（信号与信息处理专业论文）管理信息系统的技术研究与设计.pdf

摘要本文基于管理信息系统理论，并结合深圳市投资计划管理信息系统的开发设计，对数据库设计技术和应_ j 软件开发方法作了详细的分析研究。本文概述了管理信息系统的发展、结构及分析设计方法；对深圳市投资计划管理信息系统进行了详细的需求分析和总体设计：在此基础上研究并实现系统的数据库设计和应用软件开发。本文重点是深入分析数据依赖及范式理论和关系模式规范化方法，并详细讨论数据库的逻辑结构设计：同时，在综合分析比较各种应用软件开发方法的基础上，提出信息规划法并实现对深圳市投资计划管理信息系统的软件设计。关键词：管理信息系射数据库面向对象信息规划法a b s t r a c tb a s e do nt h et h e o r yo fm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( m i s ) a n dt h ep r a c t i c a lw o r ko fd e v e l o p i n gs h e n z h e ni n v e s t m e n ta n dp l a ns y s t e m ( s z l p s )t h et h e s i sd i s c u s s e st e c h n i q u e so fd a t a b a s ed e s i g na n dd e v e l o pm e t h o d so fa p p l i c a t i o ns o f t w a r e a f t e rt h eb r i e fi n t r o d u c t i o na b o u tt h ed e v e l o p m e n t ，m a i ns t r u c t u r ea n dd e s i g nm e t h o d so fm i s ，t h ed e t a i l e dd e m a n da n a l y s i sa n dt h ee n t i r ed e s i g no fs z i p sa r eg i v e n t h ee m p h a s i si sp u to nt h es t u d i e so fd a t ad e p e n d e n c i e s ，n o r m a lf o r m sa n dn o r m a l i z e dm e t h o d so fr e l a t i o ns c h e m e m e a n w h i l e ，t h el o g i c a ls t r u c t u r ed e s i g no fd a t a b a s ei sd i s c u s s e di nd e t a i l a sac o n c l u s i o n ，s z l p sh a sb e e ns u c c e s s f u l l yf i n i s h e da n dam e t h o do fd a t ap l a n n i n gh a sb e e np u to u ta f t e rt h es y n t h e t i ca n a l y s i sa n dt h ec o m p a r i s o no fv a r i o u sm e t h o d so fs o f t w a r ed e s i g n k e y w o r d s ：m i s ，d a t a b a s e ，o b j e c to r i e n t e d ，d a t ap l a n n i n gm e t h o d创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢。 1 所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或汪1 s 而使用过的材料。与我一矧工作的同志对本研究工作所做的任何贡献均已在论文中作f 明确的说明并表示r 谢意。本人签名盔兹口规2 1 1 1 矗! 墨鹾坳关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使_ h j 学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。( 保密的论文前：解密后遵守此规定)本人签名导师签名：i j 蜘j211 瘟三盟日刚胡z o o 1 ! ：圣第一章绪论第一章绪论1 1 研究背景及意义二十世纪末，人类文明的发展进入信息时代，计算机技术、现代通信技术、网络互连技术、数据库技术、信息发布技术、智能信息处理技术、信息安全技术等关键技术都日臻成熟，为信息技术( i t - i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) 的发展、为信息系统的大规模建设和应用提供了坚实的技术理论基础。信息已成为社会生产力的一个重要因素。随着市场竞争的日益加剧，人们充分认识到科学的管理和决策足增强企业竞争实力的重要途径。几年前，许多发达国家就置身于所谓企业再造工程( b p r - - b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) ，力求降低经营和管理成本，改善服务，提高产品质量，进一步优化内部管理( 行政管理、日常办公、生产计划、财务计划和资源计划等) ，协调内部各部门之间的业务关系和活动，最终实现企业的奋斗目标。而当人类正迈向社会信息化的今天，国外又掀起第二次再造工程，即信息处理再造工程( 1 p r i n f o r m a t i o np r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) ，利用不断涌现的新技术，对原有的信息系统进行改造，使信息系统能真正为企业办公和管理服务。国外许多政府机关早已在办公方面实现了自动化，将工作人员从繁重的事务处理中解脱出来，从而获得快速、准确的决策分析。但是，目前我国政府部门对事务大多采用人工处理方式，即使采用计算机管理，由于其使用的信息技术和管理模式依然以旧形态为主，落后于企业变革与大发展的需要，因而还是没有大幅度的提高管理水平、生产效率以及服务质量。因此，投身于信息再造工程，建设高效的管理信息系统( m i s m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 已迫在眉睫。深圳市计划局负责建立健全全市国民经济宏观调控体系，负责提出国民经济和社会发展的战略、方向、目标、结构和布局，会同有关部门研究制定深圳市经济、社会和科技发展的方针政策。计划局的投资计划管理工作在社会主义市场经济建设中有着举足轻重的地位。深圳市计划局充分认识到，要适应国际形势的大发展，就要真正实行管理体制的变革，从组织体系、管理机制、数据标准化、管理规范化和业务与技术培训方面综合考虑，建立“三分技术、七分管理”的观念；并充分利用现代科技成果，建设个实用、完善、基于i n t e m e t i n t r a n e t 的管理信息系统。该系统有助于深圳市计划局实现办公自动化，实现对大量社会信息的采集、分析和加工，快捷、准确地得到相应的监测、预警和政策调控结果，在更高和更深层次上把握全市经济运行状况。并且，它还为深圳市政府、深圳市计划局极其下属企业进行信息交流提供有效的手段；同时也为企业与外部世界通讯，获取多方面的经济、政策、技术和商业信息建立窗口。硕士论文管理信息系统的技术研究与设计1 2 管理信息系统1 2 1 管理信息系统的概念、定义及其发展过程管理信息系统( m i s - - m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 的概念起源很早。早在3 0 年代，柏纳德就写书强调了决策在组织管理中的作用。5 0 年代，西蒙提出了管理依赖于信息和决策的概念。同一时代维纳发表了控制论和管理，他把管理过程当作一个控制过程。5 0 年代计算机已用于会计工作，1 9 5 8 年盖尔写道“管理将以较低的成本得到及时准确的信息，做到较好的控制。”这时数据处理一词已经出现。管理信息系统一词最早出现在1 9 7 0 年，由w a l t e rt k e n n e v a n 定义为：“以口头或书面的形式，在合适的时间向经理、职员以及外界人员提供过去的、现在的、预测未来的有关企业内部及其环境的信息，以帮助他们进行决策。”很明显这个定义是出自管理而不是计算机。他虽强调了用信息支持决策，但没有强调应用模型，也没有强调一定要用计算机。所有这些均显示了这个定义的初始性。直到1 9 8 5 年，出现管理信息系统的一个比较完整的定义：“他是一个利用计算机硬件和软件，手工作业，分析、计划、控制和决策的模型，以及数据库的用户一机器系统。他能提供信息支持企业或组织的运行、管理和决策功能。”这个定义全面说明了管理信息系统的目标、功能和组成而且反映了管理信息系统当时达到的水平。他说明了管理信息系统在商、中、基三个层次上支持管理活动。但人们对管理信息系统的理解尚未完全统一，一般认为：“管理信息系统是一个由人、计算机等组成的能进行信息的收集、传送、储存、加工、维护和使用的系统。他利用信息技术，通过对企业( 或部门) 过去和当前运行数据的分析处理来获得所需信息，从而达到控制企业行为并对企业的未来状况提供预测资料，从整体上辅助企业的领导进行决策的目的。”管理信息系统是一门新学科，到目前为止这门学科还很不完善。他引用其他学科的概念，形成一个综合的多元目的学科。这些学科主要包括管理科学、系统科学、运筹学、统计学以及计算机科学。在这些学科的基础上，形成信息收集和加工的方法，从而形成一个纵横交织的系统。可以简化地描述管理信息系统的三要素：系统的观点、数学的方法以及汁算机的应用。管理信息系统的功能主要有以下几条：1 准备和提供统一格式的信息，使各种统计工作简化，使信息成本最低。2 及时全面地提供不同要求的、不同细度的信息，以期分析解释现象最快，及时产生正确的控制。3 全面系统地保存大量的信息并能很快地查询和综合，为决策提出信息支持。4 利用数学方法和各种模型处理信息，以期预测未来和科学地进行决策。管理信息系统的总体概念可用图i - l 表示。墨二兰堕堡一3管理信息系统的概念是发展的。最初许多倡议者拟想管理信息系统是一个单个的高度一体化的系统，它处理所有组织的功能。但由于单个的高度一体化的系统显得过分复杂并难以实现，管理信息系统的概念转向各子系统的联合，按照总体计划、标准和程序，根据需要，一个个子系统地开发和实现。管理信息系统是个总的概念，它包括以下雏形和变型。图卜1 管理信息系统总体概念图1 统计系统统计研究的内容是数量数据间表面的规律，应用统计可以把数据分为相关和不相关的组，它一般不考虑数据内部的性质，统计的结果把数据转换为预信息，还没有成为信息，它既不能控制也不能预测，因而只是管理信息系统的低级阶段。2 数据更新系统数据更新系统( d a t ar e p l a c e m e n ts y s t e m ) 的典型代表是美国航空公司6 0 年代期间建成s a b r e 预约订票系统。它能分配美国任一航空线的任一航班的飞机座位。它能存取6 0 0 0 0 0 个旅客记录和2 7 0 0 0 个飞行段记录。在任何一点可查到任一航线航班有无空座位。但它不提供座位的票价和以现在的售票速度何时将票售完，即没有预测和控制功能，也不能改变系统的行为，它只是保存反映系统最新状态的系统。3 状态报告系统( s t a t er e p o r ts y s t e m )它也是反映系统状态的一个系统，如美国i b m 公司1 9 6 8 年建立的c m i s 公用制造信息系统。它以统一的报告记录格式、完全统一的系统数据加上一个公用数据库，使过去需1 5 周完成的计划现在只用3 周时间就完成，大大提高了工作质量和效率，但它没4硕士论文管理信息系统的技术研究与设计有预测的控制，仍是管理信息系统的低级阶段。4 数据处理系统数据处理系统( d a t ap r o c e s s i n gs y s t e m ) 用来处理日常业务和产生各种日常报表，它使日常的事务处理自动化，支持日常的运行工作。它重点在于强调手工作业的自动化，力求提高效率、节省人力。特点是提供详细信息，业务数据以文件形式存放，也是管理信息系统的初级阶段。5 决策支持系统随着计算机网络技术、数据库技术、最优化技术、仿真技术和管理模型等的发展和成熟，管理信息系统发展为以提供决策为主的信息系统。决策支持系统( d s s - - d e c i s i o ns u p p o r t i n gs y s t e m ) 用来辅助决策，用来计划、分析方案、审查解答和求解的误差。决策支持系统有较好的人机对话方式，有模型库以产生决策信息，有数据库以提供决策需要的信息。决策支持系统一般不强调全面的管理功能，它的主要目的是支持决策，是管理信息系统的一个方面。1 2 2 管理信息系统豹结构管理信息系统是基于管理、信息、系统三个基础而发展起来的边缘综合性学科，其基本结构也就应当包括管理、信息与系统，见图i 2 。但根据1 + 1 + 1 3 的系统观点，管理信息系统并不等于管理、信息和系统的总和，它是基于这些而发展起来的高层系统。更重要的，它是一个人机交互系统，是一个技术和社会的综合系统。l 裟隔丽嘲丽霸鞠嘲霸阐嗍j ? 岛日岛国卜2 管理信息系统分解图图卜3 信息系统模型1 信息系统信息系统是指输入的数据经过处理得到信息的系统。从集合论观点来看，信息系统是一个四元组：s = 叫爿，以p ) ，其中是对象( 实体) 的有限集合；彳是属性的有限集合；，= u 匕，吒是属性n 的集合；p 是一个泛函，一个由脚彳到r 的函数，即对于每一个x zne , q ，能保证p ( x 。o ) l 。其一般模型如图1 3 。其中，信息系统的主要组成部分是为了产生决策信息的信息处理器。我们可把信息处理器理解为集成数据库和程序库的计算机系统，其模型图见图1 - 4 。2 管理信息系统的结构管理信息系统作为信息系统，具有信息系统的特征，同时增加信息管理的功能。根据信息系统的模型及结构，管理信息系统由四大部件组成，即信息源、信息处理器、信苎= 兰堡垒一!息用户和信息管理者。其总体结构如图1 - 5 。其中，信息源是信息产生地；信息处理器担负信息的传输、加工及保存等任务：信息用户是信息的使用者，他应用信息进行决策；图l - 4 信息处理器模型图信息管理者负责信息系统的设计实现，并在实现以后负责信息系统的运行和协调a 根据管理信息系统各部件的联系，我们把总体结构图转化为闭环结构得图1 6 。图卜6 管理信息系统总体结构图围i _ 6m s 闭环结构图1 2 3 管理信息系统的分析设计管理信息系统分析与设计实质上是系统开发过程，之所以称为分析与设计，是为了突出系统开发或系统研制过程中系统分析和系统设计的重要性，即管理信息系统成功与否的关键不是程序设计，而是系统分析与设计。系统分析与设计至今已发展出了许多方法，以分析设计的过程特点出发主要有：1 生命周期法；2 原型法。生命周期法进行系统分析与设计时是自上而下，由全局出发全面规划分析，然后一步步设计实现。原型法则是一开始不进行全局分析，而是抓住一个系统，经设计实现后，再不断改进扩充，成为全局的系统。原型法又分为两种，一种叫演进原型法，也就是初始原型不断改进最后能成为最终的应用系统。另一种试验原型法则是建立的原型实际上是真实系统的模型，由局部模型不断试验改进最后得到整个系统的模型。要得到真实的应用系统，还要把最终原形变换成最终系统。以系统的立足点出发，系统的分析设计方法可分为三类：1 面向功能( 数据流) 方法( f o - - f u n c t i o no r i e n t e d ) ：2 面向数据( 数据结构) 方法fd o - - d a mo r i e n t e d ) ：3 面向对象的方法( 0 0 - - o b j e c to r i e n t e d ) 。所谓f o 就是系统分析的出发点首先在于搞清系统功能，按功能收集系统要求，按功能划分予系统。而d o 这种面向数据的分析方法在于首先分析企业的信息需求，6硕士论文管理信息系统的技术研究与设计并着眼于建立全企业共享的数据库。而o o 即面向对象的分析方法首先分析组成系统的对象，把描述对象的数据和对对象的操作封装在一起。如果多个对象可以共享某些数据和操作，这样的对象就是共享数据与操作的一个实例。而共享的数据与操作就构成了对象类。对象类可以有子对象，子对象可以调用其父类所定义的数据和操作。根据图i - 4 的信息处理器模型，管理信息系统开发设计的核心在于数据库设计和应用软件开发。数据库设计的关键在于概念结构设计和逻辑结构设计，概念结构设计主要是根据需求分析建模。一般现象化表示为e - r 图；而逻辑结构设计则是用数据库范式理论规范化e - r 图导出的关系模式，从而优化数据模型。数据库详细设计方法及步骤在第三章给予重点研究讨论。应用软件开发方法与系统的分析设计方法是一致的，尽管数据库的设计也牵涉到系统分析设计方法的思想，但系统分析设计方法主要还是用于软件开发过程，在第四章将对管理信息系统的分析设计方法做详细的研究讨论，并提出开发深圳市投资计划管理信息系统的新方法信息规划法。1 3 本文主要工作本文基于管理信息系统理论，在认真分析研究数据库设计理论及应用软件开发方法的基础上实现对深圳市投资计划管理信息系统的设计。本文主要工作为：第二章是根据绪论介绍的管理信息系统理论总体规划深圳市投资计划管理信息系统的设计方案，确定系统的总体目标，分析其企业管理信息综合环境，并分析设计系统的体系结构和功能模块。 第三章是先分析讨论数据库设计的一般方法及步骤，然后结合深圳市投资计划管理信息系统的数据库设计，具体分析研究数据库的概念结构设计和逻辑结构设计方法。其中重点讨论了用数据库设计的范式理论规范化关系模式的逻辑结构设计过程。 第四章是先综合分析研究管理信息系统的各种软件开发方法，然后提出信息规划法来完成深圳市投资计划管理信息系统的开发设计。第二章深圳市投资计划管理信息系统第二章深圳市投资计划管理信息系统的需求分析及总体设计2 1 系统总体目标分析7深圳是改革开放的试点城市，是经济改革的试验田。为适应深圳市建设社会主义市场经济体制，为了在更高和更深层次上把握全市经济运行状况。进一步提高投资计划管理的现代化水平和科学性，提高宏观决策水平，加强和改善宏观调控能力，计划局提出了建设深圳市投资计划管理信息系统。要求运用现代化信息收集与加工技术，为投资计划管理提供现代化手段，使投资计划管理信息系统达到以下目的：加强政府投资项目管理，提高投资效益及办事效率，为政府投资提供准确及时的信息服务。通过投资分析和计划的制定，合理控制投资规模，优化产业结构，进一步加强宏观调控。深圳市投资计划管理信息系统是集计算机技术、数据库技术、数据通信技术以及l m m n e t 技术为一体的计算机网络系统，用户在微机平台上通过网络可以联机查询和操作存储在服务器上的信息并共享相关的业务信息。它是一个面向企业内部实现办公、管理、决策分析及信息发布的业务系统，同时又是面向社会的计算机信息网络系统。它应具备以下特征：开放的计算机网络系统集中一分布式的体系结构综合的信息资源库、分布式的信息处理中心控制而又分级自制的管理层模型面向用户的应用系统i n t r a n e t 技术和c l i e n t s e r v e r 技术的综合根据计算机网络管理信息系统的发展方向，结合深圳市计划局的具体业务和需求情况，对系统提出总体目标为：1 ) 应用i n t r a n e t 技术建设计划局信息网络系统；2 ) 建立投资管理部门专业数据库、文件资料库以及跨部门的综合信息库，以便快速准确地为各级领导和部门提供信息服务和决策的科学依据；3 ) 实现与i n t c m e t 的无缝连接，使系统具有和外部系统的统一的数据接口规范，以充分保证信息的一致性和可共享性；4 ) 系统有完善的系统管理功能方便用户管理系统和保证系统的安全性、可靠性；5 ) 系统具有友好的人一机界面，易学，易用，易维护。硕士论文管理信息系统的技术研究与设计2 2 系统综合环境分析传统概念建立的应用系统。往往单机单项单系统，系统封闭或半封闭，只见树木不见森林。因而构造良好的企业模型，建立全新的企业管理信息综合环境具有举足轻重的作用。1 企业模型深圳市计划局为市政府的重要机构，负责全市经济调控和计划管理工作，任务艰巨，责任重大。而投资部门作为计划局的主要职能部门之一，负责组织编制全市固定资产投资中长期计划和年度计划；下达固定资产投资计划；组织协调有关部门对固定资产投资计划进行宏观指导，加强总量控制和资金的平衡筹措等。企业模型见图2 - 1 。2 企业管理信息综合环境企业管理信息综合环境是一种全新概念的现代管理和办公环境，它以t c p i p 广域网互连、路由、防火墙和网络管理等技术为核心。建立一个安全可靠的广域网络应用平台；利用最新的i n t r a n e t 、h t m l 超文本链信息融合、图文声并茂的多媒体开放文挡体系结构、交互式对象( i n t e r a c t i v eo b j e c t s ) 、虚拟机以及中西文全文检索技术为基础，建立一个开放的信息资源管理平台；利用安全可靠的数字签名身份验证和加密技术、先进的消息传递和基于分布式目标管理( d o m ) 、用户化的事务处理管理( c t m ) 技术，构造消息传递和工作流管理平台；利用c l i e n t s e r v e r 、数据库及分布式处理技术构件事务处理平台。企业管理信息综合环境如图2 2 。网络应用支撑平台网络应用支撑平台以t c p ，i p 协议为网络通信协议，由网络服务器、通信设备、安第二章深h n 市投资计划管理信息系统全保护设备等组成，应用网间互联、路由、网络管理、防火墙及虚拟专网( ，n ) 等最新的、最先进的网络核心技术，支持上层应用软件的运行。建立起安全、稳固、可靠、开放的网络应用平台。它是新一代企业信息管理综合环境的基石。图2 - 2 企业管理信息综合环境网络应用平台基于公开的协议和技术标准，不局限于任何硬件平台或网络平台，跨越u n i x 、w i n d o w sn t 、n o v e l ln e t w a r e 及其他网络操作系统，实现多平台、多协议、多操作系统之间的通信。使企业信息管理环境独立于网络环境，网络应用支撑平台对应用系统彻底透明，确保不同系统之间的无缝连接。网络应用平台可选用d e c 公司的d i g i t a lu n i x ，并以t c p i p 作为贯穿全体系的通讯协议。d i g i t a lu n i x 是工业界中第一个6 4 位的面向2 l 世纪的u n i x 操作系统，它提供了大量的寄存器容量、内存寻址空间和扩大的文件系统，具有c 2 级安全性。d i g i t a lu n i x支持o r a c l e 、s y b a s e 、i n f o r m i x 以及c i s a m 等多种数据库系统，支持t c p i p 、x 2 5 、d e c n e t o s i 等多种网络协议和工具。信息资源管理平台信息资源管理平台融合i n t r a n e t 、w e b 、h t m l 超文本信息链、图文声并茂的多媒体开放文档体系结构、交互式对象和中西文全文检索等最新技术，将多个不同操作系统平台上的w e b 服务器、消息传递服务器及工作流服务器组成一个巨大、开放的“虚拟资料库”( v i r t u a ll i b r a r y ) ，在整个企业网络中实现文档统一管理，摆脱传统文档体系孤立、封闭、不易传递信息、不易管理和扩展的困境，为大规模内部和外部信息的组织、发布提供强有力的手段。基于超文本链( h y p e r t e x tl i n k ) 的资源定位系统，结合先进的目录服务( d i r e c t o r ys e r v i c e ) ，可以快速实现信息的搜索和获取。信息资源管理平台还可通过提供w w ws e r v e r 的c g i 接口，使全文数据库与w w w协同工作，并在i n t e r a c t 上运行，满足信息服务和发布的需求。目前商用的w e bs e r v e r主要有o r a c l ew e bs e r v e r 、m i c r o s o f ti n t e m e ti n f o r m a f i o ns e r v e r ( i i s ) 、n e t s c a p e 的e n t e r p r i s es e r v e r 等。1 0硕士论文管理信息系统的技术研究与设计消息传递和工作流管理平台消息传递和工作流管理平台是一个独具特色的消息传递和工作流系统a 它具有先进的消息传递和分布式目标管理、追踪工作流的用户化事务处理管理，以及安全可靠的数据签名、身份验证和加密功能，用以发布信息并及时追踪信息具体流向和反馈，提高工作效率。该平台的基础是报文通信系统，它是将电子邮件、集成的群件和集中的管理有机组织起来的解决方案。消息传递和工作流管理平台还包括一个基于w i n d o w s 环境的客户，服务器工作流产品软件，它能与m i c r o s o f t 的b a c k o f f i c e 系列产品( w i n d o w sn t 、e x c h a n g es e r v e r 和s q ls e r v e r 或者诸如l o t u sn o t e s 等群件系统) 协同工作，完美结合，能够以并行的方式提供动态的工作分布。同时，用户还能以图形方式设计、测试、模拟、实现、监视和测量任何工作流，实现办公自动化。并且有很强大的“自动代理”以使现有的桌面应用如m i c r o s o f tw o r d 、e x c e l 、p o w e r p o i n t 、o d b c 数据库连接以及l o t u sn o t e s 系统进行工作流处理。消息传递和工作流管理平台集成了文件管理系统与多种数据库的连接方式，提供复杂的文件跟踪能力。同时通过与最新计算机技术的充分结合，建立电子网络会议环境，共享应用和数据资源，实现远距离协同工作、虚拟会议以及客户服务、技术支持等。事务处理平台事务处理平台吸收并拓展商业化c l i e n t s e r v e r 技术概念特点，采用分布式处理结构和先进的数据库管理系统，同时具有各种分析、预测等辅助决策功能，利用由多种预制分析、统计模型和处理软件组成的决策支持系统，按不同需求产生相应分析、统计和预测的有价信息。图2 - 3 深圳市投资计划管理信息系统综合平台事务处理平台具有独特的s q l - d m o 支持，允许在网络上的任意站点使用s q lc l i e n t第二章深圳市投资计划管理信息系统软件实现对m i c r o s o ns q ls e r v e r 、o r a c l e 、s y b a s es q ls e r v e r 等数据库管理系统的操作维护。综上所述。从数据流向的角度，整个系统以用户一浏览器一w 西服务器一开放文档管理为主线，利用公共通用接口有机地结合到数据库管理系统以及其他任何后台应用系统来存取所需数据，同时与消息传递及工作流管理结合，提供邮件及协作软件应用。在此期间，进行用户验证并利用数据签名等技术保障整个系统的安全可靠运行。深圳市投资计划管理信息系统的系统综合平台如图2 3 。2 3 系统体系结构设计考虑到深圳市计划局企业模型的物理结构，系统体系结构应采用客户，服务器( c l i e n t s e r v e r ) 模式，将任务处理分布在客户系统和服务器之间，充分利用主机服务器的资源，工作站只需运行前端软件，就能使原来不能运行复杂d b m s 的许多较早p c 机继续得以使用，充分利用原有资源，而且有效地提供给客户图形用户接口。c s 最初被设计成两层模式，即c l i e n t s e r v e r ，面随着c s 技术的成熟以及商业的需求，i n t r a n e t 将两层结构自然延伸为三层或n 层结构而成为一种新的计算平台，体系结构图见图2 - 4 。其发展趋势可以用一个公式来表示：i n t r a n e t = m u l t i - t i e r sc s图2 4 三层或n 层c s 体系结构图在这种多层结构中，w e bs e r v e r 既作为浏览服务器，同时又是应用服务器。它可以将整个应用逻辑和商业规则驻留其上，而只有表示层存在于c l i e n t ，使c l i e n t 变得单一，从而大大减轻客户端的负担。这种客户称之为瘦客户( t h i nc l i e n t ) 。在这种结构中，只需任意的增加中间服务器即应用服务器，就可满足应用的需要。这时的c l i e n t 变得很小，简单便用，大部分应用程序驻留在网络中间层的应用服务器上。同时，应用服务器支持多种r d b m s 的数据类型，并通过对象中间件技术( j a v a 、d c o m 、c o r b a 等) ，在网络上寻找对象应用程序，完成对象间的通讯。这样便屏蔽了网络通讯的细节，而实现无硕士论文管理信息系统的技术研究与设计缝透明的连接。对象的重用可以减少代码的重复而使应用程序短小灵活，中间件的发展必然将推动i n t r a n e t 和c s 的迅速结合。所以，对于i n t r a n e t 结构来说，就是扩展并行化的c s 结构。总之，基于多层c s 的i n t r a n e t 体系结构具有以下特点：使用主服务器进行大部分业务的数据处理，充分利用主机运行速度快，f o 吞吐量大的优势，使主机发挥最大效用；数据充分共享：建立分布式数据库，围绕客户的共享信息，将各个子系统连成缝体，使各业务部门能快捷安全地共享系统中心所有资源；及时交换数据：根据业务需求，在尽可能短的时间内实现数据传输和数据交换：方便使用：统一规范的屏幕设计，人机界面友好，操作灵活方便。2 4 系统功能设计深圳市投资计划管理信息系统充分利用企业管理信息综合环境的网络应用支撑平台、信息资源管理平台、消息传递及工作流管理平台以及事务处理平台的优势，应用w e b 技术、信息网络技术、多媒体技术、数据库技术、电子邮件传递技术和多媒体开放文挡技术等，实现计划管理和经济调控的功能，为企业提供信息交流的窗口，为领导的科学决策提供有效手段。其功能结构图如图2 - 5 。投资计划管理信息系统建设照位报盘子系统数据录入子系统项目管理子系统多媒体子系统应用维护子系统技术支持子系统图2 5 投资管理信息系统功能结构图综合以上分析设计，可得功能实现模型图如图2 - 6 。2 5 小结中心数据库投资计划决策子系统本章主要是以管理信息系统理论为基础对深圳市投资计划管理信息系统进行需求分析及总体方案设计。首先分析确定了深圳市投资计划管理信息系统的总体目标；然后对整个系统建模，构造企业模型，设计企业管理信息综合环境；在此基础上把系统模型的物理结构转化为逻辑结构，设计出开发该系统的基于客户，服务器模式的网络体系结构；塑三兰塑型塑壅壅盐型笪翌堡皇墨竺一旦最后划分系统功能模块，给出整个系统实现的宏观模型图。图2 6 功能实现模型图硕士论文管理信息系统的技术研究与设计第三章数据库设计3 1 引言管理信息系统的核心在于数据库设计和应用软件设计。数据库设计的主要任务是在数据库管理系统的支持下，按照应用的要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及应用系统。其中主要研究方向是数据库设计方法学和设计工具，包括数据库设计方法、设计理论和设计工具的研究；数据模型和数据建模的研究；计算机辅助数据库设计方法及其软件系统的研究；数据库设计规范和标准的研究等。而本章先分析讨论数据库设计的一般方法及步骤，然后结合深圳市投资管理信息系统的数据库设计，重点研究数据库的概念结构设计和逻辑结构设计。3 2 数据库的发展极其概念数据库技术产生于2 0 世纪6 0 年代中期，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。6 0 年代末出现第一代数据库网状数据库及层次数据库，7 0 年代出现第二代数据库关系数据库。目前关系数据库系统已逐渐淘汰网状数据库和层次数据库而成为当今最为流行的商用数据库系统。同时关系数据库系统的理论日趋完善，走向更高级的阶段。数据库的理论研究以及新的数据库系统的研究仍在继续，不断深化，如8 0 年代出现的以面向对象模型为主要特征的数据库系统又在向关系数据库系统挑战。数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、并行计算技术等相互渗透、相互结合，成为信息高速公路的核心部分。管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统及人工智能系统等都是使用了数据库技术的计算机应用系统。数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统是与数据库技术密切相关的4 个基本概念：数据( d a t a )数据是数据库系统研究和处理的对象，图3 - 1 数据库系统第三章数据库设计是信息的符号表示或称为载体。数据库( d b - - d a t a b a s e )数据库是统一管理的相关数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。数据库管理系统( d b m s - - d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m )数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据库管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新以及各种数据控制。数据库管理系统总是基于某种模型，如层次型、网状型、关系型和面向对象型等。数据库系统( d b s - - d a t a b a s es y s t e m )数据库系统是实现有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问的由计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，即它是采用了数据库技术的计算机系统。数据库系统结构图见图3 1 。3 3 数据库设计方法及步骤数据库设计方法主要是以逻辑数据库设计和物理数据库设计为核心的规范设计方法。逻辑数据库设计是根据用户要求和特定数据库管理系统的具体特点，以数据库设计理论为依据，设计数据库的全局逻辑结构和每个用户的局部逻辑结构。物理数据库设计是在逻辑结构确定之后，设计数据库的存储结构及其其他实现细节。各种规范设计方法在设计步骤上存在些微差别，通过分析、比较和综合，本论文将数据库设计分为6 个阶段：需求分析阶段；概念结构设计阶段；逻辑结构设计阶段；数据库物理设计阶段；数据库实施阶段；数据库运行和维护阶段。其设计全过程如图3 2 。1 需求分析需求分析是设计数据库的起点，需求分析的结果将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用。需求分析的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象( 组织、部门或企业等) ，充分理解其工作概况和业务流程，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定系统的功能。并且，还要充分考虑到新的需求和新的发展，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库。需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求等。信息要求是指用户需要从数据库中获得信息的内容和性质。由用户的信息要求而导出数据要求，即需要在数据库中录入哪些数据。处理要求包括业务流程、处理方式、响应时间以及用户需要完成的功能等要求，它制约着数据库的结构形式。需求分析的基本方法及步骤是：分析用户对象，生成业务流图；分析系统范围，确定人机界面；硕士论文管理信息系统的技术研究与设计分析数据信息，产生数据流图( d f d d a t af l o wd i a g r a m ) ：分析系统数据，产生数据字典( d 卜d a t ad i r e c t o r y ) 。数据流图强调于数据的输入、流向与输出；而数据字典是各类数据描述( 元数据)的集合，通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程等五部分。数据库的需求分析、应用软件的需求分析与整个系统的需求分析基本上是一致的，也是同时进行的。在第二章已对深圳市投资计划管理信息系统的需求以及总体目标等作了详细的分析讨论，而该系统的数据流图见第四章图4 - 9 。2 概念结构设计段概念结构设计阶段逻辑结构设计阶段数据库物理设计阶段数据库实施阶段数据库运行维护阶段上图3 - 2 数据库设计全过程概念结构设计是将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程。概念结构独立于数据库逻辑结构，也独立于支持数据库雕j d m b s 。它是现实世界与计算机系统的中介，一方面充分反映现实世界，包括实体和实体之间的联系，同时又易于向层次、网状及关系等各种数据模型转换。因而概念结构设计是整个数据库设计的关键所在。概念结构设计主要有4 类方法：第三章数据库设计自底向上：首先定义各局部应用的概念结构，然后集成得到全局结构。自顶向下：首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。逐步扩张：首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩张，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构。混合策略：灵活综合自底向上、自定向下以及逐步扩张法。概念结构设计的所有方法一般都以e - r 模型为工具来描述概念结构。对于自底向上设计法，它通常分为抽象数据并设计局部视图( 分e - r 图) 和集成局部视图两步，见图3 3 。概念结构设计将于本章第三节结合深圳市投资计划管理信息系统给予详细分析讨论，在那儿用自底向上法把现实世界抽象为用e - r 图表示的概念模型，以便转化为关系数据模型进行数据库的逻辑结构设计。设计3 逻辑结构设计概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于计算机系统、更抽象，从而更加稳定。但为了能够用某一d b m s 实现用户需求，则必须将概念结构进一步转化为相应的数据模型，这正是数据库逻辑结构设计所要完成的任务。从理论上讲，设计逻辑结构应该选择最适于描述与表达相应概念结构的数据模型，然后对支持这种数据模型的各种d b m s 进行比较，综合考虑性能、价格等各种因素从中选出最合适的d b m s 。但实际中常常都是在指定的d b m s 上进行逻辑结构设计。其设计环境如图3 4 。图3 4 描述了逻辑设计的输入和输出。在输入信息中，独立于d b m s 的概念模式是指概念设计阶段产生的所有局部和全局e r 图；处理需求是指业务流程、数据库的规模、用户需求；约束条件是指完整性、一致性、安全性要求以及响应时间要求等；d b m s特性则指特定d b m s 所支持的模式和程序语法的规则。在输入信息中，应用程序设计是为应用程序员提供访问路径选择；物理设计指模式的容量、软硬件环境等信息。硕士论文管理信息系统的技术研究与设计逻辑结构设计主要分为两步：将概念模型转化为结构数据模型( 关系模型)对结构数据模型进行优化将概念模型转化为关系模型即是把e r 图转换成初始关系模式，但数据库逻辑设计的结果往往不是唯一的，为进一步减少乃至消除关系模式中存在的异常，提高数据库应用系统的性能，还应适当修改、调整数据模型的结构，即对数据模蒸翟鉴鎏嘉约束条件的概念模型”4 ”处理需求d 咖s 特性逻辑设计d b m s 可处应用程物理设计理的模式序设计图3 一1 4 逻辑设计环境型进行优化。关系数据模型的优化是以规范化理论为指导的，其一般方法是：确定数据依赖；对各关系模式间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系；根据数据依赖理论确定是否存在部分函数依赖、传递函数依赖和多值依赖等，以次判断属于第几范式；按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求，确定对关系模式的分解与合并。数据库的逻辑结构设计涉及到关系代数理论、数据依赖理论及范式理论等，是数据库设计的难点。本章第四节结合深圳市投资计划管理信息系统对此再作详细研究。4 物理结构设计数据库的物理结构主要指数据库的存储记录格式、存储记录安排和存取方法。数据库的物理设计是完全依赖于给定的硬件环境和数据库产品的。在关系模型系统中，因文件形式是单记录类型文件，仅包含索引机制、空间大小及块的大小等，故物理设汁相对丽言比较简单。物理结构设计可分为四步完成：存储记录结构设计：包括记录的组成、数据项的类型、长度以及逻辑记录到物理记录的影射；确定数据存放位置；存取方法设计，即确定如何建立索引：完整性和安全性设计。5 数据库实旋数据库物理设计完成后就可以着手建立数据库。数据库的实施主要包括以下工作( 如图3 5 ) ：用d d l ( d a t ad e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 定义数据库结构；数据录入；编制与调试应用程序( 将在下章详细讨论应用程序开发方法) ；第三章数据库设计1 9数据库试运行。6 数据库运行与维护数据库系统正式运行，标志着数据库设计与应用开发工作的结束和维护阶段的开始。在数据库运行阶段，对数据库经常性的维护工作主要由d b a ( d a t a b a s e a d m i n i s t r a t o r )完成，它包括数据库的转储和恢复；数据库的安全性、完整性控制以及数据库性能的监督、分析和改进等。3 4 数据库概念结构设计数据库是某个企业、组织或部门所涉及的数据的一个综合，它不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的联系。由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，故必须先把具体事物转换成计算机能够处理的数据。在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。即数据模型就是现实世界的模拟。它必须满足三方面的要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。不同的数据模型实际上是提供模型化数据和信息的不同工具。根据模型应用的不同目的，可分为两类。第一类模型是“概念模型”，也称信息模型，它是按用户的观点对数据和信息建模：另一类是按计算机系统的观点对数据建模，可称为“结构数据模型”，包括网状模型、层次模型和关系模型。概念结构设计就是建立现实世界的概念模型，而把概念模型转化为结构数据模型中的关系模型属于逻辑结构设计阶段，将在下节予于讨论。夺概念模型概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是用户与数丝堡主堡塞篁堡堕星墨竺堕垫查竺窒兰堡生一据库设计人员之间进行交流的语言。它具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中各种语义知识，并且简单，清晰，易于用户理解。概念模型最经典的表示