Введение к работе
ктуалыюсть проблемы. Эффективное решение разнообразных задач в различ-.IX областях человеческой деятельности - области экономики, производства, нау-I, техники, образования, связи невозможно в настоящее время без применения ВМ. Использование ЭВМ требует разработки соответствующих прикладных про-іамм, обеспечивающих решение той или иной конкретной задачи. При создании 5икладных программ, независимо от их специфики, необходимо организовать об-гн данными с информационной средой, которая, в общем случае, может быть обвивана разнообразными наборами данных, а также внешними источниками и притиками' информации. В последнее время появилось множество различных про-іаммньїх средств, организующих работу с данными, которые могут быть исполь->ваны при создании прикладных программ для обеспечения доступа к необходи-эй информации или ее записи. Разработаны мощные инструментальные среды, неющие встроенные средства баз данных, примером которых могут служить clphi, PowerBuilder и т.п. В то же время многие современные СУБД обладают ощным интерфейсом и развитыми вычислительными средствами. Создаются OST-языки, позволяющие использовать язык запросов SQL к различным базам шных непосредственно в кодах программ, написанных на традиционных языках зограммирования высокого уровня. Для того, чтобы стандартизировать форматы із данных, были созданы системы ODBC (Microsoft) и ШАРІ (Borland).
Расширение возможностей вычислительной техники и увеличение масштабно-ги задач, решаемых с помощью ЭВМ, приводят к возрастанию размера и сложно-ги прикладных программ. Разработка программного обеспечения вычислительных істем проводится большими коллективами и затраты на его создание значительно ревышают затраты" на аппаратную часть. В такой ситуации становится весьма ак-^альной проблема обеспечения мобильности прикладных программ, в том числе и о отношению к информационным средам, которая понимается как возможность ыполнения одной и той же программы в различных информационных средах без зменения программы. Упомянутые выше программные средства, организующие аботу с данными, не позволяют полностью решить эту проблему. Изменение груктуры обрабатываемых данных, как правило, влечет за собой необходимость несения изменений в исходный код программы, что может быть очень трудоемким
процессом в случае больших по объему и сложных прикладных программ, или гр бует выполнения реорганизации данных.
Вопросу обеспечения мобильности прикладных программ посвящено миожес во теоретических и практических работ. Наиболее часто п них затрагивается аспсі мобильности прикладных программ но отношению к информационным среда) представленным неоднородными базами данных. В этом случае как основное ере, ство, обеспечивающее мобильность прикладных программ, используется конверті рование баз данных, осуществление которого требует выполнения сложного пр< цесса реструктуризации схем баз данных. Таким образом, конвертирование б, данных требует разработки сложной программы, которая, кроме того, становнтх ненужной после ее первого и единственного использования.
Рядом автором для обеспечения мобильности прикладных программ предлаг; ется использовать подход, который базируется на образовании общей концептуап ной модели данных, для работы с которой и создаются прикладные программы. Дг каждой конкретной СУБД создается средство преобразования "концептуальная мі дель - логическая модель" (см., например, C.C.Wan, Dataplex: an access і heterogeneous distributed databases, Commun. ACM, 1990, 33, N 1, P.69-75; Калині ченко Л.А., Методы и средства интеграции неоднородных баз данных. -М., Наук 1983; Бурыкин И.Г., Семантический подход к проектированию баз данных. - В кні ге "Вычислительные методы и программно-аппаратное обеспечение в научных w следованиях", 1992, С.99-118 и т.д.). Однако, этот способ обеспечения мобилыюст прикладных программ весьма трудоемок, так как также требует разработки прео( разователей моделей данных.
Как было отмечено выше, сложность и стоимость современных программны систем постоянно возрастает. В то же время их жизненный цикл сокращается. Hai более явно это тенденция прослеживается на примере программных систем автом; тизированной обработки документов. Системы подобного назначения обычно по; держивают работу только с документами строго определенного формата (внешнеї вида и характера). Мобильность по отношению к типам обрабатываемых докумеї тов оказывается весьма низкой (фактически изменение формата обрабатываемо! документа или алгоритма обработки документа влечет за собой необходимость м< дификации исходного кода системы).
Обработка потоков документен связана с обработкой больших объемов данных. олому, как правило, программные системы, предназначенные для ее автоматизації, базируются па использовании баз данных. Создание систем автоматизировании обработки документом обычно состоит из следующих этапов: анализ требона-ий, предъявляемых к системе, проектирование базы данных, сопоставление струк-уры данных базы данных с документами в рамках системы интерфейса (см., на-ример, Емельянов Н.Е., Принципы построения документного интерфейса, Управ-яющие системы и машины, N 7, 1991, С.70-76). Развиваемые в настоящее время родства визуального программирования, а также наращивание возможностей са-шх СУБД позволяют значительно упростить процесс создания систем подобного іазначения. Однако, процесс обработки данных, положенный в основу создания тих систем, требует, как минимум, освоения их разработчиком основных средств зыка запросов, широкого круга вспомогательных средств, а иногда и написания ірограмм на различных языках программирования. Освоение этих средств, в том іисле и средств визуального программирования, требует специальной, довольно цштелыюй подготовки и их использование ограничивается узким кругом профес-:иональных программистов. Готовые же системы по обработке документов не источают в свой состав средства, позволяющие пользователю-непрограммисту (со-угветствующее теоретическое и практическое обучение не должно занимать более здного дня) организовать, в зависимости от конкретных условий эксплуатации системы, автоматизированную обработку документов нужного ему в данный момент рормата. В случае необходимости ввести в обработку документ нового формата їли изменить алгоритм обработки документа, пользователь вынужден заказывать новую версию системы или даже полностью ее заменять.
В соответствии с вышесказанным в диссертационной работе были поставлены следующие цели:
разработка теоретического подхода к решению проблемы мобильности прикладных программ по отношению к информационным средам, обеспечение которой не потребует выполнения реструктуризации данных;
теоретическая разработка и практическая реализация инструментальных средств автоматизации обработки потоков документов произвольного формата, адаптация
которых к конкретным условиям эксплуатации не требует программных пшене пий системы и может быть выполнена пользователем любой квалификации.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использование!
современные методы проектирования программного обеспечения, конструировать
алгоритмических языков, теория синтаксического анализа и компиляции.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Предложен метод разработки прикладных программ, позволяющий без измене ния программы организовать ее доступ к необходимым данным, заключенным і источниках информации различной структуры, что обеспечивает эффективносг его использования при создании информационных систем анализа и обработка данных.
-
Предложен метод адаптации прикладных программ к условиям эксплуатации і различных информационных средах, образованных наборами данных различноі структуры, а также внешними источниками и приемниками информации, кото рый в отличие от предлагаемых в настоящее время не требует выполнени: структурных преобразований источников и приемников информации.
-
Предложены принципы создания инструментальных средств управления обме нами данными, которые позволяют во время работы программы в диалоговок режиме формировать необходимые программе структуры данных, использу: различные источники, а также передавать данные прикладной программы в эле менты информационной среды различной структуры.
-
Предложен метод создания систем обработки потоков документов. Метод отли чается от существующих в настоящее время тем, что позволяет организовать, ш внося изменений в исходный код системы, автоматическую обработку (заполне ние, автоматический обмен данными между документами, хранение в базах дан ных, поиск нужного документа и т.д.) потоков документов произвольного вида і характера.
-
Предложен алгоритм адаптации систем обработки документов, построенных ш предлагаемых в диссертационной работе принципах, который позволит пользо вателю любой квалификации организовать автоматическую обработку доку мен тов необходимого ему формата.
Практическая ценность работы. Предлагаемый в диссертационной работе метод :оздапия программ может широко использоваться при создании информационных ;иетем различного назначения.
Предлагаемая в диссертационной работе система автоматизации обработки потоков документов произвольного формата может включаться в состав программных :редств автоматизации повседневной деятельности специалистов, связанных с обработкой документов. На защиту выносятся следующие положения:
-
Метод создания прикладных программ, который позволяет создавать мобильные по отношению к изменениям информационной среды прикладные программы, эксплуатация которых в различных информационных средах возможна без модификации исходного кода программ и выполнения реструктуризации источников и приемников информации.
-
Инструментальные средства управления обменами данными, которые позволяют во время работы программы в диалоговом режиме формировать необходимые программе структуры данных, используя различные источники, а также передавать данные прикладной программы в элементы информационной среды различной структуры.
-
Метод создания систем автоматизированной обработки потоков документов произвольного формата, позволяющий создавать мобильные по отношению к типам обрабатываемых документов программные системы, адаптация которых к конкретным условиям эксплуатации не требует внесения изменений в исходный программный код системы и может быть осуществлена пользователем любой квалификации.
Внедрение. Тематика диссертационной работы связана с проводимыми кафедрой "Прикладная математика" факультета радиоэлектроники и технической кибернетики НГТУ работами по созданию систем управления и автоматизации. Результаты диссертационной работы внедрены Институтом Физики Микроструктур РАН, а также открытым акционерным обществом "ВТОРМЕТ'".
Апробация полученных результатов. Основные положения диссертационной работы докладывались на 4-ой Международной конференции по компьютерной графике и визуализации "GraphiCon-94", на 1-ой Нижегородской сессии молодых уче-
ных, на научно-технической конференции факультета радиоэлектроники и техничс ской кибернетики НГТУ, посвященной 60-летию факультета, на научис технической конференции факультета радиоэлектроники и технической кибернети ки НГТУ, посвященной 100-летию изобретения радио А.С.Поповым и 50-летию по беды в Великой Отечественной войне, на 20-ой Международной конференции и разработке программного обеспечения "ICSE'98", а также на семинарах кафедрі "Прикладная математика" факультета радиоэлектроники и технической кибернети ки НГТУ.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 1 печатных работах: в статьях [1,2,4,5,9,10,11], а также тезисах конференций [3,6,7,8]. Структура и объем диссертации. Основной текст диссертации состоит из введе ния, четырех глав, заключения, списка литературы, приложения. Общий объем ра боты - 124 страницы, включая 112 страниц основного текста, иллюстрированной 20 рисунками, список литературы из 108 наименований, а также приложение на '. страницах, содержащее 2 акта о внедрении результатов диссертационной работы.
