Проектирование и создание баз данных технологического назначения

Проектирование и создание баз данных технологического назначения

 

Методические указания к лабораторным занятиям

по дисциплине

«ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ»

 

Направление подготовки: 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника

Наименование образовательной программы: Инновационные технологии

В теплоэнергетике и теплотехнике

 

 

МОСКВА 2020

СОДЕРЖАНИЕ

 

1 Цель и задачи…………………………………………………………………..3

2 Базы данных и СУБД..……………………………………….………………..3

2.1 Общие сведения………………………………………………………...3

2.2 Возможности Microsoft Access………………………………………..10

2.3 Создание таблиц баз данных…………………………………………..12

2.4 Создание связей между таблицами БД………………………………..19

3 практическая часть…………………………………………………………….20

3.1 Занятие 1 «Работа с таблицами»………..……………….……………..20

3.2 Занятие 2 «Связи между таблицами»………..………………….……..21

3.3 Занятие 3 « Технологическая база данных»……….……… ………….23

Приложение А Типы данных, используемые в СУБД Access…………….24

Приложение Б Свойства форматирования для различных типов данных..25

Приложение В Поршневые авиационные двигатели………………………26

Литература…………………………………………………………………….30

 

Цель и задачи

Цель цикла лабораторных работ

Практическое освоение методологии и принципов создания баз данных технологического назначения, а также закрепление теоретических знаний о системах управления базами данных и способах описания технологий изготовления деталей авиационных двигателей и энергетических установок.

Задачи

Выполнить в течение трех лабораторных занятий (объемом 4 часа каждое) предлагаемые работы в предложенной последовательности.

Перед выполнением практического задания каждой из трех работ следует ознакомиться с необходимой для их выполнения теорией, которая дает необходимые сведения об объекте исследования (тематика базы данных), методе и способах создания структуры базы данных.

Базы данных и СУБД

Общие сведения

Основой для учета, контроля и планирования служат всевозможные картотеки, регистрационные журналы, списки. Они постепенно накапливаются и обновляются. При большом объеме информации поиск и обобщение необходимых сведений, представляют собой довольно трудоемкий процесс.

С развитием программного обеспечения ЭВМ появились системы, позволяющие накапливать, хранить и обновлять взаимосвязанные данные по целому комплексу решаемых задач – системы управления базами данных (СУБД). СУБД взаимодействуют не с локальными, а взаимосвязанными по информации массивами, называемыми базами данных (БД).

База данных – это набор тематической, идентифицируемой и структурированной определенным образом информации, хранящийся во внешней памяти.

Системы управления базами данных предоставляют возможность контролировать структуру и свойства хранимых данных, работу с ними и организацию коллективного пользования этой информацией. СУБД также существенно облегчают каталогизацию и ведение больших объемов структурированной информации. СУБД включают в себя три основных типа функций: определение (задание структуры и описание) данных, обработка данных и управление данными. Все эти функциональные возможности в полной мере реализованы в СУБД Microsoft Access.

Microsoft Access – это система управления реляционными БД. В ней предусмотрены почти все необходимые средства для определения и обработки данных, а также для управления ими при работе с большими объемами информации.

Реляционная база данных – это база данных, в которой информация разделяется на отдельные дискретные поднаборы данных (таблицы), в каждом из которых сгруппирована информация по определенной теме. БД такого типа характеризуются наличием связей различных типов («многие ко многим» и, как частный случай, – «многие ко многим»).

В Access эти поднаборы данных содержатся в ин­дивидуальных хранилищах – файлах.

Файл БД Access – это отдельный файл с расширением *.mdb, в котором собрана структурированная информация по какой-либо тематике. Сам по себе файл БД не может функционировать автономно, для работы с ним требуется СУБД. Файлы можно хранить во внешней памяти независимо от СУБД. Однако следует помнить, что смена версий СУБД может ограничить или вообще исключить возможность работы с файлом БД, созданным в более ранней версии программы.

Таблица – это структурная единица хранения информации в базе данных. Таблицы БД содержат записи (строки) и поля (столбцы) (смотри рисунок1).

Запись – строка в таблице, которая содержит информацию об индивидуальном лице, месте или предмете. Каждая запись разделена на дискретные части информации, называемые полями. Каждое поле составляет отдельный столбец в таблице. Каждое поле содержит отличный от других элемент ин­формации, а все вместе поля составляют индивидуальную запись. На рисунке 1 показаны структурные элементы таблицы БД. «Мощность» – это одно из полей в записи (строке) «Марка – Модель – Мощность». Все Марки двигателей в целой таблице (они содержатся в одном и том же столбце «Марка») в своей совокупности известны как поле Марка.

Марка	Модель	Мощность

Рисунок 1 – Структурные элементы таблицы базы данных

Поле – дискретный элемент информации, составляющей запись. Каждый столбец в таблице Access - это отдельное поле.

Каждое поле в свою очередь состоит из отдельных ячеек для знаков – позиций. К примеру, каждое поле «Модель» с текстовым типом данных может вместить 255 знаков, то есть состоит из 255 позиций для ввода названия марки двигателя.

Реляционная база данных в формате Microsoft Access – это совокупность индивидуальных таблиц, хранящих дискретные поднаборы информации (таблицы), связанные общими полями данных.

Таблица – это только один тип объектов, определенных в Access. Эта СУБД позволяет также работать с Формами, Запросами и Отчетами.

Форма используется для ввода, редактирования и просмотра данных из таблицы по одной записи за раз.

Запрос позволяет задавать базе данных вопросы. Ответы на запросы используются для управления данными в таблице, например для удаления записей или просмотра только тех дан­ных из таблицы, которые отвечают определенному критерию.

Отчет позволяет вам выводить итоговую информацию базы данных в формате, подходящем для печати.

По сути, каждый из этих различных объектов базы данных позволяет вам различным образом просматривать и управлять данными, содержащимися в ваших таблицах. Конструкцию каждого из этих объектов (включая таблицы) лучше продумать при планировании новой базы данных.

Для этого необходимо дать ответы на следующие вопросы:

Вопрос	Определяет
Какие данные необходимо хранить и как их организовать наилучшим образом?	Какие потребуются таблицы
Какие действия с входными данными необходимо производить в процессе работы?	Какие потребуются формы           для заполнения БД
Какая может потребоваться информация из созданной базы данных?	Какие отчеты и запросы потребуется сделать

Можно выделить три стадии проектирования БД: стадия концептуального проектирования, стадия логического проектирования, стадия физического проектирования.

Концептуальное – состоит в определении структуры и состава базы данных (разделение данных на группы, определение типов данных, количества таблиц и типов форм).

Логическое – определить связи между созданными таблицами.

Физическое – наполнение БД информацией в соответствии с созданной структурой.

 

Определение таблиц

Технически для создания базы данных необходима только одна таблица. Однако, поскольку Access представляет собой программу для создания реляционных баз данных и управления ими, она предназначена для обработки множества таблиц и создания отношений между ними. Например, в базе данных, хранящей информацию об авиационных двигателях, могут содержаться следующие таблицы:

­ марка двигателя (завод-изготовитель);

­ модель двигателя (характеристики);

­ самолет-носитель (где используется).

Использование множества таблиц, хранящих поднаборы ин­формации базы данных, поможет избежать введения избыточных данных. Например, предположим, что необходимо сохранить информацию о характеристиках авиадвигателя вместе с характеристиками самолетов, на которые ставится этот двигатель. Если хранить всю эту информацию в одной таблице, то придется повторно вводить полное название двигателя и все его характеристики каждый раз, когда вы делаете запись о новой модели самолета.

Гораздо лучше присвоить каждому двигателю идентификацион­ный номер. Включить этот идентификационный номер в таблицу, содержащую характеристики модели, а затем использовать тот же идентификационный номер как связь с отдельной таблицей самолетов. В таком случае обычно каждая таблица в базе данных посвящена Определенной теме, например заводу-изготовителю или характеристикам выпускаемых двигателей. Не пытайтесь хранить в таблице информацию по нескольким темам.

Необходимое условие при проектировании таблиц – это использование первого поля (первого столбца таблицы) для уникальной идентификации каждой записи в создаваемой вами таблице. Это поле сможет затем служить первичным ключом таблицы. Например, Моделям двигателей можно присвоить идентификационные номера, а Маркам (заводам-изготовителям) – коды заводов. Первичный ключ – единственный путь, с помощью которого можно связывать одну таблицу с другой в базе данных.

Хорошая идея – выполнить некоторую часть работы на бумаге и набросать список таблиц, из которых будет состоять база данных, а также полей, которые будут содержаться в таблицах. Плохое планирование вполне может принести в дальнейшем к необходимости изменить структуру таблиц, что означает повторное выполнение всей работы.

Определение форм

Формы используются для ввода данных. Они позволяют вводить данные по одной записи за раз (рисунок 2). Сложные формы можно сконструировать так, чтобы реально обеспечивать ввод данных более чем в одну таблицу за раз (существует возможность размещения полей из нескольких таблиц одной базы данных в одной форме).

Рисунок 2 – Форма для упрощения процесса заполнения базы данных

Планирование форм для ввода данных не так критично, как пла­нирование таблиц, составляющих базу данных. Формы проектиру­ются для облегчения ввода данных. Их главное предназначение – позволить вам сконцентрироваться на вводе или редактировании данных для одной записи за раз. Можно создать формы для каждой из таблиц вашей базы данных или формы, позволяющие вводить данные, которые реально будут размещаться в нескольких таблицах.

Важным достоинством форм является то, что они не обязаны содержать все поля из определенной таблицы. Например, если необходимо ввести в базу данных авиадвигателей информацию о новом двигателе, но при этом нежелательно, чтобы лицо, вводящее данные, видело информацию о стоимости двигателей, имеющихся в БД, можно разработать форму без поля Стоимость.

Определение запросов

Запросы позволяют вам управлять данными в таблицах базы данных. Запрос может содержать условие, которое, например, позволит удалить устаревшие записи о моделях двигателей, снятых с производства, или получить список заводов-изготовителей, выпускающих авиадвигатели свыше 10 лет.

Запросы – прекрасный путь для решения ряда определенных задач. Например, можно создать запрос для получения информа­ции о двигателях, имеющих мощность не ниже указанной вами. В сущности, запросы – это вопросы, которые вы задаете базе данных. Используйте запросы для получения ответов с необходимой вам информацией из базы данных.

Определение отчетов

Отчеты используются для публикации информации в базе данных. Они помещают данные на страницу (или страницы) в формате, наиболее пригодном для чтения. Отчеты предназначены для печати (в отличие от таблиц и форм, которые обычно используются на экране).

Отчеты предназначены преимущественно для тех людей, которые не сидят рядом с вами и вашим компьютером. Например, можно распечатать отчет и передать его главному конструктору, чтобы тот принял наиболее правильное решение при выборе модели двигателя, которую следует устанавливать на проектируемый самолет. Отчет может собирать данные из множества таблиц одновременно, провести над данными вычисления (например, итоговое сум­мирование или нахождение среднего значения) и представить вам искусно отформатированные результаты.

Новый отчет можно создать в любое время; его не нужно пла­нировать перед созданием базы данных. Однако, если известно, что потребуется отчет определенного рода, можно разработать таблицы базы данных в формате, наиболее эффективном для использования этого отчета.

Разработка хороших баз данных – это целое искусство, приобретаемое с опытом. Чем с большим числом баз данных вам придется столкнуться, тем лучше они будут у вас получаться.

Управление данными

Электронные таблицы и текстовые документы являются прекрасными средствами для решения так называемых «однопользовательских» задач, но они плохо приспособлены для работы в режиме коллективного пользования. Электронные таблицы также полезны в качестве шаблонов для простых форм ввода информации, но если вам нужно произвести комплексную проверку данных, то здесь их функций явно недостаточно. Электронная таблица хороша в качестве шаблона для заполнения, например, операционной карты в техбюро. Но если с расширением производства начинает возрастать число деталей и технологических процессов их изготовления, то без базы данных просто не обойтись. Точно так же электронная таблица может использоваться на крупных предприятиях для подготовки сотрудниками отчетов о работе отделов, производственных участков, но для составления общей отчетности эти сведения все равно должны собираться в базе данных.

В тех случаях, когда возникает необходимость коллективного пользования информацией, настоящая система управления базами данных позволяет защищать информацию от несанкционированного доступа так, что право знакомиться с данными или корректировать их получают только определенные пользователи. Предназначенная для коллективного пользования СУБД имеет средства, не позволяющие нескольким пользователям одновременно корректировать одни и те же данные. Поскольку в Access к данным могут иметь доступ одновременно несколько пользователей, в нем предусмотрены надежные средства зашиты и обеспечения целостности данных. Вы можете заранее указать, какие пользователи или группы пользователей могут иметь доступ к объектам (таблицам, формам, запросам) вашей базы данных. Microsoft Access автоматически обеспечивает защиту данных от одновременной их корректировки разными пользователями. Microsoft Access также опознает и учитывает защитные средства других подсоединенных к вашей базе структур (таких, как базы данных РагаDох, dBASE, и SQL).

Создание таблиц баз данных

Установка первичного ключа

Важный аспект разработки структуры таблицы заключается в том, что каждая таблица должна иметь поле, которое однозначно идентифицирует записи в таблице. Это поле называется ключевым полем или первичным ключом. Выбрать поле, подходящее для первичного ключа, сложнее, чем может показаться поначалу, поскольку никакие две записи не должны иметь в ключевом поле совпадающих значений. Например, в таблице «Модель двигателя» вы реши­ли, что поле «Модель» может стать хорошим ключом. Это будет правильно лишь в случае, если целью базы данных будет только учет моделей (смотри лабораторное занятие 3.1). Если же вы проектируете базу данных с целью учета двигателей, хранящихся на складах, то появится необходимость вводить в базу информацию о двигателях одних и тех же моделей. Для этого необходимо будет как-то отличать их друг от друга. Ключевым здесь можно сделать поле «Серийный номер». Этот номер выбит на блоке цилиндров или идентификационной табличке каждого двигателя. Номер этот никогда не повторяется и однозначно идентифицирует каждый двигатель. Access даже поможет вам с присвоением двигателям индивидуальных номеров, поскольку вы можете назначить для поля «Серийный номер» тип данных Счетчик. Этот тип данных присваивает каждой записи номер, начиная с единицы.

Создание первичного ключа. Обычно первое поле в таблице является ключевым (то есть выполняет функцию первичного ключа).

Чтобы установить первичный ключ, выполните следующее.

1. В режиме конструктора таблицы выделите поле, которое хотите сделать ключевым.

2. Выберите из главного меню приложения команду Правка_Ключевое поле или щелкните на кнопке Ключевое поле на пане­ли инструментов Конструктор таблиц. Маленький символ ключа появится слева возле имени поля.

3. После выбора первичного ключа и окончания ввода полей таблицы необходимо сохранить таблицу. Щелкните на кнопке Сохранить на панели инструментов Конструктор таблиц, чтобы открыть диалоговое окно Сохранение.

4.  Введите имя для таблицы и щелкните на кнопке ОК.

5. После сохранения таблицы можно либо переключиться в режим таблицы (для ввода данных), щелкнув на кнопке Вид на панели инструментов, либо закрыть таблицу, щелкнув на кнопке Закрыть (со значком "х") в правом верхнем углу окна инструктора таблицы.

Если вы попытаетесь закрыть новую таблицу в режиме конструктора, не определив ключевое поле (даже если вы сохраняли таблицу), появится сообще­ние «Ключевые поля не заданы!», дающее вам знать, что не задано ключевое поле. Щелкните на кнопке Да в окне сообщения, чтобы Access сама на­значила ключевое поле в таблице. Если в таблице содержится поле, тип данных которого установлен к значению Счетчик, Access сделает это поле ключевым. В противном случае Access создаст в таблице новое поле с типом данных Счетчик и определит его как ключевое поле. При необходимости имя нового поля можно изменить.

Практическая часть

Задание на каждое лабораторное занятие рассчитано на четыре академических часа. За три занятия студенту дается возможность изучить не  только теорию и методы создания, редактирования и использования баз данных, но и закрепить знания о конструкции авиационных двигателей и особенностях технологических процессов их изготовления.

Используя доступную для широкого круга пользователей систему управления базами данных Microsoft Access, возможно достичь целей данного цикла в полном объеме.

 

3.1 Занятие 1 «Работа с таблицами»

Цель лабораторной работы:

Создать Базу данных с нуля без использования мастера создания таблиц. Особенностью создаваемой базы данных должно быть наличие более чем одной таблицы в её составе.

Научиться:

- Рационально делить данные на группы для достижения необходимой адекватности базы данных. То есть группы свойств и признаков описываемых объектов. У поршневых двигателей, например, это мощность, рабочий объем, степень сжатия, число тактов, масса.

- Разделять данные по типам (текстовый, числовой, денежный, логический и т.п.).

Для достижения цели занятия поставлены следующие задачи:

- Определить тематику будущей базы данных (авиационные поршневые двигатели иностранного производства).

- Определить состав и структуру данных (количество и названия таблиц и полей в них).

- Определить типы данных (для каждого поля).

- Создать таблицы в режиме конструктора.

- Определить основную таблицу и автоматизировать заполнение часто встречающихся в ней данных (например, данные для заполнения поля «Марка двигателя» основной таблицы можно представить в виде поля со списком).

- Создать форму для заполнения базы данных.

- Заполнить базу данных, используя материалы из Приложения В «Поршневые авиационные двигатели».

- Создать несколько простых запросов по полученной БД (наиболее используемые в запросах условия приведены в Приложении Г).

 

3.2  Занятие 2 «Связи между таблицами»

Цель лабораторной работы:

Создать Базу данных по технологии изготовления деталей авиационной техники с нуля без использования мастера создания таблиц. Особенностью создаваемой базы данных должно быть наличие в её составе нескольких таблиц, связанных между собой различными типами связей (в том числе «один ко многим»), а также таблиц, являющихся источниками часто повторяющихся данных для автоматизации заполнения полей.

 

 

Научиться:

- Определять те ключевые поля в таблицах, с помощью которых возможно будет рационально связывать таблицы (применительно к технологии изготовления деталей авиационной техники).

- Разделять данные по типам, учитывая размерности физических и технологических величин.

Для достижения цели занятия поставлены следующие задачи:

- Определить состав и структуру базы данных (количество таблиц, наличие связей между таблицами и таблиц для создания полей со списком). 

- Определить типы данных.

- Создать таблицы в режиме конструктора.

- Определить связи между полями таблиц и типы этих связей.

- Создать связи между таблицами.

- Создать поля со списком для подстановки часто вводимых данных.

- Проверить соответствие проекта базы данных (на листе бумаги) с созданной БД с помощью функции «Схема данных» (смотри рисунок 6).

Рисунок 6 – Пример структуры БД технологического назначения

 

 

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Литература

1. Хабрейкен, Джо. Изучи Microsoft Access 2002 за 10 минут / Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 224 с.

2.  Вемпен, Фейз. Microsoft Office 97 Professional. 6 книг в одной / Пер. с англ. – М.: «Издательство БИНОМ», 1997. – 720 с.

3.  Логинов Б.М. Лекции и упражнения по курсу «Введение в дискретную математику». – Калуга: ГУП «Облиздат», 1998. – 424 с.

4. Иностранные авиационные двигатели, 2005: Справочник ЦИАМ / Общая редакция: В.А. Скибин, В.И. Солонин. – М.: Изд. дом «Авиамир», 2005. – 592 с.

 

 

 

Проектирование и создание баз данных технологического назначения

 

Методические указания к лабораторным занятиям

по дисциплине

«ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ»

 

Направление подготовки: 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника

Наименование образовательной программы: Инновационные технологии