Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Современное общество называют информационным. Благодаря новым информационным технологиям (ИТ) производственная и непроизводственная деятельность человека, его повседневная сфера общения поистине безгранично расширяются за счет вовлечения опыта, знаний и духовных ценностей, выработанных мировой цивилизацией, а сама экономика все в меньшей степени характеризуется как производство материальных благ и все в большей - как создание и распространение информационных продуктов и услуг.

Постоянно увеличивается количество занятых в сфере передачи, хранения и обработки информации людей. Может случиться так, что в недалеком будущем в данной сфере будет работать большая часть общества. Информационные технологии перестали быть явлением только науки и техники, став важнейшим фактором экономического развития. Практически невозможно назвать ни одного сколь угодно значимого сектора хозяйства, не охваченного информацией и не использующего информационные технологии (производство, торговля, кредитно-финансовая сфера, транспорт и пр.).

Достаточно нечетким в этих рассуждениях выглядит понятие информации. До сих пор не существует ни единого определения информации, ни общепринятого подхода к тому, что ею следует считать. Специалисты различных областей выдвигают различные, порой диаметрально противоположные точки зрения. В рамках данной работы будем оперировать понятием информации в узком техническом смысле.

Информация - совокупность сведений, знаний и сообщений о всевозможных объектах, явлениях и процессах. С понятием информации тесно связано понятие данные. Под данными будем понимать информацию, представленную в формализованном виде, позволяющем осуществлять ее обработку с помощью средств электронной вычислительной техники.

Современные экономические условия выдвигают жесткие требования к управлению производством, включающему такие функции как планирование, учет, оперативное управление. Каждая функция управления рассматривается как процесс сбора, регистрации, хранения, контроля, анализа информации и принятия управляющих решений. Сложившаяся сложная экономическая ситуация, складывающиеся конкурентные отношения увеличивают значимость информации, т.к. возрастает цена ошибочного решения, а оно принимается на основе неполной, недостоверной или устаревшей информации. Такая возрастающая роль информации говорит о том, что оптимально решать более сложные задачи управления возможно только перерабатывая большие объемы информации. Особую роль в этом случае приобретают системы оперативного электронного документооборота.

Основное достоинство систем электронного документооборота (СЭД) состоит в том, что они позволяют автоматизировать самые трудоемкие рабочие операции, такие как организация процедуры принятия решения по документу и контроля его исполнения (сроки рассмотрения и пр.).

Достаточно важным является изменение характера труда сотрудников, которых электронный документооборот избавляет от рутинной работы. Снижается доля ручного труда, основные часто повторяющиеся операции выполняются в автоматическом режиме, повышается производительность.

При этом высвобождаются квалифицированные кадры, которые могут сосредоточиться на профессионально важной деятельности (улучшается качество работы с проектами, взаимодействие с населением, другими ведомствами и т.д.). У руководителей появляются новые возможности анализа деятельности подразделений, средства подготовки сводных и аналитических отчетов.

1. Постановка задачи

В рамках данного дипломного проекта необходимо разработать систему для автоматизации оперативной деятельности предприятия машиностроения, ориентированного на проектную форму работы, с одновременным выполнением нескольких проектов, различных по масштабу и временным характеристикам.

Основным принципом такого учета является автоматизированное отслеживание элементарных работ (заказ - нарядов, служебных записок) через единую базу.

Разработать:

1. базу данных, содержащую сведения о текущих и выполненных работах с указанием временных сроков;

2. приложение пользователя с возможностью внесения отметок о проделанной работе.

По сути, система оперативного документооборота должна являться электронным аналогом служебных записок и заказ - нарядов.

2. Характеристика предприятия

ООО НПО «Рубикон-Инновация» осуществляет свою деятельность в трех основных направлениях:

Внедренческое направление:

- организация внедрения и тиражирования изобретений, «ноу-хау», научно-технических разработок, разработка и передача технологий и научно-технический документации, подготовка производства (в т.ч. товаров народного потребления);

- международное научно-техническое сотрудничество;

- разработка, внедрение и тиражирование программных средств;

- проведение патентных исследований, дизайнерских работ;

- организация информационного поиска, создание и ведение баз данных;

- проведение научно-исследовательских, проектных и опытно-конструкторских работ, маркетинговых исследований;

- подготовка и повышение квалификации кадров в области интеллектуальной деятельности, новых технологий, рыночных механизмов;

- проведение работ в области создания информационных технологий и продуктов и др.

Производственное направление:

- производство приборов и устройств электронной техники;

- разработка и эксплуатация систем передачи данных, электронных сетей связи;

- разработка и изготовление продукции космического назначения, авиационной техники, вооружения и военной техники;

- осуществление работ, связанных с использованием сведений, составляющих государственную тайну;

- ремонт и обслуживание вычислительной и оргтехники;

- пуско-наладочные и электромонтажные работы;

- производство медицинской техники и др.

Коммерческое направление:

- оказание посреднических услуг по поставке и сбыту продукции;

- оказание услуг по предоставлению в аренду собственного недвижимого (зданий, помещений, сооружений, передаточных устройств) и движимого (машин и оборудования, инвентаря и др. ТМЦ) имущества;

- оказание автотранспортных услуг.

2.1 Тематическое управление

Любая деятельность предприятия начинается с планирования, которое составляет первую фазу управленческого процесса. План может быть оформлен в виде документа или существовать «в голове», но так или иначе именно план является источником производственных заданий.

Планирование работ по темам происходит в три этапа:

1. Разработка частного тематического плана средней степени подробности;

2. Разработка (или коррекция) общего укрупненного плана по предприятию на 1-2кв;

3. Разработка подробного краткосрочного оперативного плана.

Общий процесс планирования и контроля изображен на рисунке 2.1.

Этап разработки частного тематического графика

Составляется график работ по теме. Критерием является требуемая функциональность, глубина проработки. На этом этапе производится дефрагментация всего комплекса работ на отдельные нити, назначаются ответственные исполнители, устанавливаются длительности работ. При определении длительности работ используется нормативная база трудоемкостей.

В отдельных случаях необходимо планировать и материальные затраты по темам. Для этого используется нормативная база тарифов и зарплат.

ОБЩАЯ СХЕМА ТЕМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Процессы исполнения

Обратная связь по планированию

Возникновение темы

Составление графика темы

Составление укрупненного общего плана

Составление оперативных планов и заданий

Выполнение оперативных заданий

Коррекции

Коррекции

Поручения

Оперативный контроль исполнения 0,5…1 неделя

Процессы оценки

Работа с тематическми планами 1…3 месяца

Стратегическая оценка результата 0,5…1 год

1. График работ по теме

1. Общий график с увязкой всех конкурирующих работ

Подконтрольные оперативные задания

Отчеты по выполнению

2. Назначение главных исполнителей с учетом их занятости в других работах

2. Ориентировочные графики для многозадачных подразделений: Сбор, РПП. Мех, Конст.

Отчетные документы

Рисунок 2.1 - Процесс планирования и контроля работ

Этап разработки или коррекции общего укрупненного графика предприятия

Основной задачей этого этапа является устранение крупных конфликтов между различными темами внутри операционной системы предприятия. Результаты планирования этого этапа могут внести изменения (в основном по срокам) на отдельные частные тематические планы.

Укрупненный план составляется ориентировочно на срок до 1-2кв.

Параллельно с укрупненным планом возможно составление отдельных укрупненных планов для производственных подразделений. На этом этапе производится укрупненное планирование отпусков.

Этап разработки частных оперативных планов

Третий этап планирования заключается в разработке оперативных планов (срок 1мес).

Исходными целями для оперативных планов являются отдельные этапы тематических графиков. На этапе составления и отслеживания оперативных планов производится более точная увязка конфликтов, возникающих в процессе выполнения работ.

Общий контроль за выполнением работ возлагается на планово-диспетчерский отдел (ПДО). Задачей ПДО является участие в подготовке планов и информирование руководителей о нарушении сроков.

2.2 Порядок выполнения тематических планов

После доведения процесса планирования до состояния готовности к исполнению любые действия дефрагментируются до уровня производственных заданий или элементарных работ.

Элементарные работы, на самом деле, могут быть достаточно сложными, содержащими внутри себя несколько этапов и ветвлений. Но на уровне системы учета эти подробности не учитываются, а работа выглядит как единое целое. Выполнение элементарных работ плана или выполнение любых других, не внесенных в план работ, начинается с выдачи задания. Задания соотносятся с работами тематического плана, хотя в общем случае могут не совпадать с ними буквально. Более того, в процессе выполнения работ могут возникать новые, не предусмотренные первоначальным планом работы.

Элементарные работы, в соответствии с планом, выстраиваются в бизнес-процессы. Такие процессы могут соответствовать выполнению маленького проекта или являться частью большого. Важно, что в бизнес-процессе необходимо учитывать связь между смежными элементарными работами.

Выдача задания производится инициатором работ исполнителю. К заданию могут прикрепляться дополнительные документы: часть из них (списки и перечни) заполняются в машинно-доступном формате, с целью обработки их в дальнейшем.

После выдачи задания начинается процесс исполнения. Некоторые задания выдаются списком, например список деталей, плат и др. По смыслу работ не нужно ожидать выполнения всего списка, а получать эти детали по мере их изготовления.

В некоторых случаях, при срочных работах, нецелесообразно ожидать завершения всех компонентов расщепленного задания. В этом случае руководитель инициирует работы следующего исполнителя неформально. Момент формальной выдачи задания выбирается по его усмотрению.

После выдачи задания возможно возникновение корректирующих поправок к работе, которые в целом ее не отменяют. Типичным примером является перенос сроков исполнения всей или части работ задания.

Закрытие задания означает передачу результата работ исполнителем получателю. Закрытие любого задания происходит при предъявлении работ исполнителем и приемке работы получателем.

3. Информационные сети

3.1 Сеть как ресурс для доступа к данным

Передача информации между компьютерами существует, наверное, с самого момента возникновения вычислительной техники. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, специализировать каждый из компьютеров на выполнение какой-то одной функции, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем.

Существует огромное количество определений локальной сети, но, наверное, наиболее точным было бы определить как локальную такую сеть, которая позволяет пользователям не замечать связи. Компьютеры, связанные локальной сетью, объединяются, по сути, в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам, входящим непосредственно в каждый отдельный компьютер. Под удобством в первую очередь понимается высокая скорость доступа, при которой обмен информацией между приложениями осуществляется незаметно для пользователя.

Таким образом, главное отличие локальной сети от любой другой - высокая скорость обмена.

Принципиально необходим низкий уровень ошибок передачи. Ведь даже очень быстро переданная, но искаженная ошибками информация бессмысленна. Поэтому локальные сети обязательно используют специально прокладываемые линии связи.

3.2 Среды передачи информации

3.2.1 Кабели на основе витых пар

Витые пары проводов используются в дешевых и сегодня, пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов.

Обычно в кабель входит две (рис. 3.1) или четыре витые пары.

Рисунок 3.1 - Кабель с витыми парами

Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также от подслушивания, которое может осуществляться с целью, например, промышленного шпионажа. Причем действие помех и величина излучения во вне увеличивается с ростом длины кабеля. Для устранения этих недостатков применяется экранирование кабелей.

В случае экранированной витой пары каждая из витых пар помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга (crosstalk - перекрестные наводки).

Для присоединения витых пар используются разъемы (коннекторы) типа RJ-45, похожие на разъемы, используемые в телефонах (RJ-11), но несколько большие по размеру. Разъемы RJ-45 имеют восемь контактов вместо четырех в случае RJ-11. Присоединяются разъемы к кабелю с помощью специальных обжимных инструментов.

Чаще всего витые пары используются для передачи данных в одном направлении (точка-точка), то есть в топологиях типа звезда или кольцо.

3.2.2 Коаксиальные кабели

Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 - Коаксиальный кабель

Основное применение коаксиальный кабель находит в сетях с топологией типа шина. При этом на концах кабеля обязательно должны устанавливаться терминаторы для предотвращения внутренних отражений сигнала, причем один (и только один!) из терминаторов должен быть заземлен. Без заземления металлическая оплетка не защищает сеть от внешних электромагнитных помех и не снижает излучение передаваемой по сети информации во внешнюю среду.

3.2.3 Оптоволоконные кабели

Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель - это принципиально иной тип кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым.

Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.



Рисунок 3.3 - Структура оптоволоконного кабеля

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля (рис. 3.3). Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется.

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений.

Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией звезда и кольцо. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети.

Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:

- многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;

- одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.

Суть различия между этими двумя типами сводится к разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.

В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего они достигают приемника одновременно, и форма сигнала почти не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень незначительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля.

В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки 125 мкм. Допустимая длина кабеля составляет 2 - 5 км. Многомодовый кабель - это основной тип оптоволоконного кабеля в настоящее время, так как он дешевле и доступнее. Затухание в многомодовом кабеле больше, чем в одномодовом и составляет 5 - 20 дБ/км.

3.3 Топологии локальных сетей

Сегодня все чаще и чаще возникают повышенные требование к пропускной способности каналов между клиентами сети и серверами.

В зависимости от способа физического соединения (топологии) различают сети шинной, кольцевой, звездной и иерархической (древовидной) структуры.

3.3.1 «Шина»

Общая шина (рис.3.4) являлась очень распространенной топологией для локальных сетей. В этом случае узлы подключаются к одному моноканалу по схеме «монтажного ИЛИ».

Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети, поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются.

Рисунок 3.4 - Шинная топология

3.3.2 «Кольцо»

При кольцевой топологии (рис.3.5) данные передаются по кольцу от одного узла к другому, как правило, в одном направлении. Если узел распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется, поэтому необходимо принимать специальные меры для обеспечения надежности такой сети.

Рисунок 3.5 - Кольцевая топология

3.3.3 «Звезда»

При топологии «звезда» (рис. 3.6) каждый узел подключается отдельной линией к общему устройству, называемому концентратором (коммутатором), который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой узлом информации одному или всем остальным узлам сети.

Любые неприятности с каналом касаются лишь того узла, который обслуживается данным каналом, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

Рисунок 3.6 - Топология типа «звезда»

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей на практике применяют комбинированную (древовидную) структуру. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде.

В настоящее время в ООО НПО «Рубикон-Инновация» уже существует локальная вычислительная сеть на основе технологии Fast Ethernet.

Топология сети - звезда, кабель - витая пара 5-ой категории, которая поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с. Витая пара - это кабель на медной основе, объединяющий в оболочке одну или более пар проводников. Витая пара может быть экранированной и неэкранированной.

При топологии «звезда» головная машина (сервер) получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных.

Использование топологии типа «звезда» повышает ремонтопригодность и снижает потери при простое сети, так как при повреждении кабеля доступ к сети потеряет только одна станция - та, которая подключена именно к этому кабелю.

4. ОБЗОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Локальная вычислительная сеть предприятия построена на основе выделенного сервера. Она отличается тем, что один компьютер играет особую роль в функционировании сети. Особенности:

- масштабируемость (возможность увеличения размера или объединения с другой локальной сетью),

- централизованное администрирование (от обычных пользователей не требуется специальных знаний),

- высокий уровень защиты, но более высокая стоимость.

Общая производительность всей сети во многом определяется характеристиками ее главного узла - сервера. Сервер представлен следующей конфигурацией: AMD Athlon XP 2500+, DDR400 PC3200 256 Mb x2, 1x100 Mbit/sec 3COM Ethernet controller.

Для защиты от перепадов напряжения и отключения электричества используется источник бесперебойного питания APC Back-UPS 500VA USB & Serial BK300MI 230V.

Рабочие станции представлены ПК на базе: AMD Athlon XP 2000+, DDR400 PC3200 256 Mb, 1x100 Mbit/sec 3COM Ethernet controller.

Коммутатор DES-1008D является неуправляемым коммутатором, предназначенным для повышения производительности работы малой группы пользователей, обеспечивая высокий уровень гибкости. Мощный и одновременно простой в использовании, DES-1008D позволяет пользователям подключить к любому порту сетевое оборудование, работающее на скоростях 10Мбит/с или 100Мбит/с, понизить время отклика и удовлетворить потребности в большой пропускной способности сети. Коммутатор снабжен 8 портами, позволяющими подключаться к сетям Ethernet и Fast Ethernet. Это достигается благодаря свойству портов автоматически определять сетевую скорость, согласовывать стандарты 10Base-T и 100Base-TX, а также режим передачи полу-/полный дуплекс.

5. Обзор программных средств

В качестве основной операционной системы сети предприятия используется Windows XP Professional для рабочих станций, и Windows 2000 Server для сервера сети. Это обусловлено тем, что на данный момент это наиболее развитые ОС в плане работы с локальными сетями.

Windows ХР Professional - базовая операционная система, способная поддерживать до двух процессоров. Являясь наследницей Windows NT 4.0 Workstation и Windows 2000 Professional, Windows XP вобрала в себя лучшие качества Windows 98, касающиеся интерфейса и функциональности, при этом ядро ее осталось ядром Windows NT. Windows XP Professional наследует традиционные достоинства Windows NT:

- высокую надежность;

- защищенность информации;

- высокую производительность;

При этом функции значительно усовершенствованы:

- улучшена необходимость перезагрузки системы;

- повышена надежность драйверов устройств;

- улучшено многозадачное выполнение приложений;

- обеспечена масштабируемая поддержка памяти и процессоров;

- стал более ускоренным доступ к информации на локальных дисках и в сети, благодаря индексированию содержимого файлов.

Windows 2000 Server позиционируется как многоцелевая операционная система: используя только ее, можно построить корпоративную инфраструктуру произвольного размера. Для Windows 2000 Server имеется к тому же огромное число приложений, позволяющих решить практически любую задачу.У пользователей установлен стандартный набор программ:

- ОС Windows XP;

- Microsoft Office XP.

6. Организация баз данных

В широком смысле слова база данных -- это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счете, автоматизации.

База данных (БД) - поименованная совокупность взаимосвязанных данных, находящихся под управлением системы управления базами данных (СУБД). СУБД - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Основная задача базы данных -- хранить и при необходимости представлять по первому требованию пользователей все необходимые данные в одном месте, исключая их повторение и избыточность.

Различают централизованные и распределенные базы данных.

Распределенная база данных состоит из нескольких частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Этот способ обработки подразумевает наличие нескольких серверов, на которых может храниться пересекающаяся или даже дублирующаяся информация. Для работы с такой базой данных используется система управления распределенными базами данных (СУРБД).

Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы, т.е. БД располагается на одном компьютере. Если для этого компьютера установлена поддержка сети, то множество пользователей с клиентских компьютеров могут одновременно обращаться к информации, хранящейся в центральной базе данных. Системы централизованных баз данных могут существенно различаться в зависимости от их архитектуры.

1. Файл-сервер. БД располагается на файл-сервере, в качестве которого может использоваться наиболее мощная из ПЭВМ, объединенных в сеть. Функции файл-сервера заключаются, в основном, в хранении БД и обеспечении доступа к ним пользователей, работающих на различных компьютерах. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. Переданные данные обрабатываются СУБД, которая находится опять же на компьютерах пользователей. После того как пользователи выполнят необходимые изменения данных, они копируют файлы обратно на файл-сервер, где другие пользователи, в свою очередь, могут снова их использовать. Эта схема работает при не очень больших объемах данных. При увеличении числа компьютеров в сети или росте БД производительность резко падает. Это связано с увеличением объема данных, передаваемых по сети, так как вся обработка происходит на компьютере пользователя. Явным недостатком подобного подхода является высокая вероятность потери изменений, выполненных одними пользователями, при сохранении измененных файлов на центральный сервер. Примерами СУБД, предназначенными непосредственно для разработки локальных пользовательских приложений БД, являются: Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Access, Paradox for Windows, dBase for Windows и др.

2. Клиент-сервер. Технология клиент-сервер подразумевает, что помимо хранения БД сервер должен обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. При технологии клиент-сервер запрос на выполнение операции с данными, выдаваемый клиентом, порождает на сервере поиск и извлечение данных. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Система, использующая технологию клиент-сервер, разделяется на две части:

- клиентская часть обеспечивает графический интерфейс и находится на компьютере пользователя;

- серверная часть обеспечивает управление данными, разделение информации, администрирование и безопасность.

Примерами СУБД технологии клиент-сервер являются Microsoft SQL Server, Oracle, IBM DB2, Sybase и др. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование специального языка структурированных запросов (Structured Query Language, SQL), обеспечивающего пользователя простым и эффективным инструментом доступа к данным.

6.1 Модели баз данных

Помимо подразделения баз данных по методам обработки можно классифицировать их по используемой модели (или структуре) данных. Модель данных -- совокупность структур данных и операций по их обработке. С помощью модели данных можно наглядно представить структуру объектов и установленные между ними связи.

Выделяют иерархическую, сетевую и реляционную модели данных. Соответственно говорят об иерархических, сетевых и реляционных СУБД.

Иерархическая (древовидная) БД состоит из упорядоченного набора элементов. В этой модели исходные элементы порождают другие элементы, причем эти элементы в свою очередь порождают следующие элементы. Каждый порожденный элемент имеет только один порождающий элемент. Автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя.

Основным недостатком данной модели является необходимость использования той иерархии, которая была заложена в основу БД при проектировании. Потребность в постоянной реорганизации данных (а часто невозможность этой реорганизации) привели к созданию более общей модели -- сетевой.

Сетевой подход к организации данных является расширением иерархического подхода. Данная модель отличается от иерархической тем, что каждый порожденный элемент может иметь более одного порождающего элемента.

Основная идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерной таблицы. В простейшем случае реляционная модель описывает единственную двумерную таблицу, но чаще всего эта модель описывает структуру и взаимоотношения между несколькими различными таблицами.

Итак, целью информационной системы является обработка данных об объектах реального мира, с учетом связей между объектами. В теории БД данные часто называют атрибутами, а объекты -- сущностями. Объект, атрибут и связь -- фундаментальные понятия ИС.

Объект (или сущность) -- это нечто существующее и различимое, т.е. объектом можно назвать то «нечто», для которого существуют название и способ отличать один подобный объект от другого.

Атрибут (или данное) -- это некоторый показатель, который характеризует некий объект и принимает для конкретного экземпляра объекта некоторое числовое, текстовое или иное значение. Информационная система оперирует наборами объектов, спроектированными применительно к данной предметной области, используя при этом конкретные значения атрибутов тех или иных объектов.

6.2 Реляционные базы данных

Реляционная база данных -- это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в базе данных. Т.е. база данных представляет набор таблиц, необходимых для хранения всех данных. Таблицы реляционной базы данных логически связаны между собой.

Требования к проектированию реляционной БД можно свести к нескольким правилам:

- Каждая таблица имеет уникальное в базе данных имя и состоит из однотипных строк.

- Каждая таблица состоит из фиксированного числа столбцов и значений. В одном столбце строки не может быть сохранено более одного значения.

- Ни в какой момент времени в таблице не найдется двух строк, дублирующих друг друга. Строки должны отличаться хотя бы одним значением, чтобы была возможность однозначно идентифицировать любую строку таблицы.

- Каждому столбцу присваивается уникальное в пределах таблицы имя; для него устанавливается конкретный тип данных, чтобы в этом столбце размещались однородные значения (даты, фамилии, телефоны, денежные суммы и т.д.).

6.3 Нормализация и ее необходимость

При проектировании структуры базы данных заказчик часто предоставляет разработчику описание форм и бланков, существующих в бумажном виде. Поэтому, прежде чем приступать к проектированию таблиц для БД, необходимо выяснить цели проектирования. К ним относятся:

- возможность хранить все необходимые данные в БД;

- исключение избыточности данных;

- необходимость свести количество хранимых таблиц к минимуму.

Нормализация таблиц -- процесс представления данных в виде простых двумерных таблиц, который позволяет устранить дублирование этих данных и обеспечивает непротиворечивость хранимых в базе данных. Таким образом, окончательной целью нормализации является получение такого проекта БД, в котором любая часть информации хранится лишь в одном месте, то есть исключается избыточность информации. Если исходить из структуры данных, то нормализацией называется процесс превращения сетевой или иерархической структуры данных в реляционную.

Основой процесса нормализации является предложенный Е. Коддом в рамках реляционной теории аппарат, называемый нормализацией отношений. Им выделено три формы нормальных отношений, которые в дальнейшем были доработаны, и предложен механизм перехода от формы к форме, а, кроме того, было добавлено еще три специальных формы. Итого, существует шесть форм нормальных отношений. Но, как правило, необходимо и достаточно привести базу данных к третьей нормальной форме.

Процесс нормализации представляет собой последовательное изменение структуры таблиц до тех пор, пока она не будет удовлетворять требованиям последней формы нормализации. Существуют следующие шесть форм нормализации:

- первая нормальная форма (First Normal Form, INF);

- вторая нормальная форма (Second Normal Form, 2NF);

- третья нормальная форма (Third Normal Form, 3NF);

- нормальная форма Бойса - Кодда (Brice - Codd Normal Form, BCNF);

- четвертая нормальная форма (Fourth Normal Form, 4NF);

- пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции-соединения (Fifth Normal Form, 5NF или PJ/NF).

Первая нормальная форма

Таблица находится в первой нормальной форме тогда, когда она не содержит повторяющихся полей и составных значений полей (т.е. каждое поле должно содержать одно значение, а не их комбинацию).

Таблица, находящаяся в первой нормальной форме, обладает следующими недостатками:

- Добавление новых данных требует ввода значений для всех столбцов, даже если в таблице уже существуют необходимые данные. Налицо избыточность данных. Рано или поздно при вводе дублирующихся данных будет допущена ошибка, что приведет к возникновению двух различных значений.

- Если изменится одно значение в строке, необходимо будет просмотреть все строки в таблице и изменить это значение во всех строках, где оно встречается.

- При удалении одной строки может быть потеряна необходимая информация.

Чтобы избежать перечисленных проблем, необходимо привести таблицу ко второй или третьей нормальной форме.

Вторая нормальная форма

Таблица находится во второй нормальной форме, если она удовлетворяет требованиям первой нормальной формы и все ее поля, не входящие в первичный ключ, связаны полной функциональной зависимостью с первичным ключом, т.е. любое не ключевое поле однозначно идентифицируется полным набором ключевых полей.

Итак, таблица, находящаяся во второй нормальной форме, должна удовлетворять следующим правилам:

- таблица должна содержать данные об одном типе объектов;

- каждая таблица должна содержать одно поле или несколько полей, образующих уникальный идентификатор (первичный ключ) для каждой строки;

- все поля, не имеющие ключа, должны определяться полным уникальным идентификатором данной таблицы.

Если таблица имеет простой первичный ключ, состоящий только из одного столбца, то она автоматически находится во второй нормальной форме. Если же первичный ключ составной, то таблица необязательно находится во второй нормальной форме и тогда необходимо разделить ее на две или более таблиц таким образом, чтобы первичный ключ однозначно идентифицировал значение в любом столбце.

Приведение таблицы ко второй нормальной форме позволяет избежать повторения одних и тех же данных, появляющихся после приведения таблицы к первой нормальной форме.

Третья нормальная форма

Таблица находится в третьей нормальной форме, если она удовлетворяет определению второй нормальной формы и ни одно из ее неключевых полей функционально не зависит от любого другого неключевого поля.

Требование третьей нормальной формы сводится к тому, чтобы все неключевые поля зависели только от первичного ключа и не зависели друг от друга. Другими словами, нужно иметь возможность изменять значение любого неключевого поля, не изменяя значения любого другого поля базы данных. Это требование исключает любое поле, значения в котором получаются как результат вычислений, использующих значения других полей.

6.4 Первичный и внешний ключи

Для связывания таблиц используются первичный и внешний ключи. Как говорилось ранее, первичный ключ позволяет однозначно идентифицировать строку в таблице. В качестве первичного ключа можно использовать один или более существующих столбцов или создать новый. Ни одно поле, входящее в состав ключа, не должно принимать неопределенные значения.

Внешний ключ создается в зависимой таблице, которая ссылается на данные в главной таблице. Значение в столбце (или столбцах) во внешнем ключе всегда должно существовать в главной таблице или быть неопределенным. В то же время значение первичного ключа в одной из строк главной таблицы может быть не связано ни с одной строкой в зависимой таблице.

При выполнении операций вставки, изменения и удаления в связанных таблицах необходимо каким-то образом отражать изменения, проводимые в одной таблице, на связанную таблицу. Поведение связей между таблицами, прежде всего, зависит от предметной области, которую они описывают.

Отношения «один-к-одному»

Если конкретная строка первой таблицы связана в каждый момент времени с нулем строк или одной строкой второй таблицы и наоборот, то между ними установлено отношение «один-к-одному».

В качестве примера отношения «один-к-одному» можно привести связь человека и номера паспорта. Каждый человек может иметь только один паспорт и в то же время паспорт принадлежит только одному человеку.

Отношения «один-ко-многим»

Если конкретная строка первой таблицы может быть связана с нулем, одной или несколькими строками второй таблицы, но строка второй таблицы связана с единственной строкой первой таблицы, то между ними установлено отношение «один-ко-многим».

Примером отношения «один-ко-многим» может служить связь между служащими и отделами. Каждый служащий может быть прикреплен в каждый момент времени только к одному отделу, но может быть переведен из одного отдела в другой. В то же время в каждом отделе может работать множество человек. В этом примере сведения об отделах составляют главную таблицу, с которой связана таблица служащих. Каждой строке в таблице отделов может соответствовать несколько строк в таблице служащих, но на каждую строку в таблице служащих может ссылаться только одна строка в таблице отделов.

Отношения «много-ко-многим»

Если в каждой строке в первой таблице соответствует ноль, одна или несколько строк во второй таблице и наоборот, то между ними установлено отношение «много-ко-многим».

В качестве примера отношения «много-ко-многим» можно рассмотреть связь служащего и проекта. Каждый служащий может одновременно работать над несколькими проектами, и в то же время в работе над каждым проектом могут участвовать несколько служащих.

7. Выбор СУБД

7.1 Средства быстрой разработки приложений

В мире уже используются десятки миллионов ПК и их число постоянно растет. Компьютеры применяются в тех областях, где о них не помышляли еще год назад. Компьютеры начинают вытеснять даже такие, казалось бы, незыблемые атрибуты цивилизации, как телевизор и другую привычную нам бытовую технику. А увеличение числа и расширение сферы применения компьютеров ведет к увеличению потребности в программном обеспечении. Единственный путь, уводящий от необходимости превратить все трудоспособное человечество в программистов, - резкое повышение эффективности средств разработки программ. Эта идея и воплощается в современных версиях пакетов программ для создания систем автоматизации обработки данных, которые отвечают требованиям RAD (Rapid Application Development - Средства быстрой разработки приложений).

Можно выделить следующие отличительные черты таких средств разработки:

- наличие объектно-ориентированного языка программирования, позволяющее очень эффективно использовать модульный принцип составления программ;

- визуальные средства разработки, предоставляющие возможность заменить написание программного кода рисованием пользовательского интерфейса и заданием необходимой функциональности диалоговыми средства;

- поддержка стандартных протоколов обмена данными между приложениями, позволяющая разрабатывать многоуровневые приложения, не зависящие от источника данных. Здесь же заложена возможность применения компонентной технологии создания приложений;

- возможность создания приложений клиент-сервер, позволяющая разрабатывать приложения неограниченной сложности и обеспечивать потребности целого предприятия в обработке данных.

Перечень современных средств разработки систем автоматизации обработки данных весьма обширен. Почти каждый месяц появляются новые версии этих продуктов той или иной фирмы - производителя программного обеспечения. Они включают все новые и новые возможности, облегчающие труд программиста.

Компания Microsoft в настоящий момент предлагает пять пакетов программ, которые могут быть использованы для создания пользовательского приложения по обработке данных: Access, SQL Server, Visual Basic, Visual C++ и Visual FoxPro. Эти средства могут быть использованы как по отдельности - для решения конкретной поставленной задачи, так и в качестве интегрированного набора, каждый компонент которого может быть использован при разработке больших проектов масштаба предприятия. С этой точки зрения характеристика всех пяти продуктов приведена в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Сравнение средств разработки Microsoft

Название продукта	Основные преимущества	Основное назначение
Access	Простота освоения. Возможность использования непрофессиональным программистом. Имеет мощные средства подготовки отчетов из БД различных форматов	Создание отчетов произвольной формы на основании различных данных. Разработка не коммерческих приложений.
SQL Server	Высокая степень защиты данных. Мощные средства работы с данными. Высокая производительность	Хранение больших массивов данных. Хранение данных, требующих соблюдения режима секретности или при не допустимости их потери
Visual Basic	Универсальность. Возможность создания компонентов OLE. Невысокие требования к мощности ПЭВМ	Создание приложений средней мощности, не связанных с большой интенсивностью обработки данных. Разработка компонентов OLE. Создание приложений для интеграции компонентов MS Office.
Visual C++	Универсальность. Наибольшая скорость работы приложения. Неограниченная функциональность	Создание компонентов приложения для выполнения критичных по скорости процессов или обеспечения функциональности, не достижимой в других средствах разработки.
Visual FoxPro	Высокий уровень объектной модели. Высокая скорость обработки данных. Интеграция объектно-ориентированного языка программирования с Xbase и SQL. Многоплатформенность.	Создание приложений масштаба предприятия. Создание приложений для работы на различных платформах (Windows 3.x, Windows 95, Macintosh и т.д.).

7.2 Microsoft SQL Server 2000

Бурное развитие Интернета вообще и электронной коммерции в частности диктуют высокие требования к ПО. Эти требования касаются и серверов БД, которые хранят значительную часть информации Web. В настоящее время на рынке имеется множество СУБД, предлагающих разработчикам мощные механизмы «перемалывания» данных и той или иной мере интегрированных в Web.

Особый интерес на этом фоне вызывает СУБД корпорации Microsoft - SQL Server 2000. В основе SQL Server 2000 лежит хорошо зарекомендовавшее себя ядро SQL Server 7.0, частично переработанное для удовлетворения все более растущих «аппетитов» специалистов. Эти требования и определяют основные направления развития SQL Server 2000:

- максимальная интеграция в Web;

- высокая надежность и масштабируемость;

- быстрое решение поставленных задач.

В целом можно сказать, что SQL Server 2000 является одной из лучших современных СУБД, предлагающей пользователям широкий набор мощных и гибких средств обработки и анализа разнообразной информации.

SQL Server 2000 поддерживает язык XML на уровне самой СУБД. Эта технология заметно снижает стоимость создания конечных систем и обеспечивает передачу данных через брандмауэры. Механизмы XML могут быть легко использованы как разработчиками Web, так и программистами баз данных.

Имеется полнотекстовый поиск, предназначенный для эффективного обнаружения нужной информации среди очень большого объема данных. Большая часть информации хранится в виде неструктурированных текстовых данных и отформатированных документов. Полнотекстовые запросы встроены в Transact-SQL, что позволяет в обычном запросе комбинировать стандартные средства поиска и полнотекстовые запросы. Также поддерживается и многоязычный поиск.

В SQL Server 2000 активно используются службы активного каталога (Active Directory). Это позволяет повысить управляемость серверами в масштабах предприятия. Активный каталог используется как единое хранилище информации о местонахождении и конфигурации баз данных. Кроме того, централизованное хранение информации о самом сервере позволяет снизить затраты на администрирование баз данных.

В системе резервного копирования реализована возможность установки пароля на создаваемую резервную копию, а также возможность восстановления резервной копии журнала транзакций до конкретной транзакции.

Репликация позволяет делать копии данных, тиражировать эти копии на другие серверы и автоматически синхронизировать изменения, внесенные в данные на удаленных серверах. Благодаря репликации можно значительно снизить расходы по синхронизации данных между центральным сервером и региональными представительствами компании. Подсистема репликации позволяет выполнять копирование не только таблиц и хранимых процедур, но и функций пользователя, а также обычных и индексированных представлений.

SQL Server 2000 поддерживает индексирование представлений, что может значительно повысить производительность приложений. Можно создавать индексы для вычисляемых полей. Индексированные данные можно хранить упорядоченными как по возрастанию, так и по убыванию. Кроме того, при создании индексов имеется возможность параллельного просмотра и сортировки.

7.2.1 Объекты баз данных

Данные в SQL Server 2000 логически организованы в так называемые объекты. Объекты представляют собой то, что может «ощутить» пользователь при соединении с БД. Можно сказать, что база данных представляет собой набор объектов с информацией о разграничении доступа к ним пользователей. К объектам базы данных SQL Server 2000 относятся:

- Таблицы (tables) - двумерные матрицы, в которых хранятся собственно данные (это единственный объект базы данных, предназначенный для хранения данных);

- Хранимые процедуры (stored procedure) - наборы команд Transact-SQL, сохраненные под определенными именами; пользователи работают с таким набором как с единым целым, обращаясь к нему по имени;

- Триггеры (triggers) - специальные хранимые процедуры, вызываемые при изменении данных в таблице;