КОНЦЕПЦИЯ ИНВАРИАНТНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ РЕАЛИЗАЦИЯ
С.М. Дукарский, А.А. Савостьянов
(г. Москва, Российский научный центр "Курчатовский институт")

        В Российском научном центре "Курчатовский институт" (РНЦ КИ) разработана и внедрена автоматизированная система ввода, вывода, хранения и обработки информации (автоматизированная информационная система – АИС), которая может служить инвариантным информационным ядром самых разнообразных автоматизированных систем управления (АСУ), научных исследований (АСНИ), проектирования (САПР) и информационно-справочного обслуживания (АИСС) в различных областях науки, техники и медицины. Основной особенностью АИС является то, что ввод и вывод информации в этой системе осуществляется на базе инвариантной автоматизированной подсистемы классификации и кодирования информации. Эта подсистема легко адаптируется пользователем к любым предметным областям применения.
        Структурная схема информационной модели АИС, обслуживающей комплекс автоматизированных рабочих мест (АРМ) профессионального назначения, представлена на рис. 1.
        Ввод и вывод информации в АРМ осуществляется посредством унифицированной автоматизированной подсистемы классификации и кодирования информации (АСК). Классификация и кодирование информации в АСК осуществляется посредством целого ряда классификаторов информации соответствующей предметной области. Человеко-машинный интерфейс и процедуры классификации в АСК унифицированы и инвариантны к предметным областям использования АСК. Классификация и кодирование информации производится либо автоматически, либо в интерактивном режиме. В период отработки классификаторов используется, как правило, интерактивный режим. Далее описан именно этот режим классификации и кодирования информации посредством АСК.
        В РНЦ КИ разработана и внесена универсальная АСК, в которой реализована классификация и кодирование информации на основе классификаторов иерархической, фасетной или комбинированной иерархо-фасетной архитектуры [1]. В результате классификации объектов, предметов и/или явлений образуются классификационные группировки, содержащие объекты (предметы, явления), подобные друг другу по совокупности их существенных признаков, и формируются их классификационные коды. Каждый объект (предмет, явление) при его совершенной классификации попадает лишь в одну классификационную группировку.
        Структура АСК, разработанной в РНЦ КИ, многообразие ее функций и правила использования подробно описаны
в [2, 3].
art01_1.gif (3965 bytes)
Рис.1. Структура информационной модели АИС.
АРМ – автоматизированное рабочее место; ИПС - автоматизированная информационно-поисковая подсистема; СУБД - система управления базой данных (Paradox for Windows); АСОИ - автоматизированная подсистема обработки информации (Excel); БД - база данных; АСК - автоматизированная подсистема классификации и кодирования информации; Вв/Выв - автоматизированная функция ввода-вывода информации.


        Интерактивная классификация объекта осуществляется в АСК посредством сопоставления его существенных свойств, иными словами - состояний существенных признаков, с совокупностью меню альтернативных состояний этих существенных признаков (альтернатив). Пользователь последовательно вызывает на экран монитора компьютера и рассматривает множество взаимосвязанных меню альтернатив и выбирает в каждом меню одну подходящую альтернативу, то есть ту, которая в наибольшей степени соответствует одному из свойств классифицируемого объекта.
        В ответ происходит автоматический переход к следующему меню, логически связанному с предыдущим, и процедура повторяется. В результате формируется классификационный код объекта.
        Объектами классификации могут быть реквизиты основания (параметры), реквизиты признаки и документы [4]. Документ - это объект ввода, вывода и хранения информации, содержащий закрепленную в нем информацию в виде текстового, табличного и/или графического представления. Реквизит - это логически неделимый элемент документа, описывающий определенное свойство или группу свойств отображаемого объекта. Различают реквизиты основания, определяющие числовые данные (вес, количество, стоимость, номер, год и т.д.) и именуемые также параметрами, и реквизиты признаки, представляющие собой нечисловые данные (цвет, марка, фамилия и т.д.).
        При вводе реквизитов признаков посредством АСК формируется только код реквизита. При вводе документов и
реквизитов основания, имеющих конкретное числовое значение, формируются кортежи: код и связанный с ним либо
документ, либо числовое значение реквизита (параметра).
        Вводимые данные посредством системы управления базой данных (СУБД) записываются в базу данных (БД) на жестком диске компьютера. В БД хранятся также нормативные базы (НБ) всех классификаторов, то есть все взаимосвязанные тексты меню альтернатив и справочная информация, предоставляемая пользователю для облегчения процесса классификации. В АИС могут быть использованы различные СУБД, например, Paradox for Windows [5].
        При отсутствии классификаторов некоторых видов объектов в АСК их заменяют кодировочные таблицы с тем,
чтобы в БД поступали лишь кодированные данные.
        Для поиска информации в БД и ее вывода в АРМ формируются поисковые предписания, то есть задания СУБД на поиск и вывод данных. Формирование поисковых предписаний также осуществляется посредством АСК.
        Пользователь посредством классификатора формирует код искомого объекта. Имея в воображении искомый объект (реквизит, документ), пользователь классифицирует и кодирует его так же, как он это делает при вводе информации о конкретном объекте. Получив результат классификации и кодирования воображаемого, то есть искомого объекта, он задает глубину поиска реквизита (документа) путем задания периода времени формирования записей в БД (например: с 01.01.1995 г. по 15.04.1997 г.). Таким образом формируется поисковое предписание на один объект, то есть задание на поиск в БД реквизитов (документов), имеющих одинаковый классификационный код. Это означает формирование поискового предписания на вывод из БД одной классификационной группировки, то есть группы реквизитов (документов), обладающих одинаковыми свойствами и записанных в БД в заданный период времени.
        Если искомым реквизитам (документам) необходимо поставить во взаимно-однозначное соответствие реквизиты (документы) с другими свойствами, то процедура классификации и кодирования воображаемых объектов повторяется, формируется предписание на поиск в БД другой группировки, а между первым и вторым предписанием пользователь задает логическую связь - конъюнкцию (логическое отношение "и"). Затем пользователь задает общую для обоих предписаний глубину поиска в БД. В результате формируется предписание на поиск двух классификационных группировок, связанных конъюнкцией, что означает задание на поиск реквизитов (документов), обладающих первым и вторым наборами свойств.
        Многократно повторяя описанную выше процедуру, можно сформировать задание на поиск и вывод таблицы реквизитов (документов), в которой все графы связаны конъюнкцией, то есть реквизиты (документы) каждой строки таблицы находятся во взаимно-однозначном соответствии.
        Каждая графа такой таблицы соответствует одной классификационной группировке. В ней располагаются реквизиты (документы), обладающие одним набором свойств, заданным пользователем посредством АСК.
        Функции формирования поискового предписания, его преобразования в задание СУБД и прием найденной в БД информации, а также формирования заданий на запись в БД вводимой кодированной информации, выполняет информационно-поисковая подсистема (ИПС). Таким образом, она служит связующим звеном между СУБД и АРМ.
        ИПС дает возможность задавать и другие логические отношения между искомыми группировками: дизъюнкцию ("или"), отрицание ("не"), больше, меньше, равно.
        Наиболее распространенные результаты поиска информации в БД посредством ИПС - таблица реквизитов основания и признаков или таблица кодов документов. ИПС обеспечивает вывод документов для их просмотра по таблицам их кодов.
        Например, при использовании АИС в САПР ИПС дает возможность поиска в БД чертежей-аналогов [6]. В результате их поиска формируется таблица чертежей-аналогов. Задав любую строку этой таблицы, можно вывести для просмотра чертеж, обозначение которого указано в данной строке.
        Дальнейшая обработка полученных в результате поиска информации таблиц реквизитов для решения функциональных задач в АРМ и представления в нем результатов обработки в виде, удобном для восприятия пользователем, производится автоматизированной подсистемой обработки информации (АСОИ). Эти таблицы экспортируются в АСОИ из ИПС или АРМ. К числу таких универсальных АСОИ можно отнести, например, Excel [7].
        АСОИ может производить разнообразную математическую обработку информации и форматирование результатов в виде таблиц, графиков, диаграмм и т.д. АСОИ предоставляет пользователю не только набор типовых алгоритмов математической обработки (статистической, сортировки и т.д.), но также дает возможность пользователю создавать новые алгоритмы, обладая весьма скромной компьютерной грамотностью.
        Результаты обработки таблиц передаются в АРМ для их дальнейшего использования и, при необходимости, вывода в виде твердых копий.
        Сформированные пользователем поисковые предписания и задания на обработку результатов поиска данных в АСОИ образуют, в итоге, программные блоки формирования выходных документов (БФВыхД). Эти блоки ("макросы") могут быть занесены посредством ИПС в библиотеку БФВыхД, сохраняемую в БД. В дальнейшем эти блоки могут быть использованы как задания на вывод типовых документов.
        Таким образом, функции отдельных подсистем АИС распределены следующим образом. В АРМ реализован человеко-машинный интерфейс ввода, вывода и поиска информации на базе АСК, в СУБД - управление БД, в ИПС - машинный интерфейс между АРМ и СУБД и ведение библиотеки БФВыхД, а в АСОИ - обработка выходной информации и форматирование выходных документов.
        АСК обладает функциональными возможностями формирования новых и корректировки действующих классификаторов пользователями, обладающими скромными компьютерными знаниями и навыками [3]. Это облегчает внедрение АСК, и вместе с ней АИС, в различных областях науки, техники и медицины.
        Таким образом, данная концепция АИС предполагает использование АСК в качестве универсального инструмента организации ввода и вывода информации. При этом качество и удобство ввода и вывода информации зависит от качества применяемых классификаторов, что вызывает необходимость тщательной их разработки. Творческий процесс их создания выполняется специалистами соответствующих предметных областей. Эта деятельность, по существу, представляет собой систематизацию разделов знаний специалистов, поэтому ценна сама по себе. АСК, в свою очередь, существенно облегчает специалистам выполнение нетворческих рутинных операций и обеспечивает получение автоматизированных классификаторов, готовых к интеграции с АРМ и ИПС. Попытки упростить и/или применить примитивную классификацию информации, а также попытки повсеместно применить кодировочные таблицы вместо классификаторов, вызванные стремлением уменьшить трудозатраты специалистов на создание классификаторов, обернутся снижением гибкости и удобства операций формирования поисковых предписаний, то есть снижением эффективности выполнения информационно-поисковых функций.
        Применение описанной выше АИС в качестве подсистемы АСУ, АСНИ, САПР и АИСС придает им следующие достоинства:

  • практически устраняется клавиатурный ввод данных. Он заменяется выбором данных из совокупности меню альтернатив;
  • в результате существенно упрощается ввод данных и их логический контроль, что приводит к повышению надежности вводимой информации;
  • осуществляется предварительная систематизация объектов, явлений и знаний и формируется унифицированный язык их описания, что приводит к формализации внешнего интерфейса с другими системами, организациями и предприятиями;
  • упрощается и унифицируется внутренний интерфейс в АСУ, АСНИ. САПР и АИСС вследствие формализации представления данных;
  • унифицируется человеко-машинный интерфейс операций ввода-вывода информации;
  • существенно повышается гибкость функций вывода информации, что особенно важно при проведении научных исследований;
  • улучшается качество выходных документов;
  • повышается производительность и эффективность труда пользователей АСУ, АСНИ, САПР и АИСС;
  • упрощается интеграция АСУ, АСНИ, САПР и АИСС между собой и с другими системами.
        Описанная выше концепция построения АИС была в течение ряда лет апробирована в разработанных РНЦ КИ автоматизированных системах [6, 8, 9] с применением различных аппаратно-программных средств. В настоящее время АИС реализована в РНЦ КИ на 1ВМ-совместимых персональных компьютерах не хуже 486DX2 в операционной среде Windows 3.11, с использованием СУБД Paradox for Windows 4.5, обрабатывающей системы Excel 5.0, а также в сетевой среде Novell Netware 3.11.
        АИС последнего поколения внедрена в автоматизированных комплексах, разработанных в РНЦ КИ: информационного сопровождения проектирования, строительства и эксплуатации промышленного предприятия (АКИС) и медицинской диагностики и мониторирования (ДИМОЛ-1) в кардиологическом отделении клинической больницы. Перечисленные выше достоинства, приобретаемые автоматизированными комплексами при использовании АИС, подтверждены в результате эксплуатации этих комплексов.
        АИС и входящая в нее АСК могут быть использованы как самостоятельные автоматизированные системы, эффективно выполняющие возложенные на них функции, перечисленные выше. Данная концепция эффективна также при ее реализации на других аппаратно-программных средствах.

ЛИТЕРАТУРА:
  1. Дукарский С.М., Рубин Г.Я. Унификация процесса автоматизированной классификации объектов и явлений в различных областях науки, техники и медицины. Ч. 1.- "Стандарты и качество", 1997, М 4.- С, 48-54.
  2. Дукарский С.М., Рубин Г.Я. Программная оболочка автоматизированных классификаторов./ Науч.-техн. реф. сб. "Классификаторы и документы" - М.: ВНИ-ИКИ, 1994, вып. 4.- С. 12-17.
  3. Дукарский С.М., Рубин Г.Я. Унификация процесса автоматизированной классификации объектов и явлений в различных областях науки, техники и медицины. Ч. 2.- "Стандарты и качество", 1997, М 6.- С. 32-37.
  4. Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике. - М.: Финансы и статистика, 1991.- 543 с.
  5. Тинней Д. Программирование в Paradox for Windows на примерах. - М.: БИНОМ, 1994.- 752 с.
  6. Дукарский С.М., Рубин Г.Я., Шляпников В.И. и др. Автоматизированная классификация и кодирование изделий и технологических процессов их производства в машиностроении и приборостроении. - "Стандарты и качество", 1995, М 6.- С. 27-32.
  7. Карлберг К. Excel 5 для Windows в вопросах и ответах. - Спб.: ВНУ - Санкт-Петербург, 1995.- 416 с.
  8. Dukarskii S.M., Gnedenko V.G. Application of design-and-technological product classification in computer-integrated manufacture. - proc. of the institution of Mechanical Engineers. Part B: Journal of Engineering Manufacture, 1993, v. 207.- Р. 15-20.
  9. Дукарский С.М., Иноземцев В.Ф., Рубин Г.Я. и др. Автоматизированное вариантное проектирование в машиностроении. - "Вестник машиностроения", 1994, М 12.- С. 21-24.