Метод агрегирования информационных объектов при концептуальном проектировании объектно-ориентированной базы данных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.25.05, кандидат технических наук Волков, Антон Андреевич

• Волков, Антон Андреевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Волков, Антон Андреевич

Введение.

ГЛАВА 1. Проблема организации объектно-ориентированной СУБД.

1.1. Основные направления исследований в современных СУБД.

1.2. Преимущества объектно-ориентированных технологий при моделировании предметной области в СУБД.

1.3. Объектно-реляционные СУБД.

1.4. Объектные расширения ведущих разработчиков СУБД.

1.5. Базы данных в стандарте ОЭМС.

1.6. Архитектуры объектно-ориентированных СУБД.

1.7. Технология СоЬга++.

1.8. Проблемы агрегации объектов на этапе инфологического проектирования предметной области.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Объектно-ориентированная технология разработки информационного обеспечения в объектно-функциональной системе управления предприятием.

2.1 Понятие коллинеарных связей.

2.2 Правила структурирования многомерных данных.

2.3 Виды структурных связей.

2.4 Уникальный идентификаор информационного объекта (УИИО).

2.5 Формирование запросов к объектно-ориентированной базе данных организованной на объектах с коллинеарными связями.

2.6 Правила формирования запросов к объектам с коллинеарными связями в объектно-ориентированной СУБД.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Реализация классов с коллинеарными связями в объектноориентированной базе данных.

3.1 Технические аспекты многомерного хранения данных.

3.2 Реализации объектно-ориентированной системы с применением объектов в коллинеарной форме.

3.3 Реализация запросов к объектам, находящихся в коллинеарной форме, в объектно-ориентированной системе управления базой данных. У

3.4 Повышение гибкости объектно-ориентированной системы при использовании коллинеарных структур.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. Практическая реализация метода коллинеарных связей в многомерной модели данных на программном комплексе

Cobra++».

4.1 Общая архитектура объектно-ориентированной системы создания и управления базой данных.

4.2 Реализация программного комплекса «Cobra ++».

4.3 Описание предметной области для её моделирования в системе «Cobra++».

4.4 Реализация объектов в системе «Cobra ++».

Выводы по главе 4.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод агрегирования информационных объектов при концептуальном проектировании объектно-ориентированной базы данных»

Актуальность темы диссертационного исследования. На этапе проектирования информационной системы , как правило, появляются сущности, описывающие разные процессы в пределах одной предметной области, но имеющие одинаковые фрагменты в своих структурах. На их основе формируются коллекции данных, которые создают или извлекают из хранилища данных по определенным правилам и объединяют по различным условиям. Для традиционного реляционного подхода решать такую задачу можно путём реализации сложной структуры, приводя её к нормальной форме, либо программированием хранимых процедур и обработки данных, полученных несколькими запросами. Оба подхода связаны с большими затратами времени на разработку прикладного программного обеспечения. Для снижения трудоемкости разработки информационных систем требуются объектные технологии.

Объектно-ориентированные технологии, по сравнению с реляционными системами, обеспечивают адекватное моделирование сущностей реального мира и позволяют наглядно представлять сложные структуры объектов. Такое представление предметной области позволяет преодолеть ограничения реляционной модели, связанной с атомарностью атрибутов отношения.

В классической постановке объектно-ориентированного подхода предметная область определяется в виде совокупности объектов, характеризующихся набором атрибутов и методов. Множество объектов с одним и тем же набором атрибутов и методов образует класс. Иерархия классов имеет неразделяемую структуру, а объекты классов неразделяемую память. При абстрагировании предметной области, объекты одного класса могут являться атрибутами объектов других различных между собой классов и находиться на разных уровнях иерархии. Поэтому выборку данных из объектов различных классов по заданному атрибуту, сделать затруднительно.

Таким образом, разработка методов, реализующих внешние связи между объектами в объектно-ориентированной базе данных для уменьшения сложности алгоритма их извлечения, является на сегодняшний актуальной научной задачей.

Объект и предмет исследования.

Объектом диссертационного исследования в настоящей работе является метод хранения информации в многомерной модели данных.

Предмет диссертационного исследования - база данных в автоматизированной системе управления предприятием.

Цель и задачи исследования.

Целью диссертационной работы является разработка методов и программных средств, реализующих внешние связи между объектами в многомерной модели данных для уменьшения сложности алгоритма их извлечения. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи диссертационного исследования:

1. Анализ современных методов взаимодействия между объектами в парадигме объектно-ориентированного подхода.

2. Разработка метода поддержки внешних связей между объектами в многомерной модели данных.

3. Разработка алгоритма извлечения многомерных данных на основе предложенного метода организации их хранения.

4. Разработка программных средств, реализующих предложенные методы хранения и извлечения данных.

Научная задача, решаемая в диссертационной работе, состоит в разработке метода хранения объектов в многомерной модели данных, позволяющего поддерживать связи между экземплярами множества различных классов.

Методологические основы и методы исследования. Проведённые теоретические и прикладные исследования базируются на теории объектно-ориентированных СУБД, множеств, информационных систем.

Информационное обеспечение реализовано на платформе "СОВ11А++", программное обеспечение рабочих мест пользователя реализовано в среде 5 программирования Delphi.

Научная новизна диссертационного исследования состоит в решении задачи организации связей между множеством объектов принадлежащих различным классам, имеющих в своей структуре атрибуты общего класса.

Положения, выносимые на защиту.

1. Понятие о «коллинеарных связях» как механизме межклассового взаимодействия в многомерной модели данных.

2. Метод организации классов с «коллинеарными связями» в объектно-ориентированной базе данных.

3. Математическое представления метода организации данных, построенного на классах с коллинеарными связями.

Практическая значимость исследования заключается в разработке программных модулей, реализующих предложенные методы хранения и извлечения данных.

Реализация результатов работы. Результаты, полученные в ходе проведения исследований, были экспериментально апробированы при управлении производственным процессом предприятия ЗАО «Регул» г. Санкт-Петербург, ЗАО «Костромской завод автокомпонентов», малое предприятие по производству специализированной обуви «ИП Левыкин М.П.», ООО «Древремстрой».

Апробация работы. Работа выполнена в рамках проекта Сколково, проект 10 № 0000090/06.07.2011 «Научная разработка СУБД по технологии "Cobra++", реализующей принципы объектно-ориентированной СУБД третьего поколения и создание на ее основе объектно-функциональных систем и приложений».

Основные положения диссертационной работы изложены в докладах на 4 научно-практических конференциях: V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2008), Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи "Проведение с и научных исследований в области обработки, хранения, передачи и защиты информации". (Ульяновск, 2009), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы прикладной информатики» (Санкт-Петербург, 2010), VII Международной конференции «Современные проблемы прикладной информатики» » (Санкт-Петербург, 2011), Международной конференции "Автоматизированные, информационные и управляющие системы: от А до Я 2011" (Москва, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей, включая 3 в изданиях по перечню ВАК.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и библиографического списка. Диссертация содержит 113 страниц машинописного текста, 53 рисунка, 2 таблицы. Библиографический список содержит 86 наименований.

Заключение диссертации по теме «Информационные системы и процессы, правовые аспекты информатики», Волков, Антон Андреевич

Выводы по главе 4

1. Представлена принципиальная схема объектно-ориентированной системы управления базой данных.

2. Представлен процесс моделирования информационных объектов на примере учёта электроэнергии на производстве.

3. Рассмотрена типовая задача: учёт электроэнергии на производстве, предусматривающая сбор статистических данных с нескольких информационных объектов.

4. Продемонстрировано выполнение информационного запроса к нескольким объектам, находящимся в коллинеарной форме на примере показателя учёт электроэнергии на производстве.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Волков, Антон Андреевич, 2012 год

1. Magic Quadrants. Электронный ресурс. / Gartner. / http://www.gartner.com/technology/home.

2. Никитин М. Куда движется рынок СУБД. Электронный ресурс. // CRN/RE «ИТ Бизнес» /http://www.cnews.ru/reviews/free/marketBD/articles/articles5.shtml.

3. Gartner. Главные тенденции развития хранилищ данных в 2011-2012 гг. Электронный ресурс. http://www.crn.ru/news/detail.php?ID=48513.

4. Ривкин М. Тенденции развития универсальных коммерческих СУБД. Электронный ресурс. // Citforum / http://citforum.ru/database/articles/trends/

5. Вендров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. Электронный ресурс. // Citforum / http://citforum.ru/database/case/glava43.shtml.

6. Грицачук С. Облачные хранилища данных. Электронный ресурс. // IT

7. World / http://www.it-world.ru/news/master/.

8. Аткинсон М., Бансилон Ф., ДеВитт Д., Диттрих К., Майер Д., Здоник С.

9. Перевод: Когаловский М.Р. Источник: журнал Системы Управления Базами Данных # 4/1995, издательский дом «Открытые системы».

10. Kim W., «Object-Oriented Database Systems: Promises, Reality, and Future». Modern Database Systems: Object Model, Interoperability and Beyond, ACM Press, Addison Wesley, 1995.

11. Маклаков, C.B. CASE средства разработки информационных систем Текст. / C.B. Маклаков - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999.

12. Гамма, Э. Приемы Объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. Текст. / Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж., СПб.: Питер, 2008. - 336 е.: ил.

13. Мещеряков C.B., Иванов В.М. Эффективные технологии создания информационных систем. Политехника, 2005. - 312 с.05

14. Козловский А. Объектные СУБД: ситуация смены парадигмы. BYTE Россия. - 2000. №8. С. 16-28.

15. Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. — М.: «Вильяме», 2003. — 1088 с.

16. Кузнецов С. Д. Основы баз данных. — 1-е изд. — М.: «Интернет-университет информационных технологий ИНТУИТ.ру», 2005. С. 488. — ISBN 5-9556-00028-0.

17. Banerjee J., Kim W., Kim K.C., «Queries in object oriented databases». IEEE Data Engineering Conf., Feb. 1988.

18. Beech D., «Foundation for evolution and relational to object databases». Proc. Extended Data Base Technology, Mar. 1988.

19. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных = Introduction to Database Systems. — 8-е изд. — М.: «Вильяме», 2006. — С. 1328. — ISBN 0-32119784

20. Зильбершатц А., Стоунбрейкер М., Ульман Дж. Базы данных: достижения и перспективы на пороге 21-го столетия. СУБД N 3, 1996

21. Дейт К. Введение в системы баз данных. 6-е изд., М.; СПб.: Вильяме.-2000.

22. Буч Г., Джекобсон А., Максимчук Р. А., Энгл М. У., Янг Б. Дж., Коналлен Д., Хьюстон А.К. «Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений, 3-е издание» Издательство : Вильяме: 2008 г.

23. С.Д. Кузнецов Объектно-реляционные базы данных: прошедший этап или недооцененные возможности? Труды Института системного программирования, т. 13, часть 2, М., ИСП РАН, 2007, стр. 115-140.

24. Melton J. Advanced SQL: 1999. Understanding Object-Relational and Other Advanced Features. Morgan Kaufmann Publishers, 2003.

25. Stonebraker M. Object-Relational Database Systems: The Next Great Wave, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, CA, 1996.

26. Конноли Т., Бегг К. «Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика». 3-е издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом "Вильяме", 2003. - 1440 с.

27. Кузнецов С.Д. «Базы данных. Вводный курс» Web: http://citforum.ru/database/advancedintro/

28. Андреев А., Березкин Д., Самарев Р., «Внутренний мир объектно-ориентированных СУБД», Открытые системы, 2001.

29. Дейт К., Дарвен X. Основы будущих систем баз данных. Третий манифест. М: Янус-К, 2004.

30. Кирстен В., Ирипгер М., Рериг Б., Шулььте П. «СУБД Cache'. Объектно-ориентированная разработка приложений». Питер, 2001.

31. Труб И. СУБД Cache: работа с объектами, Диалог-МИФИ, 2006.- 480 с.

32. Belden Е., Greenberg J. Oracle Database Object-Relational Developer's Guide 11 g Release 2(11.2)- Oracle, March 2010.

33. Фернстайн С. Подставляемость и преобразование объектных типов в иерархии Oracle Magazine/Russian Edition, июнь 2002.

34. Кайт Т. «Oracle для профессионалов Книга 1. Архитектура и основные особенности»: Пер. с англ.- СПБ.: ООО «ДиаСофтЮП», 2003. 672 с.

35. Kim W., Garza J.F., Nathaniel Ballou, Darrell Woelk. Architecture of the ORION Next-Generation Database System // IEEE Trans. Knowledge and Data Eng.- 2, N 1,- 1990,- 109-124.

36. Jenq B.P., Woelk D, Kim W., Lee W. Query Processing in Distributed ORION // Advances in Database Technology EDBT'90.- Lecture Notes in Computer Science.-416, 1990,- 169-187

37. Lecluse С., Richard P., Velez F. 02, an Object-Oriented Data Model // Proc. ACM SIGMOD Int. Conf. Manag. Data, Chicago, 111, USA, June 1-3, 1988, ACM SIGMOD Record.- 17, N 3,- 1988,- 424-43.

38. Velez F., Bernard G., Darnis V. The 02 Object Manager: An Overview // 15th Int. Conf. Very Large Data Bases, Amsterdam, Aug. 22-25, 1989,- 357-366 c.

39. Lecluse C., Richard P. The 02 Database Programming Language // 15th Int. Conf. Very Large Data Bases, Amsterdam, Aug. 22-25, 1989.- 411-422.

40. Deux O., et al. The Story of 02 // IEEE Trans. Knowledge and Data Eng.- 2, N 1,- 1990.-91-108.

41. Зашихин А. С. «Объектно-ориентированная СУБД Jasmine. Jasmine Studio» Москва, Бином-Пресс. 2004 г. -320с.

42. Андреев A.M., Березкин Д.В., Кантонистов Ю.А. Объектная СУБД Jasmine: широкие возможности построения приложений // PC WEEK, 37, 1998.-е. 10- 11.

43. Стоунз Р., Мэтью Н. «PostgreSQL. Основы». Пер. с англ. - СПб: Символ-Плюс, 2002. - 640с.

44. Уорсли Дж., Дрейк Дж. PostgreSQL. Для профессионалов. Питер. 2003 г.-496с.

45. Riggs S., Krosing Н. PostgreSQL 9 Administration Cookbook. Packt Publishing. 2010. 360.

46. Chamberlin D., A Complete Guide to DB2 Universal Database, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, CA, 1998.

47. Зикопулос П. К., Бакларц Дж., деРус Д., Мельник Р. Б. DB2 версии 8: официальное руководство = DB2 Version 8: The Official Guide. — M.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2004. — 400 с.

48. Cattel R.G.G., Barry D.K. The Object Data Standard: ODMG 3.0. Morgan Kauffmann Publishers, 2000.

49. Аткинсон M. и др. Манифест систем объектно-ориентированных баз данных // СУБД. -No. 4. -1995.

50. Дарвен X., Дейт К. Третий манифест // СУБД. -No. 1.-1996.

51. Грин Роберт., вице-президент компании Versant: Архитектуры ООСУБД. Анализ реализаций. Перевод: С.Д. Кузнецов. Web: http://citforum.ru/database/articles/oodbmsl/

52. Мариотт А., Ведущий консультант компании Progress Software: Еще раз об архитектурах ООСУБД. Перевод: С.Д. Кузнецов. Web: http://ooad.asf.ru/standarts/Oobd/OnceAgainOOSUBD/index.aspx

53. Грин Роберт, вице-президент компании Versant: В защиту статьи «Архитектуры ООСУБД». Перевод: С.Д. Кузнецов. Web: http://citforum.ru/database/articles/oodbms3/.

54. Dittrich К.A., Dittrich K.R., «Where Object-Oriented DBMSs Should Do Better: A Critique Based on Early Experiences» Modern Database Systems: Object Model, interoperability and Beyond, ACM Press, Addison Wesley. 1995.

55. Шведенко, B.H. Объектно-функциональная система управления предприятием // Известия ВУЗов «Технология текстильной промышленности», 2004, № 4. с. 104-110.

56. Шведенко, В.Н. Новый подход к моделированию данных в информационных системах Текст. / В.Н.Шведенко, Д.А.Иванов.// Практика системного анализа (тематический сб. науч. трудов). -Кострома: 2002, с. 50

57. Набатов Р.А. Технология быстрой разработки баз данных и приложений пользователя в системе «СоЬга++» / Текст. / Р.А. Набатов, В.Н. Шведенко // Журнал «Программные продукты и системы» №2 (82), 2008. Тверь-2008. С. 39-41.

58. Smith J.M., Smith Diana С.P. Database Abstractions: Aggregation and Generalization. ACM Transactions on Database Systems, Vol. 2, No. 2, June 1977.

59. B.B. Пржиялковский. Абстракции в проектировании баз данных //СУБД, издательский дом "Открытые системы" 1-2/98, с. 90-97.

60. М.Р. Когаловский. Абстракции и модели в системах баз данных //СУБД,издательский дом "Открытые системы", 4-5/1998.109

61. Гайсарян С.С. Объектно-ориентированные технологии проектирования прикладных программных систем. Центр Информационных Технологий, http://citmgu.ru, 1998.

62. Иванова Г.С., Ничушкина Т.Н., Пугачёв Е.К. «Объектно-ориентированное программирование». Москва. ИГТУ имени Н.Э. Баумана 2001г.

63. Сергеев В.П. Векторно-матричная модель представления данных // Вестник компьютерных и информационных технологий. Москва: ВКИТ, 2010. № 6. С. 3-8.

64. Левин H.A., Сергеев В. П. Иерархическое представление алгебры многомерных матриц . Деп. ВИНИТИ 12.09.06. №1149-В2006. - 13 с.

65. Шень А.Х., Верещагин Н.К. «Введение в теорию множеств» Интернет университет информационных технологий. Web: http://www.intuit.rU/department/ds/theorysets/7/.

66. Шрейдер Ю.А. Равенство, сходство, порядок. М.: Наука, 1971.

67. Шведенко В.Н., Волков A.A. «Реализация параллельных структур в объектно-ориентированных СУБД» (статья) Промышленные АСУ и контроллеры. №6, 2011.

68. Шведенко В.Н., Волков A.A. «Модель формирования параллельных структур в объектно-ориентированных СУБД» (статья) Программные продукты и системы. № 3, 2011.

69. Колесов Ю. Б., Сениченков Ю. Б. «Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход» БХВ-Петербург, 2006 г.

70. Долженков А., Тимофеев Д. Семантический инструмент построения баз данных. «Открытые системы», №01/2006.

71. Сахаров A.A. Принципы проектирования и использования многомерных баз данных (на примере Oracle Express Server) //СУБД №3/1996.

72. Волков A.A., Щекочихин О.В., Набатов P.A. Применение адаптивной автоматизированной системы сбора информации для управления предприятием Текст. / Сборник «Научные труды молодых ученых КГТУ», выпуск 9.: Кострома-2008. С. 141 146.

73. Щекочихин О.В., Шведенко В.Н., Набатов P.A. Адаптивная автоматизированная система проектирования и управления бизнес-процессами Текст. / Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. №6, 2008. С 59 60.

74. Щекочихин О.В., Шведенко В.В. Моделирование управленческого решения в объектно-функциональной системе управления предприятием Текст. / «Известия Тульского государственного университета». Тула: ТГУ, 2006. - С 117 - 123. ISBN 5-7679-0850-878.

75. Набатов, P.A. Создание и хранение информационных ресурсов в объектно-функциональной системе управления промышленного предприятия. Текст. / P.A. Набатов // сб. «Научные труды молодых ученых КГТУ», выпуск 8.: Кострома-2007. С. 133 137.

76. Набатов, P.A. Система проектирования баз данных на основе объектно-ориентированных технологий Текст. / P.A. Набатов, В.Н. Шведенко // Вестник Костромского государственного технологического университета -№15, КГТУ.: Кострома-2007. С. 97 102.

77. Шведенко, В.Н. Модели бизнес-процессов в объектно-функциональной системе управления предприятием Текст. // Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. Кострома, 2006.

78. Щекочихин, О.В. Моделирование управленческого решения в объектно-функциональной системе управления предприятием Текст. / О.В. Щекочихин, В.В. Шведенко // «Известия Тульского государственного университета». Тула: ТГУ, 2006. - С 117 - 123.

79. Волков A.A., Набатов P.A. Визуальное представление многомерных данных в системе Cobra ++ Текст. / Научные труды молодых учёных КГТУ. Часть I. Кострома-2010.