數(shù)據(jù)建模技術(shù)在計量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔欣辰 陳振林 趙 芳

(海軍航空工程學(xué)院兵器科學(xué)與技術(shù)系，煙臺 264000)

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數(shù)據(jù)建模技術(shù)在計量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔欣辰 陳振林 趙 芳

(海軍航空工程學(xué)院兵器科學(xué)與技術(shù)系，煙臺 264000)

計量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)是以計量業(yè)務(wù)為服務(wù)對象的計算機(jī)信息系統(tǒng)，計量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)具有綜合性、共享性、動態(tài)性的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，故需利用數(shù)據(jù)建模的方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和設(shè)計。文章介紹了在計量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)建模的方法，實(shí)踐表明該方法滿足計量管理對數(shù)據(jù)信息的管理需求。

信息管理；計量管理；數(shù)據(jù)建模

0 引言

計量保障能力的有效性在很大程度上依賴于計量保障信息的獲取是否精確、及時和有效。基于Browser/Sever(B/S)架構(gòu)的計量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)計量管理信息化，計量的業(yè)務(wù)模式規(guī)范化、數(shù)據(jù)表述格式化、技術(shù)手段現(xiàn)代化和過程管理精確化，為管理層提供輔助決策支持。

在計量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的開發(fā)中，運(yùn)用了與之相適應(yīng)的數(shù)據(jù)建模技術(shù)來完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的分析和設(shè)計，來保證系統(tǒng)可以方便、及時、準(zhǔn)確的從數(shù)據(jù)庫中獲得所需的數(shù)據(jù)，更好的為計量管理工作提供準(zhǔn)確的監(jiān)督管理和決策依據(jù)。文章中介紹的數(shù)據(jù)建模方法對于業(yè)務(wù)信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)具有一定的借鑒意義。

1 數(shù)據(jù)建模技術(shù)

數(shù)據(jù)建模技術(shù)是指對現(xiàn)實(shí)世界的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象與組織以確定數(shù)據(jù)庫管轄范圍、數(shù)據(jù)組織形式等直接轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)庫，有時也稱為數(shù)據(jù)庫建模。

通常在建模過程中要完成數(shù)據(jù)及相關(guān)業(yè)務(wù)過程確定、數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)的完整性保證、操作過程定義和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的選擇等活動。

數(shù)據(jù)建模分階段進(jìn)行：概念建模階段、邏輯建模階段和物理建模階段。數(shù)據(jù)建模最終是要滿足應(yīng)用程序的要求，確定可能被其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)所重復(fù)使用的數(shù)據(jù)及服務(wù)，并要求具有一定的擴(kuò)展能力。

目前的數(shù)據(jù)建模工具有很多，Visio，EA，PowerDesigner，ERWin等。在概念建模完成后，數(shù)據(jù)建模工具可以很方便的將概念模型轉(zhuǎn)換為邏輯模型和物理模型，也可以將物理模型轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的SQL腳本，通過運(yùn)行腳本來創(chuàng)建相應(yīng)的具體數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計與開發(fā)。

2 數(shù)據(jù)建模需求

如圖1所示，系統(tǒng)包括保障對象、保障計劃、設(shè)備收發(fā)、檢定業(yè)務(wù)、外場任務(wù)、計量維修、標(biāo)準(zhǔn)器具、計量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(裝備信息、設(shè)備信息、裝設(shè)備配套信息、強(qiáng)制檢定信息)、計量站務(wù)等管理模塊以及質(zhì)量體系管理和統(tǒng)計分析(覆蓋率、受檢率)。各部分所管理的數(shù)據(jù)集合即系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模的數(shù)據(jù)總需求。

圖1 系統(tǒng)功能體系

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模，是在實(shí)體關(guān)系層上的建模，即計量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建模，因此必須首先理清計量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)系，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)建模。

按照結(jié)構(gòu)化(Structured Analysis)的方法，首先對系統(tǒng)進(jìn)行了高層抽象，如圖2所示是系統(tǒng)(核心業(yè)務(wù))級數(shù)據(jù)流圖，描述了系統(tǒng)所涉業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)系。

圖2 系統(tǒng)級數(shù)據(jù)流圖

3 數(shù)據(jù)建模過程

3.1 信息處理過程分析

數(shù)據(jù)建模的首要任務(wù)是需求獲取和信息處理過程的分析。須將用戶的需求進(jìn)一步分析和抽象，使之轉(zhuǎn)換為后續(xù)各階段可用的形式。SA方法采用自頂向下，逐層分解的方式分解系統(tǒng)，用數(shù)據(jù)流圖(Data Flow Diagrame，DFD)、數(shù)據(jù)字典(Data Dictionary，DD)等描述系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求。

在進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模之前，首先運(yùn)用了數(shù)據(jù)流圖法描述了各模塊級信息在系統(tǒng)中的流動和處理過程。

以保障計劃管理信息處理過程分析為例。利用數(shù)據(jù)流圖的方法，從數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)加工角度，表達(dá)計量保障計劃管理業(yè)務(wù)的邏輯功能、數(shù)據(jù)流向及邏輯變換過程，繪制數(shù)據(jù)流圖如圖3所示。該圖中包含了4個數(shù)據(jù)加工、4個數(shù)據(jù)推送、4個數(shù)據(jù)校驗和1個數(shù)據(jù)交互，涉及了2個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)體。

圖3 保障計劃管理數(shù)據(jù)流圖

數(shù)據(jù)加工是對數(shù)據(jù)處理的單元，接收一定數(shù)據(jù)輸入、對其進(jìn)行處理，并產(chǎn)生輸出，圖3中的每個數(shù)據(jù)加工與業(yè)務(wù)流程相對應(yīng)。4個數(shù)據(jù)加工分別為制定保障計劃、保障計劃意見反饋、保障計劃審核、保障計劃批準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)推送用于具有該業(yè)務(wù)的不同單位用戶之間傳送數(shù)據(jù)，在圖3的數(shù)據(jù)流圖中，已畫出這些數(shù)據(jù)推送功能點(diǎn)的分布。4個數(shù)據(jù)推送分別為A1、A2、A3、A4。

數(shù)據(jù)校驗，用于具有該業(yè)務(wù)的一個單位用戶對一個單位用戶傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確性檢查，在以上保障計劃管理的數(shù)據(jù)流圖中，數(shù)據(jù)校驗功能點(diǎn)分別為B1、B2、B3、B4。

數(shù)據(jù)交互體現(xiàn)了不同業(yè)務(wù)功能之間的數(shù)據(jù)接口。在以上保障計劃管理的數(shù)據(jù)流圖中，數(shù)據(jù)交互功能點(diǎn)位C1。

數(shù)據(jù)實(shí)體是用戶可以觀察到的信息的載體，用來存儲具有不同用途的各種數(shù)據(jù)項。在保障計劃中涉及的實(shí)體有2個：保障計劃主表和保障計劃明細(xì)表。

用同樣的分析方法分析其他模塊級的具體信息處理過程。

3.2 概念建模

概念建模，就是要將需求分析所得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)，是整個數(shù)據(jù)建模的關(guān)鍵。在概念建模階段，通過客戶交流、理解需求，最終形成實(shí)體(Package)。在概念建模階段只需要關(guān)注實(shí)體，不關(guān)注任何實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

E-R模型圖是描述概念模型的有力工具，E-R圖是面向問題的概念模型，而擴(kuò)展實(shí)體聯(lián)系模型(Extend Entity-Relationship Model)，簡稱EER模型是面向?qū)ο蟮摹?/p>

系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模工具選擇Power Designer(PD)。在概念模型中，主要的操作和設(shè)置對象有實(shí)體(Entity)、實(shí)體屬性(Attribute)、實(shí)體標(biāo)識(Identifiers)、關(guān)系(Relationship)、繼承(Inheritance)、關(guān)聯(lián)(Association)、關(guān)聯(lián)連接(Association Link)。

在PD中新建一個概念模型，進(jìn)行概念模型的設(shè)計。實(shí)體就是抽象出的對象，如在保障對象管理中抽象出2個實(shí)體：保障計劃主表和保障計劃明細(xì)表。單擊Entity圖標(biāo)，然后在設(shè)計主板面板上單擊即可添加一個實(shí)體，雙擊已添加的實(shí)體，彈出實(shí)體屬性設(shè)置對話框(圖4)，可進(jìn)行各項實(shí)體屬性設(shè)置。

圖4 實(shí)體屬性設(shè)置對話框

設(shè)置好屬性的實(shí)體如圖5所示。

依次完成系統(tǒng)其他實(shí)體的建立與屬性設(shè)置，并確定它們之間的關(guān)系、關(guān)聯(lián)和關(guān)聯(lián)連接。

圖5 實(shí)體(屬性設(shè)置完畢)

最終系統(tǒng)的概念模型建立如圖6所示。左側(cè)區(qū)域為最終系統(tǒng)概念總模型，在模型中，包括數(shù)據(jù)字典(DataItems)、全部實(shí)體(Entities)以及它們之間的關(guān)系(Relationships)。右側(cè)區(qū)域為概念建模的E-R模型的局部顯示。

3.3 邏輯建模

在邏輯建模階段，將概念建模的數(shù)據(jù)元素組織成規(guī)范化的，經(jīng)過測試和驗證的實(shí)體。概念模型被細(xì)化成具體的表，同時表結(jié)構(gòu)得以豐富。在數(shù)據(jù)庫中生成具體的表及其他的數(shù)據(jù)對象(主外鍵、約束、索引等)，邏輯模型由概念模型首先轉(zhuǎn)化成關(guān)系模型，再由關(guān)系模型優(yōu)化得到概念模型。

利用建模工具Power Designer可以方便快捷的將概念模型(CDM)轉(zhuǎn)換為邏輯模型(LDM)。轉(zhuǎn)換方法是在CDM界面，利用工具菜單下的“Generate Logical DataModel”命令來完成轉(zhuǎn)換。

圖6 系統(tǒng)概念模型參考文獻(xiàn)

3.4 物理建模

概念建模和邏輯建模與數(shù)據(jù)庫的選擇毫無關(guān)系，而由于不同的數(shù)據(jù)庫對同一功能的支持方式也不盡相同，如讀寫分離、高可用性，甚至是分區(qū)、索引，因此，物理建模取決于具體的數(shù)據(jù)庫。

物理建模是根據(jù)具體計算機(jī)系統(tǒng)(包括DBMS和硬件等)的具體特點(diǎn)，為給定的數(shù)據(jù)庫模型確定合理的存儲結(jié)構(gòu)以及存取方法。存儲結(jié)構(gòu)和存取方法的合理性體現(xiàn)在對數(shù)據(jù)庫的操作盡可能速度快而且要使設(shè)計出的物理數(shù)據(jù)庫盡量占用較少內(nèi)存空間。

物理建模的結(jié)果是物理模型(PDM)，即針對專門數(shù)據(jù)庫的物理數(shù)據(jù)庫。利用PD將概念模型(CDM)轉(zhuǎn)化為(PDM)的方法是使用在CDM界面，工具菜單下的“Generate Physical Data Model”命令來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

將PDM轉(zhuǎn)換成sql腳本的方法是在PDM界面中，使用Database菜單下的“Generate Database”命令來完成。

系統(tǒng)選擇Oracle10作為數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺。在Oracle10中執(zhí)行由PDM轉(zhuǎn)換的sql腳本，即完成了數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。

4 結(jié)束語

數(shù)據(jù)建模是信息系統(tǒng)開發(fā)的核心基礎(chǔ)。在計量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)中所運(yùn)用的數(shù)據(jù)建模方法科學(xué)、規(guī)范，能夠滿足計量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理需求，并可為系統(tǒng)提供輔助決策依據(jù)，并對同類信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義和參考價值。

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10.3969/j.issn.1000-0771.2015.11.18