Разработка СУБД для автоматизации делопроизводства на базе мини и микро ЭВМ

Дальнейшее совершенствование механизма управления народным хозяйством страны является важной государственной задачей. Коммунистическая партия Советского Союза и Советское правительство постоянно уделяют большое внимание повышению эффективности управления на основе использования ЭВМ и построению автоматизированных систем обработки данных (АСОД). В «Основных направлениях экономического и социалистического развития СССР на 19 811 985 годы и на период до 1990 года» записано: «Полнее использовать вычислительную и другую организационную технику. Обеспечить дальнейшее развитие и повышение эффективности сети автоматизированных систем управления и вычислительных центров коллективного пользования, продолжая их объединение в единую общегосударственную систему сбора и обработки информации для учета, планирования и управления» [ I ]. Одной из главных задач ускорения научно-технического прогресса, повышения эффективности воздействия достижений науки на темпы роста экономики нашей Родины является широчайшее использование средств информатики, вычислительной техники и автоматизации во всех сферах деятельности. На апрельском (1985 г.) Пленуме ЦК КПСС отмечено, что первостепенное внимание должно быть уделено развитию вычислительной техники, приборостроения, электроники и электроники как катализаторов научно-технического прогресса.

Важной особенностью развития современного общества является уменьшение числа людей занятых физическим трудом с одновременным увеличением числа людей, участвующих в канцелярской и административной деятельности. Издержки на содержание контор составляют 40−50% общих издержек обычной компании [38] .

Особую актуальность приобретает применение вычислительной техники в сфере обработки информации. По данным, приведенным в [ 59 J сфера обработки информации в США поглощает около 45% занятого населения, рост производительности труда в ней значительно уступает росту производительности труда в промышленности и сельском хозяйстве. Стоимость операций в учреждениях постоянно увеличивается на 10−15% в год. Объем бумажных документов за десятилетие возрастет в 1,2 раза, а стоимость выполняемых работ в 2 раза [ 79 ] .

В развитии использования ЭВМ можно выделить три этапа. Первый этап характеризуется использованием ЭВМ для решения научно-технических задач и обработки небольших объемов информации. На втором этапе ЭВМ все большее применение находят в управлении экономическими объектами. На этом этапе развитие получают различные способы организации файлов и системы управления ими, широкое распространение получают индексно-последовательная и прямая организации файлов. Второму этапу присуще управление данными на уровне файла, а автоматизированные системы обработки информации строятся на основе отдельных файлов, ориентированных на применение в конкретных функциональных задачах. Главной отличительной особенностью третьего этапа является создание и широкое распространение автоматизированных банков данных. Использование концепции банков данных при создании автоматизированных систем обработки информации позволило осуществить реализацию следующих основных принципов, определяющих эффективность автоматизированных систем обработки информации:

— централизованное управление данным^,.

— минимальная избыточность хранимых данных,.

— независимость прикладных программ от структуры хранения данных,.

— унификация работы проектировщиков и пользователей системы.

— 6″ за счет использования единых языков описания данных и манипулирования данными.

Созданным на третьем этапе развития ЭВМ АСОД присущ ряд недостатков, приведенных в [41, 65, 78, 83, 85]. Разработанные на этом этапе СУВД ориентированы на работу с пользователем-программистом. Обращение к базам данных осуществляется по заранее составленному запросу, содержащему явные указания о траектории его выполнения. Составление запросов выполняется администраторами баз данных или прикладными программистами с участием администрации базы данных. Примерами таких СУВД могут служить ОКА, ИНЕС, СИОД, БАНК, СЕТОР [27, 42, 48, 54] .

Третий этап использования ЭВМ выдвинул для решения целый ряд проблем. Главными из них с точки зрения построения информационных систем являются:

— создание простых и надежных средств общения между конечными пользователями и ЭВМ,.

— обеспечение поиска, обработки и выдачи данных во всех требуемых аспектах по произвольному набору признаков.

Согласно [71 ] построение автоматизированных информационных систем на основе задач, которые решает прикладной программист представляет собой выражение не столько информационных потребностей внешнего пользователя, сколько тех ограничений, которые накладываются на их удовлетворение имеющимися средствами и еще в большей степени традиционной, сформировавшейся в условиях ручной обработки данных организационной структурой управления. Снятие этих ограничений означало бы выход на передний план работы информационных систем в режиме информационного-справочного обслуживания. Для этого необходимы простые и надежные средства общения внешнего пользователя с ЭВМ. Создание таких средств позволило бы перейти к интеграции человеческих и машинных звеньев в системах управления.

Современное состояние развития ЭВМ для построения автоматизированного делопроизводства и АСОД молено характеризовать как начало четвертого этапа, главными особенностями которого являются появления микро и мини ЭВМ, создание сетей ЭВМ, распределенных банков данных, доступ широкого круга пользователей-непрограммистов (конечных пользователей) к вычислительным ресурсам систем.

Ускорение научно-технического прогресса в настоящее время существенно определяется уровнем развития вычислительной техники, ориентированной на массового пользователя. Большое значение для решения задач современного этапа имеет дальнейшее развитие микро и мини ЭВМ, персональных ЭВМ [74, 80]. Если в 1980 г. в США было продано 700 тыс. персональных ЭВМ, то в 1983 г. объем продажи достиг 7 млн. штук С 61 ], причем, до 80% общего их количества используется для автоматизации рабочих мест конторских и банковских служащих, бухгалтеров, создания безбумажных оффисов [ 84] .

Совершенствование элементарной базы, создание интегральных схем с большой степенью интеграции позволили наладить в нашей стране серийный выпуск микро и мини ЭВМ с быстродействием сотни тысяч операций в секунду, объемом оперативного запоминающего устройства до 256 Кбайт и развитыми внешними запоминающими устройствами. К этоь^у классу относятся СМ ЭВМ, ЭВМ «Электроника 100−25» микро ЭВМ серии «Электроника». Дальнейшее снижение стоимости микро и мини ЭВМ, улучшение технических характеристик, рост выпуска позволяет устанавливать их в местах возникновения и потребления информации, и тем самым, обеспечить вычислительными средствами ту категорию пользователей, которая не имеет возможности приобретать и эксплуатировать ЭВМ большой мощности. Микро и мини ЭВМ создают предпосылки для проникновения вычислительных средств на всю глубину управления объектом и для непосредственного доступа управленческого персонала к вычислительным ресурсам.

Непосредственное взаимодействие конечных пользователе^работников административно-управленческого аппарата и других категорий работающих) с вычислительными средствами позволяет изменить структуру документооборота, ввести «безбумажную» технологию регистрации, хранения и обработки информации, улучшить качество данных за счет повышения ответственности, обеспечить работу в масштабе реального времени.

Широкое распространение вычислительной техники, особенно микро и мини ЭВМ, повышение качества обработки данных, качества управления невозможно без создания СУДД нового поколения, ориентированных на работу конечных пользователей, позволяющих без дополнительного программирования на языке близком к естественному производить ввод, корректировку, удаление данных, формулировать и обрабатывать произво—-—льные запросы на поиск необходимых данных. Дешевизна автоматизированных систем делопроизводства и АСОД достигается за счет снижения стоимости ЭВМ и, главным образом, программного обеспечения. Проводя анализ соотношения стоимости программного обеспечения и стоимости ЭВМ можно отметить, что 80-е годы характеризуются резким ростом затрат на создание программного обеспечения, ежегодные расходы на его изготовление в 3−4 раза превышают расходы на изготовление технических средств. По прогнозам на 1985;1990г.г. соотношение между стоимостью программного обеспечения и аппаратуры ЭВМ будет такое же, как между стоимостью товара и упаковки Г Ю 1 • В условиях постоянного снижения стоимости микро и мини ЭВМ актуальнейшей задачей является создание СУВД, способной стать ядром информационно-справочной системы, позволяющей резко сократить затраты на разработку автоматизированных систем делопроизводства за счет сокращения или исключения проектирования прикладного программного обеспечения. Проведенный анализ промышленно поддерживаемых СУВД, включая ДИАМС, СЕТОР СМ, ФОЕРИН, показал, что в настоящее время отсутствуют СУВД, ориентированные на взаимодействие с конечными пользователями автоматизированных систем делопроизводства.

Основная цель работы — исследование структуры информации в автоматизированных системах делопроизводства, анализ структуры интерфейса СУВД с конечными пользователями, разработка теоретических основ и универсальных алгоритмов обработки широкого круга произвольных запросов, организации и ведения семантически целостных баз данных, проектирование СУВД автоматизированного делопроизводства для микро и мини ЭВМ.

Научная новизна заключается в разработке СУВД автоматизированного делопроизводства для мини и микро ЭВМ, учитывающей нестационарность документопотоков и аритмичность взаимодействия, ориентированной на непроцедурное взаимодействие с пользователями-непрограммистами (сотрудниками административно-управленческого аппарата) на языке близком к естественному, обеспечивающей сохранение семантической целостности ВД при вводе и удалении данных, обработку широкого круга произвольных запросов на основе достижения независимости пользователей от логической и физической структур данных без создания прикладных программных средств. Разработанные основные теоретические положения и алгоритмы могут быть положены в основу проектирования как универсальных так и проблемно-ориентированных СУВД.

На защиту выносятся следующие основные положения:

— алгоритмы обеспечения семантической целостности баз данных автоматизированных систем делопроизводства при вводе и удалении данных,.

— алгоритмы обработки произвольных запросов конечных пользователей автоматизированных систем делопроизводства,.

— метод организации и ведения физической базы данных,.

— языковые средства диалогового взаимодействия конечных пользователей с СУВД автоматизированного делопроизводства, структура программного обеспечения СУВД.

Практическая ценность заключается в использовании основных положений и выводов диссертационной работы в СУВД «Парус», предназначенной для работы на микро и мини ЭВМ, ориентированной на непосредственное взаимодействие с пользователями автоматизированных систем делопроизводства.

На основе СУВД «Парус» разработаны и внедрены в промышленную эксплуатацию автоматизированные системы обработки данных на заводе «Процессор», в Воронежской облсельхозтехнике, в Воронежском областном управлении топливной промышленности. Практическое использование СУВД осуществляется кафедрой механизации и автоматизации делопроизводства и архивов МГИАИ в учебном процессе и при выполнении хоздоговорных работ. Универсальный характер, разработанных в диссертации положений позволил использовать «Парус» как при автоматизации делопроизводства, так и при автоматизации оперативного управления основным производством и качеством выпускаемой продукции, бухгалтерского учета и т. д. Промышленное использование СУВД и технико-экономические результаты подтверждаются актами, приведенными в приложениях 4 и 5.

В 1985 году с использованием СУВД «Парус» производится проектирование и внедрение в промышленную эксплуатацию информационно-поисковых систем Воронежского облисполкома, Гурьевского горисполкома, Воронежской ГТС.

Теоретическую основу исследований составляют теория множеств, реляционная модель данных, методологическую основу составляют постановления ЦК КПСС и Советского правительства.

Работа состоит из введения, трех глав, выводов — и пяти приложений. Глава I посвящена исследованию особенностей обработки информации в автоматизированных системах делопроизводства, строящихся на основе микро и мини ЭВМ. Главной их особенностью является непосредственное взаимодействие конечных пользователей с СУВД.

I.I содержит анализ возможных взаимосвязей информационных объектов между собой. В результате анализа интерфейса СУВД с пользователями установлено, что конструктивными элементами их взаимодействия являются показатель и документ, результатом взаимодействия могут быть семантически связанные хранимые или запрошенные данные. На tcHOBe анализа функциональных взаимосвязей информационных объектов разработаны алгоритмы-' достижения семантической целостности ВД при вводе и удалении данных, включающие алгоритмы построения траектории контроля вводимых данных, проведения семантического контроля, построения траектории удаления данных, проведения удаления данных.

В 1.2 решаются проблемы обработки широкого круга произвольных запросов конечных пользователей автоматизированных систем делопроизводства. Главной из них является автоматизированное определение порядка (траектории) выполнения произвольного запроса, когда пользователь указывает только запрошенные показатели и условия их выборки. Разработанные алгоритмы динамического построения траекторий учитывают возможность существования различных взаимосвязей между информационными объектами. Завершается 1.2 разработкой алгоритмов обработки запросов, включающих произвольное количество показателей различных информационных объектов. Алгоритмы обеспечивают минимальные затраты ресурсов ЭВМ и времени на обработку запросов.

1.3 посвящен выработке и систематизации требований к СУВД, ориентированной на конечных пользователей. Среди них, в первую очередь, выделяются требования к простоте, естественности, непро-цедурности языка диалогового взаимодействия, наличию средств динамического ведения диалога, сокращению или исключению затрат на создание прикладного программного обеспечения для ввода, удаления данных, обработки запросов и выдачи затребований данных.

Глава 2 посвящена решению вопросов реализации физической ВД на магнитных носителях, созданию языка диалогового взаимодействия пользователей с СУВД. Рассмотрению указанных вопросов предшествует анализ в 2.1 возможности использования в автоматизированных системах делопроизводства существующих для микро и мини ЭВМ промышлен-но поддерживаемых СУВД. По разработанным критериям анализируются системы ДИАМС, Фобрин, СЕТОР-СМ. Из проведенного анализа следует, что ни одна СУВД не отвечает в полной мере предъявляемым требованиям.

Предлагаемый в 2.2 метод реализации физической ВД основывается на использовании принципов В-деревьев со страничной организацией файла ВД. Предъявленные алгоритмы обеспечивают динамическое ведение ВД при вводе и удалении данных. Построена математическая модель физической ВД, использование которой позволяет определить конфигурацию физической ВД при создании систем автоматизированного делопроизводства.

В 2.3 излагается описание языка диалогового взаимодействия конечных пользователей, порядок работы СУВД при вводе, корректировке, удалении данных, обработке запросов и выдаче данных. Разбирается синтаксис языка диалогового взаимодействия, структура диалога.

В главе 3 содержатся основные принципы реализации программного обеспечения (ПО) СУВД, анализ характеристик СУЩ, полученных при ее промышленном использовании. Главные положения по структуре ПО СУЩ рассмотрены в 3.1. Разбираются принципы слойной организации ПО, реализации идей структурного проектирования при построении СУЩ. Принцип расслоения программных средств СУВД рассматривается в двух аспектах: выделение и ориентация слоев ПО на определенный тип данных, обеспечение равнодоступности модулей.

Состав, порядок взаимодействия программных модулей, входящих в ПО СУВД описан в 3.2. Разработан порядок диспетчерезации выполнения модулей при реализации различных функций СУВД.

Основные положения, разработанные в настоящей работе, использованы при создании СУВД «Парус», предназначенной для работы на микро и мини ЭВМ, ориентированной на взаимодействие с конечными пользователями. В 3.3 рассматриваются такие характеристики как время обучения пользователей языку взаимодействия с СУВД, трудоемкость создания автоматизированного делопроизводства и ЙСОД с использованием системы «Парус», различные динамические характеристики, полученные при промышленном использовании СУВД.

В приложении I излагается структура диалога пользователей с СУВД «Парус» при вводе данных, иллюстрируется поведение системы при наличии синтаксических и семантических ошибок во входных данных.

В приложении 2 излагается структура диалога пользователей с СУВД «Парус» при удалении данных, показаны сообщения системы, уведомляющие пользователей о связанном удалении данных.

В приложении 3 приводится пример диалога конечного пользователя с СУВД «Парус» при работе с запросной системой, показана возможность выполнения произво-—-^льного и каталогизированного запросов, возможности работы с выходными данными.

Приложение 4 содержит акты сдачи СУЩ «Парус» в промышленную эксплуатацию на ряде объектов, в том числе на абонентском пункте ВЦКП г. Воронежа, приложение 5 включает акты, подтверждающие получение экономического эффекта от внедрения СУВД, общая величина которого превышает 200 тыс. рублей.

вывода.

1. Исследованы особенности применения микро и мини ЭВМ в автоматизированных системах делопроизводства, разработаны и систематизированы требования к СУВД. Дан анализ промышлен-но поддерживаемых СУЕД для микро и мини ЭВМ. Показано, что ни одна из них не удовлетворяет в полной мере требованиям, предъявляемым к СУВД автоматизированного делопроизводства.

2. Определены правила обеспечения семантической целостности ВД при вводе и удалении данных, основывающиеся на анализе функциональных взаимосвязей информационных объектов. Разработаны алгоритмы построения траектории и выполнения семантического контроля вводимых данных, построения траектории и проведения связанного удаления данных. Предложенные алгоритмы не зависят от особенностей предметной области и пригодны для различных классов ЭВМ.

3. Разработаны алгоритмы построения траекторий и обработки широкого круга произвольных запросов конечных пользователей автоматизированных систем делопроизводства. Обработка запросов осуществляется при наличии взаимосвязей информационных объектов как через первичные, так и через внешние ключи с прямым доступом к экземплярам информационных объектов, включенных в траекторию. Обеспечена семантическая целостность выходных данных.

4. Предложен метод организации и ведения файла ВД, обеспечивающий ассоциативное объединение данных на страницах внешней памяти, динамическое использование внешних запоминающих устройств при вводе и удалении данных.

5. Взаимодействие пользователей с СУВД автоматизированного делопроизводства осуществляется в форме машиноуправляемого диалога. Язык диалогового взаимодействия сочетает режимы «меню», «простого предложения», формируемого СУБД, подачи команд управления диалогом. Он является непроцедурным, приближен к естественно^ языку, обеспечивает независимость пользователей от логической и физической структур данных.

6. Осуществлено расслоение — программных средств СУБД на основе принципов структурного проектирования. Произведено горизонтальное расслоение с ориентацией на тип данных. На основе принципа равнодоступности выделены программные модули, используемые при выполнении различных функций СУВД.

7. Разработанные в диссертации положения реализованы в СУВД «Парус», успешно функционирующей на микро и мини ЭВМ различной конфигурации с накопителями на гибких и жестких магнитных дисках в однопользовательском (объем ОЗУ 56 Кбайт) и многопользовательском (объем ОЗУ свыше 128 Кбайт) вариантах. Практическое использование СУВД в автоматизированных сис темах делопроизводства показало ее высокую адаптируемость, обеспечило быстрое обучение пользователей взаимодействию с ЭВМ, снизило трудоемкость их создания за счет сокращениявплоть до полного исключения — затрат на проектирование прикладного программного обеспечения. Экономический эффект от применения СУВД превысил 200 тыс.рублей.