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(tái) 264000)

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數(shù)據(jù)建模技術(shù)在計(jì)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(tái) 264000)

計(jì)量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)是以計(jì)量業(yè)務(wù)為服務(wù)對(duì)象的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，計(jì)量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)具有綜合性、共享性、動(dòng)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(jì)。文章介紹了在計(jì)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(jì)量管理對(duì)數(shù)據(jù)信息的管理需求。

信息管理；計(jì)量管理；數(shù)據(jù)建模

0 引言

計(jì)量保障能力的有效性在很大程度上依賴于計(jì)量保障信息的獲取是否精確、及時(shí)和有效?；贐rowser/Sever(B/S)架構(gòu)的計(jì)量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)計(jì)量管理信息化，計(jì)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(jì)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(jì)，來保證系統(tǒng)可以方便、及時(shí)、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(jì)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(duì)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(duì)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(shí)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(chǔ)技術(shù)的選擇等活動(dòng)。

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(jì)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(duì)象、保障計(jì)劃、設(shè)備收發(fā)、檢定業(yè)務(wù)、外場任務(wù)、計(jì)量維修、標(biāo)準(zhǔn)器具、計(jì)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(jì)量站務(wù)等管理模塊以及質(zhì)量體系管理和統(tǒng)計(jì)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(jì)量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建模，因此必須首先理清計(jì)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(duì)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(jí)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(jí)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(jí)信息在系統(tǒng)中的流動(dòng)和處理過程。

以保障計(jì)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(jì)量保障計(jì)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(gè)數(shù)據(jù)加工、4個(gè)數(shù)據(jù)推送、4個(gè)數(shù)據(jù)校驗(yàn)和1個(gè)數(shù)據(jù)交互，涉及了2個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)體。

圖3 保障計(jì)劃管理數(shù)據(jù)流圖

數(shù)據(jù)加工是對(duì)數(shù)據(jù)處理的單元，接收一定數(shù)據(jù)輸入、對(duì)其進(jìn)行處理，并產(chǎn)生輸出，圖3中的每個(gè)數(shù)據(jù)加工與業(yè)務(wù)流程相對(duì)應(yīng)。4個(gè)數(shù)據(jù)加工分別為制定保障計(jì)劃、保障計(jì)劃意見反饋、保障計(jì)劃審核、保障計(jì)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(gè)數(shù)據(jù)推送分別為A1、A2、A3、A4。

數(shù)據(jù)校驗(yàn)，用于具有該業(yè)務(wù)的一個(gè)單位用戶對(duì)一個(gè)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(jì)劃管理的數(shù)據(jù)流圖中，數(shù)據(jù)校驗(yàn)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(jì)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(chǔ)具有不同用途的各種數(shù)據(jù)項(xiàng)。在保障計(jì)劃中涉及的實(shí)體有2個(gè)：保障計(jì)劃主表和保障計(jì)劃明細(xì)表。

用同樣的分析方法分析其他模塊級(jí)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(gè)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(duì)象有實(shí)體(Entity)、實(shí)體屬性(Attribute)、實(shí)體標(biāo)識(shí)(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(gè)概念模型，進(jìn)行概念模型的設(shè)計(jì)。實(shí)體就是抽象出的對(duì)象，如在保障對(duì)象管理中抽象出2個(gè)實(shí)體：保障計(jì)劃主表和保障計(jì)劃明細(xì)表。單擊Entity圖標(biāo)，然后在設(shè)計(jì)主板面板上單擊即可添加一個(gè)實(shí)體，雙擊已添加的實(shí)體，彈出實(shí)體屬性設(shè)置對(duì)話框(圖4)，可進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)體屬性設(shè)置。

圖4 實(shí)體屬性設(shè)置對(duì)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?yàn)樽罱K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?yàn)楦拍罱５腅-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(yàn)證的實(shí)體。概念模型被細(xì)化成具體的表，同時(shí)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(duì)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(duì)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(jì)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(chǔ)結(jié)構(gòu)以及存取方法。存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法的合理性體現(xiàn)在對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作盡可能速度快而且要使設(shè)計(jì)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(duì)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(tái)。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(jì)。

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(jì)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(jì)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(duì)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(jià)值。

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10.3969/j.issn.1000-0771.2015.11.18