Процесс построения информационной модели.

Кафедра автоматизированных систем управления

 

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРЕДПРИЯТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ERwin

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по курсу

«Проектирование экономических информационных систем» для студентов специальности

080801 «Прикладная информатика в экономике»

 

УФА 2007

 

Составители: Н.О. Никулина, Е.Б. Старцева, Э.И. Синагатуллина

 

УДК 681.3

 

Моделирование экономических и производственных процессов предприятий с использованием ERwin: Методические указания к лабораторным работам по курсу "Технико-экономический анализ деятельности предприятий" / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: Н.О. Никулина, Е.Б. Старцева, Э.И. Синагатуллина - Уфа, 2007. - 35 с.

Содержатся основные сведения, необходимые для работы с одним из современных программных продуктов фирмы Platinum Technology - ERwin, предназначенным для структурного анализа и проектирования информационных систем. Рассматриваются принципы проектирования информационных систем с использованием CASE-средств, приводится подробное описание программного продукта. Обсуждается порядок проведения лабораторных работ.

Предназначены для студентов старших курсов специальности «Прикладная информатика в экономике».

 

 

Табл.1 Ил. 20. Библиогр.: 2 назв.

 

 

Рецензенты: канд. техн. наук Л.Р. Черняховская

канд. техн. наук А.Н. Набатов

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………….4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА....………………………………………….8

1.Цель работы…………………………………………………………….8

2.Теоретические сведения……………………………………………….8

2.1. Реляционные базы данных………………..……………………….8

2.2. Моделирование в ERWin…………………………………………..9

3.Описание работы с пакетом……….…………………………………19

3.1. Постановка задачи………………………………………………...20

3.2. Создание логической модели БД………………………………...20

3.3. Создание физической модели БД и генерация схемы БД……...29

4.Порядок выполнения работы……….………………………………..35

5.Контрольные вопросы………………………………………………..35

Список литературы……………………………………………………35

 

 

Введение

 

В условиях рынка все большее число компаний осознают преимущества использования информационных систем (ИС). В некоторых случаях ИС - это не только набор услуг, но и важнейший компонент бизнеса, как, например, система резервирования билетов или средства предоставления финансовой информации. Чтобы получить выгоду от использования информационной системы, ее следует создавать в короткие сроки и с уменьшенными затратами. Информационная система должна быть легко сопровождаемой и управляемой. Создание современных информационных систем представляет собой сложнейшую задачу, решение которой требует применения специальных методик и инструментов. Неудивительно, что в последнее время среди системных аналитиков и разработчиков значительно вырос интерес к CASE - технологиям и инструментальным CASE – средствам. CASE-средства (Computer Aided Software/System Engineering) позволяют проектировать любые системы на компьютере. Необходимый элемент системного и структурно-функционального анализа, CASE-средства позволяют моделировать бизнес-процессы, базы данных, компоненты программного обеспечения, деятельность и структуру организаций. Применимы практически во всех сферах деятельности. Результат применения CASE-средств - оптимизация систем, снижение расходов, повышение эффективности, снижение вероятности ошибок.

Информационная модель - это спецификация структуры данных и бизнес правил (правил предметной области).

Технология создания информационных систем (ИС) предъявляет особые требования к методикам реализации и программным инструментальным средствам, а именно:

· Реализацию проектов по созданию ИС принято разбивать на стадии анализа (прежде чем создавать ИС, необходимо понять и описать бизнес-логику предметной области, создать системные модели), проектирования (необходимо определить модули и архитектуру будущей системы), непосредственного кодирования, тестирования и сопровождения. Важно иметь эффективные средства автоматизации ранних этапов реализации проекта.

· Проект по созданию сложной ИС невозможно организовать в одиночку. Коллективная работа существенно отличается от индивидуальной, а значит при реализации крупных проектов необходимо иметь средства координации и управления коллективом разработчиков.

· Жизненный цикл создания сложной ИС сопоставим с ожидаемым временем ее эксплуатации. Другими словами, в современных условиях компании перестраивают свои бизнес-процессы примерно раз в два года, столько же требуется (если работать в традиционной технологии) для создания ИС. Может оказаться, что к моменту сдачи ИС она уже никому не нужна, поскольку компания, ее заказавшая, вынуждена перейти на новую технологию работы. Следовательно, для создания ИС жизненно необходим инструмент, значительно (в несколько раз) уменьшающий время разработки ИС.

· Вследствие значительного жизненного цикла может оказаться, что в процессе создания системы внешние условия изменились. Обычно внесение изменений в проект на поздних этапах создания ИС - весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс. Поэтому для успешной реализации крупного проекта необходимо, чтобы инструментальные средства, на которых он реализуется, были достаточно гибкими к изменяющимся требованиям.

На современном рынке средств разработки ИС достаточно много систем, в той или иной степени удовлетворяющих перечисленным требованиям. CASE -средства ERwin и BPwin, разработанные фирмой PLATINUM, входят в число лучших на сегодняшний день. Одним из условий успешной деятельности любой компании является способность принимать оптимальные решения в минимально краткий срок на основе точной информации. Для построения высококачественных приложений, витрин и хранилищ данных организация должна иметь твердый фундамент, на котором будет базироваться вся информационная система предприятия. ERwin позволяет организациям автоматизировать процесс создания модели данных, наглядно отображая комплексные структуры данных и информационные массивы. Данное решение дает организациям возможность быстро реагировать на меняющиеся требования бизнеса благодаря глубокому анализу влияния изменений на свойства данных в масштабе всей организации и обеспечению оперативного внедрения этих изменений.

ERwin - средство разработки структуры базы данных (БД). ERwin сочетает графический интерфейс Windows, инструменты для построения ER-диаграмм, редакторы для создания логического и физического описания модели данных и прозрачную поддержку ведущих реляционных СУБД и настольных баз данных. С помощью ERwin можно создавать или проводить обратное проектирование (реинжиниринг) баз данных. Этот программный продукт - лидер среди средств моделирования баз данных и хранилищ данных. Позволяет проектировать, документировать и сопровождать базы данных различных типов. Поддерживая прямое и обратное проектирование для 20 типов СУБД, ERwin повышает качество разрабатываемой БД, производительность труда и скорость разработки.

Реализация моделирования в ERwin базируется на теории реляционных баз данных и на методологии IDEF1X.

Методология IDEF1X определяет стандарты терминологии, используемой при информационном моделировании, и графического изображения типовых элементов на диаграммах.

В реляционных базах данных все данные представлены исключительно в формате таблиц, или, по терминологии реляционной алгебры, отношений (relation). Таблица в реляционной алгебре - это неупорядоченное множество записей (строк), состоящих из одинакового набора полей (столбцов). Каждая строка характеризует некий объект, каждый столбец - одну из его характеристик. Таким образом, структура информационной модели в базах данных - описание полей, соответствующих параметрам объекта или процесса

Возможны две точки зрения на информационную модель и, соответственно, два уровня модели.

1. Логический уровень – это абстрактный взгляд на данные, на нем данные представляются так, как выглядят в реальном мире, и могут называться так, как они называются в реальном мире, например "Студент", "Бухгалтерия" или "Стипендия". Объекты модели, представляемые на логическом уровне, называются сущностями и атрибутами (подробнее о сущностях и атрибутах будет рассказано ниже). Логическая модель данных может быть построена на основе другой логической модели, например на основе модели процессов. Логическая модель данных является универсальной и никак не связана с конкретной реализацией СУБД.

2. Физический уровень представляет физическую модель данных, которая зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация о всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД.

Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если в логической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах - таблицах, колонках, индексах, процедурах и т. д.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Цель работы

Целью работы является проведение процесса системного моделирования для заданной предметной области с помощью инструментальной среды ERwin.

 

Теоретические сведения

 

Реляционные базы данных

Реляционная база данных - это тело связанной информации, сохраняемой в двухмерных таблицах. Напоминает адресную или телефонную книгу. В книге имеется большое количество входов, каждый из которых соответствует определенной особенности. Для каждой такой особенности, может быть несколько независимых фрагментов данных, например имя, телефонный номер, и адрес. Предположим, что вы должны сформатировать эту адресную книгу в виде таблицы со строками и столбцами. Каждая строка (называемая также записью) будет соответствовать определенной особенности; каждый столбец будет содержать значение для каждого типа. В реляционной модели все данные представляются как факты о сущностях и связях.

Сущность - это, например, человек, место, вещь, событие, концепция, в которых хранится информация. Сущности именуются обычно существительными, такими как покупатель, компьютер, служащий, продажа.

Более точно, сущность - это множество индивидуальных объектов - экземпляров, причем все эти объекты являются различными. Связь - это функциональная зависимость между сущностями. Например, «служащий совершает продажи».

Каждая сущность обладает атрибутами. Атрибут - это свойство объекта, характеризующее его экземпляр. Сущность служащий может иметь атрибуты имя, дата рождения и т.д.

Общепринятым видом графического изображения реляционной модели данных является ER-диаграмма. На такой диаграмме сущности (таблицы) изображаются прямоугольниками, возможно, соединенными между собой линиями (связями). Такое графическое представление облегчает восприятие структуры базы данных по сравнению с текстовым описанием.

Моделирование в ERwin

Процесс построения информационной модели.

Процесс построения информационной модели состоит из следующих шагов:

1. определение сущностей;

2. определение зависимостей между сущностями;

3. задание первичных и альтернативных ключей;

4. определение атрибутов сущностей;

5. приведение модели к требуемому уровню нормальной формы;

6. переход к физическому описанию модели: назначение соответствий имя сущности - имя таблицы, атрибут сущности - атрибут таблицы; задание триггеров, процедур и ограничений;

7. генерация базы данных.

ERwin создает визуальное представление (модель данных) для решаемой задачи. Это представление может использоваться для детального анализа, уточнения и распространения как части документации, необходимой в цикле разработки. Однако ERwin далеко не только инструмент для рисования. ERwin автоматически создает базу данных (таблицы, индексы, хранимые процедуры, триггеры для обеспечения ссылочной целостности и другие объекты, необходимые для управления данными).

Основные компоненты диаграммы Erwin - это сущности, атрибуты и связи. Каждая сущность является множеством подобных индивидуальных объектов, называемых экземплярами. Каждый экземпляр индивидуален и должен отличаться от всех остальных экземпляров. Построение модели данных предполагает определение сущностей и атрибутов, т. е. необходимо определить, какая информация будет храниться в конкретной сущности или атрибуте. Если рассматривать диаграмму как графическое представление правил предметной области, то сущности и атрибуты являются существительными, а связи - глаголами.

Сущности (Entity) в ERwin

На диаграмме сущность изображается прямоугольником. В зависимости от режима представления диаграммы прямоугольник может содержать имя сущности, ее описание, список ее атрибутов и другие сведения.

Горизонтальная линия прямоугольника разделяет атрибуты сущности на два набора - атрибуты, составляющие первичный ключ в верхней части, и прочие (не входящие в первичных ключ) - в нижней части.

Сущность можно определить как объект, событие или концепцию, информация о которых должна сохраняться. Сущности должны иметь наименование с четким смысловым значением, именоваться существительным в единственном числе, не носить "технических" наименований и быть достаточно важными для того, чтобы их моделировать. Именование сущности в единственном числе облегчает в дальнейшем чтение модели. Фактически имя сущности дается по имени ее экземпляра. Примером может быть сущность «Студент» (но не Студенты!) с атрибутами «Номер студенческого билета», «Фамилия студента» и «Адрес студента». На уровне физической модели ей может соответствовать таблица students с колонками st_id, st_lname и address. Сущности соответствует таблица в реальной СУБД. В ERwin сущность визуально представляет три основных вида информации:

· атрибуты, составляющие первичный ключ;

· не ключевые атрибуты;

· тип сущности (независимая/зависимая).

Первичным ключом служит атрибут или набор атрибутов, уникально идентифицирующих единственный экземпляр сущности. Другими словами, первичный ключ может быть как одним атрибутом, так и состоять из нескольких. Первичный ключ, состоящий более чем из одного атрибута, называется составным или компонентным ключом. Первичный ключ должен быть статическим (static) и неразрушаемым (non-volatile). Под статичностью и неразрушаемостью подразумевается, что первичный ключ не должен подвергаться изменениям. Изменения первичного ключа трудно сопровождать, что часто приводит к весьма дорогостоящим переделкам, поэтому лучшим считается вариант, когда первичный ключ абсолютно не зависит от экземпляров сущности. Выбор первичного ключа может оказаться непростой задачей, решение которой может повлиять на эффективность будущей ИС. В одной сущности могут оказаться несколько атрибутов или наборов атрибутов, претендующих на роль первичного ключа. Такие претенденты называются потенциальными ключами (candidate key). Для каждого первичного ключа ERwin создает при генерации структуры БД уникальный индекс.

Итак, можно сформулировать правила определения сущностей

· Сущность должна иметь уникальное имя.

· Сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через отношения.

· Сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый образец сущности и называются ключом или составным ключом.

· Каждая сущность может обладать любым количеством отношений с другими сущностями.

· Если внешний ключ целиком используется в составе первичного ключа, то сущность является зависимой от идентификатора.

Экземпляры независимой (родительской) сущности могут быть уникально идентифицированы без определения ее связей с другими сущностями; зависимая (дочерняя) сущность, наоборот, не может быть уникально идентифицирована без определения ее связей с другими сущностями. Зависимая сущность отображается в ERwin прямоугольником с закругленными углами.

Зависимая сущность может наследовать один и тот же внешний ключ от более чем одной родительской сущности, или от одной и той же родительской сущности через несколько связей. Если не введены различные роли для такого множественного наследования, ERwin считает, что в зависимой сущности атрибуты внешнего ключа появляются только один раз.

Унификация - это объединение двух или более групп атрибутов внешних ключей в один внешний ключ (группу атрибутов), в предположении, что значения одноименных атрибутов в дочерней сущности всегда одинаковы. Схема представления родительской и дочерней сущности изображена на рис.1 и рис.2

Рисунок 1.1- Пример представления синтаксиса идентифицирующих отношений.

 

Рисунок 1.2 - Пример представления синтаксиса неидентифицирующих отношений.

2.2.3. Атрибуты (Attribute) в ERWin

Сущность должна обладать некоторым набором атрибутов. Атрибуты представляют собой факты, которые служат для идентификации, характеристики отнесения к категории, числового представления или другого вида описания состояния экземпляра сущности. Атрибуты формируют логические группы, описывающие каждый экземпляр сущности. Конкретным экземпляром атрибута является значение. Например, атрибут с названием «Имя» определяет область определения для фактов о сущности с названием «Клиент». Артём, Константин, Станислав – примеры конкретных значений «Имени» для конкретных экземпляров «Клиента».

Правила атрибутов:

1. Каждый атрибут каждой сущности обладает уникальным именем.

2. Сущность может обладать любым количеством атрибутов.

3. При идентифицирующем отношении сущность "потомок" наследует атрибут и/или атрибуты, составляющие первичный ключ сущности "родителя".

Возможный ключ - это один или несколько атрибутов, чьи значения однозначно определяют каждый экземпляр сущности. При существовании нескольких возможных ключей один из них назначается первичным, а остальные формируют альтернативные ключи (см. рис. 3).

Рисунок 1.3 - Пример первичного и альтернативного ключей

 

Хороший первичный ключ будет обладать следующими признаками:

· значение гарантирует уникальность для каждого из экземпляров;

· значение не имеет скрытого смысла;

· область определения значений будет оставаться постоянной с течением времени;

· значения существуют для каждого из экземпляров сущности.

При работе ИС часто бывает необходимо обеспечить доступ к нескольким экземплярам сущности, объединенным каким – либо одним признаком для повышения производительности в этом случае используются неуникальные индексы. ERwin позволяет на уровне логической модели назначить атрибуты, которые будут участвовать в неуникальных индексах. Такие атрибуты называются инверсные входы (Inversion Entries). Инверсный вход – это атрибут или группа атрибутов, которые не определяют экземпляр сущности уникальным образом, но часто используется для обращения к экземплярам сущности. ERwin генерирует не уникальный индекс для каждого инверсного входа.

Сущности представляют собой факты, информацию о которых любая организация заинтересована накапливать и сопровождать. Они составляют существо модели и в основном выявляются во время рабочих сессий. Полное и точное отражение атрибутов в модели требует тщательного анализа, гарантирующего, что атрибуты точно соответствуют требованиям к информации.