【正文】 信息系統(tǒng)開發(fā)和數(shù)據(jù)庫開發(fā) 在許多組織中，數(shù)據(jù)庫開發(fā)是從企業(yè)數(shù)據(jù)建模開始的，企業(yè)數(shù)據(jù)建模確定了組織數(shù)據(jù)庫的范圍和一般內(nèi)容。這一步驟通常發(fā)生在一個組織進行信息系統(tǒng)規(guī)劃的過程中，它的目的是為組織數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個整體的描述或解釋，而不是設計一個特定的數(shù)據(jù)庫。一個特定的數(shù)據(jù)庫為一個或多個信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，而企業(yè)數(shù)據(jù)模型（可能包含許多數(shù)據(jù)庫）描述了由組織維護的數(shù)據(jù)的范圍。在企業(yè)數(shù)據(jù)建模時，你審查當前的系統(tǒng)，分析需要支持的業(yè)務領域的本質(zhì)，描述需要進一步抽象的數(shù)據(jù)，并且規(guī)劃一個或多個數(shù)據(jù)庫開發(fā)項目。圖 1顯示松谷家具公司的企業(yè)數(shù) 據(jù)模型的一個部分。 信息系統(tǒng)體系結構 如圖 1 所示，高級的數(shù)據(jù)模型僅僅是總體信息系統(tǒng)體系結構 (ISA)一個部分或一個組織信息系統(tǒng)的藍圖。在信息系統(tǒng)規(guī)劃期間，你可以建立一個企業(yè)數(shù)據(jù)模型作為整個信息系統(tǒng)體系結構的一部分。根據(jù) Zachman(1987)、 Sowa和 Zachman（ 1992）的觀點，一個信息系統(tǒng)體系結構由以下 6個關鍵部分組成 : 數(shù)據(jù)（如圖 1所示，但是也有其他的表示方法）。 操縱數(shù)據(jù)的處理（著系可以用數(shù)據(jù)流圖、帶方法的對象模型或者其他符號表示）。 網(wǎng)絡，它在組織內(nèi)并在組織與它的主要業(yè)務伙伴之 間傳輸數(shù)據(jù)（它可以通過網(wǎng)絡連接和拓撲圖來顯示）。 人，人執(zhí)行處理并且是數(shù)據(jù)和信息的來源和接收者（人在過程模型中顯示為數(shù)據(jù)的發(fā)送者和接收者）。 執(zhí)行過程的事件和時間點（它們可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和其他的方式來顯示）。 事件的原因和數(shù)據(jù)處理的規(guī)則（經(jīng)常以文本形式顯示，但是也存在一些用于規(guī)劃的圖表工具，如決策表）。 信息工程 信息系統(tǒng)的規(guī)劃者按照信息系統(tǒng)規(guī)劃的特定方法開發(fā)出信息系統(tǒng)的體系結構。信息工程是一種正式的和流行的方法。信息工程是一種面向數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和維護信息系統(tǒng)的方法。因為信息工程是面向數(shù)據(jù)的，所 以當你開始理解數(shù)據(jù)庫是怎樣被標識和定義時，信息工程的一種簡潔的解釋是非常有幫助的。信息工程遵循自頂向下規(guī)劃 的方法，其中，特定的信息系統(tǒng)從對信息需求的廣泛理解中推導出來（例如，我們需要關于顧客、產(chǎn)品、供應商、銷售員和加工中心的數(shù)據(jù)），而不是合并許多詳盡的信息請求（如一個訂單輸入屏幕或按照地域報告的銷售匯總）。自頂向下規(guī)劃可使開發(fā)人員更全面地規(guī)劃信息系統(tǒng)，提供一種考慮系統(tǒng)組件集成的方法，增進對信息系統(tǒng)與業(yè)務目標的關系的理解，加深對信息系統(tǒng)在整個組織中的影響的理解。 信息工程包括四個步驟 :規(guī)劃、分析、設計和實現(xiàn) 。信息工程的規(guī)劃階段產(chǎn)生信息系統(tǒng)體系結構，包括企業(yè)數(shù)據(jù)模型。 信息系統(tǒng)規(guī)劃 信息系統(tǒng)規(guī)劃的目標是使信息技術與組織的業(yè)務策略緊密結合，這種結合對于從信息系統(tǒng)和技術的投資中獲取最大利益是非常重要的。正如表 1所描述的那樣，信息工程方法的規(guī)劃階段包括 3個步驟，我們在后續(xù)的 3個小節(jié)中討論它們。 關鍵性的規(guī)劃因素是指組織目標、關鍵的成功因素和問題領域。確定這些因素的目的是建立規(guī)劃的環(huán)境并且將信息系統(tǒng)規(guī)劃與戰(zhàn)略業(yè)務規(guī)劃聯(lián)系起來。表 2顯示了松谷家具公司的一些可能的關鍵規(guī)劃因素，這些因素有助 于信息系統(tǒng)的管理者為新的信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫社頂優(yōu)先級以處理需求。例如，考慮到不精確的銷售預測這個問題領域，信息系統(tǒng)的管理者可能在組織數(shù)據(jù)庫中存放額外的歷史銷售數(shù)據(jù)、新的市場研究數(shù)據(jù)和新產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)。 組織規(guī)劃對象定義了業(yè)務范圍，業(yè)務范圍會限制后來的系統(tǒng)分析和信息系統(tǒng)可能發(fā)生改變的地方。五個關鍵的規(guī)劃對象如下所示 : ●組織單元組織中的各種部門。 ●組織地點業(yè)務操作的發(fā)生地。 ●業(yè)務功能支持組織使命的業(yè)務處理的相關組。業(yè)務功能不同于組織單元，事實上一個功能可以分配給多個組織單元（例如，產(chǎn) 品開發(fā)功能可能是銷售部和生產(chǎn)部共同的責任）。 ●實體類型 關于組織所管理的人，地點和事物的數(shù)據(jù)的主要類別。 ●信息系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)集的應用軟件和支持程序。 一個全面的企業(yè)模型包括每個企業(yè)功能的功能分解模型、企業(yè)數(shù)據(jù)模型和各種規(guī)劃矩陣。功能分解是把組織的功能進行更詳細的分解過程，功能分解是在系統(tǒng)分析中為了簡化問題、分散注意力和確定組件而使用的經(jīng)典處理方法。在松谷家具公司中訂單履行功能的功能分解的例子如圖 2所示。對于處理業(yè)務功能和支持功能的全部集合而言，多個數(shù)據(jù)庫是必須的，因此一個特定的數(shù)據(jù)庫可能 僅僅對支持功能（如圖 2所示）的一個子集提供支持。為了減少數(shù)據(jù)冗余和使數(shù)據(jù)更有意義，擁有完整的、高層次的企業(yè)視圖是非常有幫助的。 企業(yè)數(shù)據(jù)模型使用特定的符號來描述。除了實體類型這種圖形描述外，一個完整的企業(yè)數(shù)據(jù)模型還應包括每個實體類型的描述和描述業(yè)務操作的提要，即業(yè)務規(guī)則。業(yè)務規(guī)則決定數(shù)據(jù)的有效性。 一個企業(yè)數(shù)據(jù)模型不僅包括實體類型，還包括數(shù)據(jù)實體間的聯(lián)系，以及各種規(guī)劃對象間的其他聯(lián)系。顯示規(guī)劃對象間聯(lián)系的一種常見形式是矩陣。由于規(guī)劃矩陣不需要數(shù)據(jù)庫被明確的建模就可以明確描述業(yè)務需求，因此規(guī)劃矩陣是一種重要的 功能。規(guī)劃矩陣經(jīng)常從業(yè)務規(guī)則中導出，它有助于社頂開發(fā)活動優(yōu)先級、將開發(fā)活動排序和根據(jù)自頂向下視圖通過一種企業(yè)范圍的方法安排這些開發(fā)活動。有許多種規(guī)劃矩陣可供使用，它們的共同之處是 : ●地點 功能顯示業(yè)務功能在哪個業(yè)務地點執(zhí)行。 ●單元 功能顯示業(yè)務功能由哪個業(yè)務單元執(zhí)行或負責。 ●信息系統(tǒng) 數(shù)據(jù)實體解釋每個信息系統(tǒng)如何與每個數(shù)據(jù)實體相互作用（例如，是否每個系統(tǒng)都對每個實體中的數(shù)據(jù)進行創(chuàng)建、檢索、更新和刪除）。 ●支持功能 數(shù)據(jù)實體確定每個功能中數(shù)據(jù)的獲取、使用、更新和刪除。 ●信息系統(tǒng) 目標顯示信息系統(tǒng)支持 的每個業(yè)務目標 圖 3舉例說明了一個可能的功能 數(shù)據(jù)實體矩陣。這樣的矩陣可以用于多種目的，包括以下三個目的 : 1)確定空白實體顯示哪些數(shù)據(jù)實體沒有被任何功能使用或哪個功能沒有使用任何實體。 2)發(fā)現(xiàn)丟失的實體每個功能涉及的員工通過檢查矩陣能夠確認任何可能丟失的實體。 3)區(qū)分開發(fā)活動的優(yōu)先級如果一個給頂?shù)墓δ軐τ谙到y(tǒng)開發(fā)有高優(yōu)先級（可能因為它與重要的組織目標相關），那么這個領域所使用的實體在數(shù)據(jù)庫開發(fā)中擁有高優(yōu)先級。 Hoffer、George 和 Valacich(2020)的著作中有關于怎樣使用規(guī)劃矩陣完成信息 工程和系統(tǒng)規(guī)劃的更完整的描述。 2數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程 基于信息工程的信息系統(tǒng)規(guī)劃是數(shù)據(jù)庫開發(fā)項目的一個來源。這些開發(fā)新數(shù)據(jù)庫的項目通常是為了滿足組織的戰(zhàn)略需求，例如改善客戶支持、提高產(chǎn)品和庫存管理或進行更精確的銷售預測。然而許多數(shù)據(jù)庫開發(fā)項目更多的是以自底向上的方式出現(xiàn)的，例如信息系統(tǒng)的用戶需要特定的信息來完成他們的工作，從而請求開始一個項目，又如其他信息系統(tǒng)的專家發(fā)現(xiàn)組織需要改進數(shù)據(jù)管理而開始新的項目。即使在自底向上的情況下，建立企業(yè)數(shù)據(jù)模型也是必須的，以便理解現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫是否可以提供所需的數(shù)據(jù)，否則，新的數(shù) 據(jù)庫、數(shù)據(jù)實體和屬性都應該加到當前的組織數(shù)據(jù)資源中去。 無論是戰(zhàn)略需求還是操作信息的需求，每個數(shù)據(jù)庫開發(fā)項目通常集中在一個數(shù)據(jù)庫上。一些數(shù)據(jù)庫項目僅僅集中在定義、設計和實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)庫，以作為后續(xù)信息系統(tǒng)開發(fā)的基礎。然而在大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)庫及其相關信息處理功能是作為一個完整的信息系統(tǒng)開發(fā)項目的一部分而被開發(fā)的。 系統(tǒng)開發(fā)生命周期 指導管理信息系統(tǒng)開發(fā)項目的傳統(tǒng)過程是系統(tǒng)開發(fā)生命周期 (SDLC)。系統(tǒng)開發(fā)生命周期是指一個組織中由數(shù)據(jù)庫設計人員和程序員組成的信息系統(tǒng)專家小組詳細說明、開發(fā)、維護和替換信 息系統(tǒng)的全部步驟。這個過程比作瀑布是因為每一步都流到相鄰的下一步，即信息系統(tǒng)的規(guī)格說明是一塊一塊地開發(fā)出來的，每一塊的輸出是下一塊的輸入。然而如圖所示，這些步驟并不是純線性的，每個步驟在時間上有所重疊（因此可以并行地管理步驟），而且當需要重新考慮先前的決策時，還可以回滾到前面某些步驟。（因而水可以在瀑布中倒流?。? 圖 4對系統(tǒng)開發(fā)生命周期每一階段的目的和可交付的產(chǎn)品進行了簡明注解。系統(tǒng)開發(fā)生命周期的每一階段都包括與數(shù)據(jù)庫開發(fā)相關的活動，所以，數(shù)據(jù)庫管理的問題遍布整個系統(tǒng)開發(fā)過程。我們在圖 5中重復了系統(tǒng)開發(fā)生命 周期的七個階段，并概述了每個階段常見的數(shù)據(jù)庫開發(fā)活動。請注意，系統(tǒng)開發(fā)生命周期的階段和數(shù)據(jù)庫開發(fā)步驟之間不存在一一對應的關系，概念數(shù)據(jù)建模發(fā)生在兩個系統(tǒng)開發(fā)生命周期階段之間。 企業(yè)建模 數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程 從企業(yè)建模（系統(tǒng)開發(fā)生命周期中項目論證和選擇階段的一部分）開始設定組織數(shù)據(jù)庫的范圍和一般內(nèi)容。企業(yè)建模發(fā)生在信息系統(tǒng)規(guī)劃和其他活動期間，這些活動確定信息系統(tǒng)的哪個部分需要改變和加強并概述出全部組織數(shù)據(jù)的范圍。在這一步中，檢查當前數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)，分析作為開發(fā)項目主體的業(yè)務領域的本質(zhì)，用非常一般的術語描述每個信 息系統(tǒng)在開發(fā)時所需要的數(shù)據(jù)。每個項目只有當它達到組織的預期目標時才可以進行下一步。 概念數(shù)據(jù)建模對一個已經(jīng)開始的信息系統(tǒng)項目而言，概念數(shù)據(jù)建模階段分析信息系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)需求。它分為兩個階段。首先，它在項目開始和規(guī)劃階段建立一張類似于圖 1的圖。同時建立其他文檔來概述不考慮現(xiàn)存數(shù)據(jù)庫的情況下特定開發(fā)項目中所需的數(shù)據(jù)范圍。此時僅僅包括高層類別的數(shù)據(jù)（實體）和主要聯(lián)系。然后在系統(tǒng)開發(fā)生命周期的分析階段產(chǎn)生確定信息系統(tǒng)必須管理的全部組織數(shù)據(jù)的詳細數(shù)據(jù)模型，定義所有數(shù)據(jù)屬性，列出全部數(shù)據(jù)類別，表示數(shù)據(jù)實體間所有的業(yè)務聯(lián) 系，確定描述數(shù)據(jù)完整性的全部規(guī)則。在分析階段，還要檢查概念數(shù)據(jù)模型（在后面也稱作概念模式）與用來解釋目標信息系統(tǒng)其他方面的模型類別的一致性，例如處理步驟、處理數(shù)據(jù)的規(guī)則以及時間的時序。然而，即使是這樣詳細的概念數(shù)據(jù)模型也只是初步的，因為后續(xù)的信息系統(tǒng)生命周期中的活動在設計事務、報表、顯示和查詢時可能會發(fā)現(xiàn)遺漏的元素或錯誤。因此，經(jīng)常說到的概念數(shù)據(jù)建模是以一種自頂向下的方式完成的，它由業(yè)務領域的一般理解所驅(qū)動，而不是由特定的信息處理活動所驅(qū)動。 邏輯數(shù)據(jù)庫設計從兩個角度進行數(shù)據(jù)庫開發(fā)。首先 ，將概念數(shù)據(jù)模型變換成基于關系數(shù)據(jù)庫理論的標準表示方法 —— 關系。然后像設計信息系統(tǒng)的每個計算機程序（包括程序的輸入和輸出格式）那樣，對數(shù)據(jù)庫支持的事務、報表、顯示和查詢進行詳細的檢查。在這個所謂的自底向上的分析中，精確地驗證數(shù)據(jù)庫中需要維護的數(shù)據(jù)和在每個事務、報表等等中需要的那些數(shù)據(jù)的性質(zhì)。 對于每個單獨的報表、事務等等的分析都要考慮一個特定的、有限制的但是完全的數(shù)據(jù)庫視圖。當報表、事務等被分析時有可能根據(jù)需要而改變概念數(shù)據(jù)模型。尤其在大型的項目中，不同的分析人員和系統(tǒng)開發(fā)者的團隊可以獨立地工作在不同的程序 或程序集中，他們所有工作的細節(jié)直到邏輯設計階段才可能會顯示出來。在這種情況下，邏輯數(shù)據(jù)庫設計階段必須將原始的概念數(shù)據(jù)模型和這些獨立的用戶視圖合并或集成到一個全面的設計中。在進行邏輯信息系統(tǒng)設計時也可以確定額外的信息處理需求，此時這些新的需求必須集成到前面確定的邏輯數(shù)據(jù)庫設計中。 邏輯數(shù)據(jù)庫設計的最后一步是根據(jù)為生成結構良好的數(shù)據(jù)規(guī)格說明而確定的規(guī)則，將組合的、協(xié)商后的數(shù)據(jù)規(guī)格說明轉(zhuǎn)換成基本的或原子的元素。對當今的 大部分數(shù)據(jù)庫而言，這些規(guī)則來自關系數(shù)據(jù)庫理論和稱作規(guī)范化的過程 。這一步的結果是產(chǎn)生管理這些數(shù)據(jù)的 、不引用任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的完整的數(shù)據(jù)庫描述圖。在完成邏輯數(shù)據(jù)庫設計后，開始確定詳細的計算機程序的邏輯和維護、報告數(shù)據(jù)庫內(nèi)容所需的查詢。 物理數(shù)據(jù)庫設計和定義階段決定計算機存儲器（通常是磁盤）中數(shù)據(jù)庫的組織，定義數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的物理結構，概述處理事務的程序，產(chǎn)生期望的管理信息和決策支持的報表。本階段的目標是設計能夠有效、安全地管理所有數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)庫，因此物理數(shù)據(jù)庫設計需緊密結合物理信息系統(tǒng)其他方面的設計，包括程序、計算機硬件、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。 數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)階 段編寫、測試和安裝處理數(shù)據(jù)庫的程序。設計人員可以使用標準的編程語言（如 COBOL、 C或 Visual Basic）、專用的數(shù)據(jù)庫處理語言（如 SQL），或?qū)Ｓ玫姆沁^程化語言來編程，以產(chǎn)生固定格式的報表、顯示結果，可能還包括圖表。在實現(xiàn)階段，還要完成所有的數(shù)據(jù)庫文檔，培訓用戶，為信息系統(tǒng)（和數(shù)據(jù)庫）的用戶安裝程序。最后一步是利用現(xiàn)存的信息源（遺留應用中的文件和數(shù)據(jù)庫以及現(xiàn)在需要的新數(shù)據(jù)）加載數(shù)據(jù)。加載數(shù)據(jù)的第一步經(jīng)常是將數(shù)據(jù)從現(xiàn)存的文件和數(shù)據(jù)庫中轉(zhuǎn)到一種中間的格式（如二進制或文本文件），然后再將這些中間數(shù)據(jù)加載到 新的數(shù)據(jù)庫中。最后，運行數(shù)據(jù)庫以及相關的應用以供實際的用戶維護和檢索數(shù)據(jù)。在運轉(zhuǎn)期間，定期備份數(shù)據(jù)庫，并當數(shù)據(jù)庫損壞或受到影響時恢復數(shù)據(jù)庫。 數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)庫維護期間逐漸發(fā)展。在這一步，為了滿足變化的業(yè)務條件，為了改正數(shù)據(jù)庫設計的錯誤，或數(shù)據(jù)庫應用的處理速度而增加、刪除或改變數(shù)據(jù)庫的結構特征。當一個程序或計算機發(fā)生故障而使數(shù)據(jù)庫受到影響或損壞時也可能應該重建數(shù)據(jù)庫。這一步通常是數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程中最長的一步，因為它持續(xù)數(shù)據(jù)庫及相關應用的整個生命周期，每次數(shù)據(jù)庫的發(fā)展都可看作一個簡略的數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程 ，其中會出現(xiàn)概念數(shù)據(jù)建模、邏輯和物理數(shù)據(jù)庫設計以及數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)以處理提出的變化。 信息系統(tǒng)開發(fā)的其他方法 系統(tǒng)開發(fā)生命周期法或其稍作變化的變體經(jīng)常用于指導信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的開發(fā)。信息系統(tǒng)生命周期是一種方法學，它是高度結構化的方法，它包括許多檢查和權衡以確保每一步產(chǎn)生精確的結果，而且新的或替代的信息系統(tǒng)與它必須通信的或數(shù)據(jù)定義需要一致的現(xiàn)存系統(tǒng)保持一致。系統(tǒng)開發(fā)生命周期法經(jīng)常由于產(chǎn)生一個工作系統(tǒng)需要很長的時間而受到批評，因為工作系統(tǒng)僅僅在整個過程結束時才產(chǎn)生。現(xiàn)在組織越來越多的使用快速