Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса и постановка задач диссертационного исследования
1.1. Основные инновационные и инвестиционные процессы в капитальном строительстве
1.2. Состояние автоматизации управления в капитальном строительстве
1.3. Проектирование систем организационного управления строительной организацией
1.4. Интерактивная графика для обеспечения функционирования СОУ строительной организацией
1.5. Постановка задач диссертационного исследования Выводы по главе 1 42
Глава 2. Проектирование организационного управления реализацией инновационно-инвестиционных процессов
2.1. Технология разработки и реализации инновационно- инвестиционных процессов в капитальном строительстве
2.2. Организационное управление реализацией инновационно- инвестиционных процессов в капитальном строительстве в условиях риска
2.3. Технология проектирования АСОУ ходом реализации ИИП в капитальном строительстве
2.4. Экспертные системы для проектирования и применения автомати зированных систем организационного управления реализацией ИИП
Выводы по главе 2 98
Глава 3. Проектирование алгоритмического и информационного обеспечения АСОУ ИИП
3.1. Проектирование алгоритмического обеспечения решения учетно-аналитических задач
3.2. Проектирование алгоритмического обеспечения решения расчетных задач - 124
3.3.Проектирование информационного обеспечения решения расчетных и учетно-аналитических задач 148
Выводы по главе 3 173
Глава 4. Проектирование пользовательских интерфейсов и кадрового обеспечения АСОУ ходом реализации ИИП 177
4.1. Характеристики и требования к средствам реализации пользовательских интерфейсов 177
4.2. Пользовательский интерфейс, обеспечивающий решение трудно формализуемых задач управления ходом реализации ИИП 183
4.3. Пользовательский интерфейс, обеспечивающий решение многокритериальных задач управления ходом реализации ИИП- 187
4.4. Пользовательский интерфейс, обеспечивающий решение многоцелевых задач управления ходом реализации ИИП - 193
4.5. Пользовательский интерфейс, обеспечивающий решение задач картографирования при управлении ходом реализации ИИП - 197
4.6. Проектирование кадрового обеспечения функционирования АСОУ 203
Выводы по главе 4 212
Заключение 216
Список литературы
- Состояние автоматизации управления в капитальном строительстве
- Организационное управление реализацией инновационно- инвестиционных процессов в капитальном строительстве в условиях риска
- Проектирование алгоритмического обеспечения решения расчетных задач
- Пользовательский интерфейс, обеспечивающий решение трудно формализуемых задач управления ходом реализации ИИП
Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы. В условиях жесткой конкурентной борьбы на рынке реализации строительной продукции все строительные организации (государственные и частные) должны максимально использовать предлагаемые достижения (инновации, ноу-хау) в области строительной индустрии. Это в первую очередь касается капитального строительства, в рамках которого осуществляется возведение и реконструкция объектов, производство стройматериалов, создание новых строительных технологий, разработка перспективных машин, механизмов и устройств, проектирование и внедрение новых информационных технологий, связанных с автоматизацией организационного управления и др.
Ясно, что как собственная разработка инноваций, так и их приобретение для формирования инновационного портфеля в каждой строительной организации, действующей на рынке строительной продукции, требует соответствующих капитальных вложений (инвестиций). Инвестиции требуются, естественно, не только на инновационную деятельность строительной организации, но и на практическую реализацию инноваций в решение задач капитального строительства, начиная с разработки инновационно-инвестиционных проектов и кончая получением их конечного результата в виде возведенных или реконструированных объектов. Поэтому любой инновационно-инвестиционный проект может быть реализован в определенный конечный промежуток времени и требует соответствующего организационного управления ходом инновационно-инвестиционных процессов (ИИП).
Эффективность организационного управления ИИП зависит от многих обстоятельств, например, от квалификации управленческого персонала, обеспечения его деятельности современными информационными технологиями, предполагающими наличие технического, информационного, программного и других видов (математического, лингвистического, организационного, правового, эргономического) обеспечения. Иными словами, эффективность организа
ционного управления зависит от степени его автоматизации. В этой связи в капитальном строительстве, с точки зрения эффективного организационного управления, возникла проблемная ситуация, связанная с неразработанностью проблемы создания и внедрения в практику автоматизированных систем организационного управления (АСОУ) ходом реализации ИИП. Названная проблема является осознанием того, что до настоящего времени не разрешены трудности и противоречия, возникшие в данной проблемной ситуации, средствами наличных знаний и результатами научных исследований.
Основным общим противоречием, определяющим содержание проблемы, разрешаемой в данном диссертационном исследовании, является необходимость эффективного (оперативного, с адекватными управленческими решениями) автоматизированного организационного управления ходом реализации ИИП в капитальном строительстве и отсутствие порядка и правил системотехнического проектирования АСОУ, которые бы удовлетворяли требованиям эффективного управления. В рамках общего противоречия существуют, как минимум, три частных противоречия:
1) между необходимостью иметь научно обоснованную технологию проектирования организационного управления реализацией ИИП и отсутствием технологии разработки и реализации инновационно-инвестиционных проектов в капитальном строительстве в условиях риска, технологии проектирования АСОУ и поддерживающих их функционирование экспертных систем (ЭС);
2) между необходимостью проектирования с учетом специфики организационного управления ходом реализации ИИП в капитальном строительстве, алгоритмического и информационного обеспечения АСОУ ИИП и отсутствием порядка и правил проектирования алгоритмического и информационного обеспечения решения учетно-аналитических и расчетных задач при автоматизированном управлении ИИП в капитальном строительстве;
3) между необходимостью проектирования пользовательских интерфейсов на основе интерактивной графики для обеспечения оперативного и безошибоч ного решения управленческих задач как иерархической человеко-машинной системой (ЧМС) организационного управления ИИП, так и локальными ЧМС, функционирующими на различных уровнях иерархической ЧМС, и отсутствием подхода к проектированию пользовательских интерфейсов для обеспечения решения трудноформализуемых, многоцелевых, многокритериальных задач организационного управления и задач тематического картографирования в капитальном строительстве.
Вопросами системотехники строительства, организационного управления деятельностью строительных организаций при проектировании и возведении строительных объектов и производстве других видов строительной продукции, автоматизации управления строительством на различных уровнях, применением интерактивной графики для решения различных строительных задач уделяли внимание многие отечественные ученные: Ваганян Г.А., Винарик Л.С., Горев В.Н., Григорьев В.П., Гусаков А.А., Заваров А.И., Звягинцева О Л., Ильин Н.И., Казанский Ю.Н., Крупенченко В.Р., Лачков С.А., Лисичкин В.А., Пани-братов Ю.П., Спектор М.Д., Швецов Ю.В. Проблемы разработки автоматизированных систем управления и экспертных систем решались в трудах Геммерлин-га Г.А., Гусакова А.А., Дуворина В.М., Игнатова В.П., Ильина Н.И., Костюхина О.С., Кутухина Е.Г., Мехтиева И.А., Нагинской B.C., Немчина A.M. Вопросы исследования, проектирования и экспертизы человеко-машинных информационно-управляющих систем решались Губинским А.И., Евграфовым В.Г., Коб-зевым В.В., Моргуновым Е.Б., Падерно П.И., Яшиным А.И. Однако в работах перечисленных ученых в прямой постановке не рассматривались пути устранения или снижения значимости названных выше противоречий.
В этой связи разрешение указанных противоречий в значительной степени может быть осуществлено за счет разработки порядка и правил системотехнического проектирования АСОУ ходом реализации ИИП в капитальном строительстве. Сказанным обосновывается актуальность темы данной диссертации, направленной на разработку научно обоснованной технологии проектирования организационного управления ходом реализации ИИП в капитальном
строительстве в условиях риска, технологии проектирования АСОУ и поддерживающих их функционирование ЭС, проектированием, с учетом специфики оргуправления ИИП, алгоритмического, информационного и кадрового обеспечения, проектирования пользовательских интерфейсов АСОУ.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности организационного управления ходом реализации ИИП в капитальном строительстве за счет: 1 разработки технологии проектирования АСОУ ИИП и поддерживающих их функционирование ЭС; 2) разработки технологии проектирования алгоритмического, информационного и кадрового обеспечения процесса функционирования АСОУ ИИП; 3) разработки технологии проектирования пользовательских интерфейсов для решения задач оргуправления ходом реализации ИИП.
Объектом исследования принят процесс проектирования организационного управления ходом реализации ИИП в капитальном строительстве.
Предметом исследования диссертационной работы является разработка технологии системотехнического проектирования АСОУ ходом реализации ИИП.
Задача исследования состоит в разработке технологических моделей проектирования автоматизированного организационного управления с использованием экспертных систем, строящихся на базе искусственного интеллекта, проектирования алгоритмического, информационного, кадрового обеспечения и разработки пользовательских интерфейсов с учетом особенностей оргуправления ходом реализации ИИП в капитальном строительстве.
Исходя из предмета и задачи диссертационного исследования, в работе разрабатываются три положения:
1. Задача автоматизации организационного управления требует в первую очередь разработки общей технологической модели разработки и реализации инновационно-инвестиционных проектов в капитальном строительстве. Во-вторых, необходимо определение существа организационного управления в условиях риска. В-третьих, следует разработать основы технологии проек тирования АСОУ и поддерживающих их функционирование экспертных систем. Названные три аспекта системотехнического проектирования в определенной степени разрешают первое частное противоречие.
2. При оргуправлении ходом реализации ИИП в капитальном строительстве должны решаться две группы задач:
1)учетно-аналитические, имеющие большие объемы входных и выходных данных, которые для удобства пользователей часто представляются в табличной форме;
2) расчетные, для решения, которых используются исходные данные, которые остаются постоянными при каждом решении задачи, при этом реализуется принцип "одноразового ввода данных". В связи со сказанным технологические модели проектирования алгоритмического обеспечения решения названных задач должны учитывать их специфику. Решение задач требует, естественно, соответствующего информационного обеспечения в виде специально создаваемого банка данных, состоящего из ряда информационных баз. Необходимо, с учетом специфики решаемых задач, проектировать инфологические, логические и физические модели данных, выбирать адекватные методы доступа к ним, приемы реструктуризации, реорганизации и хранения. Это положение разрешает второе частное противоречие.
3. Поскольку АСОУ ИИП по определению является информационно- управляющей иерархической ЧМС, то при ее проектировании необходимо руководствоваться нормами и требованиями эргономики и инженерной психологии. Особенно важным, во-первых, является проектирование пользовательских интерфейсов на основе интерактивной графики для решения управленческими работниками трудноформализуемых, многофакторных, многоцелевых задач и задач тематического картографирования. Во-вторых, в ходе системного проектирования необходимо решать задачу разработки кадрового обеспечения функционирования АСОУ как иерархической ЧМС. Это положение разрешает третье частное противоречие.
При разработке сформулированных положений в диссертационной работе использовались общепринятые научные методы и теории: методы общей технологии проектирования АСУ и ЭС, методы проектирования алгоритмического обеспечения функционирования АСУ, методы разработки банков и баз данных и инструкций по их эксплуатации, методы интерактивной графики, методы теории множеств, принятия решений в условиях риска, теории графов, методы искусственного интеллекта.
Новизна разрабатываемых в диссертации трех положений, выводов и рекомендаций определяется следующим:
1) направленностью именно на предметную область автоматизированного организационного управления инновационно-инвестиционными процессами в капитальном строительстве; 2),разработкой комплексного подхода к проектированию и реализации инновационно-инвестиционных проектов и оргуправлению ими в условиях риска;
3) разработкой технологии проектирования АСОУ совместно с экспертными системами для проектирования и применения АСОУ ходом реализации ИИП в капитальном строительстве;
4) разработкой с единых методических позиций порядка и правил проектирования алгоритмического обеспечения для решения двух классов задач орг-управления ходом реализации ИИП: учетно-аналитических и расчетных с учетом их специфики;
5) применением теоретико-множественного подхода к проектированию логической модели данных, разработкой алгоритмической процедуры проектирования реляционной базой данных на основе алгоритмов замыкания и построения минимального покрытия, комплексным проектированием операций реструктуризации, реорганизации, хранения и защиты данных, используемых для автоматизированного решения задач оргуправления ИИП;
6) комплексной разработкой пользовательских интерфейсов для решения задач оргуправления ИИП, имеющих трудноформализуемый, многофакторный и многоцелевой характер, а также задач тематической картографии;
7) созданием подхода к проектированию кадрового обеспечения функционирования АСОУ на основе анализа прошлой деятельности управленческих работников.
Достоверность полученных на основании выдвинутых положений научных результатов, выводов рекомендаций, выработанных в ходе диссертационного исследования обоснована, во-первых, опорой исследований на фундаментальные основы системотехники строительства, методы проектирования автоматизированных систем различных классов, в том числе информационно-управляющих иерархических ЧМС. Во-вторых, достоверность технологий проектирования алгоритмов решения учетно-аналитических и расчетных задач подтверждена применением разработки исходных данных, алгоритмов обработки данных и формирования выходных документов для задач "Анализ выполнения плана себестоимости строительно-монтажных работ в ходе реализации ИИП" и "Получение справки о выполнении плана подрядных работ в ходе реализации ИИП в строительной организации". В-третьих, достоверность предложенной технологии проектирования реляционных баз данных опирается на фундаментальные работы отечественных и зарубежных ученых в области разработки, в том числе и автоматизированной, информационных баз, в том числе и для строительной индустрии. В-четвертых, достоверность технологии проектирования пользовательских интерфейсов базируется на принципах интерактивной графики, нормах и требованиях эргономики и инженерной психологии. Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций, полученных в ходе диссертационного исследования, подтверждена внедрением в практику оргуправления реализацией ИИП в капитальном строительстве, в учебный процесс строительных вузов, апробациях на различного рода собраниях научной общественности и соответствующими публикациями.
Теоретическая значимость диссертационного исследования состоит в развитии методологии системотехнического проектирования автоматизированных систем управления строительством применительно к предметной области автоматизированного организационного управления ходом реализации ИИП в капитальном строительстве. Кроме того, теоретическую значимость имеют модель оргуправления ИИП в условиях риска, алгоритм процедуры логического проектирования баз данных и теоретико-множественный подход к построению их инфологических моделей.
Практическая ценность работы заключается, во-первых, представлении разработчикам АСОУ ходом реализации ИИП в капитальном строительстве технологии проектирования как самих ИИП, так и разработки автоматизированных систем оргуправления ходом реализации ИИП с использованием поддерживающих функций, выполняемых специально разработанными экспертными системами. Во-вторых, в возможности использования для решения практических задач разработки видов обеспечения функционирования АСОУ ИИП комплексного подхода к проектированию средств алгоритмического (математического) и информационного обеспечения в виде алгоритмов решения задач организационного управления и совокупности баз данных для решения этих задач. В-третьих, в создании технологии по проектированию пользовательских интерфейсов для обеспечения решения задач оргуправления ходом реализации ИИП и выработки рекомендаций по проектированию кадрового обеспечения АСОУ ИИП.
Результаты диссертации внедрены в ЗАО "Зарубежстроймонтаж" и апробированы на 2 межвузовских научно-практических конференциях. По материалам диссертационного исследования опубликовано 3 статьи, 4 тезисов докладов, 1 лекция и 2 учебно-методических пособия.
Структура и объем диссертационной работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем - 219с., из которых: оглавление - 2 с, список сокращений - 2 с, основного текста -204 с. (таблиц- 17, рисунков-31 ), библиография - 11с. (112 наименований).
Состояние автоматизации управления в капитальном строительстве
Капитальное строительство является одной из важнейших отраслей промышленного производства, от темпов развития которой во многом зависит возможность наращивание экономического потенциала во всех сферах материального производства, рост благосостояния и улучшение условий жизни россиян в регионах, субъектах РФ и в России в целом. Переход к рыночным отношениям в экономике страны предъявляет особые требования к развитию капитального строительства, повышению его эффективности и качества. Для достижения этих целей необходимо решить такие проблемы, как создание и внедрение новых строительных материалов и конструкций, разработка новых видов строительной техники, повышение эффективности проектно-изыскательных работ и качества проектных решений, совершенствование стройиндустрии за счет улучшения технологии и организации капитального строительства, разработка и внедрение инноваций во всех сферах капитального строительства, совершенствование управления инновационно-инвестиционным циклом.
Каждая из перечисленных проблем, охватывая определенную область деятельности, имеет свои специфические особенности и соответственно специфические пути решения, осуществляемых комплексом организационных, экономических, технических и управленческих мероприятий. Общим для всех сфер деятельности, включенных в область капитального строительства, является то, что они реализуются через решение определенных задач, которые можно назвать общим термином — строительные задачи [15, 35]. Вариант классификации строительных задач представлен на рис. 1.1 По основанию классификации "специфика сферы деятельности и получаемых результатов" строительные задачи подразделяются на задачи, возникающие: 1) в сфере научных исследований и опытно-конструкторских разработок, 2) в проектно-изыскательной деятельности, 3) в сфере производства строительных деталей и конструкций (стройиндустрии), 4) в строительном производстве, т.е. при реализации инновационно-инвестиционного цикла в капитальном строительстве.
По признаку "сущность объектов, преобразуемых в ходе ИИП" строительные задачи, независимо от сферы их возникновения можно подразделить на два вида: 1) задачи, при решении которых преобразуются материальные объекты, превращаясь в материальный продукт в процессе строительного производства; 2) задачи, при решении которых преобразуются информационные объекты, превращаясь в информационный продукт, обеспечивающий управление производственной деятельностью в капитальном строительстве.
По основанию классификации "использование в управлении строительством, научной, конструкторской и проектной работе" строительные задачи можно подразделить на следующие три класса:
расчетные задачи, осуществляющие вычисления по более или менее сложным формулам с использованием небольшого количества исходных данных и получаемых результатов; а процесс вычислений достаточно трудоемок (например, расчет строительных конструкций);
учетно-аналитические задачи, характеризующиеся большим объемом обрабатываемых неоднородных данных, преобразуемым по простым формулам, но количество таких операций велико и их трудоемкость связана как с количеством вычислений, так и необходимостью подготовки, группировки и сортировки больших объемов данных (например, учет движения материалов);
управленческие задачи, связанные с обработкой информации состояния о ходе инновационно-инвестиционного строительного процесса и выработки информации управления, воздействующей на ход названного процесса (например, управление ходом реализации ИИП).
Как было сказано в п. 1.1 одним из важных направлений повышения эффективности решения строительных задач является разработка и внедрение в процесс управления автоматизированных систем управления строительством. Опыт создания и внедрения АСУС различных классов [5, 7, 14, 24, 35, 42] показал, что большие потенциальные возможности этих систем часто не реализуются непосредственно на производстве строительных работ и в ходе реализации ИИП. Одна из причин этого — несовершенство организационных структур управления строительством в условиях внедрения АСУС. Анализ показал [1, 6, 13, 16, 18, 21, 22, 40], что АСУС должны быть принципиально двух отличных типов: технические и социально-экономические. Последние при неправильном их формировании без предварительной перестройки организационных структур не только не приносят эффект, а наносят убыток и дискредитируют саму идею управления строительством.
Анализ состояние развития методологии создания и внедрения АСУС позволяет выделить некоторые проблемы, слабое решение которых существенно сдерживается недостаточным уровнем методологических исследований [35]:
1. Неразработанность конкретных методов системотехники АСУС, состава и структуры их подсистем, возлагаемых на них функций.
2. Неразработанность основ информатики АСУС, состава и структуры их информационного обеспечения.
3. Слабое развитие методологии оргпроектирования в строительстве, его целей, принципов, задач, стадий и этапов.
4. Неправомерная подмена отсутствующей новой технологии разработки интегрированных АСУС технологией традиционного проектирования отдельных задач и их компонентов.
5. Подмена требований специфики управленческой деятельности требованиями к быстро меняющимся техническим параметрами вычислительной техники, что тормозит исследования методов стимуляции естественного интеллекта на основе изучения естественных алгоритмов функционирования мозга, инженерно-психологических факторов, формирования нового информационного обеспечения управления строительства в новых экономических условиях.
6. Неразработанность методов оценки уровня, очередности, эффективности создания АСУС, использования новых экономических показателей, адекватных эффективности АСУС, отсутствие комплексных ( экономических и технических) показателей оценки, что приводит к использованию принципиально неверных показателей оценки уровня автоматизации управления строительством, не учитывающих снижение общих затрат.
Организационное управление реализацией инновационно- инвестиционных процессов в капитальном строительстве в условиях риска
Особенность сферы организационного управления реализации названных проектов в капстроительстве состоит в наличии многочисленных многоотраслевых связей организаций и предприятий, создающих готовую строительную продукцию в виде производственных мощностей, зданий, сооружений и объектов различного назначения. Поэтому целесообразным является использование системотехнического подхода [14] для проектирования организационного управления реализацией инновационно-инвестиционных проектов в капитальном строительстве. Такой подход позволяет логически определить и оптимизировать взаимосвязанные действия всех участников строительного комплекса в интересах конечной цели—создания готовой строительной продукции при наименьших затратах ресурсов за счет обоснованного внедрения инноваций и правильного использования инвестиций. Проектирование автоматизированных систем организационного управления реализацией ИИП в каждом отдельном случае должно включать: анализ потребностей, формулировку задач, определение критериев проектирования, моделирование, проверку реализуемости, оптимизацию, реализацию проектных решений и др. однако названное проектирование является не просто последовательностью отдельных этапов, процедур, операций, а интеграционным процессом, где каждая процедура или операция может быть многократно повторена. При системотехническом подходе этот принцип является основополагающим и широко реализуется путем использования математических методов и соответствующих информационных технологий.
Наряду с системотехническим подходом при проектировании организационного управления реализацией ИИП целесообразно использовать и функционально-моделирующий подход, который предполагает разработку и использование экономико-математических моделей, которые отражают функциональные взаимосвязи при формировании портфеля ИИП, оценки эффективности каждого из них и практической реализации в сфере капитального строительства. Экономико-математические модели являются необходимыми и обязательными независимо от того, в какой (детерминированной, стохастической и т.д.) постановке решаются задачи организационного управления реализацией ИИП.
Наряду с функционально-моделирующим подходом для выявления учета и контроля социального и экономического эффекта от организационного управления реализацией ИИП в капитальном строительстве может быть использован метод функционально-стоимостного анализа (ФСА) [17]. Сущность метода ФСА заключается в системно-функциональном технико-экономическом исследовании каждого проекта, направленном на обеспечение заданной эффективности его реализации. Для этого необходимо выявить функции внедряемого проекта и его составных частей, определить их взаимосвязь.
Использование нормативного подхода [18, 19] должно обеспечивать экономию всех видов ресурсов при организационном управлении внедрением про екта. Обоснованность и стабильность нормативной базы капитального строительства является важнейшей основой эффективной инновационно-инвестиционной деятельности.
Развитие системотехнического и функционально-моделирующего подходов требует широкого использования новых информационных технологий с применением современных информационно-программно-технических средств вычислительной техники [20, 21, 22]. Из всех типов автоматизированных систем управления (АСУ) наиболее сложными являются АСУ организационного типа, ориентированные на управление организационными, экономическими и социальными процессами. К этому типу АСУ и должна относиться АСОУ процессом реализации инновационно-инвестиционных проектов, которая ориентирована на трудноформализуемые управленческие задачи и управление коллективами специалистов, связанных с управлением в капитальном строительстве.
В рамках АСОУ процессом реализации инновационно-инвестиционных проектов необходимо использование современной вычислительной и организационной техники, вычислительных и диалоговых систем, на основе которых должны создаваться эффективные подсистемы.
В нашей стране стоимость проектных работ составляет около 2% общего объема капитальных вложений, а зарубежные проектные и строительные фирмы и корпорации в современных условиях затрачивают на проектные, инновационно-исследовательские работы 5-8% общего объема инвестиций [21, 22]. Последнее объясняется тем, что в условиях ускорения внедрения инноваций (научно-технического прогресса), интенсификации строительного производства необходимы более глубокие, вариантные проработки проектных решений с учетом внедрения новейших достижений науки и техники, существенного сокращения всего инновационно-инвестиционного цикла при оптимальных затратах финансовых, материальных и трудовых ресурсов. Для этого требуются большие затраты на научно-исследовательские работы в области строительных инноваций. Следует подчеркнуть, что такие затраты, как правило, быстро и многократно окупаются.
Эффективность внедрения инноваций в основные четыре части инновационно-инвестиционного строительного проекта тесно взаимосвязана с методами реализации этих инноваций в процессе проектирования, что иллюстрирует (см. рис. 2.2).
Проектирование алгоритмического обеспечения решения расчетных задач
Во многих практических задачах используются исходные данные, которые не изменяются при каждом решении задачи — постоянная и условно-постоянная информация.
В расчетных строительных задачах такой информацией являются, требования руководящих документов, характеристики материалов, машин и механизмов и т. п.; в учетно-аналитических задачах — наименования и характеристики объектов, виды работ, наименования исполнителей и заказчиков, источники финансирования, плановые показатели и другие подобные данные. Часто результаты, полученные в процессе одного решения задачи, используются при ее последующих решениях или при решении других задач.
При вводе данных в ЭВМ с клавиатуры пользователь затрачивает время не только на сам ввод (что особенно весомо в учетно-аналитических задачах при больших объемах исходных данных), но и на отыскивание нужных сведений в справочниках и других документах.
Для минимизации времени решения и затрат человеческого труда целесообразно предусмотреть в постановке задач, использующих постоянную и условно-постоянную информацию, запись таких данных на диск с последующим считыванием их с диска, осуществляемым программно, без участия человека. Таким путем реализуется принцип "одноразового ввода данных".
При организации единых баз и банков данных в них концентрируется информация, используемая в различных прикладных задачах, и одноразовый ввод данных осуществляется в процессе наполнения и обновления базы. Тогда при решении частных задач из общей базы автоматически выбирается необходимая для них информация.
Постановка задач в такой ситуации требует знания системы управления базой данных, используемых в ней принципов организации информации, способов формирования рабочих массивов и т. п. Это предполагает определенную профессиональную подготовку. Поэтому рассмотрим реализацию принципа одноразового ввода данных в локальных задачах, решение которых основано на создании собственной информационной базы. Имея подобный алгоритм, профессионал при необходимости может легко трансформировать его, ориентировав на централизованный источник информации.
Особенности постановки задач с организацией хранения информации на внешних запоминающих устройствах заключаются: 1) в расширении анализа информации (выделении данных, обновляемых с разной периодичностью, их соответствующей группировке и формальном описании); 2) в определении методов и соответствующих им процедур для ввода и записи информации на диск, их считывания в процессе решения задачи, организации структуры алгоритма, обеспечивающей наиболее, рациональное выполнение этих функций.
Данную постановку можно реализовать в рамках методики последовательного анализа.
1-й этап (конкретизация исходных данных) необходимо проанализировать их с точки зрения периодичности обновления и учесть при выявлении однородных параметров: в одну группу объединяются показатели, характеризующиеся однородностью обработки и единовременностыо обновления.
2-й этап (анализ и формализация исходных данных) пункты, связанные с получением информации, необходимостью хранения и формальным представлением данных при хранении.
В целом последовательность анализа на этом этапе выглядит следующим образом. 1. Анализ параметра: а) характер параметра; б) предполагаемое использование; в) вид информации (оперативная, условно-постоянная или постоянная) и способ ее получения; г) необходимость хранения. 2. Формализация представления и обозначение: а) формальный вид информации (цифровая или символьная); б) способ представления (переменная или массив); в) обозначение при обработке; г) обозначение при хранении (имя файла на диске).
НаЗ-м этапе (анализ и формализация вычисляемых данных) надо также добавить пункты, связанные с организацией хранения информации: 1 (г) — необходимость хранения; 2 (г) — обозначение при хранении.
Существенно видоизменяется методика анализа и формализации решения задачи. При такой постановке сложно разработать сразу детальный, алгоритм, как это сделано в примере, рассмотренном выше. По этому целесообразно использовать метод последовательной декомпозиции, разукрупнения решения задачи, выделив в зависимости от сложности алгоритма два или три уровня анализа: системный, укрупненный (при необходимости) и детальный.
Пользовательский интерфейс, обеспечивающий решение трудно формализуемых задач управления ходом реализации ИИП
Формализованный подход к логическому проектированию реляционной БД может быть основан на определении структуры функциональных зависимостей на множестве атрибутов [61]. Синтез логической модели реляционной БД сводится к последовательной нормализации отношений и их приведении к наиболее высокой возможной нормальной форме. Считается, что эффектная БД представляет собой совокупность отношений, находящихся в четвертой и даже в третьей нормальной форме.
Пусть шесть ниже приведенных свойств функциональных зависимостей используются в качестве правил вывода из заданного набора функциональных зависимостей F = {f\,f2,—,fk} новых функциональных зависимостей. 1. Е- Е 2. E- Q,H= E- Q и Е-+Н 3. - #.и Hf Q EQ- H 4. - # и - = - #? 5. Е-+Н и -» = - 6. Е-+Н и HQ- J = EQ- J где: E,H,Q,J - подмножества атрибутов из совокупности возможных атрибутов (р = {Ах,Аг,...,Ап).
Операция "замыкание" Fa пары p,F есть получение из F множества новых функциональных однозначных зависимостей F" по следующим трем правилам: Fxa :если Ec ptто(Е-+E)eFa F2a :если E QeFau (Q- H)eFa,mo (E-+H)eFa r-, : если (E- Q\jH)eFa,mo (- g)eF и (E- H)GF0 Операция "замыкание" Lanapbl p,L для множества многозначных зависимостей Z = {/,,/2,...,/„} есть получение из L множества новых функциональных многозначных зависимостей Ьа по следующим трем правилам: Ц :если EcQ,mo (Q-+- E)eLa Ц:если (E- A\Q)eLa и (E- - Q\E)eLa,mo (- - )eLa Ьаг:если (E - Q)eLa и (Q - - Z)p La, mo {E - - L\Q) = La Вводится понятие "элементарное замыкание" F как такой части Fa, в которой все функциональные зависимости являются элементарными.
Замыкание, представляющее собой набор функциональных зависимостей Е-+ Н, находится в канонической форме F?, если мощность # = 1, т.е. Я представляет собой подмножество из одного атрибута At {АХ,А2,...,А„}-При этом производится замена - Я на -
Множество F является минимальным покрытием F, если выполняются следующие условия: (F ) =F И VH[JF справедливо для Н F, т.е. не существует собственного подмножества Я из F такого, что Я также является покрытием, которое определяется первым свойством. Функциональная зависимость Е- Я является полной, если выполнены следующие условия: (Е- н)е FH не существует Е сЕ такого, что функциональная зависимость (Е -» Я ) є F. Множество всех полных функциональных зависимостей из F0 также определено на p,F к обозначенному как PF{ p,F). Минимальным покрытием третьей нормальной формы является множество { cpi:, Ft, , і = 1,2,..., п] схем БД, если выполнены следующие условия: [jFj =F : pi,Fi находится в третьей нормальной форме относительно F\ PJ, где\ - ограничения F;Ft = (( -) , где -ограничения F и (JF, на pt . Таким образом, F\cp{ есть множество всех элементов ( -» Я) є F = E[JЯ р,. На основе введенных понятий и определений может быть построен алгоритм, позволяющий установить существование покрытия третьей нормальной формы для схемы p,F 1. Построение канонической формы замыкания F p,F . 2. Формирование множества всех полных функциональных зависимостей G. Проверка выполнения равенства F? p,F =F cp,G .
Если равенство выполняется, то покрытие третьей нормальной формы для схемы p,F существует.
Пусть F = {fl,f2,...,fk} есть множество функциональных зависимостей для атрибутов А = {А1,А2,...,А„}. В качестве примера можно рассмотреть граф G{F), представленный на рис. 3.8.
На графе имеются следующие виды функциональных зависимостей: fl:ACG- E;f2:P E;f3:AD-+P;f4:BC-+D;f5:AC- B. Если шестому правилу вывода (правило псевдотранзитивности) поставить в соответствие булеву операцию "+ ", то при условии, что, например, /, получена по этому правилу из /2 и /з, можно записать /j = /2 + /3. Эта операция является некоммутативной и несанкционированной. Единственность минимального покрытия F определяется отсутствием в графе G(F) циклов.
