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东北大学硕士学位论文摘要 宝钢液压润滑油数据管理系统研究 摘要 数据库系统已成为各企事业单位信息管理不可缺少的重要手段，是计算机应用领域 中最成功的一个方面。企业的生产计划和工作安排要求具有动态性、有效性和经济性， 这就要求企业采用先进的生产方式和管理模式，从而促进了数据库管理技术在各行各业 的应用。 本文以宝钢液压、润滑油仓储及使用过程中出现的数据为对象，经过需求分析，建 立了基于数据分析的数据库系统。宝钢作为中国最大最现代化的钢铁生产企业，拥有一 个数目庞大、品种繁多的润滑油储备，当然也就产生了一系列复杂的管理问题，利用现 代科技手段实现管理的自动化能大大提高管理效率与质量，同时对大量数据进行汇总分 析，得到有利于企业生产发展的信息，这是现代管理机制的趋势。经过比较，数据库管 理系统选择了关系型数据库管理系统s q ls e r v e r ，前端开发语言选择了可视化编程语言 d e l p h i 。本系统实现了数据输入、数据添加、数据删除、数据查询、统计报表生成等多 方面的使用功能，并能对数据库中的数据进行分析，对数据进行多方面的汇总比较，从 而得出有用的信息。 本文的主要内容如下： 第一章分析了润滑油管理的现状和本系统开发的目标意义以及论文的章节安 排： 第二章和第四章分别介绍了系统的结构设计和功能模块的划分； 第三章是对开发工具的选择与介绍； 第五章是数据库系统设计的详细方法与步骤； 第六章是对课题的总结与展望。 本课题有实际的工程背景和实用意义，解决问题的方法简单、实用，有一定的创新 性。系统设计的结果经过使用证明足可行有效的，符合现代企业管理系统设计的发展趋 势。为企业管理人员提供有力的工具，具有较大的实用价值，可满足实际工程需要。 关键宇：润滑油管理；数据库系统；数据分析；a d o 。i i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t r e s e a r c ho nd a t am a n a g e m e n t s y s t e mo f b a o s t e e lh y d r a u l i ca n dl u b r i c a n to i l a b s 仃a c t t h ed a t a b a s es y s t e mh a sb e c o m et h ei n d i s p e n s a b i l i t ym e a n st om a n a g et h ei n f o r m a t i o no f e a c hb u s i n e s se n t e r p r i s e i ti st h em o s ts u c c e s s f u la s p e c t si nc o m p u t e ra p p l i c a t i o nr e a l m t h e p r o d u c t i o np l a na n dw o r ka r r a n g e m e n to ft h eb u s i n e s se n t e r p r i s er e q u e s tt oh a v et h ed y n a m i c s t a t e ，u s e f u l n e s sa n de c o n o m i e s t h i sw i l ld e m a n dt h eb u s i n e s se n t e r p r i s et oa d o p ta d v a n c e d p r o d u c t i o nt e c h n i q u e a n dt h em a n a g e m e n tm o d e t h e nt h e a p p l i c a t i o n o fd a t a b a s e m a n a g e m e n tt e c h n i q u ei sp r o m o t e di ne v e c yi n d u s t r y t “st e x tt a k e st h ed a t aw h i c ha p p e a r si nt h es t o r a g ea n du s i n gp r o c e s so fb a o s t e e l l u b r i c a n to i la sa no b j e c t ，a f t e ra n a l y z i n gt h er e q u i r e m e n t ，b u i l d i n gu pt h ed a t a b a s es y s t e mf o r d a t aa n a l y z i n g b a o s t e e la st h e b i g g e s ta n d t h em o s tm o d e r ns t e e l p r o d u c t i o nb u s i n e s s e n t e r p r i s eo fc h i n a ，o w n i n gah u g ea m o u n ta n dag r e a tv a r i e t yo fl u b r i c a n ts t o r a g e i t i n e v i t a b l yb r i n g sas e r i e so fc o m p l i c a t e dm a n a g e m e n tp r o b l e m t h em a n a g e m e n ta u t o m a t i o n t h a tm a k e su s eo ft h em o d e r ns c i e n c ea n dt e c l m o l o g yc a nr a i s et h ee f f i c i e n c ya n dq u a n t i t i e s c o n s u m e d l y a n dc a r r y i n gd a t aa n a l y z i n go nag r e a td e a lo fd a t a ，g e t t i n gt h ei n f o r m a t i o no f b ea d v a n t a g e o u st ot h eb u s i n e s se n t e r p r i s ep r o d u c t i o nd e v e l o p m e n t t h i si st h et r e n do f m o d e mb u s i n e s sm a n a g em e a s u r e c o m p a r a t i v e l y ，w ec h o o s et h er e l a t i o n s h i pd a t a b a s e m a n a g e m e n ts y s t e ms q ls e r v e ra st h ed a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e ma n dv i s i b l ep r o g r a m l a n g u a g ed e l p h ia sd b m se x p l o i t u r et 0 0 1 t h i ss y s t e mc a r r i e so u tt h ef u n c t i o no fd a t a a d d i t i o n ，d a t ai n s e r t ，d a t am o d i f y ，d a t ad e l e t e ，d a t aq u e r ya n ds t a t i s t i c s a n da l s oc a r r yd a t a a n a l y z i n go nt h ed a t ai nd a t a b a s e ，g a t h e r i n gt h ed a t at ob ec o m p a r e d t h u st h ec u s t o m e rc a l l g e tu s e f u li n f o r m a t i o n n l ea r r a n g e m e n to f t h em a i nc o n t e n ti sa sf o l l o w s ： t h ef i r s tc h a p t e ra n a l y s e dt h ep r e s e n tc o n d i t i o no fl u b r i c m a to i lm a n a g e m e n t t h e t a r g e ta n dm e a n i n go fd e v e l o p i n gt h i ss y s t e ma n dt h ea r r a n g e m e n to ft h ec h a p t e ri n t l l i st h e s i s e s ； c h a p t e r2i n t r o d u c e dt h es t r u c t u r ed e s i g no ft h es y s t e m ，w h e nc h a p t e r4i n t r o d u c e d t h ed e m a r c a t i o no f t h ef u n c t i o nm o d u l e ： c h a p t e r3i st h ec h o i c ea n dt h ei n t r o d u c t i o no f t h ee x p l o i t u r et o o l ； c h a p t e r5i st h ed e t a i l e dm e t h o da n ds t e p so f t h ed a t a b a s es y s t e md e s i g n ； t h el a s tc h a p t e ri st h es u m m a r ya n dt h eo u t l o o kt ot h et o p i c 1 i i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h i st o p i ch a sa c t u a l e n g i n e e r i n gb a c k g r o u n da n dp r a c t i c a lm e a n i n g s ，t h e p r o b l e m s o l v i n gm e t h o di ss i m p l ea n dp r a c t i c a l ，h a v eac e r t a i ne x e t e n to fi n n o v a t i o n t h e r e s u l to ft h es y s t e md e s i g nh a sb e e np r o v e dt ob ev a l i db yb e i n gu s e d a n di ta c c o r dw i t ht h e d e v e l o p m e n tt r e n do ft h em o d e r nb u s i n e s se n t e r p r i s em a n a g e m e n ts y s t e md e s i g n p r o v i d i n g t h em a n a g e ro fb u s i n e s se n t e r p r i s ew i t hp o w e r f u lt o o l ，h a v i n gt h eb i g g e ra n d p r a c t i c a lv a l u e ， i tc a ns a t i s f yt h ea c t u a le n g i n e e r i n gd e m a n d k e yw o r d s ：l u b r i c a n to i lm a n a g e m e n t ；d a t a b a s es y s t e m ；d a t aa n a l y z i n g ；a d o i v 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：雀3 日 期：加6 ? ，矸 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论丈第一章绪论 第一章绪论弟一旱珀 下匕 1 1 研究背景与国内外现状 计算机技术特别是数据库技术的发展为企业建立管理信息系统，甚至对改变管理思 想起到了不可估量的作用。管理思想的发展与信息技术的发展是互成因果的环路。实践 证明信息技术已在企业的管理层面扮演越来越重要的角色，当前，数据库系统已成为各 企事业单位不可缺少的管理系统。另一方面，数据库系统的广泛流行以及计算机技术的 快速发展使得人们收集数据的能力大大提高，数据量日益积累并呈增量发展趋势，面对 海量数据，我们往往无所适从。随着一些相关学科和研究领域的日渐成熟，以及现实世 界中商业竞争的压力曰渐残酷，企业急切地希望通过快速处理这些数据获得有利于企业 进一步发展的决策依据，而是否能够最大限度地使用信息资源来管理和影响企业决策流 程，将决定企业是否能拥有最大程度的竞争优势。大量数据的背后隐藏了很多具有决策 意义的信息，我们希望运用数据汇总分析从这些数据当中挖掘出知识来，通过对海量数 据的分析，发现数据之间的潜在联系，为人们提供自动决策支持i l 】。宝钢是中国规模最 大、品种规格最齐全、高技术含量和高附加值产品份额比重最大的钢铁企业，所使用的 润滑油种类规格数量众多，数据庞大，且使用情况在不断变化，如果管理人员不能及时 得到动态数据的统计就无法了解润滑油的使用情况，会造成诸如用错油或者没有及时更 换润滑油而导致设备的磨损以及润滑油的浪费，势必造成工作的不便甚至带来巨大的损 失。因此以实现管理工作计算机化、事务处理自动化为目的，建立一套完整准确的液压、 润滑油数据的管理分析系统是很必要的，这样既满足了实际需要，也能实现企业经营科学 化、管理信息化，为领导和经营管理职能部门的预测、决策以及统计提供可靠的信息。 如何安全高效地解决润滑油的储存问题以及如何从润滑油的大量仓储数据中分析 出对企业生产有用的信息是各企业普遍面临的设备管理问题，大型企业可能有专门的技 术人员和实验室来对润滑油的储存提出建议以及进行数据分析，而中小型企业就基本上 不具备这样的条件，只能依赖设备制造商的意见，但由于现场润滑情况千变万化，设备 制造商的建议也不一定符合实际。现行宝钢油品管理部门没有套完善的专业润滑管理 分析系统，造成了“高档次微机，低水平应用”的情况。目前针对润滑油存储管理有两种 办法，种方法是购买专业润滑油软件，这是国际上的通行的解决之道，辅助企业的设 备润滑管理，f h 于软件由专业公司研制，资料全面，案例众多，功能强大，既可用于设 备润滑管理，还可用于润滑技术人员的培训，因此不失为一种较好的解决方式。但是市 场上流行的润滑管理软件主要针对润滑油使用过程中的活动情况，一般是指跟踪、安排 东北欠学硕士学位论文 第一章绪论 或涉及润滑线路，对工厂的润滑活动达到精确且性价比高的维护。而我们所需要的是由 润滑油的采购以及库存管理的一系列数据的统计分析和管理。另一种方法是使用一般的 仓储管理软件来进行管理，仓储管理软件能够迅速准确地处理大量润滑油存储过程中的 数据，包括数据的分类、组织、编码、存储、检索和维护等，大大提高了存储效率，也 不失为实现企业管理自动化的好办法。但是润滑油属于易燃物品，需要特殊的存储和管 理方式，而且现行仓储管理软件只是存储与处理数据，远远达不到我们要对数据进行分 析和评估的要求，数据处理已经不是今后信息技术的重点，取而代之的是如何充分使用 这些数据信息。因此利用现代计算机软件开发技术、完整的关系型数据库管理及分析系 统和电子信息处理技术改造传统的润滑管理模式，为企业量身订做功能强大，使用、维 护方便的数据库管理系统，用户通过管理软件进行管理，可以大大提高工作效率。这种 基于数据分析的管理模式正成为润滑管理模式的设计趋势。 1 2 润滑油管理概述 润滑油管理的目的在于预防设备润滑故障，减少机械设备停车造成的损失和提高生 产，节约保养劳务费和减少零件更换，延长设备的使用寿命，减少固定资产投资，减少 润滑剂的消耗量，节约购买润滑剂的费用。由此看来，搞好润滑油的管理工作是企业提 高经济效益的重要途径，也是现代企业管理的一项重要内容。 润滑油属易燃物品，建油库应该考虑以下条件：远离材料库、设备库及其它库2 0 0 m 之外；库房建筑结构，不低于三级耐火等级，宣用钢筋混凝土结构；库房要有通风、防 潮、防火、降温措施；围墙高度不低于2 m ；照明线路要符合防火标准；油库内应设置 避雷装置。严格按标准格式进行订货、验收、库存和发放。订货：供应部门对于油脂订 货，要在保证本单位用量的同时，做到合理储备，避免积压。要固定使用定点厂家的油 脂，不得随意更换厂家：验收：对所选用的润滑油脂的质量严格按规定的标准验收，并 执行两不收的规定，即不带合格证的油脂不收，质量不合格的油脂不收。对油脂的包装 容器应要求保持完好、清洁：库存：库存的油脂要定期进行质量指标的检验，以便掌握 油脂在库存时的变化情况，不满足质量要求的油脂应予以淘汰。油脂在库存期间应严格 执行先购进先发放的制度。对于长期库存的油脂，应建立油脂质量管理卡片，记载油脂 的名称、数量、进货日期、质量指标的实测值等；发放：油脂发放时必须严格执行“四 不发”制度，即油脂质量不合格的不发，装运工具不完好、不清洁的不发，无合格证的 不发，铅封不完整的不发。发放油脂时，计量工作要准确无误a 润滑油脂的购置、入库、储存、发放及废油处理都要按油脂的品种、牌号分别进行， 切不可混存或错用。为防止混存或错用，除严格管理制度，认真做好标签、挂牌、喷涂 品名、牌号等标志外，为防止错误，还应规定一些彩色形象的标志。如德国标准d i n5 1 5 0 2 2 东北大学硕士学位论文第一章绪论 规定，矿油标志为“口”，抗燃液压油、合成油为“日”，矿油润滑脂为“”，合成油 润渭脂为“”：并在标志内注明油脂的代号，如h l p 6 8 表示d i n5 1 5 2 4i s ov g6 8 矿油抗磨液压油【2 ，。 此外，许多石油产品对人体都有害，换出来的润滑油已经变质，只能作为废油处理， 这些废油应妥善处理，以免危害健康和造成环境污染。这些废油应收集起来统一处理， 盛装润滑油的桶或瓶子不要随地乱丢也应统一妥善处理，防止给环境造成不良影响。使 用后的润滑油废油尤其含添加剂较多的润滑油品难以再生利用，但一般可以作为燃料油 烧掉。 1 3 论文的主要内容 本课题是为宝钢液压、润滑油品采购仓储部门设计的一套管理及数据分析系统，实 现从油品采购、入库到出库一系列流程的数据管理与分析。由关系型数据库管理系统 s q ls e r v e r 开发数据库，并以可视化应用程序开发工具d e l p l l i 开发数据库系统的应用程 序，采用a d o 技术连接数据库，实现应用程序对数据库的访问。 根据不同的用户需求，将系统的总体结构划分为七个功能模块：基础知识模块、基 础数据模块、单据填制模块、单据查询模块、报表汇总模块、综合分析模块和系统管理 模块。基础知识模块主要用于用户查询和下载油品相关知识，系统管理员具有修改权限； 基础数据模块完成油品及仓库基本信息的输入与修改，普通用户只有查询权限；单据填 制模块为系统管理员提供采购、仓储过程中数据的输入与修改界面；单据查询模块实现 数据查询功能，所有用户均可使用；报表汇总模块与综合分析模块是利用图表直观反映 油品采购及仓储情况，由此可进行数据分析，为管理员与决策者制定经营决策提供依据； 系统管理模块则完成数据库备份及用户、密码管理等功能。此外，由于用户数量众多、 人员复杂，必须考虑初级用户对系统的不熟悉而造成的使用困难，为此系统提供详细的 帮助系统介绍各系统功能的使用方法与注意事项。 系统中的功能与操作都是基于数据库，所以在日常使用过程中对数据库的维护是非 常有必要的，随着业务的发展与需求的更新，对数据库的要求也会进一步提高。因此， 系统的设计过程中也充分考虑了数据库的可维护性与可扩充性，本论文在系统功能章节 对此做了详细的阐述。 1 4 论文的组织结构 本论文根据宝铜液压、润滑油品管理现状及其对润滑油管理自动化系统的应用需求， 进行基于全企业级的数据库设计和研究，论文的章节安排如下： 第一章阐述了论文的研究背景和研究目标与意义，同时了解润滑油管理的基础知识 3 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 规定，矿油标志为“口”，抗燃液压油、合成油为“日”，矿油润滑脂为“”，合成油 润滑脂为“”；并在标志内注明油脂的代号如r l p 6 8 表示d i n5 1 5 2 4i s ov g6 8 矿油抗磨液压油瞳”。 此外，许多石油产品对人体都有害，换出来的润滑油已经变质，只能作为废油处理， 这些废油应妥善处理，以免危害健康和造成环境污染。这些废油应收集起来统一处理， 盛装润滑油的桶或瓶子不要随地乱丢也应统一妥善处理，防止给环境造成不良影响。使 用后的润滑油废油尤其含添加剂较多的润滑油品难以再生利用，但一般可以作为燃剃油 烧掉。 1 3 论文的主要内容 本课题是为宝钢液压、润滑油品采购仓储部门设计的一套管理及数据分析系统，实 现从油品采购、入库到出库一系列流程的数据管理与分析。由关系型数据库管理系统 s q ls e r v e r 开发数据库，并以可视化应用程序丌发工具d e l p l l i 开发数据库系统的应用程 序，采用a d o 技术连接数据库，实现应用程序对数据库的访问。 根据不同的用户需求，将系统的总体结构划分为七个功能模块：基础知识模块、基 础数据模块、单据填制模块、单据查询模块、报表汇总模块、综合分析模块和系统管理 模块。基础知识模块主要用于用户查询和下载油品相关知识，系统管理员具有修改权限： 基础数据模块完成油品及仓库基本信息的输入与修改，普通用户只有查询权限；单据填 制模块为系统管理员提供采购、仓储过程中数据的输入与修改界面；单据查询模块实现 数据查询功能，所有用户均可使用；报表汇总模块与综合分析模块是利用图表直观反映 油品采购及仓储情况，由此可进行数据分析，为管理员与决策者制定经营决策提供依据； 系统管理模块则完成数据库备份及用户、密码管理等功能。此外，由于用户数量众多、 人员复杂，必须考虑初级用户对系统的不热悉而造成的使用困难，为此系统提供详细的 帮助系统介绍备系统功能的使用方法与注意事项。 系统中的功能与操作都是基于数据库，所以在日常使用过程中对数据库的维护是非 常有必要的，随着业务的发展与需求的更新，对数据库的要求也会进一步提高。因此， 系统的设计过程中也充分考虑了数据库的可维护性与可扩充性，本论文在系统功能章节 对此做了详细的阐述。 1 4 论文的组织结构 本论文根据宝铜液压、润滑油品管理现状及其对润滑油管理自动化系统的应用需求， 进行基于全企业级的数据库设计和研究，论文的章节安排如下： 第一章阐述了论文的研究背景和研究目标与意义，同时了解润滑油管理的基础知识 第一章阐述了论文的研究背景和研究目标与意义，同时了解润滑油管理的基础知识 - 3 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 与注意事项。 第二章进行数据库系统的结构设计。从产生、发展、构成及设计方法与步骤对数据 库系统进行了介绍，对本系统中数据库的结构设计进行了详细的描述，包括用户需求分 析、概念结构与逻辑结构的建立。 第三章在对数据库开发软件的了解和优缺点比较的基础上，选择系统开发软件。 第四章分类介绍了系统的功能模块设计。设计规划数据库系统所要实现的功能，以 及实现这些功能的流程。 第五章是数据库系统的实现部分。详细介绍了数据库系统建立的具体步骤，分为数 据库的建立和数据库应用程序的设计以及数据库与应用程序的连接。 第六章对全文进行了总结，归纳了本文的重要研究工作和成果，并对以后的研究工 作进行了展望。 1 5 研究目标与意义 润滑油的管理包括了运输与储存管理和使用过程的管理，本课题主要针对润滑油的 采购及储存管理进行研究分析。首先建立一个宝钢润滑油采购存储的管理数据库，对润 滑油从采购到出入库过程的数据进行录入、修改、查询等操作，让计算机迅速准确地处 理大量数据，减少错误提高效率，让企业相关人员可以专心从事其他更有意义的工作， 并且可以实现企业内部信息的共享，建立完善的计算机管理系统，从而使得企业的生产 效率进一步提高；其次进行基于此数据库的数据分析，执行数据分析的主要目标是确认 数据结构和寻找数据的趋势，发现数据之间的潜在关系，通过处理这些数据获得有利于 企业进一步发展的决策依据，最大限度地使用信息资源来管理和影响企业决策流程，帮 助制定有关企业经营方面的决策。 对于公司企业来说，获得和利用信息的方式就是建立覆盖公司所有部门的企业综合 信息系统。拥有了这种企业综合信息系统的公司更有可能在现代经济中保持竞争优势和 盈利能力。而没能成功建立起这种系统的公司则可能始终在现代经济中苦苦挣扎。宝钢 作为中国最具竞争力的钢铁企业，中国规模最大、品种规格最齐全、高技术含量和高附 加值产品份额比重最大的钢铁企业，年产钢能力2 0 0 0 万吨左右，赢利水平居世界领先 地位，产品畅销国内外市场，如果没有一套完善的信息管理体制，那是不可想象的。而 润滑油作为钢厂必不可少的物资，其储存管理也是企业信息很重要的一部分。润滑油是 石油化工产品中品种牌号最多，使用范围很广泛的一类。同时润滑油又是一种技术密集 型的产品，是复杂的碳氢化合物的混合物，而其真正使用性能又是复杂的物理或化学变 化过程的综合效应。只有搞好润滑油管理，正确使用润滑油，才能发挥润滑油的技术性 能，对保证设备正常运转，延长设备寿命，节约润滑油料，节约能源，提高经济效益和 4 东北大学硕士学位论文第一章绪论 社会效益具有重要意义。 本课题有实际的工程背景和实用意义。解决问题的方法简单、实用，有一定的创新 性。系统设计的结果经过使用证明是可行的、有效的。设计的方向符合现代润滑管理系 统设计的发展趋势。为有行业需求的设计人员提供有力的工具，具有较大的实用价值。 5 东北大学硕士学位论文 第二章数据库系统的结构设计 第二章数据库系统的结构设计 2 1 数据库系统综述 2 1 1 数据库系统的构成 一个完整的数据库系统是由计算机系统、数据库、数据库管理系统、应用程序集合 及数据库管理人员组成的。 计算机系统。计算机系统指的是进行数据管理的计算机硬件资源和基本软件资源。 硬件资源就是计算机的中央处理器、大容量内存和外存以及必要的输入输出设备。现在 用于数据库管理的计算机有大、中、小、微各种机型，还有工作站级的计算机。一般来 讲，在面向多用户的系统中，用于中心管理数据库的面向数据库管理人员的，和用于查 询面向用户的终端计算机时不同档次的。此外，在计算机系统中还包含软件资源，如操 作系统、网络管理软件以及下面要讲的数据库管理系统和应用程序。 数据库。数据库是数据库系统要管理的对象，是以一定的组织方式存储在一起的、 能为多用户共享的、与应用程序彼此独立的相互关联的数据集合。在来自不同厂家的数 据库系统中，数据库的物理存储形式是不同的。 数据库管理系统( d b m s ) 。用户一般不直接加工或使用数据库中的数据，必须通 过数据库管理系统。d b m s 的主要功能是维持数据库系统的正常活动、结构并响应用户 对数据库的一切访问要求通过使用d b m s ，用户可逻辑、抽象地处理数据，不必关心数 据在计算机中的具体存储方式，以及计算机处理数据的过程细节。这样，把一切处理数 据的具体而繁杂的工作交给d b m s 去完成。d b m s 是以统一的方式管理、维护数据库 的软件的集合，也就是厂家发行的用于数据库管理的系统软件。在操作系统的支持与控 制下运行，d b m s 完成三部分功能：语言处理功能、系统运行控制功能和系统维护功能。 对一些微机中的d b m s 而言，因为它提供的语言简单，用户很容易掌握，可宣接使用 数据库管理系统来操纵数据库。但对一些大型的复杂的数据库管理系统，用户不能直接 操作d b m s 来管理数据，一般由程序设计员开发出应用程序，设计出易于使用的友好 界面，用户在界面中输入数据、输入查询要求、输出处理结果等。 应用程序集合及数据库管理人员。应用程序是计算机人员开发的砸向最终用户的软 件，它是在d b m s 基础上实现的。数据库应用程序不能脱离数据库管理系统环境。数 据库应用程序一般具有友好的界面，便于用户表达自己的需求。在一个安全性较高的大 型的数据库管理系统中，必须要有专门的数据库管理员( d b a ) ，随时做监视应用程序、 6 东北大学硕士学位论文第二章数据库系统的结构设计 维护硬件设备、定时备份等工作。他们也是一个数据库管理系统中不可缺少的一个重要 部分1 5 , 6 , 7 1 。整个数据库系统可用图2 1 表示。 用户 应用系统 用户与d b a ( 数据库管理员) 数据库管理系统( d b m s ) 操作系统( o s ) 计算机硬件与数据库 图2 1 数据库系统 f i g 2 1d a t a b a s es y s t e m 2 1 2 数据库设计方法和步骤 由于现实世界的信息结构复杂，应用环境千变万化，在相当一段时期内数据库设计 主要采用手工与经验相结合的方法。设计人员的经验和水平直接影响数据库设计的效 果。然而，人们的经验往往是以大量失败的教训所换取的。数据库设计成为一种技艺， 当前尚缺乏科学的理论和工程规范的支持。人们努力探索，运用软件工程的思想和方法， 先后提出多种设计方法和规范，例如，基于3 n f ( 即第三范式) 的设计方法、实体一联 系( e n t i t y r e l a t i o n s h i p ，e r ) 模型方法、语义对象模型方法、计算机辅助设计方法等。 这些方法都各有所长。从本质上看，这些设计方法仍然属于手工设计的范畴，其基本思 想是设计过程的迭代和逐步求精。目前，最常使用和比较成熟的是e - r 模型方法。 一个数据库的设计过程通常要经历三个大的阶段：可行性分析与研究阶段、系统涉 及阶段、设计实施与系统运行阶段。可行性分析与研究阶段是整个设计过程的前期工作。 它主要对已有的计算机系统( 包括d b m s ) 和实际应用两方面做尽可能详细的调查，收 集必要的数据，对数据库设计中的问题和建成以后的性能、效益及为此所需要的投资等 进行分析、研究，从而作出可行性报告。系统设计阶段是系统的具体设计过程，它包括 概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计三个步骤。这三个不同层次上的设计过程， 是把实体及相互间的联系转换为“数据”并落实与计算机中的过程，主要的技术工作在 此阶段完成。设计实施与系统运行阶段是对系统正确性进行验证和总调试，并且正式启 动系统运行的阶段。在这个阶段中还要为系统的日后运行和维护做好准备，即整理出详 细的资料，编制说明书以及人员培训等。这一阶段是一个完善系统设计，提高系统的性 能指标的过程。其中还包括编制数据字典这一工作。大型数据库的设计通常是数据信息 系统( m i s 系统) 分析与设计的重要组成部分，是一个庞大的软件工程，所以，数据库 设计的方法应该属于软件工程的范畴。接个设计过程是使系统性能不断提高和完善的过 7 一 东北大学硕士学位论文 第二章数据库系统的结构设计 程。为了达到满意的效果，往往需要反复调整和修正，因此，整个流程实际上是一个循 环的流程，循环的终止条件是性能指标测试与系统评价满意阳j 。 2 2 需求分析 2 2 1 分析方法及用户识别 需求分析阶段的任务是通过详细的调查研究，充分了解用户的组织结构、业务规则、 数据需求、完整性约束条件、事务处理和安全性要求等，为概念设计奠定基础。通常采 用组织机构图、业务流程图等方法，详细描述用户应用环境的业务流程、数据需求。调 查的内容包括如下四个部分：组织结构情况的调查是分析信息流程的基础，它对掌握数 据的规律，决定数据的组织形式有着重要的作用；了解具体的业务现状，即了解各部门 的业务活动情况，这实际上是对数据的产生过程、数据之间的联系以及数据的使用方式 和用途详细了解的过程，它是调查的重点；了解外部要求，例如响应时间的要求，数据 安全性、完整性的要求等；了解长远规划中的应用范围和要求，因为一个数据库的建立， 特别是大型数据库的建立要投入大量的人力和物力，如果不充分考虑长远的发展要求， 那么，所建立的数据库可能暂时满足了用户的应用要求，但随着形势的发展，当用户提 出新的应用要求时，原有的系统就不能适应需要。因此，在设计数据库时，要充分考虑 今后发展的需要，要留有余地，要充分考虑系统的可修改性和可扩充性。经过这些调查 以后，掌握了必要的数据和资料，对数据的基本规律和用户要求也非常清楚。在此基础 上，结合对已有系统的分析结果，要确定系统的范围及它同外部环境之间的相互关系。 需求分析是可行性分析阶段的主要工作。当然，作为可行性的分析，还应该对已有的条 件进行分析。同时对系统设计的约束条件也要做出分析，如人力、财力、物力的条件及 时间上的要求等。 2 2 2 系统的需求分析 通过对宝钢液压、润滑油存储现状和已有数据资料的调查以及对其公司内部结构的 了解，依照以上所述原则，确定了本数据库的数据流程、数据处理过程，对不同用户的 使用需求都进行了不同的分析和设计： ( 1 ) 仓库管理部门要求数据库能及时提供反映润滑油存储情况的数据及其分析， 管理员能随时对数据进行增加、修改、更新、报表汇总等操作，并且数据库系统能为各 种技术规范的修改提供安全性保证。仓库管理部门在进行管理改进时能得到相关数据的 支持，并能得到参考建议。 ( 2 ) 采购部门要求能随时得到采购过程中涉及数据并能进行添加、修改、更新、 8 东北大学硕士学位论文 第二章数据库系统的结构设计 报表汇总等操作，采购部门需要记录与润滑油提供商之间的双方业务往来及交库时与仓 库管理部门之间的交接数据，能查询了解润滑油存储数据以便及时制定采购计划，并在 采购部门进行结算时能得到相关数据的支持。 ( 3 ) 生产车间要求能随时查询润滑油性能数据与使用情况，并能在选择润滑油时 得到相关资料与参考建议，包括数据库提供的使用案例；在选定润滑油种类后船查询其 存储数据。 ( 4 ) 公司管理部门要求数据库能随时提供反映润滑油采购、存储及使用过程中质 量状况的分析。 ( 5 ) 其他用户要求能随时进行数据库数据的查询。 根据不同用户的应用需求，采用数据流分析法对需求进行了分析，分析结果用数据 流图( d a t a f l o w d i a g r a m ，简记为d f d ) 表示，如图2 2 所示。 图2 2 需求分析图 f i g 2 2t h ea n a l y s i so f t h ed e m a n d 2 3 概念结构设计 概念模型用于信息世界的建模。概念模型不依赖于d b m s 支持的数据模型。概念 模型可以转换为计算机上的d b m s 所支持的特定数据模型。概念模型设计就是根据实 际需要进行逻辑、功能、操作的设计，它不依赖任何数据库及开发工具。概念模型的特 点：具有较强的语义表达能力，能够方便直接地表达应用中的各种语义知识；应该简单、 清晰、易于用户理解，是用户与数据库设计人员之间进行交流的语言。在需求分析阶段， 数据库设计人员充分调查和分析用户的应用需求。概念模型设计要借助于某种方便、直 观的描述工具，e r 图是设计概念模型的有力工具，简称e - r 模型。e - r 模型虽然只有 几个基本元素，但能够表达现实世界复杂的数据、数据之间的联系和约束条件。e r 模 9 东北大学硕士学位论文第二章数据库系统的结构设计 型转换成关系模型的规则也十分简单、方便。 在e r 模型中用矩形框表示实体，框内标明实体名；用椭圆框表示实体的属性，并 在其内写上属性名；用菱形框表示实体间的联系，框内写上联系名；实体与其属性之间 以无向边连接，菱形框与相关实体之间亦用无向边连接并在无向边旁标明联系的类型。 用e - r 图可以简单明了地描述实体及其相互问的联系，用e r 图还可以方便地描述多个 实体集之问的联系及一个实体集内部实体之间的联系。运用e r 方法可以方便地进行概 念模型设计。概念模型设计是对实体的抽象过程，这个过程分三步来完成。首先根据各 个局部应用设计出分e _ r 图；然后综合各分e r 图得到初步e r 图，在综合过程中主 要的工作是消除冲突：最后对初步e - r 图消除冗余，得到基本e 皿图。 2 - 3 1 建立分e r 图 分e r 图一般按部门或组织结构建立。其主要工作是对需求分析阶段收集到的数据 进行分类、组织，划分实体和属性，确定实体之间的联系。实体和属性之间在形式上并 没有可以截然划分的界限，而常常是现实地对它们的存在所作的大概的自然划分。这种 划分随应用环境的不同而异。在给定的应用环境下，划分实体和属性的原则一是属性与 其描述的实体之间的联系只能是1 ：n 的，二是属性本身不能再具有需要描述的性质或 与其他事物具有的联系。根据以上原则来划分属性时，能作为属性的尽量作属性而不划 为实体，以简化e r 图。当实际问题比较复杂时，要选择合适的层次来建立分e - r 图。 通过以上对润滑油管理数据库的应用需求分析，弄清了各个不同用户对数据库系统的要 求，画出了数据库的数据流程图，在此基础上，利用e r 方法建立系统的分e - r 图。 实体的属性： 油品资料的e r 图，如图2 3 所示。 图2 3 油品资料的e - r 模型 f i g 2 3e - rm o d e lo f o i ld a t a 供应商资料的e r 图，如图2 4 所示。 1 0 东北大学硕士学位论丈第二章数据库系统的结构设计 图2 4 供应商资料的e - r 模型 f i g 2 , 4e - rm o d e lo f f r a n c h i s e r d a t a 仓库信息的e r 图，如图2 5 所示。 图2 5 仓库信息的e r 模型 f i g 2 5e rm o d e lo f d e p o td a t a 联系的属性： 采购的e r 图，如图2 6 所示。 图2 6 采购的e - r 模型 f i g 2 6e - rm o d e lo f p u r c h a s e 入库的e r 图，如图2 7 所示。 1 1 东北大学硕士学位论文第二章数据库系统的结构设计 图2 7 入库的e r 模型 f i g 2 7e - rm o d e lo f i ns t o r e h o u s e 出库的e r 图，如图2 8 所示。 2 3 2 初步e r 图 图2 8 出库的e - r 模型 f i g 2 8e - rm o d e lo f o u ts t o r e h o u s e 建立了各分e r 图之后，要对它们进行综合，即把各分e r 图连接在一起。这一步 的主要工作是找出各分e r 图之间的联系。在确定各分e r 图的联系时，可能会遇到相 互之间不一致的问题，称之为冲突。这是因为e r 图是实际应用问题的抽象，不同的应 用通常由不同的设计人员进行概念模型的设计，因此分e - r 图之间的冲突往往是不可避 免的。冲突可能出现以下几种情况：属性域冲突，即同一个属性在不同的分e - r 图中其 值的类型、取值范围等不一致或者属性取值单位不同，这需要各部门之间协商使之统一； 命名冲突，即属性名、实体名、联系名之间有同名异义或异名同义的问题存在，这显然 也是不允许的，要讨论、协商解决；模型冲突，这主要表现在同一对象在不同的应用中 有不同的抽象，比如同一对象在不同的分e r 图中有实体和属性两种不同的抽象，还有 1 2 东北大学硕士学位论文第二章数据库系统的结构设计 同一实体在不同的分e r 图中有着不同的属性组成，诸如属性个数不同，属性次序不一 致等，还有相同的实体之间的联系，在不同的分e - r 图中其类型可能不一样，例如在一 个分e 求图中是一对多的联系，而在另一个分e r 图中是多对多的联系。在综合各分 e r 图时，必须处理、解决上述各类冲突，从而得到一个集中了各用户的信息要求，为 所有用户共同理解和接受的初步的总体模型，即初步e - r 图。 综合以上各分e r 图，将实体用联系连接起来，并标出它们的对应关系，我们得到 了润滑油管理数据库系统的初步e r 图，如图2 9 所示。初步e - r 图已经可以很清晰地 反映不同用户对信息的需求，将需求分析得到的关系圈转化为了概念模型。 图2 9 数据库的初步e - r 模型 f i g 2 9t h ee l e m e n t a r ye - rm o d e lo f t h ed a t a b a s e 2 _ 3 3 基本e r 图 初步e r 图综合了系统中各用户对信息的要求，它可能存在冗余的数据和冗余的联 系。也就是说，在初步e r 图中可能存在这样豹数据和联系，它们分别可以由基本数据 和基本联系导出。冗余的数据和联系的存在会破坏数据库的完整性，增加数据库管理的 1 3 东北大学硕士学位论文第二章数据库系统的结构设计 困难，因此需要加以消除。初步e r 图消除了冗余以后，