Исследование и разработка методов обеспечения целостности данных в информационных экономических системах тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка методов обеспечения целостности данных в информационных экономических системах"

РГ Б ОД

На правах рукописи ББК: 65 в 641

Орлова Марина Вячеславовна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ДАННЫХ В ИНФОРМАЦИОННЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

08.00.13 - Экономико-математические методы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 1997

Работа выполнена на кафедре " Информационные технологии и математические методы в экономике" Воронежского государственного университета.

Научный руководитель - кандидат экономических наук, доцент

Никифоров Алексей Иосифович

Официальные оппоненты - доктор экономических наук, доцент

Чистов Дмитрий Владимирович кандидат технических наук, Горчинсхая Ольга Юрьевна

Ведущая организация - Научно-исследовательский

институт "Центрпрограммсисгем"

Защита состоится 5 июня 1997г. в 12.00 час. на заседании диссертационного совета К 174.04.02 Финансовой академии при Правительстве Российской Федерации по адресу: 129848, Москва, ул.Кибальчича, д. 1, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Финансовой академии при Правительстве Российской Федерации.

Автореферат разослан 29 апреля 1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат экономических наук,

доцент Шеина Т.Н.

1. Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследования. Деятельность отечественных предприятий, прежде всего товаропроизводителей, б условиях рыночной экономики кардинально изменила требования к качеству управленческих решений. Централизованное планирование и гарантированный сбыт любой продукции сменились полной хозяйственной самостоятельностью при реализации произведенного товара. Для того, чтобы успешно конкурировать на рынке, иметь устойчивое финансовое положение и перспективы роста, необходима более полная, оперативная, актуальная информация для прогнозирования, планирования, учета и анализа экономической деятельности предприятия.

Большинство участников рынка оказались не готовыми к новым экономическим условиям. Одной из причин медленной адаптации предприятий в условиях рынка является отсутствие на них современных автоматизированных информационных систем (АИС), позволяющих оперативно решать постоянно возникающие нестандартные задачи. Именно на основе применения новых информационных технологий возможно совершенствование процесса управления для любого экономического объекта.

Современные АИС дают возможность интегрировать процессы прогнозирования, стратегического и оперативного планирования, полного учета и анализа на основании применения технологии баз данных (БД), представляющих информационную модель взаимосвязанных экономических объектов в совокупности с актуальными, полными и достоверными данными об их функционировании. Кроме того БД обеспечивают информацией процесс разработки алгоритмов, реализующих необходимые экономико-математические методы, а также более простые информационно-поисковые функции на основе системы запросов и отчетов. При этом конечной целью создаваемых АИС является оперативное представление точных данных в полном объеме всем специалистам предприятия, связанным с обработкой данных для принятия оптимальных решений.

При создании АИС предприятий, имеющих сложную организационную, функциональную и информационную структуры, возникают проблемы оптимизации процессов обработки большого объема неоднородных и распределенных данных, необходимых для управления предприятием. Решение этих проблем требует создания средств, обеспечивающих целостность (полноту, непротиворечивость, неизбыточность) данных, возможность их совместного использования как при создании отдельных баз данных, так и всей АИС предприятия. В теории информационных систем проблема организации и ведения сложных по структуре и многоаспектных баз данных решается с помощью

совокупности методов и средств, определенных единым понятием - администрирование баз данных.

Необходимо отметить, что игнорирование проблемы обеспечения целостности данных при разработке и эксплуатации АИС приводит к следующим негативным результатам;

- получению, в ряде случаев, неправильной информации по запросам пользователей к БД, в связи с нарушением согласованности данных;

- росту количества ошибок и сбоев при работе АИС в связи с отсутствием системного контроля целостности данных.

Все это приводит к значительному увеличению затрат на эксплуатацию и сопровождение АИС. В предельном случае экономический эффект от использования АИС может оказаться меньше затрат на ее создание.

До настоящего времени вопросы поддержки целостности БД решаются системными программистами и администраторами баз данных на основе практического опыта использования встроенных средств конкретных систем управления базами данных, что создает определенные сложности для пользователей (бухгалтеров, экономистов, менеджеров). Особенно остро ощущается отсутствие единого подхода к обеспечению целостности БД, при реализации функциональных задач управления, относящихся к бухгалтерскому учету, анализу хозяйственной деятельности, технико-экономическому планированию, технико-экономической подготовке производства.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является анализ и разработка меггодов организации и ведения баз данных, обеспечивающих целостность, непротиворечивость, полноту, достоверность, безопасность и восстанавливаемость данных в автоматизированных информационных системах организационно-экономического типа.

Для достижения этой цели в работе поставлены и решаются следующие задачи:

- определение особенностей администрирования БД в условиях распределенной обработки плановых, учетных, аналитических данных;

- исследование и систематизация функций администратора БД на всех этапах проектирования и сопровождения АИС;

- разработка методов обеспечения целостности, непротиворечивости, безопасности и восстанавливаемости данных на концептуальном, логическом и физическом уровнях представления БД;

- сравнительный анализ средств администратора БД в современных системах управления базами данных;

- анализ подходов и способов задания ограничений целостности данных и разработка на этой основе формальных правил и универсаль-

ных алгоритмов обеспечения целостности и непротиворечивости БД при реструктуризации и актуализации данных;

- разработка методики адаптации и применения средств администратора БД для проектирования АИС организационно-экономического типа.

Предметом исследования являются методы и технология администрирования БД организационно-экономических систем.

Объектом исследования является автоматизированная информационная система управления предприятиями нефтедобычи.

Методика исследования. Методологической базой исследования являются теоретические положения в области информационного моделирования и технологий обработки данных. Наиболее важные из них: модель типа "сущность-связь", реляционный подход и теория множеств, а также работы отечественных и зарубежных специалистов по организации и ведению БД, проектированию и эксплуатации автоматизированных информационных систем, применению современных информационных технологий.

Научная новизна исследования заключается в разработке теоретически х и методологических положений администрирования БД экономических объектов на основании формальных правил и универсальных алгоритмов, обеспечивающих целостность, непротиворечивость, полноту и безопасность данных.

Научную новизну содержат:

- разработанный механизм, компенсирующий традиционные недостатки, возникающие при создании комплекса средств администратора БД;

- обобщенная схема приложения концепций теории БД к использованию средств администратора БД, обеспечивающих целостность БД на всем ее жизненном цикле;

- разработанная версия формализованного изложения проблемы целостности БД с использованием аппарата теории множеств, выступающая в качестве теоретического базиса при построении концептуальной модели БД;

- существенно расширенный и дополненный за счет разработки формальных правил и универсальных алгоритмов обеспечения целостности БД на концептуальном и логическом уровнях методический аппарат проектирования информационно-экономических систем;

- методические рекомендации по применению средств администрирования БД в информационных системах нефтегазодобывающей отрасли.

Практическая значимость. Самостоятельное практическое значение имеют предложения и рекомендации по администрированию БД, разработанные формальные правила и алгоритмы обеспечения целостности, непротиворечивости и полноты данных при реструктуризации и актуализации БД, рекомендации по определению состава группы администратора БД, выбору и обоснованию программно-технических ресурсов и технологий администрирования БД для подсистемы "Экономика и финансы" предприятий нефтедобычи. Предложенные алгоритмы являются универсальными для рассматриваемой предметной области, и могут быть использованы в качестве встроенных процедур поддержки целостности, расширяющих возможности любой из выбранных систем управления базами данных (СУБД).

При создании АИС организационно-экономического типа, практическое значение также имеют:

-рекомендации по выбору СУБД, использующих технологию распределенной обработки данных, в частности режим клиент-сервер.

-предложения по включению в систему обработки данных универсальных ограничений целостности (ОЦ), обеспечивающих непротиворечивость, полноту данных и сокращающих трудоемкость и стоимость разработки и эксплуатации информационно-экономических систем.

Реализация и апробация результатов исследования. Основные результаты диссертации использованы при создании автоматизированной информационной системы нефтегазодобывающего управления (НГДУ) "Правданснефть", а также в проектах АО "ИнСи", включающих подсистемы управления персоналом, материальными ценностями, основными фондами, разработки месторождений, учета добычи нефти, капитальном строительстве. Основные положения исследования используются в учебном процессе экономического факультета Воронежского государственного университета.

Выводы и предложения, содержащиеся в диссертационной работе докладывались и получили одобрение на научно-практических конференциях и семинарах.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в пяти печатных работах общим объемом 12 п.л., в том числе монография объемом 6 п.л.

Состав и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений (табл.1).

Таблица I.

Структура диссертации.

Наименование глав Наименование параграфов

Введение

Глава 1. Исследование методов администрирования баз данных на предприятиях нефтедобычи 1.1 Функциональная и информационная структуры предприятий нефтедобычи.

- 1.2 Анализ функций администратора баз данных при создании интегрированной информационной системы предприятия.

1.3 Анализ функций администрирования баз данных на этапах эксплуатации и сопровождения информационной системы предприятия.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Проблемы целостности, непротиворечивости и достоверности данных в информационных системах ор-ганизационно-экономическо-го типа 2.1 Анализ требований к методам и функциям обеспечения целостности баз данных.

2.2 Обеспечение целостности и непротиворечивости данных.

2.3 Сравнительный анализ функций и средств администратора баз данных в современных системах управления базами данных.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка средств администратора баз данных для целей обеспечения целостности данных в системе нефтедобывающих предприятий. 3.1 Разработка алгоритмов, обеспечивающих автоматическую поддержку целостности данных при вводе, корректировке, удалении и реструктуризации баз данных.

3.2 Методика применения средств поддержки целостности данных в информационной системе нефтедобывающего предприятия.

Выводы по главе 3.

Заключение. Литература. Приложения.

2. Основное содержание работы.

Анализ функций администрирования баз данных для рассматриваемого объекта исследования.

В существующей научной и технической литературе под Администратором базы данных понимается, как правило, либо группа специалистов обслуживающих БД, либо соответствующие программные средства некоторой СУБД. В данной работе предлагается рассматривать администратора БД, как связную совокупность программных и обеспечивающих средств, технологических процессов и кадров, осуществляющих организацию и ведение БД на этапах планирования, проектирования, эксплуатации и сопровождения АИС.

Такой подход требует предварительного анализа целей и задач, рассматриваемого объекта исследования для определения роли администратора БД на каждом этапе создания и сопровождения АИС.

Переход от эксплуатации отдельных прикладных систем к созданию единой информационной базы данных предприятия начинается с планирования БД, которое включает определение целей и задач содержания БД и ее использования, а также выбор технических и организационных средств, наиболее эффективного использования ресурсов предприятия для достижения этих целей.

Цели определяются желаемым состоянием предприятия в некотором будущем и необходимыми для этого изменениями деятельности или показателей его работы. В качестве примера на основании которого проводится функциональный и информационный анализ предприятия выбрано управление нефтегазодобывающего предприятия, имеющее сложную организационную, функциональную и информационную структуры, и вместе с тем необходимые экономические предпосылки для апробации и внедрения предлагаемых методик и алгоритмов.

Сложность создаваемой информационной системы НГДУ в целом характеризуется следующими основными показателями: количество подсистем 14, количество комплексов задач 104, количество задач 860, количество форм ввода 2300, количество отчетов 5800, количество программ обработки 1800. В том числе графика: Ю - 200 (двумерная), ЗО -20 (трехмерная).

Количество источников ввода и обработки данных - до 350.

При этом географическая удаленность некоторых узлов обработки и хранения данных более 100 км.

В настоящее время важнейшей целью для предприятий нефтедобычи является повышение конкурентоспособности их продукции на Российском и зарубежном рынках.

Достижение данной цели связано с решением ряда задач среди которых важнейшими являются:

- повышение рентабельности производства;

- расширение рынков сбыта;

- рациональное использование материальных ресурсов и другие.

Рассморенные цели и задачи определяются, как правило, руководством предприятия, однако на их основе формируются задачи БД, которые являются исключительно функцией администратора БД.

Такими задачами в рассматриваемой предметной области могут быть:

- разработка интегрированной БД состояния фонда скважин, режима работы, рентабельности скважин;

- обеспечение оперативного доступа к данным по состоянию скважин, режимам добычи, рентабельности скважин;

- разработка средств одновременного доступа к технологическим и экономическим показателям работы фонда.

Анализ функций администратора БД на протяжении всего жизненного цикла создания и эксплуатации АИС, позволил сделать вывод о том, что технология использования средств администратора БД должна охватывать четыре этапа функционирования информационной системы (ИС) - планирование, проектирование, внедрение и сопровождение. Только в этом случае администратор БД обладает всей необходимой информацией для реализации функций - защиты данных, целостности данных, непротиворечивости и согласованности данных и их безопасности. Именно эти параметры определяют качество созданной ИС.

В результате исследования функций администратора БД установлено, что минимальный состав необходимых ему программных средств должен включать:

- средства обеспечения целостности БД, ее непротиворечивости и безопасности,

- средства восстановления БД на основании системного журнала,

- средства реструктуризации и реорганизации БД,

- средства документирования процесса разработки и эксплуатации

БД.

Анализ и систематизация функций администратора БД позволили разработать обобщенную технологию их применения, которая в схематичном виде показана на рис 1.

Сделан вывод о. том, что процесс создания БД является итерационным, т. е. требует постоянного документирования и корректировки результатов планирования, разработки и эксплуатации содержащихся в словаре/справочнике информационной системы, а в случае его отсутствия в документации разработчика.

Определение технологии,организационной стр^стцры.крмплекса технических средсп

Концептуальное Формирование проектирование. ЗЦ.

1

Логическое проектирование. Задание ограничений целостности.

«

Разработке и включение новых приложений

ь Формирование БД и актуализация данных

Рис. 1 Схема функционирования средств администратора БД.

Проблемы целостности, непротиворечивости и достоверности данных в АИС.

Теоретическая часть исследования посвещена анализу таких качественных характеристик АИС как достоверность, целостность, безопасность, восстанавливаемость данных.

Основным результатом проведенного анализа является установление соответствия концепции теории баз данных и методов ее администрирования, обеспечивающих целостность, непротиворечивость, достоверность и восстанавливаемость данных. Главные проблемы организации и ведения БД определяются следующими положениями теории БД.

A. База данных должна рассматриваться на четырех уровнях представления данных: концептуальном, логическом (модель -БД), физическом и внешнем (макеты ввода и запросы).

Б. Основу проектирования и модификации БД составляет анализ предметной области (ПрО), являющийся источником информации о функциональном и информационном содержании БД.

B. Наиболее важные (существенные) связи между объектами БД отражены уже на уровне модели данных, где стандартом на представление структур данных является реляционный подход.

Г. Представления пользователей о структуре БД формируются на основании макетов ввода, отчетов (экранных форм), связанных со структурами соответствующих отношений (информационных объектов).

Д. Система управления базой данных должна обеспечивать независимость пользователей не только от структур хранения данных, но и логическую независимость от модели данных. В идеальной АИС пользователь должен формулировать запросы на уровне показателей даже не зная конкретной модели БД.

Исходя из анализа предметной области и рассмотренных концепций теории баз данных сформулированы требования к средствам администратора БД , взаимосвязь которых схематично изображена на рис 2.

Сделан вывод о том, что важнейшим требованием к средствам администратора БД является обеспечение целостности БД на трех уровнях представления данных: логическом уровне (модель данных), при ее формировании и реструктуризации; физическом уровне, при манипулировании данными (ввод, удаление, корректировка); на уровне представлений пользователей, при формировании экранных форм (макеты ввода, запросы).

В результате исследования сформулировано 14 ограничений целостности БД, которые являются универсальными для рассматриваемой ПрО и могут быть реализованы как процедуры СУБД, расширяющие ее функциональные возможности.

КОНЦЕПЦИИ

Рис.2 Модель взаимосвязи положений теории БД и требований к средствам администратора базы данных.

Установлено, что наиболее важные и постоянные ограничения целостности задаются уже на уровне описания модели, следовательно, модель данных, реализуемая СУБД, является главным фактором решения проблемы целостности БД.

Кроме того определено, что должен существовать способ задания уникальных ограничений целостности специфичных как для отдельных информационных объектов, так и для их совокупностей. Сформулированы критерии, определяющие решение данной проблемы, которыми являются:

А. Способ описания или задания ограничений целостности.

Б. Определение правил применения ограничений. Г. Определение правил обработки данных при нарушении ограничений целостности.

Д. Минимизация затрат на проверку ограничений целостности. Проблема обеспечения целостности сформулирована в обшем виде следующим образом.

Для некоторой модели данных и совокупности операций над элементами модели данных задать множество ограничений целостности, отображающих требования к состоянию отношений между объектами, множеством объектов, которые должны выполняться в каждый момент времени функционирования БД.

Таким образом, ограничения целостности задаются пятеркой вида:

Р(Т, А1, A2.A3.PR), где Т - множество требований к состоянию отношений между объектами и классами объектов,

А1 - тип транзакции (ввод, удаление, корректировка), А2 - состояние результата проверки (О - целостная, 1 - нарушение ограничения целостности),

АЗ - правила применения процедур обработки при нарушении БД (О - выдача сообщения о блокировке транзакций к БД, 1 - подключение процедур обработки),

РЛ - множество процедур обработки, выполняемых при нарушении целостности БД (А3=1).

В качестве иллюстрации общего подхода, в диссертационной работе проведено концептуальное проектирование фрагмента БД "Экономика добычи", включающее описание специфических ограничений целостности БД и способов их задания.

На примере предложенного фрагмента концептуальной схемы, проанализировано различие в использовании декларативного и процедурного описания ограничений целостности. Преимуществом декларативного подхода является его компактность и близость к лексике естественного языка, однако на примере разработанных в диссертации алгоритмов реструктуризации и манипулирования данными показано, что при этом происходит увеличение затрат на его интерпретацию в среде СУБД.

Сравнительный анализ функций и средств администрирования БД в современных СУБД.

Проблема администрирования данных в сложных информационных системах может быть решена путем использования при разработке ИС современных СУБД, содержащих языковые и программные средства обеспечения целостности, непротиворечивости, безопасности и производительности баз данных, удовлетворяющие сформулированным выше требованиям.

В работе рассмотрены 4 технологии функционирования АИС и соответствующие им СУБД, с точки зрения сформулированных требований к средствам администратора БД.

а). Локальная обработка данных на основе одного компьютера, как правило, персонального.

б). Обработка данных в локальной сети с использованием файлового сервера.

в). Технология клиент-сервер. В данной технологии БД находится на файловом сервере, однако программное обеспечение СУБД разделено между файловым сервером и рабочими станциями (клиентами).

г). Распределенная обработка данных. В этом случае БД распределена по нескольким узлам обработки (нескольким файловым серверам).

Выбор той или иной технологии обработки данных определяется конкретными требованиями к информационной системе, среди которых важнейшими являются: географическая распределенность объекта; количество пользователей системы; объемы хранимых и обрабатываемых данных и т.д.

Современные СУБД в области средств администратора БД, исходя из технологии их применения могут быть разделены на два класса. К первому классу относятся СУБД, которые используются в локальном режиме или в режиме файл - сервер и имеют ограниченные возможности по администрированию БД. Такие СУБД могут применяться для организации локальных БД с ограниченным (10-20) количеством клиентов и требуют создания дополнительного программного обеспечения по организации и ведению БД, а также сложных процедур защиты, восстановления, копирования и архивирования данных.

Ко второму классу относятся развитые SQL СУБД, основанные на технологии клиент-сервер и удовлетворяющие большинству требований к администрированию БД.

Переход к интегрированным информационным системам на предприятиях нефтедобычи требует использования SQL СУБД, однако их широкое применение ограничено рядом причин.

Во-первых, SQL СУБД предполагают использование значительно больших ресурсов компьютеров и применения новых 32-разрядных операционных систем, таких как Microsoft Windows NT, NetWare, OS/2 и UNIX. Во-вторых, повышаются требования к персоналу, связанному с ведением системы и обработкой данных. В-третьих, в ряде случаев необходима переработка существующих приложений пользователей или приобретение новых пакетов прикладных программ, адекватных применяемой технологии. Все это требует дополнительных капиталовложений на длительный срок, отдача от которых возможна только на этапе промышленной эксплуатации.Процесс перехода от применения

локальных прикладных систем к интегрированным системам предприятия подробно описан в диссертационной работе.

Такие СУБД, как Oracle 7 и Sybase, содержат средства организации распределенных БД, связанные с тиражированием транзакций и фрагментов БД на удаленных рабочих станциях, что является важным в условиях географической распределенности предприятий нефтедобычи. Вместе , с тем использование технологии "шлюзов", обеспечивающих сопряжение мощных СУБД и СУБД класса dBASE, позволяет использовать последние для реализации отдельных в том числе экономических подсистем в рамках единого администрирования распределенной БД.

На основании анализа функций пользователя и администратора БД, разработана схема взаимосвязи ограничений целостности, приведенная на рис 3. Данная схема предопределила выбор и разработку системы критериев сравнения средств администратора БД для девяти наиболее распространенных СУБД.

Пользователь

Рис.3 Схема взаимосвязи ограничений целостности.

Сравнительный анализ СУБД проведен на основании требований к модели данных, средствам поддержки целостности, реструктуризации и манипулированию данными.

Результаты анализа систематизированы в виде 4-х аналитических таблиц. Ниже приведена основная из них, содержащая анализ требований к средствам поддержки целостности данных.

Таблица 2

Анализ требований к средствам поддержки целостности данных (наличие средств)_ .

D С Р А О Б I А Р

В ь О С Я. У N Р А

А I X С А В в Р И

Требования Б Е р р р я Е Б С ь А Б Я Е Я О А В

Е о Б Е Е Б А О

II С Н X

1. Процедурный подход

1.1 Автоматический запуск процедур при каждом изменении таблицы - - - + + + +- +

1.2 Поддержка нескольких запускаемых процедур - - - +- + - + +- +

1.3 Рекурсивные запускаемые процедуры - - - +- + + + +- -

1.4 Каскадирование запус- + + + + +

каемых процедур

2. Декларативный подход

2.1 Применение правил к графам таблицы + +- + + + + + +

2.2 Каскадное удаление - - - - + + + + +-

2.3 Поддержка ссылочной - - - + + - - +- +

целостности с помощью

первичного и внешнего

ключей

2.4 Обеспечение целостности домена - - •ь - + + + + +

+- частичная реализация

Формальные правила и алгоритмы, обеспечивающие автоматическую поддержку целостности данных при вводе, корректировке, удалении и реструктуризации данных.

В результате анализа проблем целостности, достоверности, полноты и непротиворечивости данных автором сформулированы 10 формальных правил, обеспечивающих целостность БД как при актуализации, так и при реструктуризации данных.

Для описания правил и алгоритмов обеспечения целостности при манипулировании данными введена следующая схема обозначений в терминах реляционного подхода:

Ки - множество атрибутов первичного ключа отношения (из которого удаляется кортеж)

Ki - множество атрибутов первичного ключа i - того отношения в схеме БД, где i=l-n, п - количество отношений в схеме БД.

a i

Zij - значение атрибута "а" в i-том отношении, j- ом кортеже, j=l-L L - количество кортежей в i-ом отношении; Vi - множество атрибутов внешнего ключа 1-го отношения Zj - значение первичного ключа удаляемой записи Xij - значение первичного ключа] - го кортежа, i - го отношения v

Xij - значение внешнего ключа] - го кортежа, i - го отношения Ь

А - множество атрибутов вводимого отношения

a b

Z - значение атрибута a s А

При удалении кортежа отношения должны выполняться следующие правила: Правило 1.

Для всех отношении схемы БД в которых справедливо условие

Kuc Ki; raei=l-n необходимо удалить те кортежи i-oro отношения для которых справедливо:

a a i

Zus = Zij; где j= 1-L для каждого ас А, где А = Ku n Ki, s - номер удаляемого кортежа

Правило 2.

Для всех отношений схемы БД в которых справедливо условие Ku = Vt; ntei=l-n

v

необходимо присвоить Xij = (NULL)

(NULL -отсутствует значение), в тех кортежах i -ого отношения для которых справедливо условие

V

Zu = Xij ;

При вводе данных справедливо следующее правило:

Правило 3.

Кортеж Z={Zl,...,Zm}, может быть введен (добавлен) в отношение Rb без нарушения целостности БД, если для отношении в которых выполняется условие Ь

Ki с Л ;где1=1-;-п

справедливо, что а

Za = Zij; для каждого as Ki.

Для определения правил реструктуризации БД введены следующие дополнительные обозначения.

Ai - множество неключевых атрибутов i - ого отношения

Ru - имя (номер) удаляемого отношения

R1 - множество атрибутов запрашиваемых или вводимых в I - ом запросе, макете ввода, 1=1-ш

Р - имя добавляемого атрибута

Р1 - множество атрибутов запрашиваемых или вводимых в 1-ом запросе, макете ввода, 1= 1-ш.

Правило 4.

При удалении из схемы БД отношения Ru должны быть удалены все отношения для которых справедливо условие: Kuc Ki, где i=l-Hi

Правило 5.

При удалении из схемы БД отношения Ru должны быть удалены атрибуты внешнего ключа Vi из отношений, удовлетворяющих условию:

Vi=Ku

Правило 6.

При удалении из схемы БД отношения Ru должны быть модифицированы макеты ввода и запросы для которых справедливо условие:

(Ku uVuu Аи) п PfcO , где 1=1 -нп

Пересечение атрибутов удаляемого отношения и запроса,макета ввода не является пустым множеством.

Правило 7.

При удалении неключевого атрибута или атрибута внешнего ключа должно выполняться условие, что в результате реструктуризации

для каждого домена (Ю1) базы данных должен существовать хотя бы один атрибут его описывающий.

п

Б1 =Оош и (Ю и VI и Ал) ¡=1

Правило 8.

При удалении атрибута первичного ключа отношения справедливы правила 4, 5, 6.

Правило 9.

При добавлении неключевого атрибута должна проверяться его уникальность.

Р п А1=0 для 1=1-и1

Правило 10.

При добавлении ключевого атрибута должно выполняться условие п

01=0оши (К1иУ0, при Р=ЫиЬЬ и 1=1:ш, ¡=1

где ш - количество доменов.

На основании приведенных правил разработаны 5 основных алгоритмов поддержки целостности БД при реструктуризации и актуализации БД.

Технология применения средств администратора БД для предприятий нефтедобычи.

Анализ существующих подходов к организации и ведению системы БД НГДУ требует пересмотра трех компонент администратора БД в соответствии с требованиями и новыми методами администрирования БД:

- состава и функций группы администратора БД;

- ресурсов необходимых для реализации функций администратора БД (компьютеры, сети и программное обеспечение);

- технологии организации и ведения системы БД (руководство и инструкции для персонала, включенного в группу администратора БД)

Исходные данные для принятия решения по данным вопросам содержатся в материалах обследования объекта и результатах технического проектирования АИС включающего:

- описание технологии обработки данных;

- состав и структуру предметных БД;

- структуру комплекса технических средств (КТС);

- состав системного, инструментального и прикладного программного обеспечения (ПО).

Предложения по изменению функций персонала, входящего в группу администратора БД, распределению программно-технических ресурсов и документированию процесса разработки и сопровождения АИС, систематизированы в таблице 3.

Таблица 3.

Распределение функций группы администратора БД.

Квалификация специалиста Выполняемые ф-ункнии Примечание

Системный аналитик Интеграция приложений. Взамодействие с пользователями.

Системный программист Инсталяция системного ПО.Управление глобальной сетью. Организация санкционированного доступа к сети.

Специалист по БД Реструктуризация БД, тестирование БД, организация санкционированного доступа к БД. Для каждой предметной БД.

Прикладной программист Включение новых приложений в систему обработки данных. Для каждой подсистемы

Оператор программист Копирование, восстановление. актуализация БД. Для каждой предметной БД.

Распределение программно - технических ресурсов

Квалификация специалиста Технические ресурсы Программные ресурсы

Системный программист Коммуникационный сервер Операционная система. Оболочки. Сетевое ПО (глобальной и локальной сети)

Специалист по БД Файловый сервер (SQL- сервер) СУБД, системный словарь/ справочник

Прикладной программист Инструментальный комплекс СУБД, языки программирования, генераторы, интерпретаторы, пакеты прикладных программ

Оператор-программист Доступ к файловому серверу (санкционированный) Утилиты копирования и восстановления БД. Инструмент актуализации данных

продолжение табл. 3

Состав документации группы администратора БД на этапах проектирования и сопровождения АИС

Квалификация Словарь-справочник данных Документы

Системный аналитик Взаимодействие предметных БД, взаимодействие функциональных подсистем Описание технологии, КТС и ПО организационной и информационной структур

Системный программист Системные обозначения и пароли. Описания пользователей системы Руководство системного программиста, руководство по управлению сетевым ПО

Специалист по БД Структуры входных и выходных сообщений, описание метаданных. Пароли БД. Ограничения целостности БД Описание модели данных. Описание технологии организации ведения БД

Прикладной программист Поля и переменные в привязке к структурам БД. Описание прикладных подсистем. Руководство программиста. Инструкция по включению новых приложений

Оператор-программист Отметки о проведении технологических операций Инструкции по восстановлению, актуализации данных 1

В диссертации исследованы и разработаны теоретические и практические вопросы администрирования БД на основании методов, позволяющих обеспечить целостность, непротиворечивость и достоверность данных в автоматизированных информационных системах организационно-экономического типа.

Проведен анализ методов и функций администрирования БД при создании АИС промышленных предприятий. Показано, каким образом игнорирование проблемы администрирования БД приводит не только к разрушению технологии ведения БД, но и к экономическим потерям, как результату отсутствия информации для принятия решений.

Разработана схема функционирования средств администратора БД на этапах проектирования, внедрения и сопровождения АИС.

Определены качественные характеристики АИС, такие как достоверность, целостность, безопасность, восстанавливаемость данных и проблемы, связанные с их обеспечением.

Исследована проблема целостности БД на концептуальном, логическом и физическом уровнях представления данных. Результаты сформулированы в виде 10 формальных правил и 5 алгоритмов их реализации, расширяющих функциональные возможности СУБД.

Систематизированы и формально описаны в рамках теории множеств основные универсальные ограничения целостности БД.

Проведен сравнительный анализ наиболее распространенных СУБД и даны рекомендации по их применению при разработке АИС предприятий организационно-экономического типа.

Разработана технологическая схема применения средств администратора БД для проектирования, эксплуатации и сопровождения АИС нефтегазодобывающих предприятий.

Результатом исследования и разработки в практическом плане является систематизированная совокупность формальных правил, алгоритмов и методик их применения для создания АИС организационно-экономического типа, позволяющих обеспечить полноту, достоверность и целостность предоставляемой информации, уменьшить затрать! на создание и эксплуатацию АИС, повысить экономический эффект использования АИС.

Основные положения исследования отражены в следующих работах:

1. Администирование баз данных в сложных информационных системах. - Воронеж: ВГУ, 1996. - 6 пл.

2. Семантическая целостность реляционных баз данных // Сб. статей "Информационные технологии". - Воронеж:"Общество Бутейко Лтд", 1994. - 0,6 п.л. (в соавторстве, авторских 0,3 п.л.).

3. Учебное пособие "Экономическая информатика". - Воронеж: 1995. - 14 п. л. (в соавторстве, авторских 4,7 п.л,).

4. Методические указания по курсу " Экономическая информатика и вычислительная техника". - Воронеж: 1994. - 1,5 п.л. (в соавторстве, авторских 0,5п.л.).

5. Методические указания по курсу "Пакеты прикладных программ" для бакалавров менеджмента специализации "Информационные системы". - Воронеж: 1996 - 0,5 п.л.

Отпечатано на множительной технике Экономического факультета Воронежского государственного университета. 394068 Воронеж, Хользунова, 40. Заказ 3 от 10.04.97г. Тираж 120 экз. Объем 1п.л.