Разработка базы данных автоматизированной информационной системы военного учебного центра Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 62

Технические науки

Маланьин Данила Дмитриевич,

студент, Институт комплексной безопасности и специального приборостроения, кафедра «Защита информации», РТУ МИРЭА Пантелеев Николай Николаевич,

преподаватель, военного учебного центра, «Цикл связи» РТУ МИРЭА, РФ, г.

Москва

РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ВОЕННОГО УЧЕБНОГО ЦЕНТРА

Аннотация: Актуальность работы обусловлена тем, что организация образовательного процесса в военном учебном центре (далее - ВУЦ) есть сложный процесс, требующий комплексного подхода. Управление информационными потоками, учебным процессом и документооборотом ВУЦ тесно связаны между собой.

В организационной системе наиболее трудоемкими представляются процессы, связанные с обработкой информации - сбор, накопление, преобразование, отображение, хранение, передача и вывод. Ускорить эти процессы и облегчить труд персонала ВУЦ позволит база данных (далее - БД).

Ключевые слова: база данных, военный учебный центр, ВУЦ.

Annotation: The relevance of the work is due to the fact that the organization of the educational process in the Military Training Centre (hereinafter referred to as the MTC) is a complex process that requires a comprehensive approach. The management of information flows, the training process and the document flow of the MTC are closely related to each other.

In the organizational system, the most labor-intensive are the processes related to the processing of information - collection, accumulation, transformation, display,

storage, transfer and output. The Database (hereinafter referred to as DB) will speed up these processes and facilitate the work of the MTC staff.

Keywords: database, military training center, MTC.

Целью работы является проектирование, разработка и защита БД автоматизированной информационной системы ВУЦ.

Работа ВУЦ связана с накоплением большого количества информации о личных данных студентов, преподавателей, персонала, дисциплинах и расписании. Реализация проекта позволит максимизировать производительность сотрудников ВУЦ при организации учебного процесса.

Это позволяет конкретизировать список реализуемых задач:

а) уменьшение времени выполнения каждой функции системы обработки информации;

б) автоматическое создание документации и отчетов;

в) простой и быстрый поиск информации об сотрудниках, студентах, преподавателях;

г) автоматическое проставление дат и табельных номеров;

Вышеописанные аспекты свидетельствуют о высокой актуальности

выбранной темы и практической значимости, вариант реализации которой представлен в данной курсовой работе.

Для проектирования и реализации модели данных проведем анализ предметной области.

ВУЦ — учебное формирование вооружённых сил (ВС) государства при гражданском высшем учебном заведении и техникуме, равнозначное (по статусу) высшему военно-учебному заведению. Цель ВУЦ — это подготовка военнослужащих категории офицер, сержант или рядовой для родов войск (сил) видов ВС, спецвойск и служб России.

Весь учет информации о студентах, преподавателях, сотрудниках ВУЦ и занятиях направлен на то, чтобы обеспечить выпуск профессионально подготовленных и обученных военнослужащих запаса.

Сведения собираются и обрабатываются специалистами методического отдела ВУЦ. Некоторая информация для ведения отчетности хранится в бумажной форме.

К основным функциям сотрудников ВУЦ можно отнести:

- определение текущей успеваемости студентов;

- учет персонала и преподавательского состава ВУЦ;

- документирование приема, перевода, отчисления студентов;

- прием, заполнение, хранение и выдача информации о дисциплинах, изучаемых на ВУЦ;

- ведение учета личного состава студентов ВУЦ, оформление личных

дел;

- составление графика занятий на ВУЦ;

- подготовка материалов для представления студентов, преподавателей и персонала ВУЦ к поощрениям;

- организация и участие в аттестации студентов ВУЦ;

- составление планов повышения квалификации преподавательского состава ВУЦ.

В результате исследования предметной области была выявлена необходимость в создании базы данных для ВУЦ в связи с ее отсутствием. При анализе были сформулированы следующие требования к базе данных автоматизированной информационной системы ВУЦ:

Функциональные требования к БД:

1. Возможность хранения и обновления данных о студентах, дисциплинах, занятиях, преподавателях и сотрудниках и их должностях.

2. Высокое быстродействие.

3. Независимость данных.

4. Стандартизация построения и эксплуатации БД (СУБД).

5. Адекватность отображения данных предметной области.

Нефункциональные требования к БД:

1. Интуитивно понятный интерфейс сотрудника.

2. Развертывание БД должно осуществляться на базе СУБД SQL Server 2016 [1, с. 7] Developer и операционной системы Windows Server 2019.

Далее спроектируем логический уровень представления данных. В качестве метода проектирования БД было использовано CASE-средство PowerDesigner [2], в котором была построена логическая модель, в котором уровни представления модели данных разделены на логический и физический. Логический уровень модели данных является универсальным и никак не связан с конкретной реализацией СУБД.

Полученные в результате исследования предметной области данные о сущностях и их определения представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Сущности и их определения

Родительская сущность Дочерняя сущность Имя связи Тип связи Семантика связи от родительской сущности к дочерней

Сотрудник Должность fk_employees_positi on М:1 Имеет

Преподаватель Должность fk_teachers_ position М:1 Имеет

Преподаватель Звание fk_teachers_ rank М:1 Имеет

Взвод Преподаватель fk_crews_ teacher М:1 Курирует

Занятие-взвод Взвод fk_crew_ classes crew М:1 Относится

Занятие-взвод Занятие fk_crew_ classes class М:1 Относится

Занятие Тип занятия fk_classes_ class type М:1 Имеет

Занятие Преподаватель fk_classes_ teacher М:1 Ведет

Занятие Дисциплина fk_classes_ subject М:1 Проводится

Дисциплина Вид контроля ус певаемости fk_subjects_ control type М:1 Обладает

Студент Взвод fk_students_ crew М:1 Принадлежит

Студент ВУС fk students VUS М:1 Принадлежит

Различают 3 подуровня логического уровня модели данных, отличающиеся по глубине представления информации о данных:

1) ER-диаграмма (Entity Relationship) - диаграмма «Сущность-связь»;

2) KB-модель (Key Based) - модель данных, основанная на ключах;

3) FA-модель (Fully Attributed) - полная атрибутивная модель.

На основе данных таблицы 1 была сформирована ER-диаграмма, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1. ER-диаграмма

Модель данных, основанная на ключах (KB - модель), кроме сущностей и связей, включает в себя ключевые атрибуты сущностей: первичные ^^ и внешние

Для определения первичных и внешних ключей сущностей в результате анализа предметной области были выявлены следующие основные закономерности:

1. Каждый сотрудник имеет должность;

2. Каждый преподаватель имеет должность;

3. Каждый преподаватель имеет звание;

4. Каждый студент принадлежит ВУС;

5. Каждый студент принадлежит взводу;

6. Каждая дисциплина обладает видом контроля успеваемости;

7. Каждое занятие проводится по дисциплине;

8. Каждое занятие ведет преподаватель;

9. Каждое занятие имеет тип занятия;

10. Каждый взвод курирует преподаватель;

11. Каждое занятие-взвод относится к взводу;

12. Каждое занятие-взвод относится к занятию;

Для каждой сущности были определены первичные ключи, на основе следующих требований:

• Атрибуты первичного ключа не могут принимать неопределенных значений;

• Атрибуты первичного ключа должны однозначно идентифицировать экземпляр сущности;

• Количество атрибутов в первичном ключе должно быть минимальным.

В качестве первичного ключа в каждой сущности выбран атрибут «ИД».

В результате была сформирована KB-модель, которая представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. КВ-модель

В таблице 2 отображены атрибуты выявленных ранее сущностей и их описание. Основные функциональные зависимости отражены в таблице 3.

Таблица 2 - Атрибуты сущностей

Имя сущности Наименование атрибута Ключ

ИД РК

ФИО

Студент Курс

Группа

ИД взвода БК

Номер зачетной книжки

ИД номера ВУС БК

Продолжение таблицы 2

Имя сущности Наименование атрибута Ключ

Взвод ИД PK

ИД куратора FK

Номер взвода

Дисциплина ИД PK

Наименование дисциплины

Количество часов

ИД вида контроля_успеваемости FK

Преподаватель ИД PK

ФИО

ИД звания FK

ИД должности FK

Контактный телефон

Вид контроля успеваемости ИД PK

Наименование

Должность ИД PK

Наименование

Звание ИД PK

Наименование

Сотрудник ИД PK

ИД должности FK

ФИО

Контактный телефон

Занятие ИД PK

ИД преподавателя FK

ИД дисциплины FK

Тема занятия

ИД типа занятия FK

Дата и время проведения

Номер аудитории

Тип занятия ИД PK

Наименование

Занятие-взвод ИД PK

ИД занятия FK

ИД взвода FK

ВУС ИД PK

Нименование

Шифр_ВУС

Таблица 3 - Функциональная зависимость

Детерминанта Функциональная часть

ИД ИД должности, ФИО, Контактный телефон

ИД Наименование

ИД Наименование

ИД ФИО, ИД звания, ИД должности, Контактный телефон

ИД Наименование, Шифр ВУС

ИД ИД куратора, Номер взвода

ИД ИД занятия, ИД взвода

ИД Наименование

ИД ИД_преподавателя, ИД_дисциплины, Тама занятия, ИД типа занятия, Дата и время проведения, Номер аудитории

ИД Наименование дисциплины, Количество часов, ИД вида контроля успеваемости

ИД Наименование

ИД ФИО, Курс, Группа, ИД_взвода, Номер зачетной книжки, ИД номера ВУС

В результате на логическом уровне представления данных была сформирована FA-модель предметной области, представленная на рисунке 3.

Рисунок 3. FA-модель базы данных системы учета кадров

Спроектируем подмодель физического уровня представления данных. Физическая модель данных, в отличие от логического, ориентирована на конкретную СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В

физической модели содержится информация обо всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД.

Для построения трансформационной модели необходимо определить домены атрибутов сущностей, области их допустимых значений, а также типы данных. В таблице 4 отображены необходимые данные и примеры значений, используемые в базе данных. Домены определены в таблице 5.

Таблица 4. Домены атрибутов сущностей

Шифр домена Наименование домена Определение домена Тип данных Пример значения

D1 Строка символов переменной длины Множество символьных значений переменной длины не более 255 символов Variable multibyte (255) Иванов Иван Иванович

D2 Телефон Множество символьных значений длины не более 10 символов Characters (10) 9167894054

D3 Идентификатор (стандартный) Целое значение в 31 интервале от -2 до 231-1 Integer 124433

D4 Идентификатор (короткий) Целое значение в о 15 интервале от -2 до 215-1 Short Integer 234

D5 Идентификатор (длинный) Целое значение в интервале от -263 до 263-1 Long Integer 12345678976

D6 Идентификатор (очень короткий) Целое значение в интервале от 0 до 255 Byte 8

D7 Дата и время Дата и время указываются в формате «ГГГГ-ММ-ДД ЧЧ:ММ:СС» Date & Time 2018-03-03 13:00:00.000

Имя таблицы Наименование атрибута Клю ч Определенность значений Шифр домена

Student Id PK 1 D4

FIO 1 D1

Course 1 D6

Group 1 D1

Crew id FK 1 D3

Student_code 1 D1

VUS id FK 1 D3

Crew Id PK 1 D3

Teacher id FK 1 D3

Crew number 1 D3

Subject Id PK 1 D3

Name 1 D1

Hours 1 D5

Type_control_id FK 1 D6

Teacher Id PK 1 D3

FIO 1 D1

Rank id FK 1 D5

Position id FK 1 D5

Phone 1 D2

Control_type Id PK 1 D6

Name 1 D1

Position Id PK 1 D5

Name 1 D1

Rank Id PK 1 D5

Name 1 D1

Employee Id PK 1 D3

Position id FK 1 D5

FIO 1 D1

Phone 1 D2

Class Id PK 1 D4

Teacher id FK 1 D3

Subject id FK 1 D3

Class theme 1 D1

Class type id FK 1 D6

Class_date_time 1 D7

Classroom 1 D5

Продолжение таблицы 5

Class_type Id PK 1 D3

Name 1 D1

Class crew Id PK 1 D4

Class id FK 1 D4

Crew id FK 1 D3

VUS Id PK 1 D3

Name 1 D1

VUS code 1 D1

С помощью встроенных средств PowerDesigner переведем модель в физическую.

В результате была сформирована физическая модель (рисунок 4), ориентированная на формат выбранной СУБД и включающая все сущности, атрибуты, их типы данных, ограничения контроля целостности и согласованности.

Рисунок 4. Физическая модель БД ВУЦ в PowerDesigner

На основе разработанной в PowerDesigner физической модели данных выполним автоматическую генерацию SQL-кода для СУБД MS SQL Server 2016. Полученный код выполним в оснастке SSMS, создание базы завершено.

Библиографический список:

1. Проектирование и реализация баз данных Microsoft SQL Server 2000. Учебный курс MCSE. - М.: Русская Редакция, 2017. - 664 c.

2. Нартова Анна PowerDesigner 15. Моделирование данных/ Нартова Анна. - М.: ЛОРИ, 2015. - 480 c.