Введение к работе
Актуальность темы. Рост объемов и сложности обрабатываемой информации, увеличение требований к достоверности и полноте информации в автоматизированных информационно - управляющих системах обуславливает необходимость дальнейшего совершенствования их программного и информационного обеспечения. Современные тенденции развития информационных систем состоят в переходе от централизованных вычислительных систем к интегрированным системам, разрабатываемым по принципу локальных и распределенных автоматизированных банков данных.
Информационные системы, разрабатываемые на основе использования автоматизированных банков данных, позволяют образовывать гибкие структуры данных, объединяемые в специальным образом организованные базы данных (БД). Для организации высокоэффективной автоматизированной информационно - управляющей системы необходимо корректное и продуманное проектирование отношений в БД, составляющей ее основу. Каждая БД должна обладать строго определенной совокупностью значений параметров, отвечать необходимым требованиям и иметь структуру, не содержащую избыточных информационных элементов и взаимосвязей.
В настоящее время не существует типовой структуры для автоматизированных информационно - управляющих систем и формализованных методов проектирования оптимальных структур БД, поэтому их разработка и реализация является актуальной задачей.
Целью работы является разработка и оптимизация моделей и алгоритмов автоматизированного проектирования локальных и распределенных баз данных.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
создание модели концептуального уровня и модели логического уровня локальных баз данных (ЛБД), а также формализация процедур преобразования концептуальной модели в модель логического уровня, выделения запрещенных фигур (ЗФ) такого преобразования и их расщепления;
создание методики оценки влияния расщепления той или иной ЗФ на значение функционала оптимизации;
разработка алгоритма выбора оптимальных логических моделей ЛБД;
разработка критерия и метода многокритериальной оптимизации структур ЛБД;
создание методики проектирования распределенных баз данных (РБД) с оптимальными характеристиками;
разработка пакета прикладных программ реализации предложенных методов и процедур и создание системы автоматизированного проектирования (САПР) ЛБД и РБД.
Методы исследования. При выполнении работы применен комплекс методов дискретной математики, включающий методы теории множеств, векторной оптимизации, характеризационного анализа и теоретико - графовые модели.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана эффективная двухуровневая модель ЛБД, положенная в основу создания САПР БД, которая отличается от существующих тем, что отражает информационные потребности пользователя как на концептуальном, так и на логическом уровнях;
выявлены ЗФ преобразования модели концептуального уровня в оптимальную логическую модель и предложены алгоритмы их расщепления;
предложен метод многокритериальной оптимизации структур ЛБД, позволяющий проводить оптимизацию уже на первом этапе проектирования, что значительно сужает дерево поиска оптимального варианта структуры;
предложено два подхода к проектированию РБД, позволяющих получить РБД с оптимальными характеристиками;
предложена совокупность формализованных методов и процедур, являющаяся по сути единой методологией автоматизированного проектирования БД;
на основе предложенных моделей и методов разработана и внедрена САПР ЛБД и РБД, в которой автоматизированы этапы получения и оптимизации проектных решений при проектировании ЛБД и РБД.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований;
работоспособностью и соответствием предъявляемым требованиям спроектированных с применением разработанной САПР БД.
Практическая ценность работы состоит:
в создании единой методики проектирования БД для локальных и распределенных информационных систем;
разработанные модели, алгоритмы и программные средства позволяют автоматизировать все этапы выработки и оптимизации проектных решений при создании ЛБД и РБД;
внедрение предложенной САПР позволяет сэкономить время разработки БД в среднем на 15-20%.
Реализация результатов работы. Разработанная САПР использована при проектировании РБД для автоматизированной информационно - управляющей системы Управления Жилищно -Коммунального Хозяйства (УЖКХ) г. Владикавказа и для автоматизированной системы управления экологическим мониторингом Министерства Экологии РСО-Алания. Экономический эффект от внедрения системы в УЖКХ составил 52 тыс.руб. в год, а от внедрения системы управления экологическим мониторингом - 68 тыс.руб. в год. Основные результаты выполненной работы внедрены в учебный процесс в рамках курсов "САПР" и "Информатика", в курсовом и дипломном проектировании.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий» (г.Москва-г.Владикавказ, 1998г.), научно-технических конференциях СКГТУ (г.Владикавказ, 1998 - 1999 г.г.) и Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике научно - технического прогресса» (г.Ставрополь, 2000г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 7 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 82 наименований и 2 приложений. Общий объем диссертации 126 страниц, включая 24 рисунка и 11 таблиц.
