工程信息管理之系统设计概述.ppt

工程管理信息系统 5 1 第五章系统设计 5 2 系统设计的目标与原则系统概要设计系统详细设计 系统设计的任务主要是解决 怎么做 的问题 其目标是进一步实现系统分析阶段推出的系统模型 详细地确定新系统的结构 应用软件的研制方法和内容 5 1系统设计的目标与原则 系统设计的目标 系统的工作质量准确及时性用户友好性系统的可变性可修改性易维护性系统的经济性直接 间接经济效益社会效益 系统工作效率处理能力处理速度响应时间系统的可靠性可抗性平均无故障时间平均修复时间 5 3 系统性代码统一 设计规范标准 数据一次输入多次利用 灵活性开放性和结构可变性 尽量采用模块化结构 提高模块的独立性 可靠性安全保密性 检错及纠错能力等 经济性硬件投资应以满足需要为前提 系统设计应尽量避免不必要的复杂化 各模块应尽量简洁 5 4 5 1系统设计的目标与原则 系统设计的原则 系统概要设计是根据系统分析所得到的系统逻辑模型 数据流图和数据字典 借助一套标准化的图 表工具 导出系统的功能模块结构图 结构化设计 StructuredDesign SD 方法 5 5 5 2系统概要设计 功能模块设计 SD方法是由美国IBM公司的W Stavens G Myers L Constantinl等人提出的 适用于任何软件系统的软件结构设计 SD方法通常与系统分析阶段的SA方法衔接起来使用 借助SA方法得到用数据流图和数据词典描述的系统分析报告 SD方法则以数据流图为基础得到软件的模块结构 是将系统设计成由相对独立 单一功能的模块组成的结构 从而简化研制工作 防止错误蔓延 提高系统的可靠性 在这种模块结构中 模块之间的调用关系非常明确与简单 每个模块可以单独地被理解 编写 调试 查错与修改 模块结构整体上具有较高的正确性 可理解性与可维护性 SD方法的基本思想 在从数据流图导出初始模块结构图时采用一组基本的设计策略 变换分析与事务分析 在对初始模块结构图改进和优化方面有一组基本的设计原则 耦合小 内聚大 和一组质量优化技术 SD方法采用图形表达工具 模块结构图 5 6 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图模块结构图的导出模块结构图的评价模块结构图的改进 5 7 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图是描述系统结构的图形工具 5 8 模块结构图 5 2系统概要设计 功能模块设计 工资系统的模块结构图 1 模块 通常指用一个名字就可以调用的一段程序语句 如 FoxPro中的过程或命令文件 一个模块应具备以下四要素 输入和输出 功能 内部数据 程序代码 5 9 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图 在模块结构图中 用联接两个模块的箭头表示调用 箭头总是由调用模块指向被调用模块 执行后又返回调用模块 2 调用 模块的调用规则每个模块都有特定的任务 只有上级模块才能调用下级模块 模块的通信仅限于上下级模块之间 任何模块不能与其他上下级模块或同组模块进行直接通信联系 某一模块要与其相邻的同组模块进行信息交换 必须通过各自的上级模块 模块调用的次序是从上而下 自左向右 5 10 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图 3 数据一个模块调用另一个模块时 调用模块可以把数据传送到被调用模块供处理 被调用模块又可以将处理结果送回到调用模块 4 控制信息模块间传递某些控制信息用以指导程序下一步的执行控制信息只反映某种状态 不必进行处理 5 11 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图 5 转接符号当模块结构在一张图面上画不下 需要转接到另外一张纸上 或为了避免图上线条交叉时 都可以使用转接符号 5 12 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图 相关概念 统帅与从属 深度 宽度 扇出数 扇入数 A A扇出5 B扇出3 F扇出2 宽度5 宽度2 M扇入2 N扇入3 A统帅B C D E F B C D E F从属A 5 13 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图 1 事务分析以事务为中心的转换方法 一个抽象的高层数据流图 分解后的系统结构图 范围 一般用于转换高层数据流图 优点 能把一个大的 复杂的系统分解成若干个小的 简单的子系统 5 14 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图的导出 数据流图 范围 一般用于将低层数据流图转换成系统模块结构图 如下面的图A转换为图B 5 15 2 变换分析以变换为中心的转换方法 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图的导出 5 16 2 变换分析 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图的导出 评价模块结构图的主要标准是耦合小 聚合大 即块间联系小 块内联系大 5 17 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图的评价与改进 模块结构图改进首先应按照 块间联系小 块内联系大 的质量标准进行检查和修改 其次应注意以下几个问题 1 合理确定模块的扇入和扇出扇入数为1的模块一般可以合并到它的上层模块 扇入数较大时 不能向上合并 一个模块具有多个功能时 应考虑进一步分解 扇出 对扇出数过少 例如1和2 的模块 也应进行检查 一般说来 模块的扇出数应在七个以内 2 模块的大小适中模块的功能决定模块的大小 3 消除重复的功能同一功能的程序多次出现会浪费编码时间 并不易调试和维护 应予以合并 正确的合并 错误的合并 5 18 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图的改进 4 减少块间传递参数的个数 5 消除管道性的模块管道性指没有实质性的工作 只是传递数据 6 整体考虑问题研究整张结构图 而不是由几个人分别研究一张图的各个部分 7 合理设置模块的作用范围和控制范围作用范围 模块中包含的判定处理所影响到的其他模块集 控制范围 模块本身及其所有的下属模块 5 19 5 2系统概要设计 功能模块设计 模块结构图的改进 代码设计划分子系统输出设计输入设计数据存储设计处理过程设计编写系统设计说明书 5 20 5 3系统详细设计 代码的概念代码是客观实体或属性的一种表示符号 在管理信息系统中 代码是人与计算机的共同语言 起着沟通人与计算机的作用 代码设计的目的采用代码 可以使数据表达标准化 简化程序设计 加快输入 减少出错 便于计算机处理 记录 检索 排序等 节省存储空间 提高处理速度 代码设计的意义代码设计是一项重要的基础工作 设计质量的好坏 不仅关系到计算机的处理效率 而且直接影响MIS的推广与使用 5 21 5 3系统详细设计 代码设计 代码设计的原则唯一确定性每一代码仅代表唯一的实体或属性 每一实体和属性都用一个确定的代码来表示 标准化与通用性尽可能利用国际 国内 部门的标准代码 可扩充性考虑系统的发展与变化 当增加新的实体 或属性 时 不需要变动原代码体系 简明性尽可能简短 统一 系统性代码要有规律 逻辑性强 这样既便于计算机处理 也便于识别和记忆及人工处理使用 易修改性这是代码具有标准化又具有灵活性的一面 当系统条件发生某些变化时 代码应容易进行修改 5 22 5 3系统详细设计 代码设计 明确代码目的 确定代码对象 确定代码的使用范围和期限 分析代码对象特征 包括代码使用频率 变更周期 追加及删除情况等 决定采用何种代码 确定代码结构及内容 编制代码表 编制相应的代码使用管理维护制度 保证代码使用 5 23 5 3系统详细设计 代码设计 代码设计步骤 按文字种类分 数字代码字母代码数字字母混合码 按功能划分 顺序码层次码十进制码助记码 5 24 5 3系统详细设计 代码设计 代码的种类 用连续数字表示编码对象 例如企业职工代码可以编为 0001 0002 0003等 顺序码简单明了 易扩充 但不便于分类汇总 删除数据易造成空码 作为顺序码的一个特例是分区顺序码 它将顺序码分为若干个区 给每个区以特定的意义 并可在每个区预留些空码 为以后插入之用 例如课程分区顺序码 01 09公共课 如公共课只有6门 从01 06 预留3个位置 10 29基础课30 39专业基础课40 60专业课缺点 使用中预留多少备用码不好估计 5 25 5 3系统详细设计 代码设计 顺序码 层次码也称区间码 这种代码按位被分成若干个区间 每个区间有不同的意义 这样每位码本身和其所在的位置都代表一定的意义 如 某住宅小区工程项目采用两位区间码代表分项分部 第一位为分部工程代码1 小区1号楼2 小区2号楼 第二位分项工程代码1 土方工程2 砌筑工程 则 代码12表示小区1号楼砌筑工程代码21表示小区2号楼土方工程 5 26 5 3系统详细设计 代码设计 层次码 例 我国公民身份证代码的含义 优点 是分类基准明确 码中的数字 或字母 与位置都代表一定的意义 因而检索 分类或排序都很方便 缺点 有时会造成代码过长 5 27 5 3系统详细设计 代码设计 层次码 先把整体分成十份 进而把每一份再分成十份 这样继续不断 5 28 5 3系统详细设计 代码设计 十进制码 例如 500自然科学510数学520天文学530物理学531机构5311机械53111杠杆与平衡 这种编码方法对于那些事先不清楚会产生什么结果的情况十分有效的 以上几种主要代码 在实际应用中 可根据需要进行选择 或将几种编码方法结合起来使用 将编码对象的名称 规格等用汉语拼音或英文缩写等形式编成代码 可帮助记忆 故称为助记码 例如 SX 2 表示2厘米直径的石硝建材 YSZE 表示预算总额 PMIS 表示项目管理信息系统 助记码适用于数据较少的情况 否则容易引起联想错误 5 29 5 3系统详细设计 代码设计 助记码 部门代码一般采用区间码或分组码 2位部门码又可以采用区间码 例如 00 49表示基本生产部门50 99表示管理科室 人员代码一般采用部门代码加顺序码 5 30 5 3系统详细设计 代码设计示例 物资代码一般采用分组码或区间码 并辅以助记码 设备代码一般按类别设置代码 产品代码一般采用分组码或助记码设计 物资 设备 代码示例 产品代码示例 5 31 5 3系统详细设计 代码设计示例 工程代码一般采用分组码 会计科目代码一般采用3 2 2 2代码结构 业务往来单位代码一般采用邮政编码加序号 5 32 5 3系统详细设计 代码设计示例 划分子系统是简化设计工作的重要步骤 将系统划分为若干个子系统 再把子系统划分为若干个模块 每一个子系统或模块 无论是设计或是调试 基本上可以互不干扰地进行 划分子系统的方法 按功能划分要作到功能独立 数据完整 规模适中 如 项目系统 进度 质量 合同等 采用输入输出图划分按输入输出的独立性划分子系统 5 33 5 3系统详细设计 划分子系统 采用输入输出图划分 格子中的 号表示输出文件来自哪个输入文件 图中可分为两个子系统 ACD 245构成一个子系统BE 136构成另一个子系统两个子系统之间 输入输出不发生关系 因此可以独立开发和维护 5 34 5 3系统详细设计 划分子系统 例如 输出设计所要解决的问题是针对不同用户的特点和要求 以最适当的形式 输出最切合需要的信息 输出方式的选择输出报表的设计输出设计说明 5 35 5 3系统详细设计 输出设计 输出方式的选择显示器 内容不多 无需保存的检索信息 打印机 绘图仪 系统最终结果 以图表或文件的形式输出 音箱 以声音方式输出 磁盘 以磁盘文件的形式输出中间结果信息 调制解调器或网络 可通过电话线或网络传至其他系统 5 36 5 3系统详细设计 输出设计 输出报表的设计标准化 使用方便 符合用户习惯 便于计算机实现 输出设计说明内容包括 选用的输出设备 信息输出的频率和数量 各种输出文件及输出报表的格式及表格样本等 在保证输入信息正确性和满足输出需要的前提下 做到输入方法简便 迅速 经济 输入方式的选择键盘 鼠标 扫描仪 声音等 输入数据的获得及输入格式的设计考虑数据产生的部门 了解数据的产生周期 平均发生量及最大量 确定收集的时间和方法等 输入格式一般与单据格式一致或设计专门的输入记录单 按屏幕填表或对话方式输入 5 37 5 3系统详细设计 输入设计 5 38 5 3系统详细设计 输入设计 输入数据的校验 检验方法 静态校验 输入 打印 校对 声音校验 边输入计算机边读 词典校验 以预先存入的词典作为校验样本 格式检验 检验数据是否符合预先规定格式 逻辑校验 检验数据值是否合理 界限校验 检验数据值是否在规定范围内 顺序校验 检查顺序排列的记录 记录计数检验 通过记录个数检查是否遗漏 平衡校验 检验数据的合计是否正确 数据存储结构规范化文件分类文件设计步骤数据库设计 5 39 5 3系统详细设计 数据存储设计 规范化理论 NormalizationTheory 为了使数据存储有一定的标准和简化数据存储的结构 美国IBM公司的科德 E F Codd 在1971年首先提出了规范化理论 如今这个理论有了很大的发展 用规范化方法设计数据存储结构 可以提高数据的完整性 一致性和可修改性 规范化理论虽然以关系数据模型为背景 设计一个关系数据库 但是它对一般的数据库逻辑设计 同样具有重要的指导意义 5 40 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化 第一范式 1NF 为将其转换成规范化的关系 需把 职工档案 数据结构分解成若干个二维表记录 5 41 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化 在一个数据结构中没有重复出现的数据项 例如 职工档案所表示的数据结构 不是规范化的 将上表中的数据项分解成如下两表所示的两个文件存储 这两个文件表示的数据结构是规范化的 职工基本情况文件 职工简历文件 5 42 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化 第一范式 1NF 函数依赖 FunctionalDependence 如果在一个数据结构R中 数据元素B的取值依赖于数据元素A的取值 我们称B函数依赖于A 换句话说 A决定B 用 A B 表示 所有非关键字数据元素完全函数依赖于整个关键字 关键字仅由一个数据元素所组成必为第二范式 5 43 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化 第二范式 2NF 供应商文件 供应商名称供应商地址 材料编号材料名称规格供应商名称供应商地址价格库存量库存占用资金 材料文件 材料编号材料名称规格 材料库存文件 材料编号 供应商名称价格库存量库存占用资金 例如 材料 供应商 库存 中的数据元素关系 5 44 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化 第二范式 2NF 一个属于第三范式的数据结构 所有的非关键字数据元素都是彼此函数独立的 ABC 函数依赖 如果在一个数据结构R中 数据元素B的取值依赖于数据元素A的取值 称B函数依赖于A 传递依赖 设A B C分别是同一个数据结构R中的三个数据元素 如果C函数依赖于B 而B又函数依赖于A 那么C也函数依赖于A 称C传递依赖于A 5 45 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化 第三范式 3NF 如下材料库存结构 已是第二范式 但存在着传递依赖关系 即库存占用资金 函数依赖于 库存量 和 价格 这三个元素均为非关键字域 而 库存量 和 价格 都完全依赖于整个关键字 显然 库存占用资金 是冗余数据元素 去掉它 就去掉了传递依赖关系 而转换成第三范式的数据结构 材料库存文件 材料编号 供应商名称价格库存量 材料库存文件材料编号供应商名称价格库存量库存占用资金 5 46 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化 第三范式 3NF 第二步 如果关键字多于一个数据元素 确保每个非关键字数据元素完全函数依赖于整个关键字 第一步 把所有有重复的数据结构分解为若干个二维表的数据结构 指定关键字唯一标识出每个元组 第三步 检查所有的非关键字数据元素是彼此独立 如果不是 消除函数传递依赖关系 通过去掉冗余或分解的办法转换成若干个满足这种要求的数据结构 非规范化的数据结构 含有重复出现的数据组项 5 47 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化的步骤 1 去掉重复的数据项 转换成1NF 2 去掉部分函数依赖 转换成2NF 3 去掉传递依赖 转换成3NF 5 48 5 3系统详细设计 数据存储设计 数据存储结构规范化的步骤 主文件长期保存 用以存储重要数据 对主文件经常进行调用和更新 业务文件临时存储数据 实时记载业务过程中数据发生的变化 用于统一更新主文件 输入文件需要输入的大量数据先建立数据文件 经校验后 一次输入进行处理 输出文件输出的结果文件 它可以是打印文件或其他形式的文件 工作文件在处理过程中暂时使用的中间文件 处理结束后文件即可删除 转存文件用于存储在一定恢复点上系统部分状态的拷贝文件 转存文件主要是为了安全目的 5 49 5 3系统详细设计 文件设计 5 50 5 3系统详细设计 文件设计的步骤 了解已有的或可提供的计算机系统功能文件 外存配备 磁盘 磁带 光盘的配备数量 功能 容量和有关文件的转贮条件等 终端和其他外设的配备 涉及文件可能使用的范围 多终端操作的可能性及文件输入 输出和更新的条件 系统所能提供的文件组织方式和存取方法等 与其他文件的接口 搞清有关文件之间的相互关系及数据项的协调 文件的数据量 根据文件用途和记录长度 并从将来的需要量考虑 估算文件的数据量 记录数 文件的逻辑结构 根据需要 确定文件记录的长度 逻辑结构组成以及各数据项的描述 文件处理方式 由用途决定文件的处理方式 可以是批处理 实时处理或混合方式等 文件的更新情况 从文件使用情况考虑 估计插入 修改和删除等操作的频率和更新要求 文件的使用率 估算文件记录的实际使用频率 文件存取时间 根据业务处理的需要 对文件存取时间提出的不同要求文件的保密性 用户对文件机密程度的要求 5 51 5 3系统详细设计 文件设计的步骤 确定文件设计的基本指标 文件的组织方式 存取方法和介质的确定应该考虑文件用途和使用频率等情况 通过以上各种因素的综合考虑和分析研究后 确定较为合适的文件组织及存取方式 并对介质的需要量作初步计算 5 52 5 3系统详细设计 文件设计的步骤 确定合适的文件组织方式 存取方法和介质 编写文件设计说明书 文件组织方式 存取方法和存储介质等的选择和确定的根据 文件用途 使用范围 处理方式 使用要求 存取时间和更新要求等 文件逻辑结构 各数据项描述以及键 码 的确定原则 文件数据量和存储介质需要量的初步估算 文件保密要求及有关安全措施 对于文件数据的收集 整理和格式要求的说明 对建立和更新文件所需要的程序选行说明及提出要求 关于建立文件的注意事项及其他需要说明的内容 数据库设计与系统开发阶段对照 数据库系统已形成一门独立的学科 所以 当把数据库设计原理应用到管理信息系统开发中时 数据库设计的几个步骤就与系统开发的各个阶段相对应 且融为一体 5 53 5 3系统详细设计 数据库设计 概念结构设计应在系统分析阶段进行 任务是根据用户需求 设计数据库的概念数据模型 简称概念模型 概念模型是从用户角度看到的数据库 可用E R模型表示 数据库的概念结构设计 5 54 5 3系统详细设计 数据库设计 数据库的逻辑结构设计 逻辑结构设计是将概念结构设计阶段完成的概念模型转换成能被选定的数据库管理系统 DBMS 支持的数据模型 数据模型可以由实体联系模型转换而来 逻辑结构设计阶段提出的关系数据模型应符合第三范式3NF的要求 如果选用的DBMS是支持层次 网络模型的DBMS 则还需完成从关系模型向层次或网络模型转换的工作 用DBMS提供的数据描述语言DDL对数据模型予以精确定义 即所谓模式定义 例如FoxPro中的CREATE命令 其作用类似于DDL 可用来定义逻辑数据结构 物理结构设计是为数据模型在设备上选定合适的存储结构和存取方法 以获得数据库的最佳存取效率 物理结构设计的主要内容包括 库文件的组织形式 如选用顺序文件组织形式 索引文件组织形式等 存储介质的分配 例如将易变的 存取频度大的数据存放在高速存储器上 稳定的 存取频度小的数据存放在低速存储器上 存取路径的选择等 5 55 数据库的物理结构设计 5 3系统详细设计 数据库设计 IPO图问题分析图 PAD 控制流程图 FC 过程设计语言 PDL 5 56 5 3系统详细设计 处理过程设计 用SD方法 可以完成系统总体模块结构的设计 而每一个模块完成的具体操作 则在处理过程设计中完成 处理过程设计是系统设计的最后一步 也是最详细的涉及到具体的业务处理过程的一步 是下一步编程实现系统的基础 所用到的设计工具有 IPO图由IBM公司提出 主要是用来配合层次化模块结构图详细说明每个模块内部功能的一种工具 IPO图的设计因人和具体情况而异 但都必须包括输入 I 输出 O 处理 P 以及与之相应的数据库或文件 在总体结构中的位置等信息 5 57 5 3系统详细设计 处理过程设计 IPO图 INPUT PROCESS OUTPUT 5 58 控制流程图 FC FLOWCHART 又称框图 是经常使用的程序细节描述工具 框图的特点 清晰易懂 便于初学者掌握 框图中的箭头若使用不当 会使框图非常难懂 而且无法进行保护 框图的三种基本成分 5 59 5 3系统详细设计 处理过程设计 P1 P2 顺序 P1 P2 选择 C P 循环 C 与结构化程序设计中的三种基本程序结构相对应 由日本日立公司二村良彦等人于1979年提出 是一种支持结构化程序设计的图形工具 它仅有三种基本成分 5 60 问题分析图 PROBLEMANALYSISDIAGRAM 5 3系统详细设计 处理过程设计 问题分析图的独到之处在于 以问题分析图为基础 按照一个机械的变换规则就可编写出计算机程序 该规则称为 走树 TreeWalk 顺着问题分析图所呈的树形结构移动 依次将遇到的PAD基本成分变换成相应的程序结构 问题分析图有着逻辑结构清晰