В случае отсутствия подобных инструментов задачу проектирования схемы БД для конкретной СУБД вынужден решать от начала и до конца человек. В этом ему призваны помочь методологии проектирования [25, 26, 34, 40, 55]. Разработка удобных и естественных для человека методологий проектирования является как самоцелью, так и необходимым условием для появления соответствующей CASE-системы (по сути, последняя - лишь программная реализация «бумажной» методологии).
Целью настоящей работы является разработка методологии проектирования реляционных схем БД, сочетающей необходимую полноту описаний ПО с естественностью этих описаний для человека. Для достижения этой цели решаются следующие задачи:
• построение естественной для человека модели описания ПО,
• разработка методологии проектирования описаний ПО в этой модели,
• разработка метода трансформации полученных описаний ПО в реляционную схему.
Методы исследования
Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного использования теории множеств, теории отношений, логики предикатов первого порядка, основ моделирования данных, семантического моделирования, теории реляционных БД. Научная новизна 1.. Построена теория семантически значимых отображений, позволяющая определить как традиционные зависимости между данными, так и выявить новые закономерности в данных, что расширяет возможности представления семантики данных.
2. Доказаны теоремы, являющиеся формальным основанием для предлагаемой методологии проектирования реляционных схем БД.,
3. Построена семантическая модель «Объект-Отображение», отличающаяся от семантической модели «Сущность-Связь» большей полнотой представления свойств данных, а от реляционной модели •— естественностью представлений для человека.
4. Предложена относительно простая и достаточно полная методология построения описаний предметной области, не имеющая аналогов в семантическом моделировании.
5. Предложены правила трансляции описаний предметной области в реляционные схемы, отличающиеся от аналогов повышенным учетом семантики данных и, как следствие, улучшенным качеством результата.
Практическая ценность результатов работы заключается в возможности широкого использования разработанного теоретического и методологического аппарата моделирования данных:
• для собственно проектирования реляционных схем БД при их реальном использовании в любых ПО,
• для разработки CASE-средств проектирования реляционных схем БД,
• для разработки аналогичных методологий проектирования для других МД коммерческих СУБД,
• для проектирования и разработки СУБД, непосредственно поддерживающих модель «Объект-Отображение».
Внедрение результатов работы
Предлагаемые в диссертации теория семантически значимых отображений и построенные на ее основе модель данных и методология проектирования схем БД прошли практическую апробацию в ходе работ по созданию и развитию муниципальной информационной системы «МОНИТОР» в 2000 — 2003 годах и в учебном процессе на факультете информатики ТГУ по курсам «Базы данных» и «Технология разработки программного обеспечения» (приложение 3).
Апробация и публикации
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях.
1. Международная конференция «Опыт и применение GIS-технологий для создания кадастровых систем» (Ялта, 1997).
2. Всероссийская конференция «УРБИС-97» (Москва, 1997).
3. Региональная конференция «Проблемы управления земельными ресурсами» (Красноярск, 2000).
4. Всероссийский симпозиум «Информационные технологии и математическое моделирование» (Анжеро-Судженск, 2003).
По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ [2, 3, 6—12], среди них 4 статьи, 3 доклада и 2 тезисов.
Структура диссертации
Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений, включающих аксиомы теории, доказательства теорем, документы о внедрении и использовании результатов и список сокращений.
В первой главе проведен анализ теории и методологий проектирования реляционных баз данных. Основные выводы этого анализа заключаются в следующем. Между представлениями человека о предметной области и формальными концепциями реляционной модели существует трудно преодолимый непрофессионалами семантический разрыв, затрудняющий использование технологии БД. Классическая методология проектирования реляционных БД даже профессионалам не гарантирует получение однозначного результата, оставляя широкие возможности для проявления интуиции проектировщика. Семантическое моделирование, как предварительный этап проектирования реляционных БД, расширяет применимость классической методологии. ER-модель, как основное средство семантического моделирования, несмотря на свои очевидные достоинства, иногда не позволяет в необходимой степени определить семантику данных. Результаты, полученные автором, опубликованы в [6, 9].
Во второй главе предлагается теория семантически значимых отображений (ТСЗО). Основными понятиями теории являются объекты и отображения. Для представления взаимоотношений между классами отображений в ТСЗО предлагается алгебра отображений и формальная система, построенная на базе исчисления предикатов первого порядка. Важную роль при описании семантики играют введенные в ТСЗО количественные характеристики отображений - минимальные и максимальные кардинальные числа. Количественные характеристики отображений позволяют выделить полезные для многих приложений теории типы отображений - неограниченные, полностью определенные и функциональные отображения. В рамках ТСЗО доказаны теоремы, вводящие:
• условия декомпозиции тернарного отношения на два и три бинарных отношения без потерь информации;
• условие декомпозиции тернарного отношения на два отношения без потери функциональной зависимости;
• условие декомпозиции тернарного отношения на два отношения без потери информации при наличии функциональной зависимости.
Результаты, полученные автором, опубликованы в работах [6-9].
В третьей главе описывается модель данных «Объект-Отображение» (ОМ-модель), основанная на теории семантически значимых отображений. Основное назначение модели - описание семантики ПО для целей проектирования схемы БД. На основании анализа повсеместно используемой человеком знаковой системы - естественного языка - сформулированы основные семантические концепции ОМ-моделирования - объекты и отображения. Для ОМ-модели сформулированы правила целостности, в которых фиксируются дополнительные условия на используемые множества, классы и отображения. На базе традиционных для дискретной математики операций синтезирована ал гебра отображений; Для модели «Объект-Отображение» предложена простая и в то же время достаточно полная методология построения описаний ПО. Введены формальная и графическая нотации для представления ОМ-схем. Результаты, полученные автором, опубликованы в работах [6-9].
В четвертой главе описывается метод трансформации схемы БД из ОМ-модели в реляционную модель. Предложены основные критерии качества проекта схемы БД: информационная полнота, информационная корректность и информационная неизбыточность. Метод трансформации строится в виде совокупности шагов применения предлагаемых правил и рекомендаций, последовательно удовлетворяющих указанные критерии. Информационная полнота БД обеспечивается построением отношений, сформированных для каждого ОМ-класса, многозначной характеристики и ОМ-отношения, а также, возможно, отношения для представления множественного наследования. На этапе удовлетворения критерия информационной корректности предлагаемые правила и рекомендации определяют, как декларативными средствами реляционной модели можно выразить ограничения целостности, построенные в ходе выполнения методологии ОМ-моделирования. На последнем этапе метода трансформации удалением некоторых отношений удовлетворяется критерий информационной неизбыточности. Все избыточные структуры данных (отношения) делятся на классы. Для каждого класса предлагается набор правил и рекомендаций, позволяющих определить, относится ли конкретное отношение к данному классу, и какие действия следует предпринять при его исключении из реляционной схемы.
Пятая глава посвящена описанию муниципальной информационной системы «МОНИТОР», при разработке которой использовались предлагаемые в работе теория семантически значимых отображений, ОМ-модель и методология проектирования реляционных схем БД. Результаты, полученные автором, опубликованы в работах [2, 3, 10-12].
Зависимости как важный аспект семантики данных
Изначально важно понять, что есть.«зависимость». Цикритзис и Лохов-ски определяют ее так. «Функциональные, а также другие зависимости специфицируют определенные типы ограничений, накладываемых на типы сущностей и типы связей и характеризующих свойства отображений между атрибутами типов сущностей. Эти свойства учитываются при анализе и синтезе схемы. Зависимость выражает тот факт, что один объект зависит от другого. В теории БД в качестве таких объектов рассматриваются либо атрибуты, либо кортежи. Следовательно, можно рассматривать зависимости двух видов. Если значения одних атрибутов определяют значения других, то такая зависимость относится к первому виду; если зависимость связывает различные кортежи, то она принадлежит ко второму виду» [62].
Кроме дублирования традиционного для человека смысла этого понятия в виде тавтологии «зависимость ... зависит» и уточнения формальных объектов; на которые распространяются зависимости в моделировании данных, ничего более существенного по этому поводу не сказано ни в [62], ни в одной другой публикации. Более того, встречаются замечания типа «смысловое значение зависимостей (соединения) далеко не всегда очевидно» [25].
Тем не менее, можно утверждать (и это будет показано в дальнейшем), что любая зависимость представляет собой некоторое истинное утверждение относительно атрибутов или кортежей и, следовательно, может быть формально записана в виде выражения логики предикатов первого порядка. Причем в силу изоморфизма выражений І реляционных исчислений с переменными на доменах и переменными-кортежами [57], правильнее будет утверждать, что любая зависимость данных может быть представлена в виде взаимоотношения как между атрибутами, так и между кортежами. «Пусть является переменной-отношением, а X и У — произвольными подмножествами множества атрибутов переменной-отношения Л. Тогда Y функционально зависимо отХ, что записывается какХ- У, тогда и только тогда, когда для любого допустимого значения переменной-отношения R каждое; значение множества X отношения R связано в точности с одним.значением множества Y отношения R. Левая и правая части символической записи функциональной; зависимости иногда называются; детерминантом и зависимой частью соответственно. Функциональная і зависимость является тривиальной і тогда и только тогда, когда правая часть ее символической записи является подмножеством левой части» [25].
Функциональная зависимость (ФЗ), таким образом, является характери-стикой отображения из множества X во множество Y, а не характеристикой двунаправленной связи между X и У (и, следовательно, отношения І в нашем смысле). Пытаясь пояснить формальное определение ФЗ, Дейт ошибочно распространяет ее на всю связь: «по сути,.функциональная зависимость является связью типа «многие к одному» между множествами атрибутов внутри данной переменной-отношения» [25]. Но ведь если и X - Т,иК- X, то имеет место связь типа «один;к одному». По поводу этого определения ФЗ можно сделать и і другое замечание, касающееся «в точности одного значения». Если предположить возможность использования; так называемых NULL-значений, то правильнее было бы использовать вместо указанных слов слова «связано с не более чем одним значением». Эти недостатки корректно устраняются в [62].
«Пусть Хи У- атрибуты отношения R, и на доменах, где определены X иТ, задана изменяющаяся во времени функция/(/ X - Y). В точном математическом смысле/не есть функция именно в силу изменяемости. Изменение/ происходит в связи с изменением расширения г отношения R. Если/представить множеством упорядоченных пар {(х, у) х є X, у є У}, то в каждый «момент времени данному значению х соответствует не более одного значения .у. Иначе говоря, не существует такого расширения г, для которого X.- Уне является функцией; Для того чтобы подчеркнуть отличие/от функции в строгом математическом смысле,/называют функциональной зависимостью (ФЗ).
Если существует ФЗ f: X - Y, то Y функционально зависит от X, а X функционально определяет Y. Если X - Y и одновременно Y - X, то между Хи Y существует взаимно однозначное соответствие» [62].
Недостатком этого определения является отсутствие возможности определять ФЗ между группами атрибутов. Так, осмысленной интеграцией двух мнений классиков мы пришли к более-менее полному и точному определению ФЗ; И; к сожалению, работая с публикациями по моделированию данных, такое приходится проделывать довольно часто. Восполним еще один пробел и дадим определение ФЗ в виде:логических выражений для случая простых атрибутов (для групп атрибутов выражения будут выглядеть аналогично, только немного длиннее).
Реляционное исчисление с переменными-кортежами. Атрибут отношения R функционально определяет атрибут У этого же отношения (X - Y) тогда и только тогда; когда истинно следующее выражение.
Количественные характеристики отображений
Настоящая глава посвящена определению основных понятий теории семантически значимых отображений (в дальнейшем- теория отображений) [7, 8], главное назначение которой заключается в формальном описании семантики предметной области для; целей, проектирования схемы базы данных. Использование теории отображений позволяет предложить конструктивную, относительно простую, нов то же время весьма результативную методологию проектирования баз данных для; всех известных моделей данных: В последующих главах для примера будет дана методология проектирования реляционных БД.
Построенная теория является результатом интеграции, с одной стороны, таких разделов математики, как теория множеств, теория бинарных отношений и логика предикатов первого порядка; с другой стороны, - основ моделирования данных, семантического моделирования и теории реляционных БД.
Неоднократно решая задачу проектирования БД, мы опытным путем определили некоторую методологию (часто на уровне интуиции). Но для того, чтобы ее можно было более-менее строго и понятно объяснить другим людям, требовался какой то базис, своеобразная формальная система. Так родилась теория отображений.
Несколько слов по поводу терминологии. К сожалению одни и те же понятия часто определяются по-разному. Это достаточно типично для разных научных теорий, но нередко встречается и в рамках одной. В лучшем случае эти определения не противоречат друг другу, а лишь представляют взгляды на один и тот же предмет с различных точек зрения; но нередки и исключения. Чтобы не возникало неоднозначных представлений о том или ином используемом нами понятии, имеющем определенные традиционные трактовки, мы будем с пометкой «аналоги» приводить для сравнения эти определения.
Мир - это совокупность взаимосвязанных объектов. Всякий объект есть уникальная целостность, которую человек в процессе мировосприятия и мышления способен отличить от всего того, что не является данной целостностью. Взаимосвязи объектов определяются через отображения.,Семантически,значимое отображение (в дальнейшем - отображение) — это некоторый семантически значимый закон ф, по которому каждому объекту моделируемого мирад: может быть поставлен в соответствие (а может быть, и нет) один или более объектов.
«Отображение (функция, оператор) есть закон соответствия, сопоставляющий каждому элементу множества А некоторый (единственный) элемент множества В. (р:А- В означает, что«задано отображение А в В- называемое ф» [66]. Как вы понимаете наша трактовка понятия «отображение» гораздо обобщенней. Мы не требуем обязательного наличия единственного образа. Детальная классификация отображений (соответствий) встречается у Кофмана [36]: «Соответствие Г между множествами Е\ и Ег определено, если задан обычный граф G с ЕіхЯг. Тогда! говорят, что G — граф соответствия! Г, Е\ — область определения, а Е2 — область значений Г. Соответствие, обратное F, обозначается F"1, и Е2 - область определения, аЕ\- область значений Г 1. (Аналог понятия «соответствие» в теории отображений - понятие «отображение»). Отображением множества Е\ во множество 2 называется такое соответствие, которое любому хеЕ\ сопоставляет, по крайней мере, один уєЕг. Тогда говорят, что элемент у — образ элемента х; а х — переменная или аргумент. (Аналог понятия «отображение» в теории отображений - понятие «полностью определенное отображение»). Функцией Е\ в Ei называется такое отображение, которое каждому хєЕ\ сопоставляет один и только один у Ег. (Аналог понятия «функция» в теории отображений - понятие «полное функциональное отображение»)». В моделировании данных сложилась традиция (которой мы и следуем) называть самый общий случай соответствия отображением: «Бинарное отношение R множеств S\ и Sj определяет два отображения R: S\ - Si и R l:.% - Si, каждое из которых является обратным по отношению к другому» [62]. Каждый факт соответствия ф одному объекту одного другого объекта представляет экземпляр отображения ср (или экземпляр ср-отображения), все экземпляры одного и того же отображения ф, соответствующие одному объекту, будем называть отображением ф этого объекта (или ср— отображением объекта). В естественном языке практически любое предложение определяет те или иные объекты и их отображения друг в друга. Если объекты представить в виде вершин графа, то каждый экземпляр отображения можно представить в виде ориентированной дуги, а все отображения объекта - в виде совокупности дуг, выходящих из вершины отображаемого объекта.
Ограничения целостности ОМ-модели
Далее определяем набор формальных общих правил целостности, предназначенных для работы с введенными формальными объектами.
Определив понятия и отображения, мы указали тем самым логические формы возможных высказываний для общения пользователей с БД. Конкретные высказывания образуются подстановкой определенных знаков вместо предметных переменных этих форм.
Однако для эффективного, неизбыточного хранения указанных фактов в БД и повышения ее достоверности необходимо задать дополнительные свойства этих понятий, отображений и их взаимосвязей между собой. Чем больше типов таких свойств позволяет сформулировать модель данных, да к тому же в понятной человеку форме, тем выше уровень ее семантичности. Доступность человеку предлагаемых моделью средств играет большую роль, так как на примере зависимости соединения реляционной модели мы прекрасно видим, как важный элемент ограничений целостности предается забвению даже профессионалами. Понятно, что правила задания ограничений целостности ОМ-модели представляют собой альтернативу зависимостям, предлагаемым теорией проектирования реляционных БД, причем хотелось бы верить - более доступную альтернативу.
Начнем с взаимоотношений между понятиями. В теории семантически значимых отображений такие взаимоотношения предлагалось представлять в виде пары отображений «суперкласс-подкласс» между двумя- классами понятий. Скажем прямо, в таком случае мы опять сталкиваемся с «поспешной бинаризацией».
Рассматривая, как в логике, деление родового понятия на систему видовых понятий, мы имеем дополнительную информацию о свойствах, определяемых правильным делением понятий. С другой стороны, применять только правильное деление не всегда уместно при проектировании БД. Это может не соответствовать потребностям будущих пользователей, а «академическая правильность» выльется в неэффективные формы хранения данных.
Поэтому в І моделировании данных традиционно предлагается некий компромисс в виде специализаций рассмотренных в главе 1. Их функциональные возможности покрывают весь диапазон возможных взаимоотношений между понятиями (классами) от простого ограничения понятия (бинарная г неполная специализация) до правильного деления: (полная непересекающаяся специализация).
Суперклассы и подклассы используются с целью исключения дублирования определения общих свойств и отношений нескольких «родственных» классов. Такие определения выносятся на уровень суперкласса и наследуются всеми его;подклассами. Подкласс также может иметь свои?собственные подклассы. Благодаря иерархиям специализации в проект включается важная семантическая информация о целостности;и единственности объекта реального мира.
Специализация представляет собой нисходящий подход к определению множества суперклассов и связанных с ними подклассов. Множество подклассов определяется на основе некоторых отличительных характеристик подмножеств элементов суперкласса - специфических свойств и отношений. Для одного и того же класса можно выделить несколько независимых специализаций, основываясь на разных его характеристиках. Возможно использование множественного наследования, когда некоторому подклассу соответствует сразу несколько суперклассов.
На процедуру специализации могут быть наложены І ограничения. Первое ограничение называется ограничением непересечения. Оно гласит, что если подклассы некоторой специализации не пересекаются, то каждый отдельный элемент суперкласса может быть членом только одного из подклассов данной специализации. Если подклассы специализации пересекаются, в таком случае элемент суперкласса может быть членом сразу нескольких подклассов специализации.
Второе ограничение специализации называется ограничением участия, оно может быть полным или частичным. Специализация с: полным участием; означает, что каждый элемент суперкласса должен быть элементом хотя бы одного подкласса этой специализации. Специализация с,частичным участием; означает, что элемент суперкласса не обязательно должен быть членом какого-либо подкласса этой специализации.
Взаимоотношения между понятиями и отображениями задаются при определении функторов и рассмотрении количественных характеристик отображений и их типизации. Подробно эти вопросы обсуждались в главе 2. Здесь мы лишь кратко напомним основные определения. ф-отображение объекта х характеризует кардинальное число объекта JC при отображении ф (обозначение - КЧ (х)) - мощность его области образов при этом отображении., Глобальное минимальное кардинальное число (ГМКЧ) отображения ф - это наименьшее из кардинальных чисел КЧ (х) объектов х, являющихся экземплярами области определения отображения (ООО) . Отображение ф называется: - неограниченным, если ГМКЧ = О, МКЧ = со; - полностью определенным, если ГМКЧц Ф О; - функциональным, если МКЧ .= 1, в том числе: - частичным функциональным, если ГМКЧ= О, МКЧф = 1; - полным функциональным, если ГМКЧ = 1, МКЧ= 1. Двумя видами взаимоотношений между отображениями (исключая операции над отображениями) являются следствие и эквивалентность. Отображение ц/ является следствием отображения ф, если для любого экземпляра отображения ф найдется экземпляр отображения vj/, такой,, что их образы и прообразы совпадают. Отображения ф и i/ эквивалентны тогда и только тогда, когда они являются следствием друг друга.
Назначение и основные проектные решения МИС «МОНИТОР»
Стратегическая цель разработки МИС «МОНИТОР» — создание интегрированной территориально распределенной системы, позволяющей сформировать, поддерживать в актуальном состоянии и использовать единое общегородское информационное пространство. Основными базовыми инструментами такой системы являются серверы баз данных, как алфавитно-цифровых, так и графических. Взаимодействующие между собой серверы обеспечивают целостное хранение и многопользовательский доступ к единой городской БД, формирование и использование которой осуществляется с клиентских станций, играющих роль автоматизированных рабочих мест специалистов.
Под аббревиатурой "МОНИТОР" изначально скрывался-девиз первой очереди системы: "Муниципальные Объекты Недвижимого Имущества Требуют Оптимального Развития". Он отражал основные особенности области применения системы: "МОНИТОР" предназначен для органов местного самоуправления; основные объекты учета и управления системы — недвижимое имущество всех видов и форм собственности, расположенное на территории города. Функциональная схема первой очереди системы "МОНИТОР" представлена на рисунке 5.1. В ходе реализации задач первой очереди системы были созданы предпосылки для построения реального информационного пространства органов управления городом. Последующие этапы работы углубляли и расширяли это пространство. Расширение предметной области системы привело к пересмотру девиза системы и новому прочтению аббревиатуры МОНИТОР - "Муниципальные Образования + Новые Информационные Технологии = Оптимальное Разви тие". Характерными особенностями предметной области и требованиями к системе являются: колоссальные объемы хранимых данных; сложная семантика предметной области (в окончательном варианте схемы БД имеется 623 класса объектов, 2074 класса связей между ними, которые трансформировались в 731 таблицу с 9528 столбцами); многопользовательский удаленный доступ; критичность ко времени отклика на запрос пользователя; устойчивость к программно-аппаратным сбоям; гарантия отсутствия несанкционированного доступа; наличие богатых возможностей верификации данных. Замышляя такое большое дело, хотелось воспользоваться самыми современными методами и средствами разработки, способствующими повышению качества системы и сокращающими сроки реализации. Предпосылкой для этого явилось появление CASE-систем, в репозитории которых формируется интегрированная модель предметной области.
Эта модель отражает два основных аспекта исследуемой системы: информационный и функциональный. G точки зрения первого - информационного - в предметной области выделяются главные структурные элементы -объекты, их взаимосвязи и характеристики. Именно информационное моделирование порождает в результате проект БД - ее схему.
Второй аспект - функциональный - определяет основные бизнес-процессы предметной области, для информационного обеспечения которых создается информационная система.
Два типа моделирования тесно взаимосвязаны. На первых стадиях бизнес-процессы являются критерием релевантности- анализируемых структурных элементов. В свою очередь при разработке модулей, реализующих бизнес-функции, происходит их привязка к элементам БД; указывается, какие типы объектов читаются,. создаются, модифицируются или удаляются каждым модулем. Взаимно дополняя друг друга, оба типа моделирования способствуют созданию полной и непротиворечивой модели предметной области.
Технология создания МИС может быть с успехом реализована на основе различных методов и; нотаций, а также поддерживающих их программных средств. В нашем проекте эту роль, выполнял Oracle Designer - комплексное GASE-средство, тесно интегрированное с другими продуктами этой же фирмы.
В виду отсутствия средств ОМ-моделирования разработчикам приходилось использовать инструменты, предназначенные для ER-моделирования. Фактически ОМ-схема транслировалась в ER-модель Oracle Designer.
Рассмотрим применение методологии ОМ-моделирования на примере задачи распределения жилья квартирного отдела администрации города (на рисунке 5.2 приведен граф классов для этой задачи).
Класс физических лиц (ФЛ) представляет всех людей, по тем.или иным причинам представленным в БД системы. Класс «Очередь» состоит из мест, занимаемых очередниками в различных очередях на жилье. Класс «Распределение жилья» олицетворяет ордера, выдаваемые квартирным отделом и являющиеся документами, дающими право на заселение. Объекты класса «Распределение жилья для ФЛ» соответствуют строкам ордера о составе семьи, дающим право на регистрацию гражданина по новому месту жительства.
