формализованная интеграция описаний новых потребностей с базовой схемой данных.

3. Описание информационных потребностей в виде структур, близких к естественным формам представления информации (документ, запрос, файл).

4. Декларативное описание доменов и отношений между ними как часть процесса фиксации базовых знаний о ПрО.

5. Использование информации о доменах для определения наличия и типа отношений между элементами схемы данных.

Ниже рассмотрим каждый этап методики проектирования КИМПО. 1. Анализ информационных потребностей пользователей На этом этапе осуществляется основной семантический анализ ПрО (через информационные потребности пользователей), результатом которого является первоначальная формализация ее информационного описания в виде множества исходных отношений.

Анализ информационных потребностей пользователей заключается в следующем:

• идентификация информационных потребностей пользователей;

• представление выявленных форм отображения информационных по­требностей пользователей в виде исходных отношений.

1.1. Идентификация информационных потребностей пользо­вателей предполагает:

• выявление конкретных форм отображения информационных потреб­ностей пользователей;

• определение характеристик выявленных форм отображения инфор­мационных потребностей пользователей, необходимых для после­дующего анализа.

При выявлении конкретных форм отображения информационных потребностей необходимо учитывать, что даже при широком внедрении компьютеров во все сферы деятельности человека, документы и ныне являются основной формой представления информации о состоянии объектов разной природы.

Однако документы отражают сложившиеся информационные тре­бования, в то время как новые и потенциальные потребности можно, видимо, выявить только в процессе интервьюирования конечных поль­зователей с формализацией таких интервью в виде предполагаемых ин­формационных запросов.

И, наконец, сегодня трудно найти предметную область, где бы не эксплуатировались компьютерные системы обработки информации. Обрабатываемые файлы также можно считать формой отображения ин­формационных потребностей пользователей, причем в большинстве случаев это интеграция потребностей многих пользователей.

Таким образом, типовыми формами отображения информационных потребностей пользователей являются:

• документы;

• информационные запросы пользователей;

• файлы существующей системы обработки информации.

1.1.1. Выявление информационных документов осуществляет­ся в процессе специального обследования подразделений организации, деятельность которой и является объектом информационного модели­рования.

Перечень документов можно выявить в результате

• опроса работников подразделения;

• анализа архива документов;

• анализа должностных инструкций работников;

• во многих организациях утверждены и поддерживаются в актуаль­ном состоянии альбомы документов, которые применяются в органи­зации.

Весьма важным для последующего анализа и формализации ин­формационных потребностей пользователей является степень структу­ризации документов.

По уровню структурированности информации документы можно классифицировать на:

• неструктурированные;

• слабоструктурированные;

• хорошо структурированные.

К неструктурированным относятся документы с преимущественно текстовой формой представления информации: письма; отчеты; поясни­тельные записки; справки; статьи; методические материалы и другие текстовые документы.

К слабоструктурированным документам относятся документы, смысловое содержание которых представлено в текстовом виде, но оформлено по определенным стандартам. Это такие документы как: приказы; контракты; акты; протоколы; представления и другие доку­менты.

Значение виртуальный устанавливается для документов, пока еще не существующих в исследуемой ПрО. Прежде всего, это информация, необходимая для расчета вторичных атрибутов, но не входящая ни в один из реальных документов. Виртуальные документы будут опреде­лены на более поздних этапах анализа ПрО.

Значение запрос устанавливается для документов, в виде которых оформляется ответ на запрос.

2. Выявление информационных запросов осуществляется в процессе интервьюирования работников подразделений, в особенности тех, кто заполняет документы (источники) и тех, кто использует содер­жащуюся в них информацию (потребителей). При этом вначале необхо­димо предложить пользователю представить свои запросы в виде доку­мента - ответа на запрос, а если запрос связан с обобщением некоторой информации (своды, max, min, среднее значение, группирование объек­тов и т.п.), то с приведением документов, содержащих исходную ин­формацию. Если пользователь затрудняется оформить запрос в виде до­кумента, проектировщик должен сделать это сам и представить резуль­тат пользователю для согласования. Необходимо определить тип запро­са в следующей классификации:

• регламентный - запрос, по фиксированной форме выполняемый по определенному регламенту (регулярно или по запросу пользователя). Его еще можно назвать каталогизированным запросом;

• нерегламентный - запрос, для которого невозможно определить ни время (частоту) появления, ни конкретный состав атрибутов. Можно лишь определить множество атрибутов, из которых будут формиро­ваться конкретные запросы. Например, запросы по кадровой инфор­мации работников подразделения.

2. Выявление информационных файлов лучше всего осуще­ствлять вместе со службой эксплуатации систем обработки информа­ции. При этом, прежде всего, необходимо выбрать те файлы, которые содержат исходную (первичную) информацию. Для них необходимо за­фиксировать и способ (технологию) отображения значения данных в файле. Это может быть:

• документ, информация из которого переносится в файл;

• ввод значений данных в процессе анализа объекта (опрос, наблюде­ние и т.п.);

• импортирование из файла внешних предметных областей.

Далее необходимо выявить те файлы, информация которых ото­бражается в выходные документы или экспортируется во внешние предметные области. И, наконец, необходимо выявить файлы с проме­жуточной информацией и провести опрос потенциальных пользовате­лей с целью выявления запросов по этой информации.

1.2. Представление выявленных форм отображения инфор­мационных потребностей пользователей в виде исходных отноше­ний предусматривает выполнение следующих действий:

• выявление атрибутов и порядка их следования в отношении;

• выявление множественности значения атрибута;

• определение домена атрибута;

• выявление вторичных атрибутов;

• оформление результатов идентификации атрибутов в виде строки таблицы описания исходных отношений.

1.2.1. Рекомендации по выявлению атрибутов

Для выявления атрибутов исходного отношения, полученного на основе документов, предлагаются следующие рекомендации:

• каждое заполняемое поле анкетного документа представляется от­дельным атрибутом в том же порядке следования;

• каждый столбец (графа) табличного документа представляется от­дельным атрибутом в том же порядке следования;

• анкетная часть заголовка табличного документа представляется та­ким же образом, как документ типа анкета, и располагается в начале отношения;

• в названии документа может быть употреблено понятие, которое можно, при определенных условиях, вынести в начало анкетной час­ти документа в виде заполняемого поля, а следовательно представить в виде атрибута;

• в названии таблицы многотабличного документа может быть упот­реблено понятие, которое можно, при определенных условиях, вне­сти в таблицу в качестве нулевого столбца, а следовательно предста­вить в виде атрибута;

• если в подвале табличного документа есть анкетная часть, то она представляется в виде атрибутов таким же образом, как и документ типа анкета с расположением атрибутов в отношении после атрибу­тов, соответствующих анкетной части документа (перед атрибутами, соответствующими первой таблице).

Некоторым понятиям из названия документа (таблицы) может со­ответствовать атрибут исходного отношения если:

• это понятие является одним из возможных значений некоторого классификатора;

• в предметной области возможно заполнения такого же документа для альтернативного понятия.

Многотабличный документ можно представить в виде нескольких (по числу таблиц) отношений. При этом анкетная часть (заголовка, под­вала и, возможно, из названия документа) вначале присоединяется к первой таблице. Затем определяются ключевые атрибуты, входящие в анкетную часть документа. Они присоединяется к каждой таблице мно­готабличного документа.

При установлении содержательного имени рекомендуется исполь­зовать в качестве базы:

• имя столбца в табличном документе;

• понятие, соответствующее имени заполняемого поля в документе типа анкета или в анкетной части табличного документа;

• имя типа объекта для описания которого используется атрибут;

• значимые слова из имен ключевых атрибутов.

При анализе содержательных имен атрибутов одной таблицы сле­дует обратить внимание на следующие особенности и зафиксировать их при обнаружении:

• имеется связь между атрибутами типа «всего - в том числе...» или «Всего - из них»;

• в содержательных именах разных атрибутов можно выделить поня­тия, которые могут образовать классификатор.

Для выявления атрибутов исходного отношения, получаемого на основе запросов, предлагаются следующие рекомендации:

• в результате опроса пользователей, им предлагается представить ка­ждый запрос в виде табличного или анкетного документа;

• проводить дальнейший анализ запроса как документа.

Для выявления атрибутов исходного отношения, формируемого на основе существующих файлов, предлагаются следующие рекоменда­ции:

• в качестве атрибутов выбираются поля файлов;

• определение содержательного имени атрибута необходимо осущест­вить с администратором данных или постановщиком задачи по ак­туализации файла.

1.2.2. Определение вторичных атрибутов

Вторичность атрибутов выявляется на основе анализа правила формирования значения:

• первичным назовем атрибут, значение которого для объекта фикси­руется, например Ф.И.О., должность, адрес и т.п.

• вторичным назовем атрибут, значение которого определяется на ос­нове значений других атрибутов, например, объем продаж, количест­во сотрудников и т.п.

Вторичный атрибут чаще всего имеет числовой тип и определяется на основе расчета, что может служить формальным признаком выбора атрибута для анализа на его вторичность.

Типовыми для организационных систем являются следующие про­цедуры расчета вторичных атрибутов:

• суммирование значений атрибута в группе, определяемой другим ат­рибутом (своды);

• подсчет числа записей (объектов), удовлетворяющих определенным условиям (в группе);

• максимальное, минимальное и среднее значение атрибута в группе;

• отклонение от максимального, минимального, среднего;

• доля, процент, пропорциональное разбиение, расчет по норме.

Для вторичного атрибута необходимо:

• выявить фактический документ или файл, с использованием значе­ний атрибутов которого осуществляется определение его значения;

• сформировать виртуальный документ, с использованием атрибутов которого осуществляется определение его значений (если фактиче­ского документа или файла нет);

Как правило, множество вторичных атрибутов одного документа рассчитывается на основе атрибутов, которые также можно представить в виде одного документа, поэтому вторичные атрибуты одной таблицы следует анализировать в комплексе.

При определении концептуальной модели не принимается решение о целесообразности хранения атрибутов - это дело проектирования фи­зической БД и ИС. Поэтому на данном этапе важно отразить потреб­ность во вторичных атрибутах и выявить первичные атрибуты, необхо­димые для их получения. Если выполняется комплексный проект вплоть до создания ИС, то для вторичных атрибутов целесообразно зафиксиро­вать и алгоритм расчета, включив его в ранее упомянутый раздел пра­вила формирования значений атрибутов.

1.2.3. В результате анализа доменов атрибутов должен быть по­лучен один из следующих результатов:

• диапазон возможных значений;

• правила формирования исходных значений;

• словарь возможных значений.

Если для атрибута невозможно определить ни диапазон возможных значений, ни словарь возможных значений, то проставляется значение правило N, организуется специальный раздел правила формирования атрибутов и туда вносится описание правила под соответствующим но­мером N.

Определяя домен атрибутов в виде словаря возможных значений, необходимо учитывать:

• могут ли быть множественными значения атрибута у некоторых объектов в анализируемом документе;

• могут ли в ПрО встретиться объекты, для которых в домене нет не­обходимого значения;

• количество возможных значений.

Если множественные значения возможны, то необходим дополни­тельный анализ корректности определения атрибута: нет ли здесь со­вмещения двух атрибутов в одном (и тогда создать два атрибута), или имеет место множественность, которую необходимо исключить в даль­нейшем путем нормализации по 1НФ.

Если выявлен объект, для которого в домене-словаре нет возмож­ного значения, необходимо также сделать дополнительный анализ, в ре­зультате которого возможны следующие решения:

• изменение состава словарей;

• добавление в словарь нового значения;

• добавление в словарь значения «прочее».

Для пояснения способов сокращенного представления словарей совпадающих, соподчиненных и пересекающихся атрибутов таблица заполнена гипотетическим примером. Такой подход вполне оправдан еще и потому, что для установления связуемости отношений необходи­мо будет определять сопоставимость атрибутов - претендентов на атри­буты связи. Это тем более целесообразно, потому как атрибуты, домены которых могут быть представлены словарем, являются основными пре­тендентами на атрибуты связи.

Одновременно с анализом возможных значений атрибутов прово­дится анализ их сопоставимости:

= , если атрибуты совпадают (домены совпадают Dl = D2); < , если атрибут первого отношения соподчинен атрибуту второго (D1 с D2);

> , если атрибут второго отношения соподчинен атрибуту первого (Dl =) D2);

х , если атрибуты сопоставимы (Din D2 ^ 0);

+ , если атрибуты совместимы (D1 u D2 имеет смысл в качестве домена исследуемой предметной области).

Анализ атрибутов на сопоставимость следует проводить в следую­щем порядке:

1. Прежде всего на сопоставимость проверяются все ключевые ат­рибуты, т.к. именно они являются основными атрибутами связи.

2. Далее наиболее вероятными претендентами на атрибуты связи, как уже отмечалось ранее, являются атрибуты, домены которых явля­ются словарями и лишь иногда атрибутами связи могут быть числовые данные.

Важнейшим элементом формирования отношения является опреде­ление ключевых атрибутов, т.е. атрибутов, значение которых однознач­но идентифицируют любой кортеж отношения (строку таблицы доку­мента).

Вместе с тем, ключевые атрибуты определяют смысл остальных атрибутов отношения: без использования ключевых атрибутов, значе­ния неключевых теряют смысл.

Можно предложить следующие рекомендации по выявлению клю­чевых атрибутов. Ключевыми атрибутами, как правило, являются:

• боковик таблицы (крайний левый столбец);

• атрибут, выявленный при анализе названия таблицы (документа);

• первые атрибуты анкеты и анкетной части смешанного документа;

• атрибут, идентифицирующий конкретный объект, описание которого содержится в документе;

• атрибут, определяющий время, за либо на которое зафиксирована информация, содержащаяся в документе;

• атрибут, значение которого является классификационным призна­ком, определяющим некоторую сторону описания объекта или сферу его деятельности.

Следует иметь в виду, что все атрибуты также составляют ключ отношения, поэтому в качестве первичного ключа выбирается мини­мальное число атрибутов, при котором сохраняются свойства ключа. В отношении может быть более одного ключа (например, номер зачетной книжки), тогда в качестве первичного ключа выбирается наиболее ком­пактная запись или атрибуты, в большей степени отражающие специ­фику ПрО.

2. Уточнение множества исходных отношений состоит из:

• свертка атрибутов в новое отношение;

• нормализация отношений;

• выявление отношений типа кодификатор.

1. Свертка подмножества атрибутов некоторого отношения в дополнительное отношение осуществляется в том случае, если в именах атрибутов этого подмножества просматриваются значения одного клас­сификатора. В результате свертки - получаем следующие два отноше­ния, связанные по типу иерархии:

• новое отношение, состоящее из ключа исходного отношения плюс атрибут, образованный на основе классификатора, полученного из на­званий атрибутов и также входящий в состав ключа этого отношения плюс неключевой атрибут (возможно несколько атрибутов), соответст­вующий значению свернутых атрибутов из исходного отношения;

• из исходного отношения исключается множество «свернутых» атри­бутов и это усеченное отношение будет старшим в связи с новым отно­шением, соответствующим «свернутым» атрибутам.

2. При нормализации отношения, не удовлетворяющего одной из нормальных форм, получаем два отношения, связанные по типу 1 :М.

1. При нормализации отношения, не удовлетворяющего 1НФ по множественности значений атрибута, получаем два отношения, свя­занные по типу 1:М, причем:

• старшим становится исходное отношение за исключением атрибута с множественными значениями;

• подчиненным становится отношение, состоящее из ключа исходного и атрибута с множественными значениями, причем подчиненное отно­шение состоит только из ключевых атрибутов;

• получается простая структура типа иерархия.

2. При нормализации отношения, не удовлетворяющего 2НФ, получаем два отношения, связанные по типу 1 :М, причем:

• старшим становится отношение, содержащее неключевые атрибуты, зависящие от части ключа, и ту часть ключа, от которой они зависят;

• подчиненным становится исходное отношение, за исключением ат­рибутов, зависящих от части ключа;

• получается простая структура типа иерархия.

3. При нормализации отношения, не удовлетворяющего ЗНФ, получаем два отношения, связанные по типу 1 :М, причем:

• старшим становится отношение, состоящее из неключевых атрибу­тов, транзитивно зависящих от ключа исходного отношения, плюс не­ключевой атрибут исходного отношения, от которого (через который) зависят упомянутые выше атрибуты;

• ключом старшего отношения становится атрибут, неключевой в ис­ходном отношении, но от которого зависят неключевые атрибуты, вы­звавшие неудовлетворение исходного отношения 3-ей нормальной форме;

• подчиненным является исходное отношение, за исключением атри­бутов, транзитивно зависящих от ключа; неключевой атрибут, от кото­рого зависят другие неключевые атрибуты, вызвавшие неудовлетворе­ние третьей нормальной форме, остается в «подчиненном» отношении;

• получается простая структура типа комментарий.

2.3. Выявление отношений типа кодификатор В общем-то вопрос о кодировании значений атрибутов, т.е. о пред­ставлении информации в памяти компьютера относится к проектирова­нию физической структуры БД. Однако кодификатор является дополни­тельным отношением, которое необходимо отобразить в концептуаль­ной модели, поэтому решение о целесообразности кодирования атрибу­та необходимо и возможно принять уже на этапе определения КИМПО.

Полагаем, что использование кодификатора целесообразно, если объем некодированного представления больше, чем объем кодирован­ного, что может быть представлено следующим выражением

nl_t>nl_k + m{l, + l_k) ^

где п - число кортежей в отношении;

т - число элементов в словаре возможных значений (в кодификато­ре);

- размер не кодированного (текстового) значения;

h

^к - размер кода,

Если принять ^t - ^ 1_к ^_{эт0 заниженная} граница, на самом деле соотно­шение от 5 до 10,) то

5 nlk > nlk + 6 mlk

п/т > 6/4

т.е. значения атрибута, домен которого есть словарь, целесообразно ко­дировать, если число кортежей в исходном отношении в полтора раза больше числа возможных значений атрибута.

Если в КИМПО есть несколько (S) атрибутов, определенных на одном и том же домене, то условие принимает вид:

.У S

(2)

где T2j- количество кортежей в отношении, в который входит i-й атрибут