авторефераты диссертаций www.z-pdf.ru
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
 

На правах рукописи

ФИШБЕЙН Анна Ильинична

МОДЕЛИ И МЕТОДИКИ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ

ДАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

НА ОСНОВЕ НАБОРОВ ПРАВИЛ

Специальность 05.13.17 – Теоретические основы

информатики

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ПЕНЗА 2015

Работа выполнена на кафедре «Математическое обеспечение и при-

менение ЭВМ» ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Макарычев Петр Петрович

Официальные оппоненты:

Сальников Игорь Иванович,

доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный

технологический университет», заведующий

кафедрой «Вычислительные машины

и системы»;

Синев Михаил Петрович,

кандидат технических наук, ЗАО «Научно-

исследовательский институт физических

измерений и вычислительной техники»,

главный специалист

Ведущая организация:

АО «Научно-производственное

предприятие "Рубин"» (г. Пенза)

Защита диссертации состоится 24 декабря 2015 г. в ____ часов на за-

седании диссертационного совета Д 212.186.01 при ФГБОУ ВПО «Пензен-

ский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Крас-

ная, 40.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет». Диссертация

размещена на сайте: http://dissov.pnzgu.ru/ecspertiza/fichbeyn

Автореферат разослан «___» ___________ 201___г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

2

Гурин Евгений Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Независимо от назначения информационной

системы (ИС) одним из важнейших свойств накапливаемых, хранимых

и обрабатываемых данных является достоверность, тесно связанная с цело-

стностью и согласованностью данных. Исследованию и решениям проблем

поддержки целостности и согласованности данных посвящены работы за-

рубежных и отечественных ученых: К. Дж. Дейта (C. J. Date), Э. Ф. Кодда

(E. F. Codd), М. Ш. Цаленко, М. Р. Когаловского.

Достоверность данных обеспечивается за счет контроля соответствия

данных правилам (бизнес-правилам), выделенным в предметной области

ИС. Существенный вклад в исследование роли правил в процессе разработ-

ки ИС внесли Р. Г. Росс (R. G. Ross), Б. фон Галле (B. von Halle), Д. С. Хэй

(D. C. Hay), К. А. Хили (K. A. Healy), Т. Мориарти (T. Moriarty),

К. Дж. Дейт.

Правила формулируются на этапе анализа предметной области и ото-

бражаются в программное обеспечение. В OLTP-системах контроль досто-

верности данных (КДД) осуществляется при вводе и первичной обработке

данных, подготовке выходных документов. В OLAP-системах правила КДД

применяются на стадии загрузки, очистки и предобработки данных. Наи-

большее развитие программные средства КДД получили в системах управ-

ления бизнес-правилами (Business Rule Management System, BRMS). BRMS

позволяют определять, поддерживать в актуальном состоянии и выполнять

правила КДД, в том числе заданные и конечными пользователями ИС. Од-

нако BRMS имеют ряд ограничений по сценариям применения бизнес-

правил. Кроме того, BRMS тесно связаны с системами управления бизнес-

процессами (Business Process Management System, BPMS) и, как правило,

могут использоваться только совместно, что усложняет ИС и приводит

к удорожанию их создания и эксплуатации.

Несмотря на значительные успехи в области обеспечения достовер-

ности данных, проблема разработки программных средств КДД оконча-

тельно не решена. Первый аспект проблемы связан с обеспечением единого

непротиворечивого представления, ведения и анализа наборов версионных

правил КДД в процессе функционирования ИС. Второй аспект проблемы

связан с преобразованием формального представления правил в программ-

ные средства КДД. Третий аспект проблемы связан с распределением ло-

гики правил КДД по уровням архитектуры ИС.

Цель диссертационной работы – теоретическое обоснование и ис-

следование формального представления, алгоритмов ведения и анализа на-

боров правил контроля достоверности данных в информационных сис-

темах.

Объектом исследования являются программные средства контроля

достоверности данных в информационных системах.

3

Предметом исследования являются модельное представление, мето-

дики и алгоритмы ведения и анализа наборов правил контроля достоверно-

сти данных.

Задачи исследования:

1) анализ современных методов и средств контроля достоверности

данных в информационных системах;

2) теоретическое обоснование и разработка модельного представле-

ния для наборов правил контроля достоверности данных;

3) разработка операций ведения и анализа наборов правил на основе

модельного представления правил контроля достоверности данных;

4) разработка методик построения общей онтологии и выделения он-

тологии правил контроля достоверности данных на основе модельного

представления наборов правил;

5) разработка и экспериментальное исследование программного обес-

печения подсистемы контроля достоверности данных.

Методы исследования основаны на применении основных положе-

ний дескрипционной логики, теории множеств, теории информационных

процессов и систем.

Научная новизна работы:

1) разработано модельное представление набора правил контроля

достоверности данных, отличающееся непустыми конечными множествами

концептов, ролей и терминологических аксиом, что обеспечивает автома-

тизацию генерации программного кода для контроля достоверности дан-

ных в информационных системах;

2) разработаны операции над модельным представлением набора

правил с использованием теоретико-множественного подхода и дескрип-

ционной логики, что позволяет реализовать ведение и анализ избыточно-

сти, полноты и согласованности наборов правил контроля достоверности

данных, а также селекцию правил;

3) предложена методика построения онтологии контроля достоверно-

сти данных, отличающаяся использованием формализованных знаний

о выполнении условий достоверности данных, реакциях на нарушение пра-

вил и связях между версиями правил. Методика позволяет создавать онто-

логии наборов версионных правил контроля достоверности данных;

4) предложена методика выделения из общей онтологии контроля

достоверности данных онтологии набора правил, отличающаяся анализом

конечного множества концептов и ролей в терминологических аксиомах,

что позволяет выделять онтологии отдельных наборов правил из общей он-

тологии контроля достоверности данных;

5) разработаны алгоритмы реализации операций анализа согласован-

ности, полноты, избыточности набора правил контроля достоверности дан-

ных и операции селекции правил. Алгоритмы отличаются использованием

логического вывода знаний о правилах, что позволяет совершенствовать

4

онтологию контроля достоверности данных и поддерживать согласован-

ность наборов правил.

Соответствие паспорту научной специальности. Диссертация

представляется по специальности 05.13.17. Область исследования соответ-

ствует п. 4 «Исследование и разработка средств представления знаний.

Принципы создания языков представления знаний, в том числе для плохо

структурированных предметных областей и слабоструктурированных за-

дач; разработка интегрированных средств представления знаний, средств

представления знаний, отражающих динамику процессов, концептуальных

и семиотических моделей предметных областей».

Практическая значимость исследований:

1) модельное представление, операции ведения и анализа наборов

правил и методика построения онтологий контроля достоверности могут

быть использованы при проектировании подсистемы контроля достоверно-

сти данных информационной системы;

2) разработанные программные средства для анализа наборов правил

контроля достоверности данных могут использоваться при проведении

оценки согласованности, полноты, избыточности наборов правил и селек-

ции правил;

3) перестраиваемая архитектура программных средств контроля дос-

товерности данных с применением единых программных интерфейсов по-

зволяет создавать информационные системы с распределенной логикой ис-

полнения контрольных правил.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результа-

ты диссертации использованы при разработке следующих программных

систем:

- программных средств контроля достоверности сведений оператив-

ного учета и статистических данных для автоматизированной информаци-

онной системы «Прокуратура - Статистика», внедренной в прокуратуре

Пензенской области (2009 г.);

- программных средств управления бизнес-правилами в автоматизи-

рованной информационной системе электронной карты города Пензы, ис-

пользуемой Управлением градостроительства и архитектуры админист-

рации города Пензы (2015 г.).

Внедрения разработанных программных средств подтверждены соот-

ветствующими актами, приведенными в приложении к диссертации.

Достоверность и обоснованность. Достоверность и обоснованность

результатов работы определяются корректным использованием строгих

и апробированных методов исследования; подтверждаются практическим

применением полученных результатов при разработке программных сис-

тем, актами внедрения и апробацией на всероссийских и международных

научно-технических конференциях.

5

Основные результаты, выносимые на защиту:

1) модельное представление набора правил контроля достоверности

данных, обеспечивающее автоматизацию генерации программного кода

контроля достоверности данных в информационных системах;

2) операции над модельным представлением набора правил контроля

достоверности данных, используемые в процедурах ведения, анализа избы-

точности, полноты и согласованности наборов правил и селекции правил;

3) методика построения онтологии контроля достоверности данных

на основе формализованных знаний о выполнении условий достоверности

данных, реакциях на нарушение правил и связях между версиями правил;

4) методика выделения онтологии набора версионных правил из об-

щей онтологии контроля достоверности данных;

5) алгоритмы реализации операций анализа согласованности, полно-

ты и избыточности набора правил, операции селекции правил в онтологии

контроля достоверности данных;

6) перестраиваемая архитектура и универсальный программный ин-

терфейс для распределения логики правил контроля достоверности данных

по уровням клиент-серверных информационных систем.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладыва-

лись и обсуждались на следующих конференциях: «Технологии Microsoft

в теории и практике программирования» (г. Нижний Новгород, 2010); «На-

дежность и качество» (г. Пенза, 2010, 2011); «Технологии Microsoft в тео-

рии и практике программирования» (г. Санкт-Петербург, 2012); «Универ-

ситетское образование» (г. Пенза, 2012); «Теория и практика системного

анализа» (г. Белгород, 2012); «Прикладная математика, управление и ин-

форматика» (г. Белгород, 2012); «Новые информационные технологии

и системы» (г. Пенза, 2012); «Актуальные проблемы науки и образования»

(г. Пенза, 2014); «Научные перспективы XXI века. Достижения и перспек-

тивы нового столетия» (г. Новосибирск, 2014).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано

17 печатных работ, 3 из которых - в изданиях из перечня ВАК.

Личный вклад. Выносимые на защиту результаты получены соиска-

телем лично и отражены в работах: [3, 9] - модельное представление набо-

ра правил и методика построения онтологии КДД; [15] - алгоритмы реали-

зации операций анализа набора правил; [1, 2, 11, 16] - компоненты

перестраиваемой архитектуры программных средств и интерфейсы взаимо-

действия компонент. В остальных работах разработаны модельное пред-

ставление набора правил и операции над модельным представлением.

Характеристика работы. Диссертационная работа содержит 166 стра-

ниц основного текста, 4 приложения, 30 рисунков, 5 таблиц и список ис-

пользованной литературы из 115 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и за-

дачи исследования, сформулирована научная и практическая ценность дис-

сертации, приведены сведения об апробации работы и публикациях.

6

В первой главе проведен анализ методов и средств КДД в информа-

ционных системах. Показано, что правила КДД представляют собой опре-

деляющие или ограничивающие утверждения, относящиеся к конкретному

аспекту работы ИС и фиксирующие закономерности в данных. Достовер-

ность данных при этом обеспечивается за счет контроля соответствия

данных правилам, выделенным в предметной области. Средства автомати-

зированной работы с правилами КДД необходимы на протяжении всего

жизненного цикла ИС.

Установлено, что множество всех правил КДД может быть разделено

на подмножества-наборы и правила могут иметь версии. Условия досто-

верности и выбора версии правила представляют собой выражения, в каче-

стве операндов в которых участвуют данные из предметной области ИС.

В настоящее время не существует универсальных архитектурных решений

ИС, реализующих КДД на основе правил. Это может быть исполняемый

код на стороне клиентских приложений, хранимые процедуры, пользова-

тельские функции и триггеры на стороне сервера базы данных. В диссерта-

ции сделан вывод, что выбор конкретного способа реализации программ-

ных средств КДД зависит от многих факторов. Возможно сочетание

различных способов в одной ИС. Обеспечение модификации наборов пра-

вил КДД в процессе эксплуатации исключает реализацию КДД непосредст-

венно в коде приложений ИС. Представление совокупности правил КДД,

независимое от архитектурных особенностей ИС и программной реализа-

ции подсистемы КДД, позволяет распределять логику контроля по различ-

ным уровням ИС.

Среди недостатков большинства из существующих подходов к созда-

нию программных средств КДД отмечено отсутствие единого формализо-

ванного представления и средств редактирования правил в процессе экс-

плуатации ИС. Кроме того, размещение и выполнение правил КДД

обеспечивается только на одном зафиксированном уровне ИС. Наиболее

развитый подход реализован в BRMS. Однако BRMS имеют ограничения

по сценариям применения правил и функционально связаны с BPMS. По-

этому BRMS, как правило, могут использоваться только совместно

с BPMS, что приводит к усложнению и удорожанию эксплуатации ИС.

В ходе проведенного анализа сделан вывод о возможности решения

проблемы обеспечения достоверности данных на основе непротиворечиво-

го представления наборов версионных правил КДД; ведения и анализа пра-

вил КДД на протяжении всего жизненного цикла ИС; отображения фор-

мального представления правил КДД в форматы программных средств;

распределения логики КДД по уровням клиент-серверной ИС. В качестве

базовой модели для правил КДД предпочтительнее использовать онтологи-

ческую модель. Этот вид модели позволяет описать произвольные наборы

правил из различных предметных областей. Из семейства дескрипционных

логик в качестве базового математического формализма наиболее целесо-

образно использовать дескрипционную логику SROIQ(D).

7

Во второй главе разработано модельное представление набора вер-

сионных правил КДД. Предложено представление набора версионных пра-

вил в виде онтологии, разрабатываемой на основе дескрипционной логики.

Предложены операции ведения и анализа набора правил КДД, а также опе-

рация селекции правил. Рассматривается онтология

где NC – множество концептов онтологии; NR – множество ролей онтоло-

гии; NI – множество индивидов онтологии; TBox – набор утверждений

о концептах онтологии; RBox – набор утверждений о ролях онтологии;

ABox – набор утверждений об индивидах онтологии.

Для онтологии представления набора версионных правил КДД:

NCNC

NC NC

NCNC

NC

_ link ;

NRNR

NR

; NI  ;

TBox AXC

_

incl AXC

_

eq AXC

_

eq AXC

_

incl

AXC

_ react _

inclAXC

_

link _

eq ;

incl

eq

ref

asy

dis

trans

R

R

где NC

– понятия предметной области, задействованные в правилах;

NC – правила (версии правил) в виде правильных вариантов концепта,

к которому относится правило; NC

– концепты-номиналы; NC – концеп-

react

к возможной реакции на нарушение правил; NC

_ link – концепты для опре-

деления связей между версиями правил и условий выбора между ними;

NR

– роли-отношения между понятиями предметной области, задейство-

ванными в правилах; NR

– роли, относящиеся к возможной реакции на

нарушение правил; AXC

_ incl – терминологические аксиомы (ТА) вклю-

чения концептов-понятий предметной области; AXC

_ eq – ТА эквива-

лентности концептов-понятий предметной области; AXC

_ eq – ТА эквива-

лентности концептов-правил (концептов-версий правил); AXC

_ incl – ТА

включения концептов, относящихся к возможной реакции на нарушение

правил; AXC

_

react _

incl – ТА включения концептов, определяющие реакцию

на нарушение конкретного правила; AXC

_ link _ eq – ТА эквивалентности

концептов, определяющие связи между версиями правил и условия выбора

между ними; AX

– ТА включения ролей; AX

– ТА эквивалентности

ref

asy

O NC ,NR,NI ,TBox,RBox, ABox ,

dom

br

nom

dt

react

ver

dom

react

dom

dom

br

react

br

ver

RBox AX

AX

CHR CHR CHR CHR

; ABox ,

dom

br

nom

dt

ты, являющиеся объектами типов данных; NC

– концепты, относящиеся

ver

dom

react

dom

dom

br

react

br

ver

incl

eq

R

R

ролей; CHR

– характеристики рефлексивности ролей; CHR

– характери-

8

Группа операций

Добавление

правила в набор

Модификация

существующего

правила из набора

Удаление правила

из набора

Анализ

согласованности

набора правил

Анализ избыточности

набора правил

Анализ полноты

набора правил

Селекция правил

Операции

Описание

AddNewRule

Операция добавления нового

правила в набор

AddNewVersion

Операция добавления новой версии

существующего правила

UpdateRuleAndReplace

Операция модификации правила

с заменой новым вариантом

правила старого варианта

UpdateRuleAndSave

Операция модификации правила

с сохранением и старого, и нового

варианта правила

UpdateVersionAndReplace

Операция модификации версии

правила с заменой новым

вариантом версии старого варианта

UpdateVersionAndSave

Операция модификации версии

правила с сохранением и старого,

и нового варианта версии правила

DeleteRuleWithoutVersion

Операция удаления правила,

не имеющего версий

DeleteAllVersionOfRule

Операция удаления всех версий

одного правила

DeleteOneVersionOfRule

Операция удаления одной

из версий правила

AnalyseConsistency

Операция анализа согласованности

набора правил

AnalyseRedundancy

Операция анализа избыточности

набора правил

AnalyseCompleteness

Операция анализа полноты набора

правил

SelectRules

Операция селекции правил

В диссертации приведены результаты разработки программных

средств реализации операций с использованием теоретико-множественного

подхода и логического вывода. Предложенные операции обеспечивают ве-

дение, анализ наборов версионных правил и селекцию правил.

В третьей главе предложены методика построения онтологии КДД,

методика выделения онтологии набора правил КДД, а также концепция

создания программного кода контроля достоверности данных, включающая

создание онтологий наборов на основе правил КДД и информации о пред-

метной области, анализ онтологий наборов с целью их улучшения

и генерацию программного кода правил на основе онтологий наборов пра-

вил с получением набора программных компонентов.

9

dis

стики асимметричности ролей; CHR – характеристики дизъюнктности ро-

лей; CHR

– характеристики транзитивности ролей.

Разработанное представление позволяет включать в онтологию ин-

формацию о предметной области, правила и требуемую реакцию на нару-

шение правил для автоматизации генерации программного кода КДД.

Определены операции над модельным представлением набора верси-

онных правил КДД, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Операции над модельным представлением набора правил

trans

choice

choice

choice

ver

comp

us

react

ax

react

choice

choice

ver

choice

comp

choice

ver

comp

us

us

choice

ver

comp

us

react

set _ incl

set

set _ eq

R

R

set

set

set

set

set

set

set

set

set

Предложена методика построения онтологии КДД, представленная

на рисунке 1. В соответствии с предлагаемой методикой сначала происхо-

дит формирование множеств концептов и ролей на основе описания набора

правил КДД. Затем с использованием выделенных концептов и ролей соз-

дается описание составных концептов, иерархия концептов и ролей, добав-

ляются при необходимости характеристики ролей, создаются описания

концептов-правил, определяются связи между версиями правил.

В диссертации предложена методика выделения онтологии набора

правил из общей онтологии КДД O NC ,NR,NI ,TBox,RBox, ABox , содер-

жащей все правила КДД. Требуется выбрать из O набор правил, связанных

с некоторыми определенными концептами NC

. Онтология этого набора

choice

правил:

set

set

OsetNC, NR, NIset , TBoxset , RBoxset, ABoxset,

где

NCNC

NC

_ linkNC

;

NRNRNR

; NIset  ;

TBoxsetAXC

_us _ eq AXC

_link _us _ eq AXC

_ eq AXC

_inclAXC

_incl ;

RBoxsetAXR

_incl AXR

_

eq CHR

_

ref CHR

_

asyCHR

_

dis CHR

_

trans ;

ABoxset  , NC

– исходные концепты для выделения набора;

NC

_ link – концепты, связанные с концептами из NC

участием в тер-

минологических аксиомах AXC

_ us _ eq , AXC

_ link _ us _ eq , AXC

_ eq ,

AXC

_ incl ; NC

– концепты, относящиеся к возможной реакции на нару-

шение правил; NR – роли, задействованные в ТА из TBoxset ; NR

– роли,

относящиеся к возможной реакции на нарушение правил; AXC

_ us _ eq

ТА эквивалентности концептов, в которых задействованы концепты из

NC

; AXC

_ link _ us _ eq – ТА эквивалентности концептов, определяющие

связи между версиями правил и условия выбора между ними, для правил,

определенных в AXC

_ us _ eq ; AXC

_ eq – ТА эквивалентности концеп-

тов, определяющие составные (неатомарные) концепты, задействованные

в AXC

_ us _ eq , AXC

_ link _ us _ eq , AXC

_ eq , AXC

_ incl ; AXC

_ incl – ТА

включения концептов, в которых задействованы концепты, встречающиеся

в AXC

_ us _ eq , AXC

_ link _ us _ eq , AXC

_ eq , AXC

_ incl ; AXC

_ incl – ТА

включения концептов, относящихся к возможной реакции на нарушение

правил; AX

– ТА включения ролей из NR ; AX

– ТА эквива-

лентности ролей из NR ; CHR

_ ref – характеристики рефлексивности ро-

лей из NR ; CHR

_ asy – характеристики асимметричности ролей из NR ;

CHR

_ dis – характеристики дизъюнктности ролей из NR ; CHR

_ trans – ха-

рактеристики транзитивности ролей из NR.

10

set

choice

choice

react

set

ax

react

choice

ver

comp

us

react

set

set

set

set

set

set

choice

Рисунок 1 – Методика построения онтологии контроля достоверности данных

11

сти NExpTime-hard (имеют сложность O 2pn, где p n

 – это полиноми-

choice

Для выделения онтологии набора сначала выбирается NC

. Затем

определяется NC

– концепты для стандартного набора требуемых реак-

ций на нарушение правил. После этого из TBox выделяются терминологи-

ческие аксиомы, связанные с исходными концептами, а также описываю-

щие возможную реакцию на нарушение правил, – TBoxset . Затем на основе

полученного TBoxset выделяются концепты NC

_ link , которые также до-

бавляются в выделяемую онтологию. Также на основе полученного TBoxset

выделяются роли NR, кроме того, в NR

добавляются стандартные роли

NR

. Затем создается RBoxset , содержащий утверждения о ролях из NR.

Предложены алгоритм реализации операции анализа согласованности

набора правил, алгоритм реализации операции анализа полноты набора

правил и алгоритм реализации операции анализа избыточности набора пра-

вил. Также предложен алгоритм реализации операции селекции правил.

Непосредственно для выполнения логического вывода в процессе

анализа и селекции предложено использовать машину логического вывода

(reasoner) HermiT. Предложенные алгоритмы принадлежат классу сложно-

альная функция от n ), поскольку такую сложность имеет логический вы-

вод в SROIQ(D).

Выделено 9 основных критериев, от которых зависит выбор наиболее

подходящего способа реализации правил. Для каждого из них разработана

шкала оценок. Предложена методика выбора способа реализации про-

граммных средств КДД на основе выделенных критериев.

Предложена методика генерации программного кода правил, осно-

ванная на использовании шаблонов программного кода, метаданных и пра-

вил предметной области. Кроме названных выше шаблонов, в методике ис-

пользованы шаблоны организации данных набора правил, передачи данных

на проверку и формирования реакции на нарушение правил. За счет ис-

пользования шаблонов и общего программного интерфейса вызова провер-

ки достоверности данных получено увеличение числа доступных способов

реализации правил КДД.

В четвертой главе предложена перестраиваемая архитектура про-

граммных средств КДД (ПСКДД). Архитектура ПСКДД, содержащая две

группы компонентов, приведена на рисунке 2.

Первую группу составляют: репозиторий, менеджер управления, сер-

вер исполнения, программные средства поддержки выбора способа реали-

зации, программные средства генерации программного кода, программные

средства анализа наборов и программные средства тестирования наборов

правил. Вторую группу составляет программный код правил.

12

react

choice

ax

set

react

set

Рисунок 2 – Перестраиваемая архитектура ПСКДД

Для описания онтологий правил использован язык OWL (Web

Ontology Language). Для работы с онтологиями применялся интерфейс

OWL API (Application Programming Interface). Передача правил между

компонентами ПСКДД реализована с помощью класса OWLOntology

OWL API. Для создания онтологии одного правила разработан класс

OntologyOfOneRule. Программный код правил в ПСКДД вызывается с ис-

пользованием разработанного интерфейса вызова кода правил.

В диссертации проведена оценка качества онтологий наборов правил.

Для оценки выбраны критерии, относящиеся к когнитивной эргономично-

13

Рисунок 3 – Графики временных затрат на ведение наборов правил

14

создание набора правил

вручную

создание набора правил

с помощью ПСКДД

модификация правил

вручную

модификация правил

с помощью ПСКДД

500

600

25

20

15

10

5

0

0

100

200

300

400

Количество правил

Использование ПСКДД позволяет ускорить создание подсистемы

КДД примерно на 10-11 %. Наибольший выигрыш получен при использо-

вании ПСКДД для модификации подсистемы КДД в процессе эксплуата-

ции автоматизированной ИС электронной карты города Пензы (41 %).

Как видно из рисунка 3, с увеличением количества задействованных

правил выигрыш времени в случае использования ПСКДД увеличивается.

сти онтологии. Подтверждено достаточно высокое качество онтологий на-

боров правил КДД, характеризуемое эргономичностью и отсутствием из-

быточной сложности. Выполнен анализ эффективности применения пред-

ложенных методик и средств для создания и модификации подсистемы

КДД. Оценки трудозатрат в человеко-часах (чел. · ч) на создание набора

правил, добавление, модификацию и удаление правил приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Временные затраты на ведение наборов правил

Создание набо-

Добавление

Модификация

Коли-

ра правил

правил

правил

Удаление правил

средст-

вруч-

вами

вруч-

чество

пра-

вил

10

50

100

500

средст-

вами

ПСКДД

0,49

1,9

3,75

средст-

вами

ПСКДД

0,275

1,35

2,62

13,02

средст-

вами

ПСКДД

0,2

1,0

2,0

9,8

вруч-

ную

0,45

2,25

4,48

22,3

вруч-

ную

0,43

2,15

4,28

21,3

ную

ПСКД

Д

ную

23,5

21,0

26,3

18,43

0,5

0,5

0,6

2,5

2,0

2,8

4,5

4,0

5,4

Кроме того, при использовании ПСКДД отмечено уменьшение вре-

мени, необходимого для проверки достоверности данных, на 22-24 %.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработано модельное представление набора правил контроля

достоверности данных, отличающееся непустыми конечными множествами

концептов, ролей и терминологических аксиом, что обеспечивает автома-

тизацию генерации программного кода для контроля достоверности дан-

ных в информационных системах.

2. Разработаны операции над модельным представлением набора пра-

вил контроля достоверности данных с использованием теоретико-мно-

жественного подхода и дескрипционной логики, что позволяет реализовать

ведение и анализ избыточности, полноты и согласованности наборов пра-

вил контроля достоверности данных, а также селекцию правил.

3. Предложена методика построения онтологии контроля достовер-

ности данных, отличающаяся использованием формализованных знаний

о выполнении условий достоверности данных, реакциях на нарушение пра-

вил и связях между версиями правил. Методика позволяет создавать онто-

логии наборов версионных правил контроля достоверности данных.

4. Предложена методика выделения из общей онтологии контроля

достоверности данных онтологии набора правил, отличающаяся анализом

конечного множества концептов и ролей в терминологических аксиомах,

что позволяет выделять онтологии отдельных наборов правил из общей он-

тологии контроля достоверности данных.

5. Разработаны алгоритмы реализации операций анализа согласован-

ности, полноты, избыточности набора правил контроля достоверности дан-

ных и операции селекции правил. Алгоритмы отличаются использованием

логического вывода знаний о правилах, что позволяет совершенствовать

онтологию контроля достоверности данных и поддерживать согласован-

ность наборов правил.

6. Предложены перестраиваемая архитектура программных средств

контроля достоверности данных и универсальный программный интерфейс

для распределения логики правил по различным уровням клиент-серверных

информационных систем.

7. Выполнена оценка качества разработанных онтологий наборов

правил для контроля достоверности данных с использованием критериев

когнитивной эргономичности онтологии. Результаты оценки подтверждают

качество, эргономичность и отсутствие избыточной сложности онтологий.

8. Разработаны и реализованы программные средства подсистемы

контроля достоверности данных в составе автоматизированной информа-

ционной системы электронной карты города Пензы, обеспечивающие со-

кращение времени создания подсистемы на 10-11 %, модификации под-

системы на 41 %, проверки достоверности данных на 22-24 %.

15

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Фишбейн, А. И. Перестраиваемая архитектура программных

средств контроля достоверности данных в клиент-серверных информаци-

онных системах / А. И. Фишбейн, С. В. Шибанов // В мире научных откры-

тий. – 2014. – № 6.1(54). – С. 399-423.

2. Фишбейн, А. И. Универсальный интерфейс взаимодействия ком-

понент программных средств контроля достоверности данных / С. В. Ши-

банов, А. И. Фишбейн // Перспективы науки. – 2014. – № 9(60). – С. 91–100.

3. Фишбейн, А. И. Методика построения онтологии набора бизнес-

правил контроля достоверности данных / С. В. Шибанов, А. И. Фишбейн //

Фундаментальные исследования. – 2015. – № 5(3). – С. 564–570.

Публикации в других изданиях

4. Фишбейн, А. И. Проблемы обеспечения достоверности данных

в информационных системах и подходы к их решению / С. В. Шибанов,

А. И. Фишбейн, Б. Д. Шашков, А. К. Гришко // Надежность и качество :

тр. Междунар. симп. : в 2 т. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2010. – Т. 1. –

C. 301-306.

5. Фишбейн, А. И. Оценка подходов к реализации контроля досто-

верности данных в информационных системах / А. И. Фишбейн, С. В. Ши-

банов, Б. Д. Шашков // Технологии Microsoft в теории и практике програм-

мирования : сб. тр. конф. – Н. Новгород : Изд-во Нижегород. гос. ун-та,

2010. – C. 388-391.

6. Фишбейн, А. И. Реализация подсистемы контроля достоверности

данных с использованием технологии позднего связывания / А. И. Фиш-

бейн, С. В. Шибанов, Б. Д. Шашков // Технологии Microsoft в теории

и практике программирования : сб. тр. конф. – Н. Новгород : Изд-во Ниже-

город. гос. ун-та, 2010. – C. 392-395.

7. Фишбейн, А. И. Автоматизация разработки программных средств

контроля достоверности данных в виде динамически подключаемых биб-

лиотек / А. И. Фишбейн, С. В. Шибанов // Технологии Microsoft в теории

и практике программирования : сб. тр. конф. – Н. Новгород : Изд-во Ниже-

город. гос. ун-та, 2010. – C. 384-388.

8. Фишбейн, А. И. Обзор и оценка возможных архитектур средств

контроля достоверности данных в многоуровневых клиент-серверных ин-

формационных системах / С. В. Шибанов, А. И. Фишбейн // Надежность

и качество : тр. Междунар. симп. : в 2 т. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2011. –

Т. 2. – C. 69-74.

9. Фишбейн, А. И. Онтологическое представление бизнес-правил

в информационных системах / А. И. Фишбейн, С. В. Шибанов // Универси-

тетское образование : материалы Междунар. науч.-метод. конф. – Пенза :

Изд-во ПГУ, 2012. – С. 366.

16

10. Фишбейн, А. И. Контроль достоверности данных информацион-

ных систем с помощью обновляемых наборов бизнес-правил / А. И. Фиш-

бейн, С. В. Шибанов // Технологии Microsoft в теории и практике програм-

мирования : сб. тр. конф. – СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2012. – C. 128.

11. Фишбейн, А. И. Гибкая архитектура подсистемы контроля досто-

верности данных / А. И. Фишбейн, С. В. Шибанов // Технологии Microsoft

в теории и практике программирования : сб. тр. конф. – СПб. : Изд-во

СПбГПУ, 2012. – C. 129.

12. Фишбейн, А. И. Выбор модели представления версионных набо-

ров правил контроля достоверности данных / А. И. Фишбейн // Теория

и практика системного анализа : сб. тр. Всероссийской молодежной конф. –

Белгород : Издательский дом «Белгород», 2012. – C. 619-623.

13. Фишбейн, А. И. Проблемы хранения описаний бизнес-правил ин-

формационных систем / А. И. Фишбейн // Прикладная математика, управ-

ление и информатика : сб. тр. Междунар. молодежной конф. : в 2 т. – Бел-

город : Издательский дом «Белгород», 2012. – Т. 2. – C. 279-283.

14. Фишбейн, А. И. Представление наборов бизнес-правил контроля

достоверности данных в виде онтологии на основе дескрипционной логики /

А. И. Фишбейн // Новые информационные технологии и системы : мате-

риалы X Междунар. науч.-практ. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2012. –

C. 329-332.

15. Фишбейн, А. И. Анализ избыточности версионного набора биз-

нес-правил контроля достоверности данных / А. И. Фишбейн, С. В. Шиба-

Математическое и программное обеспечение систем в промышлен-

нов //

ной и социальной сферах : Междунар. сб. науч. тр. – Магнитогорск : Изд-во

Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2014. – № 2. – C. 81-89.

16. Фишбейн, А. И. Программные средства генерации исполняемого

кода бизнес-правил контроля достоверности данных / С. В. Шибанов,

А. И. Фишбейн // Актуальные проблемы науки и образования : сб. тр.

XXV науч.-практ. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2014. – C. 60-62.

17. Фишбейн, А. И. Программные средства поддержки выбора

способа реализации бизнес-правил контроля достоверности данных /

А. И. Фишбейн, С. В. Шибанов // Научные перспективы XXI века. Дости-

жения и перспективы нового столетия : сб. тр. VI Междунар. науч.-практ.

конф. – Новосибирск : Междунар. науч. ин-т «Educatio», 2014. – № 6. –

C. 31-35.

17

Научное издание

ФИШБЕЙН Анна Ильинична

МОДЕЛИ И МЕТОДИКИ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ

ДАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

НА ОСНОВЕ НАБОРОВ ПРАВИЛ

Специальность 05.13.17 – Теоретические основы

информатики

Редактор Е. В. Денисова

Технический редактор Н. В. Иванова

Компьютерная верстка Н. В. Ивановой

Распоряжение № 24/79-2015 от 22.10.2015.

1

Подписано в печать 22.10.15. Формат 6084 /16.

Усл. печ. л. 0,93. Заказ № 925. Тираж 100.

_______________________________________________________

Издательство ПГУ.

440026, Пенза, Красная, 40.

Тел./факс: (8412) 56-47-33; e-mail: iic@pnzgu.ru

18

19

20



Похожие работы:

«БЕШЕНОВ МАКСИМ ЕВГЕНЬЕВИЧ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОДУКТА УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕШЛАМА ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ Специальность 05.23.05 Строительные материалы и изделия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2015 ДОБРОВ Эдуард Михайлович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Московский автомобильно дорожный государственный технический университет (МАДИ), профессор...»

«Башлыкова Анна Александровна Методики, алгоритмы и программные средства оценки качества сетевого программного обеспечения корпоративных информационных систем Специальность 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук МОСКВА 2015 Работа выполнена на кафедре корпоративных информационных систем (КИС) федерального государственного бюджетного...»

«БАБАЕВ АРТЁМ СЕРГЕЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ РУЖЕЙНЫХ СВЁРЛ МАЛЫХ ДИАМЕТРОВ ПУТЁМ ПРИМЕНЕНИЯ ТВЁРДОСПЛАВНЫХ СТЕБЛЕЙ И ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ Специальность 05.02.07 Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск 2015 2 Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования Национальный исследовательский Томский...»





 
© 2015 www.z-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.