数据库建模技术实验指导书.doc

目录第一部分 实验的基本要求与方法11实验的目的与要求22实验方法2第二部分 实验大纲3第三部分 综合设计型实验案例6第四部分 实验指导书25第一部分 实验的基本要求与方法1实验的目的与要求“数据库建模技术”是信息管理与信息系统专业、计算机科学与技术专业的一门核心课程。上机实验是该课程的重要教学实践环节，其主要任务是借助Windos平台，在熟练应用PowerDesinger9.5等数据库建模工具使用的基础上，从用户需求角度出发，完成业务流程分析、实体关系模型设计、面向对象和数据库建模的集成等项目需求分析并进行结构规划、生成框架代码，以及掌握如何从现有系统逆向转出工程代码、生成所需系统模型的全过程。通过上机实践，使学生掌握数据库建模和设计的一般步骤和方法，掌握数据库建模工具PowerDesinger的使用。学生可以利用这个全新的数据分析和建模工具进行系统整体分析和设计，具备快速进行数据库建模和设计的能力，从而为成为优秀的系统分析员奠定坚实的基础。2实验方法本课程上机实验主要采用理论和实践结合的方法：通过教师对建模工具和数据库建模案例的分析和讲解，学生首先要熟练掌握建模工具的使用，其次要注意数据库建模的过程必须遵循数据库设计的基本步骤和基本原理，要确保所得数据库模型在能满足用户数据需求的基础上，应具备较少的数据冗余、方便的数据操作和合理的数据安全策略等特点。第二部分 实验大纲课程编号：总学时：36H实验学时：18H适用专业：信息管理与信息系统、计算机科学与技术及全院选修实验一 熟悉软件平台一、 实验学时：课外2学时二、实验目的熟悉软件平台二、 验内容掌握软件VISIO、PowerDesigner的使用三、 需用仪器设备：微机实验二 需求分析（一）业务流程调查一、实验目的：掌握需求分析的步骤和业务流程调查的方法；掌握应用Powerbuilder绘制BPM模型二、学时：6H（课内4H，课外2H）三、实验软件平台：Windows 2k或Windows XP, Powerduilder9.5,Visio四、实验内容：学生选定某一实验题目，根据调查的业务需求调查文字，利用PD绘制该管理系统的BPM模型。五、实验结果：提供本次实验结果。实验三 需求分析（二）数据流程调查一、实验目的：掌握需求分析的步骤和数据流程调查的方法；掌握应用VISIO绘制数据流程图（DFD）,掌握数据流程图分层次的绘制方法。掌握编写数据字典的方法和步骤。二、实验学时：8H（课内6H，课外2H）三、实验软件平台：Windows 2k或Windows XP, Visio四、实验内容：1、掌握数据流程调查和分析的方法；2、利用Visio绘制分层次的数据流程图并在绘制的过程中建立标准、统一的编码；3、根据该学生所选题目的业务需求调查文字以及第一次作业所完成的内容，利用VISIO，绘制该管理系统的DFD模型。4、编写详细正确的数据字典。五、实验步骤1、数据流程图的层次绘制方法复习数据流程图分层次绘制模型：数据流程图是按照“自顶向下、逐层细化”的原则进行，在绘制整个数据流程图的过程中，一定要建立标准、统一的编码，并建立相应的数据字典。数据流程图的详细绘制过程可参见上课过程中的PPT案例(陪送系统数据流程图)。2、根据该管理系统的业务需求调查文字以及第一次作业所完成的内容，利用VISIO，绘制该管理系统的DFD模型。六、实验结果：1、 绘制数据流程图 2、编写相应的正确的数据字典实验四 概念结构设计一、实验目的：掌握概念结构模型绘制的方法和步骤，掌握利用PD绘制和管理CDM的方法。二、实验学时：6H（课内3H,课外3H）三、实验软件平台： Windows 2k或Windows XP, Powerduilder9.5,Visio四、实验内容：1、掌握概念结构设计的方法；2、利用PD绘制并管理CDM；3、根据该所选题目的业务需求调查文字以及前两次作业所完成的内容，利用PD，设计该管理系统合理的CDM模型。五、实验结果 提交本次实验的结果。实验五 逻辑结构设计一、实验目的：掌握概念结构模型向逻辑模型转换的规则方法；掌握在PD环境中把CDM正确转换为PDM，并对PDM进行必要的管理和修改。二、实验学时：6H（课内3H，课外3H）三、实验软件平台： Windows 2k或Windows XP, Powerduilder9.5,Visio四、实验内容：1、掌握概念结构模型向逻辑模型转换的规则方法；2、掌握在PD环境中把CDM正确转换为PDM，并对PDM进行必要的管理和修改；3、掌握利用创建PDM的四种方法；4、根据该所选题目的业务需求调查文字以及前三次实验所完成的内容，利用PD，设计该连管理系统合理的PDM模型。五、实验结果 提交本次的实验结果。实验六 数据库的物理设计与实施一、实验目的：掌握PD中利用PDM生成物理数据库的操作步骤；掌握在PD环境中把PDM正确转换为数据库文件和生成数据库文件的SQL脚本。二、实验学时：4H（课内2H，课外2H）三、实验软件平台： Windows 2k或Windows XP, Powerduilder9.5,MS SQL Server 2000或Anywhere四、实验内容：1、 掌握PD中利用PDM生成物理数据库的操作步骤；2、 掌握在PD环境中把PDM正确转换为数据库文件和生成数据库文件的SQL脚本。3、根据第四次实验所得到的PDM模型，完成所选题目管理系统的数据库的物理设计，保留生成数据库的SQL脚本和数据库文件。五、实验结果第三部分 综合设计型实验案例炼钢厂作业管理子系统数据库设计导读目录：1系统目标2需求分析2.1 组织结构调查2.2业务流程调查2.3数据流成调查2.4数据字典3概念结构设计4逻辑结构设计5物理结构设计1系统目标1.1 背景介绍钢铁行业是我国国民经济的支柱产业之一，为国民经济的持续发展作出了积极的贡献。近十年来，钢铁企业面临的市场竞争环境发生了巨大的改变，客户对钢材的需求呈现多品种、小批量特点。这种局面下，钢铁企业对用户需求的预测越来越困难，为了减少库存，节约成本，最有效的运作策略是将传统以预测为主轴的推式系统(Push System)改为以需求计划(Demand Planning)为主轴的拉式系统(Pull System)。企业生产将减少预测性生产，而变成主要按订单生产；生产模式也由过去大批大量生产方式改变成多品种、小批量生产方式10。“以信息化促进工业化”是制造业提高生产经营水平的必然选择。我国钢铁工业在长期的信息化应用过程中，逐步实现了基础自动化和过程自动化；在管理信息化方面也从初期简单的MIS（Manage Information System,管理信息系统）系统向ERP（Enterprise Resource Plan,企业信息资源组织与管理）/电子商务转变，信息化工作取得了一定的成绩。钢铁行业的信息化特点在于：1)基础自动化和过程自动化基础良好；2)钢铁行业成产流程长、环节多、工艺复杂，自动化技术应用十分广泛。进入二十世纪90年代以来，钢铁工业自动化应用范围不断扩大，应用水平不断提高、数字化日趋明显。虽然不同钢铁企业的具体自动化程度有所不同，但从整个行业看，基础自动化、过程自动化在钢铁企业中得到广泛应用，并伴随自动化技术的发展而逐步加深；同时应当看到，钢铁工业虽已基本实现了基础自动化和过程自动化，但这些自动化系统都是以单元生产设备为核心进行检测与控制的，生产设备之间形成诸多“自动化孤岛”12。这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。MIS/ERP和其它管理信息系统本身难以与基础自动系统进行接口，无法对生产数据进行自动管理。而这些管理信息系统在进行生产管理计划与决策分析时，大量依赖企业生产经营过程中产生的实际数据。如果没有实际生产中产生的数据为基础，ERP是难以通过运算与分析得出令人信服的结果的，ERP等管理信息系统的应用效果就会大打折扣。为了方便ERP系统运行，实际操作中不得不将大量的生产数据通过纸质报表传递，再由相关使用人员录入到管理信息系统。从而形成这样的尴尬局面：一方面，生产过程中产生了大量的控制与检测数据，可以以电子格式存放；但不能自动传递到管理信息系统。另一方面，管理信息系统大量需要这些生产数据，只好以报表等方式将这些数据抄录、打印，以纸介质方式进行信息传递；相关部门收到纸质报表后，手工进行数据录入。同样，管理信息系统的生产计划等数据是生产中迫切需要的，也不能自动传递到生产控制系统中，而是通过纸质方式进行数据传递2。1.2系统目标系统能够对三炼钢厂与作业管理相关的全部操作进行管理。主要包括作业指示的编制、下达、变更、作业进程管理、实绩处理等功能。具体功能模块如下： 1、用户管理：用户注册、修改密码、删除用户2、基本信息：成分基本信息、设备状态基本信息、工艺路线基本信息3、作业指示管理：作业指示编制、切割指示查询、成分指示查询4、生产管制：综合管制、坯料信息查询、设备运行查询5、作业实绩处理：混铁炉实绩处理、预处理实绩处理、转炉实绩处理、精炼实绩处理、连铸实绩处理、切割实绩处理6、作业实绩统计：按日期按钢种的统计、每种设备的生产量统计、副原料的使用量的统计2需求分析2.1 组织结构分析通过对韶钢集团三炼钢厂的调查发现，该厂有一个厂长，两个副厂长（其中包括生产技术副厂长和设备副厂长），整个厂划分为三个科室：生产技术科、设备科和综合科，其中综合科直接由厂长管理，并有炼钢工段、连铸工段、准备工段、维护工段、行车工段和运行工段六个工段。具体的组织机构如图2.1所示。2.2业务流程分析确定作业指示业务流程： 作业指示接收从生产部传来的炼钢、成分、切割指示单，把这些信息存放在炼钢、成分、切割表中，并编制作业指示。生产管制部门对作业指示单进行管制判断，当作业指示不需要变更时，就把作业指示单下达给三炼钢，并由三炼钢管理员确认作业指示；当作业指示需要变更时，列出变更明细单，然后根据变更明细单调整作业指示，作业指示编制人员再根据作业指示调整单重新编制作业指示。如图2.2所示。图2.1 三炼钢厂组织结构图 图2.2 确定作业指示业务流程图图2.3 变更作业指示业务流程图图2.4 作业管制业务流程图变更作业指示业务流程：当生产管制部门在了解实际情况后，需要发生作业指示变更时，要先判断原作业指示有无发送，如果已经发送，并已投入工序，则不能变更；如果原作业指示没有发送，或者发送后还没有投入工序，则生产管制员受理作业指示变更请求，并对作业指示变更请求做出确认，列出确认的作业指示变更单，再根据确认的作业指示变更单来变更作业指示，同时记录到新的作业指示表中。并把新的作业指示单重新下达给三炼钢，三炼钢管理员确认作业指示变更。如图2.3所示。发送作业指示业务流程：把确认的作业指示发送到一个临时数据库中，如果管理员调用了该库中的作业指示，则说明作业指示发送成功，并把作业指示分类，存放到炼钢指示表、切割指示表、成分指示表中，同时删除在临时数据库中的信息；如果管理员没有调用临时数据库中的作业指示，则说明作业指示没有发送成功，并对没有发送的进行登记，并重新发送该作业指示。如图2.5所示。图2.5 发送作业指示业务流程图接收作业指示业务流程：把接收的作业指示传达给操作站，操作站根据这些作业指示进行操作。如图2.6所示。图2.6 接收作业指示业务流程图2.3数据流程分析【通过本案例的数据流程图的学习，希望同学们能掌握数据流程图的分层次画法以及领会数据流程图的抽象和概括特性。】数据流程图符号说明：图2.7 系统总数据流程图图2.8 作业指示处理数据流程图图2.9 作业实绩接收处理数据流程图图2.10 操作站处理数据流程图图2.11 确定作业指示数据流程图图2.12 发送作业指示数据流程图图2.13 更改作业指示数据流程图图2.14 精炼处理数据流程图图2.15 连铸处理数据流程图图2.16 切割处理流程图2.4数据字典【为节约篇幅，这里没有给出完整的数据字典】2.4.1数据项的描述数据项编号：I1数据项名称：生产工单编号别 名：生产工单编号简 述：某张生产工单的代码 类型及宽度：字符型 ，6位取值 范围：“000000”-“999999”数据项编号：I2数据项名称：作业指示编号别 名：作业指示编号简 述：某张作业指示单的代码 类型及宽度：字符型 ，6位取值 范围：“000000”-“999999”2.4.2数据流的描述数据流编号：F1数据流名称：生产工单信息简 述：记录订货商对钢材的具体要求信息数据流来源：生产部数据流去向：作业指示处理数据项组成：钢材号+钢材规格+交货日期+数量数据 流量：1000条/月高峰 流量：3000条/月2.4.3 处理逻辑的描述处理逻辑编号：P1.1.1处理逻辑名称：生产指示接收处理输入的数据流：F1处 理：接收生产部下达的生产指示，并作登记。输出的数据流：F1、F3处 理 频 率：100条/次2.4.4 数据存储的描述 数据存储编号：D1数据存储名称：作业指示处理规则表简 述：记录作业指示处理的基本信息数据存储组成：作业指示编号+处理办法+备注关 键 字：作业指示编号相关联的处理：P12.4.5 外部实体的描述外部实体编号：S1外部实体名称：集团生产部简 述：韶钢生产部门的工作人员输入的数据流：F11输出的数据流：F1、F123 概念结构设计概念设计是根据需求分析阶段所收集到的用户需求，设计数据库的概念数据模型，它是从用户角度看到的数据库。本案例采用两种建模工具完成数据库的概念结构设计。第一种方法采用 MS VISIO绘制出实体关系图（E-R图）. 图例说明：图2.17 系统E-R图图2.18 作业指示实体图图2.19 生产部实体图图2.20 员工实体图图2.21 混铁炉实体图图2.22 预处理炉实体图图2.23 转炉实体图图2.24 精炼炉实体图图2.25 连铸机实体图图2.26 切割机实绩实体图第二种方法：采用PD绘制其CDM。 【思考：为什么在E-R图中“炼钢炉”、“混铁炉”等6个实体在CDM图中只用一个“设备”实体来概括？注意对比观察其属性变化】4 逻辑结构设计 逻辑结构设计是根据概念结构设计得到的数据库概念模型，利用CASE工具（PD等）设计数据库的逻辑模型，具体地说就是根据E-R图利用关系模式的转换规则得到具体的关系模式或利用PD创建的CDM转换为相应的PDM。本案例在此仅给出由PD创建的相应的PDM。 5 物理结构设计物理结构的设计主要解决数据的存取方法和存储结构，它涉及到计算机系统平台（主要是OS、DBMS等）以及应用系统的体系结构（集中式、主从式、C/S模式、B/S模式等）等问题这里主要以WIN2000、SQL SERVER 2000为平台，利用PD完成本地服务器的C/S模式的数据库物理结构设计并给出应用的创建数据库的SQL脚本。/*=*/* Database name: ConceptualDataModel_1 */* DBMS name: Microsoft SQL Server 2000 */* Created on: 2006-8-19 18:31:15 */*=*/*=*/* Table: 接受 */*=*/create table 接受 ( 作业编号 char(6) not null, 员工编号 char(5) not null, 数量 integer null, 接受日期 datetime null, constraint PK_接受 primary key (作业编号, 员工编号)/*=*/* Index: 接受_FK */*=*/create index 接受_FK on 接受 (作业编号)/*=*/* Index: 接受2_FK */*=*/create index 接受2_FK on 接受 (员工编号)/*=*/* Table: 控制 */*=*/create table 控制 ( 员工编号 char(5) not null, 设备编号 char(6) not null, 开始时间 datetime null, 结束时间 datetime null, constraint PK_控制 primary key (员工编号, 设备编号)/*=*/* Index: 控制_FK */*=*/create index 控制_FK on 控制 (员工编号)/*=*/* Index: 控制2_FK */*=*/create index 控制2_FK on 控制 (设备编号)/*=*/* Table: 设备 */*=*/create table 设备 ( 设备编号 char(6) not null, 设备名称 varchar(20) null, 状态 varchar(20) null, 温度 decimal(3,1) null, 几何尺寸 smallint null, 备注1 varchar(20) null, 备注2 varchar(20) null, constraint PK_设备 primary key (设备编号)/*=*/* Table: 生产部 */*=*/create table 生产部 ( 部门编号 char(5) not null, 作业编号 char(6) null, 部门名称 varchar(20) null, 部门职责 varchar(20) null, 下达日期 datetime null, constraint PK_生产部 primary key (部门编号)/*=*/* Index: 生产-作业_FK */*=*/create index 生产-作业_FK on 生产部 (作业编号)/*=*/* Table: 员工 */*=*/create table 员工 ( 员工编号 char(5) not null, 员工姓名 varchar(10) null, 性别 char(2) null, 所属工段 varchar(20) null, 联系电话 numeric(3,8) null, 家庭住址 varchar(28) null, constraint PK_员工 primary key (员工编号)/*=*/* Table: 作业指示 */*=*/create table 作业指示 ( 作业编号 char(6) not null, 编写人 varchar(8) null, 编写日期 datetime null, 内容 varchar(30) null, constraint PK_作业指示 primary key (作业编号)alter table 接受 add constraint FK_接受_接受_作业指示 foreign key (作业编号) references 作业指示 (作业编号)alter table 接受 add constraint FK_接受_接受2_员工 foreign key (员工编号) references 员工 (员工编号)alter table 控制 add constraint FK_控制_控制_员工 foreign key (员工编号) references 员工 (员工编号)alter table 控制 add constraint FK_控制_控制2_设备 foreign key (设备编号) references 设备 (设备编号)alter table 生产部 add constraint FK_生产部_生产-作业_作业指示 foreign key (作业编号) references 作业指示 (作业编号)第四部分 实验指导书根据以下VCD出售租借连锁店管理系统开发需求调查文字，完成实验一至实验五并填写在实验报告册上。市内某家大型VCD出售租借连锁店有许多员工，每个员工只能服务于一家租借店；每个员工有工号、姓名、性别、年龄、政治面貌等属性；每家店日常工作主要有：租借、归还、逾期罚款等（租借人首先要办理租借卡，租借卡分为年卡、月卡和零租卡）。具体操作流程如下：（1）出售租借：根据购买人或租借人提供的VCD租借单，查阅库存，如果有，则办理销售或租借并登记销售（记录销售记录单号、购买人卡号、购买日期、VCD编码、数量、单价，经办员工号）或租借流水帐（记录租借记录单号、租借人卡号、租借日期、VCD编码、数量、归还日期，经办员工号）；如果没有相应的VCD，则可根据购买人或租借人的要求办理预约登记(记录预约登记单号、购买或租借卡卡号、VCD编码、数量、经办员工号)，当有VCD时，及时通知购买人或租借人。（2）归还：根据租借人提供的所还VCD，检查VCD是否完好，如果完好，则办理归还登记（记录归还单号、租借人卡号、归还日期、VCD编码、数量、经办员工号），如果有损坏的VCD，办理赔偿登记（记录赔偿单号、租借卡卡号、赔偿日期、赔偿VCD编码、数量、金额，经办员工号），并把赔偿通知单通知给租借人。（3）逾期罚款通知：查询逾期未还的VCD，及时通知租借人，并进行相应的罚款登记（记录罚款单号、租借卡卡号、罚款日期、罚款金额、经办员工号）。实验一 需求分析（一）业务流程调查一、实验目的：掌握需求分析的步骤和业务流程调查的方法；掌握应用Powerbuilder绘制BPM模型二、学时：6H（课内4H，课外2H）三、实验软件平台：Windows 2k或Windows XP, Powerduilder9.5,Visio四、实验内容：根据该VCD连锁店的业务需求调查文字，利用PD绘制该VCD连锁店管理系统的BPM模型。五、实验结果： 【请在此粘贴你的BPM，地方不够可换页】六、思考题1、数据库设计为什么需要进行详细的需求分析？2、需求分析的目标是什么？其调查步骤是什么？常用的调查方法有哪些？3、数据库设计的特点是什么？实验二 需求分析（二）数据流程调查一、实验目的：掌握需求分析的步骤和数据流程调查的方法；掌握应用VISIO绘制数据流程图（DFD）,掌握数据流程图分层次的绘制方法。掌握编写数据字典的方法和步骤。二、实验学时：8H（课内6H，课外2H）三、实验软件平台：Windows 2k或Windows XP, Visio四、实验内容：1、掌握数据流程调查和分析的方法；2、利用Visio绘制分层次的数据流程图并在绘制的过程中建立标准、统一的编码；3、根据该VCD连锁店的业务需求调查文字以及第一次作业所完成的内容，利用VISIO，绘制该连锁店管理系统的DFD模型。4、编写详细正确的数据字典。五、实验步骤1、数据流程图的层次绘制方法复习数据流程图分层次绘制模型：数据流程图是按照“自顶向下、逐层细化”的原则进行，在绘制整个数据流程图的过程中，一定要建立标准、统一的编码，并建立相应的数据字典。数据流程图的详细绘制过程可参见上课过程中的PPT案例(陪送系统数据流程图)。2、根据该VCD连锁店的业务需求调查文字以及第一次作业所完成的内容，利用VISIO，绘制该连锁店管理系统的DFD模型。六、实验结果： 1、绘制数据流程图 【请在此粘贴你的DFD，数据流程图中的数据对象一定要编号，地方不够可换页】2、编写相应的正确的数据字典表3-1 数据流的描述数据流编号数据流名称简 述数据流来源数据流去向数据流组成数据流量高峰流量表3-2 处理逻辑的描述处理逻辑编号处理逻辑名称简述输入的数据流处理输出的数据流处理频率表3-3 数据存储的描述数据存储编号数据存储名称简 述数据存储组成相关联的处理表3-4 外部实体的描述外部实体编号外部实体名称简述外部实体组成输入的数据流输出的数据流表4-5 数据项的定义数据项编号数据项名称简述类型及宽度取值范围七、思考题 1、数据流程图的特点有哪三方面？2、数据字典的内容和作用是什么？实验三 概念结构设计一、实验目的：掌握概念结构模型绘制的方法和步骤，掌握利用PD绘制和管理CDM的方法。二、实验学时：6H（课内3H,课外3H）三、实验软件平台： Windows 2k或Windows XP, Powerduilder9.5,Visio四、实验内容：1、掌握概念结构设计的方法；2、利用PD绘制并管理CDM；3、根据该VCD连锁店的业务需求调查文字以及前两次作业所完成的内容，利用PD，设计该连锁店管理系统合理的CDM