Достаточное быстродействие системы информацион­ного обеспечения

4. Достаточное быстродействие системы информацион­ного обеспечения.

5. Возможность быстрого внесения изменений и кор­ректировки информации, доведения этих изменений до потребителя, а также получение твердой копии документа.

При создании информационного обеспечения САПР основная проблема заключается в преобразовании инфор­мации, необходимой для выполнения проектно-конструкторских работ над определенным классом объектов, в фор­му, приемлемую и наиболее рациональную для машинной обработки, и выводе информации на ЭВМ в виде, удобном для восприятия человеком.

Множество данных, которые потенциально могут ис­пользоваться при функционировании САПР или служить запоминаемым результатом ее работы, образуют информа­ционную базу данных (БД) системы. Типовыми группами данных информационного обеспечения автоматизирован­ного проектирования являются классификаторы и таблицы соответствия для них, научно-техническая и расчетно-проектная (оперативная) информация.

Информационная база

Информационная система

Интерфейс

Проектные модули

(программы)

Пользователи САПР

(конструкторы)

Рис. 3 Схема информационного обеспечения САПР

Информационное обеспечение САПР можно предста­вить в виде схемы (рис. 3), из которой видно, какое место занимает база данных, и каково взаимодействие информа­ционной системы с проектными модулями. Это взаимодей­ствие осуществляется через специально организуемый интерфейс, который защищает проектные программные модули от влияния специфики программной реализации информационной системы, поддерживая тем самым неза­висимость проектных операций от вида представления информации в базе данных, В функции этого интерфейса входит также согласование и сопряжение информационной системы и проектных модулей по форматам записей (инфор­мационный аспект), по колам и обозначениям данных (со­держательный аспект), и по программным средствам, язы­кам программирования и т. п. (программный аспект).

Сложность разработки базы данных обусловлена тем, что формирование ее структуры возможно только после разработки алгоритмов проектирования. Степень разра­ботки алгоритмов должна быть доведена до машинной реа­лизации, так как структура базы данных должна учиты­вать специфику процесса автоматизированного проекти­рования. Но для разработки пакета прикладных программ (ППП) необходимы сведения о структуре базы данных. Следовательно, информационное обеспечение и специаль­ное программное обеспечение САПР должны создаваться параллельно.

Информация, используемая при проектировании, может быть разделена на статическую и динамическую (рис. 4).

Администратор

базы данных

 

База данных

Статическая информация Динамическая информация

Справочные Данные Промежуточные Результаты

данные Т3 данные проектирования

ППП₁ ППП₂ ……… ППП_i ………… ППП_n

 

 

ПРОЕКТИРОВЩИК

Рис. 4. Схема информационных потоков в САПР

Статическая информация характеризуется сравнительно редкими изменениями. К этой информации следует отнести данные ТЗ на проектирование и справочные данные, имеющие большой объем. Формирование, загрузка и кор­ректировка справочных данных осуществляется исключи­тельно администратором базы данных, т. е. системным программистом, формирующим базу данных. Администра­тор базы данных поддерживает непосредственный контакт со службой нормализации и стандартизации проектной организации. Объем данных ТЗ на проектируемый объект значительно меньше объема справочных данных, но круг лиц, имеющих право вносить изменения в ТЗ, должен быть еще более ограничен, чем круг лиц, имеющих право кор­ректировать справочные данные.

Динамическая информация состоит из данных, накап­ливаемых для выполнения определенных операции проектирования (промежуточные данные), и данных, представ­ляющих собой результат проектирования при выполнении данных операций (на рис. 72 проектные операции показаны в виде прямоугольников, обозначенных ППП₁, ППП₂, ... , ППП_i, ... , ППП_n,). Промежуточные данные постоянно меняются при функционировании САПР. Вносить изме­нения в варианты проектных решений имеет право только конструктор-исполнитель и его руководитель.

Информация, используемая при проектировании, по виду ее представления может быть подразделена на доку­ментальную, иконографическую и фактографическую. Документальная информация — это метаинформация. Она представляет собой поисковый образ документа, находя­щегося в базе данных. При необходимости может быть выдана совокупность документов, удовлетворяющих поис­ковому образу. В САПР информация такого вида широко используется для нахождения сведений об аналогах объек­та проектирования, о патентах и авторских свидетель­ствах, методике проектирования и расчетов, результатах испытания и т. п.

Информация, которая содержится в изображениях документов (чертежи, фотографии и т. д.), в идентичной форме представления называется иконографической. Для ее хранения используют специальные носители (микро­фиши, рулонные микрофильмы, магнитные ленты видео­записей и т. д.). В современных САПР этот вид информации служит для хранения больших объемов графической ин­формации, поиск которой может осуществляться с по­мощью сопровождающей ее документальной информации.

Основу базы данных САПР составляет фактографиче­ская информация. Она представляет собой числовые и буквенные справочные данные о материалах, ценах, комп­лектующих изделиях, о спроектированных в САПР объек­тах и т. п. Сюда же относятся данные, необходимые для выполнения расчетов: коэффициенты, таблицы, аппрокси­мированные графические зависимости и т. д.

В настоящее время различают два вида автоматизиро­ванных информационных систем САПР — банки данных и информационно-поисковые системы (ИПС). Эти системы различаются видом хранимой и обрабатываемой информа­ции и информационным языком, с помощью которого осу­ществляется описание данных и манипуляции с ними. Эти различия накладывают определенные ограничения на ор­ганизацию информации в системе (структуры данных, форматы, связи, доступ и т. д.) и на программную реали­зацию.

Функционирование информационной системы обеспе­чивается программно-техническими средствами (машинная организация) и средствами внемашинной организации.

Программно-технические средства информационных систем — это, как правило, специальные ППП, которые обеспечивают накопление (ввод, изменения, модификацию), хранение и поиск информации.

К средствам внемашинной организации данных в ин­формационных системах относятся:

система классификации и кодирования информации;

система ведения информационных массивов (входные формы и таблицы, оперативные документы на изменение информации и т. д.);

методические инструментальные материалы для "систем­ного персонала (службы администрации).

Проектирование, организацию функционирования и развитие информационной системы обеспечивает систем­ный персонал.

В информационно-поисковых системах САПР хранится и обрабатывается, как правило, документальная инфор­мация. Информационный язык в ИПС — это ограничен­ный (нормированный) естественный язык, с помощью которого описывают содержание документальных источ­ников информации (статей, книг, стандартов и т. д.) в виде набора понятий, отражающих основное содержание доку­ментов.

В информационно-поисковых системах ППП не имеет специального названия, и говорят о ППП для ИПС.

Единицей хранения информации в ИПС является опи­сание конкретного документа. Прообразами накапливае­мых в системе описаний документов служат некоторые внешние первичные документы, содержащие информацию, используемую в процессе автоматизированного проекти­рования. Такими первичными документами могут быть отчеты по научным и конструкторским работам, патенты, справочники, статьи, каталоги и т. д.

С точки зрения пользователя, каждое описание доку­мента представляет собой краткую библиографию источ­ника информации (автор, заглавие, название источника, год выпуска, издательство, аннотация или реферат).

Для обеспечения взаимодействия пользователей и ИПС служит нормативный (фиксированный) словарь понятий, с помощью которого можно описывать содержание, как документов, так и запросов. Такой словарь называется тезаурусом. Тезаурус является моделью системы понятий предметной области. Поэтому документ, записанный в па­мять ЭВМ, кроме библиографии, имеет поисковые признаки или поисковый образ, который составляется по определен­ным правилам с помощью понятий тезауруса. Запросы к системе формулируются также с помощью тезауруса по определенным правилам. Совокупность правил перевода с естественного языка на язык системы, и тезаурус образуют информационно-поисковый язык системы.

Совокупность документов в памяти ЭВМ образует по­следовательный массив (файл). Поиск информации в сис­теме осуществляется путем сравнения понятий поискового образа документа и понятий запроса. При их полном или частичном совпадении (в зависимости от критерия выдачи) документ считается релевантным, т. е. соответствующим запросу.

Но при такой последовательной организации информа­ции поиск и сравнение со всеми поисковыми образами заняли бы много времени. Для более эффективной органи­зации информации в систему вводят инверсный (поиско­вый) массив, в котором каждому понятию тезауруса поставлен в соответствие набор номеров документов, в которых это понятие встречается.

К функциям ППП для ИПС относятся:

·     ведение и использование информационно-поискового языка;

·     ввод, накопление и изменение информации;

·     поддержка инверсного массива;

·     поиск и выдача информации по запросам.

ИПС описанного выше типа называются документаль­ными ИПС.

Существует ИПС фактографического типа. Они отли­чаются тем, что в них хранение и поиск осуществляется не по набору понятий, а по набору признаков каких-либо объектов, т. е. кроме тезауруса в системе предусмотрен еще и специальный классификатор признаков объектов. ИПС фактографического типа более близки по своей орга­низации к банкам данных.

Наиболее высокой формой организации информацион­ного обеспечения больших САПР являются банки данных. Они представляют собой проблемно-ориентированные ин­формационно-справочные системы, которые обеспечивают ввод необходимой информации, автономное от конкретных задач ведение и сохранение информационных массивов, и выдачу необходимой информации по запросу пользователя или программы.

В банках данных используется информация фактогра­фического вида. Информационный язык — совокупность двух языков: языка описания структуры данных и языка манипулирования данными. Пакетом прикладных про­грамм этих информационных систем является система управления базами данных (СУБД), которая обеспечивает работу с информационной базой, организованной в виде структуры данных. По этой заранее сформированной структуре (модели) данных производится их описание, хранение и поиск.

В СУБД описание структуры информации принято на­зывать схемой. В зависимости от уровня представления информации различают следующие типы схем:

·     концептуальный (общее представление об информа­ционной базе предметной области);

·     внешний (представление нн4юрмации со стороны поль­зователей или задач; при большом числе задач их пред­ставления могут пересекаться); внешних схем бывает несколько;

·     внутренний (представление информации в базе данных, т. е. на физических носителях — магнитных дисках).

Среди всех перечисленных уровней представления ин­формации концептуальный уровень занимает особое место. Он связывает внешний уровень с внутренним и обеспечи­вает их относительную независимость, т. е. возможность изменения внешней схемы при неизменной внутренней и наоборот. Роль концептуального уровня состоит, прежде всего, в том, что на нем отображается та часть общей информационной базы, которая должна быть представлена в виде базы данных. Концептуальный уровень обеспечи­вает независимость СУБД от конкретного вида ЭВМ. Формализованное описание информационной базы на концептуальном уровне, как правило, осуществляется в терминах конкретной СУБД.

Но на начальном этапе проектирования информацион­ной базы еще неизвестно, какая СУБД удовлетворяет требованиям создаваемого банка данных. Поэтому вво­дится дополнительный уровень, на котором можно было бы задать описание предметной области, не касаясь вопро­сов реализации, т. е. использования конкретной СУБД. Его называют информационно-логическим (инфологическим). Общая схема отображения уровней информации представлена на рис. 5.

В рамках конкретной СУБД

Информационное Информационная Концептуальная Внутренняя

пространство модель модель модель

Внешняя Внешняя

модель 1 модель 2 . . . . . . Рис. 5 Схема отображения уровней информации при

проектировании банков данных

Информационно-логическая модель определяет инфор­мационные потребности проектируемой системы и харак­теристики информационной базы.

СУБД выполняет следующие основные функции:

·     определение баз данных (т. е. описание концептуаль­ного, внешнего и внутреннего уровней схем);

·     запись данных в базу;

·     организацию хранения данных (изменение, дополне­ние, реорганизация данных);

·     представление доступа к данным (поиск и выдача дан­ных).

Дополнительные функции (диалог, многопользователь­ский режим и т. д.) могут быть реализованы в виде пакетов программ окружения СУБД.

Для определения данных и доступа к ним в СУБД имеются языковые средства (специальные языки). Так, определение данных (описание концептуальной, внутрен­ней и внешней структур) обеспечивается с помощью языка определения данных. Функции доступа к данным реали­зуются с помощью языка манипулирования данными и языка запросов.

По типу поддерживаемых структур различают следую­щие виды СУБД: иерархический, сетевой и реляционный.