《数据库设计》实验指导书.docx

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《数据库设计》实验指导书

第一部分实验的基本要求与方法

1实验的目的与要求

“数据库建模技术”是信息管理与信息系统专业、计算机科学与技术专业的一门核心课程。

上机实验是该课程的重要教学实践环节，其主要任务是借助Windos平台，在熟练应用PowerDesinger9.5等数据库建模工具使用的基础上，从用户需求角度出发，完成业务流程分析、实体关系模型设计、面向对象和数据库建模的集成等项目需求分析并进行结构规划、生成框架代码，以及掌握如何从现有系统逆向转出工程代码、生成所需系统模型的全过程。

通过上机实践，使学生掌握数据库建模和设计的一般步骤和方法，掌握数据库建模工具PowerDesinger的使用。

学生可以利用这个全新的数据分析和建模工具进行系统整体分析和设计，具备快速进行数据库建模和设计的能力，从而为成为优秀的系统分析员奠定坚实的基础。

2实验方法

本课程上机实验主要采用理论和实践结合的方法：

通过教师对建模工具和数据库建模案例的分析和讲解，学生首先要熟练掌握建模工具的使用，其次要注意数据库建模的过程必须遵循数据库设计的基本步骤和基本原理，要确保所得数据库模型在能满足用户数据需求的基础上，应具备较少的数据冗余、方便的数据操作和合理的数据安全策略等特点。

第二部分实验大纲

课程编号：

××××

总学时：

36H

实验学时：

18H

适用专业：

信息管理与信息系统、计算机科学与技术及全院选修

实验一熟悉软件平台

一、实验学时：

课外2学时

二、实验目的

熟悉软件平台

二、验内容

掌握软件VISIO、PowerDesigner的使用

三、需用仪器设备：

微机

实验二需求分析

（一）——业务流程调查

一、实验目的：

掌握需求分析的步骤和业务流程调查的方法；掌握应用Powerbuilder绘制BPM模型

二、学时：

6H（课内4H，课外2H）

三、实验软件平台：

Windows2k或WindowsXP,Powerduilder9.5,Visio

四、实验内容：

学生选定某一实验题目，根据调查的业务需求调查文字，利用PD绘制该管理系统的BPM模型。

五、实验结果：

提供本次实验结果。

实验三需求分析

（二）——数据流程调查

一、实验目的：

掌握需求分析的步骤和数据流程调查的方法；掌握应用VISIO绘制数据流程图（DFD）,掌握数据流程图分层次的绘制方法。

掌握编写数据字典的方法和步骤。

二、实验学时：

8H（课内6H，课外2H）

三、实验软件平台：

Windows2k或WindowsXP,Visio

四、实验内容：

1、掌握数据流程调查和分析的方法；

2、利用Visio绘制分层次的数据流程图并在绘制的过程中建立标准、统一的编码；

3、根据该学生所选题目的业务需求调查文字以及第一次作业所完成的内容，利用VISIO，绘制该管理系统的DFD模型。

4、编写详细正确的数据字典。

五、实验步骤

1、数据流程图的层次绘制方法复习

数据流程图分层次绘制模型：

数据流程图是按照“自顶向下、逐层细化”的原则进行，在绘制整个数据流程图的过程中，一定要建立标准、统一的编码，并建立相应的数据字典。

数据流程图的详细绘制过程可参见上课过程中的PPT案例（陪送系统数据流程图）。

2、根据该管理系统的业务需求调查文字以及第一次作业所完成的内容，利用VISIO，绘制该管理系统的DFD模型。

六、实验结果：

1、绘制数据流程图

2、编写相应的正确的数据字典

实验四概念结构设计

一、实验目的：

掌握概念结构模型绘制的方法和步骤，掌握利用PD绘制和管理CDM的方法。

二、实验学时：

6H（课内3H,课外3H）

三、实验软件平台：

Windows2k或WindowsXP,Powerduilder9.5,Visio

四、实验内容：

1、掌握概念结构设计的方法；

2、利用PD绘制并管理CDM；

3、根据该所选题目的业务需求调查文字以及前两次作业所完成的内容，利用PD，设计该管理系统合理的CDM模型。

五、实验结果

提交本次实验的结果。

实验五逻辑结构设计

一、实验目的：

掌握概念结构模型向逻辑模型转换的规则方法；掌握在PD环境中把CDM正确转换为PDM，并对PDM进行必要的管理和修改。

二、实验学时：

6H（课内3H，课外3H）

三、实验软件平台：

Windows2k或WindowsXP,Powerduilder9.5,Visio

四、实验内容：

1、掌握概念结构模型向逻辑模型转换的规则方法；

2、掌握在PD环境中把CDM正确转换为PDM，并对PDM进行必要的管理和修改；

3、掌握利用创建PDM的四种方法；

4、根据该所选题目的业务需求调查文字以及前三次实验所完成的内容，利用PD，设计该连管理系统合理的PDM模型。

五、实验结果

提交本次的实验结果。

实验六数据库的物理设计与实施

一、实验目的：

掌握PD中利用PDM生成物理数据库的操作步骤；掌握在PD环境中把PDM正确转换为数据库文件和生成数据库文件的SQL脚本。

二、实验学时：

4H（课内2H，课外2H）

三、实验软件平台：

Windows2k或WindowsXP,Powerduilder9.5,MSSQLServer2000或Anywhere

四、实验内容：

1、掌握PD中利用PDM生成物理数据库的操作步骤；

2、掌握在PD环境中把PDM正确转换为数据库文件和生成数据库文件的SQL脚本。

3、根据第四次实验所得到的PDM模型，完成所选题目管理系统的数据库的物理设计，保留生成数据库的SQL脚本和数据库文件。

五、实验结果

第三部分综合设计型实验案例

炼钢厂作业管理子系统数据库设计

导读目录：

1系统目标

2需求分析

2.1组织结构调查

2.2业务流程调查

2.3数据流成调查

2.4数据字典

3概念结构设计

4逻辑结构设计

5物理结构设计

1系统目标

1.1背景介绍

钢铁行业是我国国民经济的支柱产业之一，为国民经济的持续发展作出了积极的贡献。

近十年来，钢铁企业面临的市场竞争环境发生了巨大的改变，客户对钢材的需求呈现多品种、小批量特点。

这种局面下，钢铁企业对用户需求的预测越来越困难，为了减少库存，节约成本，最有效的运作策略是将传统以预测为主轴的推式系统（PushSystem）改为以需求计划（DemandPlanning）为主轴的拉式系统（PullSystem）。

企业生产将减少预测性生产，而变成主要按订单生产；生产模式也由过去大批大量生产方式改变成多品种、小批量生产方式[10]。

“以信息化促进工业化”是制造业提高生产经营水平的必然选择。

我国钢铁工业在长期的信息化应用过程中，逐步实现了基础自动化和过程自动化；在管理信息化方面也从初期简单的MIS（ManageInformationSystem,管理信息系统）系统向ERP（EnterpriseResourcePlan,企业信息资源组织与管理）/电子商务转变，信息化工作取得了一定的成绩。

钢铁行业的信息化特点在于：

1）基础自动化和过程自动化基础良好；

2）钢铁行业成产流程长、环节多、工艺复杂，自动化技术应用十分广泛。

进入二十世纪90年代以来，钢铁工业自动化应用范围不断扩大，应用水平不断提高、数字化日趋明显。

虽然不同钢铁企业的具体自动化程度有所不同，但从整个行业看，基础自动化、过程自动化在钢铁企业中得到广泛应用，并伴随自动化技术的发展而逐步加深；

同时应当看到，钢铁工业虽已基本实现了基础自动化和过程自动化，但这些自动化系统都是以单元生产设备为核心进行检测与控制的，生产设备之间形成诸多“自动化孤岛”[12]。

这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。

MIS/ERP和其它管理信息系统本身难以与基础自动系统进行接口，无法对生产数据进行自动管理。

而这些管理信息系统在进行生产管理计划与决策分析时，大量依赖企业生产经营过程中产生的实际数据。

如果没有实际生产中产生的数据为基础，ERP是难以通过运算与分析得出令人信服的结果的，ERP等管理信息系统的应用效果就会大打折扣。

为了方便ERP系统运行，实际操作中不得不将大量的生产数据通过纸质报表传递，再由相关使用人员录入到管理信息系统。

从而形成这样的尴尬局面：

一方面，生产过程中产生了大量的控制与检测数据，可以以电子格式存放；但不能自动传递到管理信息系统。

另一方面，管理信息系统大量需要这些生产数据，只好以报表等方式将这些数据抄录、打印，以纸介质方式进行信息传递；相关部门收到纸质报表后，手工进行数据录入。

同样，管理信息系统的生产计划等数据是生产中迫切需要的，也不能自动传递到生产控制系统中，而是通过纸质方式进行数据传递[2]。

1.2系统目标

系统能够对三炼钢厂与作业管理相关的全部操作进行管理。

主要包括作业指示的编制、下达、变更、作业进程管理、实绩处理等功能。

具体功能模块如下：

1、用户管理：

用户注册、修改密码、删除用户

2、基本信息：

成分基本信息、设备状态基本信息、工艺路线基本信息

3、作业指示管理：

作业指示编制、切割指示查询、成分指示查询

4、生产管制：

综合管制、坯料信息查询、设备运行查询

5、作业实绩处理：

混铁炉实绩处理、预处理实绩处理、转炉实绩处理、精炼实绩处理、连铸实绩处理、切割实绩处理

6、作业实绩统计：

按日期按钢种的统计、每种设备的生产量统计、副原料的使用量的统计

2需求分析

2.1组织结构分析

通过对韶钢集团三炼钢厂的调查发现，该厂有一个厂长，两个副厂长（其中包括生产技术副厂长和设备副厂长），整个厂划分为三个科室：

生产技术科、设备科和综合科，其中综合科直接由厂长管理，并有炼钢工段、连铸工段、准备工段、维护工段、行车工段和运行工段六个工段。

具体的组织机构如图2.1所示。

2.2业务流程分析

确定作业指示业务流程：

作业指示接收从生产部传来的炼钢、成分、切割指示单，把这些信息存放在炼钢、成分、切割表中，并编制作业指示。

生产管制部门对作业指示单进行管制判断，当作业指示不需要变更时，就把作业指示单下达给三炼钢，并由三炼钢管理员确认作业指示；当作业指示需要变更时，列出变更明细单，然后根据变更明细单调整作业指示，作业指示编制人员再根据作业指示调整单重新编制作业指示。

如图2.2所示。

图2.1三炼钢厂组织结构图

图2.2确定作业指示业务流程图

图2.3变更作业指示业务流程图

图2.4作业管制业务流程图

变更作业指示业务流程：

当生产管制部门在了解实际情况后，需要发生作业指示变更时，要先判断原作业指示有无发送，如果已经发送，并已投入工序，则不能变更；如果原作业指示没有发送，或者发送后还没有投入工序，则生产管制员受理作业指示变更请求，并对作业指示变更请求做出确认，列出确认的作业指示变更单，再根据确认的作业指示变更单来变更作业指示，同时记录到新的作业指示表中。

并把新的作业指示单重新下达给三炼钢，三炼钢管理员确认作业指示变更。

如图2.3所示。

发送作业指示业务流程：

把确认的作业指示发送到一个临时数据库中，如果管理员调用了该库中的作业指示，则说明作业指示发送成功，并把作业指示分类，存放到炼钢指示表、切割指示表、成分指示表中，同时删除在临时数据库中的信息；如果管理员没有调用临时数据库中的作业指示，则说明作业指示没有发送成功，并对没有发送的进行登记，并重新发送该作业指示。

如图2.5所示。

图2.5发送作业指示业务流程图

接收作业指示业务流程：

把接收的作业指示传达给操作站，操作站根据这些作业指示进行操作。

如图2.6所示。

图2.6接收作业指示业务流程图

2.3数据流程分析

【通过本案例的数据流程图的学习，希望同学们能掌握数据流程