第9章 管理信息系统的系统设计

管理信息系统普通高等院校经济管理专业本科课程主讲人：徐会杰第9章管理信息系统的系统设计系统设计概述代码设计子系统的划分信息系统流程图设计系统物理配置方案设计数据存储设计输出设计输入设计编写系统设计报告9.1系统设计概述9.1.1系统设计的目的与任务1．系统设计的目的系统设计又称为物理设计，是开发管理信息系统的第三阶段。系统设计的目的是在保证实现逻辑模型功能的基础上，尽可能提高目标系统的简单性、可变性、一致性、完整性、可靠性、经济性、系统的运行效率和安全性，将分析阶段所获得的系统逻辑模型，转换成一个具体的计算机实现方案的物理模型。系统设计通常可以分为两个阶段进行，首先是总体设计，其任务是设计系统的框架和概貌，并向用户单位和领导部门作详细报告并认可，在此基础上进行详细设计，这两部分工作是互相联系的，需要交叉进行。2．系统设计的任务系统设计工作应自顶向下地进行。首先设计总体结构，然后再逐层深入，直至进行每一个模块的设计。系统设计的主要任务是进行总体设计和详细设计。总体设计。总体设计主要包括系统功能模块结构设计和计算机物理系统的配置方案设计。系统功能模块结构设计。设计的任务是划分子系统，然后确定子系统的模块结构，并画出功能模块结构图。在这个过程中必须考虑的问题为：如何将一个系统划分成多个子系统；每个子系统如何划分成多个模块；如何确定子系统之间、模块之间传送的数据及其调用关系。计算机物理系统配置方案设计。在进行总体设计时，还要进行计算机物理系统具体配置方案的设计，要解决计算机软硬件系统的配置、通信网络系统的配置、机房设备的配置等问题。详细设计。在总体设计基础上，第二步进行的是详细设计，主要有代码设计、界面设计、数据存储设计、输入输出设计等。3．编写系统设计报告系统设计阶段的成果是书面的系统设计报告，它主要包括模块结构图、模块说明书和其他详细设计等。9.1.2系统设计的原则与依据1．系统设计的依据系统设计是依据系统分析阶段所确定的新系统的逻辑模型，功能要求，在用户提供的环境条件下，设计出一个能在计算机网络环境上实施的方案。通常系统设计工作可以依据下面几个因素：系统分析的成果用户的需求现行技术系统运行环境2．系统设计的原则系统性适应性实用性可靠性经济性9.2代码设计9.2.1代码的概念代码是用来表示事物名称、属性和状态等的符号。在管理信息系统中，代码是人和机器的共同语言，是系统进行信息分类、校对、统计和检索的依据。代码设计是要设计出一套能为系统各部门公用的、优化的代码系统，是实现计算机管理的一个前提条件。9.2.2代码的功能为事物提供一个简要而不含糊的认定

代码缩短了事物的名称，从而节省了存储空间和检索时间。提高处理效率和精度按代码对事物进行分类、排序十分迅速。提高数据的全局一致性对同一事物，即使在不同的场合有不同的名称，也可以通过编码统一起来，减少了因数据不一致造成的错误。是人和计算机交换信息的工具代码是人和计算机的共同语言，是两者交换信息的工具。9.2.3代码设计的原则代码设计对系统的设计和实施非常重要，如果代码设计得不合适，不仅无法帮助系统提高效率，甚至可能使系统产生混乱，出现错误。合理的编码结构是使管理信息系统具有生命力的一个重要因素。在代码设计时应遵循以下原则：唯一性原则合理性原则标准化与通用性原则可扩充性原则简单适用性原则稳定性原则规范化原则9.2.4代码的种类一般而言，代码可以按文字种类或功能进行分类。按文字种类可以分为数字代码、字母代码（英语字母或汉语拼音字母）和数字字母混合码；按功能则可以分成以下几类：顺序码

顺序码又称系列码，是一种用连续数字代表编码对象的码，通常从1开始编码。例如，大学院系比较少时可以采用顺序编码：用1表示管理学院，2表示文学院等。顺序码的优点是代码短且简单、易于管理。缺点是代码本身没有什么含义，不能反映编码对象的特征。区间码

区间码是把整个编码分成多个分组，形成多个区间，每个区间是一组，每组的码值和位置都代表一定意义。例如中国公民的身份证号。这种代码由18位数字组成，第1位和第2位表示所在省市，第3位和第4位表示所在地区，第5位和第6位表示所在县区，第7～14位表示出生日期，第15～16位表示户口所归属的派出所，第17位表示性别，第18位是校验码。（1）多面码一个数据可能具有多方面的特性，在码的结构中为这些特性各规定一个位置，就形成多面码。例如对于机制螺钉，可作如下表的规定，代码2212表示材料为黄铜的直径为1.0mm圆头镀锌螺钉。（2）上下关联的区间码上下关联的区间码由几个意义上相关的区间码组成，其结构一般是由左向右排列。例如，会计科目表是上下关联的区间码，用左位代表核算种类，下一位代表核算会计项目。（3）十进制码

十进制码是世界各地图书馆里常用的分类方法。它先把整体分成十份，进而把每一份再分成十份，这样继续不断。该分类对那些事先不清楚产生什么结果的情况是十分有效的。例如，510.11，小数点左边的数字组合代表主要分类，小数点右边的数字指出子分类。子分类划分虽然很方便，但是所占位数长短不一，不适合于计算机处理。助记码

助记码用文字、数字或文字数字结合起来描述，在实际使用中将编码对象的名称、规格等作为代码的一部分，以帮助记忆。例如，TVB14表示14寸黑白电视机，TVC20表示20寸彩色电视机。助记码适用于数据项数目较少的情况，否则容易引起出错。9.2.5代码校验代码的正确性直接影响计算机处理的质量，因此需要对输入计算机中的代码进行校验。校验代码的一种常用做法是事先在计算机中建立一个“代码字典”，然后将输入的代码与字典中的内容进行比较，若不一致说明输入的代码有误。校验代码的另外一种做法，是设校验位，即设计代码结构时，在原有代码基础上另外加上一个校验位，使其成为代码的一个组成部分，校验值通过事先规定的数学方法计算出来。当代码输入后，计算机会以同样的数学方法按输入的代码计算出校验值，并将它与输入的校验值进行比较，以检查是否有误。对原代码中的每一位加权求和计算SN位代码为：C1,C2,C3,…,Cn权因子为：P1,P2,P3,…,Pn加权和为：C1×P1+C2×P2+C3×P3+…+Cn×Pn=S其中，权因子可任意选取，以提高错误发生率为基础。常用的有：算数级数法1,2,3...；几何级数1,2,4...；质数法3,5,7...等。求余数R

S/M=Q...R（Q为商数）其中，模数M也可以任意选取，同样以提高错误发生率为基础。常用的模数为10和11。选择校验值

可选用下述方法中的一种获得校验值：余数R直接作为校验值，或把模数M和余数R之差（即M-R）作为校验值，或取R的若干位作为校验值。把获得的校验值放在原代码的最后作为整个代码的组成部分。例：用算术级数法为原代码5186生成校验值，模取10。校验值生成过程：首先选取加权值：1,2,3,4然后加权求和：S=5×1+1×2+8×3+6×4=55求余数（设模为10）：S/M=55/10=5...5（R）加上校验值5以后的代码：518659.3子系统的划分子系统划分是将实际对象按其管理要求、环境条件和开发工作的方便程度，将其划分为若干相互独立的子系统。在前面强调过结构化系统分析与设计的基本思想是自顶向下地将整个系统划分为若干个子系统，子系统再分子系统（或模块），层层划分，然后再自上而下地逐步设计。人们在长期的实践中摸索出了一套子系统的划分方法，且已为广大实际工作者采用。9.3.1子系统划分的原则在前几章中介绍过从科学管理的角度划分子系统的方法，是进行子系统划分的基础。但在实际工作中，还要根据用户的要求、地理位置的分布、设备的配置情况等重新进行划分。为了便于今后系统的开发和运行，系统的划分应遵循以下几个原则。子系统要具有相对独立性要使子系统之间数据的依赖性尽量少子系统划分的结果应使数据冗余最小子系统的设置应考虑今后管理发展的需要子系统的划分应便于系统分阶段实现子系统的划分应考虑到各类资源的充分利用9.3.2子系统划分的方法一个合理的子系统划分，应该是内部联系强，子系统间尽可能独立，接口明确、简单，尽量适应用户的组织体系，有适当的共用性。子系统划分的方法有以下几种：按功能划分按时间划分按过程划分按通信划分按职能划分一般而言，按职能划分子系统，按功能划分模块的方式是比较合理和方便的。9.4信息系统流程图设计功能结构图主要从功能的角度描述了系统的结构，但在实际工作中许多业务和功能都是通过数据存储文件联系起来的，而这个情况在功能结构图中未能反映出来，系统流程图可以反映各个处理功能与数据存储之间的关系。系统流程图以新系统的数据流程图和模块结构图为基础，首先找出数据之间的关系，即由什么输入数据，产生什么中间输出数据（可建立一个临时中间文件），最后又得到什么输出信息。然后，把各个处理功能与数据关系结合起来，形成整个系统的信息系统流程图，如图所示的一般形式。数据关系的一般形式绘制信息系统流程图常用符号。常用的系统流程图的符号9.5系统物理配置方案设计计算机物理系统配置方案设计是总体设计的主要内容之一，是按照新系统的目标及功能要求，综合考虑环境和资源等实际情况，在总体规划阶段进行的计算机系统软硬件平台选型的基础上，从系统的目标出发，根据信息系统要求的不同处理方式，进行具体的计算机软硬件系统及其网络系统的选择和配置。9.5.1设计依据1．系统的吞吐量系统的吞吐量是指每秒执行的作业数。系统的吞吐量越大，则说明系统的处理能力越强。系统的吞吐量与系统硬、软件的选择有着直接的关系，如果要求系统具有较大的吞吐量，应当选择具有较高性能的计算机系统和网络系统。2．系统的响应时间从用户向系统发出一个作业请求开始，经系统处理后，再给出应答结果的时间称为系统的响应时间。3．系统的可靠性系统的可靠性可以用连续工作时间来表示。4．集中式还是分布式5．地域范围6．单机系统还是多机系统7．数据管理方式9.5.2计算机硬件的选择按系统的功能和容量要求选择，针对性地选择设备（主机和外设），使购买的设备能充分被利用，也要留有扩充余地。考虑联网要求，包括子系统内部、子系统之间、子系统与上层信息系统之间的联网。不同机器要能够兼容，最好是同一家的产品。向使用过该种设备的单位了解运行情况及优缺点。了解设备管理和维护工作量大小，以及厂商所能提供的保修、维护等条件。准备几种设备配置方案及类似功能、容量的几种机器选择方案。召开各种方案论证会，请各方面有关人员和专家参加分析讨论，提出意见。9.5.3计算机网络的选择计算机网络的选择，主要考虑以下三个方面。网络拓扑结构。总线型、星型、环型、混合型。网络的逻辑设计。划分子网络，并配备设备。网络操作系统。UNIX，WINNT等。9.5.4数据库管理系统的选择在数据库管理系统的选择上，主要考虑以下几个问题。数据库的性能性能评价指标包括：响应时间和吞吐量之间的权衡、数据库的可用性、数据库的命中率及内存的使用效率。数据库管理系统的系统平台是Windows还是UNIX，或者是跨平台。数据库管理系统的安全保密性能

目前，市场上流行的适用于大型MIS的DBMS有：Oracle，Sybase；适用于中型MIS的DBMS有：Informix，SqlServer；适用于小型MIS的DBMS有：FoxPro，Access。9.5.5应用软件的选择选择应用软件应考虑以下几个问题：软件是否能够满足用户的需求。软件是否具有足够的灵活性。软件是否能够获得长期、稳定的技术支持。9.6数据存储设计管理信息系统总是基于文件系统或数据库系统，文件是存放系统中要处理的和维护的数据的最基本方式，因此，文件设计是数据管理的核心。9.6.1文件的分类文件可以从不同的角度进行分类。按文件的组织方式分类可以将文件分为顺序文件、索引文件和直接存取文件。按文件的用途分类可以分为主文件和处理文件两类。（1）主文件。主文件是系统中最重要的共享文件，主要存放具有固定值属性的数据。为发挥主文件数据的作用，必须准确、完整并及时更新，需要长期保存。（2）处理文件。处理文件又称事务文件，是用来存放事物数据的临时文件（随机变动属性），包含了对主文件进行更新的全部数据。文件的保存期较短。工作文件工作文件是处理过程中暂时存放数据的文件，如排序过程中建立的中间文件，处理结束后文件即可删除。周转文件周转文件用来存放具有固定个体变动属性的数据。其他文件后备文件，是主文件、处理文件、周转文件的副本，用以在事件遭到破坏时进行恢复；档案文件，是长期数据进行离线保存的文件，用以作为历史资料，防止非法访问。顺序文件是指按记录进入文件的先后顺序存放、其逻辑顺序和物理顺序一致的文件。文件中的记录按主键的值递增（或递减）次序排序，形成其逻辑顺序。如，磁带文件。顺序文件的连续存取速度快，适用于批处理和定期处理任务。如，数据备份和定期的财务报表。索引文件索引区数据区前部分，数据项、通常就是关键字后部分，记录的存储地址——指针(数据项)关键字（学号）指针1101110211031104GCEA学号姓名专业110411031101刘丽赵飞1102张伟李杰MISMISMSMSA

B

C

D

E

FG索引表记录

地址索引文件先根据关键字从索引表中查出记录所在的位置，然后再到该位置取出数据逻辑顺序与记录的物理顺序无关提高查询效率索引本身要占一定的存储空间（索引本身也是一张表）9.6.2文件的设计文件设计就是根据文件的使用要求、处理方式、存储量、数据的活动性及硬件设备的条件等，合理确定文件类别，选择文件介质，决定文件的组织方式和存取方法。常用文件组织方式性能比较不同用途文件的存储和组织方式9.6.3数据库设计数据库设计是管理信息系统设计的重要组成部分，是在选定的数据库管理系统基础上建立数据库的过程。数据库设计主要包括用户需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计4个阶段。由于数据库系统已形成一门独立的学科，所以，将数据库原理应用到管理信息系统开发中时，数据库设计的步骤与系统开发的各阶段相对应，且融为一体，他们的对应关系如图所示。数据库设计步骤与系统开发各阶段对照图1．用户需求分析分析用户需求是数据库设计的起点和基础，其主要任务是对信息系统所要处理的对象进行全面的了解，其工作包括如下几个方面。确定用户对未来系统的各种要求。主要包括信息要求、处理要求、安全性和完整性要求。在此过程中必须重点了解各用户在业务活动中需要输入什么数据，对这些数据的格式、范围有何要求。另外还需要了解用户会使用什么数据，如何处理这些数据，经过处理的数据的输出内容、格式是什么。最后还应明确处理后的数据应送往何处，谁有权查看这些数据。深入分析用户的业务流程。用数据流程图表达整个系统数据的流向和对数据进行的处理，描述数据与处理间的关系。分析系统数据、产生数据字典。2．概念结构设计在分析用户需求之后，进行概念结构设计。如前所述，概念结构设计应在系统分析阶段进行，任务是根据用户需求设计数据库的概念数据模型（简称概念模型）。概念模型是从用户角度看到的数据库。描述概念模型的主要是E-R图，利用E-R图设计概念结构的步骤包括：局部E-R图的设计和全部E-R图的设计。每一个局部E-R图都是与某一个最底层的数据流程图相对应的，在确定局部结构的实体、属性及其联系时，必须根据相应的数据流程图，参照数据字典来进行。3．逻辑结构设计逻辑结构设计的任务是根据概念结构设计的结果和需求分析阶段得到的数据的完整性和安全性要求，将概念模型转换成能被选定的数据库管理系统（DBMS）支持的数据模型。设计逻辑结构时一般要分三步进行。概念结构转换成数据模型关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合。而E-R图则是由实体、实体的属性和实体之间的联系三个要素组成的。所以将E-R图转换为关系模型实际上就是将实体、实体的属性和实体之间的联系转化为关系模式，这种转换一般遵循如下规则。①一个实体集转换为一个关系模式。②一个一对一联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。③一个一对多（1﹕n）联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。数据模型的优化数据库逻辑设计的结果不是唯一的。为了进一步提高数据库应用系统的性能，通常以规范化理论为指导，还应适当地修改、调整数据模型的结构，即数据模型的优化。设计外模式前面根据用户需求设计了局部应用视图，这种局部应用视图只是概念模型，用E-R图表示。将概念模型转换为逻辑模型后，即生成了整个应用系统的模式后，还应该根据局部应用需求，结合具体的DBMS的特点，设计用户的外模式。4．物理结构设计物理结构设计是为数据模型在设备上选定合适的存储结构和存取方法，以获得数据库的最佳存取效率。物理结构设计的主要内容包括以下几方面：库文件的组织形式。例如，选用顺序文件组织形式、索引文件组织形式等。存储介质的分配。如，将易变的、存取频繁的数据存放在高速存储器上；稳定的、存取频率小的数据存放在低速存储器上。存取路径。在关系模型中，存取路径不需要设计者去选择，一切是由系统自动进行的。9.7输出设计在系统设计中，输出设计占据很重要的地位。因为，计算机系统对输入数据进行加工处理的结果，只有通过输出才能为用户所使用，对于大多数用户来说，输出是系统开发的目的和评价系统开发成功与否的标准。所以根据管理和用户的需要先进行输出设计，然后反过来根据输出所要求获得的信息再进行输入设计。9.7.1输出的类型在进行输出内容的设计之前，要先确定输出类型，输出的类型包括以下几个内容：交互输出操作输出外部输出内部输出9.7.2输出设计的内容信息输出使用方面的内容输出信息的内容输出格式输出设备输出介质9.7.3输出设计的步骤系统的输出设计，归纳起来共有下列4个步骤：确定系统的输出需求选择合适的输出媒体定义各输出数据的内容与输出的格式设计输出报告常见输出设备和介质的特性9.8输入设计输出设计完成以后，就可进行输入设计。输入设计包括定义数据获取、数据进入、数据输入方法。因为，输入设计对系统的质量有着决定性的重要影响。因此，就输入设计而言，它最主要的目标在于如何改善输入的环境，使输入的方式更简单、易于使用，而且更能够妥善地验证输入数据的正确性，减少人为的、不经意的错误。同时，输入设计是信息系统与用户之间交互的纽带，决定着人机交互的效率。9.8.1输入设计的原则输入设计应遵循以下基本原则。控制输入量输入量应保持在满足处理要求的最低限度。输入量越少，错误率越小，数据准备时间也越少。减少输入延迟采用批量输入、用鼠标选取预先定义的输入等方式。减少输入错误采用多种输入校验方法和有效性验证技术，减少输入错误。输入过程应尽量简化输入过程应尽量简化，不能因为查错、纠错而使输入复杂化。9.8.2输入的类型根据输入特点的不同，有以下几种不同的输入类型：外部输入

外部输入是系统的原始输入，如顾客订单、进货单等。内部输入

内部输入是系统内部产生并输入的信息，如文件的更新等。操作输入

计算机运行过程中与操作有关输入，如控制参数、文件名等。计算机输入

由系统内部或外部计算机通过通信线路直接输入的信息，如车间计算机将当天情况存入中央数据库。交互式输入通过人机对话进行的输入。9.8.3输入介质设计输入设计首先要确定输入设备的类型和输入介质，目前常用的输入设备有以下几种：读卡机键盘—磁盘输入装置光电阅读器终端输