Составление перечня данных информационной системы

Основная задача третьего этапа концептуального проектирования БД – разбить все данные, возникающие в ходе транспортного процесса и необходимые для его эффективного осуществления, на информационные объекты. Информационный объект – это набор данных ИС, характеризующих реальный объект транспортного процесса.

Распространенная ошибка начинающих разработчиков ИС заключается в том, что в качестве информационного объекта выбирается документ, информационное сообщение, т.е. часть какого-то информационного потока предприятия. Однако информационные потоки не возникают сами по себе. Они являются отражением реальных транспортных процессов. Единственным исключением являются заявки (планы) на выполнение транспортной работы, которые формируются не только по результатам прошлой работы предприятия, но и содержат новые данные о целях и задачах. Другими словами информационные потоки являются вторичными по отношению к реальным транспортным процессам, а следовательно, могут описывать их не полностью, а с определенной степенью упрощения. Если информационные объекты выделяются из информационных потоков (на основании системы документооборота), то возникает опасность снижения гибкости ИС, которую придется переделывать каждый раз, когда будут изменяться, например, правила учета выполненной работы.

Во избежание таких переделок ИС необходимо выбирать информационные объекты, которые соответствуют реальным объектам транспортного процесса. Набор характеристик этих объектов изменяется чрезвычайно медленно – гораздо реже, чем переделывается сама ИС в связи, например, с переходом на новую вычислительную технику.

В качестве доказательства рассмотрим процесс прибытия поезда на железнодорожную станцию. Этот процесс сопровождается информационным потоком – на станцию передается ряд документов и сообщений, которые содержат информацию об этом поезде. Основной из этих документов – т.н. телеграмма-натурный лист (ТГНЛ). Первые информационные системы на железнодорожном транспорте использовали в качестве информационных объектов именно такие документы и это позволяло быстро автоматизировать решение задач учета продвижения поездов. Однако со временем появилась потребность решения широкого круга других учетных задач, например, учета маневровой работы, грузовых операций на станции и т.д. Для их решения приходилось многократно обрабатывать или дублировать данные информационной системы, что снижало ее эффективность.

В данном случае рационально выделить три информационных объекта: вагон, поезд, станция, соответствующих реальным объектам транспортного процесса на железнодорожном транспорте (рис. 1). На рисунке выделенные информационные объекты показаны жирными прямоугольниками. При помощи характеристик этих элементарных объектов можно описать любые операции любой технологии переработки поездов на станции. Для этого достаточно лишь добавить (убрать) отдельные операции транспортного процесса или изменить их параметры. Операции технологического процесса показаны овалами. Связи между информационными объектами на рис.1 показаны линиями. Эти связи реализуются за счет выполнения операций технологического процесса. Отметим также, что сами операции также являются особыми информационными объектами (порядок их выделения рассматривается в третьей лабораторной работе).

Таким образом, для выделения информационных объектов следует, на основании описания транспортного процесса (см. предыдущую лабораторную работу), составить список всех транспортных объектов. Затем полученный список следует проверить по списку первоочередных и перспективных задач, т.е. если ИС будет накапливать данные о выбранных информационных объектах, то их должно хватать для решения всех задач ИС.

 

 

Рис. 1. Пример выделения информационных объектов

Состав и характеристики информационных объектов в процессе построения концептуальной схемы (см. лабораторную работу №4) могут корректироваться, если выяснится, что с помощью такого набора объектов сложно решать некоторые задачи ИС.

Для идентификации информационных объектов им присваиваются уникальные значащие названия, например "вагон", "станция", "поезд", "локомотив". Каждый информационный объект описывается набором характеристик. Например, объект "вагон" характеризуется инвентарным восьмизначным номером, типом; объект "станция" характеризуется названием и условным кодом и т.д. Необходимо понимать, что информационный объект представляет собой множество реальных объектов одного типа, т.е. множество вагонов, станций, поездов. Все элементы этого множества имеют одинаковый набор характеристик, но конкретные значения этих характеристик у каждого элемента – свои. Другими словами информационный объект "вагон" можно представлять как список вагонов, каждый из которых имеет определенный номер и тип. Таким образом, информационный объект – это набор характеристик реальных объектов, а набор конкретных значений этих характеристик определяет информационный элемент (рис. 2).

 

Рис. 2. Пример выделения информационных объектов

В транспортных ИС принято все информационные объекты подразделять на два типа: динамические и статические. Статические объекты не изменяют свои характеристики вообще, либо изменяют их крайне редко. Например, код и название железнодорожной станции может вообще не измениться за весь срок ее эксплуатации. Более часто может изменяться количество элементов, входящих в состав данного информационного объекта, например может измениться количество промышленных железнодорожных станций на подъездном пути предприятия или количество локомотивов и т.д.

Объекты динамического типа, такие например как поезд, возникают как результат выполнения объектов-операций, в данном случае – операции "отцепка-прицепка" (см. рис. 1). Динамические объекты представляют собой временное объединение статических объектов, а фактически – относительно быстро пополняемый список операций транспортного процесса, при выполнении которых задействованы те или иные элементы статических объектов.

Рассмотрим порядок выделения объектов на примере ИС "Учет вагонов парка МПС". В результате анализа предметной области, выполненной в предыдущей лабораторной работе, принимается решение выделить следующие статические информационные объекты и присвоить им имена: ВАГОН, ЛОКОМОТИВ, ПРОМЫШЛЕННАЯ СТАНЦИЯ, СТАНЦИЯ МПС, ОТПРАВИТЕЛЬ (ПОЛУЧАТЕЛЬ), ЦЕХ, ГРУЗОВОЙ ФРОНТ, ГРУЗ, ПОГРУЗОРАЗ-ГРУЗОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ; динамическим объектом в данном случае рационально выделить объект ПОЕЗД.

Анализ технологии работы железнодорожного транспорта на подъездном пути, изучение существующих информационных потоков, результаты опроса заказчика позволяют выявить характеристики каждого объекта и присвоить выбранным характеристикам имена: ВАГОН (НОМЕР ВАГОНА, ТИП ВАГОНА); ПОЕЗД (ИНДЕКС, НОМЕР); ЛОКОМОТИВ (НОМЕР ИНВЕНТАРНЫЙ, НОМЕР ЗАВОДСКОЙ, СЕРИЯ); ПРОМЫШЛЕННАЯ СТАНЦИЯ (КОД СТАНЦИИ, НАИМЕНОВАНИЕ, СОКРАЩЕННОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ); ГРУЗОВОЙ ФРОНТ (КОД, ВМЕСТИМОСТЬ (в вагонах), НОРМА ВРЕМЕНИ НА ПОГРУЗКУ-ВЫГРУЗКУ ОДНОГО ВАГОНА, НОРМА ВРЕМЕНИ НА ПОГРУЗКУ-ВЫГРУЗКУ ПОДАЧИ, ПРИМЕЧАНИЕ).

Каждый объект в базе данных Access описывается при помощи отдельной таблицы. Для подготовки создания таких таблиц, а также для проверки правильности выделения информационных объектов и их характеристик рекомендуется описать смысл каждой характеристики (семантика) и множество ее допустимых значений (домен). Семантическое описание каждой характеристики информационного объекта необходимо для корректной корректировки в дальнейшем уже готовой базы данных, поскольку со временем сами разработчики и, тем более другие специалисты, как правило, плохо ориентируются в тонкостях ее структуры.

Рассмотрим в качестве примера определения семантики и домена для характеристик объекта ВАГОН.

НОМЕР ВАГОНА. Семантика: инвентарный номер вагона, однозначно определяющий вагон. Домен: номер вагона состоит из восьми цифр; допустимые сочетания первых семи цифр определяются по принятым МПС системам классификации и кодирования; восьмая цифра – контрольное число, рассчитываемое по установленному МПС алгоритму (описание системы кодирования и алгоритм контроля приведены в [1], стр. 78-83).

ТИП ВАГОНА. Семантика: тип вагона определяется его конструкцией. Для перевозки разных грузов применяют вагоны различной конструкции. Домен: сокращенное обозначение типа вагона, состоит из двух букв; принятые обозначения: ПВ – полувагон; ЦС – цистерна; ПЛ – платформа; ХП(ХД) – хоппер; ВС – думпкар, КР – крытый; ЧШ – чаша; ковш для перевозки жидкого чугуна (шлака).

Для некоторых характеристик информационных объектов невозможно перечислить все возможные значения. Например, домен номера вагона содержит лишь ограничение на количество цифр. Кроме того, если одна характеристика информационного элемента имеет определенное значение, то другая характеристика, того же элемента, может иметь строго определенные значения. Такие ограничения на значения характеристик называют семантическими ограничениями целостности. Например, первая цифра инвентарного номера вагона означает тип вагона, поэтому если характеристика НОМЕР ВАГОНА информационного элемента начинается с цифры 6 (полувагон), а характеристика ТИП ВАГОНА имеет значение ЦС (цистерна), то это является нарушением ограничения целостности. Аналогично происходит нарушение ограничения целостности информации, если данные об операции погрузки этого вагона содержат код груза соответствующий, например, мазуту.

Описание семантических ограничений целостности для характеристик необходимы для корректного отображения технологии перевозок в базе данных. На этапе физического проектирования БД на основании описанных ограничений создаются программы контроля правильности вводимых данных.

Этап выделения и описания информационных объектов завершается выбором ключей для каждого объекта. Ключ – это характеристика информационного объекта, значение которой однозначно определяет этот объект. В большинстве случаев для такого однозначного определения хватает одной характеристики, но иногда в качестве ключа могут выступать не одна, а несколько характеристик. Основное правило при выборе ключа для объекта – значение ключевой характеристики должно быть уникальным. Например для ВАГОНа ключевая характеристика – НОМЕР ВАГОНА, поскольку не существует вагонов с одинаковыми инвентарными номерами. Для железнодорожной станции МПС ключ – ее условный КОД, а вот для станции предприятия ключом может быть ее название, поскольку неразумно присваивать одинаковые названия станциям одного предприятия.