Целью диссертационной работы является разработка методов и средств автоматизации и интеллектуализации процесса проектирования фактографических баз данных организационно-административного типа на концептуальном уровне.

Объектом исследования является процесс проектирования фактографических систем баз данных промышленных предприятий сложной структуры и большой размерности.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие основные задачи:

1. Разработана методика проектирования баз данных, основанная на использовании инструментальных средств искусственного интеллекта.

2. Разработаны методы и алгоритмы анализа и синтеза элементов концептуальных моделей предметных областей.

3. Разработаны архитектура и принципы построения экспертной системы для проектирования баз данных.

4. Разработан макет экспертной системы для проектирования баз данных.

Методы исследования. Результаты диссертационной работы

получены на основе комплексного использования теории нечетких множеств, теории отношений, методов кластерного анализа, теории распознавания образов, математического программирования, методов и положений теории интеллектуальных систем, теории информации.

Научная новизна. В диссертационной работе получены новые научные результаты:

- разработана методика проектирования БД с использованием интеллектуальных средств;

- разработаны методы и алгоритмы нечеткой классификации

и структурирования элементов концептуальных моделей ПО; предложены мера сходства, функции принадлежности элементов концептуальных моделей классам, целевой функционал качества разбиения;

- разработана архитектура ЭС и ее наполнение для проектирования баз данных.

- разработана и реализована в среде ПРОЛОГа расширенная

модель "сущность-категория-связь".

Практическая ценность:

- разработан комплекс программ анализа элементов концептуальных моделей ПО;

- разработан макет ЭС для проектирования БД;

предложена методика использования макета ЭС, основанная на опыте его практического применения;

- проведена разработка ряда прикладных систем БД с использованием макета экспертной системы.

Реализация результатов работы в промышленности. Разработанный макет ЭС для проектирования БД и комплекс программ

анализа элементов концептуальных моделей ПО внедрен на предприятии ЗАО «СТРОЙСТАНДАРТ ПЛЮС» и использовался для проектирования ряда систем БД.

Макет ЭС внедрен в учебный процесс на кафедре "Автоматизированные системы управления" Московского автомобильно-дорожного института (Государственного технического университета) и используется для проведения лабораторных работ по курсам "Базы данных" и "Проектирование интеллектуальных систем".

Внедрение результатов диссертационной работы позволило сократить сроки выполнения работ по проектированию БД в среднем на 14 %, снизить трудоемкость на 10 - 20 % за счет повышения уровня автоматизации и интеллектуализации проектирования БД на концептуальном и логическом уровнях, обеспечить сокращение численности коллектива разработчиков, повысить качество описания информационных требований пользователей.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Автоматизированные системы управления» МАДИ (ГТУ) в 2005-2009 годах, на научно-методических конференциях МАДИ (ГТУ) (Москва, 2006-2009 годы), а также на международной конференции «Информационные и телекоммуникационные технологии в интеллектуальных системах».

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Методика проектирования БД с использованием интеллектуальных средств.

2. Методы и алгоритмы анализа и синтеза элементов концептуальных моделей.

3. Архитектура экспертной системы для проектирования БД.

4. Реализация в среде Пролог основных компонентов экспертной системы.

Публикации. Материалы диссертации отражены в 5(пять) печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность решаемой проблемы, формулируются цели и задачи исследования, проводится аналитический обзор работ в области проектирования баз данных и

баз знаний. Указывается логическая связь изложения отдельных

частей диссертации, приводятся основные результаты, полученные в каждой главе.

В первой главе проведен подробный анализ методов и алгоритмов проектирования БД. Проанализированы особенности интеллектуальных систем проектирования БД и БЗ и процесса разработки информационных систем с их использованием. Предложена методика проектирования систем БД с использованием интеллектуальных средств на концептуальном и логическом уровнях, учитывающая состав задач и требования к процессу проектирования БД, сформулированные в работе (Рис. 1). В рассматриваемой методике предусмотрено использование базы знаний о процессе проектирования БД как составной части экспертной системы. Предлагаемая методика не зависит от конкретной разновидности концептуальной модели (КМ) ПО и модели данных, используемой на этапах

логического и физического проектирования, и включает следующие основные шаги: формирование множества приложений проблемной области реального мира, каждая из которых представляется Декартовым произведением конечного множества задач и пользователей приложений, построение набора моделей пользователей по каждой задаче, определение моделей приложений через объединение моделей взаимодействия пользователей с задачами и модели проблемной области, концептуализация модели предметной области, представляемой множествами объектов и взаимосвязей ПО, получение, кластеризованной концептуальной модели через добавление в нее описаний категорий как результатов применения механизмов абстракции, устранение распознанных несогласованностей, двусмысленностей, синонимов, омонимов и т.д., оценивание качества КС с использованием правил верификации КМ ПО, концептуализация запросов пользователей в связи с полученной КМ ПО, проектирование логической модели целевого типа и соответствующего множества транзакций на основании правил логического проектирования БД, физическая реализация БД согласно СУБД-ориентированной модели данных и программного окружения. Проведенный анализ методов и алгоритмов процесса проектирования БД и методов представления знаний позволил выделить

основные задачи, возникающие при проектировании систем БД с