Разработка автоматизированной информационно-управляющей системы и базы данных электронных компонентов для реализации учебного процесса

АННОТАЦИЯ Тема выпускной квалифицированной работы: «Разработка автоматизированной информационно-управляющей системы и базы данных электронных компонентов для реализации учебного процесса»

В выпускной квалифицированной работе были рассмотрены основные вопросы, такие как:

1 Разработка базы данных электронных компонентов на базе MS Access 2007

2 Разработка способов взаимодействия БД с MS PowerPoint 2007

3 Разработка надстройки «Электронные компоненты» для MS PowerPoint 2007 на языке программирования C#

4 Разработка структуры информационной системы управления

5 Разработка алгоритмов создания и использования надстройки «Электронные компоненты»

В рамках проекта мной были рассмотрен и проанализирован учебный процесс по дисциплине «Электроника».

Проведен анализ и выбор самого эффективного СУБД.

Проведен анализ деятельности и структуры учебного процесса, вследствие которого были разработаны предложения по автоматизации.

Разработана программная надстройка «Электронные компоненты» для MS PowerPoint.

Известно, что применение информационно-коммуникационных технологий позволяет улучшить мотивацию студентов. Незаменимым инструментом для создания лекционного курса является Microsoft PowerPoint. Презентации позволяют экономить время за счет того, что нет необходимости отрисовывать сложные схемы, диаграммы, длинные формулы. А также дают возможность использовать мультимедийные материалы. Подготовка мультимедийной презентации требует много времени от преподавателя, который в виду учебной нагрузки не имеет возможности для создания контента для всего курса. Целью моей работы было упростить процесс создания мультимедийного контента для лекционного курса путем автоматизации. В выпускной квалификационной работе разработана надстройка на языке программирования C#, которая позволяет автоматизировать процесс создания презентации. Графические изображения заранее подготовлены и в дальнейшем нет необходимости повторно отрисовывать часто используемые сложные схемы, диаграммы. Разработанная программная надстройка PowerPoint обеспечивает быстрым доступом к графическим изображениям.

Для разработки такого плагина было необходимо систематизировать информацию, а также учесть семантику. Для систематизации информации была разработана база данных, которая предлагает широкий диапазон для хранения и эффективного управления. Подготовленная база данных упрощает процесс подбора графических изображений при разработке надстройки.

В выпускной квалификационной работе была разработана база данных электронных компонентов, которую планируется использовать при создании лекционного материала по дисциплине «Электроника». А также для использования студентами при курсовом проектировании. Разработана программная надстройка «Электронные компоненты» для MS PowerPoint.

1. Теоретическая часть

1.1 Требования к MS Office 2007

Одним из существенных недостатков MS Office 2007 являются высокие требования к оборудованию. Ниже будут приведены официально установленные минимальные требования по эксплуатации MS Office 2007, которые взяты из документации Microsoft:

— процессор с частотой 500 МГц или выше;

— операционная система Windows XP c пакетом обновления SP2, Windows 2003 с паетом обновления SP1 или операционная система более позднего выпуска, такая как Windows Vista;

— оперативная память емкостью 256 Мбайт или выше;

— 1,5 Гбайт свободного дискового пространства (часть этого пространства может быть освобождена после удаления исходного загруженного пакета с жёсткого диска);

— монитор с разрешением 1024×768 или выше;

— дисковод CD-ROM или DVD;

— указательное устройство;

Аппаратные средства:

— процессор Intel Pentium Core 2 CPU;

— графическая карта Radeon 1650 512 Мбайт;

— жёсткий диск 250 Гбайт;

— клавиатура;

— указательное устройство;

— звуковая карта;

— дисковод Hitachi HD273T95;

— разъёмы USB;

— материнская плата;

— контроллеры гибких дисков;

— scsi контроллеры;

— последовательные порты COM1 и COM2;

— шины PCI;

— устройства Plug&Play;

Для успешного функционирования средств автоматизации требуется большой объем оперативной памяти, причём, чем больше этот объем, тем лучше. Рекомендуется использовать для приложений, в основе функционирования которых лежат средства автоматизации, компьютеры с оперативной памятью не меньше 1 Гбайт. Необходимо также учитывать, что быстродействие средств автоматизации всегда будет оставаться ограниченным, даже на наиболее высокоскоростных компьютерах.

1.1 Модель компонентного объекта СОМ

СОМ представляет собой стандартную объектную модель промышленного уровня, которая унифицирует системы объектов. Эта модель специфицирует следующее:

1) Определение объекта. Правила, по которым объекты структурируются и особым образом располагаются в памяти.

2) Управление жизненным циклом. Правила, по которым объекты создаются и уничтожаются.

3) Протоколы взаимодействия между объектами. Правила, по которым объекты взаимодействуют друг с другом и проявляют свои функции.

Пользуясь СОМ, следует помнить одну важную вещь. СОМ является простой технической спецификацией, то есть представляет собой строгий набор правил, регулирующих базовую структуру объекта и его семантику. Сама по себе СОМ не предоставляет никаких функциональных возможностей, она лишь формулирует строгие технические предписания.

Модель «клиент-сервер». СОМ поддерживает простую модель «клиент-сервер». Объекты, называемые серверами, предоставляют некие функции в распоряжение объектов, называемых клиентами. Серверы всегда являются СОМ-объектами, то есть объектами, которые подчиняются спецификации СОМ. С другой стороны, клиенты могут быть СОМ-объектами или не быть таковыми. Это значит, что некоторые объекты могут быть простыми объектами C+ +, приложениями Visual Basic и т. п. На следующем рисунке представлена не сложная модель «клиент-сервер» .

Модель «клиент-сервер»

СОМ-интерфейсы. Клиенты и СОМ-серверы общаются друг с другом при помощи интерфейсов. Интерфейсы — это группы функций, которыми СОМ-объекты обычно пользуются для взаимодействия друг с другом и своими клиентами. Как было показано в главе посвященной ОО технологии, проявление функциональных возможностей посредством интерфейса — это фундаментальная концепция объектно-ориентированного программирования. Используя исключительно интерфейсы, СОМ поддерживает логическую абстракцию и неуклонно проводит в жизнь строгую инкапсуляцию.

СОМ-серверы могут одновременно иметь несколько интерфейсов (как правило, так и бывает). Каждый интерфейс предоставляет набор функций, отличный от других.

1.2 Архитектура технологии OLE

Архитектура OLE (object linking and embedding) основана на модели компонентного объекта (СОМ). Сама OLE является унифицирующей технологией системного уровня, которая базируется на объектах и реализует интеграцию приложений. Она предоставляет клиентам набор объектно-ориентированных услуг. Можно сказать, что, с практической точки зрения, OLE — это набор системных библиотек (DLL-файлов), которые дают возможность прикладным программам взаимодействовать друг с другом. OLE является внутренней неотъемлемой частью операционной системы Windows, а не подсистемой. Например, в папке SYSTEM или SYSTEM32 на сетевом диске компьютера можно найти дюжину или даже больше файлов OLExxx.DLL. Это — составляет ядро OLE.

OLE состоит из нескольких различных технологий, которые пользуются услугами друг друга для формирования объектно-ориентированной системы. Каждая технология реализует определенный набор функций. Однако реальная сила OLE заключается именно во взаимодействии составляющих ее технологий. OLEтехнология, структурированного хранения, к примеру, позволяет приложениям реализовать постоянство объектов. При этом пользователь не знает, как библиотеки OLE реализуют детали этой технологии, например, каким образом и где именно данные объекта должны быть записаны или считаны с диска. Большое преимущество OLE состоит в том, что ее можно расширить и настроить по своему желанию. Можно легко переопределить встроенные функции (путем реализации соответствующих стандартных СОМ-интерфейсов) и расширить набор доступных функции, создав собственные пользовательские интерфейсы.

Компоненты. Компонент является фундаментом, на котором построена технология OLE. Компонент представляет собой предварительно созданный программный объект, который предоставляет клиентам четко определенный набор функций. Каждый компонент является отдельной сущностью, которая может быть определена и описана независимо от какого-либо конкретного программного пакета. Компоненты объединяются друг с другом различными способами, образуя законченные интегрированные программные системы.

Компоненты взаимодействуют друг с другом посредством четко определенных интерфейсов.

Чтобы компоненты стали жизнеспособными программными инструментами, они должны взаимодействовать в пределах системы типа OLE, которая дает возможность использовать их за рамками конкретной прикладной программы. Система должна поддерживать взаимодействие компонентов, не накладывая ограничений на способ их реализации. OLE представляет собой именно такую систему.

На рисунке 3 представлены OLE-технологии, которые тесно взаимосвязаны между собой и используют СОМ в качестве фундамента. Стрелками обозначается зависимость технологий, а точками возможное, но не обязательное использование.

Взаимосвязь OLE — технологий Структурированное хранение — это термин, который используется для описания технологии, обеспечивающей постоянство объектов. По сути, структурированное хранение является механизмом, который СОМ-объекты используют для считывания своих данных и записи их на диск. Данные становятся «структурированными» благодаря тому, что библиотеки OLE организуют их в виде логического файла. Эта технология сходна с тем, как файловая система организует файлы на жестком диске.

Два основных понятия, используемые в структурированном хранении, — это поток и хранилище. Хранилище является аналогом каталога файловой системы, а поток — аналогом файла. Хранилища могут содержать потоки и другие хранилища. В любой схеме структурированного хранения самое верхнее хранилище называется корневым. Оно представляет собой файл на диске (называемый структурированным файлом), который содержит логические хранилища и потоки более низкого уровня.

Библиотеки OLE предоставляют объектам возможность создавать и/или использовать хранилища и потоки для записи своих данных на диск. При этом библиотеки OLE сами заботятся о размещении информации на диске, тогда как объект заботится лишь о логическом размещении данных (то есть определяет логический поток или хранилище, куда будут записаны данные).

Для реализации хранилищ и потоков библиотеки OLE используют СОМ-объекты. В хранилищах реализован интерфейс IStorage, а в потоках — интерфейс IStream. Чтобы приказать хранилищам и потокам выполнить некоторое действие, приложение получает указатель на интерфейс IStorage и/или IStream и вызывает соответствующие функции этих интерфейсов.

Автоматизация. Автоматизация считается одной из самых мощных OLE-технологий. Это механизм, при помощи которого объект предоставляет другим объектам и приложениям доступ к своим методам (функциям) и свойствам (характеристикам). Объект, предоставляющий доступ к своим функциям, называется сервером автоматизации. Объект или приложение, которые используют функции или управляют действиями сервера автоматизации, называются контроллерами автоматизации. Серверы автоматизации существуют для того, чтобы обслуживать запросы и указания контроллеров автоматизации.

В Microsoft Access существует возможность вставки рисунков в формы и отчеты. Использование рисунков может улучшить внешний вид создаваемых форм и отчетов. Например, в отчеты можно включать логотип фирмы, а в форме предоставлять возможность просмотра не только данных о сотрудниках фирмы, но и их фотографий.

Основой для организации такого взаимодействия является технология ActiveX. Технология ActiveX предоставляет разработчику два мощных механизма интеграции приложений:

OLE (Object Linking and Embedding) — механизм, который позволяет связывать или внедрять объекты, созданные другими приложениями Microsoft Office, в формы и отчеты Access.

Автоматизация (Automation, которая раньше называлась OLE Automation) — технология, позволяющая управлять из приложения Access объектами, которые созданы и поддерживаются другими приложениями Microsoft Office.

Оба этих механизма являются свойствами COM (Component Object Model) — модели компонентных объектов, которая специфицирует взаимодействие объектов в компонентной архитектуре приложения.

О том, как используются указанные механизмы и чем они отличаются, и будет рассказано в данной главе.

Замечание На самом деле понятия OLE и Automation шире, чем это определено выше, они касаются самых разных приложений, которые поддерживают технологию ActiveX, а не только приложений семейства Microsoft Office, однако в рамках данной книги мы будем рассматривать их именно в таком контексте, как мы определили.

Итак, в настоящей главе будут затронуты следующие вопросы:

1) Использование протокола OLE и связанных с ним моделей построения интегрированных приложений

2) Вставка рисунков в Access, демонстрирующая возможности OLE

3) Совместное использование Access с Word и Excel

4) Общие понятия автоматизации и иллюстрация работы автоматизации внутри комплекта Microsoft Office

5) Использование элементов ActiveX

6) Связывание и внедрение объектов Итак, OLE — это протокол, позволяющий создавать составные документы, которые включают в себя документы, созданные другими приложениями. Документ, который включает в себя другие документы, называетсядокументом-контейнером OLE. В данном случае документами-контейнерами являются формы и отчеты Access. Документы, которые включаются в форму или отчет, называются документами-источниками или объектами OLE. Объектами OLE могут быть документы Word, Excel, рисунки, созданные в одном из графических редакторов, например Paint, видеоролики (файлы с расширением avi), звуковые файлы с расширением wav. Объекты OLE отличаются от объектов Automation, о которых мы будем говорить ниже, тем, что они являются документами, получаемыми с помощью приложения, а не частью его модели объектов.

Объекты OLE могут быть либо внедрены в документ-контейнер, либо связаны с ним. Приложение, которое поставляет объекты для внедрения и связывания, называется сервером OLE. Внедренный объект представляет собой копию документа-источника, который сохраняется вместе с формой или отчетом. Связанный объект хранится в отдельном файле, и документ-контейнер содержит только указатель на исходный файл объекта. Если кто-либо обновляет исходный файл объекта, то обновляется и представление объекта в составном документе. Коварство связанных объектов заключается в том, что при изменении местоположения исходного файла относительно составного документа, либо при изменении местоположения составного документа таким образом, что исходный файл становится недоступным, связь разрывается. Внедренные объекты всегда доступны, однако частое их использование приводит к непомерному увеличению файла составного документа.

Выполнив внедрение или связывание объекта OLE, можно легко активизировать из документа Access приложение, которому этот объект принадлежит. Для этого достаточно дважды щелкнуть левой кнопкой мыши по внедренному объекту, после чего объект может быть изменен. Когда же активизированное приложение будет закрыто, в документе-контейнере отразится (а в случае внедрения — сохранится) внесенное изменение.

1.3 Набор средств разработки Visual Studio Tools for Office как альтернатива VBA

Visual Studio Tools for Office (VSTO, Visual Studio Tools для офиса) представляет собой набор средств разработки, доступные в виде Visual Studio add-in (шаблоны проектов) и runtime, что позволяет Microsoft Office 2007 и более поздние версии приложений Office использовать функциональность .NET Framework Common Language Runtime (CLR) с помощью .NET type system. В результате, позволяет расширить Office приложения, которые будут записаны в CLI совместимом языке (расширения для Office ранее реализовались через COM), а также использовать функциональные возможности и пользовательский интерфейс конструкций из приложений Office в .NET приложений. VSTO заменяет VBA версий Office 2007 и Office XP. Является runtime, хотя часть VSTO, также загружаемые отдельно, если требуется.

VSTO предоставляет полный набор функций Visual Studio, включая запрос, объединенный с языком (LINQ), Windows® Presentation Foundation (WPF), Windows Communications Foundation (WCF) и .NET Framework 3.5. Кроме того, VSTO имеет множество новых функций для выпуска 2007 системы Microsoft Office, включая визуальные конструкторы, упрощающие создание пользовательских областей форм и настройку ленты. Можно создавать области задач уровней документа и приложения и без проблем создавать и выполнять отладку решений рабочего процесса Office SharePoint® Server 2007. Решения VSTO просты в развертывании благодаря полной поддержке ClickOnce. Кроме того, VSTO позволяет использовать существующие вложения в VBA, расширяя существующие решения управляемым кодом.

VSTO add-in (типы проектов и управления) позволяют VSTO applications и Office add-ins разработаться с использованием Visual Studio IDE. Для Visual Studio .NET 2010 доступна только в качестве автономного издание с поддержкой .NET языков ограничивается Visual Basic.NET и C#. Он был также включен в качестве части Visual Studio Team System 2010. Позже, Visual Studio Tools for Office 2010 Second Edition (VSTO 2010SE) была выпущена в качестве свободного add-in для Visual Studio Professional и выше, включающая в себя Office 2007 и 2003 поддержку. Однако, для Visual Studio Professional Edition, может быть установлена только на уровне add-in приложений, это не позволяет добавлять add-in на уровне документа или других функций (действий панели управления приложения, визуальный конструктор документа и т. д.) доступных в полной версии VSTO или Team System изданий. С помощью Visual Studio 2010, VSTO 3.0 больше не продается отдельно, но интегрирован с полной функциональностью в Professional и Team System IDE.

1.4 Предпосылки создания БД

Для автоматизации процессов сбора, ведения, хранения и передачи информации целесообразно разработать систему управления БД.

1.4.1 Цели создания БД

База данных — это совокупность структурированных и взаимосвязанных данных и методов, обеспечивающих добавление выборку и отображение данных. Данные становятся информацией, если пользователь обработает их и осмыслит, применив при этом адекватные этим данным методы. Сегодня большинство СУБД размещают в своих структурах не только данные, но и методы (программные коды), поэтому можно утверждать, что Microsoft Access — это СУБД, предлагающая широкий диапазон средств для хранения информации и эффективного управления этой информацией.

Существует три принципиальных отличия между СУБД и программами электронных таблиц:

1) СУБД разрабатываются с целью обеспечения эффективной обработки больших объёмов информации, намного больших, чем те, с которыми справляются электронные таблицы.

2) СУБД может легко связывать две таблицы так, что для пользователя они будут представляться одной таблицей. Реализовать такую возможность в электронных таблицах практически невозможно.

3) СУБД минимизируют общий объём базы данных. Для этого таблицы, содержащие повторяющиеся данные, разбиваются на несколько связанных таблиц.

Целью создания БД является внедрение БД, созданной с помощью программного обеспечения Microsoft Access и языка SQL.

Процесс разработки проекта состоит из 4-х стадий:

1) сбора и анализа требований к проектируемой БД

2) анализа архитектуры

3) планирования процесса разработки

4) реальности построение БД Стадия сбора и анализа требований заключается в общении с пользователями данной БД и фиксации их требований: постоянный, быстрый, а главное удобный доступ к интересующей информации; возможность легко вносить, изменять и удалят различные данные и т. д.

Стадия анализа архитектура системы управления базой данных (далее СУБД) состоит в выборе дизайна, технологий обработки информации и инструментов разработки БД и СУБД. В данном случае инструментом будет являться СУБД Microsoft Access.

Стадия планирования — создание планов по: электронным компонентам, их характеристикам и т. д.

Стадия построение СУБД заключается в проведении работ, контроля выполнения планов и оценки полученных результатов.

Технологический процесс обработки информации может включать в свой состав следующие операции (действия):

Сбор данных, информации, знаний. Эта операция представляет собой процесс регистрации, фиксации, записи детальной информации (данных, знаний) о событиях, объектах (реальных и абстрактных) связях, признаках и соответствующих действиях. При этом иногда выделяют в отдельные операции «сбор данных и информации» и «сбор знаний». Сбор данных и информации — это процесс идентификации и получения данных от различных источников, группирования полученных данных и представления их в форме, необходимой для ввода в ЭВМ. Обработка — понятие достаточно широкое и очень часто включает в себя несколько взаимосвязанных более мелких операций. К обработке могут относить такие операции как проведение расчетов, выборка, поиск, объединение, слияние, сортировка, фильтрация и т. д. Важно помнить, что обработка представляет собой систематическое выполнение операций над данными, процесс преобразования, вычисления, анализа и синтеза любых форм данных, информации и знаний посредством систематического выполнения операций над ними. При определении такой операции как «обработка», также выделяют «обработку данных», «обработку информации», «обработку знаний». Обработка данных представляет собой процесс управления данными (цифры, символы и буквы) и преобразования их в информацию. Обработка информации представляет собой переработку информации определенного типа (текстовый, звуковой, графический и др.) и преобразования ее в информацию другого определенного типа. Так, например, принято различать обработку текстовой информации, обработку изображений (графики, фото, видео и мультипликация), обработку звуковой информации (речь, музыка, другие звуковые сигналы). Однако, использование новейших современных технологий обеспечивает комплексное представление и одновременную обработку информации любого вида (текст, графика, аудио-, видео-, мультипликация), ее преобразование и вывод в текстовом, видео-, аудиои мультипликационном формате. Понятие обработки знаний связано с понятием экспертных систем (или систем искусственного интеллекта), позволяющих на основании правил и предоставляемых пользователем фактов распознать ситуацию, поставить диагноз, сформулировать решение и дать рекомендацию по выбору действия.

Генерация данных, информации, знаний. Данная операция технологического процесса представляет собой процесс организации, реорганизации и преобразования данных (информации, знаний) в требуемую пользователем форму, в том числе и путем ее обработки. Например, процесс получения форматированных отчетов (документов).

Хранение данных, информации, знаний. Операция представляет собой процессы накопления, размещения, выработки и копирования данных (информации, знаний) для дальнейшего их использования (обработки и/или передачи).

Передача данных, информации, знаний. Указанная операция — это процесс распространения данных (информации, знаний) среди пользователей с применением посредством средств и систем коммуникаций путем перемещения (пересылки) данных от источника (отправителя) к приемнику (получателю).

1.5 Проектирование базы данных

В Microsoft Access, прежде чем создавать таблицы, формы и другие объекты необходимо задать структуру базы данных. Хорошая структура базы данных является основой для создания адекватной требованиям, эффективной базы данных.

1.5.1 Этапы проектирования базы данных

Ниже приведены основные этапы проектирования базы данных:

1) Определение цели создания базы данных.

2) Определение таблиц, которые должна содержать база данных.

3) Определение необходимых в таблице полей.

4) Задание индивидуального значения каждому полю.

5) Определение связей между таблицами.

6) Обновление структуры базы данных.

Добавление данных и создание других объектов базы данных.

Использование средств анализа в Microsoft Access.

1. Определение цели создания базы данных На первом этапе проектирования базы данных необходимо определить цель создания базы данных, основные ее функции и информацию, которую она должна содержать. То есть нужно определить основные темы таблиц базы данных и информацию, которую будут содержать поля таблиц.

База данных должна отвечать требованиям тех, кто будет непосредственно с ней работать. Для этого нужно определить темы, которые должна покрывать база данных, отчеты, которые она должна выдавать, проанализировать формы, которые в настоящий момент используются для записи данных, сравнить создаваемую базу данных с хорошо спроектированной, подобной ей базой.

2. Определение таблиц, которые должна содержать база данных Одним из наиболее сложных этапов в процессе проектирования базы данных является разработка таблиц, так как результаты, которые должна выдавать база данных (отчеты, выходные формы и др.) не всегда дают полное представление о структуре таблицы.

При проектировании таблиц вовсе не обязательно использовать Microsoft Access. Сначала лучше разработать структуру на бумаге. При проектировке таблиц, рекомендуется руководствоваться следующими основными принципами:

Информация в таблице не должна дублироваться. Не должно быть повторений и между таблицами.

Когда определенная информация храниться только в одной таблице, то и изменять ее придется только в одном месте. Это делает работу более эффективной, а также исключает возможность несовпадения информации в разных таблицах. Например, в одной таблице должны содержаться адреса и телефоны клиентов.

Каждая таблица должна содержать информацию только на одну тему.

Сведения на каждую тему обрабатываются намного легче, если содержаться они в независимых друг от друга таблицах. Например, адреса и заказы клиентов хранятся в разных таблицах, с тем, чтобы при удалении заказа информация о клиенте осталась в базе данных.

3. Определение необходимых в таблице полей Каждая таблица содержит информацию на отдельную тему, а каждое поле в таблице содержит отдельные сведения по теме таблицы. Например, в таблице с данными о клиенте могут содержаться поля с названием компании, адресом, городом, страной и номером телефона. При разработке полей для каждой таблицы необходимо помнить:

— Каждое поле должно быть связано с темой таблицы.

— Не рекомендуется включать в таблицу данные, которые являются результатом выражения.

— В таблице должна присутствовать вся необходимая информация.

— Информацию следует разбивать на наименьшие логические единицы (Например, поля «Имя» и «Фамилия», а не общее поле «Имя»).

4. Задание индивидуального значения каждому полю С тем чтобы Microsoft Access мог связать данные из разных таблиц, например, данные о клиенте и его заказы, каждая таблица должна содержать поле или набор полей, которые будут задавать индивидуальное значение каждой записи в таблице. Такое поле или набор полей называют основным ключом.

5. Определение связей между таблицами После распределения данных по таблицам и определения ключевых полей необходимо выбрать схему для связи данных в разных таблицах. Для этого нужно определить связи между таблицами.

Желательно изучить связи между таблицами в уже существующей базе данных.

6. Обновление структуры базы данных После проектирования таблиц, полей и связей необходимо еще раз просмотреть структуру базы данных и выявить возможные недочеты. Желательно это сделать на данном этапе, пока таблицы не заполнены данными.

Для проверки необходимо создать несколько таблиц, определить связи между ними и ввести несколько записей в каждую таблицу, затем посмотреть, отвечает ли база данных поставленным требованиям. Рекомендуется также создать черновые выходные формы и отчеты и проверить, выдают ли они требуемую информацию. Кроме того, необходимо исключить из таблиц все возможные повторения данных.

7. Добавление данных и создание других объектов базы данных Если структуры таблиц отвечают поставленным требованиям, то можно вводить все данные. Затем можно создавать любые запросы, формы, отчеты, макросы и модули.

8. Использование средств анализа в Microsoft Access

В Microsoft Access существует два инструмента для усовершенствования структуры баз данных. Мастер анализа таблиц исследует таблицу, в случае необходимости предлагает новую ее структуру и связи, а также переделывает ее.

Анализатор быстродействия исследует всю базу данных, дает рекомендации по ее улучшению, а также осуществляет их.

1.6 Разработка СУБД на базе MS Access

1.6.1 Общие понятия о системах управления БД

Необходимость хранения и обработки больших объемов информации привела к возникновению автоматизированных информационных систем, ориентированных на коллективное пользование.

Основу любой информационной системы составляет база данных.

База данных — именованная совокупность данных, организованная по определенным правилам. Предусматривающих общие принципы описания, хранения и манипулирования данными.

Все СУБД, как правило, имеют сходный функциональный состав, в который входят диалоговые средства для работы с данными — назовем их пользовательскими средствами, средства разработчика, обеспечивающие возможность создания пользовательского приложения, и дополнительные средства, от состава которых, как правило, зависят функциональные возможности и мощность разрабатываемых программ.

В зависимости от назначения средства разработки, состав различных средств конкретной СУБД может значительно отличаться.

Функциональная схема СУБД

1.6.2 Требования, предъявляемые к проектируемой СУБД

Проектирование информационного обеспечения СУ — одна из наиболее сложных и ответственных задач, связанных с созданием автоматических и автоматизированных систем управления. В результате её решения должны быть определены содержание данных и знаний, эффективный способ их организации, инструментальные средства обработки и управления данными и знаниями в интересах СУ.

Основная цель процесса проектирования состоит в получении такого проекта, который удовлетворяет следующим требованиям:

1) Функциональность — описание необходимых функций СУБД, возможность и правила работы с ними.

Хранение, извлечение и обновление данных — СУБД предоставляет пользователям возможность сохранять, извлекать и обновлять данные в базе данных. Так же это имена, типы и размеры данных.

2) Производительность — время исполнения запроса, ёмкость БД, количество обслуживаемых клиентов.

Возможность поддерживания большого количества пользователей БД при среднем времени выполнения запроса. Время исполнения запроса составляет 100 Мбит/сек. На максимальное число одновременно работающих пользователей приводится 3500.

3) Безопасность — ограничиваются возможностями использования данных для обработки. Возможно, создать пароль для входа в БД только для преподавателей, и студенты не смогут просмотреть данную БД. Это сможет хранить конфиденциальную информацию и открыть ее в доступ только определенным людям.

4) Масштабируемость — возможность увеличения количества полей, записей полей, пользователей, периодичность передачи данных. Дает возможность при появлении новых данных с легкостью внести их в уже готовую БД.

5) Возможность изменения конфигураций — показывает, насколько заказчик может изменять программное обеспечение с помощью разработчика.

Администратор должен иметь возможность изменять и формировать новые запросы, формы и т. д. При разработке и реализации проекта обеспечить возможность расширения набора полей данных в таблицах БД

6) Совместимость — возможность совместимости работы с разными СУБД. Обеспечить возможность инсталляции и использования СОДиЗ в других операционных системах: Windows 98, Windows NT 4.0, Windows XP. Требуемые параметры рабочих станций: минимум 8 Мб памяти и 200 Мб на жестком диске.

7) Доступность — определяет количество часов обслуживания пользователей, длительность проведения работ.

Администратор СУБД регистрирует время для архивации данных и проведение профилактических работ.

8) Простота эксплуатации — определяет условия, которые создают удобства использования СУБД.

9) Простота освоения СУБД — определяет допустимую длительность освоения приёмов управления СУБД.

1.6.3 Основные критерии оценки СУБД

Среди всех критериев СУБД для конкретной информационной системы можно выделить основные:

— Используемая модель данных Существует множество моделей данных; самые распространенные — иерархическая, сетевая. Реляционная, объектно-реляционная т объектная. Вопрос об использовании той или иной модели должен решаться на начальном этапе проектирования информационной системы.

— Предусмотренные типы данных

— Реализация языка запросов Все современные системы совместимы со стандартным языком доступа к данным SQL-92, однако многие из них реализуют те или иные расширения данного стандарта.

— Мобильность Мобильность — это независимость системы от среды, в которой она работает. Средой в данном случае является как аппаратура, так и программное обеспечение (операционная система)

— Масштабируемость При выборке СУБД необходимо учитывать, сможет ли данная система соответствовать росту информационной системы, причем рост может проявляться в увеличении числа пользователей, объема хранимых данных и объеме обрабатываемой информации.

— Сетевые возможности Многие системы позволяют использовать широкий диапазон сетевых протоколов и служб для работы и администрирования.

— Многоязыковая поддержка Поддержка большого количества национальных языков расширяет область применения системы и приложений на ее основе.

— Возможности разработки Web-приложений При разработке различных приложений зачастую возникает необходимость использовать среды Internet. Средства разработки некоторых производителей имеют большой набор инструментов для построения приложений под Web.

— Надежность Понятие надежности системы имеет много смыслов — это и сохранность информации независящая от любых сбоев, и безотказность работы системы в любых условиях, и обеспечение защиты данных от несанкционированного доступа.

— Быстродействие

— Качество и полнота документации

— Средняя стоимость одной лицензии

— Распространение СУБД Анализ существующих СУБД по указанным факторам поможет сделать выбор подходящей среды разработки для конкретной задачи с учетом требований заказчика по функциональности и удобства работы.

1.6.4 Сравнительная характеристика СУБД

Среди распространенных в настоящее время СУБД можно выделить такие как:

— Oracle database

— MS Access

— MS SQL Server,

Проведем сравнительный анализ существующих СУБД с использованием теории бинарных нечетких отношений.

Опишем множеством Х требования необходимые для разработки информационной системы. Множеством Y описыванием критерии оценки СУБД. А множество Z представляет собой набор СУБД, среди которых выбирается эффективнач для данной разработки.

Опишем содержательный смысл каждого элемента множеств:

Требования:

— высокое быстродействие

— возможность работы с текстом, текстовыми файлами, картинками, с десятичными числами

— возможность работы с SQL — запросами простота изучения среды разработки

— не высокая стоимость Критерии оценки СУБД:

— используемая модель данных

— предусмотренные типы данных

— язык запросов

— мобильность

— масштабируемость

— сетевые возможности

— многоязыковая поддержка

— надежность

— быстродействие

— качество и полнота документации

— стоимость одной лицензии в рублях

— распространенность Распространение СУБД

— Oracle

— Microsoft Access

— Microsoft SQL Server

Построим таблицу бинарных нечетких отношений:

Таблица 1 Возможности критериев оценки СУБД

Бинарные нечеткие отношения, представленные в таблицах 1 и 2, описывают взаимосвязь множества требований и множества критериев оценки СУБД, множества критериев оценки СУБД и множества распространенных существующих СУБД.

Таблица 2 Возможности удовлетворения требований каждой СУБД

Для выявления главной для нас зависимости множеств СУБД и требований проведем операцию нечеткой композиции.

Композиция бинарных соединений отношений является нечетким отношением, заданное на декартовом произведении XxZ. Функция принадлежности определяется по формуле.

Результат операции нечеткой композиции этих отношений представим в виде таблицы и диаграммы.

Таблица 3 Результат композиции бинарных нечетких отношений

Выбор эффективной СУБД Выбор эффективной СУБД

В данной работе в качестве программного средства был выбран Microsoft Access. Выбор именно этого программного средства связан с тем, что Access позволяет быстро находить таблицы, запросы, формы и отчеты, которые связаны зависимостью с конкретным объектом база данных.

Access является мощной и сложной системой, однако его использование не сложно для непрофессиональных пользователей.

Это программное средство является уже установленным на рабочем месте. Преимуществом Access является встроенные редакторы форм и возможность создания и изменения таблиц без использования программирования, что снимет ограничения на квалификацию работников, которые будут впоследствии осуществлять поддержку данной системы.

1.7 Проектирование БД в среде MS Access

1.7.1 Основные сведения о выбранной СУБД

Выбранная мной программа Microsoft Office Access 2007 предназначена для создания и управления базами данных. Кроме четкого контроля над большим объемом информации, она обеспечивает возможность совместной работы пользователей и реализует разнообразные способы представления и использования собранных данных. В последние годы популярность баз данных возрастает, а области их применения расширяются. Одновременно повышается интерфейс к программе.

Microsoft Access — реляционная СУБД корпорации Microsoft. Имеет широкий спектр функций, включая связанные запросы, сортировку по разным полям, связь с внешними таблицами и базами данных. Благодаря встроенному языку VBA, в самом Access можно писать приложения, работающие с базами данных.

Access специально спроектирован для создания многопользовательских приложений, где файлы базы данных являются разделяемыми ресурсами в сети. В Access реализована надёжная система защиты от несанкционированного доступа к файлам.

База данных храниться в одном файле, но профессиональные пользователи предпочитают разделять базу данных на два файла: в одном хранятся объекты данных (таблицы, запросы), в другом объекты приложения (формы, отчёты, макросы, модули).

Приложение Microsoft Access является мощной и высокопроизводительной 32-разрядной системой управления реляционной базой данных.

1.7.2 Системные требования

Системные требования:

1) 80486DX33 или мощнее

2) Windows 95/98/2000 или Windows NT (версия не ниже 3.51)

3) Не менее 12 Мб оперативной памяти (для совместной работы с другими приложениями не менее 24 Мб)

4) Около 100 Мб дискового пространства (только для Access и новых баз данных).

1.7.3 Основные функции Access

Основные функции Access:

1) Организация данных. Создание таблиц и управление ими.

2) Связывание таблиц и обеспечение доступа к данным. Access позволяет связывать таблицы по совпадающим значениям полей, с целью последующего соединения нескольких таблиц в одну.

3) Добавление и изменение данных. Эта функция требует разработки и реализации представленных данных, отличных от табличных (формы).

4) Представление данных. Access позволяет создавать различные отчёты на основе данных таблиц и других объектов базы данных.

5) Макросы. Использование макросов позволяет автоматизировать повторяющиеся операции. В последних версиях Access макросы используют для совместимости.

6) Модули. Модули представляют собой процедуру или функцию, написанные на Access VBA (диалект Visual Basic Application). Эти процедуры можно использовать для сложных вычислений. Процедуры на Access VBA превышают возможности стандартных макросов.

7) Защита базы данных. Эти средства позволяют организовать работу приложения в многопользовательской среде и предотвратить несанкционированный доступ к базам данных.

8) Средства печати. С помощью этой функции Access позволяет распечатать практически всё, что можно увидеть в базе данных.

Microsoft Office Access 2007 облегчает процесс управления информацией пользователя, обеспечивая высокую прозрачность данных в рабочей среде.

1) Повышенная безопасность. Microsoft Office Access 2007 обладает новыми улучшенными средствами безопасности, в которых комплексные решения объединены с центром доверия Microsoft Office Trust Center. Наличие доверенных мест облегчает размещение всех баз данных в папках с повышенными параметрами безопасности. С другой стороны, пользователь может загрузить приложение Office Access 2007 с отключенным кодом макроса, чтобы способствовать обеспечению безопасности.

2) Проверка данных. Без специальной ИТ-поддержки можно легко переносить данные из файла локальной базы на сервер с помощью Windows SharePoint Services, настроенной специалистами организации, с предварительной установкой параметров безопасности и осуществлением резервного копирования в порядке, принятом в данной организации.

3) История ревизий. Новая функция позволяет отслеживать записи и просматривать сведения о тех, кто создавал, редактировал и удалял записи. Кроме того, можно узнать, когда информация была изменена, и при необходимости выполнить откат внесенных правок.

4) Установка параметров разрешений. С помощью Windows SharePoint Services можно управлять доступом других пользователей к своим данным. Возможно назначить ограниченные права доступа только для чтения или полные права доступа с редактированием.

5) Корзина. Теперь можно восстанавливать случайно удаленные данные с помощью соответствующей функции корзины в Windows SharePoint Services.

1.7.4 Анализ технологии создания таблиц

Основным элементом БД является таблица. Таблицы — это основной объект базы данных, в котором хранятся все данные, имеющиеся в базе, а также структура базы (поля, их типы, свойства).

Строки таблицы БД называются записями. Запись — это место хранения отдельного элемента информации. Каждая запись состоит из одного или нескольких полей. Поля соответствуют столбцам таблицы. Поля должны быть определены как конкретный тип данных: текст, дата или время, число или какой-либо иной тип.

Первым этапом создания БД является ее структуры, т. е. определение количества и типа полей. Вторым этапом является ввод и редактирование записей в таблицу. Бд считается созданной, даже если она пустая.

Поля таблицы просто определяют ее структуру и групповые свойства данных, записываемых в ячейках. Рассмотрим основные свойства БД:

Имя поля — определяет как надо обращаться в данным поля) имена используются как заголовки таблиц) Тип поля — определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле (текстовые, числовые, дата и т. д.)

Размер поля — определяет предельную длину данных, которые могут размещаться в поле Формат поля — способ форматирования данных в ячейках.

1.7.5 Типы таблиц и ключей в реляционных базах данных

Реляционные базы данных характеризуются наличием некоторых типов таблиц и ключей, позволяющих определить связи между таблицами. Для того чтобы понять принципы разработки реляционных баз данных, требуется дать определения различных типов реляционных ключей и таблиц:

Базовая таблица. В реляционной базе данных базовой таблицей называется таблица, которая включает один или несколько столбцов свойств объекта и содержит первичный ключ, который однозначно определяет этот объект. Более того, базовая таблица должна содержать первичный ключ. Базовые таблицы часто называют первичными, поскольку они имеют первичный ключ.

Промежуточная таблица. Таблица, не являющаяся базовой (т.к. она не объединяет свойства объекта или не содержит поле первичного ключа), которая используется для обеспечения связей между другими таблицами, называется таблицей отношений. Ключевые поля в таблицах отнощений должны быть внешними ключами, вязанными с первичными ключами базовой таблицы. Проще говоря, таблица отношений состоит только из внешних ключей и не содержит независимых элементов таблиц.

Первичный ключ. Первичный ключ состоит из набора значений, которые однозначно определяют запись базовой таблицы. Любому значению первичного ключа должна соответствовать одна и только одна строка таблицы. Первичный ключ включает одно поле в том случае, если это поле не содержит повторяющихся значений.

Составные ключи. Если для выполнения условий, накладываемых на значения первичного ключа, заданный ключ включает несколько полей таблицы, то тогда он называется составным.

Внешние ключи. Внешний ключэто столбец, значения которого соответствуют значениям первичного ключа другой связанной таблицы.

1.7.6 Анализ технологии создания запросов

Запросы являются важным инструментом в любых системах управления базами данных. Они используются для выделения, обновления и добавления новых записей в таблицы. Чаще всего запросы используются для выделения специфических групп записей, чтобы удовлетворить определенному критерию. Кроме того, их можно использовать для получения данных из различных таблиц, обеспечивая единое представление связанных элементов данных.

В Access существует четыре типа запросов для различных целей:

Запросы на выборку. Отображают данные из одной или нескольких таблиц в виде таблицы.

Перекрестные запросы. Собирают данные из одной или нескольких таблиц в формате, похожем на формат электронной таблицы. Эти запросы используются для анализа данных и создания диаграмм, основанных на суммарных значениях числовых величин из некоторого множества записей.

Запросы на изменение. Используются для создания новых таблиц из результатов запроса и для внесения изменений в данные существующих таблиц. С их помощью можно добавлять или удалять записи из таблицы и изменять записи согласно выражениям, задаваемым в режиме конструктора запроса.

Запросы с параметрами. Такие запросы, свойства которых изменяются пользователем при каждом запуске. При запуске запроса с параметром появляется диалоговое окно, в котором нужно ввести условие отбора. Этот тип запроса не является обособленным, т. е. параметр можно добавить к запросу любого типа.

1.7.7 Анализ создания форм

Формы Access позволяют создавать пользовательский интерфейс для таблиц базы данных. Хотя для выполнения тех же самых функций можно использовать режим таблицы, формы предоставляют преимущества для представления данных в упорядоченном и привлекательном виде. Формы позволяют также создавать списки значений для полей, в которых для представления множества допустимых значений используются коды. Правильно разработанная форма ускоряет процесс ввода данных и минимизирует ошибки.

Формы создаются из набора отдельных элементов управления: текстовые поля для ввода и редактирования данных, кнопки, флажки, переключатели, списки, метки полей, а также рамки объектов для отображения графики и объектов OLE. Форма состоит из окна, в котором размещаются два типа элементов управления: динамические (отображающие данные из таблиц), и статические (отображающие статические данные, такие, как метки и логотипы).

Формы Access являются многофункциональными; они позволяют выполнять задания, которые нельзя выполнить в режиме таблицы. Формы позволяют производить проверку корректности данных, содержащихся в таблице. Access позволяет создавать формы, включающие другие формы (форма внутри формы называется подчиненной). Формы позволяют вычислять значения и выводить на экран результат.

Приложения для работы с базами данных можно разделить на три основных категории:

Управление транзакциями. Эти формы, работают непосредственно с таблицами, при условии, что активна только одна таблица. Если для добавления и редактирования информации в более чем одной таблице используется единственная форма, то можно создать запрос на обновление, включающий все нужные поля, а затем создать форму на основе этого запроса. Главная форма также может использовать единственную таблицу в качестве источника данных, но, кроме того, включать подчиненные формы, в качестве источника данных которых используются другие таблицы. Подчиненная форма, которая появляется ниже текстовых полей главной формы, используется для просмотра и добавления данных в таблицу, связанную с подчиненной формой.

Доступ к данным. Такие формы предназначены только для просмотра информации. Формы, предназначенные только для доступа к данным, можно разрабатывать как с целью перспективного планирования действий, так и для принятия экстренного решения. Экстренное решение приводит к единственному действию, такому, например, как предоставление большого кредита клиенту, или посылка представителя по продажам для определения причины отказа клиента от товара. Приложения Access позволяют использовать три уровня вложенности форм: главная, подчиненная и подчиненная форма, включенная в предыдущую подчиненную форму. Формы, предназначенные только для доступа к данным, в качестве источника данных часто используют запросы, которые суммируют данные по временным промежуткам.

Администрирование баз данных. Приложения этой категории выполняют административные функции такие, как создание баз данных или таблиц, разграничение прав доступа пользователей к объектам баз данных, обеспечение безопасности с помощью шифрования, периодическое уплотнение базы данных, а также операции резервного копирования. Приложения для администрирования баз данных требуют наличия полного доступа ко всем объектам, содержащимся в базе данных.

Простейший путь создания основной и подчиненной форм — использование Мастера форм, который позволяет создавать формы (с подчиненными или без), содержащие поля из одной или более таблиц или запросов. Мастер форм создает базовый внешний вид формы и добавляет текстовые поля для отображения и редактирования значений полей таблиц. Независимо от того, являетесь ли вы профессиональным разработчиком приложений или начинающим пользователем, использование Мастера форм заметно упрощает и ускоряет процесс создания простых форм, которые затем можно усовершенствовать в режиме конструктора.