Формирование баз данных в структурах управления безопасностью. Е. В. Алекина, Г. Н. Яговкин, Д. А. Мельникова (№ 4, 2017)

Скачать выпуск "Безопасность и охрана труда" №4,2017

УДК 331.461.2

Формирование баз данных в структурах управления безопасностью

 

Е.В. Алекина,

 доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности», к.х.н.,

alekina-samgtu@mail.ru

Д.А. Мельникова,

 доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности», к.т.н.,

bjd@list.ru

Г.Н. Яговкин,

 профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности», д.т.н., профессор,

bjd@list.ru

 

Реферат

 В работе представлена технология проектирования базы данных (БД) для структур управления безопасностью, которая заключается в определении перечня данных, отражающих информационные потребности при управлении ею. Проектирование БД начинается с анализа предметной области для определения перечня данных и связей между ними.

Ключевые слова: безопасность, управление, база данных, этапы проектирования.

Formation of databases in security management structures

 

E. V. Alekina

The senior lecturer, Cand. of Sci. (Chem.)

D. A. Melnikova

The senior lecturer, Cand. of Sci. (Tech.)

G. N. Yagovkin

Dr. of Sci. (Tech.), Professor

Department “Health and Safety”, Samara State Technical University

(“Safety of ability to live” faculty)

 

Abstract

The database design technology for security management structu-res is presented. It consists in the definition of a list of data reflecting information needs when managing it. Database design begins with the analysis of the subject area to determine the list of data and the relationships between them.

Keywords: security, management, database, design stages.

 

За последние годы в вопросах улучшения безопасности труда на предприятиях произошли серьезные позитивные изменения. Растет финансирование предупредительных мер с целью снижения аварийности и травматизма. В то же время темпы их снижения и потерь рабочего времени заметно снизились.

Основной мерой по интенсификации этой работы является внедрение на предприятиях системы управления безопасностью [1]. Поставленная перед ней цель должна рассматриваться относительно бизнес-целям предприятия. Поэтому бюджет расходов на обеспечение безопасность прежде всего целесообразности их вложения.

В настоящее время бытует мнение, что взносы предприятия в Фонд социального страхования Российской Федерации вполне компенсируют затраты и потери от аварийности и травматизма. Всё сверх этого включая финансирование мероприятий по обеспечению безопасности труда, обучения, социальных расходов оценивается как дополнительные затраты вынужденной нагрузки на бизнес. Поэтому управление безопасностью труда необходимо использовать как средство достижения бизнес целей предприятия. С этой целью в методологии управления безопасностью должны быть заложены принципы «планируй – выполняй – контролируй - совершенствуй». Реализуется этот принцип методом целевых нормативов и показателей.

Система показателей как инструмент управления должна позволять:

  1. Четко формулировать цели и оценивать их количественно;
  2. Продуцировать цели на все уровни иерархии управления;
  3. Вести мониторинг состояния безопасности и измерения результатов (оценка степени достижения цели)
  4. Диагностировать отклонения от поставленных целей;
  5. Осуществлять корректировку целей;
  6. Делегировать полномочия
  7. Оценивать уровень деятельности подразделений по выполнению поставленных целей.

Поскольку в деятельности по управлению безопасностью привлекаются различные службы предприятия, то дерево поставленных задач начинает интенсивно ветвиться, переходя на уровень отдельных функций, обеспечивающих выполнение задач и далее в свод показателей и нормативов, которые должны формировать базу данных системы управления безопасностью.

Технология проектирования базы данных (БД) для структур управления безопасностью заключается в определении перечня данных, которые достаточно полно отражают информационные потребности при управлении ею. Проектирование БД начинается с анализа предметной области для определения перечня данных и связей между ними. Предметной областью является производственная система – совокупность технологической системы и окружающей среды (внешней и внутренней).

Технологическая система включает в себя средства технологического оснащения, предметы производства и исполнителей, выполняющих технологический процесс или операцию.

Внешняя среда характеризуется наличием техногенной и природной опасностей.

Внутренняя среда является характеристикой санитарно-гигиенических условий труда.

На рис. 1 представлены типовые этапы проектирования в соответствии с подходом, изложенным в [2].

На этапе инфологического (информационно-логического) проектирования осуществляется построение семантической модели, описывающей сведения из предметной области, которые необходимы при управлении безопасностью. Семантическая модель это представление совокупности сведений о предметной области в виде графика, в вершинах которого расположены понятия, в терминальных вершинах – элементарные понятия, а дуги представляют отношения между ними [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В вершине графа располагается понятие о производственной системе, в терминальных графах понятия о технологической системе, внешней и внутренней среде. Дуги определяют связи между средствами технологического оснащения и исполнителями, исполнителями и внутренней средой и т.д.

Анализ предметной области завершается построением инфо-логической модели – перечня сведений об объектах, которые необходимо хранить в БД и связях между ними.

Перечень сведений о технологической системе включает в себя техническое состояние оборудования, уровень надежности технологического процесса, опасности, которые могут иметь место при его выполнении и т.п.

Перечень сведений об исполнителях включает в себя организацию медосмотра, профессионального обучения, систему мотивации персонала к безопасной деятельности и т.п.

Сведения о внешней среде включают данные об устройстве и диагностике оборудования, расположенного вне территории предприятия, а о внутренней – результаты  специальной оценки условий труда.

Анализ информационных потребностей потенциальных пользователей имеет два аспекта:

- определение собственно сведений о состоянии безопасности объекта в предметной области;

- анализ требований по оперативности получения этих сведений.

Наличие большого числа связей усложняет БД существенно ускоряет поиск нужной информации, причем процесс определения перечня хранимых связей, как правило, имеет итерационный характер.

Датологическое проектирование подразделяется на логическое (построение концептуальной модели базы данных) и физическое (построение модели входа в базу данных).

Главной задачей логического проектирования (ЛП) БД является представление выделенных сведений в виде данных в оптимальных для представления в различных форматах. Состояние безопасности за период времени должно быть в графическом виде, а в данный момент времени – в цифровом.

Задача физического проектирования (ФП) – выбор методов доступа к этим сведениям, т.е. они должны иметь определенную иерархию. Для руководства сведения должны быть в обобщенном виде, а для подразделений только их касающиеся.

Инфологическая модель «сущность – связь» представляет собой описательную (неформальную) модель предметной области, семантически определяющую в ней сущности и связи [4].

При построении модели используют три основных конструктивных элемента:

- сущность;

- атрибут;

-связь.

Сущность – это собирательное понятие некоторого повторяющегося объекта, процесса или явления окружающего мира, о кото­ром необходимо хранить информацию в системе [2]. Она может определять, как материальные, так и нематериальные объекты, например оборудование и обученность персонала. Главной ее особенностью является то, что вокруг нее сосредоточен синтез информации из предметной области в конкретную. Тип сущности определяет набор однородных объектов, а ее вид – конкретный объект в наборе. Для его идентификации и описания используется один или несколько атрибутов.

Атрибут – это поименованная характеристика сущности, которая принимает значения из некоторого множества значений (состояние  оборудования или количества людей, нуждающихся в обучении.

Связи в инфологической модели выступают в качестве средства, с помощью которого представляются отношения между сущностями [3]. При их анализе могут встречаться бинарные (между двумя сущностями) и, в общем случае, n-арные (между n сущностями) связи.

Наиболее распространены бинарные связи. Различают четыре их типа [4]):

- один к одному (1:1);

- один ко многим (1:М);

- многие к одному (М:1);

- многие ко многим (М:N).

При построении инфологической модели используется два основополагающих правила:

- должны использоваться только три типа конструктивных элементов – сущность, атрибут, связь;

- каждый элемент информации должен моделироваться только одним из конструктивных элементов для исключения избыточности и противоречивости описания.

Документы предметной области должны являться основой для формулирования сущностей. Это связано с двумя обстоятельствами:

- во-первых, они, как правило, достаточно полно отражают информацию, которую необходимо хранить в БД в виде конкретных данных;

- во-вторых, создаваемая информационная система должна пре­доставлять пользователям информацию в требуемом ими формате.

Помимо идентифицирующих используются и описательные атрибуты, предназначенные для более полной характеристики сущностей.

При определении связей между сущностями не следует использовать связи типа М:N.

Последовательность работ по построению инфологической модели следующая:

- выделение в предметной области сущностей;

- введение атрибутов характеризующих каждую сущность и выделение из них ключевых;

- исключение повторяющихся атрибутов;

- формирование связей между сущностями;

- исключение связей типа М:N;

- преобразование связей в однонаправленные.

В отличие от инфологической модели концептуальная описывает данные и связи.

По существу, модель данных – это совокупность трех составляющих [4]:

- типов (структур) данных (вид оборудования, опасности возникающие при его эксплуатации, инструкции по безопасному ведению работ);

- операций над данными (выполнение графика обслуживания оборудования и профилактические меры по обеспечению надежности, соответствие инструкции выполняемой работе);

- ограничений целостности (комплект сведений должен обеспечивать устранение опасности для персонала в процессе выполнения работы).

Модель данных представляет собой некоторое интеллектуальное средство абстракции, которое дает возможность увидеть информационное содержание данных, а не их конкретные значения [5].

Используются обычно пять типовых структур (в порядке усложнения):

- элемент данных;

- агрегат данных;

- запись;

- набор;

- база данных.

Они могут быть представлены в различной форме – графовой, табличной или в виде исходного текста языка. Операции, реализуемые системой управления БД, включают селекцию (поиск) данных и действия над ними.

Селекция выполняется с помощью критерия, основанного на использовании либо логической позиции данного (элемента, агрегата, записи), либо его значения, либо связей между ними и базируется на их упорядоченности в памяти системы. Критерии поиска могут формулироваться следующим образом:

- найти следующее данное (запись);

- найти предыдущее данное;

- найти n-е данное;

- найти первое (последнее) данное.

Логические ограничения на данные – используются для обеспечения непротиворечивости некоторым, заранее заданным условиям. По сути – это набор правил, используемых при создании конкретной модели.

Ограничения целостности, обусловленные возможностями конкретной системы управления БД, называют внутренними, а обусловленные особенностями хранимых данных, – явными.

Элементарная единица данных может быть реализована множеством способов, что привело к многообразию известных моделей данных, которые определяют правила, в соответствии с которыми они структурируются. Известно довольно большое количество различных моделей баз данных [6] как-то:

- иерархическая;

- сетевая;

- реляционная;

- бинарная;

- семантическая сеть.

Наибольшее распространение из них получила реляционная модель. В этом случае для отображения информации о предметной области используется таблица, называемая «отношением». Строка такой таблицы называется кортежем, столбец – атрибутом. Каждый атрибут может принимать некоторое подмножество значений из определенной области – домена Пример таблицы сведений из базы данных приведен на рисунке 2.

Табличная организация БД позволяет реализовать ее важнейшее преимущество перед другими моделями, а именно — возможность использования точных математических методов манипулирования данными, прежде всего аппарата реляционной алгебры и исчисления отношений [7,8] К другим достоинствам реляционной модели можно отнести наглядность, простоту изменения данных и организации разграничения доступа к ним.

Основным недостатком реляционной модели данных является информационная избыточность.

 

Литература:

  1. М.А. Кривова, Д.А. Мельникова, Г.Н. Яговкин, Н.Г. Яговкин Управление безопасностью производства. Монография/ Самара, Сам. Гос. Тех. Ун-т, 2016. – 2013 с.
  2. В.Н. Четвериков, Г.И. Ревунков, Э.Н. Самохвалов Базы и банки данных. – М: Высшая школа, 1987. – 248 с.
  3. В.И. Першиков, В.М. Савинков Толковый словарь по информатике. – М: Финансы и статистика, 1991. – 543 с.
  4. М. Нагао, Т. Катаяма, С. Уэмура Структуры и базы данных; Пер. с япон. – М: Мир, 1986. – 200 с.
  5. Д. Цикритзис, Ф. Лховски Модели данных; Пер. с англ. – М: Финансы и статистика, 1985. – 344 с.
  6. В.Б. Уткин Современные информационные системы и технологии в экономике. – М;ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 390 с.
  7. С.В. Глушаков, Д.В. Ломотько Базы данных: Учеб. Курс – М:АСТ, 2001. – 504 с.
  8. Менеджмент / Под. Ред. М.М. Максимцова, М.А. Комарова. – М: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. – 359 с.