Введение к работе
Актуальность темы. Основным содержанием современного этапа развития человечества является переход к обществу, в котором определяющая роль принадлежит информации. Информация становится стратегическим ресурсом. Инфраструктуру общества формируют способы и средства сбора, обработки, хранения и распределения информации. Информация, информационный фонд в условиях создания, функционирования и развития систем городского управления являются главным источником эффективного принятия решений. В этих условиях одной из характерных особенностей современного этапа научно-технического прогресса является широкое и интенсивное использование математических методов, средств информатики и вычислительной техники в системах городского управления. Разрабатывается, вводится в действие и модернизируется большое число автоматизированных информационно-управляющих систем т* самых различных городах России и стран СНГ. Поэтому повышение качества и эффективности создаваемых систем, сокращение сроков и затрат на их разработку и внедрение являются важными народно-хозяйственными задачами.
Крупный вклад в развитие теории и прикладных методов создания автоматизированных информационно-управляющих систем для сложных социально-экономических объектов внесли труды многих отечественных и зарубежных ученых. В их числе : А.А.Воронов, В.М.Глушков, Д.М.Гвишианн, СВ.Емельянов, Н.Н.Моисеев, Г.СПоспелов, И.В.Прангишвили, В.АЛрапезников, В.Н.Бурков, Ю.Н.Иванов, В.М.Вишневский,. Ю.СПопков, Л.Т.Кузин, В.В.Кульба, Б.Я.Советов, В.И.Скурихин, В.Ф.Кротов, А.Д.Цвиркун и другие.
Эффективное использование вычислительной техники в системах городского управления требует значительных трудозатрат на создание программного и ігаформацнонного обеспечения соответствующих систем обработки данных. Одним из направлений повышения эффективности создаваемых в массовом масштабе систем является использование при их разработке формальных методов и моделей проектирования программного и информационного обеспечения и современных средств управления сверхбольшими распределенными базами данных.
Анализ содержания задач управления городским хозяйством Москвы показывает, что только распределенная интегрированная информационная система (ИИС), построенная на базе современных средств вычислительной техники и средств связи, позволит на основе достоверных и оперативных данных оптимизировать подготовку и процедуру принятия решений как руководящих органов, так и городских структур с последующим их контролем выполнения.
Решение проблем создания эффективных ИИС,
функционирующих на базе быстродействующих СУРБД, позволит перейти на качественно новый, более прогрессивный уровень в использовании средств вычислительной техники ' в управлении городским хозяйством. Именно назревшая необходимость организационной перестройки технологии административного управления городом на современном уровне делают актуальной проблему разработки интегрированной информационной системы, оптимальной по архитектуре, технологии обработки заданий и управлению распределением ресурсов, от качества которой существенно зависит эффективность управления городским хозяйством.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационными планами научных исследований РАН по комплексной проблеме "Кибернетика" на 1986-1990гг. (раздел 1.12.4 "Разработка методологии проектирования проблемно-ориентированных АСУ"), в рамках Постановления Правительства Москвы и плана информатизации г.Москвы, планом научных работ Института проблем управления по теме "Разработка теоретических основ, методологии и промышленной технологии автоматизированного проектирования информационно-управляющих систем".
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка моделей, методов и инструментальных средств создания распределенных интегрированных информационных систем и высокоэффективной системы управления сверхбольшими базами данных, а также их широкое, внедрение и использование для управления городским хозяйством (на примере г.Москвы).
Методы исследования. Основные результаты диссертационной работы получены и математически обоснованы с использованием аппарата системного анализа и исследования операций, реляционной
алгебры, теории массового обслуживания, теории графов, методов оптимизации и других разделов современной теории управления.
Научная новизна состоит в том, что в результате проведенных исследовании, анализа и обобщения опыта проектирования и эксплуатации автоматизированных систем городского управления впервые :
- определены основные особенности крупных городов и регионов
как крупномасштабных объектов управления. В качестве основы
формализованного описания городов и регионов предложена
совокупность типовых элементов и их характеристик. Выделены
типовые задачи совершенствования управления хозяйственным и
социальным развитием крупных городов в условиях проводимой
экономической реформы;
- предложена новая информационная технология создания,
ведения и использования сверхбольших баз данных с использованием
разработанной высокоэффективной СУРБД HyTech;
- разработаны и использованы в СУРБД HyTech модификации
косвенного метода реализации операций реляционной алгебры и
эффективный метод доступа к данным, основанный на предложенной
технологии обработки индексных массивов с использованием битовых
последовательностей;
разработаны методы аналитического моделировашш функционирования ИИС, основанные на расчете специальных функций свертки и вычислении функций распределения случайных величин, характерных для модели;
- поставлены и решены задачи определения оптимальных
периодов обновления, реорганизации-и восстановления баз данных с
использованием дифференциальных массивов;
- поставлены и решены задачи выбора эффективных вариантов
распределения ресурсов для обеспечения функционирования и развития
ИИС;
- на основе расширенных возможностей СУРБД HyTech,
принципов модульности и типизации разработана структура типовой
системы информационного обеспечения крупных городов и регионов.
Практическая ценность. Предложенные модели и инструментальные средства позволяют создавать эффективные распределенные интегрированные информационные системы для
управления крупными городами и регионами. Использование предложенных методов, алгоритмов и программ проектирования ИИС и СУРБД HyTech позволяет снизить трудоемкость и приведенные общие затраты на разработку, внедрение и функционирование создаваемых систем в среднем в 10 - 100 раз.
Разработанные методы* алгоритмы, программные средства и СУРБД HyTech могут быть использованы при создании автоматизированных информационно-управляющих систем широкого класса и назначения в научно-исследовательских институтах, проектных организациях и вычислительных центрах, разрабатывающих, внедряющих и эксплуатирующих автоматизированные системы управления.
Внедрение. Эффективность разработанных в диссертационной
работе методов, моделей и СУРБД HyTech подтверждена
положительным опытом их широкого использования при
проектировании ИИС различного уровня и назначения для городов
Москвы, Алма-аты и др. При непосредственном участии автора они
использованы при проектировании, внедрении и эксплуатации
функциональных подсистем ИИС г.Москвы : (Общегородская
справочная система, Информационная система Московского бюро
технической инвентаризации, Информационная система Московской
регистрационной палаты, Информационная система Комитета по
управлению имуществом Москвы, Информационно-вычислительная
сеть Налоговой инспекции по г.Москве и Управления Департамента
Налоговой полиции), а также при разработке н внедрении
информационной системы Международной спутниковой связи IntelSat,
информационной системы Налоговой службы Республики Казахстан,
информационной системы Международного коммерческого управления
"Аэрофлот", земельного кадастра Московской области,
автоматизированной системы медицинского обслуживания
Онкологического центра и поликлиники N4 Южного муниципального округа г.Москвы, нижнего звена интегрированной системы информационного обеспечения Межотраслевой Автоматизированной Системы Научно-Технической Информации (МАСНТИ) и других автоматизированных систем различного назначения.
Использование разработанных моделей, методов и СУРБД HyTech позволило существенно сократить временные и стоимостные затраты на
проектирование, внедрение и эксплуатацию ИИС, повысить их функциональные характеристики. Официально подтвержденный экономический эффект от внедрения разработанных моделей, методов и СУРБД HyTech составил : 250 000 рублей (в ценах 1986г.), 350 000$ США (по Московской регистрационной палате), 1 400 000$ США (по Налоговой службе Республики Казахстан).
Личный вклад. Все основные положения и результаты, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно.
Аппообация работы. Основные результаты диссертационной
работы докладывались и обсуждались на Международной конференции
"Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях." Москва, 1995г., на
международных выставках "Комтек", "Информатика", "Cebit" в 1993,
1994 и 1995г.,на научных семинарах "Информационные ресурсы
Москвы" в 1993-1995гг., на научно-техническом совете Института
межотраслевой информации (ВИМИ), Москва, 1982г., на XIII научном
семинаре "Системные исследования ҐАСНТИ" - "Проблемы интеграции
информационных ресурсов автоматизированных центров НТИ"
Тбилиси, 1982г., на республиканской конференции "Математические
методы в задачах исследования сложных систем" Пенза, 1984г., на
Всесоюзном семинаре "Проблемы автоматизированной обработки
информации" Москва, 1985г., на Всесоюзном семинаре молодых ученых
и специалистов "Информатика" и вычислительная техника", Звенигород,
1986г., на VII региональной школе-семинаре по оптимальному
проектированию и смежным вопросам, Ростов-на-Дону, 1936г., на IV
Всесоюзной конференции "Проблемы техники в медицине", Тбилиси,
1986г., на V Всесоюзной школе-семинаре "Интеллектуальные банки
данных", Ереван, 1986г. .
Публикации. Результаты проведенных автором научных исследований опубликованы В 39 научных трудах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и приложения и содержит 323 страницы машинописного текста, 37 рисунков, 20 таблиц, а также список литературы (183 стр.- наименования).
