（管理科学与工程专业论文）基于时态数据模型的人力资源管理系统.pdf

摘要 摘要 人力资源管理系统是信息技术与人力资源管理理念的融合，是人力资源管理 的重要组成部分。现代人力资源管理要求人力资源管理系统能提供基于信息的决 策。而传统的人力资源管理系统是基于传统的数据库技术，传统数据库保留的是 现实世界最近某个“时刻”的瞬像，不联系过去和未来，同时与人有关的信息分 散在各个子系统中，因而不能提供对人力资源状况的综合分析、比较和预测。 基于时态数据模型的人力资源管理系统能够管理时态数据。时态数据记录了 事物发生发展的历史，反应了事物发展的本质规律，为动态分析和预测提供丰富 的数据，能进行过去、现在、将来的对比分析和预钡4 。本文从以下三个方面研究 了基于时态数据模型的人力资源管理系统。 1 、在理论上，以时态数据库理论作为基本理论，将人事信息与档案管理相 结合，将基础信息和衍生信息，静态信息与动态信息相结合形成整合的数据源。 构建了具有分布式的人力资源管理信息系统。 2 、在系统设计上，采用了b s 架构，并利用可信j 2 e e 计算技术，将j 2 e e 计算平台、信任与授权服务技术有机融合，从而简化了用户应用系统的开发和运 行维护，方便了用户的应用。 3 、在应用上，以广东工业大学的人力资源管理为背景，采用国家标准，结 合广东工业大学的人力资源管理实际，构建了基于时态数据模型的人力资源管理 系统。此系统的特点是基于构件，符合国家标准，因而各模块容易根据实际情况 灵活扩展和组合，并具有通用性。 本文在时态数据建模方面的主要创新有两点。一是将t i m e e r 模型与e r w i n 建模工具相结合，开发了一个用e r w i n 建模时态信息模型的方法，并对时态约 束进行了具体讨论；二是在研究时态数据语义和时态数据关系模式的基础上，结 合具体的应用实际开发了人力资源管理信息系统的时态关系模式及其相关的操 作算法。此模型是面向应用、基于事件的，其优点是易于操作、时态连接效率高。 关键词：人力资源管理；人力资源管理信息系统；时态数据模型： 广东工业大学管理学硕士学位论文 a b s t r a c t h r m s ( h u m a nr e s o u r c em a n a g e m e n ts y s t e m ) ，w h i c hi s a l l i m p o r t a n tt o o lf o r h u m a nr e s o u r c em a n a g e m e n t , i n t e g r a t e si n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n di d e a so fh u m a n r e s o u r c em a n a g e m e n ti ns e a m l e s sh o l e e x i s t i n gh r m si s b a s e do nr e l a t i o n a l d a t a b a s e st h a to n l yr e t a i n sa s n a p s h o t o ft h em i n i w o r l da tt h el a s t e s tt i m ep o i n t ，a n d c a r ln o ta s s o c i a t e sw i t ht h ep a s ta n dt h ef u t u r eo ft h em i n i w o r l d ，w h i c hc a nn o tm e e t t h en e e do fm o d e mh u m a nr e s o u r c em a n a g e m e n tt h a tr e q u i r e sh r m sp r o v i d ef u l l a n a l y s i sa n d f o r e c a s to fh u m a nr e s o u r c eo ft h ee n t e r p r i s e a d o p t i n gt h et e m p o r a li n f o r m a t i o np r o c e s s i n gt e c h n o l o g y , t h en e w l yh r m s b a s e do nt e m p o r a ld a t a b a s ei si n t r o d u c e dw h i c hr e c o r d st h ee v o l u t i o n si n f o r m a t i o n a b o u t t h i n g s i n w a s t eb o o k t h a ti sar e a ld a t al i s t ，w h i c hn o to n l y p r o v i d e s i n f o r m a t i o na b o u tt h i n g sa ta n yt i m e ，b u ta l s od oc o m p a r i n gt h ep a s t ，t h ec u r r e n t ，t h e f u t u r eo f t h i n g s i nt h i sp a p e r , t h en e w l yh r m sb a s e do nt e m p o r a ld a t a b a s ei nt h r e ef a c e t si s s t u d i e d i nt e r m so ft h e o r y f i r s t l y , a l li n t e g r a t i n gd a t as o u r c ei ss e tb yi n t e g r a t i n gp e r s o n n e l i n f o r m a t i o na n df i l ei n f o r m a t i o n ，s t a t i ci n f o r m a t i o na n d d y n a m i ci n f o r m a t i o n ，b a s i c a l i n f o r m a t i o na n d d e r i v i n gi n f o r m a t i o n a n da h r m sw i t had i s t r i b u t i o n a la r c h i t e c t u r e i s b u i l t u p s e c o n d l y , a st ot h es y s t e md e s i g nw ea d o p tb sa r c h i t e c t u r e o u rd e s i g nt a k e s a d v a n t a g eo fb e l i e v a b l ej 2 e ec o m p u t i n gp l a t f o r mt h a tw e l li n c o r p o r a t e st h ej 2 e e c o m p u t i n g w i t hc o n f i d e n t i a l i t ya n da u t h e n t i c a t i o ns e r v i c et e c h n o l o g y , w h i c hp r o v i d e u n i f o r mw e bs e r v i c ea n da s i n g l es i g n o nt h a ti sc o n v e n i e n tf o ru s e r st oo p e r a t e t h i r di s a p p l i c a t i o n t a l c i n g t h e b a c k g r o u n d o ft h ec u r r e n th r m so fh r d e p a r t m e n ti ng u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y , an e w l yh r m si sb u i l tu p ， w h i c hi n c o r p o r a t e st h en a t i o n a lc r i t e r i o nw i t ht h ec h a r a c t e ro fh u m a nr e s o n r c e m a n a g e m e n t i no u a n g d o n g u n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y i i t h e r ea l et w oa r e a si n n o v a t i o ni nm y t e m p o r a ld a t am o d e l i n g f i r s t i sd e v e l o p i n g a na r i t h m e t i cw h i c hi m p l e m e n t si n f o r m a t i o nm o d e l i n gb yc o m b i n i n ge r w i n t o o la n d t i m e e r m o d e l s e c o n d ，a n a p p h c a d o n - o r i e n t e d a n de v e n t b a s e d t e m p o r a l r e p r e s e n t a t i o n a ls c h e m ei sd e v e l o p e d ，w h i c hh a sa d v a n t a g e s o nf o h o w i n ga s p e c t s ： r e t a i n i n gs i m p l i c i t yo f r e l a t i o n a lm o d e l ，e a s yo fi m p l e m e n t a t i o na n d q u e r y e v a l u a t i o n e f f i c i e n c y k o y w o r d s ：h u m a n r e s o u r c em a n a g e m e n t ；h r m s ；t e m p o r a ld a t a b a s e i i i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究的内容和意义 1 1 1 研究背景及意义 在知识经济时代，由于高技术产业迅速增长，以知识为基础的产业逐步上升 为社会的主导产业，技术密集、智力密集产业的就业比重显著上升，就业机会倾 向于智力密集群体。研，人才资源成为了“第一资源”，其数量和质量是经济增长 和社会发展的关键因素【l 。7 。因此，组织中的人力资源管理部门工作的有效性， 已经成为了促进组织发展的战略因素。人力资源管理部门由原来的行政、总务、 福利委员会角色变成了企业的战略业务伙伴，高层主管咨询顾问、教育的推动者、 变革的倡导者 4 - 7 1 。人力资源管理由原来的事务性管理转变到了战略性人力资源 管理3 川。 所谓战略性人力资源管理就是一种基于企业整体发展战略的人事管理模式， 它以研究制定和规划实施符合企业发展长远目标的人才战略为核心，以充分调动 和发挥企业所有管理者的人事管理作用为基础，以提高符合战略目标的团队和个 人绩效为根本任务，以提升企业人才的整体竞争力为最终目耐3 1 。 战略性人力资源管理大致分为三个层次：作业执行，制度规划，策略规划6 1 。 三个层次代表了人力资源管理的不同发展阶段，体现了从传统的人事管理向现代 人力资源管理的过渡。策略规划阶段的人力资源管理职能已经包含了前两个阶段 的管理职能，即形成了策略管理、制度规划和作业执行三个层次完整统一的人力 资源管理体系。 人力资源管理角色的转变，相应的人力资源管理的技术路径依赖也必须改 变，为了避免组织信息的失真和时滞性信息的内耗，在链条式的人力资源管理活 动中信息系统技术的开发和使用成为不可或缺的一个重要环节吲。 人力资源管理信息系统是信息技术与人力资源管理技术和方法的融合，是人 广东工业大学管理学硕士学位论文 力资源管理方法和技术的e 化嗍。一套好的人力资源管理系统是先进的管理技术 与信息技术的完美融合，在软件中诠释人力资源管理的全部内容与业务流程，使 得h r m s 可以被用来定义h r 部门的工作内容，优化和规范其业务流程，提高 工作效率，改善服务质量，并提供基于信息的决策支持，成为企业人力资源部门 信息化、职业化、个性化的管理平台。 在知识经济时代，人力资源日益成为组织管理的中心，正如管理大师德鲁克 认为：“企业管理最终就是人力资源管理，人力资源管理就是企业管理的代名词” 嘲。随着人力资源管理在组织中角色的转变，作为人力资源管理的辅助工具的人 力资源管理系统，在人力资源管理中起着越来越重要的作用，是人力资源管理的 基础，是不可或缺的条件，这一点已被广大的决策者所认识。越来越多的组织开 始实施人力资源管理系统。 1 1 2 本文研究的内容 本文在以下三个方面对基于时态数据模型的人力资源管理系统进行了研究。 ( 1 ) 在理论上 以时态数据库( t e m p o r a ld a t a b a s e ，简称t d b ) 作为基础理论，将人事数 据库的建设与档案建设相结合，将基础信息与衍生信息、静态信息与动态信息相 结合形成整合的数据源。构建了具有分布式结构的人力资源管理系统。同传统的 人力资源管理系统的不同： 首先时态数据库具有动态性。时态数据库不仅可以保留数据库操作的历史， 也能保留实体发展的历史，因而系统和现实世界一直保持着全方位的动态交换 9 , t z l 。 其次时态数据库具有全面性。时态数据库可以提供任何时刻时间段的数据， 使数据库成为真正意义上的数据库 9 ，1 2 】。 时态数据库的这些特性使得时态数据库成为真正的资源清单，为动态监测和 分析提供丰富的数据，可以提供对历史、现在和将来的对比分析与预测9 1 2 。 传统的人力资源管理系统功能单一，缺乏整合的、集中的信息源。人事信息 分布在不同的子系统中，或w o r d 和e x c e l 文档中，难于查询和统计，并且没有 统一标准，不同的子系统问交换数据难，形成信息孤岛，同时也不便于与上级部 第一章绪论 门进行数据交换。传统的人力资源管理系统使用传统的数据库管理技术，保留的 数据是现实世界最近某个时刻的“瞬像”1 0 0 5 1 ，是一种静态的信息，不联系过去 和未来，因而不能回答有关历史的查询，也不能提供过去，现在、将来的对比分 析。另外为了保留历史资料，采用了多个版本的历史快照叠加形成历史 1 3 - 1 4 】。这 在具体实现中存在困难：取多大的间隔保留历史? 不同历史快照不能简单的放在 同一个数据库中进行操作”。1 4 】。而且这样的历史资料有历史记录而无历史知识， 不能反应事物发生发展的规律1 5 】。因而这样的数据不能很好的提供决策支持。基 于时态数据模型的人力资源管理系统对以上的问题进行了很好的改善。 系统采用了国家标准，将与人有关所有信息形成一个整合的信息源，消除了 信息孤岛；易于查询，访问和统计；提高了工作效率；同时经过整合的较为 全面的、准确的、一致的和相容的信息不仅让领导对本组织的人力资源状况 有一个比较全面的和准确的认识，而且可以生成综合的分析报表供决策参 考，例如形成历史薪资信息的分析报告，提供基于信息的决策分析。 系统保留了事件的有效时间，因而可以查询任何历史截面的信息，精确地再现 当时的情况。 提供员工和领导自助服务，灵活的查询统计功能使得领导能够不通过人事部 门获得入力资源的状况报告，还可以对一特定的人群进行追踪，查询详细的、 未经过滤的第一手人事信息。 涵盖了业务流程管理。 ( 2 ) 在系统设计上 结合现代信息技术，特别是i n t r a n e t i n t e m e t 技术，使得信息流不再局限于人 事部门内部，突破部门的限制，使人力资源管理系统成为一个开放、互动的技术 平台实现“人力资源的全员管理”【6 l 。利用可信j 2 e e 技术，提供统一的w e b 服 务平台和一站式服务，保证信息的分级共享和安全，方便用户的使用。 ( 3 ) 在应用上 以广东工业大学人事管理中的问题为背景，采用了国家教委颁布的教育信 息标准化中的元数据，结合广东工业大学的人事管理特点，构建了广东工业大 学基于时态数据库的人力资源管理信息系统。其特点是： 采用了组件式结构，可以灵活选择信息模块。各子系统可以连在一起用，也 广东工业大学管理学硕士学位论文 可以单独使用，使用灵活。 采用了分布式运行方式，将不同的信息放在不同的服务器上确保了信息的安 全。 采用了可信j 2 e e 计算技术，对所有的子系统提供统一的信任和授权服务， 确保系统的统一和安全。 结合了时态信息处理技术。时态信息处理技术是现代数据库应用系统的关键 技术，时态数据记录了事物发展的历史，为决策分析提供丰富的数据，可以 提供过去、现在、将来的对比分析。 1 2 研究现状和发展 1 2 1 时态数据库的研究现状与发展 时间是自然普遍存在的特性 1 0 , 1 2 4 5 m 却】。现实世界是一个带时间维的四维世 界，真实的事件无不打上时间的烙印 1 1 1 。因此现代的数据库应用系统要求能提供 对时态信息的处理。例如与自然灾害有关的历史资料，人事、财务、金融方面的 历史资料等等。这些数据反映了事物发生发展的过程，有助于揭示事物发生发展 的本质规律【l ”。时态信息处理技术已成为新一代数据库与信息系统的关键技术， 特别是在电子政务、电子商务、数据仓库、数据挖掘、决策支持系统等信息系统 中扮演着日益重要的角色 1 2 】。 时态信息的需求与技术一直伴随着数据库技术的发展而产生和发展”】。时 态数据库的研究可以划分成三个阶段：开创期，发展期、应用期1 2 】。7 0 年代到 8 2 年以前为开创期。这一时期的标志性成果是：加州大学的b e n - z v i 和纽约大学 的c l i f f o r d 在1 9 8 2 年的博士论文。b e n z v i 提出了以时间区间作为字段值的时态 数据库模型，提出了n i n f 的时态数据库，突破了数据库字段值只能是一个数或 串的概念，引入了双时态概念，这些概念和思想一直沿用至今。c l o f f o r d 主要贡 献是提出了历史数据库模型。8 3 年到9 4 年为发展期。这一时期的特点是提出 了许多时态数据库模型和方法。但是原型多，应用少。这一时期的标志性成果是 t a n s e l 等在1 9 9 3 年共同编辑出版的“t e m p o r a ld a t a b a s e ：t h e o r y ，d e s i 蛐a n d 4 第一覃绪论 i m p l e m e n t a f i o n ”。此书对前面的时态数据库研究成果作了全面总结，并收录了1 3 种最有影响力的时态数据模型。包括了前面b e n - z v i 和c l i f f o r d 的模型。1 9 9 4 年 一至今为应用期。9 4 年后，时态模型没有新的突破，大多是原有模型的组合。 这一时期的两个特征是如何将时态数据模型“标准化”、“产品化“和时态信息的 应用。时态信息的应用主要领域在：地理信息系统、农拥信息系统、电信信息系 统、电子商务、电子政务、智能决策支持系统、数据仓库与数据挖掘等。但是， 由于还没有时态信息的产品形成，这一时期的应用基本上是借用时态数据库的一 些概念，在传统的关系数据库上实现时态管理和时态操作n 2 1 。 目前，时态信息技术仍处于研究和发展阶段，其研究主要来自两个领域：人 工智能界和数据库界 1 0 , 3 3 , 蚰】。其研究核心仍然是时态数据模型和时态推理【1 0 3 3 柏】。 现在，时态数据模型研究朝着统一化和标准化的方向发展，时态数据库的查询语 言朝着产品化的方向发展。但是这些方面的工作仍然任重而道远。作为数据库领 域主流模型的理论、系统和应用研究的一个补充，时态数据库模型不会脱离和抛 弃关系数据库这一主流，而是在主流数据库模型上加上处理时态信息的能力 1 0 1 。“时态“将作为一个功能性修饰词“】。时态信息的产品将朝着”嵌入式“、 基于主流数据库技术与平台、面向领域的、面向应用的中间件和软件构架发展m 。 另外，时态数据库的有效时间反映了事物发生发展的过程，有助于揭示事物发展 的本质规律，同时它的事务时间反映了系统中元事件的时态信息，有助于提高数 据库系统的可靠性和效率，因此t d b 在历史+ 现状一未来的机制上，在d m 和 k d d 方面的应用将是大有可为的【1 5 】。 1 2 2 人力资源管理系统的现状和发展 人力资源管理系统的发展历史可以追溯到2 0 世纪6 0 年代末期。第一代的人 力资源管理系统只是一种薪资计算工具。既不包含非财务的信息，也不包含薪资 的历史信息，几乎没有报表生成功能和薪资数据分析功能。 第二代的人力资源管理系统出现于2 0 世纪7 0 年代末。计算机技术和数据库 技术的发展为人力资源管理系统的阶段性发展提供可能，第二代人力资源管理系 统基本上解决了第一代系统的主要缺陷，对非财务的人力资源信息和薪资的历史 信息都给予了考虑，其报表生成和薪资数据分析功能也都有了较大的改善，但未 广东工业大学管理学硕士学位论文 能系统的考虑人资源的需求和理念，而且其非财务的人力资源信息也不能够系统 和全面。 在2 0 世纪9 0 年代末，人力资源系统出现革命性变革。在e 时代人力资源管 理由传统的人事管理转变到战略人力资源管理。“人力资源”成了第一资源。这 对人力资源管理系统有了更高的需求；同时由于电脑的普及，数据库技术、客户 朋匣务器技术，特别是i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的发展，使第三代人力资源管理系统 的出现成为必然。第三代人力资源管理系统的特点是融合了人力资源管理理念， 将与人有关的相关数据以一种相容的、一致的、共享的和检取的方式集中存储在 统一的数据库，进行统一管理，形成了集成的信息源。用户界面友好、具有强大 的报表生成能力、分析能力以及信息共享，这些功能使得人力资源管理人员得以 摆脱繁重的日常工作，集中精力从战略的角度来考虑企业人力资源规划和政策。 目前的人力资源管理系统按功能划分大致有四种哪! ( 1 ) 薪资和福利计算程序 用于管理薪资和福利计算的全过程，能设定福利政策，自动计算个人所得税 社会保险等代扣项目。结合考勤情况对薪资和福利进行扣减与成本中心相连形成 总帐凭证，保留完整的历史供查询，可以进行简单的人事信息管理。 ( 2 ) 考勤管理系统 记载员工的出勤情况，数据可转入薪资计算程序。 ( 3 ) 人力资源管理系统 融合人力资源管理理念，将与员工相关的信息统一形成集成的数据源，对员 工的信息进行全面的管理。具有灵活的报表生成和分析功能。管理历史，可以生 成综合性表供决策人员参考。 ( 4 ) e h r e h r 就是基于i n t e r n e t i n t r a n e t 的人力资源管理系统m 们。i n t e m e t i n t r a n e t 使 人力资源管理系统突破封闭的状态，信息流突破部门的限制，使人力资源管理系 统成为一个开放、互动的技术平台。e h r 强调员工和经理的自助服务，员工自 助服务就是一种实时、高效的数据访问方式，员工可以通过w e b 技术或交互式 语音应答技术，浏览、建立和维护自己在人力资源管理中的数据。使所有人都从 人力资源管理中受益。如果员工的个人信息发生了变化，他本人就可以去更新自 第一章绪论 己的信息，经过一定的批准程序即可生效。同样，对于培训、假期申请、报销等 日常的行政事务也可以作类似处理。这样不仅减轻了人力资源管理人员用于数据 采集、确认和更新的工作量，也较好的保证了数据的质量和数据更新的速度。而 且由于i n t e m e t 不受时间和地理位置的限制，即使经理远在国外，他也可以及时 处理其员工的各种申请，不会因为入不在公司而影响工作。并可有效的改善公司 内部沟通途径。 现代的人力资源管理系统具有以下几个特点： 融合了现代人力资源管理理念。将先进的人力资源管理理念转化为科学的管 理模式和操作流程。 提供人力资源综台分析和决策。 基于现代信息技术。现代信息技术，特别是i n t e r n e t i n t r a n e t 不仅冲击传统的 市场、供应、销售和服务等领域，也给人力资源管理带来了新的挑战和机遇。 网络技术的应用为h r 部门之外的员工和其他管理者提供各种形式的白助服 务，使得可以“实现人力资源的全员管理“。 时态信息处理技术的应用。传统的数据库保留的是现实世界最近某个时刻的 “瞬像“，不能联系过去和未来。这对现在人力资源管理的应用来说是不够 的。现代人力资源管理信息系统要求能管理人事历史资料，及时、准确地从 大量的数据中提取决策和分析的支持，支持历史查询和分析。因此引进时态 信息处理技术是必然的。 与数据仓库和数据挖掘相结合。利用数据仓库和数据挖掘技术，从大量的基 础信息中，获知人力资源现状和对未来发展的预测，并从历史资料中提出历 史知识，为制定人力资源管理战略提供决策支持【矧。 1 3 本文的创新 时态数据处理技术目前是研究的一个热点，是现代数据库应用信息系统的关 键技术。因此将时态数据库引入人力资源管理系统不仅具有实际的应用价值，而 且具有较高的学术研究价值。本文的创新体现在下面几个方面： 广东工业大学管理学硕士学位论文 1 3 1 理论上的创新 时态数据模型目前还没有统一的模型出现。本文在时态数据建模方面在以下 几个方面有所创新。是将h g r e g e r s e n 和c s j e n s e n 在f 4 4 】提出的t i m e e r 模 型与e r w i n 相结合，开发了用e r w i n 建模时态信息模型的方法，实现了模型自 动由逻辑模型转化成物理模型。二是开发了一个面向应用的、基于事件的时态关 系模式。 1 3 2 技术上的创新 采用b s 架构，分布式运行方式，并采用了可信的j 2 e e 计算技术，提供统 一授权和验证、统一的w e b 服务平台和一站式服务。这些是目前电子政务的主 流技术。 1 3 3 应用上的创新 构建了集成的数据源；符合国家标准，具有通用性，并且扩展灵活；涵盖流 程管理，提供自助服务和信息的分级共享；将先进的人力资源管理理念转化为科 学的管理模式和操作流程，真正实现了将人力资源管理理念与信息技术的融合。 第二章时态数据库 第二章时态数据库 时间是宇宙无所不在的特性。事件的动态性是自然公认的我们世界的特性 【l ”。信息及其与其他信息的联系在我们的生活中起着极大的作用，因此在数据库 及以数据库为核心的信息系统中，管理时态信息是必要而迫切的【1 0 】。时态信息数 据反映了事务发生发展的过程，揭示事务发生发展的本剧1 1 】。但传统的数据库只 反应对象当前的状态，不联系历史和未来。例如：某职工a ，9 5 年6 月评为讲 师，2 0 0 1 年6 月评为副教授。在传统的数据库中不能反映这个历史的过程，只 记录了当前的状态，这对有的应用是足够的，可是对许多新的应用，尤其是现代 应用，象决策支持、预测、历史趋势分析、数据挖掘等是不够的。因而人们很早 就开始关于时间的信息管理的研究，时态数据库也就应运而生。 对时态数据的研究主要来自两方面：一是来自人工智能领域，研究时间的推 理，例如时区的演算；时态抽象，面向时间的决策支持，预测和数据解释；二是 时态数据的管理和维护，其主要处理时态数据的存储和恢复。这两个研究方向共 同研究的内容是时间建模和时态实体建模，时态查询，时态推理t 3 3 加】。 2 1 基本概念 与时态数据库有关的概念主要包括：时间的表示结构( t i m es t r u c t u r e ) 、有效 时1 4 ( v a l i dd m e ) 和事务时间( t h n s a c 吐o nt i m e ) 、微粒( g r a n u l a r i t y ) 和记时单位 ( c h r o n o n ) 、事件( e v e n t ) 和状态( s t a t e ) 。 2 1 1 时间结构 时间结构即时间轴的结构选择，主要有三种类型的结构：离散的( d i s c r e t e ) 、 紧致的c d e n s e ) 和连续的( c o n 吐n u o u s ) ，分别表示时间轴由单个的瞬时点、逐个 的时段和连续的时线( t i m e 1 i n e ) 1 0 , 3 1 , 4 5 , 5 7 。离散的时间表示和自然数相似，每 一个时刻之后都有一个后继者。紧致的时间表示类似于有理数，在两个时刻中间 都可插入个时间点。连续的时间类似于实数。选择什么样的时间结构依赖于应 9 广东工业大学管理学硕士学位论文 用。在这几种方式中，基本上均采用离散的时刻表示时间，如1 2 ：0 0 ：0 0 ( 虽然时 间本身是连续的) 。 2 1 2 微粒和记时单位 数据库中最短的且不可分割的时间段称为记时单位( c h r o n o n ) ，或称为时间 子1 0 3 1 , 3 3 , 4 0 , 3 4 。类似于长度单位中的公里、米和厘米。在时间系统中，记时单位 可为年、月、日、小时、分、秒和毫秒等。长度单位中从公里到米及厘米的转换 为简单的单位换算，而记时单位的转换则比较复杂，特别是年月日之间的转换。 微粒为时间在数据库中的实际表示，主要有单个( s i n g l e ) 和蜂窝( n e s t e d ) 两种 形式的数据表示3 ”。用一个整数表示的时间为单个微粒，用一组整数表示的时间 为蜂窝时间。如1 9 8 5 年3 月1 5 日上午0 9 ：3 7 ：0 2 a m ，若记时单位为秒，并从 1 9 8 0 年1 月1 日起记时，其单个时间形式可表示为1 6 4 2 8 1 0 2 2 ，蜂窝时间形式为 。若起始时间为公元，则蜂窝时间形式为 。 2 1 3 有效时间和事务时间 有效时间和事务时间是建模时态信息的两个重要概念。有效时间表明一个事 实在真实的世界中在什么时间期内是有效的，即在建模的现实世界中它为真( 存 在) 的时间m 邡3 t 3 9 , 4 5 , 5 7 1 。有效时间可用单一的时间点、时间区间来表示，或表 示为多个时间点或时间区间的有限集的有效时间元素，即一个事实可以联系任意 个时间点和时间区间，单一的时间点或时间区间作为重要的特例。 有效时间对应现实世界变化的历史，是应用依赖的。它的值来自应用，由用 户输入，或由经由应用提供吣3 4 j 。一个事实的有效时间可以是未来的，在过去或 将来可以任意改变。 一个数据库事实的事务时间就是它在数据库中存在的时间，表示事实什么时 间在数据库是当前的2 7 3 ，3 9 m 1 。一个数据库事实( 数据) 在某一时间点存储到 数据库中，此后它就是“当前“的，直至被逻辑删除m 。事务时间可以看成是这 样一个事实“事实存在当前数据库中”的有效时间。个事实的事务时间不能超 过当前时间，并且事务时间不能被改变。事务时间和有效时间对同一事实而言不 1 0 第= 章时态数据厍 一定是相同的。事务时间和有效时间这两个特性是独立的，也就是正交的1 。即 事务时间可以是在有效时间之前、相等或之后。因此，有效时间和事务时间可以 分别记录，正如前面所分析的，它们都有与之相关的特定的属性。因此在数据库 中的对象都有两个时间与之相联：有效时间和事务时间，即在数据库中事实的时 间属性是二维的。 2 1 4 事件和状态 事件和状态是时间数据库中最重要的一对基本概念之一。事件和状态具有二 重性和二元性【3 ”。一个对象( 实体) 在其生命期( 1 i f e s p a n ) 里有不同的状态， 事件是对象从一个状态变化到另外一个状态的过程【3 9 。一般来说，在数据库中事 件采用时刻的方式表示，而状态则采用时间段表示。类似空间中的点和线的关系。 事件和状态具有二元性，由事件可以导出状态，由状态可以导出事件。但两者不 是对等的【3 9 】。一个事件的产生表示一个状态的开始，相关的另一事件的产生，表 示这个状态的结束。事件和状态的另一个关系是事件和状态的相互转换【3 “。当一 个事件用一个更小的计时单位表达时，事件变成了一个状态。 2 2 时态数据库的分类 按表示时态信息的方式与能力分类，有四种类型的数据库：瞬象数据库 ( s n a p s h o td a t a b a s e ) 、回滚数据库( r o l l b a c kd a t a b a s e ) 、历史数据库( h i s t o r i c a l d a t a b a s e ) ，双时态数据库( t e m p o r a ld a t a b a s e ) 1 0 1 。 2 2 1 瞬像数据库 瞬像数据库以在特定时刻的瞬像来建模所考虑的现实世界，尽管现实世界是 动态变化的。这种数据库又叫”静止“数据库。所有的传统数据库都属于这一类。 把这类数据库归为时态数据库是因为这类数据库支持”用户定义时间“【1 0 】。 一个传统的关系把有关微型世界当做一个状态来建模。这经常被表示成两维 的表，元组对应行，属性对应列。在现实中，如果没有发生变化，元组就保留在 关系中，否则，更新元组，原有的数据不再保留。原先的数据库的状态也就完全 广东工业大学管理学硕士学位论文 被丢失和遗忘，相应的，现实世界的状态也一样被丢失和遗忘。 基于瞬像数据库的能力是不充分的，例如它不能回答： 张三何时提升为副教授? ( 如果他现在是正教 授) 在过去的五年间教师的变化是怎样的? 近五年调入的人员中晋升为教授的有多少? 不同岗位的教师的工作量的变化趋势? 等问题，因为系统不支持时态信息。瞬像数据库用有 效时间和事务时间来表示的话如图2 1 ： 2 2 2 回滚数据库 图2 - 1 ：瞬像数据库 f i g u r e 2 一l ：s n a p s h o td a t a b a s e 回滚数据库只支持事务时间，保存了所有状态演变中过去的状态，记录的是 事务操作的历史 1 0 , 3 1 , 3 9 】。 回滚数据库的不足之处：第一，记录的是数据库活动的历史，而不是现实世 界变化的历史；第二，无法记载回溯既往和事后的的变更，第三，在过去的元组 中的错误决不能改正，第四，冗余大，数据管理困难。 2 2 3 历史数据库 历史数据库只支持有效时间。每个关系记录一个“历史的“状态，历史数据 库建模现实世界在有效时间点的事件或现实世界状态的变化的经历，它的语义更 接近现实。历史数据库允许任意修改以前元组中的错误，但被修改以前的状态则 不再保留- 所以它不能象回滚数据那样查看过去的数据库当时的状态。历史数据 库还能记录未来的变化。 2 2 4 双时态数据库 回滚数据库和历史数据库各具优点，通过支持事务时间和有效时间可将两者 的好处结合起来，这就是时态数据库，它支持事务时间和有效时间两者。时态数 第二章时态数据库 据库由时态关系组成。 时态数据库既可查询数据库状态的历史，也可查询事实的历史。它提供了一 种额外的查询和更新能力，例如：重新打印出在1 9 9 7 年1 1 月3 0 日中午打印的 关于客户c 的股票总值的清单。这是一个对事务回滚的例子。查询的是在当时 数据库的状态；“打印出在1 9 9 7 年1 1 月3 0 日关于客户c 的股票总值的清单”这 是查询客户c 在那个时刻的历史情况。对回滚数据库来说，只能查询第一种情 况，对历史数据库来说，则只能查询第二种情况。而对时态数据库来说，两种查 询情况都支持。 2 3 时态数据库的特点和意义 2 3 1 时态数据库的特点 l 、动态性。传统的数据库系统对数据进行静态或准动态的数据库管理。在 数据库更新时，过时的数据将从数据库中进行删除，数据库中值保留了最近某时 刻的“瞬像”。而在时态数据库中，不仅保留了数据库操作的历史，也保留了实 体发展的历史，这样系统和现实世界一直保持着全方位的动态交换1 2 、全面性。出于时态数据库是所有数据的集合体，可以提供任何时刻时间 段的数据，使数据库成为真正意义上的数据库，这是传统数据库所无法比拟的。 2 3 2 时态数据库的重要意义 l 、时态数据记录了事物发生发展的过程，使数据库真正成为资源清单。由 于它记录了事物的历史数据，使数据库可以成为一个完整的电子信息档案库。 2 、为动态监测和分析提供了丰富的数据。时态数据库保留了事物发展的历 史，提供对历史、现在和将来进行对比、分析、监测和预测预报。 2 4 时态数据表示模式 目前，时态数据库是在传统的数据库上来实现的。其时态数据表示模式一般 广东工业大学管理学硕士学位论文 是通过添加时态属性扩展关系模式。现在已经提出了数十种时态数据模式，这些 模式的主要不同在于是1 n f 还是n i n f ，也就是元组时标还是属性时树2 3 ，孔3 7 1 。 目前还没出现统一的时态表示模式。c h r i s t i a ns j e n s e n 和r i c h a r dt s n o d g r o s s 在 这方面做了些工作。开发了一个概念模型b c d m 【3 7 1 来统一这些表示模式。b c d m 模型主要是用来阐明时态数据的本质，不用于具体实现。概念模型和表示模型之 间，用快照相等来进行映射。快照是在时间点上的切片朔。如果在所有的时间点 上的快照是相等的，那么这两个模型的表示的内容是一致的。比较富有影响力的 表示模式有：s n o d g r o s s 的元组时标表示模式，j e n s e n 的b a c k 1 0 9 表示模式，g a d i a 的属性时标表示模式，b e n z v i 的元组时标表示模式。 2 4 1 s n o d g r o s s 的元组时标表示模式 元组时标属于腑表示。双时态关系模式吼具有属性a ，a ，t ，这里丁是 定义在双时态元素域上的时标属性。用s n o d g r o s s 的元组时标表示模式r 来表示 吼如下： r = ( a 1 ，a 。，t ，t ，k ，u ) 这里，疋，k ，e 是原子值，其含义是：t 一事务开始时间，t 一事务 结束时间，k 一有效时问开始，k 一有效时间结束。这里事务开始时间是事实 在数据库中被记录的时间。事务结束时间是记录被逻辑删除的时间。 插入操作。当插入一个事实时，先查看是否有相同内容并且事务时间为u c 的元组存在，如果存在则在待插入的有效时间中去掉重叠的部分，待插入的有效 时间用有效时间元素来表示。然后将每个有效时间元素与插入的内容形成元组插 入。 删除操作。删除就是将事务时间的u c ( u n t i l c h a n g e ) 改成当前时间，关闭 “当前版本”。修改操作。修改是删除和插入的组合，先删除然后再插入。 例2 1 ：李明从1 0 到1 5 号被公司雇佣在航运部门工作。这个事实在5 号成 为数据库的当前记录。人事部门发现李明真正的雇佣时间是从5 到2 0 号。1 0 号 对数据进行了更正。后来人事部门又被通知更正后的信息本身是错误的。李明的 雇佣时间是从l o 号到1 5 号。数据在1 5 号得到更正。尽管有效时间是正确的， 但是却发现李明不是在航运部门，而是在装载部门。结果，事实( 李明，航运) 1 4 第二章时态数据库 从当前状态中移去，而事实( 李明，运输) 被插入。另一雇员张敏从2 5 到3 0 号 被航运部门雇佣。所有这些关系2 0 号变成当前的。用这种模式记录如表2 - 1 ： 表2 - 1 ：s n o d g r o s s 的元组时标表示模式 t a b l e 2 1 ：s n o d g r o s s t u p l et i m e s t a m p e dr e p r e s e n t a t i o ns c h e m e e m pd 印t ttkk 李明航运 591 0t 5 李明航运 1 01 45 2 0 李明航运 1 51 91 01 5 李明运输 2 0u c1 01 5 张敏航运 2 0u c2 53 0 2 4 2 j e n s e n 的基于b a c k l o g 的表示模式 b a c k l o g 也是一个双时态关系，它与前面的时态关系模式的不同点在于：在 这个关系模式中元组只能追加，不能修改。这种表示模式能记录操作日志，但是 由于它只能增加，会导致数据量增大。用b a c k l o g 关系模式来表示双时态关系如 下： r = ( a 1 ， ，k ，匕，t ，o p ) 这里，k 一有效时间开始，匕一有效时间结束，t 一事务时间，记录元组插 入的时间，o p 一操作标识，i 表示插入，d 表示删除。插入的事实在数据库中的 当前的时间是插入的事务时间到删除的事务时间止。显然这个表示模式是基于事 件的。 插入操作。插入操作比较直接，当插入一个事实时，先查看是否有相同内容 并且事务时间为u c 的元组存在，如果存在则在待插入的有效时间中去掉重叠的 部分，待插入的有效时间用有效时间元素来表示。然后将每个有效时间元素与插 入的内容形成元组插入。 删除操作。删除分两步：1 扫描关系表，找到显式属性与要删除的事实内容 相同且有效时间相同的插入记录。2 确保被定位的插入请求没有被删除。修改操 作。修改是插入和删除的组合。例2 一l 用b a c k l o g 关系模式表示如表2 2 。 广东工业大学管理学硕士学位论文 表2 2 ：b a c k l o g 关系模式 t a b l e2 - 2 ：b a