（计算机应用技术专业论文）域运算的实现和域数据模型的应用研究.pdf

域运算的实j 见耵l 域数据模型的心用f c j | _ 究中文摘要当前面向企业的m i s 有着广发泛的需求，然而在基于通用的数据模型设计开发企业m i s 的过程中，始终没有很好地解决诸如组织结构的殴计和访问控制的处理等问题。这是因为通用数据模型没有提供相应的数据组织方式来支持企业信息的管理。于是，一种针对企业管理信息特点的适用于企业m i s 的专用数据模型域数据模型应运而生。本文首先介绍了主要的通用数据模型和专用数据模型，分析归纳了企业管理信息的特点。接着，介绍了域数据模型的一般概念，包括域数据模型的描述、域关系的表示和运算、基于域数据模型的访问控制方法等。在此基础上，详细介绍了域数据模型中的域运算及域操作，给出了四种域运算和四利- 域操作的定义，还分别给出了这些域运算和域操作的实现算法。然后，归纳总结了域数据模型的特点，结合实例探讨了域数据模型的应用方法，还对域数据模型的应用效果进行了分析比较。本文介绍的域数据模型足个能很好地支持企业m i s 设计开发和维护的专用数据模型，能够在很大程度上提高系统开发效率。本文给出的两个应用域数据模型的实例，不仅验证了域数据模型的有效性和实用性，而且为m i s 的设计。开发人员使用域数据模型提供了示范。关键词：通用数据模_ ! i ! 、专用数据模型、域数据模型、管理信息系统、访问控制作者：刘瑜指导老师：杨季文a b s t r a c ta tp r e s e n t ，t h ee n t e r p r i s e o r i e n t e dm 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 ) h a sag r e a tm a r k e td e m a n d b u t ，s o m ep r o b l e m s ，s u c ha st h ed e s i g no fe n t e r p r i s es t r u c t u r ea n dt h ep r o c e s so fa c c e s sc o n t r o l ，a r en o tr e s o l v e dc o m m e n d a b l yi nt h ed e v e l o p m e n ta n dm a i n t e n a n c eo fm i sw h i c hi sb a s e do ng e n e r a ld a t am o d e l t h er e a s o ni st h a tg e n e r a ld a t am o d e lc a n tp r o v i d eac o r r e s p o n d i n gw a yo fd a t ao r g a n i z a t i o nt os u p p o r tt h em a n a g e m e n to fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n t h e r e f o r e ，ak i n do fs p e c i a ld a t am o d e ln a m e dd o m a i nd a t am o d e l ( d d m ) h a se m e r g e da st h et i m e sr e q u i r e ，w h i c hf i tt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fe n t e r p r i s em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o na n di su s e df o re n t e r p r i s em i s f i r s to fa l l ，t h ep a p e rg i v e sa ni n t r o d u c t i o nm a i n l ya b o u tt h eg e n e r a ld a t am o d e la n dt h es p e c i a ld a t am o d e l ，a n a l y z i n ga n dc o n c l u d i n gt h e。c h a r a c t e r i s t i c so fe n t e r p r i s em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n t h e n ，t h et h e o r i e so fd d mi sf u l l ye x p l a i n e di nt h ep a p e r ，i n c l u d i n gt h ed e s c r i p t i o no fd d m ，t h ed e n o t a t i o na n do p e r a t i o no fd o m a i nr e l a t i o n ，a n dt h ea c c e s sc o n t r o lm e t h o db a s e do nd d m o nt h i sb a s i s ，t h ep a p e rd e m o n s t r a t e si nd e t a i lt h ed o m a i no p e r a t i o na n dd o m a i nm a n i p u l a t i o no fd d ma sw e l la st h ed e f i n i t i o na n dt h ei m p l e m e n t a t i o no fa r i t h m e t i cf o rf o u rd o m a i no p e r a t i o na n df o u rd o m a i nm a n i p u l a t i o n s t h e n ，w es u m m a r i z e ，w i t he x a m p l e s ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so fd d ma n de x p l o r et h ea p p l i c a t i o no fm e t h o d so fd d ma n df i n a l l ya n a l y s e sa n dc o n t r a s t sa r em a d eo nt h ee f f i c i e n c yo ft h em o d u l e t h ed d mt h a tw ei n t r o d u c e do nt h i sp a p e ri sas p e c i a ld a t am o d e l ，w h i c hi sd e s i g n e dt ob e t t e rs u p p o r tt h ed e v e l o p m e n ta n dm a i n t e n a n c eo fe n t e r p r i s em i sa n dc a nl a r g e l ye n h a n c et h ee f f i c i e n c yo ft h ed e v e l o p m e n to fs y s t e m s t h et w oe x a m p l e sw eg i v e nc a nn o to n l yc e r t i f yt h ev a l i d i t ya n dr e l e v a n c eo fd d mb u ta l s op r o v i d eag o o de x a m p l ef o rt h ed e v e l o p e rt h ei m p l e m e n t a t i o no fd o m a i no p e r a t i o na n da p p l i c a l i o nr e s e a r c ho l ld o m a i nd a t am o d e la b s l r a c io fe n t e r p r i s em i st of o l l o wk e y w o r d s ：g e n e r a ld a t am o d e l ，s p e c i a ld a t am o d e l ，d d m ，m i sa c c e s sc o n t r o lw r i i t e nb yl i uy us u p e r v i s e db yy a n gj i - w e ny9 5 7 17 2苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。研究生签名：盥日期：塑! ：! ：箩学位论文使用授权声明苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。研究生签名：立型盟日期：三型导师签名：他日期：丝堑：墨域运算的实现羽l 域数糖；模型的斑i j 研究1 1 课题的提出第一章引言随着信息技术的飞速发展和企业规模的日益扩大，越来越多的企业单位已经充分意识到，拥有一套符合自己特色的管理信息系统能够大大提高企业的管理水平和工作效率，增强企业在市场中的竞争力。企业管理信息化已成为我国信息化工程的一个重要组成部分，它是实现整个国民经济信息化的基础。近年来，国内外很多知名的软件公司对管理信息系统( m i s ) 的开发都投入了很大的热情。通过研究学习国内外开发m i s 的相关技术，并结合几年来从事m i s开发的经验教训，我们发现，由于企业管理信息自身的一些特点，在开发m i s 的过程中，对数据访问权限的控制始终是一件较为复杂的事情。系统开发人员必须花费大量的时间编写繁琐、复杂的代码来支持权限管。理。更不幸的是，当企业的组织结构或访问控制要求发生改变时，随之引起的权限控制的变化往往会给软件的维护工作带来很大的麻烦。当前，m i s 的开发多是基于传统的关系数据模型或面向对象数据模型。然而，关系数据模型和面向对象数据模型作为通用的数据模型，它们只是针对数据进行常规的组织和管理，并不能结合不同类型的应用系统的数据特点进行有针对性的组织和管理。因此，系统开发人员在开发m i s 时所遇到的处理访问控制方面的困难，仅仅依靠传统的通用数据模型，是无法从根本上解决的。近二十年来，随着计算机应用技术的广泛深入，计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业，像科学计算、数据处理、辅助技术、过程控制、人工智能和网络应用等 2 1 。每一个领域都希望能够得到一个符合自己特色的数据库系统的支持。在这种环境下，一些专门服务于某一特定领域的新型专用数据模型应运而生了。例如，多媒体数据模型、实时数据模型、元数据模型、w e b 数据模型和空间数据模型等。受这种思想的第章引言域运算的实现和域数据模型的应用研究启发，并且在充分考虑了企业m i s 应用领域的组织结构、数据的归属和访问控制的特点的基础上，提出了一种专门应用于企业m i s 开发的数据模型，称为域数据模型。就目前的研究状态看，该模型能够有效地解决企业m i s 中权限管理和访问控制这些普遍的问题。1 2 课题的内容本课题是“域数据模型研究与实现”课题的一个子课题。“域数据模型研究与实现”课题包含内容较多，包括对域数据模型的提出背景的分析、域数据模型的理论研究、域数据模型的实现和域数据模型的应用等多个方面。这些内容由一个课题组分工合作共同完成。这里的课题内容主要是指本人的工作内容。( 1 ) 通用数据模型以及其它专用数据模型的学习和研究。对现有的通用数据模型主要是关系模型和面向对象模型进行学习和研究，期望找出在基于通用数据模型开发和维护企业m i s 的过程中，不能方便地实现权限管理和访问控制的原因。学习了当前几个主要专用数据模型的成功经验，这些成功经验为域数据模型的建立提供了重要的参考。( 2 ) 企业管理信息的分析。通过对多个企业的实地考察，并结合实际工作经历，对企业的管理信息作了具体分析。在此基础上，归纳总结了企业的组织结构以及在这样的组织结构下的数据归属和访问控制等方面的特点。( 3 ) 域数据模型的理论研究。参与了域数据模型理论的研究过程，重点参与了域运算部分的研究。域数据模型的理论研究内容主要包括域数据模型的概念、形式化描述、域数据模型的组织结构的分析、域关系的表示及运算、域运算和域数据模型的访问控制方法等。( 4 ) 域运算的分析和实现。以域关系运算为基础，定义和实现了四种域的基本运算。这四种基本运算分别为域的加运算、域的减运算、实体的加运算和实体的减运算。基于这些域的基本运算，还定义和实现了四种域的复合运算。域的复合运算又称域操作，包括域的移动操作、实城运算的实耻和域数据 j l 型的成川研究第章引畜体的移动操作、域的分散操作和实体的分散操作。域运算的实现是整个域数据模型实现中的一个重要组成部分。( 5 ) 域数据模型的应用研究。结合实际应用，探索了应用域数据模型的具体方法，并分析比较了应用域数据模型的具体效果。给出了应用域数据模型的一般方法和详细实例。1 3 课蹶的意义本课题的主要内容是：域数据模型中域运算的分析与实现；域数据模型的应用研究。本课题是“域数据模型研究与实现”的不可缺少的重要组成部分，所做的工作对研究与实现域数据模型具有重要的意义。具体反映为如下几点。( 1 ) 对企业管理信息的特点作了深入分析。这些特点是提出和建立域数据模型的重要依据。( 2 ) 域运算是域数据模型的重要组成部分。域运算是调整域的组成的基本操作。域与域之间以及域与实体之间的关系是通过域运算来建立的。域运算的实现是实现访问控制的前提和准备。( 3 ) 域数据模型的应用研究不仅验证了域数据模型的价值，而且为推广应用域数据模型起到了示范和促进作用。通过应用研究，验证了域数据模型的实用性和有效性，同时也为改进和完善域数据模型提供了重要的依据。通过应用研究，进一步归纳总结了域数据模型的特点，给出了应用域数据模型的一般方法，帮助用户对域数据模型有更深入的了解和认识，为推广应用域数据模型创造了良好的条件。本课题介绍的域数据模型作为一个专用数据模型，它符合企业管理信息的特点。基于域数据模型开发企业m i s 的思想更为直观，更容易为系统开发人员所理解。由于应用域数据模型能够让开发人员更多地专注于m i s 中业务流程的处理，而不再需要花大量的精力去关心系统中访问控制和权限管理这些棘手问题，因此，能够大大提高系统的开发效率，降低软件的开发成本。第一章引育域运算的实现和域数据模型的应用研究1 4 本文的组织结构本文随后的内容按如下顺序组织：第二章介绍了域数据模型的提出背景，包括对现有通用数据模型的介绍、当前主要专用数据模型的简单介绍和企业管理信息特点的分析。第三章介绍了域数据模型。从域数据模型的概念入手，给出了域数据模型的形式化描述、数据结构、访问控制方法、域关系的表示和域关系的运算等内容。最后，介绍了域运算的概念。第四章详细介绍了域运算的分析与实现。首先，结合具体的应用场景，给出了四种域运算的定义；然后，介绍了为实现域运算所作的基础准备；最后，具体介绍了域运算的实现以及基于域运算的域操作的分析和实现。第五章结合实例开展了域数据模型的应用研究。在归纳域数据模型的特点和一般应用方法的基础上，结合实例“面向企业的管理信息系统”，介绍了域数据模型在系统开发阶段的具体应用，结合实例“企业组织结构的调整”介绍了域数据模型在系统维护阶段的具体应用，并分别对域数据模型的具体应用效果作了分析比较。第六章作为总结，指出域数据模型的价值以及它的不足和有待完善的地方，并对域数据模型的未来工作进行了展望。j域运算的实现和域数姑模型的应用研究第二章丰 | 关背景介耋召2 1 通用数据模型2 1 1 数据模型第二章相关背景介绍模型是现实世界特征的模拟和抽象。数据模型( d a t a m o d e l ) 也是一种模型，它是现实世界数据特征的抽象。在数据库中，数据模型被用来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息【3 】。数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。它是数据库系统的核心和基础。数据模型的种类很多，按其用以描述数据库结构的概念类型可分为概念数据模型( c o n c e p t u a ld a t am o d e l ) 、逻辑数据模型( l o g i cd a t am o d e l )和物理数据模型( p h y s i c a ld a t am o d e l ) 4 1 。概念数据模型提供的概念与许多用户理解的方式很接近。例如，使用了诸如实体、属性和关系等概念。实体( e n t i t y ) 表示数据库中描述一个现实世界对象或概念，如一个员工或一个项目。属性( a t t r i b u t e ) 表示进一步描述一个实体的重要性质，如员工的名字或工资。两个或多个实体间的关系( r e l a t i o n ) 表示的是两个或多个实体间的一个关联，如一个员工和一个项目间的关系。逻辑数据模型提供的概念可以为最终用户所理解，但也没有太背离数据在计算机中的组织方式。逻辑数据模型隐藏了数据存储的一些细节，但可以用一种直接的方式在计算机系统上实现。该类数据模型是传统商业d b m s 中使用率最高的模型。其中包括广泛使用的关系数据模型( r e l a t i o n a ld a t am o d e l ) 。物理数据模型提供的概念通常对计算机专家很有意义，但对一般的最终用户而言没什么用处。物理数据模型通过提供诸如记录格式、记录次序和存取路径等信息，来描述数据是如何作为文件在计算机中存储的。第二章柏关背景介绍域运算的实现和域数捌模型的应用研究2 1 2 通用数据模型介绍当前最为大家所熟悉的通用数据模型是关系模型和面向对象模型。下面简单介绍下这两种数据模型。1 关系模型关系模型( r e l a t i o n a ld a t am o d e l ) 是目前最重要的一种数据模型。关系数据库系统采用关系模型作为数据组织方式【3 】。关系模型的数据结构非常单一。在关系模型中，现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系即二维表来表示。关系模型给出了关系操作的能力，关系操作的特点是集合操作的方式，即操作的对象和结果都是集合。关系模型的三类完整性约束分别是实体完整性、参照完整性和用户定义完整性( 3 j 。与其它数据模型相比，关系模型的突出优点有如下几点【5 】：( 1 ) 关系模型提供单一的数据结构形式，具有高度的简明性和精确性。( 2 ) 关系模型的逻辑结构和相应的操作完全独立于数据存储方式，具有高度的数据独立性。( 3 ) 关系模型使数据库的研究建立在比较坚实的数学基础上。关系运算的完备性和设计规范化理论为关系数据库技术的成熟奠定了基础。2 面向对象模型面向对象模型( o b j e c t o r i e n t e dm o d e l ) 是面向对象思想在数据库系统中的应用。它的基本思想是将数据及操作这些数据的程序代码封装在一个对象里，相似结构的对象抽象成类m j 。对象( o b j e c t ) 是面向对象模型中最基本的概念。它是客观世界中概念化的基本实体【6 】。对象由属性( a t t r i b u t e ) 和操作( m e t h o d ) 两部分构成。属性表示对象的状态、组成和特征。操作表示对象的行为方式。除对象以外，面向对象模型中还有其它一些核心概念，如对象标识、封装、域运算的实现和域数捌模型的应用研究类、类层次、继承和对象嵌套等【3 】。面向对象模型的数据操纵有类的定义和操纵、对象的方法的定义和对象的操纵，完整性约束有唯一性约束、存在性约束和予类型约束【7 】。面向对象数据模型与关系数据模型相比具有如下优点：( 1 ) 不仅能存储数据、而且存储了定义在数据上的操作。( 2 ) 能处理对象之间复杂的引用和约束关系，并能通过复合对象定义嵌套结构的数据类型。( 3 ) 提供很强的模型扩展能力，数据模型改变时应用程序仍能正常工作。( 4 ) 将对象作为一个整体来存储和检索节省开销【8 】。尽管近年来在通用数据模型领域，面向对象模型正在蓬勃发展，但关系数据模型还占据着通用数据模型的主导地位【9 】，在世界范围内得到主流应用的还是经典的关系数据库系统，比较知名的如d b 2 和i n f o r m i xd y n a m i cs e r v e r ( i b m 公司推出) 、o r a c l e 和r d b ( o r a c l e 公司推出) 、s q ls e r v e r 和a c c e s s ( m i r c o s o f t 推出) 1 4 l 。因此，本文以下内容中所讨论的通用数据模型是指关系数据模型。2 1 3 通用数据模型的不足通过对多个大型e r p 软件的分析，并结合两年来参与多个实际项目开发的切身体会可以发现，在应用通用数据模型开发和维护企业m i s 的过程中，对系统中访问控制【2 6 】的处理始终是一件复杂而繁琐的事情。为了实现访问控制，系统开发人员往往需要编写大量的应用层代码。并且，当企业的组织结构发生调整或访问控制要求发生改变时，系统可维护性相当差。存在上述不足的主要原因是，通用数据模型都是站在数据结构的层面考虑问题的，没有站在应用结构的层面考虑问题。例如，在关系模型中，数据都有固定的结构，并按其结构分类存放于不同的二维表中。如企业管理信息中的人员基本信息、客户信息、采购合同信息以及销售合第二章柏关背摄介烈域运算的实现和域数据模型的虚用研究同信息等，描述这些信息的数据由于结构都不同，因此，它们均存放于不同的二维表中。在企业m i s 中，这种数据的高度结构化管理对系统中访问控制的处理是非常不利的。因为，在企业中，不同用户对具有相同结构的数据的访问权限往往是不同的。例如，对于客户信息表中的两条数据记录，一条是销售员甲录入的，一条是销售员乙录入的。如果企业规定销售员之间不共享客户信息，则销售员甲和销售员乙对相同结构的两条描述各自客户信息的记录的访问权限是完全不同的。此外，在企业中，同一个用户往往对多种数据结构的数据拥有访问权限。例如，一个销售员同时掌握了客户基本信息和与客户签订的销售合同信息，而描述客户基本信息和销售合同信息的数据是两种不同结构的数据。此外，通用数据模型出于通用性考虑，只是针对数据进行常规组织和管理的通用模型，并不能结合不同类型的应用系统的数据特点进行有针对性的组织和管理。因此，通用数据模型缺乏很好的直观性，不能非常方便地把所要表述的数据实体和实体之间的关系表达清楚，也就是说与应用的结合不紧密。2 2 专用数据模型2 2 1 专用数据模型介绍专用数据模型是指专门用于某一特定应用领域的数据模型。随着计算机应用的不断深入，产生了很多新的应用领域。每一种应用领域都具备鲜明的特色。传统的数据模型是出于通用性思想设计的，不可能很好地支持这些专业应用领域0 1 。为了适应数据库应用的多元化的要求，在传统数据模型的基础上，结合各个应用领域的特点，研究适合该应用领域的数据模型已成为当前数据库技术发展的一个新的特征。当前颇具影响力并且研究较为成熟的专用数据模型有：用以解决多媒体数据的表示、存储和媒体同步的多媒体数据模型j ，为了有效管理大量空间数据而提出的空间数据模型( 12 1 ，用以处理时态数据管理的时态域运算的实现年“域数据艇型的应用研究第二章相关背景介绍数据模型1 3 1 ，为了满足应用系统中严格的时间性要求而提出的实时数据模型4 】，用以处理w e b 上海量数据信息的x m l 数据模型u 5 1 ，用以处理应用系统中不确定的非精确数据的概率数据模型 1 6 1 等等。2 2 2 专用数据模型的建立通过分析和研究上述专用数据模型可以发现，它们的建立过程存在一些相似之处。首先，建立的原因都是因为传统的数据模型不能完全满足某个领域的需求。为了适应实际应用的需要，针对某一领域的数据对象的特点，建立特定的数据模型。其次，这些专用数据模型都不是凭空建立的。它们都以传统的数据模型为基础，有些是对关系模型的扩展和修改，有些是具有某些面向对象特征的数据模型。下面就以实时数据模型为例说明建立一个专用数据模型的一般过程。一当今很多数据库应用往往有很强的时间性要求，如工业工程控制系统、雷达跟踪与控制系统、股票市场监控系统等等。由于传统的关系数据模型没有引入时间概念，基本上不能处理与时间有关的数据，因此，人们提出了一种实时数据模型。该模型将数据及其操作的时态与定时性统一到模型中，用户可定义和访问数据的时间特性( 时态及定时性) ，处理事务及数据库事件的定时限制。文献i t 4 介绍了实时数据模型的建立过程。首先给出了实时数据模型的概念。然后定义了组成实时数据库的三类实时数据对象和实时数据库的结构。三类实时数据对象分别为映射对象、导出对象和不变对象。接着重点讨沦了实时数据对象的时间关系代数操作。时间关系代数是时间数据操作的基础。最后，给出了实时数据库中的各种时间限制。总的说来，建立一个专用数据模型一般需要经历以下过程：( 1 ) 对要使用该数据模型的专业领域进行深入分析，归纳总结出该领域中数据对象的特点。( 2 ) 依据专业领域中数据对象的特点，定义数据对象和数据对象之第二常柑荧背茁 介绍域运算的实现和域数据模型的应用研究间的关系。( 3 ) 依据数据对象和数据对象间的关系确定数据组织方式即数据结构。( 4 ) 定义数据对象的各种操作。( 5 ) 给出操作的完整性约束条件。2 3 企业管理信息的特点课题的目标是设计并实现一个能够应用于m i s 开发和维护的数据模型，并且此类m i s 主要是面向企业的，因此首先必须充分了解企业管理信息的特点。通过参与企业e r p 软件的开发和对多个企业的实地考察，总结出了企业管理信息具有如下特点。2 3 1 组织关系明确大型正规企业都有比较明确的组织关系，一般多采用分层的金字塔型的组织结构。企业内部存在着明确的上下级隶属关系。图2 - 1 展示了一个常规企业的部分组织结构。图2 - 1 常规企业的部分组织结构域遄摊的吱现和域数据模型的应用研究图2 - 1 中实线表示下级对上级的隶属关系，如生产部和采购部归分管副总2 管理。图中的虚线表示下级对上级的信任关系，如采购部虽不归财务总监管理，但财务总监被授权可以了解采购部的采购情况。从图2 一l 中可以看出一个下级组织只能隶属于一个上级组织但可以信任多个上级组织；一个上级组织既可以管理多个下级组织也可以被多个下级组织信任。2 3 。2 组织结构变动频繁在一个企业中，组织结构的调整是比较频繁的现象。为了提高企业内部管理水平，增强企业的市场竞争力，调整不合理的组织结构以适应形势的发展，对很多企业来说是明智的决定。当企业的外部环境、知识技术以及竞争战略和产业特征等外部因素发生变化时，组织结构也必须做出相应的调整 t t l o 图2 2 和图2 - 3 分别是某个企业的部分组织结构在调整前和调整后的两种不同的状况。酗2 - 2 调整前的组织结构圈第二奄丰u 荚背嫩介绍域运算的实现和域数姑模型的应用研究总经理分管副总1甲产品部=客服部兰! ! ! 巳- j l竺兰竺i l 竺! ! 竺! l竺兰竺i |兰竺兰l l竺竺竺ii 兰! 兰竺! i l ! ! 兰竺图2 - 3 调整后的组织结构图图2 - 2 代表了典型的职能制组织结构 t s o 企业按照职能的不同划分为若干个部门。这种组织结构最大的优点是能充分发挥职能机构的专业管理作用。目前，绝大多数企业都采用这种组织结构形式。但这种组织结构也存在明显的缺点，如不利于建立和健全各级行政负责人和职能科室的责任制，容易造成纪律松散、生产管理秩序混乱等。图2 - 3 代表了典型的产品事业部制的组织结构 t s o 这种组织结构的特点是从产品的原料采购，成本核算，产品制造，一直到产品销售，均由事业部及所属工厂负责，实行单独核算，独立经营，公司总部只保留人事决策，预算控制和监督大权，并通过利润等指标对事业部进行控制。这种组织结构比完全采用职能部门管理更有弹性，更容易适应企业的扩展与业务多元化要求。目前，我国一些大型企业集团或公司多采用这种组织结构引。2 3 3 业务关系联系紧密和流程性强业务关系联系紧密和流程性强是企业的又一大特性。几乎所有的企业都拥有自己的业务流程。图2 - 4 展示了一个综合型企业的销售流程。域运算的实现帛i 域数据模型的应用研究第二章柑关背j 介绍销售计划采购计划生产计划外协计划销售开票销售报价卜一销售合同卜一合同审批需求计划卜卜一需求审批卜一物品需求出库确认卜一出库审批卜一销售出库图2 - 4 一个绿台型企业的销售流程从图2 4 中可以看出不同业务之间互相联系，相互制约。由于描述企业管理信息的数据与其业务内容是紧密联系的，因此对某个确定的用户，他对数据的访问权限会跟随业务流程向前推进动态地发生变化。例如对于企业里的物料需求分析师，只有在与客户签订的销售合同通过上级审批后，才能对这张销售合同上所有物品进行物料需求分析，并制成相应的物料需求单。并且，在物料需求单通过上级审批之前，分析师都可以对其进行查询、修改和删除。但当物料需求单已经通过上级审批甚至已进入下一流程时( 如已制需求计划) ，分析师就不能修改和删除物料需求单了，只能查询。2 3 4 资源约束与资源共享并存资源约束与资源共享并存是企业中的一个普遍现象。例如，企业为了扩大采购源以最大限度地降低采购成本，常常在采购员之间共享供货商的信息。但为了激励业务员的竞争意识，减少因业务员离职给企业带来的损失，大多数企业不会在业务员之间共享客户信息。此外，在企业中，多个用户之间虽然能够共享某些资源，但对这些共享资源的访问权限还是不同的。如采购员甲和采购员乙的角色同为采购员，他们均拥有输入、查洵以及修改采购合同的权限，并且他们之间可以互相查询对方所做的采购合同。但采购员甲只能修改自己所做采购合同而无权修改采第二章相关背饿介绍域运算的实现和蛾数抛模型的应用研究购员乙所做的采购合同。2 3 s 访问控制与数据归属的联系通过对上述企业管理信息特点的分析可以发现，在企业m i s 中，对数据的访问权限与数据的归属情况密切相关。首先，组织关系明确意味着企业中的数据都有明确的归属，归属情况的不同决定了访问权限的不同。如图2 - i 所示，由于采购部隶属于分管副总2 ，信任财务总监，但和分管副总1 没有任何关系，因此，对于所有描述采购部信息的数据，分管副总2 可以查询、修改、删除，财务总监可以查询，但分管副总l 没有任何访问权限。其次，由于组织结构的调整而导致的访问控制的改变，其根本原因是数据的归属发生了改变。如图2 - 2 和图2 - 3 所示，在组织结构调整前，由于整个采购部都归分管副总1 管理，因此分管副总1 对所有描述采购部信息的数据包括描述生产车间1 的采购信息的数据和描述生产车间2的采购信息的数据都拥有查询、修改等访问权限。在组织结构调整后，由于产品事业部按照产品种类的不同分成了两个产品事业部，采购部也拆分成两个采购组分别为其采购，并且只有甲产品事业部隶属分管副总l ，因而此时分管副总1 只对描述生产车间1 的采购信息的数据有查询、修改访问权限，对描述生产车间2 的采购信息的数据不再具备任何访问权限了。再次，用户对同一数据对象的访问权限会随着业务流程的推进动态地发生改变。这一点同样可以看作是由于数据的归属情况发生了改变。当物料需求分析师制完一张物料需求单，并且还没有通过审批时，可以看作此时的物料需求单完全属于这个物料需求分析师，他可以对这张单据进行查询、修改和删除操作。旦这张单据通过上级审批，可以认为此时这张物料需求单不再完全属于这个分析师了。所以此时他只能对这张单据进行查询操作。最后，企业中资源约束与资源共享并存的现象是数据归属问题的根域运算的实现和域数袖：模型的应用研究第二章柏关背景介绍本体现。例如，对于一张由采购员甲完成的采购合同，它属于采购员甲不属于采购员乙，因此采购员甲对它拥有查询、修改和删除的访问权限，而采购员乙对它只拥有查询的权限。薷三静域数搀横型域运算的宴现和域数据模型的衄埘研究第三章域数据模型本章在介绍域数据模型的有关基本概念后，给出了域数据模型的形式化描述和域的图示法，介绍了域关系的表示、域关系运算、域运算，最后还对域数据模型的访问控制方法作了说明。3 1 域数据模型的提出目前，在基于通用的关系模型开发和维护企业m i s 时，对于某些问题的处理始终是一个难题，比如，组织结构的设计和访问控制的处理等。这些问题是和企业中数据的组织方式以及数据的归属等问题密切联系的，现有的数据模型不能很好地支持对这些问题的数学模型的描述，使得m i s 的开发在解决这些问题的时候都必须用大量的应用层代码来处理。为弥补通用数据模型在开发和维护企业m i s 中的不足，一种专门针对企业管理信息特点的新的数据模型域数据模型应运而生了。因为现在实用的数据库系统大多数都是建立在关系模型之上的口l ，所以域数据模型的提出仍然以关系数据模型为基础。该模型对数据的管理采用逻辑上分层的方法，把应用系统对数据的访问分成两个层次。与数据库接口的为下层，与业务系统接口的为上层，如图3 。1 所示。上层又称业务接口层或域层。下层又称数据管理层或实体层，它仍采用传统的关系数据模型，所描述的数据都为结构化数据。城运算的实现和域数据模型的应用研究业务接口( 域) 层数据管理( 实体) 层业务系统域1域2实体1实体2 实体l实体3实体4关系型数据库域数据模型图3 - l 域数据模型图3 1 中的实体l 、实体2 和实体3 分别表示不同结构的数据，它是通过通用的关系数据模型来描述的，相当于不同结构的数据表中的纪录；域l 、域2 分别表示两个不同的数据拥有者，相当于不同的数据容器。从图3 一i 中可以看出，域数据模型为结构化的关系数据模型做了一个半结构化的访问视图。半结构化数据是指那些既不是完全无结构的，也不是关系数据库系统中那些有严格结构的数据 t 9 o 通过域数据模型的支持，不再直接通过关系数据模型访问数据，而是首先访问域，透过抽缘的域，进一步访问属于这个域的所有数据对象。域数据模型的提出充分考虑了企业m i s 经常涉及的组织结构、数据归属和访问控制等问题，并借鉴了其它专用数据模型的成功经验。该模型在现有的数据库管理系统上构造一个访问控制层，该访问控制层面向系统开发人员提供大量的数据访问层的应用接口，极大地方便系统开发人员开发企业m i s ，可以大大地提高程序的开发效率，缩短开发周期。3 2 域数据模型的概念用域结构来表示数据的组织方式的模型称为域数据模型。下面就来具体介绍域数据模型中的几个重要概念。第三章域数据模型域运算的实现和域数据模型的应用研究1 实体( e n t i t y )具有某种固定结构的数据对象称为实体，用符号e 表示。例如，企业员工的基本信息由工号、姓名、工作岗位和工龄等项组成。员工张三的基本信息就是一个实体。它相当于关系数据模型中一张二维表里的一条纪录。员工基本信息表包含了多个像张三这样的员工的基本信息。把多个相同结构的实体构成的集合称为实体集，用符号e 表示。它就相当于关系模型中的一张二维表。2 域( d o m a i n )管理信息的范围称为域，用符号d 表示，它相当于一个包含数据的容器。域可大可小，在企业中，大到整个公司小到一个普通员工，都可以把他们看作是个域。一个域既可以包含多个不同结构的实体，也可以包含多个其它域。例如，企业中销售部经理既掌管了一些客户基本信息又拥有一些销售合同信息，此外他还领导多个销售员。这里的客户基本信息和销售合同信息属于不同结构的实体，而销售员则是一个域。3 关系( r e l a t i o n )域和域之间以及域和实体之间的联系称为关系，用符号r 表示。如2 3 节所述，企业中存在严格的上下级关系，在这里体现为域和域之间的关系，如部门经理和普通员工之间的关系。描述信息的数据都有明确的归属，在这里体现为域和实体之间的关系，如销售员和销售合同的关系。4 其它元素及元素间的关系基于上述三个基本元素的定义，下面给出其它元素以及元素间关系的定义。( 1 ) 域成员，记作m e m 。凡是与某个域之间存在某种关系的域或实体都是这个域的域成员。域运算的实现和域数据模型的也_ l i ；| 研究第三章域数制模型( 2 ) 域成员集，记作m 。一个域的所有域成员的集合称为域成员集。( 3 ) 权限，记作p e r m 。用以区分用户对数据的不同访问方式。( 4 ) 第i 个实体集中的第j 个实体用符号e 表示。( 5 ) 第i 个实体集中第j 个实体的所有属性的集合用p r 训表示。( 6 ) 第i 个域和该域中第j 个成员之间的关系用r 表示。3 3 域数据模型的描述3 3 1 形式化描述在定义了域数据模型中基本元素以及元素间关系的基础上，下面给出域数据模型的形式化描述。( 1 ) d f - 。d i d f 代表一个域的唯一标识。域是个由域标识和成员集组成的二元组。域是一个容器，其中包含所有由域或实体和关系构成的成员的集合。( 2 ) m 。= ( m e m j ，j = o ，1 ，2 ，3 。域的成员集由多个域成员构成。( 3 ) m e m j = ，其中e ( k , o e k ，k = o ，l ，2 ，3 。域成员也是一个二元组，它有两种可能的结构：一是由某个子域和主域与子域的关系构成：二是由某个实体和主域与实体的关系构成。( 4 ) e t = e 阮小x = o ，1 ，2 ，3 ) 。实体集由相同结构的实体构成。( 5 ) 。他f j - 。e i d f 代表一个实体的唯一标识。实体是一个由实体标识和实体的属性集构成的二元组。( 6 ) j - 。关系是一个三元组。描述一个关系，必须描述清楚三方面的内容：关系的源端、关系的目标端和权限。关系的源端只能是域，而关系的目标端可以是域或实体。权限类别有两种。( 7 ) p e r m = bjt 。权限的类别有两种：b e l o n g t o ( 以下简写为b ) ，它代表被访者与访问者之间的一种属主关系；t r u s t e d ( 以下简写为t ) ，它代表非属主情况下的可访问关系( 信任关系) 。这里约定将权限为b 的关系称为b 关系，权限为t 的关系称为t 关系。第三章域数据模型域运算的实现和域数据模型的应用研究3 3 2 域的图示法为了便于对域和域数据模型的分析，引入域的图示法。首先来定义域的图示法中需要用到的几种基本符号，图3 2 给出了这些基本符号。其中圆圈代表域，矩形代表实体，实线箭头代表b 关系，虚线箭头代表t关系。也) 固 b )c)d)图3 - 2 几种基本的构图元素下面就通过以上四种元素的图示法来绘制一个完整的域图，同时在绘制的过程中应当遵循以下规则。( 1 ) 画一个圆圈，并标识d 。来代表一个域。( 2 ) 画一个矩形，并标识e 阢，j 来标识一个实体。( 3 ) 如果一个域或实体是某个域x 的成员，并且它与域x 的关系为b 关系，则从域x 画实线箭头到该域或实体。( 4 ) 如果一个域或实体是某个域x 的成员，并且它与域x 的关系为t 关系，则从域x 画虚线箭头到该域或实体。如图3 3 就是按此规则绘制的一个简单域图。图3 - 3 一个简单域图1 1 3 3 表示域d o 有两个域成员分别为d 和d 2 ，四个实体成员分别为。似小。似2 j 、e j $ 1 e j 。并且，d o 与d 卜e m 小e ( 0 , 2 j 和。刚j 的关系为b 关系，d o 与d 2 和e r ，j j 的关系为t 关系。为了便于理解同时也为了方便绘制，可以引入一种简化规则对域图2 0，_黝域运算的实脱车域数据模型的应j j 研究第j 章域数据摸型进行简化。具体规则是如果一个域中包含多个相同实体集的实体，这些实体和该域都具有某种关系，则相同关系的实体可以叠画在一起，并且与域之间只画一条箭头线即可。按此规则可以将图3 3 简化，简化后的域图如图3 4 所示。幽3 - 4 何化后的域图3 3 3 域图的应用!对域图的应用具体表现为通过域图来表示企业的管理信息，也就是通过域图的转换将企业的管理信息抽象为域数据模型能够描述的数据。图3 5 反映了一个企业的部分管理信息，包括企业的部分组织结构和组织掌握的信息。图3 - 5 企业的管理信息图第三章域数据横型域运算的实现和域数扣i 模型的应用研究图3 5 中除了采购部、销售部和产品事业部与总经理秘书之间是信任关系，其它下级与上级或数据和人员之间都是隶属关系。依据域的图示法和图示法的各项规则，可以将这个企业管理信息图转换为域数据模型的域图，如图3 - 6 所示。图3 - 6 表不企业管理信思的域图3 3 4 域的数据结构从上述域的图示法的描述以及对域图的应用中可以看出，用域图来表示一个域是很简单和直观的。但是真正要使用域图来研究域，还必须弄清楚域图的结构。首先，在域模型中，允许一个域被授权访问另一个域中的成员，因此，域图二定是图而不是树。如图3 - 6 所示，d 2 到d ；的连线表示总经理秘书被授权能够访问隶属于分管副总1 的采购部的信息。然后，由于域图的使用领域是一个严格分层管理的信息系统，组织之间存在明确的上下级关系，因此域图应该用有向图来表示。如图3 - 6所示，d 。到d ，、d 2 和d j 的有向连线明确表示总经理与分管副总l 、分管副总2 和总经理秘书是上下级关系。最后，从域图结构本身的定义来看，域图中是可以包含环的。但是，同样考虑到域图的使用领域是一个严格分层管理的信息系统，所以产生环必将使权限管理陷入混乱。因此，本文规定域图是无环图。域运算的实现和域数槲髓型的应用研究第三章域数据模型综上所述，域图是一个有向无环图。因为域图代表了域结构的数据组织方式，因此可以确定域的数据结构是一个有向无环图。3 3 5 域的约束条件为了能够规范地对域进行描述和管理，必须对域的表示方法进行一定的限制，制定一些约束条件，主要包括以下几点。1 域必须有标识d i dd i d 作为域的一个部分，被强制固化在域的描述中。因为，域是一个复杂的复合体，其中可能会包含大量的子域和结构各不相同的实体，以什么内容作为一个域