书城工业技术制造业信息化工程原理和案例
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第44章 企业信息系统的支撑环境(2)

使用这种语言,用户可以对不同类型的设备、不同厂商的产品进行统一的管理、控制和操作。同时,通过这种语言,并采用主从工作方式和远程操作规程,利用功能较强的设备对功能较弱的设备进行控制,以达到自动化生产的目的。例如,单元控制器将有关的控制指令和数据下载到数控设备,数控设备完成相应操作并把结果反馈给单元控制器。MMS使原来呈现类型相异、互连困难的设备能以统一的标准互相通信,大大提高了设备之间的通信能力。

国际上MMS是两种用语的缩写,ISO9506标准把它理解为“制造报文规范”(Manufacturing Message Specification),而EIARS-511标准把它理解为“制造报文服务”(Manufacturing Messaging Service)。但不管把它理解为哪一个词组,其表达协议的内容都是一致的。MMS的前身是制造报文格式化标准(MMFS)。MMS在控制报文格式、功能和语义等方面都对MMFS做了较大改动,其功能远远超过MMFS。

MMS标准由服务定义和协议规范两部分组成。服务定义说明了MMS可提供的服务范围;协议规范则规定了为保证提供MMS服务而应遵循的协议。

(4)文件传送、访问和管理

文件传送、访问和管理(FTAM)是计算机网络可以提供的重要应用服务之一,而FTAM是这些服务的标准。FTAM使网络用户即使不了解所使用的实际文件系统的实现细节,也能够对该文件系统中的文件进行操作,或对数据描述进行维护。

文件传送是指将整个文件或者部分文件内容在不同文件系统之间移动;文件访问是指对文件的内容进行检查、修改、替换或者删除;文件管理是指创建或删除整个文件,以及检查或操作文件的属性。通过FTAM提供的服务,用户可以透明地使用远程相同或不同类型的文件系统。

(5)电文处理系统

电子邮件是最常用的网络服务,是允许终端用户形成并且交换电文的一种设施。实时的电子邮件包括电话、电报等实时的电信业务;非实时的电子邮件专指基于计算机的电文通信和处理,与之对应的电文处理系统(MHS)(或者电子邮件系统)是指用于电文通信和处理的物理系统,可以包括1台或多台计算机。

一个基本的电文处理邮件系统至少应当包括以下几个功能:

a.创建电文:提供文字编辑器,允许用户创建和编辑电文;

b.发送功能:当用户指出接收者时,系统负责将电文投递到对方;

c.接受功能:使用户访问和阅读投递来的邮件,并支持回复;

d.存储功能:收发双方都可以对指定的电文进行存档。

(6)电子数据交换

从社会的高度看,企业是一个个体,企业与外部必然存在着联系,这种联系在市场经济的驱动下,主要表现为商品的交换或者贸易。从信息的角度看,这种贸易体现为单据的交换,在未来电子商务的环境中,最终归结为电子数据交换(EDI)。

EDI技术对电子商务的支持过程大体如下:假定企业A向企业B购买某种商品,在订货过程中,A、B双方必须交换一系列单据,例如商品介绍、询价单、报价单、技术要求、订单、订单确认等;在确认订单、货物和交货方式后,B就可以组织货源(或生产),同时要联系配送系统,落实发货操作;相应地,企业A需要与金融部门交涉,办理付款手续……。可见,在一次贸易过程中,需要在不同部门或单位之间交换许多不同类型的单据。据联合国的一项调查,为了办理一次进出口贸易,交易双方约需交换近200份单据和文件,在传统的邮政方式下其费用约占整个货物价格的7%。采用EDI技术将大幅度降低这一比例。

EDI为企业之间的贸易创造了更为便利的条件。从应用角度看,EDI是将贸易、运输、保险、银行和海关等行业的信息用一种国际公认的标准格式进行编码,通过计算机网络通信,实现各有关部门、公司、企业之间的数据交换,并完成以贸易为中心的业务全过程。从技术角度看,EDI是以尽可能减少人工干预为目的,实现格式化后的商业数据在相互独立的计算机应用进程之间的交换。

7.2数据库系统

7.2.1数据库系统的组成

尽管数据库的使用范围很广,但是确切地对它下一个定义仍然是很困难的,因为不同的人从不同的角度对数据库有不同的理解。对于企业信息系统,可以这样来理解数据库:数据库是为了满足某一组织中多个应用需要,在计算机系统中按照一定的数据模型组织、存储和使用的相互联系的数据集合。所谓组织,是指一个独立存在的单位,例如公司、工厂、学校、商店、银行等;所谓数据集合,是指关于单位运行的业务数据的总和,例如公司或工厂的订单数据、库存数据、计划数据、生产数据、财务和成本数据等,这些数据可以通过各种原始单据、测试或统计计算得到。

数据库系统则是由与运行数据库有关的计算机硬件、软件、数据集合和应用人员等组成的整体,是一个为用户提供信息服务的系统。

数据库系统由以下几部分构成:

(1)数据库

数据库是某一组织中各种应用所需的数据集合,具有一定的结构和组织方式,并为全部应用程序所共享。在数据库系统中,数据的定义与应用程序分开,对数据库的描述是独立的,因此,数据库可以为多种任务所使用。在构造数据库时建立了统一的数据模式,可以完全或者部分消除有关文件中数据的重复性,减少数据的冗余存储。

(2)计算机硬件

用于数据库管理的计算机硬件包括:中央处理器(CPU),用以存放系统软件、应用程序、数据文件的大容量存储器(主要指硬盘),以及其他一些相关的硬件设备。为了支持分布式数据库系统,还应该有相应的网络设备和传输媒体。

(3)计算机软件

数据库系统的软件主要包括支持数据库管理系统(DBMS)运行的操作系统以及DBMS本身;此外,为了开发应用软件,还要有各种高级语言及其编译系统,这些高级语言应该具有与数据库连接的接口。例如,Microsoft的开放数据库互连(ODBC)软件标准,使基于Windows的应用程序可方便地访问多种数据库系统中的数据。ODBC标准不仅定义了SQL语法规则,而且还定义了C语言与SQL数据库之间的程序接口。经过编译的单个C或C++程序就可能对任何带有ODBC驱动程序的DBMS进行操作和数据库访问。

应用开发工具是系统为应用开发人员和最终用户提供的高效率、多功能的应用生成器以及第四代语言等各种软件,例如,数据字典、报表书写系统、表格软件、图形系统等,它们为数据库系统的开发和应用提供了良好的环境。DBMS是物理数据库与系统用户之间的桥梁,是数据库系统最基本和最重要的软件。下面还将对DBMS做进一步介绍。

(4)人员

与数据库系统有关的人员主要有数据库管理员(DBA)、系统分析员、应用程序员和用户。由于企业的信息系统主要采用商品化软件,即使自己开发,一旦投入使用也不会频繁地修改其存储结构或者子模式,所以前3类人员不为企业信息化所关注。但是,随着新的企业管理理念的形成和新的企业管理模式的建立,这种情况也会发生变化,例如在第2.5.2节提到的信息主管(CIO),在一定程度上应该具有DBA的职能。

a.DBA:是负责全面管理数据库的人员。由于企业的数据库系统相对比较稳定,日常维护的工作量不大,所以目前一般企业都没有设专职的DBA来维护数据库。DBA的主要职责是:决定数据库的信息内容,决定存储结构和存取策略,与应用程序员共同决定模式和子模式,定义合法权检验和有效性检验过程,定义后援和恢复策略,监视并改进空间和处理效率。

b.系统分析员:其职责是分析应用对象,抽象数据模型,设计并修改数据库。

他们必须关心硬件特性及存储设备的物理细节,实现数据组织与存取的各种功能,实现逻辑结构到物理结构的映射等。

c.应用程序员:负责开发和维护应用程序,根据企业应用需求的变化提出修改模式或子模式的建议。

d.用户:数据库系统的使用者,又称为最终用户。

7.2.2数据模型

数据模型是定义数据库模式的基础。在企业信息化中可能遇到以下4种数据模型:层次模型、网状模型、关系模型、面向对象的模型。其中,关系模型是目前使用最多的数据模型。基于网状模型和层次模型的数据库其开放性差,在模式建立后增加实体或者删除实体都比较困难,因此不容易参与信息集成,在企业信息化中不建议使用。特别是在购买商品化应用软件时,一定要了解清楚应用软件是在什么类型数据库上开发的,以避免将来系统集成时产生不必要的麻烦。

(1)层次模型

层次数据模型又称为层次树结构,由结点和分支组成,好像一棵倒置的定向有序树。每一个结点表示一个片断,片断是描述该结点上实体数据属性的集合。层次树的最高结点为根,根结点对应着根片段。位于该树较低等级上的结点是从属结点,这些结点的等级取决于它们与根结点的距离。上级结点被称为下级结点的双亲,下级结点是上级结点的子女。没有双亲的结点是根结点,没有子女的结点称为叶子。在层次模型中,每个结点最多只能有1个双亲。

层次模型必须满足如下条件:

a.层次数据模型总是起始于根结点;

b.每一个结点都表示一个片段,即该结点所对应实体的一组属性;

c.从属结点可以在水平方向和垂直方向上任意扩充;

d.从属结点有且仅有1个双亲,任意两个结点之间只能有1条弧连接;

e.除根结点外,每个结点必须通过它的双亲才能访问。

采用层次模型的典型系统有IBM公司1969年研制成功的IMS数据库系统。

(2)网状模型

网状数据模型是以记录类型为结点的网络结构。可以认为网状模型是基本层次模型的集合,但是与层次模型有以下区别:

a.可以有1个以上的结点无双亲;

b.至少有1个结点的双亲多于1个;

c.两个结点之间可以有2种或多种联系。

70年代初基于网状模型的数据库系统比较流行,例如在IBM大中型机上配置的IDMS/R和DEC公司在PDPⅡ上配置的DMSⅡ等就是网状数据库。

(3)关系模型

关系数据模型把数据的逻辑结构表达为满足一定条件的二维表。每一个实体是一个二维表,实体与实体的联系也是一个二维表。我们把这种二维表统称为关系。应用数学中的关系代数和关系演算给关系模型奠定了牢固的基础,使基于关系模型的数据库在消除数据冗余性和保证数据一致等方面都大大超过了层次数据库和网状数据库。

关系模型将一组数据排成二维表,一个m行n列的二维表就是一个被命名(实体名)的具有m个n元组的关系,每一行即一个n元组表达一个记录,相当于实体的一个值。二维表的列描述实体的属性,即数据项的类型,属性的取值范围称为域(domain)。在关系模型中,要求关系具有以下性质:

a.关系中的每个数据项(元组的分量)必须是不可分的数据项,并且没有重复元组,即没有相同的实体值;

b.列的属性一致,不同的列指定相异的名字,列的次序任意;

c.各行(元组)相异,行的次序也任意。

(4)面向对象的模型

面向对象的概念是60年代末提出的,80年代开始把它作为一种程序设计的方法,后来发展为一种软件设计和系统建模的思想,得到广泛的应用。与此同时,研究人员开始研究面向对象的数据库(OODB),1991年提出了“对象数据管理参考模型”和“对象信息管理标准建议”。目前已经有商品化的面向对象数据库系统,例如GEMSTONE、ITASCA、OBJECT-STORE、G-BASE、VBASE等。

面向对象的数据库是数据库技术与面向对象的程序设计技术相结合的产物,是可以支持非常规应用领域的新一代数据库系统。从软件的角度看,对象是数据与代码的结合,比实体有更强的表达能力,特别是表达工程数据(例如图形、公式、算法、逻辑准则等)时,实体的概念不适用的一些数据处理工作,对象的概念往往可以胜任。有多种定义对象的方法,但不管用什么方法,对象都应具备以下特征:

a.封装性:将数据与过程(或函数)结合在一起,使它们保持同步关系;

b.继承性:把对象按照层次结构排列起来,每个子女对象都可以继承并使用其所有先辈的数据和过程;

c.多态性:给某个过程定义一个名称,该名称为层次结构中的所有对象共享,但每个对象又可以以适合自己的方式调用这个过程。

7.2.3数据库管理系统

数据库管理系统(DBMS)是数据库系统的核心,对数据库系统的功能和性能有决定性的影响。