Информационное обеспечение автоматизированной информационной системы

      В основе классификации БД могут быть положены различные основания деления. В большинстве случаев выбор оснований систематизации БД определяется конкретными условиями работы предприятия и характером функциональных и информационных задач.

      По  форме представления данных различаются  одноконтурные и многоконтурные БД. Основная форма представления БД двухконтурная. Первый контур хранится на внешнем накопителе ЭВМ (жесткий магнитный диск, магнитная лента, магнитный барабан и др.), а второй контур как страховой может быть представлен на флоппи и (или) CD и других носителях. Могут быть и трехконтурные БД, когда третий контур представлен и сохраняется на традиционных бумажных документах. БД АИС четвертого контура может быть представлена в форме микрофильмированной ленты и (или) ее отдельных отрезков.

      По  характеру содержащейся информации различают фактографические, документальные и смешанные БД. Фактографическая БД отображает конкретные сведения, необходимые пользователю – факты, показатели, свойства продукции, формулы расчета какой-либо величины, отрывок (фрагмент) текста документа, документ полностью и др. Документальная БД содержит только сведения о документах - библиографическое описание документа, аннотацию, реферат, идентификатор документа, адрес его хранения в БД и т.д. Сам документ хранится, как правило, во внешнем контуре БД - шкафу, хранилище, библиотеке-депозитарии и др. В документальных БД по массиву первого контур проводится поиск адреса хранения полного текста документа, а затем по адресу осуществляется доступ и к самому документу. Подобное размещение документальных БД продиктовано желанием сократить физический объем информации и обеспечить тем самым быстроту доступа к необходимой информации. При условии высокой производительности ЭВМ, отсутствия дефицита внешней памяти документальные БД объединяют во внешней памяти ЭВМ первый и второй контуры.

      В смешанных БД представлены как фактографические, так и документальные массивы информации.

      Базы  данных имеют определенные способы  построения, так называемые модели баз данных: иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные.

      Иерархическая модель БД построена по принципу древовидного графа, в котором информационные элементы представлены по уровням их соподчиненности (иерархии). Например, на первом уровне расположены сведения об объекте («Конкуренты»), на втором уровне — о продукции, которую они поставляют на рынок, на третьем уровне — цена продукции и т.д. Таким образом, в структуре иерархии каждый порожденный узел не может иметь более одного порождающего (выходного) узла. Корень дерева здесь не порожденый, а порождающий узел. Узлы, не имеющие выхода, носят названия листьев. При поиске необходимых данных происходит чтение записей от корня к листьям дерева, т. е. сверху вниз. Достоинством стало то, что подобная структура БД обеспечивает более быстрый доступ и выдачу данных пользователю. Вместе с тем, недостатком представляется жесткость иерархической структуры. Отсутствует информационная гибкость в поиске, так как за один проход невозможно получить данные, например, о ценах одного товара разных поставщиков.

      Сетевая модель БД имеет независимые типы данных, т.е. «Конкуренты», и зависимые типы данных — продукция и цены на продукцию. В сетевых моделях возможны как прямые, так и обратные виды связей между данными (записями). Существует ограничение — каждая связь должна включать в себя основную и зависимую записи. К достоинству сетевой модели можно отнести гибкость организации и доступа к данным относительно иерархической модели. Как недостаток можно указать, что сохраняется относительная жесткость в построении структуры БД. Это влечет необходимость в определенных ситуациях реструктурирования БД, препятствует реализации более гибкой стратегии поиска данных.

      Реляционная модель БД имеет независимую организацию взаимосвязи логических и физических записей. Отношения между данными построены в виде двухмерных таблиц и наделены определенными признаками.

      Каждый  элемент таблицы отображает одно данное. Элементы столбца таблицы имеют одинаковую природу, отображая одно свойство (признак) в строке (записи) таблицы.

      При поиске данных строки и столбцы могут анализироваться в любом порядке независимо от их содержания, что существенно улучшает характеристики поиска, как в содержательном, так и в технологическом смысле. Достоинства реляционной модели объясняются тем, что в ее основе лежит строгий аппарат реляционной алгебры. В этой модели реализована простота доступа к данным, гибкость поиска и защиты данных, независимость данных, относительная простота построения языка манипулирования данными. Язык запроса в соответствии с реляционной алгеброй включает следующие основные понятия: проекция, соединение, пересечение и объединение. Язык описания данных описывает характер поиска данных без указания последовательности действий, необходимых для получения ответа на запрос.

      Применение  реляционных БД позволяет:

• собирать и хранить данные в виде таблиц;
• легко обновлять данные;
• получать информацию по атрибутам или записям;
• отображать полученные данные в виде диаграмм или таблиц;
• производить необходимые расчеты по данным базы и др.

     Объектно-ориентированная модель БД (далее ООБД) – пример реализации БД более высокого логического уровня. ООБД возникли на концептуальной основе объективно-ориентированного программирования (далее ООП). В отличие от структурного, ООП базируется не на процедурных (программных) категориях (циклы, декларации, условия и др.), а на более широкой категории – объектах. Объектом можно объявить все, что представляет интерес для обработки данных на ЭВМ – завод, подразделение, работника, программу ЭВМ, запись БД, пиктограмму экранного окна и т.д. Объект – это программно связанный набор процедур, методов и свойств, реализующих определенную задачу. Процедура – это совокупность операций, которые может выполнять объект. Метод – это способ, прием, которым пользуется объект при выполнении процедур. Свойство – это признак, с помощью которого описывается объект. Например, работник как объект характеризуется свойствами, характеризующими его функциональные способности, технологическими процедурами, которые он выполняет в процессе трудовой деятельности и методами, посредством которых реализуются технологические процедуры. Организация ООБД имеет несколько стадий:

1. концептуальная модель, когда множество объектов БД прошли описание по соответствующим правилам;
2. логическая модель, когда определены свойства объектов и указаны логические взаимосвязи между объектами;
3. физическая модель, когда определены адреса и проведено размещение объектов в памяти ЭВМ.

      В настоящее время для упрощения  создания ООБД развиваются системы программирования класса ООП. При этом унифицируются многие процедуры порождения объектов путем создания шаблонов, масок для описания методов и свойств объектов и др. Многие крупные фирмы заняты в настоящее время разработкой систем ООП. Примером может служить фирма Microsoft, предлагающая на рынке такие системы, как Visual Basic, Visual FoxPro, Access, MS SQL Server. Эти системы обеспечивают не только создание объектов, но и организацию ООБД, предоставляют дополнительные средства работы с ними. Они наиболее эффективно решают задачи создания и манипулирования данными реляционных БД. В настоящее время ООБД не имеют полностью завершенной теоретической базы. Однако настоятельное требование практики в решении задач, в частности, развития мультимедиа, расширения средств интеграции полиформатных систем, увеличения функциональных возможностей вычислительных сетей и телекоммуникаций станет существенным стимулом для дальнейшего развития теории ООБД.

      В структуре подсистемы «Информационное  обеспечение» определенное место занимает понятие единицы информации и ее свойства.

      Единицы информации в АИС могут быть как  физическими (синтаксическими), так и семантическими категориями. К ряду физических единиц можно отнести: бит, байт, символ. К семантическому уровню единиц информации АИС относятся категории, которые обозначают в основном логическую иерархию смысловых единиц информации – атрибут, реквизит-признак, параметр, показатель, запись, документ по унифицированной или произвольной форме, файл, БД по определенной предметной области и другие. Свойства каждой из указанных категорий накладывают свой отпечаток на способы организации размещения и хранения единиц информации о качестве ИС. Каждая единица информации как логический элемент структуры БД, представляет собой определенный объем смысла, структурированного содержания об управляемом экономическом объекте. Семантическая единица информации БД – это определенный объем информации, отображающий категорию измерения содержания БД.

      Наиболее  распространенная единица информации об управляемом экономическом объекте – документ. Экономический документ – это материальный носитель с закрепленной на нем экономической информацией, имеющей юридическую силу.

      В организации БД следует также  учитывать другую семантическую  единицу – атрибут, который связан с логикой показателя, в частности реквизита-признака. Атрибут – элементарная семантическая единица информации. Элементарность в данном случае обозначает неделимость атрибута на низшие смысловые компоненты без потери смысла. Выделение множества атрибутов играет определенную роль при разработке лингвистических средств информационного обеспечения АИС, в частности, разработке информационно-поискового языка (далее ИПЯ) классификационного типа – классификаторов и кодификаторов технико-экономической информации.

      В структуру БД АИС входят различные компоненты – агрегаты, массивы, файлы и др. Агрегат – структурированная совокупность информационных объектов, определяемая как единый тип данных. Агрегаты в основном представляются файлами текстового вида. Вместе с тем могут быть агрегаты мультимедийного характера, например для решения задач презентации фирмы, ее продукции и др. Довольно значительный ряд агрегатов может быть отображен в форме диаграмм, гистограмм, графиков, как в черно-белом, так и в цветном виде. Массив информации – это поименованная совокупность однотипных (логически однородных) элементов, упорядоченных по индексам, которые определяют положение элементов в массиве. Элементами массива могут быть документы, файлы, записи и др. Один из весомых параметров массива – его измерение, которое можно обозначить как градацию размерности массива. Такими градациями могут быть одномерные массивы, имеющие одно измерение, например запись файла, двухмерные массивы, например строки и столбцы таблицы, и др. Индексы играют важную роль в организации данных. Они позиционируют элементы и указывают его адрес в массиве.

      Файл – опорный структурный элемент БД. Они Файл – это поименованная область внешней памяти ЭВМ. Файл может содержать различную информацию: текстовый документ, рисунок, музыкальное произведение, программу ЭВМ и др. Каждый файл записывается и хранится во внешней памяти ЭВМ и имеет собственное имя, идентифицирующее его в комплексе файлов, находящихся в БД. Структура имени файла состоит из левой и правой частей, разделяемых точкой. Левая часть, как правило, означает содержание файла и имеет различный формат в зависимости от применяемой в АИС операционной системы. Правая часть – расширение имени файла – состоит из трех символов и обозначает класс файла.

      Файлы составляют основную часть БД АИС. Очень часто файлы в БД представлены в табличной форме. Таблица – способ формализованного представления данных в виде двухмерного массива. Таблица состоит из строк и столбцов. Строки таблицы обозначаются записями. Запись – это единица обмена данными между программой и внешней памятью ЭВМ. Тип записи определяет вид файла данных. Это могут быть файлы, имеющие:

• записи фиксированной длины;
• записи переменной или неопределенной длины;
• байтовый или битовый поток данных.

      Запись  может содержать данные о различных объектах – отдельном человеке, устройстве, процессе и др. Записи состоят из полей, содержащих отдельные данные об объекте. Поле записи – часть записи файла, имеющая функционально самостоятельное значение и обрабатываемая в программе как отдельный элемент данных. Столбцы таблицы определяют свойства, характеристики, признаки, атрибуты объектов, например год рождения человека, его пол, профессию и др. Каждый столбец относится к определенному полю записи.

      Необходимые пользователю данные могут находиться в нескольких записях, размещаться в нескольких таблицах. Для обеспечения связывания записей таблиц, доступа к записям и поиска нужной информации в БД применяются так называемые ключи. Ключ – это совокупность знаков, используемая для идентификации записи в файле и быстрого доступа к ней. Ключ представляет уникальный номер записи в БД, ее фрагмента, файла и присваивается каждой записи при ее загрузке в БД. По характеру выполняемых функций в реляционных БД различают основной (первичный) и исходный (внешний или вторичный) ключи. Основной ключ — это ключ, который однозначно идентифицирует запись в таблице. Ключи присваиваются записям так, чтобы в таблице не было двух строк с одинаковым значением ключа. Следующий этап связывания таблиц – определение внешнего ключа. Исходный, или внешний, ключ отображает значение ключевого поля записи, уникально идентифицирующее ее в массиве. Этот ключ создается в таблице, поля которой имеют ссылки на «главную» или «родительскую» таблицу массива. Таким образом, в каждой строке «подчиненной» или «дочерней» таблице значение внешнего ключа соответствует значению первичного ключа. Поле ключа и его значение определяет лицо, создающее массив или файл. Значения ключей расположены в специально предназначенных для этого полях записи.

      В решении экономических задач особую важность имеют базы знаний.

      БЗ  организуются в составе автоматизированных интеллектуальных информационных систем (далее АИИС). База знаний – это совокупность знаний, организованная по принципам порождения знаний, явно не присутствующих в исходных данных. Обычно к знаниям относят результаты познания действительности, проверенные практикой. Знания – это приобретенные человечеством в процессе познания факты, истины, принципы, методы и пр. В отличие от обычной БД в БЗ размещаются знания, получаемые на основе данных, содержащихся в обычных документах, книгах, статьях, отчетах и др. Организация знаний в БЗ происходит в соответствии с методологией классификации объектов познания. Каждый объект представляется совокупностью элементов знаний. В соответствии с концептуальными связями элементы объединяются и образуют БЗ. Концептуальные связи БЗ имеют следующие разновидности: общность, партитивность, противопоставление и функциональная взаимозависимость. Общность – это связь элементов знаний по содержанию их характеристик. Партитивность – это соотношение целого и его частей относительно элемента знания. Противопоставление – это отображение связей между элементами, которые имеют противоположные характеристики. Функциональная взаимозависимость – это отображение связей между элементами, имеющими процедурную связь.