Создание информационно-аналитической системы на основе OLAP – технологии на примере ВУЗа

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………………………………….3

Глава I. Теоретические основы аналитических информационных технологий ….………………………………………………………………………5

1. Что такое хранилище данных …………………………………………………5
2. Что такое OLAP – технологии………………………………………………...6
1. Понятие ……………………………………………………………..6
2. OLAP – клиент – OLAP – сервер: «за» и «против»……………...10
3. Классификация OLAP – продуктов………………………………18

Глава II. Создание информационно-аналитической системы на основе OLAP – технологии на примере ВУЗа ………………………..……………….21

Заключение …………………………………………………………………….…26

Список используемой литературы ……………………………………………28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Целью настоящей курсовой работы является изучение OLAP – технологий, их структуры и практической реализации.                              

Актуальность и новизна работы. В курсовой работе рассмотрены современные достижения в области аналитических информационных технологий, показана структура и принципы обработки и организации данных в OLAP-системах, описано строение и процесс работы ROLAP-сервера, приведены примеры современных хорошо известных OLAP-продуктов.

Основные задачи. Основной задачей курсовой работы является изучение аналитических информационных технологий, описание принципов устройства и работы OLAP-систем, рассмотрение современных достижений в этой области (примеры действующих  в настоящее время OLAP-продуктов.).

В современном мире существуют различные  технологии и программные средства, применяемые при создании информационных систем — настольные и серверные СУБД, средства проектирования данных, средства разработки приложений, а также Business Intelligence — средства анализа и обработки данных масштаба предприятия, которые в настоящее время становятся все более популярными в мире, в том числе и в нашей стране. Отметим, однако, что вопросы применения средств Business Intelligence и технологии, используемые при создании приложений такого класса, в отечественной литературе пока еще освещены недостаточно. В данной курсовой работе я попробую восполнить этот пробел и рассказать о том, что представляют собой технологии, лежащие в основе подобных приложений. В качестве примеров реализации я буду использовать в основном OLAP-технологии фирмы Microsoft (главным образом Analysis Services в Microsoft SQL Server 2000), но надеюсь, что основная часть материала будет полезна и пользователям других средств.

Структура работы. Курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка литературы из 9 источников. Работа содержит 5 схем.

Первая глава в данной работе посвящена основам OLAP (On-Line Analytical Processing) — технологии многомерного анализа данных. В ней мы рассмотрим концепции хранилищ данных и OLAP, требования к хранилищам данных и OLAP-средствам, логическую организацию OLAP-данных, а также основные термины и понятия, применяемые при обсуждении многомерного анализа. Во второй главе попытаемся создать информационно-аналитическую систему на основе OLAP – технологии на примере ВУЗа. В заключение проведем анализ по всем главам работы и подведем выводы по изученному материалу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. Теоретические основы аналитических информационных технологий

1. Что такое хранилище данных

Информационные системы масштаба предприятия, как правило, содержат приложения, предназначенные для  комплексного многомерного анализа данных, их динамики, тенденций и т.п. Такой анализ в конечном итоге призван содействовать принятию решений. Нередко эти системы так и называются — системы поддержки принятия решений.

Принять любое управленческое решение  невозможно не обладая необходимой  для этого информацией, обычно количественной. Для этого необходимо создание хранилищ данных (Data warehouses), то есть процесс сбора, отсеивания и предварительной обработки данных с целью предоставления результирующей информации пользователям для статистического анализа (а нередко и создания аналитических отчетов).

Ральф Кимбалл (Ralph Kimball), один из авторов концепции хранилищ данных, описывал хранилище данных как «место, где люди могут получить доступ к своим данным»¹. Он же сформулировал и основные требования к хранилищам данных:

• поддержка высокой скорости получения данных из хранилища;
• поддержка внутренней непротиворечивости данных;
• возможность получения и сравнения так называемых срезов данных (slice and dice);
• наличие удобных утилит просмотра данных в хранилище;
• полнота и достоверность хранимых данных;
• поддержка качественного процесса пополнения данных.

Удовлетворять всем перечисленным  требованиям в рамках одного и  того же продукта зачастую не удается. Поэтому для реализации хранилищ данных обычно используется несколько продуктов, одни их которых представляют собой собственно средства хранения данных, другие — средства их извлечения и просмотра, третьи — средства их пополнения и т.д.

Типичное хранилище данных, как  правило, отличается от обычной реляционной базы данных. Во-первых, обычные базы данных предназначены для того, чтобы помочь пользователям выполнять повседневную работу, тогда как хранилища данных предназначены для принятия решений. Например, продажа товара и выписка счета производятся с использованием базы данных, предназначенной для обработки транзакций, а анализ динамики продаж за несколько лет, позволяющий спланировать работу с поставщиками, — с помощью хранилища данных.

Во-вторых, обычные базы данных подвержены постоянным изменениям в процессе работы пользователей, а хранилище данных относительно стабильно: данные в нем обычно обновляются согласно расписанию (например, еженедельно, ежедневно или ежечасно — в зависимости от потребностей). В идеале процесс пополнения представляет собой просто добавление новых данных за определенный период времени без изменения прежней информации, уже находящейся в хранилище.

И, в-третьих, обычные базы данных чаще всего являются источником данных, попадающих в хранилище. Кроме того, хранилище может пополняться за счет внешних источников, например статистических отчетов.

2. Что такое OLAP
1. Понятие

OLAP - аббревиатура от английского On-Line Analytical Processing - это название не конкретного продукта, а целой технологии. По-русски удобнее всего называть OLAP оперативной аналитической обработкой. Хотя в некоторых изданиях аналитическую обработку называют и онлайновой, и интерактивной, однако прилагательное "оперативная" как нельзя более точно отражает смысл технологии OLAP².

Разработка руководителем решений  по управлению попадает в разряд областей наиболее сложно поддающихся автоматизации. Однако сегодня есть возможность оказать помощь управленцу в разработке решений и, самое главное, значительно ускорить сам процесс разработки решений, их отбора и принятия. Для этого можно использовать OLAP.

Рассмотрим, как обычно происходит процесс разработки решений.

Исторически сложилось так, что  решения по автоматизации оперативной  деятельности наиболее развиты. Речь идет о системах транзакционной обработки  данных (OLTP), иначе называемых оперативными системами. Эти системы обеспечивают регистрацию некоторых фактов, их непродолжительное хранение и сохранение в архивах. Основу таких систем обеспечивают системы управления реляционными базами данных (РСУБД). Традиционным подходом являются попытки использовать уже построенные оперативные системы для поддержки принятия решений. Обычно пытаются строить развитую систему запросов к оперативной системе и использовать полученные после интерпретации отчеты непосредственно для поддержки решений. Отчеты могут строиться на заказной базе, т.е. руководитель запрашивает отчет, и на регулярной, когда отчеты строятся по достижении некоторых событий или времени. Например, традиционный процесс поддержки принятия решений может выглядеть таким образом: руководитель идет к специалисту информационного отдела и делится с ним своим вопросом. Затем специалист информационного отдела строит запрос к оперативной системе, получает электронный отчет, интерпретирует его и доводит его до сведения руководящего персонала.

Конечно, такая схема обеспечивает в какой-то мере поддержку принятия решений, но она имеет крайне низкую эффективность и огромное число недостатков. Ничтожное количество данных используется для поддержки критически важных решений. Есть и другие проблемы. Подобный процесс очень медленен, так как длителен сам процесс написания запросов и интерпретации электронного отчета. Он занимает многие дни, в то время как руководителю, быть может, необходимо принять решение прямо сейчас, немедленно. Если учесть, что руководителя после получения отчета может заинтересовать другой вопрос (скажем, уточняющий или требующий рассмотрения данных в другом разрезе), то этот медленный цикл должен повториться. А так как процесс анализа данных оперативных систем будет происходить итерационно, то времени тратится ещё больше. Другая проблема - различие областей деятельности специалиста по информационным технологиям и руководителя, которые могут мыслить в разных категориях и, как следствие, - не понимать друг друга. Это значит, что потребуются дополнительные уточняющие итерации, а это снова время, которого всегда не хватает. Ещё одной важной проблемой является сложность отчетов для понимания. У руководителя нет времени выбирать интересующие цифры из отчёта, тем более что их может оказаться слишком много (вспомним огромные многостраничные отчеты, в которых реально используются несколько страниц, а остальные - на всякий случай). Отметим также, что работа по интерпретации ложится чаще всего на специалистов информационных отделов. То есть грамотный специалист отвлекается на рутинную и малоэффективную работу по рисованию диаграмм и т.п., что, естественно, не может благоприятно сказываться на его квалификации. Кроме того, не является секретом присутствие в цепочке интерпретации благожелателей, заинтересованных в преднамеренном искажении поступающей информации.

Вышеуказанные недостатки заставляют задуматься и об общей эффективности  оперативной системы, и о затратах, связанных с ее существованием, так  как оказывается, что затраты  на создание оперативной системы не окупаются в должной степени эффективностью ее работы.

В действительности эти проблемы не являются следствием низкого качества оперативной системы или ее неудачной  постройки. Корни проблем кроются  в фундаментальном отличии той  оперативной деятельности, которая автоматизируется оперативной системой, и деятельностью по разработке и принятию решений. Отличие это состоит в том, что данные оперативных систем являются просто записями о некоторых имевших место событиях, фактах, но никак не информацией в общем смысле этого слова. Информация - это то, что снижает неопределенность в какой-либо области. И было бы очень неплохо, если бы информация снижала неопределенность в области подготовки решений. По поводу непригодности для этой цели оперативных систем, построенных на РСУБД, в свое время высказался небезызвестный E.F. Codd, человек, стоявший в 70-е годы у истоков технологий систем управления реляционными БД: "Хотя системы управления реляционными БД доступны для пользователей, они никогда не считались средством, дающим мощные функции по синтезу, анализу и консолидации (функций, называемых многомерным анализом данных)". Речь идет именно о синтезе информации, о том, чтобы превращать данные оперативных систем в информацию и даже в качественные оценки. OLAP позволяет выполнять такое превращение³.

В основе OLAP лежит идея многомерной  модели данных. Человеческое мышление многомерно по определению. Когда человек  задает вопросы, он налагает ограничения, тем самым формулируя вопросы  во многих измерениях - поэтому процесс анализа в многомерной модели весьма приближен к реальности человеческого мышления. По измерениям в многомерной модели откладывают факторы, влияющие на деятельность предприятия (например: время, продукты, отделения компании, географию и т.п.). Таким образом получают гиперкуб (конечно, название не очень удачное, поскольку под кубом обычно понимают фигуру с равными ребрами, что в данном случае далеко не так), который затем наполняется показателями деятельности предприятия (цены, продажи, план, прибыли, убытки и т.п.). Наполнение это может вестись как реальными данными оперативных систем, так и прогнозируемыми на основе исторических данных. Измерения гиперкуба могут носить сложный характер, быть иерархическими, между ними могут быть установлены отношения. В процессе анализа пользователь может менять точку зрения на данные (так называемая операция смены логического взгляда), тем самым просматривая данные в различных разрезах и разрешая конкретные задачи. Над кубами могут выполняться различные операции, включая прогнозирование и условное планирование (анализ типа "что, если"). Причем операции выполняются над кубами, т.е. произведение, например, даст в результате произведение-гиперкуб, каждая ячейка которого является произведением ячеек соответствующих гиперкубов-множителей. Естественно, возможно выполнение операций над гиперкубами, имеющими различное число измерений.

2. OLAP-клиент - OLAP-сервер: "за" и "против"

При построении информационной системы OLAP-функциональность может быть реализована  как серверными, так и клиентскими OLAP-средствами. На практике выбор является результатом компромисса эксплуатационных показателей и стоимости программного обеспечения.

Объем обрабатываемых данных

Объем данных определяется совокупностью  следующих характеристик: количество записей, количество измерений, количество элементов измерений, длина измерений и количество фактов. Известно, что OLAP-сервер может обрабатывать большие объемы данных, чем OLAP-клиент при равной мощности компьютера. Это объясняется тем, что OLAP-сервер хранит на жестких дисках многомерную базу данных, содержащую заранее вычисленные кубы.

Клиентские программы  в момент выполнения OLAP-операций выполняют  к ней запросы на SQL-подобном языке, получая не весь куб, а его отображаемые фрагменты. OLAP-клиент в момент работы должен иметь в оперативной памяти весь куб. В случае ROLAP-архитектуры, необходимо предварительно загрузить в память весь используемый для вычисления куба массив данных. Кроме того, при увеличении числа измерений, фактов или элементов измерений количество агрегатов растет в геометрической прогрессии. Таким образом, объем данных, обрабатываемых OLAP-клиентом, находится в прямой зависимости от объема оперативной памяти ПК пользователя.