Проектирование архитектуры баз данных (БД)

Для того, чтобы непосредственно перейти к проектированию архитектуры баз данных необходимо четко основные цели, которые достигаются с помощью автоматизированной системы управления документооборотом. Целью внедрения автоматизации документооборота является[16]:

- Удешевление бизнес-процессов, временных затрат на осуществление операций персоналом предприятия

- Обеспечение удобства пользователя и унификация выполняемых операций

- Обеспечение общего информационного пространства, возможности интегрированного поиска и извлечения данных

- Обеспечение унифицированных средств мониторинга процессов и контроля исполнения

- Обеспечение возможности сбора статистической и аналитической информации о скорости и своевременности исполнения этапов бизнес-процессов

- Обеспечение возможности постепенного расширения автоматизированных процессов, а также возможностей их модификации по мере изменения процессов

Итак, автоматизация в первую очередь направлена на удовлетворение потребностей персонала (пользователей) в оптимизации и интенсификации, как отдельных операций, так и бизнес-процессов в целом, поэтому разработка архитектуры баз данных ведется в соответствии с требованиями пользователей АСУ.

Процесс разработки структуры базы данных в соответствии с требованиями пользователей называется проектированием базы данных[17].

Достижение приемлемого для всех пользователей уровня эксплуатационных характеристик базы данных является сложной задачей.

Другим аспектом функционирования БД является ее гибкость. БД, тесно привязанные к текущим приложениям, могут иметь слишком ограниченную сферу применения в других подобных организациях. Быстрое изменение требований и введение новых типов элементов данных могут иметь следствием повышение стоимости сопровождения программ, разложение временных файлов и сортировок, а также снижение производительности системы.

На сегодняшний день можно выделить следующие модели данных:[18]

- иерархическая;

- сетевая;

- реляционная;

- постреляционная;

- многомерная;

- объектно-ориентированная.

Иерархические модели данных базируются на использовании графовой и табличной форм представления данных.

В графической диаграмме схема БД: вершина графа - используется для интерпретации типов сущностей, а дуги - для интерпретации типов связей между типами сущностей. При реализации, вершины представляются таблицами описаний экземпляров сущностей соответствующего типа.

К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией.

Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, необходимость использования той иерархии, которая была заложена в основу БД при проектировании, а также сложность понимания для обычного пользователя.

Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных. Вершина графа используется для интерпретации типов сущностей, а дуги - типов связей.[19]

При реализации моделей в различных БД, можно применять различные способы представления в памяти системы данных, описывающих связи между сущностями.

Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. В сравнении с иерархической моделью сетевая модель предоставляет большие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей.

Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями.

Реляционная модель данных основывается на понятии - отношение. Отношение представляет собой множество элементов, называемых кортежами. Наглядной формой представления отношения является привычная для человеческого восприятия двумерная таблица.

Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Каждая строка таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют кортежи, а столбцам - атрибуты отношения.

С помощью одной таблицы удобно описывать простейший вид связей между данными, а именно деление одного объекта, информация о котором хранится в таблице, на множество подобъектов, каждому из которых соответствует строка или запись таблицы. При этом каждый из подобъектов имеет одинаковую структуру или свойства, описываемые соответствующими значениями полей записей.

Поскольку в рамках одной таблицы не удается описать более сложные логические структуры данных из предметной области, применяют связывание таблиц.

Физическое размещение данных в реляционных базах на внешних носителях легко осуществляется с помощью обычных файлов.

Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми[20].

Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.

Постреляционная модель данных представляет собой расширенную реляционную модель, снимающую ограничение неделимости данных, хранящихся в записях таблиц. Постреляционная модель данных допускает многозначные поля – поля, значения которых состоят из подзначений. Набор значений многозначных полей считается самостоятельной таблицей, встроенной в основную таблицу.

По сравнению с реляционной моделью в постреляционной модели данные хранятся более эффективно, а при обработке не требуется выполнять операцию соединения данных из двух таблиц.

Достоинством постреляционной модели является возможность представления совокупности связанных реляционных таблиц одной постреляционной таблицей. Это обеспечивает высокую наглядность представления информации и повышение эффективности ее обработки.

Недостатком постреляционной модели является сложность решения проблемы обеспечения целостности и непротиворечивости хранимых данных.

В объектно-ориентированной модели при представлении данных имеется возможность идентифицировать отдельные записи базы. Между записями базы данных и функциями их обработки устанавливаются взаимосвязи с помощью механизмов, подобных соответствующим средствам в объектно-ориентированных языках программирования.

Основным достоинством объектно-ориентированной модели данных в сравнении с реляционной является возможность отображения информации о сложных взаимосвязях объектов. Объектно-ориентированная модель данных позволяет идентифицировать отдельную запись базы данных и определять функции их обработки.

Недостатками объектно-ориентированной модели являются высокая понятийная сложность, неудобство обработки данных и низкая скорость выполнения запросов.

Рассмотрев выше все возможные в настоящее время модели баз данных, для проектируемой в данном дипломном проекте АСУ предлагается реляционная модель базы данных, т.к. основные недостатки модели технически разрешимы, в то же время достоинства модели превышают возможные недостатки.

База данных АСУ проектируется исходя из требований о получении необходимой информации. В соответствии с этими требованиями, пользователи должны иметь возможность получать следующие отчёты:

- Отчет «Клиенты»

- Отчёт «Объекты»

- Отчет «Количество объектов, сданных за период»

- Отчёт «Срок экспозиции объекта»

В отчет «Клиенты» должна быть включена информация:

- Наименование клиента

- Дата подачи заявки

- Категория желаемого объекта

- Тип взаиморасчетов

- Цена услуг

- Ответственный сотрудник

В отчёт «Объекты» должна быть включена информация:

- Наименование

- Дата постановки в базу

- Категория объекта

- Цена

- Отметка о статусе (сдан/не сдан/резерв/оформление)

- Ответственный сотрудник

В отчёт «Объекты, сданные за период» должна быть включена информация:

- Количество сданных объектов по категориям

- Тип взаиморасчётов (нал/безнал)

- Общий приход денежных средств по объектам за период

- Дебиторская задолженность

В отчёт «Сроки экспозиции объектов» должна быть включена информация:

- Наименование объекта

- Категория объекта

- Дата постановки объекта в базу

- Период присутствия в базе

- Цена

- Ответственный сотрудник.

После того, как была определена модель баз данных для проектируемой АСУ и указаны основные требования по информации, которую должна предоставлять база данных исходя из потребностей пользователей, далее перейдем к выбору средств, архитектуры АСУ и определим требования к аппаратному обеспечению.