Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Модели проектирования распределенных реляционных баз данных на основе локальных вычислительных сетей (на примере системы управления мелкосерийным приборостроительным производством0

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Модели проектирования распределенных реляционных баз данных на основе локальных вычислительных сетей (на примере системы управления мелкосерийным приборостроительным производством0"

/

миристерство шки, ВвШЕЛ илссш и технической политики россии

московский ордена трудового красного зяажш экономико-статкстаческия шсшуг

На правах рукописи УЖ 5T9.SG5.7-

воробец Степан кодаович модш провгкрования распредеяешх регяшопных баз

дашых на основе лошшд вычислительных сетей / на примере система управления мелкосерийвда приборостроительным производством/

C8.00.I3 - экопомзко-матекетичесхие метода

Автореферат длссертанпи на соютачза учено» степени -каядидатз эконог/лческЕл науя

.'¿сскра 1922

Работа выполнена ва ка$едр? проектирования экономических информационных сис.еа Московского ордена Трудового Красного .Знамени ааономщсо-сгатнстнческою института.

ЕаутанЗ руководитель - доктор экрномичесшш наук,

профессор Дотлшов Э. Я. Официальные опсненты - доктор экономических наук.

профессор Романов А. Я.,, кандидат экономических наук

• »•

Азеев А. А

Ведущая организация - Научно- исследовательская институт информационных систем при Московском комитете по науке и технике

Защита состоится 1992 г. в часов на

заседании специализированного совета К.053.19.03 в Мовковском орд'ча Трудового Красного Знамени экономико-статистическом институте по адресу : П9501, Москва, уд. Нежинская, 7.

С-. диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан гш/и^А 1992 г:

Учений секретарь специализированного ' совета, кандидат экономических наук.

( , ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

*- 'дмгуап^иость гены. Коренная перестройка хозяйственного механизма, осуществляемая на современном этапе развития общества, определяет необходимость принципиального преобразования систем управления хозяйством не только на региональном, но и на внутрифирменном уровне.управления предприятиями, цехами, участками. Объем и глубина научных исследований вопросов совершенствования систем управления не соответствует р«алышм нувдам народного хозяйства, особенно в области выработки конкретны!, научно обоснованных и проверенных на пра;.гаке рекомендация, которые могли бы быть использованы на промышленных предприятиях. Изменение условий хозяйствования диктует необходимость разработки и реализации систем управления (СУ), основанных на качественно новых принципах создания информационных и управляющих систем. Сегодня с полным основанием мокно утверадать, что переход к новой высскоинформативной технологии в >правлении - является определяющим направлением совершенствования управленческой деятельности, позволяющий стабилизировать экономические показатели предприятия в условиях.рынка. Особенно вайю обеспечить реализацию вовеЯтт. . информационных теи логий на приборостроительных предприятиях, которым предстоит жесткая конкуренция с • ведущими приборостроительными фирмами Запада. Новые информационные технологии призваны внести'. качественные изменения во всю информационную инфраструктуру предприятия. Эти технологии позволяют перейти от разрозненных упраапенческих информационных систем к созданию единой общезаводской с"стеми сбора, обработки и выдачи информации. П'этому актуальна задача создания внутризаводской информационной инфраструктуры, обеспечивающей переориентацию всей деятельности в сфера управления предприятием на полное удовлетворение пформацисных потребностей руководителей

всех уровней. Необходимость теоретического исследования общих принципов создания такой ннфраструкг/рк, а также практическая реализация процесса ее проектирования опредр'лили выбор теш диссертации.

Цель н задачи исследования. Целью диссертации является исследовагае направлений повышения эффекта -ности управления галкосарЮпм приборостроительным производством в условиях* рынка, разработка методологических основ создания информационного обеспечения систем управления и их алгоритмическая реализация.

В соответствии с поставленной целью решены следующие задачи:

- проведен анализ особенностей функционирования и определены я.адравлеквя соверлвнствования концепции система управления приборостроительным производством г. уел jbhhx рынка:

- проведена структуризация и формализованное описание ^ункиий управления приборостроительным .производством;

~ на основе анализ?* существующих методологий проектирования информационного обеспечения в вида баз данных (БД) обоснована необходимость использования формализованного описания семантики предметной области (ПО);

- проведен анализ требований к семантическим моделям и обоснован выбор метода сетнттог.кого моделирования, представлягящего синтез ПК-моделирования (EXTENTJON ЮТТТУ-RELAriOiJSHlF) и систем представ ления знаний к виде семантических сктей;

- разработан алгоритм генерации логической скоки рмиидастоов в из специфицированной концептуальной моде.-m НО;

- разработана E'Kohomhwv математическая .-¡шть-за оптимяльзк.1 структуры распределенной баги данных (РяНД), позшлявдал-минимизир вэть га-фата в систсме нриилтия упр'иданчг-окич рпаекий;

- разработала гл-тодилп и чод'-ль ¡чМирн СДОЛ,1к>л1?*1яипямфм1 1'яГ-Л

среде локальных вычислительных.сетей (ЛВС).

Методика исследования. Теоретическую и методологическую базу исследования составляют метода сиг. темного анализа процессов обработки экономической информации, логического кппструщювания, семантического моделирования и проектирования баз данннх. В ходе исследования использовались труды отечественных и зарубежных ученых в области теори" управления,теории сложных экономических систем,концептуального и даталогического проектирования баз дашт. Для конкретнее исследований использованы приемы и модели математического программирования, математической логики,теории множеств,теория управления,сетей Петри.

Объект исследования. Объектом исследования является система управления приборостроительным производством з условиях рынка.

Научная но: азна заключается в разработке теоретических и методологических положений семантического моделирования и автоматизированного конструирования информационной инфраструктуры предприятия,как основы повышения эффективности управления приборостроительным производством б условиях рынка.

К иовнм результатам относятся:

- разработанные автором принцыю построения система управления приборостроительным производством;

- методика семантического моделирования системы управления производством, являющаяся синтезом ЕЕК- моделирования и систем представления знаний семантическими.сетями;

- методика и алгоритм генерации логической схема реляционной РзБД из специфицированной концептуальной модели ПО;

~ экономико математическая модель синтеза оптимальной структур! РаВД, позволяющая ьшшшэироватт- стоимостные и временные затрата в СУ ггрибоу -)строи"ельным производством (ПП);

• - ¡методика и знбе). ^ СУБД.поддерживаиазй №БЛ в среде ЛВС.

Практнческая ценность, апробация и внедрение результатов работы.

Прак: гческая ценность работы зэнж^автся в том, что результаты проведенного исследования и выполненных Научных разработок могут Лить использованы при создании на приборостроительных предприятиях современных высокоинформативных СУ производством. Предложенные инструментальные средства проектирования РаБД позволяют адекватно отображать семантику ПО в виде ее концептуальной модели, обеспечивающей повышение качества управленческих решений за счет развитых интерфейсов конечных пользователей. Методика и алгоритм автоматической генерации логической схема РаБД позволяют избежать необоснованных проектных решений, а такке уменьшить затраты на этапе создания информационной инфраструктуры предприятия. Экономико- математическая модель синтеза оптимальной структуры РаЕД, позволила минимизировать врементае и стоимостные затраты на этапе эксплуатации информационного обеспечения СУ ГОТ.

Результаты проведенного исследования нашли применение при разработке АСУП на ПО "Львовттрибор",я также внедрены на Талдомском опытном экспериментальном заводе "Промсвязь".

Основные результаты проведенных исследований докладывались и осуждались на Всесоюзной научно-практической конференции "Примени-яме вычислительной техники и математических методов в научных исследованиях" 7-9 июня 1990 г. в г. Севастополе.

Публикацгч. По теме диссертации опубликованы пять работ общим объемом около I.4 печатного листа.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, ш водов го главам, заключения, списка литпратура и орялоктий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуально* п. тени диссертации, с^рмули-раваш нем. и задэчп исследования, опп-делок оФлхт исследования.

показана практическая значимость работы.

В пошой главе "Совершенствование системы упраапения приборостроительным производством иа базе распределенной системы обработки информации* анализируются особенности функционирования пргЗороетроительного предприятия в условиях перехода к рынку, определена система принципов совершенствования СУ производством, проведена структуризация управленческих решений с последующим их формализованным опйсаш'ем.

Для исследуемых приборостроительных, производств характерен сравнительно короткий жизненный цикл продукции. Поэтому одалм из главных критериев эффективности • системы ■ управления приборостроительным производством оказывается их способность обеспечить быструю адаптацию производства к динамично меняющимся требованиям рынка. В этих условиях в качестве основных направления совершенствования СУ ПП в диссертации выделены следующие:

- увеличение возможностей диверсификации. предопределшвдх адекватность выпускаемой предприятием продукции состоянию спроса;

- гарантия качества и соблюдение сроков поставки готовой продукции, являющиеся одними из главных моментов в борьбе за -потребителя;

- защита освоенных рыьков сбыта за счет снижения цены продукции при удовлетворительном уровне эффеттивности производства.

В диссертации обоснованы два.пути реализации совершенствования СУ производством:

- технологии гибкого производства и проектирования:

- согласование процессов в системе управления.

Реализация первого направления состоит * разработке систем гибкого реагирования на колебания экономических условий производила и со стояк;!:; рынка за счет функциогш;>овашгч информационного обостючв-ния-нроаг-водстаешпа систем з реальном масштабе времени.

-а-

Сугъ второго направления состоит в создании согласованных мекд собой подсистем управления процессами,образуидими ьнутренниЛ конту и подсистемам'.; управления процессами внешнего контура,непосредстве но связанного с рынком. Такое согласование предполагает развит» коммуникационной .сети между объектами производства, снабжения распределения.

Анализ существующей системы управления показал е° главны недостаток - строго вертикальную схему механизма принятия решени Потребность в реализации,наряду с вертикальными,горизонтальных связей меаду субъектами СУ обусловлена существующими материальны* связями. Это определило необходимость создания информационной раструктуры в видь РаВД. Структуризация управленческих функций совроменпой СУ производством представлена г таблице (рис.1).

,-------------------------,

Управление деятельностью предприятия на рынка товаров

Производство

Материальнс

техническое обслухиваш

1. Анализ рынка

2. Маркетинг продукта

3. Поиск клиентуры

4. Управление договорной кампанией

5. Управление поставками приборов потребителям ■

1. Управление запасами материалов,деталей и узлов

2. Среднесрочное планирование

3. Календарное планирование

4. Управление производственной программой

5. Программирование снабжения производства

6. Управление складами ГЩО и внутризаводским транспортом

Планирование поставок ко« плектущих, материалов 1 сырья

Управление складами ОМ'

Управлений запасами

Рис.1.Структура системы управления приборостроительным прокзьодст] Реализация информационной инфраструктуры ОУ производством в ни. Ра БД обусловлена преимуществами децентрализованных приицит

построения СУ производством по сравнению с цонтрализованными. Анализ этих принципов показал их следующие преимущества!

- скмается информационная блок^а периферийных управленческих слухб производства на уровне цехов, участков;

- реализация горизонтальных связей позволяет вести информационное обеспечение в реальном масштабе» времени.

Анализ показывает, что на условия функционирования ГО сильное влияние оказывают вероятностные факторы. Это предопределяет необходимость применения достаточно сложных оптимизационных моделей СУ. К этим факторам относятся:

- неритмичность поставки сырья и комплектующих;

- прогулы рабочих предприятия;

- поломки оборудования и технологические сбои;

- колебания спроса на 11ро ^утдао. предпри«тая;

- нарушение финансовой дисциплины потребителями продукции.

В 'диссертации обоснована необходимость построения адаптивных систем управления производством, базирующихся на семантическом моделирован™ экономшсо-ггоизводстве1..шх систем и оптимизационных процедурах принятия решений. Сложность создания информационного обеспечения таких систем с использованием методов семантического моделирования обусловлена высокой степенью динамичности, нефункциональными связями (алгоритмическими и эвристическими) мекду отдельными процессами ПЛ. Семантическая юдель является исходным пунктом в процессе создания информационной и программной реализации . адаптивной системы управления производством.Отображение семантики системы упряшюшя приборостроительным производством требует первоначального проставления ее содержательных аспектов в формализованном ь.ле.

Приборостроительное■производство рассматривается на множестве дискрета-' моментов времени Т - (1, ^,..., ). Плановая траектория

приборостроителъного производства задается вектором

X(t> = (x1(t)....,xn(t)), t- 6 Т. xI,,"»xn ~ плановый уровни выпуска продукции. Реализация плана в момент временя t определяется вектором

Y(t) = .(y,(t),...,yn(t)). Выполнению плана препятствует система дестабилизирующих факторов, воздействуицая на производство но рассматриваемом интервале времени и представленная векторам

V(t) - (71(t).....vd(t)), t « «Jf^+l1* Для нейтрализации возмущений на том же интервале времени предпринимается регулирующие воздействия

U(t) = (U| (t).....u0(t)). t « itkttk>1).

Параметры производственной система (номенклатура продукции, состав изделий,технологическая сеть производства,структура производственны: мощностей и т.д.) представлены вектором

W<t) == (w,(Vi.....»syst1)). t « Т.

Тогда уравнение динамики производства мокко гзшсот/ в еле дутое!

виде

Шк+1> - F(Y(tK), W(lk). lJ(t), V(t)), t * ltfc,tk+1l.

где ? - некотсрий оператор, пределяетций динамику выпуска произведет

на интервале t^11. В общем случае он могет задавать

алгоритмически. Систему плалнровшшя,рассчитывавшую плановые траект

рии производства, можно представить уравнением r;tRM) -- Z,(Y(\),Q(tk(1.>W(i.;..))>

где Z - система процедур, реалиаумцап фушппта планирования, Q(t) = (Q^ (t),... ,Qj (t); - счожестио планируемых показателей эффективности производства в момент t « Т.

Во второе главе диссертации "Концептуачь>юе моделирование системы управления производством как средство ее интеллектуализации " рт

-и-

смотрены требования, предъявляемые к концептуальному моделировании как со стороны конечных пользователей систеш.так и непосредственно проектировщиков РаБД, дан анализ подходов к процессу семантического моделирования, обоснован выбор средств представления семантики, npf длокена модель синтеза оптимальной структуры РаБД, разработан -алгоритм трансформации концептуальной модели в отношения реляцион-• ной распределенной БД.

Использование семан"чческих моделей в процессе проектирования БД позволяет исключить необоснованные проектные решения за счет автоматизации преобразования примитивов семантики Гю в схемную •структуру реляционных ГЛ. Существует множество абстрактных систем (семантических- моделей данных), представляющих целостную систему понятий для моделировагич семантики ПО и обладающих определенной степенью общности. Они отображают наиболее существенные особенности реальных систем.

Анализ семантических моделей позволил классифицировать их следующим образом:

- "постреляционнне" модели данных,являющиеся дальнейшим развитием реляционных, представленные бинарными семантическими моделями (методология NLAM) и PER - моделями (DATAID-1, М*);

- функциональные семантические мидели, акцентируйте внимание на реализации процедурной семантики ПО и представленные в методологиях POM, POL, OA PICT;

- сетевые семантические модели, реализование в методологиях TAXIS, Mí/1, SU?í+.

Ириведешшй в диссертант анализ семантлческих моделей показал необходимость применения на отапе концептуального моделирования подхода, представляющего- синтез системы E5R - моделирования и систем прэдетакг ния 'знаний в ваде семантических сетей. Определяющими в

выборе такого подхода являются следующие его свойства:

- развитость средств спецификации семантики ПО;

- возможность представления всех структурных аспектов семантики -статического, динамического и процедурного;

- близость базовых категорий модели к естественным элементам (объектам, процессам) системы управления, что делает средства манипулирования структурными элементами семантической модели близкими к естественному язы"у;

- реализация двух основополагающих принципов концептуального моделирования - абстракции и локализации.

Основу предлагаемого подхода составляет понятие сущности, представляемое в виде следующего выражения:

F = (попе, sch, pop), где nome в NOMS,nom - имя сущности,a NOMS - полное множество имен всех абстрактных механизмов системы соматического моделирования j sch(E) - множество структур S. Sch(E) = <S}>, 31 6 S. Структура Sj - это кортеж cnom, min, шах, comp, d>, гд<з nom « NOMS - имя структурного элемента,

min, max. - кардинальности (минимальные и максимальные ) составных элементов сущности,

comptSj) - 0, если простой атрибут. COinp(Sj) - ÍSj) - В противном О луч;:'; , j - I.Jj.

рс'р(Е) = (еоо, val,, где еоо(Е) - (е,.....еп) - множество

экземпляров сущности. valiE)- öoc(F.) iE), где cUE) - домен значений сущности Е: с1(е) ¡глот. V, ПК,-. Здесь . nom g NOMS - тш домона, V(d) - многкетао его значений,

ЯМШ - множество д</!1.у':тимн;! сл«>:р<.>чпЯ иад одачетшмк V(ö).

Отнсшения мевду сущностями продставлени кортекек -

R = <nomr, tpa, sch, рор>,' где nomi- « NOMS - имя связи,

tpa(R) - сущности, участвующие в связи, tpa(R) = iEj, rj, mliij, maxj) , где Ej- сущность, участвующая в связи R, i-j r f/OMS - роль сущности Е^ в связи R, mltij и maXj - кардинальности связей сущности E-j. Sch(R) и pop(R) - схема и домен значений связи R, Анализ процессов СУ производством показал необходимость •использования следующих абстрактных механизмов их формализованного представления:•

-классификации,позволяющей рассматривать множество индивидуальных объектов, элементарных процессов как.некоторый класс или тип;

-агрегирования. представляющего форму взаимосвязи классов и являющегося высшим классом абстрактных мэханиз:,юв семантических моделей. Оно представляется в виде А = RAiA^,.'...,Ап), где А - класс агрегат, Л1 ,А2,...- классы компоненты. Здесь А^ состоит в отношении "является-частыо" к классу А,причем свойства А^ в А игнорируются;

• - обобщения, представляемого в вьде В - Rû(B|,B2.....

и выражающего родовидовые отношения меяду классами. Определяющим в отношении обобщения является наследование свойств,которое реализуется сверху-вниз и может быть представлено в виде кортежа <0о,ко,во>, где Gq-имя обобщающего класса,к0- название свойства, sQ - свойство.

• Тогда для класса подвида формальное преде авление в виде кортеяа

имеет "ид <Gn,pn,s_>, где я., и а_ находятся в соотношении "ifl-a ;

Р Р Р • ° Р

-ассоциации.группирующей вместе различные абстрактные механизмы с целью фс -шрования более общего понятийного типа, обладающего

определенными свойствами.Этот абстрактный моханизм можно представить в виде ацикличного прямого многоуровкего графа, корнем которого является оОщИ понятийный тип, вершинами - (множество ранее определенных хлассов событий, объектов.

Рассматриваемый подход предполагает не только определенное множество механизмов абстракции, но и строгие правила их конструирования, что делает, в отличии от ЕЕЯ - моделирования, его принципы замкнутыми и опреде." энными. В основе семантической модели лежит база знаний,в которой накапливается содержательная информация о системе управления производством.Общение с базой знаний реализовано на двух уровнях - метауровке и прикладном, диализ системы правил показал целесообразность их классификации в семантической модели по следующим классам:

- описанию абстрактных механизмов, составляющих множество примитивов семантической модели;

. - описанию ограничений на их существование.

- отдельную группу составляют правила преобразования концептуальной модели.

Представление примитивов ЕЕЛ-моделирования в виде семантической сети позволяет представить в концептуальной модели динамический аспект семантики с помощью средств остевой навигации. На начальной стадии имеется описание мет^коицепция,адаптированной по отношению к ЕЕР-понятиям, п виде модели представления знаний семантическими сетями. Система лредстшльния знаний основана на понятиях "концепта" и "роли".Структура концептов Определяется композиционными операциям? принятии в семантических сетях - специализацией,ограничением значений, ограничением кардинальности, р&ябиениом.

Посредством споциализапии определяется попятив на подмножестве крицетггов с нясл-эдоваиичк свойств. Ограничение кардинальности

определяет кардинальность ролей в отношениях меаду отдельными концептами. Ограничение значений выделяет типы объектов для мнонества ролей. Взаимосвязь концептов, образующая абстрактный механизм более высокого уровня, представлена операцией разбиения.

Определеше правил построения как метаконцепции, тзк и концептуальной модели ПО в виде системы знания, которые специфицированы на языке представления знаний, г°>ет возможность занесения их в структуры памяти ПЭВМ с помощью языка логического программирования Пролог. При атом метауровень и объектный уровень явно не разграничиваются.

Построение концептутальной модели СУ производстьом реализуется в виде следующей последовательности шагов:

- определение сущностей л их свойств;

-определение на заданном множестве сущностей абстрактных механизмов в виде иерархии подмножеств и иерархии обобщения;

- определение связей между сущностями;

- определение ассоциативных абстрактных механизмов в виде прямых зциимчных графов (ПАГ);

- определеше правил ограничения значений для полного множества ролей;

- графическое представление концептуальной модели ПО в виде семантической сети;

- формализованное описание метаконцепшш и концептуальной модели на языке спецификации знаний;

- реализации представления знаний о ПО на языке Пролог.

При проектировании информационного обеспечения системы управления производством в шд.; РаБД одним из наиболее сложных вопросов является определение ео эффективной структуры.

Я дисс^ртпции предлагаются модель сиптеяа оптимальной структуры

РаБД, базирующаяся на следующих, принципах:

- использовании методологии построеюг сложных систем;

- многокритериальной системе оценок проектных решений;

- реализации экспертных суждений. проектировщика по тем критериям которые не поддаются аналитическому представлению;

- в качестве допустимых принимаются эффективные по Парето вариан ты решения.

Динамический аспект семантической модели представлен в виде следующих формализованных описаний. Пусть

и = -

множество потенциальных пользователей системы, представляющих операционные и функциональные подразделения предприятия. Решаемые е системе задачи представлены непересекающимися множествами

\ = •••, п 2ц = О,

где - множество задач, решаемых к-ым пользователем. «к = ... —

-»астош решения задач га некотором интервале времени.

тк ~ .. —

граничная оперативность решения задач.

С отношение информационных элементов и задач системы управления задается матрицей Е = ^е^Ц' • г - 1....И0. 1=1...;10. Заданным "читается и множество используемых в сети в качестве сервер-машин типов ПЭВМ - N = Ш^}, J = 1,...^.

Вектор Б = (з^) - задав! цены, ис1г чьзуемых в ЛВС сервер-машин Сложное^ о синтеза структуры РаВД состоит в дос-шкшш разумного компромисса между многочисленными противоречивыми критериями систе мы. Главные критерии оценки систеш РаВД:

- стоимость проектируемой -чстеми информационного обеспечения;

■ время решепгия всего шохеси.а регламентируемых задач,реализую

щих оправляющие воздействия на производственную систему.

Существует ряд критериев системы РаБД, не поддающихся аналитическому представлению. Таким образом, задача синтеза оптимальной структуры представляет итеративное комбинирование выполнения аналитической модел" с решениями проектировщика относительно неизмеримых количественно критериёв.Методологию,составляющую основу рассматриваемой модели синтеза,можно представить следующим образом.

Пусть F = (Fj.), 1 = 1 ,...,И - вектор критериальных оценок РаБД, X «? Ф - вектор переменная рсшения.Ф - область существования вектора X. Операция оптймиэации вектора целевых функций Din F(x) сострит в нахождении так называемых "недоминируемых" значений двоичного вектора X. Если Хи х"« Ф и Р(X) <• Р (X), то считается,что х'домини-рует над значением х'.' Смысл доминируемости решения X состоит в том, что в векторе F(X) существует хотя бы одна компонента, значение которой больше чем в F(X). Задача оптимизации сводится к нахождению множества недоминируемых решений Р по отношению к начально заданному Xq Задание Xq заключается в нахождении начального набора значений переменных решения, который бы удовлетворял ограничениям модели. В качестве метода,используемого для генерации множества недоминируемых решений Р, применяются широко известные эвристики поиска с заменой. Пусть Хр е Ф - начальное допустимое решение, й котором некоторые компоненты имеют значс шя I, а остальные - 0. Если Г ■ набор всех возможных вариантов структуры РаБД, полученный в результате работы

алгоритма эвристики из начального реииния Уп к I Г 1= М, то Г =

. I М • О о и

{'(,...,'< !.Пусть Р = F;X' t - начальный целевой вектор решения и

'Ч « R - вектор восмоуцых допусков, составляющих вектора-функции

F. Тогда подано»с.во недоминируемых переменных решения X будет

ограничиваться ^лидущим. условием -

. О

Ф Г, {X - V I tF(X) - PCX >1 < Е>.

Следует отметить интерактивную сущность эвристики, которая является основой в рассматриваемой модели синтеза оптимальной структуры РеБД. 8 конечном итоге оптимальный вариант структуры РаБД определяется проектировщиком и в процессе решения задачи принимаются только оптимальные по Парето альтернативы.

Если ,Р2) - век.ор целевой функции, где FT ~ критерий стоимости системы информационной инфраструктуры. - критерия оперативности решения всего множества за-эч СУ 1Ш, то модель синтеза оптимальной структуры РаБД представим следующим образом.

Р (Ft (X (V, D>), Р2 (К (V, D))) —> mln при следу игах ограничениях: (X (V, D)) < WS Тг (X (V. D)) < tr .

где X (V,"D) - вектор переменных мод ли, g

W - граштая допустимая стоимость информационного обеспечения СУ ПП,

Тг - фактически затраченное время решения r-ой задачи к-го пользователя.

Представим в формализованном виде критерии оценки проектируемой системы, перемени*') и ограничения модели. Переменные, задавшие структуру РаБД и узлов ЛВС, представлены в виде матриц.

v = llviqll • 1 = 1.....V Ч =•■ 1.....К0-

где 7jq= 1, если i-ый информационный элемент размещается в q-ом узл* ЛВС и Ущ .-О-в противном случае.

D = Па^И . 3 = 1.....J.

где djq= 1, если .1-ый тип ПЭВМ используется в качестве сервер -машин в q-ом узле ЛВС и dj^-О - в противном случае.

Тогда составляющие вектора целевой функции F=(Pj. F^) зад; п'ся следующим образом.

Е Е

■q=1 3=1

Pf= Е Е (е., + в}) • djq.

гдо Р® - стоимость системы технического обеспечения РаБД для з-го варианта структуры узлов ЛВС;

е., - стоимость ¿-го типа ПЭВМ, используемого в качестве сервер-

и

машины в ЛВС;

- стоимость комплекта аппаратура присоединения ¿-го типа ПЭВМ

к сети:

- переменная, задающая тип ЫВМ, размещаемой в q-oм узле для в-го вэркнта структуры ЛВС, входящего в множество *недоминируемых" решений Р.

R0

F2 = Е (Тр+ Т°), г=1

где Р2 - время, затрачиваемое на решение всего множества регламентированных задач системы управления.

Время выборки информации из локальных баз данных равно

ко тг

'4 - Е Е q I tj * d3q Е1г» Vlq. j eJ 1-1

rr°> tj - среднее гремя выборки одного экземпляра информационного элемента из локальной базц данных для ,1-го типа ПЭВМ.

V^ - перем»'а,ая, определяющая размещение 1-го информационного ■ ;wit.MiMfTn ц с-м узле- ТОГ, для варианта структуры ГаВД, входящего в

мн^г-ч-тк» • шмьмымрусшх решений Г Рремч Tj. .,з»"грячивпрм«е па пере ."¡с ирп (.-т--нии г оЧ зчдячк, о1федг;ляется соотношением

Премч Tj. .,з>"грячивпри«е на передачу информации по каналам связи

к0 ir

Тг = П Е \r* V tk * Vt . q=1 1=1

где Е^яЬ^-объем в байтах передаваемого 1-го информационного элемента из g-ой локальной БД в 1-ую, где решается задача г;

t - среднее время передачи байта информации по каналам связи. Время взаимодействия с сетевой операционной системой равно

Л

Тг = Е £ min (ф * t° * V1 , i « L. q«1

где t°- время одной инициализации программ транспортного и сетевого протоколов для q-ott локальной БД;

min (EßJ - средневзвешенное число инициализации этих программ. Считается- i; лесообразннм. выбрать мушмальное значение количества экземпляров 1-го информационного элемента из всех размещенных в узле q для г-ой задачи.

Прк генерации множества недоминируемых решений осуществляется их проверка на допустимость согласно следующему структурному ограничению ' nq? nql»

где Т!°- объем свободной памяти на "винчестере" в q-ом узле для ;;-го варианта топологии ЛВС.

требуемый объем памяти в узле q для размещения 1-го информационного элемента согласно i-ому варианту структуры РаБД В диссертации разработан алгоритм генерации ■ стнопегай реляционной схемы БД г-ч ее концептуальной модели. Анализ лрименяемык в проектировании методик преобразования коцептуальной модели в отношения схемы реляционной БД показал их главный че ¡¡остаток -игнорирование динамических характеристик семантичес эй модели. Это обусловлено противоречивостью кр* ""ериэь проектирования БД на раолич

ных этапах его реализации, которая декларируется в стандарте АК31/ХЗ/БРАГ1С, разделяющем систему на различные уровни, соединенные между собой интерфейсами. В рассматриваемом в диссерта ли алгоритме используется принцип "перманентной подгонки" физических структур БД . в соответствие с требованиями к ним на уровне конечных пользователей. В основе этого принципа лежит идея учета ограниченных правил зависимости критериев на различных этапах проектирования.

Сам процесс преобразования концептуальной модели ПО отношения реляционной БД состоит из последовательности следующих шагов:

- этап "хярактеризации" решаемых в системе управления задач на концептуальной модели. На этом этапе устанавливается. соответствие каждой задачи управления структурным элементам концептуальной модели (сущностям,связям,ПАГ).Оно реализуется в Риде навигационных средств концептутальной модели;

- упрощение концептуальной модели с целью трансформации таких абстрактных механисмов представлишя семантики ПО, как обе ,'щение и агрегация, в НЕЙ - примитивы, которые имеют непосредственные аналога! в реляционной БД;

- непосредственно генерация схемы реляционной БД. Предложенный в диссертации алгоритм реализован на языке Пролог и представляет собой автоматическое средство проектирования реляционных БД. Ок составляет единое целое с системой ^рмализованного щ оставления знаний о ПО, основанных на семантических сетях и специфицированных яп языке нрэдетавления знаний.

В третьей главе "Практические аспекты реализации процесса про' -ктирования распределенных баз данных в системе управления прибора-строительным производством" представлены результаты практической реализации концептуальной модели оистс-мы управления приборостроительным производством, технического и программного обеспечения системы

РаБД в среде ЛВС.

В оснолу методики сбора требований к системе управления, предложенной в диссертации, положены метода структурного анализа. Процесс предпроектного исследования СУ ПП реализуется последовательностью следующих действий:

- сбор требований пользователей системы в виде кратких описаний на естественном .языке;

- фильтрация и классификация этих требований, предполагающая структуризацию описаний функций управления,по трем классам объектов - опера'шям, данным и событиям;

- построение структурных диаграмм СУ производством;

- формализованное представление взаимодействия процессов системы управления в виде сетей Петри;

- формирование глоссариев данных, операций и событий.

Посла структуризации семантики СУ по подмножествам 'данных, операций и событий реализуется первый этап процпса проектирования РаВД - построение концептуальной модели. Как результат концептуального моделирования системы управления приводится полное мнокество правил и фактов, специфицирующих семантику ПО, на объектном, и на ме "ауросне.

Наиболее важный вопрос практической реализации РаБД - задача р"Оора СуПД, поддерживающей проектируемое информационное обеспечение в среде ЛВС. Анализ подхогэв в решении этой задачи позволил выделит! следующие-эгаш ее реализации:

- форма, 1вание требований к СУБД конечных пользователей;

- определение подмнокества СУБД - кандидатов;

- окончательный вн^ор ^УВД по строго ?ор">лизовагашм критериям выбора.

В основу методики выбора СУП положил ме^од экспертных оценок.

Пуоть система критериев, по которым оценивается система, представляет множестве, К =0^), 1 = 1.....I. Ранжирование оценок осуществляется методом Дельф, обеспечивающим анонимность, гг'тшовой ответ, регулируемую обратную связь. Представлены они в виде матрицы

R ||г1р|! , 1 = 1.....1, р = 1.....Р.

Оценка каждого СУБД '- кандидата представлена в виде тензора О = (OplJ).

Выбор лучшей СУБД осуществляется методом определения взвешенной сум мы оценок множротва критериев с помощью формулы ^

h = = » fi • A =-1-где

i=i г_1

W^-вес 1-го критерия для J-го СУБД-кандидата, ^-определенный из матрицы R средневзвешенный ранг 1-го критерия. , W^-j определяется последовательностью следующих действий. Рассчитывается матрица относительных оценок критериев О' = (0'р1))), где 0'plJ = max(OplJ) - 0plJ.

Р

Из матрицы 0' определяется значение V^j = с О'р^.

Р=1

Вес каждого критерия по всом экспертам определяется по формуле L

wu = vu ^ - vi.i

С.УБД,1юлучишув максимальную взвешенную оценку Zmax= max(Zj), рекомендуется иексльзотшть в качество прог; • :яюго обеспечения ГаБД СУ.

Гешинис задачи синтеза оптимияльпой структуры ГаБД позволяет определить co-.vi.-in w структуру локальных БД и узлов ЛВС,составляющих B»Ivprj-miv.'lBfc> 'Л -^тго-укол сбоспечппвл системы управления.

Структуря РаБД определяет основные характеристики, параметры и требования к ее техническому и прс ""раминому обеспечению.Особенности СУ производством предопределили выбор древовидной структуры ЛВС, узлами которой являются сегменты с звездообразной топологией. Для практической реализации сегментов и коммуникационной подсети обоснован выбор ЛВС тиль ArcNET. В качестве сетевой операционной системы выбрана Advanced Netware 286, достоинства которой состоят в ее' высокой надежности,' мощных средствах синхронизации и доступа,защиты данных, эффективности распределения памяти на винчестере.

В работе приводятся практические рекомендации по проектированию прикладного программного обеспечения системы управления приборостроительном производством.

В заклкго та диссертации обобщены основные выводы и результаты проведенного исследования.

' Основные результаты работы.

1 .Проведен анализ условий функционирования приборостроительного производства в условиях перехода к рыночным отношениям и определены пути совершенствования системы : травления.

2.Выработаны принципы построения систем управления производством на базе современных информационных технологий, основанные на формализации функций управления.

3.Проведен шализ методологий проектирования информационного обеспечения и определена пути его реализации в систем" управления приборостроительным производством.

4.Предложена методика реализации процесса сбора и ^нализа пользовательских требований на предпроектном втап" исследования системы управления с использованием методов структурного анализа

и моделирования вз; злооьязи процессов управления сетями Петри.

5.Виработрн подход и методика построения семантической модели системы управления производством,основанная на использовании систем представления знаний семантическими сетями. Обоснован выбор средств спецификации семантики ПО, предстаатявдей множество правил и фактов на объектном и метауровне.

6.Разработаны и реализованы ва языке Пролог алгоритмы автоматической генерации реляционных отношений из специфвдирсвьлтой концептуальной модели.

7.Разработана экономико-магемат.леская модель синтеза оптимальной структуры РаБД.Предложена система алгоритмов I реализации.

8.Выработан подход и методика выбора СуБД, поддерживающая распределенную обработку в ср-чде ЛВС.

Э.Приведены рекомендации и обоснован выбор сетевого программного .. технического обеспечения РаБД в системе .управления приборостроительным производством.

10.В условиях возрастание сложности и объемов ■ современного приборостроительного щюизводства обоснована необходимость развития методов (формализованного' управления, которые составляют основу современных высокоипформативных технологий управления. В диссертации предложена целостная • система моделей реализации информационного обеспечения этих технологий, основанная на моделироЕ-чии семантики ПО.

Л.Реализация щлдложинной методики проектирования РаПД на про-изн'1дсгв(;Ч1"-'«? о *<\кип.лияи "Лг ловприбор" ¡г Тлидомском опытном зкспе-ртигепяьисю хат-лг пЦ?«ыстяъп позволила стабилизировать ?шют-ческ«.-) ночаэ.чггл» пр-'-Л!'рлчт^й я услашях п-сч-ошю меияюцягося спроси, снизить ур'.'Гняь цн1>а№}.ц!--ч)ног:> нраиннодстпа,уменьшить сроки оборз-"иваьмости обсргэ'!'!чл средств, .уменьшит!. нормативные затаен. Сьолп-¡¡-гне-ниое. нупс^не-нн? клана 1;ог.7ак>к «1<нлось 1фямнм следствием ре а-

лизации высокоинформативной технологии управления приборостроительным производством.

По теме диссертации опублякова1п следующие работы.

1. Структуризация и метод исследования предметной области подсистемы сбыта на приборостроительных предприятиях / Проектирование информационных систем. СО,научных трудов МЭСЙ - М., 1989. - 0.3 п.л.

2. Имитационно-оптимизационное моделирование топологии РаБД на предприятии. //Проектирование интеллектуальных информационных систем: Сб. научных тиудов МЭСИ. - М.. 1990.- 0.4 п.л.

3. Оптимизация размещения информации в РаБД при распределенной системе обработки данных. //Проектирование интеллектуальных информационных систем. Сб. научных трудов МЭСИ. - М. ,1990.-0.25 п.л.

4. АРМ специалиста .для исполнений лазерных гироскопов в интегрированных АСУ //Проектирование интеллектуальных информационных систем: Сб. научных трудов МЭСИ. - М., 1990. - 0.2 п.л.

5. Концептуальная модель - как средство интеллектуализации системы управления производством //Проектирование информационных систем: Сб. научных трудов МХИ. - М., 1991. - 0.25 п.л.

ЗшахЧ /¿ЛТвр. -УСР

I »«принт МЭСИ Б. Савв. пер. 14