Zusammenfassung SYEN. Lehrgang Eidg. Dipl. Wirtschaftsinformatiker 2002/2003

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1 Zusammenfassung SYEN Lehrgang 2002/2003 Autor: Marco Storchi & Roger Wiesendanger Version:ZF SYEN / Benutzer

2 INHALTSVERZEICHNIS 1. Grundlagen des System-Engineering Systemdenken Gliederung eines Systems Das System Das Element Die Beziehung/Wechselwirkung (Strömungsgrösse) Zusammenhang - System, Element und Beziehung Systembetrachtung System-Engineering Schlüssel zur Problemlösung (SE-Männchen) Problemfeld und Lösungssystem Strukturierung und Analyse des Problemfeldes Abgrenzung des Problemfeldes Systemdenken und Lösungssystem Voruntersuchung Informationsbeschaffung Befragung Beobachtungsmethoden Dokumentenstudium Schätzung Mitarbeit Problemlösungszyklus Problemanalyse Vorgehensmodell Übersicht: Ablauf und Ergebnisse VM, Problemlösung Datenmodellierung Übersicht Grundmodell und Ebenen Informations-Systeme/Operationelle Systeme Informations-Systeme Operationelle Systeme Das methodische Datendesign Vorgehen bei der Analyse eines Datenmodells Realitätsanalyse / Analysemethoden ERM Entity Relationship Model Konstruktionselemente Entität Eigenschaft / Attribut Faktum Beziehung Entitätsmenge Superentität Domäne Entitätsattribut Assoziationen Einfache Assoziation (Typ 1 ) Konditionelle Assoziation (Typ C ) Komplexe Assoziation (Typ M ) Abbildung / Darstellung Komplex-Konditionelle Beziehung (Typ MC ) Datensatz Notation nach IEM (Information Engineering Model) Normalisierung Datenintegrität Unnormalisierte Form Erste Normalform (1NF) Zweite Normalform (2NF) Primärschlüssel / Identifikations-Schlüssel...32 Roger & Marco, SYEN 2/110

3 2.7.6 Zusammengesetzter Schlüssel Fremdschlüssel Dritte Normalform (3NF) Auflösen komplexer Beziehungen Stücklistenproblematik Spezielle Verknüpfungen (Inkl.-oder, Exkl.-oder) Strukturierte Analyse und Design Grundlegende Probleme in der Entwicklung eines Systems Ursachen für die Probleme und Risiken Zielsetzungen Grundsätze der strukturierten Analyse und Designs Prinzipien Prinzip der Anwendung mehrerer Sichten Abgrenzung Modell/Meta-Modell Modelle in der System-Entwicklung Ziel und Zweck des Meta-Modells Strukturierte Analyse und Design Zusammenhang der Ergebnisse von Strukturierter Analyse und Design Meta-Modelle für SA und SD Datenmodellierung Analyse und Modellierung der Geschäftsfunktionen Analyse und Modellierung mit Datenfluss-Diagrammen (DFD) Analyse und Modellierung der Geschäftsereignisse Analyse und Modellierung der Organisation Festlegen der Transaktionen Dialog-Entwurf Übersicht der Darstellungsarten von SSADM Weitere Beschreibungs- und Darstellungsmethoden / Situationsanalyse Situations-Analyse Mengengerüst-Tabelle Bubble-Chart Schwachstellen-Analyse Zielformulierungen Schnittstellen Anwendung des Vorgehensmodells Vorstudie Hauptstudie Detailstudie Praxisbezogene Anpassung des Vorgehensmodells Reverse-Engineering Forward Engineering Wartung Reverse Engineering Reverse Engineering im weiteren Sinn Reverse Engineering im engeren Sinn Redokumentation Restrukturierung Reengineering Übersicht der Reengineering-Begriffe Methodische Aspekte des Reverse Engineering Wartungsproblem und Reverse Engineering Reengineering Restrukturierung Reverse Engineering im engeren Sinn Reverse Engineering Werkzeuge Anhang Glossar der SYEN-Begriffe Zielvereinbarungen Roger & Marco, SYEN 3/110

4 5.3 Ergebnismodell strukturierte Analyse / Design Meta-Datenmodell SSADM Vorgehensmodell der ZKB (VM-ZKB) Roger & Marco, SYEN 4/110

5 1.Grundlagen des System-Engineering 1.1 Systemdenken Grundlage des System-Engineerings ist das sogenannte Systemdenken. Das Systemdenken unterstützt die stufenweise Systemauflösung und ermöglicht es damit, einen Sachverhalt vom Groben zum Detail (top down) in übersichtliche Teile zu gliedern und danach den Zusammenhang zwischen den Teilen zu suchen. Mit Hilfe des Systemdenkens wird das Problem transparent = mitteilbar beurteilbar. 1.2 Gliederung eines Systems Das System Unter einem System wird die Gesamtheit von Teilen verstanden, die miteinander durch Beziehungen verbunden sind. Eigenschaften eines Systems: Umfasst mehrere Teile. Die Teile müssen verschieden sein. Die Teile sind durch einen bestimmten Aufbau miteinander vernetzt. Ein System ist ein dynamisches Ganzes, das als solches bestimmte Eigenschaften und Verhaltensweisen besitzt. Es besteht aus Teilen, die so miteinander verknüpft sind, dass kein Teil unabhängig ist von anderen Teilen und das Verhalten des Ganzen beeinflusst wird vom Zusammenwirken aller Teile Das Element Jene Komponenten/Teile eines Systems, die nicht mehr aufgelöst respektive weiter unterteilt werden, sind Elemente eines Systems. Da jede abgrenzbare Gesamtheit von Elementen und deren Beziehungen als System bezeichnet werden kann, ist es auch möglich, ein Element als System aufzufassen Die Beziehung/Wechselwirkung (Strömungsgrösse) Gemäss der Definition eines Systems stehen dessen Elemente untereinander immer in Beziehung. Diese Beziehungen sind Wechselbeziehungen. Die Wechselbeziehungen (Relationen) zwischen den Elementen eines Systems oder zwischen Systemen repräsentieren Strömungsgrössen (Wirkpotentiale). Das bedeutet, dass von ihnen Wirkungen ausgehen, die die anderen Komponenten verändern, und dass sie umgekehrt Wirkungen empfangen Zusammenhang - System, Element und Beziehung Die folgende Skizze soll die zuvor definierten Begriffe als Ganzes aufzeigen: Roger & Marco, SYEN 5/110

6 E4 Umwelt (Systemumwelt) System E1 E3 Systemgrenze E2 Schnittstelle zur Umwelt E5 Weiterführende Begriffe im Zusammenhang mit Systemstruktur und Systemumwelt: Systemgrenze Trennt das System von der Umwelt ab. Die innerhalb der Grenze liegenden Elemente weisen untereinander stärkere Bindungen auf (innere Bindung) als Randelemente mit Elementen der Umwelt. Offene Systeme Systeme, welche Beziehungen zur Umwelt aufweisen (Interaktion). Geschlossene Systeme Haben mit der Umwelt keine Beziehung (nur von theoretischer Bedeutung). Dynamische Systeme Verändern mit der Zeit (kurzfristig) ihre inneren Strukturen. Statische Systeme Verändern nur langsam (Jahre) ihre inneren Strukturen. Umwelt Alle Elemente, die nicht mehr zum betrachteten System gehören, zählen zur Umwelt. Systemstruktur Elemente und Beziehungen weisen eine Ordnung auf. Begriffe im Zusammenhang mit der Systemhierarchie: Untersystem (Subsystem) Erscheint im betrachteten System lediglich als Element, lässt sich jedoch selbst als System darstellen. Übersystem (Supersystem) Aus der Sicht eines Systems stellt das übergeordnete System das entsprechende Übersystem dar. Teilsystem Menge von Elementen aus einem System auf gleicher hierarchischer Stufe Systembetrachtung Systemmodelle Modelle sind Abstraktionen der Realität und heben Teilaspekte hervor. Sie bezwecken: - durch analysierende Beschreibung etwas Bestehendes zu verstehen - völlig Neues zu planen - eine bessere Kommunikationsbasis zu schaffen - an etwas Bestehendem Varianten möglicher Veränderungen zu prüfen. Roger & Marco, SYEN 6/110

7 Umgebungsorientierte Betrachtungsweise Das System selbst wird als Black-Box angesehen. In der Umwelt werden die Systeme identifiziert, welche Beziehungen zum betrachteten System haben. Die Beziehungen werden explizit festgehalten. Wirkungsorientierte Betrachtungsweise (Black-Box Betrachtung) Fragestelllung: Mit welchen Eingangsgrössen (Inputs) werden welche Ausgangsgrössen (Outputs) erzeugt. Das System wird dabei als Black-Box aufgefasst. Besteht eine mit einer Funktion beschriebene Gesetzmässigkeit für die Transformation des Inputs in den Outut, so erfüllt das System eine sogenannte Übergangsfunktion. Strukturorientierte Betrachtung des Systems (White-Box Betrachtung) Erklärt, wie aus dem Input der Output erzeugt wird. Befasst sich mit den dynamischen Wirkungsmechanismen zwischen den Elementen des Systems (White-Box). Darstellungsmöglichkeiten für die Ergebnisse der strukturorientierten Betrachtung sind z.bsp. Bubble Charts. Systemhierarchisches Denken Möglichkeit, die Betrachtungsebenen Problemangepasst zu wechseln, ohne die Gesamtzusammenhänge zu verlieren. Je nach Fragestellung können Untersysteme als Black-Boxes und nur wirkungsbezogen oder aber strukturorieniert betrachtet werden (Zoom-Effekt). 1.3 System-Engineering Schlüssel zur Problemlösung (SE-Männchen) System-Engineering kann generell für komplexe sozio-technische Probleme verwendet werden. Mit folgendem System-Engineering-Männchen kann man sich den Weg und die Hilfestellungen vom Problem zur Lösung sehr gut vorstellen: Phylosophie / Grundsätze KOPF: Strategische Ebene Problem Problemlösungsprozess Lösung Systemdenken Vorgehensmodell Systemgestaltung Projektmanagement RUMPF: Operative Ebene Techniken der Systemgestaltung Techniken des Projektmanagements FÜSSE: Tool-Ebene Im Zentrum der Operativen Ebene steht zwischen dem Problem und der Lösung der Problemlösungs- Prozess. Um diesen Prozess erfolgreich zu durchlaufen, stehen die strategische Ebene und die Werkzeuge zur Verfügung. 1.4 Problemfeld und Lösungssystem Das Problemfeld ist jenes System, in welchem die Problemzusammenhänge untersucht werden. Dieses System ist oft umfassender als der Bereich, welcher die spätere Lösung enthält. Die Betrachtungsweisen des System-Engineerings werden auf Problemfeld und Lösung angewandt. Am Anfang einer Systementwicklung steht vor allem das Problemfeld im Vordergrund, später wird zunehmend das Lösungssystem Gegenstand der Untersuchungen. Roger & Marco, SYEN 7/110

8 1.4.1 Strukturierung und Analyse des Problemfeldes Vor der Untersuchung des Problemfeldes steht das Bewusstsein einer Diskrepanz zwischen der IST- Situation und einer SOLL-Vorstellung. IST-Situation und SOLL-Vorstellung sind zu diesem Zeitpunkt oft nur vage. Ein Problem ist die empfundene Diskrepanz zwischen der vorhandenen und feststellbaren IST- Situation und der SOLL-Vorstellung Abgrenzung des Problemfeldes Das Problemfeld sollte nicht zu eng abgesteckt werden, um die Gefahr von Scheinlösungen zu vermeiden. Dies muss nicht heissen, dass die Lösung auch entsprechend umfassend ausfallen muss, da die Lösung ohnehin selten das ganze Problemfeld abdeckt Systemdenken und Lösungssystem Zuerst werden die Lösungsbausteine als Black-Boxes dargestellt. In der Folge werden die Funktionsweisen auf den tieferen Stufen der hierarchischen Systemauflösung untersucht. Sukzessive werden auch die Schnittstellen zwischen den Baugruppen näher untersucht. Generelle Konstruktionsprinzipien: Das wichtigste Prinzip beim Lösungsbau ist die konstruktive Voraussicht. Dieses Prinzip besagt, dass die Lösung so konstruiert werden soll, dass die dynamische Anpassung des Systems an die ändernden Anforderungen möglichst ökonomisch erfolgen kann. Dieses Prinzip wird operationalisiert durch die folgenden Nebenprinzipien: Prinzip der Minimierung von Schnittstellen Prinzip der Modularisierung Prinzip der schrittweisen Erweiterung ( Piecemeal Engineering ) Prinzip der minimalen Präjudizierung (Entscheidung vorgreifen) Roger & Marco, SYEN 8/110

9 1.5 Voruntersuchung Informationsbeschaffung Mit Hilfe der Erhebungstechniken wird versucht, gezielt und mit dem geringst möglichen Zeitaufwand die benötigten Informationen zu beschaffen. Dies beinhaltet: Basisinformationen über das Unternehmen Kenntnisse über die Aufbau- und Ablauforganisation Kenntnisse über den IST-Zustand aller Informationssysteme Methode Art Techniken Befragung mündlich Interview Beobachtung Sonstige schriftlich offen verdeckte strukturierte unstrukturierte Konferenzmethode Fragebogen Berichtsmethodik Selbstaufschreibung Laufzettelverfahren Dauerbeobachtung Multimomentstudie Systeme vorbestimmter Zeiten Dokumentstudium Schätzungen Aktive Mitarbeit Erhebungsmix = zweckmässige Kombination einzelner Techniken, die hintereinander oder parallel geschaltet werden Befragung Mündliche Befragungsmethoden Durch die direkte Befragung sollen Rückfragen vermieden werden. + Vorteile der mündlichen Befragung Gewinnung neuer Gesichtspunkte Wenig Vorbereitungsaufwand Fragen können der Position, Bildung und Auskunftsbereitschaft angepasst werden. Befragter fühlt sich oft aufgewertet, er identifiziert sich mit dem diskutierten Sachverhalt - Nachteile der mündlichen Befragung mangels Vorbereitung kann die Befragung zu einem ungesteuerten Gespräch ausarten Erheber notwendig gefärbte Information keine Anonymität Roger & Marco, SYEN 9/110

10 Man unterscheidet die folgenden Formen der mündlichen Befragung: Form Beschreibung / Hilfsmittel standardisiert Fragebogen halbstandardisiert fest vorgegebener Themenblock sowie ein flexibel aufgebautes Frageschema nicht standardisiert Interviewleitfaden Konferenzmethode Die Konferenzmethode wird eingesetzt, wenn ein Problem aus unterschiedlicher Sicht beleuchtet werden soll. Auf eine sorgfältige Planung ist grösster Wert zu legen. Die Gefahren liegen in der möglichen Ineffizienz (Einseitigkeit der Zusammensetzung der Teilnehmer, Abweichungen vom Thema, verdeckte Machtkämpfe unter den Teilnehmern) und dem Solidarisierungseffekt Schriftliche Befragungsmethoden Durch die indirekte Befragung soll eine grössere Anzahl von Mitarbeitern befragt werden, wobei der Kreis der Befragten relativ homogen ist. + Vorteile der schriftlichen Befragung schnelle Auskünfte präzise Formulierung der Fragen keine Erheber (Interviewer) nötig Möglichkeit der Anonymität Einbau von Kontrollfragen - Nachteile der schriftlichen Befragung keine Gewinnung neuer Gesichtspunkte Befragungssituation nicht kontrollierbar Hemmungen, sich schriftlich zu äussern grosse Vorbereitung Möglichkeit der Manipulation Techniken der schriftlichen Befragung Folgende Tabelle gibt Aufschluss über die Techniken der schriftlichen Befragung: Technik Beschreibung Fragebogen müssen sorgfältig formuliert sein Niveau und Inhalt auf zu Befragende abgestimmt geschlossene Fragen stehen im Vordergrund Bedingungen: bei quantitativen Sachverhalten Fragen sind nicht erklärungsbedürftig die zu erhebende Thematik betrifft eine grössere Anzahl von Mitarbeitern Roger & Marco, SYEN 10/110

11 Technik Beschreibung Berichtstechnik ausgewählte Mitarbeiter der Fachabteilung werden aufgefordert, zu bestimmten Themen Stellung zu nehmen. Die Themen und die Länge des Berichts sind genau zu umreissen. Problematisch ist, dass man nur die persönliche Auffassung des Berichtsschreibers erfährt. Selbstaufschreibung zur Ermittlung von Aufgaben/Tätigkeiten sowie Zeiten und Mengen Vorgehen bei Selbstaufschreibung: Abgrenzung des zu untersuchenden Bereichs Erstellen eines systematischen AufgabenkatalogsInstruktion der Betroffenen chronologischer Aufschrieb der Tätigkeiten Verdichtung der Tagesberichte Auswertung Laufzettelverfahren ablauforientierte Erhebungstechnik Folgende Fragestellungen können beantwortet werden Beteiligte an einem Arbeitsprozess Alternative Wege in einem Prozess Häufigkeiten für die alternativen Wege Gesamte Durchlaufzeit Bearbeitungszeiten an den einzelnen Arbeitsplätzen Liegezeiten Beobachtungsmethoden Die Beobachtung umfasst die Aufnahme und die Interpretation der beobachteten Vorgänge. Gegenstände sind sinnlich wahrnehmbare Sachverhalte und Prozesse. Die Beobachtung gibt Aufschluss über den wirklichen Ablauf beobachteter Vorgänge, ermöglicht jedoch keine Aussagen über Sinnzusammenhänge, auslösende Ursachen und Zielsetzungen. Wir unterscheiden folgende Typen der Beobachtung: Typ Beschreibung Offene Der Untersuchende gibt seine Identität als Beobachter nicht zu erkennen. Strukturierte Der Beobachter zeichnet seine Beobachtungen nach im voraus festgelegten Beobachtungskategorien auf. Die Auswertung wird damit erleichtert und bei mehreren Beobachtern wird eine einheitliche Erfassung erreicht. Unstrukturierte Es liegen nur grobe Hauptkategorien als Rahmen vor. Roger & Marco, SYEN 11/110

12 Multimomentstudie Die Multimomentstudie ist ein Stichprobenverfahren, bei dem aus einer Vielzahl von Augenblickbeobachtungen mit Hilfe mathematischer Methoden gesicherte Mengen- und Zeitangaben abgeleitet werden können. Anwendungsmöglichkeiten Feststellen von Tätigkeiten Wartezeit Feststellungen Verteilzeitstudien Störungs- und Rückstandsermittlungen Bearbeitungsmengen Dauerbeobachtung Bei der Dauerbeobachtung hält sich der Beobachter über eine repräsentative Zeit hinweg an einem Arbeitsplatz auf. Er ermittelt durch eine kontinuierliche Beobachtung den vorhanden IST-Zustand, Probleme, Störungen, Ereignisse, usw. Er notiert seine Beobachtung nach Art und Häufigkeit und wertet sie anschliessend aus. Die Dauerbeobachtung ist ein typisches Beispiel für eine unstrukturierte Beobachtung. Beispiele für Schwerpunkte einer Dauerbeobachtung Art der Arbeiten Schwankungen des Arbeitsanfalls Auslastung eines Arbeitsplatzes Arbeitsabläufe Arbeitsdauer Umwelteinflüsse Vor- und Nachteile der Beobachtung + Vorteile der Beobachtung Vorgänge werden im Zeitpunkt ihres tatsächlichen Geschehens aufgenommen. Viele Vorgänge können direkt und unverfälscht beobachtet werden. Die Beobachtung vermittelt unabhängig von der Fähigkeit und Bereitwilligkeit der Beobachteten Kenntnisse über Sachverhalte und Vorgänge. - Nachteile der Beobachtung Zeitaufwand Beobachtungen müssen über längere Zeiträume vorgenommen werden, damit keine Zufälligkeiten entstehen. Gefahr der Identifizierung mit der beobachteten Person. Unbewusste Beeinflussung durch die Anwesenheit des Beobachters bei der offenen Beobachtung. Roger & Marco, SYEN 12/110

13 1.5.4 Dokumentenstudium Das Dokumentenstudium ist eine indirekte Erhebungstechnik, die man oft benutzt, um sich in die Materie einzuarbeiten. Man stellt sie meistens an den Anfang einer Untersuchung. Da die Dokumente in Form von Briefen, Berichten, Akten, Gutachten, Arbeitsanweisungen, Stellenbeschreibungen, Statistiken usw. viele betriebliche Sachverhalte widerspiegeln, ist das Dokumentenstudium eine wichtige Erhebungstechnik. Bei der Auswertung der Dokumente sollte auf folgendes geachtet werden: Zu beachtende Aspekte Wann wurde das Dokument erstellt? Was wollte man mit dem Dokument erreichen? Wer ist der Ersteller? Was war der Anlass für die Erstellung? Wer ist der Empfänger? Verbindlichkeit des Dokuments? + Vorteile des Dokumentenstudiums gezieltere Erhebung in der eventuell nachfolgenden Befragung schneller Zugriff keine Störung der Betroffenen Vermeidung unnötiger Unruhe - Nachteile des Dokumentenstudiums fehlende Aktualität Dokumente geben nur den IST- Zustand nicht den SOLL- Zustand wider Schätzung Eine Schätzung ist formal eine einfache Technik der Erhebung. Sachätzungen lassen sich leicht durchführen und bringen wenig Aufwand mit sich. Schätzungen sind für Grobuntersuchungen speziell in der Voruntersuchung geeignet Mitarbeit Die aktive Mitarbeit ist die aufwendigste Methode zur Feststellung des IST- Zustandes. Der Erheber arbeitet für eine bestimmte Zeitdauer in einer Fachabteilung aktiv mit. Aktive Mitarbeit zählt nicht zu den üblichen Erhebungsmethoden und ist nur anzuwenden, wenn keine andere, einfachere Informationsgewinnungsmethode anwendbar ist. Roger & Marco, SYEN 13/110

14 1.6 Problemlösungszyklus Problemanalyse (Sep. Grafik) (Teil-) Problem Interviews (Befragungen) Dokumentstudium Beobachtung Bubblechart (Fragebogen) Pflichtenheft, Anforderungsspezifikationen, Zielkatalog Muss- Kann-Ziele operationalisieren Muss- Kann-Ziele strukturieren (gliedern) Kann-Ziele gewichten Muss- und Kann-Ziele in Zielkatalog Eintragen Mehrere Teile zu etw. Ganzem zusammenfügen (Mögl. losgelöst von den Zielformulierungen) (Brainstorming, Analogieverfahren [kreative und analytische Problemlösungsverfahren]) Muss- Ziele überprüfen Sicherheit überprüfen (Sicherheitsanalyse) Risiko überprüfen (Risikoanalyse) Wert überprüfen (Wertanalyse) Integration überprüfen (Aus der Analyse ergibt sich die Lösungsvariantenbeschreibung, die dann als Entscheidungsgrundlage für die entscheidende Person oder das Gremium dient.) Zielsuche Lösungssuche (kann mehrere Male hintereinander erfolgen) Entscheid Situationsanalyse (Ist-Zustands-Erhebung) Zielformulierung (Soll-Zustands- Erhebung) Synthese Analyse Bewertung (Entscheid) Nutzwertanalyse (Entscheid wird vielfach von der Geschäftsleitung, getroffen) Lösung Der Problemlösungszyklus kann auch unabhängig vom Vorgehensmodell verwendet werden. Roger & Marco, SYEN 14/110

15 1.7 Problemanalyse Anstoss Ergibt Problembeschreibung (sollte theoretisch in 1 Satz mögl. sein) Analyse der Probemstellung Geeignete Mittel: Bubble Chart Abgrenzung des Problemfeldes Geeignete Mittel: Bubble Chart Ursachenorientierte Betrachtung: Ursachen- Wirkungs- Chart (Graph) (aus Kundensicht betrachten [ev. mit unzufriedenen Kunden beginnen]) Stärken- Schwächenkatalog Systemorientierte Betrachtung : Bubble Chart ERM (Daten) Funktionskatalog / Datenflussdiagram Zukunftsorientierte Betrachtung : Prognose / Simulation Strukturierung des Problemfeldes Vertiefte Analyse Verdichtung der Ergebnisse Ergebnis Roger & Marco, SYEN 15/110

16 1.8 Vorgehensmodell Ausstieg aus Vorhaben noch möglich Anstoss zur Vorstudie - Ist-Zustand (Problemanalyse) - Rahmenbedingungen - Machbarkeit - Wirtschaftlichkeit - Anforderungen Vorstudie (Abklärungsphase) Analogien - Soll (WAS soll gemacht werden) Planung / Entwicklung Analyse / Design Hauptstudie (Grobkonzept) Strukturierte Analyse - Soll (WIE soll es gemacht werden) Detailstudie (Detailkonzept) Systembau - Programmierung - Test - Installation - Abnahme - Ausbreitung Realisierung Systemeinführung - Wartung - Support - Korrekturen - Schulung Nutzung Systemnutzung Anstoss zur Umgestaltung, Abllösung Vorteile Nachteile Merkmale Mit der Systemeinführung ist das Es dauert lange, bis Realisierung Generisches Phasenmodell Projekt noch nicht fertig umgesetzt werden kann Klare Schnittstellen der Phasen und Lange Planungsphase Top-Down Ansatz wird angewendet Dokumentationen Klare Zuordnung zu AKV Nutzung wird einbezogen Durchdachte Lösung (bei statischem Umfeld) Roger & Marco, SYEN 16/110

17 1.9 Übersicht: Ablauf und Ergebnisse VM, Problemlösung Vorgehensmodell Anstoss zur Vorstudie Vorstudie (Abklärungsphase) (IST/Machbarkeit?) Grobkonzept (Grobentwurf) (SOLL - Was?) Detailkonzept (Feinentwurf) (SOLL - Wie?) Systembau Systemnutzung Anstoss zu Um- Neugestaltung Problemlösungszyklus Synthese Analyse Teilproblem Situationsanalyse Zielformulierung Bewertung Entscheid Zielkatalog Nutzwertanalyse Risikoanalyse Wertanalyse Sicherheitsanalyse Lösungs- Varianten- Beschreibung Gewichtung (Präferenz-matrix) Operationali sierung Operationali sierung Kann-Ziele Muss-Ziele Kreative Problemlösungsverfahren Institutionalisierte Methoden Betriebliches Vorschlagswesen Hauszeitung Kreativitätstechniken Klassisches Brainstorming Gordon-Methode Analytische Problemlösungsverfahren Check-Listen Personalkommision Sitzungswesen Pro-/Contra-Spiel Rollenspiel Quality Circles (QC) Attribute-Listing Morphologische Analyse Collective-Note- Book (CNB) Methode Relevanzbaum Synektik Brainpool Force-Fit-Spiel Kärtchenmethode Bionik Delphi-Methode Problemanalyse Anstoss Analyse der Problemstellung Abgrenzung des Problemfeldes Strukturierung des Problemfeldes Vertiefte Analyse Verdichtung der Ergebnisse Problembeschreibung Bubble- Chart Bubble- Chart Ursachenorientierte Betrachtung Systemorientierte Betrachtung Zukunftsorientierte Betrachtung Ursachen- Wirkungs - Chart (-Graph) Bubble- Chart ERM (Daten) Prognose / Simulation Stärken- Schwächenkatalog Funktionskatalog / Datenflussdiagramm Roger & Marco, SYEN 17/110

18 2. Datenmodellierung 2.1.1Übersicht Function (BSE 195) Event (BSE 204) Data (BSE 386) E R Funktionen- Hierarchie-Diagramm (FHD) Eventsstrutur Datenstruktur DFD 0 Kontext L0 DFD 1, Level 1 ERM = ERD L1 L2 A B C D A 5 C 6 B D Funktionen- Verarbeitungs- Definition (FVD) ERM = ERD Qualitätssicherung: FEM: Funktion / Entität CRUD F1 F2 F3 F4 F5 E1 C U D E2 C U D E2 R C R D 3. NF Analyse Design Menu RDMS Maske B1 TRX B2 Roger & Marco, SYEN 18/110

19 2.2 Grundmodell und Ebenen Grundmodell-Skizze: Schichten (Top-down) Reale Welt Beispiel Information über die reale Welt Logische Betrachtung Teilnehmer Anmeldung Institut Der Teilnehmer, Hr. Meier, meldet sich bei der IFA für den WI2 an. meldet sich an Teilnehmer Kurs hat Kursteilnehmer Physische Betrachtung #ID Name Vorname Record, Byte, Bit Speichermedium Diskette Tape Das Grundmodell wird in Schichten unterteilt, wobei von der realen Welt bis zur Speicherung der Daten stufenweise unterteilt wird. Differenzierung der verschiedenen Ebenen: logische Datenstruktur logische Datenstruktur externe Ebene Konzeptionelles Datenmodell konzeptionelle Ebene netzwerkförmige Datenstruktur hierarchische Datenstruktur indizierte Datenstruktur relationale Datenstruktur interne Ebene physische Datenstruktur (CODASYL) (IMS/DL/1) (VSAM) (Oracle, ADABAS, DB2) 3-Ebenen-Architektur von DBMS nach ANSI Roger & Marco, SYEN 19/110

20 Ebene Beschreibung Beispiel Interne Ebene Wie werden die Daten auf externe Speichermedien gespeichert? (Physische Records Blocks, Bildung von Indizes, verhalten im Recovery-Fall) Physische Betrachtung: Record, Byte, Bit #ID Name Vorname Konzeptionelle Ebene Hard- und softwareneutrale Beschreibung der Daten Stabile Basis für den Entwurf der anderen Schemata. Logische Betrachtung: meldet sich an Teilnehmer hat Kursteilnehmer Kurs Externe Ebene Beschreibt die Sicht der Daten einzelner Benutzer oder Benutzergruppen. Die Daten werden den Bedürfnissen der Anwender entsprechen präsentiert. Anmeldeformular (Reale Welt): Teilnehmer Anmeldung Institut 2.3 Informations-Systeme/Operationelle Systeme Es wird grundsätzlich zwischen Informations-Systemen und operationellen Systemen unterschieden Informations-Systeme Das genaue Informations-Bedürfnis des Anwenders kann zum Zeitpunkt der Analyse und des Designs nicht genügend präzise formuliert werden, da es erst zum Zeitpunkt der Informations-Anforderung klar wird. Trotzdem hat sie rasch zu erfolgen, was hohe Anforderungen an Datenbanken und Benutzeroberfläche stellt. Beispiel: Kunden abfragen, welche in den letzten 2 Monaten eine Bestellung eines spezifischen Produktes machten Operationelle Systeme Bei operationellen Systemen sind die Informations-Anforderungen und die Verarbeitungs-Regeln schon im voraus bekannt. Es geht hier lediglich darum, die Informationen möglichst effizient und wirkungsvoll zu produzieren. Beispiel: Die Kontoabschlüsse einer Bank am Quartalsende werden durchgeführt. Roger & Marco, SYEN 20/110

21 2.4 Das methodische Datendesign Das folgende methodische Datendesign als Vorgehensmodell zur Datenmodellierung hat sich schon lange etabliert: 2.4.1Vorgehen bei der Analyse eines Datenmodells. 1. Bestehendes Modell bezüglich Beziehungen analysieren 2. Attribute an bestehenden Tabellen prüfen 3. ev neue Entitäten hinzufügen 1 2 Realitäts- Analyse Design ERM (Entity Relationship Modell) 3 Normalisieren 4 5 Logisches DBMSspezifisches Datenmodell Physisches Datenmodell 1, 2 Die Realitätsanalyse und das Design des ERM laufen iterativ ab, da beim 1. Durchgang selten das definitive ERM entwickelt werden kann. 3 Das Normalisieren ist ein rein technischer Schritt und verändert die Semantik des Datenmodelles nicht. 4, 5 Die Erstellung des DBMS-spezifischen Datenmodelles und das Implementieren dessen in die physischen Datenstruktur können wieder iterativ abgewickelt werden. Meistens kann jedoch aus dem normalisierten Datenmodell direkt das logische DBMS-spezifische Modell abgeleitet werden Realitätsanalyse / Analysemethoden Die Entitäten, die in der Realität existieren, werden eruiert. Anschliessend werden die Beziehungen unabhängig von Soft- oder Hardware aufgezeigt. Roger & Marco, SYEN 21/110

22 Um diese Anforderungen zu erfüllen, werden verschiedene Analyse-Methoden verwendet: Veränderung der Umwelt Informationen aus Interviews, Listen, Formularen, Bildschirmlayouts oder bestehenden Datenbeständen - Bestimmen der Kernentitäten - Definieren der Beziehungen - Festlegen der Schlüssel- Attribute - Festlegen der wichtigsten Attribute Review mit Auftraggeber, Kunde, Benutzervertreter, Spezialist Grundlagen für das ERM Analyse-Methode Top-down (deduktives Vorgehen) Bottom-up (induktives Vorgehen) Inside-out (von innen nach aussen) Beschreibung Die Kernentitäten werden durch Interviews der Betroffenen oder analysieren der bestehenden Dokumentationen formuliert. Wird verwendet bei: komplexen Systemen neuen Systemen globalen Systemen Ist ein ungewohntes Vorgehen. Ermittelt Kernentitäten aufgrund vorliegenden Informationen oder Formularen, gespeicherten Datenbeständen oder Listen. Kann ergänzend zum Top-down-Verfahren angewendet werden, um das grobe Datenmodell zu verfeinern. Eignet sich besonders für: kleine, überschaubare Systeme Redesign von existierenden Systemen wenn wenig Fachwissen vorhanden ist Wird verwendet, um von einem Kern ausgehend die umliegenden Gebiete aufzuzeigen. Geeignet zur Erarbeitung eines globalen Datenmodelles. Roger & Marco, SYEN 22/110

23 2.4.3 ERM Entity Relationship Model Das ERM hat heute weitgehend unter dem Begriff logisches Datenmodell im Entwurfsprozess Einzug gehalten. Es ist in erster Linie eine grafische Darstellung der aus dem ersten Schritt, der Realitätsanalyse, gewonnenen Erkenntnisse. Für die Darstellung werden verschiedene Notationen verwendet. Die für uns wichtigste Darstellungsform, die Notation nach IEM (Information Engineering Methode) von James Martin und Clive Finkelstein, wird später noch erklärt. Der Prozess des Erstellens zeigt folgende Abbildung: Veränderung der realen Welt Kernentitäten Beziehungen Schlüsselattribute - globale Normalisierung - Attributlisten - Fremdschlüssel - Zusammenfassung Review mit Auftraggeber, Kunde, Benutzer, Datenmanager beschriebenes grafisches, logisches Datenmodell (ERM) 2.5 Konstruktionselemente Da die Darstellung der Daten aus der Mengenlehre entlehnt wurde, gleichen sich teilweise auch die Begriffe. So redet man von Beziehungen (Relationships) und Mengen. Im folgenden werden die einzelnen Konstruktionselemente beschrieben Entität Eine Entität ist ein individuelles und identifizierbares Exemplar einer Sache, einer Person oder eines Begriffes aus der realen oder gedachten Vorstellungswelt, das abgebildet werden soll. Beispiele: Meine Bestellung für das Buch: Eindeutig (Datum, Nummer) Individuell (von mir) Aus der realen Welt Meine Bankkonto: Eindeutig (Konto-Nummer) Individuell (gehört mir, Kontostand) Aus der gedachten Welt Zusammenfassung: Eine Entität ist immer eindeutig identifizierbar und eine Einheit, für die in der Regel Informationen gesammelt werden. Roger & Marco, SYEN 23/110

24 2.5.2 Eigenschaft / Attribut Eine Eigenschaft (Attribut) wird Entitäten zugeordnet und ermöglicht deren Identifizierung und Charakterisierung. Den Wert einer bestimmten Eigenschaft nennt man Eigenschaftswert. Synonyme: Beispiele: Attribut Merkmal Rolle des Wertebereiches Die Bestellung besitzt folgende Attribute: Anzahl Exemplare Adresse Das Bankkonto: Kontostand SFr Zins 2% Typ (Sparkonto, usw.) Faktum Ein Faktum ist eine Behauptung, derzufolge eine Entität für eine Eigenschaft einen bestimmten Eigenschaftswert aufweist. Ein Eigenschaftswert kann dabei mehreren Entitäten zugeordnet werden. Beispiele: Name: Meier Grösse: 1.82 m Name: Müller Grösse: 1.85 m Beziehung Eine Beziehung assoziiert wechselseitig zwei (möglicherweise auch mehr) Entitäten. Beispiele: Das Bankkonto gehört mir. ist Inhaber Leser Bankkonto wird verwaltet durch Beziehungen sind immer wechselseitig Entitätsmenge Eine Entitätsmenge ist eine eindeutig benannte Kollektion von Entitäten gleichen Typs. Beispiele: Die Leser dieses Buches. Roger & Marco, SYEN 24/110

25 Leser dieses Buches Die Bestellungen für dieses Buch. Bestellungen für dieses Buch Jede Entität kann in mehreren Entitätsmengen vorkommen: Leser dieses Buches, Steuerzahler, Kontoinhaber usw Superentität Für sich überlappende Entitätsmengen kann immer eine Menge (Superentität) definiert werden, die die überlappenden Mengen umfasst. PERSON Dozent Kursteilnehmer Das Definieren einer Superentität wird als Generalisierung bezeichnet Domäne Eine Domäne stellt eine eindeutig benannte Kollektion der zulässigen Eigenschaftswerte einer Eigenschaft dar (Wertebereich). Beispiele: Entitätsmenge Eigenschaft Domäne Leser dieses Buches Alter Jahre Bestellungen Anzahl Exemplare 1-30 Stück Bankkonti Saldo 0-10' Ein bestimmter Wert innerhalb einer Domäne erscheint nur einmal, auch wenn zum Beispiel mehrere Leser 30 Jahre alt sind Entitätsattribut Ein Entitätsattribut ist eine Kollektion von Fakten, die allesamt aufgrund einer Zuordnung von Eigenschaftswerten aus einer bestimmten Domäne zu den Entitäten einer Entitätsmenge zustande kommen. Beispiele: Entitätsmenge Domäne Attribut Leser dieses Buches Meier, Müller,... Nachname Bestellungen 10, 5, 23,... Anzahl Exemplare Bankkonti 2'000.--, ,... Kontostand Roger & Marco, SYEN 25/110

26 2.5.9 Assoziationen Eine einseitige Beziehung zwischen Elementen von Entitätsmengen nennt man Assoziation. Die wechselseitige Beziehung von A nach B und B nach A setzt sich also aus 2 Assoziationen zusammen. Assoziations-Typen: einfache Assoziation (Typ 1) konditionelle Assoziation (Typ c) komplexe Assoziation (Typ m) Einfache Assoziation (Typ 1 ) Jedes Element der Entitätsmenge A steht jederzeit mit nur einem Element der Entitätsmenge B in Beziehung. Beispiele: Entitätsmenge A Beziehung Entitätsmenge B Kinder hat Mutter Mütter Schweizer hat Geburtsort Gemeinden Die Menge aller Entitäten Kinder hat eine einfache Beziehung zur Menge aller Mütter, weil jedes Element der Menge A genau zu einem Element der Menge B unter dem Gesichtspunkt hat Mutter eine Beziehung aufweist. Roger & Marco, SYEN 26/110

27 Konditionelle Assoziation (Typ C ) Ein Element der Entitätsmenge A hat höchstens zu einem (möglicherweise auch zu keinem) Element der Entitätsmenge B eine Beziehung. Beispiele: Entitätsmenge A Beziehung Entitätsmenge B Männer hat Ehefrau Frauen Ein Element der Entitätsmenge A (Männer) kann mit einem Element der Entitätsmenge B (Frauen) verheiratet sein, muss aber nicht. Jeder Mann ist aber höchstens mit einer Frau verheiratet Komplexe Assoziation (Typ M ) Jedes Element der Entitätsmenge A hat jederzeit zu beliebig vielen (einem oder mehr) Elementen der Entitätsmenge B eine Beziehung. Beispiele: Entitätsmenge A Beziehung Entitätsmenge B Mütter hat Kinder Kinder Häuser hat Eigentümer Hauseigentümer Jedes Element der Entitätsmenge A (Mütter) hat mindestens ein Kind, d.h. ein Element der Entitätsmenge B Abbildung / Darstellung Eine Abbildung, die die Mengen A und B betrifft, besteht aus einer Assoziation der Menge A zur Menge B, sowie der dazu inversen Assoziationen und wird als Beziehung bezeichnet. Beziehung A B = Assoziation A B + Assoziation B A Komplex-Konditionelle Beziehung (Typ MC ) Zusätzlich zu den oben genannten Assoziationen wird noch die komplex-konditionelle Beziehung unterschieden. Für die Darstellung von 0 bis n Beziehungen muss daher das Zeichen MC verwendet werden. Es resultiert eine Übersicht der sogenannten erweiterten Beziehungen : Assoziation 1 c m mc c 1-m 1-mc c c-1 c-c c-m c-mc m m-1 m-c m-m m-mc mc mc-1 mc-c mc-m mc-mc Hierarchische Beziehungen Konditionell Beziehungen Roger & Marco, SYEN 27/110

28 Netzwerkförmige Beziehungen Datensatz Für den Begriff Datensatz werden auch folgende Begriffe verwendet: Tupel Record Zeile Beispiel einer Tabelle Adresse mit 3 Datensätzen: #ID Name Vorname PLZ Ort 0001 Müller Hans 8000 Zürich 0002 Meier Rudolf 8000 Zürich 0003 Koller Stefan 8000 Zürich 2.6 Notation nach IEM (Information Engineering Model) Die Assoziations-Typen werden wie folgt dargestellt: Minimum: 1 Minimum: 0 Entität Entität Maximum: viele, wobei vele mehr als 1 bedeutet Maximum: 1 Die Notation in der Übersicht: Minimum Maximum Entitätsmenge A m Entitätsmenge B 1 viele Entitätsmenge A 1 Entitätsmenge B 1 1 Entitätsmenge A c Entitätsmenge B 0 1 Entitätsmenge A mc Entitätsmenge B 0 viele Roger & Marco, SYEN 28/110

29 2.7 Normalisierung Die Datenstrukturen, welche mit den vorher beschriebenen Konstruktionselementen methodisch entwickelt wurden, sind unter Umständen noch nicht optimal abgebildet. Sie sind auf folgende Punkte hin zu überprüfen und allenfalls entsprechend zu verändern: Redundanz Sind noch Redundanzen vorhanden? Anomalien (Regelwiedrigkeiten) Können bei den Operationen Insert, Delete oder Update Schwierigkeiten (Anomalien) auftreten? Beispiel: Eine Änderung wirkt sich in verschiedenen Relationen oder Datensätzen aus. Dies müsste durch komplizierte Verifizierungs-Programme realisiert werdenen. Konformität Werden die in der Realität vorkommenden Sachverhalte konform dargestellt? Normalisierung nennt man den Vorgang, der die dargestellten Daten in eine Form überführt, die den o- benstehenden Fragen standhält. Man unterscheidet bei der Normalisierung verschiedene Zwischenstufen: erste Normalform 1 NF zweite Normalform 2 NF dritte Normalform 3 NF Datenintegrität Die Datenintegrität wird beispielsweise verletzt, wenn ein Datensatz Bestellung vorliegt, der die Kundennummer des bestellenden Kunden enthält, der Datensatz Kunde mit den Kundendaten jedoch nicht existiert Unnormalisierte Form Anhand eines Beispieles Projektsteuerungs-Applikation wird der Normalisierungs-Prozess veranschaulicht: Pers# Name Proj# Projname Abt# Abtname Soll-Zeit Enz A100 A110 MWSt Stempel A20C A20C REWE REWE Fretz A100 MWSt A20E ARCH Nobs A110 A120 Stempel Liefer A20D A20D FIBU FIBU Die unnormalisierte Form ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens in einem Schnittpunkt (Tupel/Attribut) mehrere Werte aufweist (Wertetabelle) Erste Normalform (1NF) Eine Relation in der ersten Normalform ist dadurch gekennzeichnet, dass sie keine Attribute mit mehreren Attributswerten aufweist. Vereinfacht kann gesagt werden, dass alle Attribute funktional vom (zusammengesetzten) Schlüssel abhängig sind: Roger & Marco, SYEN 29/110

30 Relation A {S1,S2, A, B, C,...} Um die unnormalisierte Normalform in die erste Normalform transformieren zu können, müssen wir die Wertetabellen entfernen und dafür sorgen, dass jedes Attribut funktional vom Schlüssel abhängig ist. Pers# Name Proj# Projname Abt# Abtname Soll-Zeit Enz A100 MWSt A20C REWE Enz A110 Stempel A20C REWE Fretz A100 MWSt A20E ARCH Nobs A110 Stempel A20D FIBU Nobs A120 Liefer A20D FIBU 20 Es liegt auf der Hand, dass in dieser Form bestimmte Daten (Abtname, Projname, Name usw.) redundant gehalten und somit bei der Verarbeitung wieder Schwierigkeiten auftreten werden Zweite Normalform (2NF) Eine sich in der zweiten Normalform befindende Relation ist dadurch gekennzeichnet, dass sie die Bedingungen der ersten Normalform erfüllt und zudem jedes Attribut abhängig ist vom Gesamtschlüssel, nicht aber von Teilen des zusammengesetzten Schlüssels. Alle Attribute in der ersten Normalform sind funktional abhängig vom Gesamtschlüssel. Einige Attribute sind jedoch nur von einem Teil des zusammengestzten Schlüssels abhängig: Pers#: Name Proj#: Projname Abt# Abtname Nur das Attribut Soll-Zeit ist funktional abhängig vom zusammengesetzten Schlüssel: Pers#Proj#: Soll-Zeit Was mit dieser Übersicht erreicht wurde, ist genau die Aufteilung, die erforderlich ist, um die Relation in die zweite Normalform zu transformieren. Wir erhalten somit drei Relationen: Pers# Name Abt# Abtname Enz A20C REWE Fretz A20E ARCH Nobs A20D FIBU Die erste Relation (Entitätsmenge 1) enthält nur Attribute, die funktional vollständig abhängig sind vom Schlüssel Pers#: Der Mitarbeiter heisst Enz, er arbeitet in der Abteilung A20C mit der Bezeichnung RE- WE. Proj# A100 A110 A120 Projname MWSt Stempel Liefer Die zweite Relation (Entitätsmenge 2) enthält alle Informationen über die Projekte, die identifiziert werden mit dem Key Proj#: Das Projekt A100 heisst MWSt. Pers# Proj# Soll-Zeit A A A A A Roger & Marco, SYEN 30/110

31 Die dritte Relation (Entitätsmenge 3) enthält nun die Informationen über die Beziehung Mitarbeiter/Projekt: Der Mitarbeiter sollte 20 Tage im Projekt A100 arbeiten. Diese Relation stellt die Beziehung der Entitätsmengen Personal und Projekt dar. Sie wird daher auch als Beziehungs-Entitätsmenge bezeichnet. Wir erkennen, dass mit diesem Schritt ein grosser Teil an Redundanz eliminiert werden konnte. Es entstehen daher nicht mehr dieselben Schwierigkeiten bei der Verarbeitung dieser Daten wie zuvor. Roger & Marco, SYEN 31/110

32 2.7.5 Primärschlüssel / Identifikations-Schlüssel Der Identifikationsschlüssel (abgekürzt: Schlüssel) setzt sich aus einem oder mehreren Attributen (Schlüsselattributen) zusammen und ermöglicht die eindeutige Identifikation eines Tupels. Setzt sich ein Identifikationsschlüssel aus mehreren Attributen zusammen, so spricht man von einem zusammengesetzten Schlüssel Zusammengesetzter Schlüssel Betrachten wir die dritte Relation aus unserem Beispiel, deren Schlüssel ein zusammengesetzter ist: Pers# Personal Projekt Proj# Pers#Proj# Personal/ Projekt Jeder Teil des zusammengesetzten Schlüssels ist in einer anderen Relation als Identifikationsschlüssel aufgeführt. Somit verknüpft dieser Teilschlüssel die Relation Personal/Projekt mit der Relation Projekt bzw. Personal Fremdschlüssel Der Fremdschlüssel ist das eigentliche Bindeglied zwischen den Relationen. Ein Fremdschlüssel ist ein normales Attribut in einer Relation, welches durch seinen Wert auf einen Primärschlüssel einer zweiten Relation zeigt Wenn ein Fremdschlüssel Teil des Primärschlüssels (Identifikationsschlüssel) ist, so spricht man von einer identifizierenden Beziehung, ansonsten von einer nicht-identifizierenden Beziehung. Roger & Marco, SYEN 32/110

33 2.7.8 Dritte Normalform (3NF) Eine Relation in der dritten Normalform ist dadurch gekennzeichnet, dass sie die Bedingungen der 2NF erfüllt und zudem keine funktionalen Abhängigkeiten zwischen Nicht-Schlüsselattributen besteht. In der dritten Normalform sind zusätzlich keine sogenannten transitiven Abhängigkeiten zugelassen: Relation A {S1,S2, A, B, C,...} Das Attribut A ist funktional vom zusammengesetzten Schlüssel abhängig. Hindgegen ist das Attribut C über das Attribut A funktional abhängig vom Schlüssel, dies entspricht der oben angesprochenen transitiven Abhängigkeit. Diese Abhängigkeit muss aufgelöst werden. Es muss eine neue Relation mit dem transitiv abhängigen Attribut gebildet werden. Natürlich gehört zu dieser neuen Relation ein Identifikationsschlüssel, der durch das Attribut A gebildet wird. Das Attribut A ist somit Identifikationsschlüssel in der neuen Relation und erscheint auch in der geänderten Relation als Fremdschlüssel, damit ist die Verbindung wieder hergestellt. Personal: Abteilung: Pers# Name Abt# Abt# Abtname Enz A20C A20C REWE Fretz A20E A20E ARCH Nobs A20D A20D FIBU Projekt: Personal/Projekt: Proj# Projname Pers# Proj# Soll-Zeit A100 MWSt A A110 Stempel A A120 Liefer A A A Die geänderte Relation Personal enthält keine transitive Abhängigkeit mehr. Dafür ist nun Abt# zum Fremdschlüssel geworden. In der Relation Abteilung finden wir Abt# als Identifikationsschlüssel wieder. Roger & Marco, SYEN 33/110

34 2.8 Auflösen komplexer Beziehungen Die komplexe Beziehung wird formal als M(C) : M(C) Beziehung dargestellt: Projekt Personal Der Ausschnitt aus dem ERM besagt, dass in einem Projekt mehrere Personen arbeiten. Umgekehrt kann eine Person in mehreren Projekten tätig sein. Durch die Einführung einer zusätzlichen Relation erhalten wir eine nach den Regeln der Normalisierung saubere Darstellung: Projekt Personal Projekt/ Personal 2.9 Stücklistenproblematik Die Stücklistenproblematik ist nicht eine Erfindung der Datenorganisation. Sie ist ein Thema, das vor allem in der Fertigung auftaucht. Eine Stückliste beschreibt die Zusammensetzung eines Objekts, das aus mehreren Elementen besteht. Jedes Element kann selber wieder Objekt sein. Ausserdem kann jedes Element in mehreren Objekten als Element auftreten. Beispiel: Ein Artikel besteht aus mehreren Teilartikeln, die beliebig zusammengesetzt werden können. Diese Teil- Artikel bestehen aus standardisierten Bauelementen, die wiederum in mehreren Artikeln vorkommen können. Roger & Marco, SYEN 34/110

35 Versuchen wir nun, für den oben Beschriebenen Fall aus der Realität ein ERM zu entwerfen. 1. Identifikation der Entitätsmengen: Wir identifizieren Artikel und Bauelement bzw. Bauteil. 2. Identifikation der Beziehungsmengen: Ein Artikel besteht aus einem bis mehreren Teil-Artikeln. Ein Teil-Artikel kann in mehreren Artikeln vorkommen. Ein Teil-Artikel besteht aus einem bis mehreren Bauteilen. Ein Bauteil kann in mehreren Teil-Artikeln vorkommen. 3. Zeichnen des Entity-Relationship-Modells: Artikel Teil-Artikel Bauteil Artikel und Teil-Artikel sind eigentlich künstlich geschaffene Begriffe (Entitätsmengen), handelt es sich doch dabei um dieselben Objekte mit denselben Eigenschaften und derselben Identifikation. Wir sollten diese beiden Entitätsmengen zu einer einzigen zusammenfassen. Damit aber die o- ben eingezeichnete Beziehung zwischen Artikel und Teil-Artikel erhalten bleibt, müssen wir eine Beziehung der Entität zu sich selber (rekursiv) eintragen: Artikel Bauteil Die rekursive Beziehung einer Entität wird oft auch als Pig Ear (Schweineohr) bezeichnet. Solche rekursiven Beziehungsmengen müssen durch gezieltes Einfügen von zusätzlichen Entitätsmengen eliminiert werden. Roger & Marco, SYEN 35/110

36 Auflösung der rekursiven Beziehung: A) Diese Beziehung sagt aus, dass ein Artikel wiederum aus anderen Artikeln besteht. Artikel B) Die komplexe Beziehung zwischen Artikel und Artikel kann wie unten beschrieben werden. besteht aus Artikel Artikel enthalten in C) Diese komplexe Beziehung muss nun aufgelöst werden, damit die Normalformen nicht verletzt werden. Artikel Artikel besteht aus enthalten in D) Da die verschieden eingerahmten Entitätsmengen Artikel miteinander identisch sind, können diese auch zusammengefasst werden. Artikel besteht aus enthalten in Artikelzusammensetzung Artikelzusammensetzung Roger & Marco, SYEN 36/110

37 Unser Beispiel sieht nach der Auflösung der rekursiven Beziehung wie folgt aus: Artikel Bauteil Zusammensetzung Artikel Zusammensetzung Bauteil 4. Jetzt muss normalisiert werden (es wird hier verzichtet ein Beispiel herzuleiten, wir verwenden deshalb bereits normalisierte Entitätsmengen: Entitätsmenge Artikelstamm : Artikel# H100 K200 O300 S400 L500 Bezeichnung Hochschrank Korpus Ordnerwand Sockel Lateral Entitätsmenge Bauteilstamm : Bauteil# Bezeichnung S.143 Seitenwand T.789 Tablar R.567 Rollwand M.890 Mittelwand W.867 Rückwand S.144 Seitenwand R.345 Schranktüre L.345 Schranktüre Beziehungsmenge Artikel-Artikel : (Artikel Zusammensetzung) Artikel# Teil-Artikel# Anzahl H100 K200 1 H100 O300 1 H100 S400 1 L500 K200 2 Beziehungsmenge Artikel-Bauteil : (Bauteil Zusammensetzung) Bauteil# Artikel# Anzahl S.143 K200 2 T.789 K200 5 T.789 O R.345 K200 1 M.890 K200 1 W.867 O300 1 Roger & Marco, SYEN 37/110

38 2.10 Spezielle Verknüpfungen (Inkl.-oder, Exkl.-oder) Die beiden Spezial-Fälle für die Funktionen Inklusiv-oder und Exklusiv-oder werden wie folgt im Datenmodell realisiert. Inklusiv-oder: B C A Eine Detail-Entitätsmenge A hat zu zwei Master-Entitätsmengen B und C eine komplexe Beziehung. Exklusiv-oder: Es kann die Situation auftreten, dass ein Tupel der Entitätsmenge A nicht gleichzeitig ein Gegenstück in der Menge B und in der Menge C haben kann. Limite Bestens Börsenauftrag Der Halbbogen stellt ein Exklusiv-oder dar. Eine Entität der Menge A beinhaltet Fremdschlüssel der Mengen B und C, wobei einer der Framdschlüssel immer den Wert Null (nicht existent) besitzt. Roger & Marco, SYEN 38/110

39 3. Strukturierte Analyse und Design Analyse bedeutet die systematische Untersuchung eines Systems hinsichtlich aller Komponenten und der Beziehungen zwischen diesen Komponenten. Dabei stehen folgende Fragen im Vordergrund: Fragen Was ist die Aufgabe des Systems? Welches sind seine Hauptfunktionen? Was gehört alles dazu? Was gehört nicht mehr dazu? Wie funktioniert es heute? Wie muss es in Zukunft angelegt sein? Welchen Anforderungen muss es genügen? usw. Unter Design verstehen wir im allgemeinen einen zeichnerischen oder plastischen Entwurf, angefangen bei einer Skizze bis hin zu einem kompletten Konzept oder Modell. Das Design für ein Informationssystem beinhaltet, unter anderem: Das Festlegen der Verarbeitungsformen (z.bsp. Online, Batch usw.) Die Gestaltung der Mensch-Computer-Schnittstelle (Bildschirmmasken, Listen-Layouts, Dialogabläufe usw.) Das Bestimmen der benötigten Transaktionen Die Einordnung von Analyse und Design innerhalb der System-Entwicklung ist sehr stark abhängig vom eingesetzten Vorgehensmodell und dessen Prinzipien. Das Vorgehensmodell nach Systems-Engineering und das dort empfohlene Top-down-Prinzip positioniert den Beginn der Analyse nach der Projektauftragserteilung und das Ende der Definition der Verarbeitungsregeln in der Detailstudie. Der System-Design beginnt dort ebenfalls schon in der Vorstudie und beinhaltet Entwürfe (Lösungsmöglichkeiten) mit sehr grobem Detaillierungsgrad. Somit verläuft der Anteil von Analyse und Design nicht gleichmässig. Analyse und Design liegen irgendwo zwischen Projektauftrag und Systembau (Realisierung). Zuerst wird auf die Methodik für Analyse und Design unabhängig vom eingesetzten Vorgehensmodell eingegangen, danach wird dann die Anwendung an unserem Vorgehensmodell dargestellt. 3.1 Grundlegende Probleme in der Entwicklung eines Systems Grundlegende Probleme Termin- und Kostenüberschreitungen Projektabbruch Nicht-Erfüllung von Anforderungen und Zielsetzungen Mangelhafte Qualität des eingeführten Systems Laufende Verstänigungsprobleme und auch Konflikte unter den Beteiligten (Auftraggeber, PL, Informatik-Spezialisten, Benutzer u.a.) enorme Einführungsprobleme (Umstellung, Migration) System ist nach einer zu langen Entwicklungszeit bereits betriebsfachlich und technisch veraltet Interne Probleme und Widerstand Zusammenarbeit Fachbereich und IT 3.2 Ursachen für die Probleme und Risiken Ursachen Roger & Marco, SYEN 39/110