3.2. Проектирование банков данных фактографических аис

Одной из наиболее трудоемких и сложных задач при со­здании АИС является проектирование банка данных как осно­вы подсистемы представления и обработки информации. Ло­гическая и физическая структуры банка данных отражают пред­ставление разработчиками и пользователями информационной системы той предметной области, сведения о которой предпо­лагается отражать и использовать в АИС.

Проектирование банков данных фактографических информационных систем осуществляется на основе формализации структуры и процессов предметной области АИС, и, в соответ­ствии с уровнями представления информации в АИС (см. рис. 1.3), включает концептуальное(пп. 3.1 и 4.1) исхемно-структурноепроектирование (п. 5.1).

В организационном плане в группе разработчиков банка данных выделяют специалистов по формализации предметной области, специалистов по программному обеспечению СУБД, а также технических дизайнеров и специалистов по эргономи­ке. Специалисты no формализации предметной области(их еще называют формализаторами или постановщиками задач), как правило, возглавляют весь проект создания АИС и обеспечива­ют (функции взaимодейcтвия с заказчиком. К данной категории специалистов предъявляются наиболее сложные профессио­нальные требования. С одной стороны, такие работники долж­ны быть специалистами в севере программного обеспечения АИС (операционные системы, СУБД и т. д.), а с другой сторо­ны, они должны хорошо представлять (или освоить) конкрет­ную предметную область АИС, т. е. быть (временно стать) бухгалтерами, экономистами, делопроизводителями и т.п.Спе­циалисты по программному обеспечению СУБДотносятся к категории профессиональных программистов, определяют вы­бор СУБД и обеспечивают построение ее средствами автома­тизированного банка данных по разработанной постановщиком задачи (формализатором) концептуальной схеме.Технические дизайнерыиcneциaлисты по эргономикеобеспечивают эсте­тичную и эргономичную сторону интерфейса с пользователем в АИС при вводе, обработке и поиске данных.

3.2.1. Концептуальное проектирование

Концептуальное проектирование банков данных АИС яв­ляется в значительной степени эвристическимпроцессом, и адекватность построенной в его рамках инфологической схе­мы предметной области проверяется в большинстве случаев эм­пирически по анализу и проверке удовлетворения информаци­онных потребностей пользователей для решения задач АИС.

В процедуре концептуального проектирования можно вы­делить следующие этапы:

• обзор и изучение области использования АИС для фор­мирования общего представления о предметной области;

• формирование и анализ круга функций и задач АИС;

• определение основных объектов-сущностей предметной области и отношений между ними;

• формализованное описание предметной области. Обзор и изучение области использования АИС для фор­мирования общего представления о предметной области осуществляется разработчиком в непосредственном взаимодей­ствии с заказчиком. Разработчиком при этом изучается также и необходимая организационно-распорядительная документация — положения, уставы, инструкции, функциональные обязаннос­ти и т.п. На этой основе определяются основные процессы, уча­стники и информационные потоки в предметной области АИС. Принципиальным моментом для фактографических АИС явля­етсяфрагментирование предметной области,т. с. ее разделе­ние на организационные, технологические, функциональные или иные фрагменты. При этом формализатору необходимо про­яснить ряд вопросов и решить следующие задачи:

• выделить перечень фрагментов (лица, принимающие ре­шения на различных уровнях организационной иерархии, фун­кционально-технологические структуры, подразделения и т. п.), подлежащих охвату, т. е. информационному отражению в АИС;

• определить информационные потребности и информаци­онные результаты деятельности каждого фрагмента (какая ин­формация, в каком виде, в какие сроки и т. п.);

• определить общие характеристики и содержание процес­сов потребления и обработки информации в каждом фрагмен­те (содержание информации, технология ее обработки, переда­чи, использования и т.д.).

Ответы на эти вопросы помогут сформировать представ­ление о существующей («как есть») технологии формирова­ния, накопления, обработки и использования информациив рам­ках предметной области АИС и проанализировать совместно с заказчиком«узкие места»инедостаткив существующей тех­нологии.

Проиллюстрируем данный этап проектирования на приме­ре создания банка данных фактографической АИС по учету, кон­тролю, исполнению и прохождению организационно-распоря­дительных и информационно-справочных документов. Общее знакомство с предметной областью можно получить в беседе с руководителем и работниками службы документационного обеспечения управления (СлДОУ — секретариат, делопроиз­водство, канцелярия и т. п.) о системе и порядке документообо­рота в организации. Дополнительно целесообразно также оз­накомиться с регламентирующими данный участок работы нормативными документами.*

* В данном случае:

Типовая инструкция по делопроизводству в министерствах и ведомствах Россий­ской Федерации. — М.: Изд-е Комитета по делам архивов при Правительстве Россий­ской Федерации, 1992;

Примерное положение о службе документационного обеспечения управления» (приложение к «Типовой инструкции по делопроизводству...»). — М.: Изд-е Комитета по делам архивов при Правительстве Российской Федерации, 1992;

ГОСТ Р 6.30-97 «Унифицированная Система Организационно-Распорядительной Документации. Требования к оформлению документов».

В результате такого знакомства можно выделить следую­щие фрагменты предметной области:

• руководители организации; подразделения организации; их руководители; сотрудники, исполняющие документы; мероп­риятия; документы, обработка которых или подготовка кото­рых реализует управленческие решения и мероприятия;

• служба документационного обеспечения управления; его руководители и работники, ведущие регистрацию, учет, обра­ботку и хранение документов.

Информационные потребности первого фрагмента сводят­ся к своевременному получению и рассмотрению входящих документов, своевременному получению проектов готовящих­ся документов для согласования и визирования или принятых внутренних документов для исполнения или использования при организации и проведении различных мероприятий. Кроме того, для первого фрагмента важным является также и получение справочной информации по каким-либо конкретным докумен­там, хранящимся в СлДОУ, поиск нужных документов по рек­визитам, тематике, содержанию и т. п.

Информационные потребности второго фрагмента в целом можно охарактеризовать необходимостью организации и конт­роля всех этапов документооборота в организации (где в дан­ный момент находится конкретный документ, кем завизирован, подписан, утвержден, зарегистрирован, поставлен ли на конт­роль, исполнен ли, в какое дело приобщен и т. д.).

Характеристики и процессы по документообороту кратко можно выразить следующим образом. Инициирование, подго­товка и реализация большинства управленческих решений на различных уровнях организационной иерархии осуществляются на основе использования (руководства), подготовки, принятия и исполнения организационно-распорядительных и информа­ционно-справочных документов. Входящие документы докла­дываются на решение руководителям организации, которые через резолюции на документах организуют принятие и испол­нение необходимых мероприятий. Резолюции на документах доводятся СлДОУ до исполнителей (руководителей) подразделений. Исполнение мероприятия по документу ставится СлДОУ на контроль. Документ после исполнения по решению руково­дителя может быть уничтожен или приобщен к определенному номенклатурному делу. Внутренние организационно-распоря­дительные документы (приказы, решения, планы, графики) го­товятся в плановом или в инициативном порядке исполнителя­ми из соответствующих подразделений. При этом документ про­ходит стадию проекта, согласования, утверждения, доведения до исполнителей и исполнения. Для подготовки, принятия и исполнения организационно-распорядительных документов и при проведении различных мероприятий может потребоваться подготовка необходимых информационно-справочных докумен­тов (справок, протоколов, отчетов, писем, запросов и т. п.), ста­дии которых в общем плане могут исключать некоторые ста­дии организационно-распорядительных документов.

После формирования общего представления о предметной области производится определение круга функций и задач,ре­шение которых предполагается обеспечивать с помощью АИС. Круг функций и задач АИС определяется на основедекомпози­ции основной цели создания АИС так называемого «лозунга»)путем формирования последовательно детализируемых спо­собов их решения с учетом существующей технологии накоп­ления и обработки информации и преодоления ее узких мест с помощью АИС. При этом определяется предварительныйпе­речень пользователейсистемы и уточняютсяих информацион­ные потребности.

В рассмотренном примере с АИС по делопроизводству, очевидно, основной целью (лозунгом) является повышение эф­фективности управленческих процессов в организации. Реше­ние этой задачи может быть достигнуто через повышение эф­фективности документооборота путем уменьшения сроков под­готовки и прохождения документов, улучшение контроля за исполнением документов, создание эффективной информаци­онно-справочной поддержки для подготовки исполнителями проектов служебных документов. Пользователями АИС, оче­видно, должны являться работники СлДОУ, руководители и ис­полнители документов в подразделениях.

Главным итоговым результатом концептуального проекти­рования является определение основных объектов-сущностей предметной области и отношений между ними.В большин­стве случаев организационные, технологические и прочие от­ношения предметной области имеют документальное выраже­ние в различного родаорганизационно-распорядительных, ин­формационно-справочных и других нормативно-служебных документах.Поэтому выделение основных информационных объектов-сущностей предметной области начинается с анализа таких документов и регламентации (положения, инструкции, бланки, формализованные карточки и отчеты, формы, журна­лы и т. п.).

Анализ «бумажной» документации позволяет сформировать перечень атрибутов,характеризующих те или иные объекты-сущности и отношения предметной области. При этом в одном нормативном или служебном документе могут быть отражены атрибуты различных объектов сущностей и отношений. Поэто­му можно выделитьдва подходаформирования перечня сущностных объектов предметной области и их атрибутов —де­дуктивныйииндуктивный.

В первом подходена основе формирования общего пред­ставления о предметной области АИС, функций АИС, а также информационных потребностей основных абонентов-пользо­вателей выделяютсяосновные понятия и категории,которымиоперируют(которыми выражаются)фрагменты предметной области.Данные понятия и категории принимаются за перво­начальную основусписка объектов-сущностей предметной об­ласти.Далее на основе анализа служебной и технологической документации, а также дополнительного взаимодействия с за­казчиком формируютсяатрибуты,характеризующие выделен­ные объекты-сущности.

При определении перечня атрибутов каждого объекта пред­метной области, как и самого перечня объектов сущностей, ру­ководствуются соображениями минимальной достаточности,соблюдая знаменитый принцип «бритвы Оккама»* извест­ного английского философа Уильяма Оккама (1285-1349). Ина­че говоря, и перечень самих объектов-сущностей и набор их атрибутов долженбыть достаточнымдля решения всех част­ных задач системы и удовлетворять информационным потреб­ностям абонентов-пользователей системы, но он такжене дол­жен быть избыточным,чтобы минимизировать расходы по накоплению информации и эксплуатации АИС.

* «Не умножай число сущностей без необходимости». См., например, с. 317 в работе: Философский словарь / Под ред. М.Т.Тимофеева, 6-е изд., перераб. и доп.— М.: Политиздат, 1991.

Во втором подходена основе анализа служебной и техно­логической документации выделяются все необходимые для решения частных задач АИС сведения, их характеристики и параметры, и на этой основе формируетсяобщий перечень ат­рибутов предметной области.Далее на основе эвристическо­го анализа производится агрегация (группирование) атрибутов в отдельные группы, образующие объекты-сущности предмет­ной области.

Часть атрибутов и понятий предметной области выражают процессы-отношениямежду объектами-сущностями. Такие атрибуты выделяются, и анализируются параметры и харак­тер связей,которые они выражают —структурность, направ­ленность, множественность, обязательностьналичия для эк­земпляров объектов.

Чаще всего выделение объектов-сущностей, их атрибутов и отношений-связей осуществляется комбинированным спосо­бом на итерационной основе,с многократным уточнением ис­ходного списка объектов, агрегацией атрибутов в группы и т. д. Распространенным приемом в этом случае является «обобще­ние»некоторых понятий и атрибутов. Суть обобщения заклю­чается в объединении в одну сущность близких или однотип­ных понятий, категорий, атрибутов на основе анализа их част­ных проявлений и вариантов. К примеру, совокупность понятий «холодильник», «стиральная машина», «телевизор», «пылесос» и т. п. обобщается сущностью «Бытовые электроприборы» с атрибутом «Тип», имеющим соответствующий список значе­ний.

В примере с АИС по делопроизводству на основе предва­рительного формирования общего представления о предметной области, а также дополнительного изучения документации СлДОУ (структура журналов регистрации и учета документов, порядок ведения номенклатурных дел и т. д.) можно выделить следующие понятия и категории — документ, реквизиты, ис­полнитель. подготовка, согласование, руководитель, утверж­дение, подписание, регистрация, доклад документа, резолюция, мероприятия, подразделения, доведение до исполнителей, ис­полнение документа, контроль исполнения, хранение, уничто­жение, выдача, дело в производстве, архивное дело.Часть этих понятий и категорий прямо выражают объекты-сущности (до­кумент), часть выражает атрибуты сущностей (реквизиты до­кумента). Часть понятий (исполнитель, руководитель) можно обобщить одной сущностью (сотрудник). Часть понятий (ис­полнение, согласование, подписание, утверждение) выражает отношения между сущностями (между документом и сотруд­ником).

В итоге перечень объектов сущностей предметной области АИС делопроизводства и их атрибутов может быть следующим:*

• Документ (Peг.№, Дата, Название вида, Заголовок к тек­сту, Гриф, Текст);

• Сотрудник (Таб. №, ФИО, Подразделение, Должность, Ка­бинет, Телефон);

• Подразделение (№, Наименование);

• Мероприятие (Наименование, Дата начала, Дата оконча­ния, Завершенность);

• Дело (№№, Наименование, Дата начала, Дата окончания, Гриф).

* Данный вариант является исключительно иллюстративно-учебным.

Отношения, которыми охвачены объекты-сущности, мож­но отобразить следующей таблицей:

Таблица 3.2

Отношения объектов-сущностей предметной области АИС по делопроизводству

Формализованное описание концептуальной схемы бан­ка данныхосуществляется средствами одной изсемантичес­ких моделей данных.Семантические модели данных возникли в противовес ограниченности средств и способов выражения смысловой организации связей между таблицами-сущностями в реляционной модели данных. При этом в большинстве случа­ев семантические модели применяются на стадии концептуаль­ного проектирования с последующим преобразованием концеп­туальной схемы банка данных в структуру соответствующей реляционной базы данных. В этом смысле разработку концеп­туальной схемы банка данных называют семантическим мо­делированием данных.

Наиболее популярными являются разновидности уже упо­минавшейся ER-модели, использующие для графического пред­ставления структуры данных аппарат диаграмм Бахмана. Фор­мализованное описание ER-моделибыло предложено в 1976 году Петером Пин-Шен Ченом.* Основными компонента­ми структурной составляющей семантической модели Чена яв­ляютсясущности, наборы сущностей, атрибуты сущностей, наборы значений атрибутов, ключевые атрибуты сущностей. связи, виды связей, атрибуты связей, наборы связей, ключевые атрибуты связей.**

* Перевод оригинальной статьи П. Чена «Модель «Сущность-Связь» — шаг к еди­ному представлению данных» представлен в журнале СУБД.—№3 — 1995 г. С. 137-157.

** Легко заметить, что семантическая модель Чена является агрегацией и обобще­нием сетевой и реляционных моделей.

Оригинальные предложения П. Чена по графическому обо­значению в диаграммах Бахмана сущностей и связей претерпе­ли изменения, и далее мы будем придерживаться современных вариантов графического изображения концептуальных схем, а именно — объекты-сущности изображать прямоугольниками, при необходимости вставляя в них перечень их атрибутов, свя­зи типа «Один-ко-многим» будем обозначать линиями с парой символов (1 ) на концах соответствующих объектов, связи типа «Миогие-ко-многим» линиями с парой символов () и связи типа «Один-к-одному» линиями с парой символов (1 1). Обяза­тельный характер связи будем обозначать черным квадратиком на конце соответствующей связи, необязательный характер — пустым квадратиком.

В качестве примера на рис. 3.1 приведена концептуальная схема банка данных АИС по делопроизводству.

Формализованное описание концептуальной схемы бан­ка данныхв большинстве случаев осуществляется на бумаге и служит основой эскизного проекта создания банка данныхин­формационной системы. Следующим шагом в проектировании является построение средствами СУБД схемы банка (базы) дан­ных, которое в большинстве случаев производится «вручную». Иначе говоря, средствами СУБД, поддерживающей ту или иную модель данных, скажем реляционную, создается структура бан­ка данных, соответствующая концептуальной схеме. При этом при переходе от концептуального к схемно-структурному про­ектированию может иметься разрыв в семантических средствах выражения сущностей, атрибутов, связей и т. д.Адекватность реализации концептуальной схемы банка данных определяет­ся, как уже отмечалось,эвристическииэмпирическив ходеотладкии дальнейшейэксплуатациибанка данных.

Рис. 3.1. Пример концептуальной схемы банка данных АИС по делопроизводству