Informationsmanagement - Fachbereich Informatik und ...
Informationsmanagement - Fachbereich Informatik und ...
Informationsmanagement - Fachbereich Informatik und ...
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
Information Engineering<br />
FB <strong>Informatik</strong> <strong>und</strong> Informationswissenschaft<br />
Universität Konstanz<br />
<strong>Informationsmanagement</strong><br />
Vorlesung WS 07/08<br />
Kapitel 2<br />
Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Prof. Dr. . Marc H. Scholl
2 Gr<strong>und</strong>lagen<br />
2.1 Gr<strong>und</strong>lagen des <strong>Informationsmanagement</strong>s<br />
2.1.1 Strategisches <strong>Informationsmanagement</strong><br />
2.1.2 Administratives <strong>Informationsmanagement</strong><br />
2.1.3 Operatives <strong>Informationsmanagement</strong><br />
2.2 Gr<strong>und</strong>lagen des Datenmanagements<br />
2.2.1 Begriff des Informationssystems<br />
2.2.2 Idee <strong>und</strong> Aufgaben von Datenbankmanagementsystemen<br />
2.2.3 Datenmodelle <strong>und</strong> Architektur<br />
2.3 Gr<strong>und</strong>lagen des Software-Managements<br />
2.3.1 Idee <strong>und</strong> Aufgaben des Software-Managements<br />
2.3.2 Vorgehensmodelle <strong>und</strong> Phasen des Software-Lebenszyklus<br />
2.3.3 Phasen des Software-Managements<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-2
2.1 Gr<strong>und</strong>lagen des<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>s<br />
2.1.1 Strategisches <strong>Informationsmanagement</strong><br />
2.1.2 Administratives <strong>Informationsmanagement</strong><br />
2.1.3 Operatives <strong>Informationsmanagement</strong><br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-3
Stufen des <strong>Informationsmanagement</strong>s (1)<br />
IV. Management der<br />
strategischen<br />
Informationsnutzung<br />
IV. Management der<br />
Information als<br />
Wettbewerbsinstrument<br />
Geschäfts-<br />
erfolg<br />
III. Management der Information<br />
als Produktionsfaktor <strong>und</strong><br />
Vermögensbestandteil<br />
II. Management der<br />
Informations- <strong>und</strong><br />
Kommunikationstechnologie<br />
I. Management<br />
des Papierkrams<br />
strategische Orientierung<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-4
Stufen des <strong>Informationsmanagement</strong>s (2)<br />
Stufe<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
Systeme<br />
Business Transformation<br />
Strategic Systems<br />
Inter-organizational<br />
Systems<br />
Infrastructure<br />
Management Information Systems /<br />
Decision Support Systems<br />
Direct Value Added Systems<br />
Automation<br />
Mandatory Change<br />
Bewertungskriterien<br />
Gesamte Transformation<br />
Strategischer Nutzen<br />
Vorteile aller Partner<br />
Kosten, IS-Strategie<br />
Interne Verrechnung,<br />
"Soft Benefits"<br />
K<strong>und</strong>ennutzen<br />
Finanzielle Kriterien<br />
Kosten<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-6
Ziele des <strong>Informationsmanagement</strong>s (1)<br />
• Sachziel<br />
– Erreichung der Unternehmensziele durch Schaffung <strong>und</strong> Aufrechterhaltung<br />
einer geeigneten Informationsinfrastruktur<br />
• Formalziel<br />
– Wirtschaftlichkeit, d.h., die Erreichung des Sachziels soll so erfolgen, dass<br />
bei gegebenen Kosten der Informationsinfrastruktur der realisierte Nutzen<br />
maximal wird<br />
• Informationsinfrastruktur (IIS)<br />
– Einrichtungen, Mittel <strong>und</strong> Maßnahmen zum Erzeugen, Verbreiten <strong>und</strong><br />
Verarbeiten von Informationen<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-7
Ziele des <strong>Informationsmanagement</strong>s (2)<br />
niedrig<br />
relative<br />
Kosten<br />
hoch<br />
niedrig<br />
Differenzierungsgrad<br />
hoch<br />
relative Kosten =<br />
Differenzierungsgrad =<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-8
Aufgaben des <strong>Informationsmanagement</strong>s (1)<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-10
Aufgaben des <strong>Informationsmanagement</strong>s (2)<br />
Strategische Ebene:<br />
Strategische<br />
Aufgaben<br />
Administrative<br />
Aufgaben<br />
Administrative Ebene:<br />
Operative<br />
Aufgaben<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
Operative Ebene:<br />
<br />
2-11
Strategisches <strong>Informationsmanagement</strong> (1)<br />
•<br />
– unternehmensweite Planung, Überwachung <strong>und</strong> Steuerung der<br />
Informationsinfrastruktur<br />
– langfristige, die nachgeordneten Aufgabenebenen bindende Vorgaben<br />
– unternehmensweit gültige, langfristig wirksame Voraussetzungen für die<br />
Gestaltung <strong>und</strong> Nutzung der Informationsinfrastruktur auf der<br />
administrativen Aufgabenebene<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-13
Strategisches <strong>Informationsmanagement</strong> (2)<br />
•<br />
Frage nach dem Leistungs- <strong>und</strong> Erfolgspotential des<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>s<br />
– Leistungspotential: Art <strong>und</strong> Umfang der Informations- <strong>und</strong><br />
Kommunikationsfunktionen als Beitrag zum Unternehmenserfolg<br />
– Erfolgspotential: Eigenschaft der Informationsinfrastruktur zur<br />
Umsetzung des Leistungspotentials in Unternehmenserfolg<br />
•<br />
Festlegen der strategischen Ziele, an denen sich zunächst die Planung <strong>und</strong><br />
darauf aufbauend die Überwachung <strong>und</strong> Steuerung der<br />
Informationsinfrastruktur orientieren soll<br />
•<br />
Entwickeln von <strong>Informatik</strong>strategien (Gesamt- <strong>und</strong> Teilstrategien), in deren<br />
Rahmen sich die Planung, Überwachung <strong>und</strong> Steuerung der<br />
Informationsinfrastruktur bewegen soll<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-15
Strategisches <strong>Informationsmanagement</strong> (3)<br />
•<br />
Erarbeiten des strategischen Projektportfolios, mit dem die strategischen<br />
Maßnahmen festgelegt werden, die zum Aufbau des Erfolgspotentials der<br />
Informationsinfrastruktur führen<br />
•<br />
Informationsbeschaffung für die Planung <strong>und</strong> Überwachung <strong>und</strong> Steuerung<br />
aller Prozesse, die zur wirksamen <strong>und</strong> wirtschaftlichen Schaffung <strong>und</strong> Nutzung<br />
der Informationsinfrastruktur erforderlich sind<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-17
Administratives <strong>Informationsmanagement</strong> (1)<br />
•<br />
Planen, Überwachen <strong>und</strong> Steuern von Projekten zum Aufbau der<br />
Informationsinfrastruktur, insbesondere Projekte der Informationssystem-<br />
Planung<br />
•<br />
Planen, Überwachen <strong>und</strong> Steuern des unternehmensweiten Datensystems<br />
unabhängig vom einzelnen Informationssystem <strong>und</strong> der Art seiner<br />
Implementierung<br />
•<br />
Pflegen <strong>und</strong> Weiterentwickeln des unternehmensweiten Bestandes an<br />
Informationssystemen<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-19
Administratives <strong>Informationsmanagement</strong> (2)<br />
•<br />
Beschaffen <strong>und</strong> Führen des Personals für die Informationsinfrastruktur,<br />
insbesondere des Personals der Informations- <strong>und</strong> Kommunikationssystem-<br />
Abteilung (IKS)<br />
•<br />
Schaffen <strong>und</strong> Aufrechterhalten der Sicherheit der Informationsinfrastruktur<br />
•<br />
Schützen der Informationsinfrastruktur vor Katastrophen<br />
•<br />
Gestalten der Rechtsbeziehungen, insbesondere durch Verträge mit Partnern<br />
des <strong>Informatik</strong>marktes, <strong>und</strong> Verwalten des Vertragsbestandes<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-21
Operatives <strong>Informationsmanagement</strong><br />
• Legt fest, wie Information <strong>und</strong> Kommunikation für <strong>und</strong> durch die<br />
Benutzer produziert werden<br />
•<br />
Erhalten der Verfügbarkeit der Informationssysteme,<br />
insbesondere des Rechenzentrumsbetriebs<br />
•<br />
Erkennen <strong>und</strong> Beseitigen jeder Art von Störungen<br />
des Produktionsbetriebs<br />
•<br />
Betreuen der Benutzer in den Fachabteilungen,<br />
dessen Bedeutung drastisch zunimmt<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-23
Aktuelle Herausforderungen an das IM<br />
Einsatz von IT zur Steigerung<br />
des Unternehmenserfolges<br />
Globale Netzwerke<br />
Einsatz von IT zur Unterstützung<br />
von Schlüsselprozessen<br />
Sicherheit der<br />
Informationstechnologie<br />
4,29<br />
4,17<br />
4,11<br />
4,04<br />
Schnelle Änderung der<br />
Informationstechnologie<br />
3,99<br />
Einsatz von IT zur Erleichterung<br />
wiederkehrender Tätigkeiten<br />
Return on Investment der<br />
Informationstechnologie<br />
3,8<br />
3,94<br />
Die Bedeutung des<br />
Faktors<br />
(2) = nimmt ab<br />
(3) = bleibt gleich<br />
(4) = nimmt zu<br />
3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-25
2.2 Gr<strong>und</strong>lagen des<br />
Datenmanagements<br />
2.2.1 Begriff des Informationssystems<br />
2.2.2 Idee <strong>und</strong> Aufgaben von Datenbankmanagementsystemen<br />
2.2.3 Datenmodelle <strong>und</strong> Architektur<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-26
Begriff des Informationssystems<br />
• Informationsystem (IS)<br />
– Zusammenspiel zwischen Mensch <strong>und</strong> Maschine (DV-Anlage) zur<br />
Erzeugung <strong>und</strong> Benutzung von Information<br />
IS<br />
– automatisiert (weistestgehend) die Erfassung, Speicherung, Übertragung<br />
<strong>und</strong> Transformation von Information<br />
– besteht aus Daten <strong>und</strong> Anwendungsprogrammen (codiertes Wissen), die<br />
Daten lesen, erzeugen, ändern <strong>und</strong> löschen<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-27
Beispiele für Informationssysteme (1)<br />
Universitäts-IS<br />
Daten: Abteilungen, Studenten, Prüfungen, Vorlesungen, Hörsäle, Dozenten, ...<br />
Anwendungen: Erstellung der Prüfungspläne <strong>und</strong> Prüfungserfassung,<br />
Statistiken, St<strong>und</strong>enplanerstellung, Hörsaalbelegung, ...<br />
Bank-IS<br />
Daten: K<strong>und</strong>en, Konten, Devisen, Wertschriften, Kredite, Hypotheken, , ...<br />
Anwendungen: Buchhaltung, Zahlungsverkehr (> 50000 pro Tag),<br />
Anlageberatung, Kreditprüfung, Risikomanagement, , ...<br />
IS einer Fluggesellschaft<br />
Daten: Flüge (> 1000 pro Tag), Passagiere, Reservationen <strong>und</strong> Buchungen (> 5<br />
Mio. pro Jahr),<br />
Gepäckstücke, Flugzeuge (> 1000), Flugpersonal, , ...<br />
Anwendungen: Reservationen <strong>und</strong> Buchungen (von > 10000 Terminals,<br />
bis zu 20 pro Sek<strong>und</strong>e), Check-In, Gepäckzustellung,<br />
Einsatzplanung, Flugplanoptimierung, , ...<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-29
Beispiele für Informationssysteme (2)<br />
Krankenhaus-IS<br />
Daten: Patientendaten (> 10000 stationäre Patienten pro Jahr), Labordaten,<br />
Arzneikataloge, Berichte über Krankheitsgeschichten <strong>und</strong> Therapien,<br />
Radiologische Untersuchungen: Röntgenbilder, Tomographien, ...<br />
(> 50000 Untersuchungen pro Jahr, jeweils > 10 MBytes), ...<br />
Anwendungen: Abrechnung der Kosten, "Buchführung" über Laborresultate,<br />
Diagnosen <strong>und</strong> Therapien, Archivierung, Statistische Analysen (z.B. zur<br />
Krebsforschung u.ä.), Unterstützung bei Diagnosen, ...<br />
IS für CIM (Computer-Integrated(<br />
Manufacturing)<br />
Daten: Teilesortiment (> 500000 z.B. in der Autoindustrie),<br />
Lagervorrat,<br />
Stücklisten, Aufträge, Maschinen, Werkstückgeometrie, Werkstoffe,<br />
Fertigungstoleranzen, , ...<br />
Anwendungen: Lagerverwaltung, Auftragsverwaltung,<br />
CAD (Computer-Aided Design): Konstruktion von Teilen,<br />
CAM (Computer-Aided Manufacturing): Steuerung des Fertigungsprozesses,<br />
PPS (Produktionsplanung(<br />
<strong>und</strong> -steuerung):<br />
Optimierung von Rüstzeiten,<br />
Maschinenauslastungen, Materialfluss, Lagerhaltungskosten, , ...<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-30
Beispiele für Informationssysteme (3)<br />
Bibliotheks-IS<br />
Daten: Dokumente: Bücher, Zeitschriftenbände, Forschungsberichte,<br />
Mikrofichen, Videos (z.T. > 20 Mio. Dokumente), Titel, Autoren,<br />
Kategorien, Deskriptoren, Abstracts, ...<br />
Anwendungen: Recherchen nach relevanter Literatur (z.T. 100 pro Sek<strong>und</strong>e)<br />
Fahrplanauskunft<br />
Daten: Züge, Bahnhöfe, Postautos, Haltestellen, Kursbuch, Tarife, , ...<br />
Anwendungen: Reiseberatung, , ...<br />
Verkehrs-IS<br />
Daten: Straßenkarten, zusätzliche Daten über Gelände <strong>und</strong> Bauwerke,<br />
Verkehrsaufkommen, , Wetter <strong>und</strong> Straßensituation, , ...<br />
Anwendungen: Routenplanung, , ...<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-31
Beispiele für Informationssysteme (4)<br />
IS eines Postdienstes<br />
Daten: K<strong>und</strong>en, Pakete, Briefe, Transportwege, Verteilerzentralen, ...<br />
Anwendungen: Auftragserfassung <strong>und</strong> -abrechnung, K<strong>und</strong>ennachfragen, ...<br />
Genforschung<br />
Daten: DNS-Sequenzen (> 1 Mio. Nukleotide bei einfachen Bakterien)<br />
Anwendungen: Suche nach ähnlichen DNS-Sequenzen<br />
Finanz-IS<br />
Daten: Finanzinstrumente: Aktien, Obligationen, Optionen, , ... (> 300000 Titel),<br />
Gesellschaften, Börsen (ca. 100), Kurse (> 100 pro Sek<strong>und</strong>e)<br />
Anwendungen: Anfragen <strong>und</strong> "Alarmierung"<br />
Alarmierung" " von Händlern<br />
Meinungsforschungs-IS<br />
Daten: Daten zur Bevölkerungsstruktur (Einkommen, Beruf, , ...),<br />
Umfragestichproben, , ...<br />
Anwendungen: Meinungsumfragen, Hochrechnung von Wahlergebnissen, , ...<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-32
Beispiele für Informationssysteme (5)<br />
Informationssuchdienst<br />
Daten: Rechtsfälle, Patentdaten, Wirtschaftsnachrichten, chemische<br />
Verbindungen (>10 Mio. niedermolekulare organische Verbindungen), ...<br />
Anwendungen: Recherchen nach relevanter Information (> 100 pro Minute)<br />
Geographische IS / Umwelt-IS<br />
Daten: Topographische Karten, Verwaltungskarten (Kantone, Gemeinden, , ...),<br />
Meßdaten über Luft-/Wasser-/Bodenverschmutzung, Wetterdaten,<br />
Flächennutzungsdaten, Demographische Daten, , ...<br />
Anwendungen: Produktion thematischer Karten, Gr<strong>und</strong>stückskataster,<br />
Städteplanung, Analyse von Umweltschäden, , ...<br />
IS für "Global Change Research"<br />
Daten: Topographische Karten, Satellitendaten (NASA Earth Observation<br />
System: 1 Terabyte pro Tag, > 5 Petabytes in 15 Jahren)<br />
Anwendungen: Analysen von Klimaveränderungen (Treibhauseffekt,<br />
Austrocknung von Seen u.ä.), Analyse <strong>und</strong> Vorhersage der<br />
Umweltkatastrophen, Visualisierung der Daten, , ...<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-33
Beispiel eines geographischen Informationssystems<br />
Neigungswinkel<br />
Höhenmesswerte<br />
Felsmessungen<br />
Digitales<br />
Höhenmodell<br />
Topo-Karte<br />
Neigungsanalyse<br />
Neigungslängen<br />
Erosionsmodell<br />
Felserosion<br />
Satellitenbilder<br />
Vegetationsmessungen<br />
Vegetationsmodell<br />
Vegetationskarte<br />
Schätzungen<br />
Regenmengen<br />
Vegetationsevolutionsmodell<br />
Niederschlagsmodell<br />
Vegetationsänderungen<br />
Regenmengenmessungen<br />
Raum-<br />
Interpolationsmodell<br />
Räumliche<br />
Regenverteilung<br />
Sturm <strong>und</strong><br />
Strömungs-<br />
Modelle<br />
Wasserwirtschaft<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-34
Komponenten eines Informationssystems<br />
Informationssystem (IS) = Daten + Anwendungsprogramme<br />
häufig: IS = (stukturierte)) Daten (Datenbank; DB) +<br />
Datenbankmanagement<br />
managementsystem (DBMS) +<br />
Anwendungsprogramme<br />
[+ Middleware für verteilte Architekturen]<br />
[+ graphische Benutzerschnittstellen, , ...]<br />
oder: IS = (unstrukturierte) Daten +<br />
Information-Retrieval-System (IRS) +<br />
Anwendungsprogramme<br />
[+ graphische Benutzerschnittstellen, , ...]<br />
oder: IS = Wissen (z.B. Fakten <strong>und</strong> Regeln) ) +<br />
Wissensbasiertes System (WBS) +<br />
Anwendungsprogramme<br />
[+ graphische Benutzerschnittstellen, , ...]<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-35
Informationssysteme <strong>und</strong> Datenbanken<br />
AP =<br />
DBMS =<br />
DB =<br />
DBS =<br />
IS =<br />
AP<br />
AP ...<br />
AP<br />
DBS =<br />
IS =<br />
DBMS<br />
DB DB<br />
...<br />
DB<br />
DBS<br />
AS =<br />
GUI =<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
IS<br />
<br />
2-36
Einordnung von DBMS<br />
• Betriebssysteme<br />
– MSDOS, Windows, UNIX, ...<br />
• System-Software<br />
– DBMS, Benutzerschnittstellen (z.B.<br />
Motif, ODBC, JDBC), ...<br />
• Basis-Software<br />
– Graphiksysteme, Textverarbeitungssysteme<br />
(Winword,<br />
Framemaker, LaTeX), ...<br />
Individual-Software<br />
Anwendungs-Software<br />
Basis-Software<br />
System-Software<br />
Betriebssystem<br />
• Anwendungs-Software<br />
– TP-Monitore, CAD-Systeme, ...<br />
• Individual-Software<br />
– Eigenentwicklungen, Fremdsoftware<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-38
Historie von Informationssystemen (1)<br />
1960<br />
1965<br />
1970<br />
1985<br />
1990<br />
90<br />
Dateisysteme<br />
Middleware-<br />
Lösungen,<br />
TP-Monitore<br />
Generalisierte<br />
Zugriffs-<br />
methoden<br />
DBMS<br />
DBMS<br />
mit Trigger,<br />
Methoden <strong>und</strong><br />
Prozeduren<br />
AP ...<br />
AP<br />
AP ...<br />
AP<br />
AP<br />
...<br />
AP<br />
GUI ...<br />
GUI<br />
AP ... AP<br />
SAM<br />
ISAM<br />
DBMS<br />
DBMS<br />
mit Trigger,<br />
Methoden<br />
<strong>und</strong> Stored<br />
Procedures<br />
Middleware<br />
DBMS<br />
Dateien<br />
Dateien<br />
Dateien<br />
Dateien<br />
DB<br />
DB<br />
DB<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-39
Historie von Informationssystemen (2)<br />
1990<br />
Branchenspezifische<br />
Anwendungen (SAP)<br />
Anwendungsserver<br />
200X<br />
Globale Koordination von Diensten (Services)<br />
Evolution von Workflows<br />
Datenbanken höherer Ordnung<br />
GUI ...<br />
GUI ... GUI<br />
GUI<br />
...<br />
GUI<br />
...<br />
GUI<br />
...<br />
GUI<br />
...<br />
GUI<br />
...<br />
GUI<br />
AS ...<br />
AS<br />
Service<br />
Coordinator ...<br />
Service<br />
Coordinator<br />
...<br />
Service<br />
Coordinator<br />
DBMS<br />
Services<br />
(AS+DBMS)<br />
Services<br />
(AS+DBMS)<br />
...<br />
Services<br />
(AS+DBMS)<br />
AS<br />
DBMS<br />
AS<br />
AS<br />
DBMS<br />
AS<br />
DB<br />
DB<br />
DB<br />
DB<br />
DB<br />
DB<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-40
Die frühe Datenverwaltung<br />
• Dateisysteme<br />
– Geräteabhängigkeit<br />
– Datenred<strong>und</strong>anz <strong>und</strong> Inkonsistenzen<br />
• Dateiverwaltungssysteme (SAM, ISAM)<br />
– Geräteunabhängigkeit<br />
– Datenred<strong>und</strong>anz <strong>und</strong> Inkonsistenzen<br />
– navigierender Zugriff plus Sortier- (teilw. Such-) Funktionen<br />
• Hierarchische <strong>und</strong> Netzwerk-DBMS<br />
– schwache Trennung zwischen interner <strong>und</strong> konzeptueller Ebene<br />
– Zeigerstrukuren zwischen den Daten<br />
– navigierende Anfragesprachen<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-41
Datenverarbeitung mit Dateisystemen<br />
• Beispiel: dateibasierte Datenverarbeitung in einer Versicherung<br />
– drei K<strong>und</strong>enberater Alfred, Beatrice <strong>und</strong> Carlo, die je nach Art des<br />
Versicherungstyps K<strong>und</strong>en betreuen.<br />
– jeder der K<strong>und</strong>enberater benutzt für den Zugriff auf die K<strong>und</strong>endaten ein<br />
eigenentwickeltes Programm<br />
– jeder Berater hat seine eigene K<strong>und</strong>endatei (basierend auf eigenen<br />
Dateiformaten)<br />
Berater Alfred<br />
Berater Beatrice<br />
Berater Carlo<br />
Programm<br />
K<strong>und</strong>enVonA<br />
Programm<br />
K<strong>und</strong>enVonB<br />
Programm<br />
K<strong>und</strong>enVonC<br />
Datei<br />
Datei<br />
Datei<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-42
Probleme ohne DBMS (1)<br />
• Daten durch Anwendungssoftware direkt erzeugt<br />
– Verschwendung von Speicherplatz durch Red<strong>und</strong>anz<br />
("Semantisch äquivalente Daten mehrfach verwaltet")<br />
– Inkonsistenzen im Datenbestand durch Red<strong>und</strong>anz<br />
("Semantisch äquivalente Daten unabhängig voneinander erzeugt")<br />
– keine Optimierung: ineffiziente Verarbeitung großer Datenmengen<br />
• Zugriff auf Daten durch anwendungsspezifische<br />
Programme<br />
– kein Standardformat: hoher Aufwand bei der Kombination von Daten aus<br />
mehreren Dateien ("Anwendungsprogrammierer muß die jeweilige interne<br />
Repräsentation kennen")<br />
– hoher Aufwand für die Entwicklung einer großen Anzahl<br />
maßgeschneiderter, aber unflexibler Programme<br />
– Insellösungen: kein Zugriff auf die Daten anderer Benutzer<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-43
Probleme ohne DBMS (2)<br />
• Dateninkonsistenz bei konkurrierendem Zugriff<br />
– Benutzer <strong>und</strong> Anwendungen können nicht gleichzeitig mit demselben<br />
Datenbestand arbeiten, ohne sich zu stören<br />
• Datenverlust beim Absturz der Anwendungsprogramme<br />
• Datenschutz <strong>und</strong> Datensicherheit nicht gewährleistet<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-44
Datenverarbeitung mit DBMS<br />
• Nach einer Umstrukturierung ist der Zugriff auf die Daten nur über das DBMS<br />
möglich<br />
Berater Alfred<br />
Berater Beatrice<br />
DBMS<br />
DB<br />
Berater Carlo<br />
• Es gibt nur einen zentralen Datenbestand mit folgendem Inhalt:<br />
– (eigentliche) Daten<br />
– Metadaten ("Daten über die Daten")<br />
– auf den Daten ausführbare Funktionen<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-45
Relationale <strong>und</strong> Postrelationale DBMS<br />
• Relationale DBMS<br />
– einfache Datentypen (flache Tabellen)<br />
– Geräte- <strong>und</strong> Datenunabhängigkeit<br />
– Red<strong>und</strong>anzfreiheit <strong>und</strong> Datenkonsistenz<br />
– deklarative Anfragesprachen<br />
• Objektorientierte DBMS (OODBMS)<br />
– komplexe Datentypen <strong>und</strong> benutzerdefinierte Operationen<br />
– deklarative <strong>und</strong> navigierende Anfragesprachen<br />
• Objektrelationale DBMS (ORDBMS)<br />
– Erweiterung relationaler DBMS um Unterstützung für komplexe<br />
Datentypen <strong>und</strong> benutzerdefinierte Operationen<br />
– deklarative Anfragesprachen<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-46
Aufgaben eines DBMS<br />
• Persistenz:<br />
• Datenunbhängigkeit, , Schichtenarchitektur, Data Dictionary:<br />
• Integration:<br />
• Anfragesprachen:<br />
• Transaktionen, Synchronisation:<br />
• Datenintegrität:<br />
• Datensicherung, Datenverfügbarkeit:<br />
• Datenschutz, Zugriffskontrolle:<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-47
Die Neun Codd'schen Regel<br />
1. Integration:<br />
2. Operationen:<br />
3. Katalog:<br />
4. Benutzersichten:<br />
5. Datenintegrität:<br />
6. Datenschutz:<br />
7. Transaktionen:<br />
8. Synchronisation:<br />
9. Datensicherung:<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-49
DBMS - grobe Architekturübersicht<br />
Dienstnehmer / Clients<br />
(Anwendungsprogramme,<br />
Ad-hoc Benutzer, etc.)<br />
Datenbanksystem-Schnittstelle<br />
(Dienstfunktionen)<br />
Datenbankmanagementsystem<br />
(Ressourcen-Verwalter)<br />
Diensterbringer / Server<br />
Datenbank<br />
(Ressource)<br />
Datenbank<br />
(Ressource)<br />
Datenbank<br />
(Ressource)<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-51
Abstraktionsebenen in DBMS<br />
Ebenen<br />
Abstraktion von Datenspeicherung<br />
Ansätze<br />
Relationale DBMS, SQL (Structured Query<br />
Language), ESQL (Embedded SQL)<br />
Abstraktion von<br />
Methodenimplementierungen<br />
Objektrelationale DBMS mit Methoden,<br />
Trigger <strong>und</strong> Stored Procedures<br />
Abstraktion von Einflüssen<br />
bei konkurrierendem Zugriff<br />
<strong>und</strong> bei Fehlern<br />
DBMS <strong>und</strong> TP-Monitore mit<br />
Transaktionsverwaltung, Synchronisation<br />
<strong>und</strong> Recovery, Integritätssicherung<br />
Abstraktion von Verteilung,<br />
Heterogenität <strong>und</strong> Autonomie<br />
Verteilte <strong>und</strong> föderierte DBMS, Koordination<br />
bzw. Integration von Datenbanken<br />
Abstraktion von Mobilität <strong>und</strong><br />
Entkoppeltsein<br />
Mobile DBMS, Replikation,<br />
Datensynchronisation, Konfliktauflösung<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-52
Datenmodelle<br />
• Trennung zwischen<br />
–<br />
–<br />
• Datenmodell<br />
– bietet Konzepte zur Beschreibung der Daten <strong>und</strong> der Beziehung zwischen<br />
den Daten<br />
– legt Syntax <strong>und</strong> Semantik von Datenbeschreibungen fest<br />
• Typischerweise besitzt ein DBS mind. . zwei Datenmodelle<br />
–<br />
–<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-53
Abstraktionsstufen<br />
Datenmodell<br />
DB-Schema<br />
DB-Instanz<br />
primitive Typen<br />
Typkonstruktoren<br />
Operationen<br />
DB-Entwurf<br />
konkrete Typen<br />
Integritätsbedingungen<br />
DB-Betrieb<br />
konkrete Daten<br />
(Elemente der<br />
Typen aus<br />
dem DB-Schema)<br />
Gr<strong>und</strong>sätzliche<br />
Organisation des<br />
DBMS<br />
Organisation der DB<br />
für eine bestimmte<br />
Miniwelt<br />
Beschreibung eines<br />
bestimmten Zustands<br />
der Miniwelt<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-55
Logische Datenmodelle (1)<br />
•<br />
– Datensätze hierarchisch strukturiert<br />
– Beziehungen über hierarchische Struktur ausgedrückt<br />
– navigierender Zugriff<br />
•<br />
– Datensätze zu einem Netzwerk verkettet<br />
– Verkettung über zweistellige funktionale Beziehungen<br />
– navigierender Zugriff<br />
•<br />
– Daten als (ungeschachtelte) Tabellen<br />
– Beziehungen über Wertegleichheit ausgedrückt<br />
– mengenorientierter Zugriff<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-56
Logische Datenmodelle (2)<br />
•<br />
– Erweiterung des Relationenmodells um geschachtelte Tabellen<br />
– Beziehungen über Wertegleichheit ausgedrückt<br />
– mengenorientierter Zugriff<br />
•<br />
– abstraktes Modell (für den Datenbankentwurf)<br />
– beliebige Beziehungen (Relationships) zwischen Datensätzen (Entities)<br />
•<br />
– Erweiterung des ER-Modells um weitere Abstraktionskonzepte<br />
(Spezialisierung, Generalisierung, Aggregation, Assoziation)<br />
– beliebige Beziehungen zwischen Objekten über Aggregation <strong>und</strong><br />
Assoziation ausgedrückt<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-58
Logische Datenmodelle (3)<br />
•<br />
– Daten als Objekte (mit eingekapseltem Zustand <strong>und</strong><br />
Schnittstellenfunktionen)<br />
– Beziehungen zwischen Objekten über Referenzen ausgedrückt<br />
– navigierender <strong>und</strong> mengenorientierter Zugriff<br />
– Standard ODMG-93<br />
•<br />
– Synthese aus dem (geschachtelten) Relationenmodell <strong>und</strong><br />
objektorientierten Datenmodellen<br />
– aktueller Datenbankstandard SQL-99 hat ein objektrelationales<br />
Datenmodell<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-60
Historische Einordnung <strong>und</strong> Bezüge zwischen<br />
den vorgestellten Datenmodellen<br />
implementierungsnah<br />
abstrakt<br />
ab Mitte 1960<br />
HM<br />
1970<br />
NWM<br />
RM<br />
1980<br />
SQL<br />
NF2<br />
ER<br />
SDM<br />
OODM<br />
1990<br />
ODMG-93<br />
ORDM<br />
2000<br />
SQL-99<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-62
Drei-Ebenen-Schema-Architektur<br />
• Externes Schema<br />
–<br />
Externes<br />
Schema<br />
... Externes<br />
Schema<br />
• Konzeptuelles Schema<br />
–<br />
Konzeptuelles<br />
Schema<br />
• Physisches Schema<br />
–<br />
Internes<br />
Schema<br />
Bem.:<br />
Anwendungsprogramme setzen<br />
idealerweise auf einem externen Schema auf<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-63
Konzeptuelle Ebene<br />
• Flache Tabellen im Relationenmodell<br />
– Attribute beschreiben Eigenschaften<br />
– Beziehungen über Verweise auf Schlüsselattribute ausgedrückt<br />
• Beispiel:<br />
– Tabellen für Bücherdaten<br />
– Bezug über BuchID hergestellt<br />
Autor<br />
Name<br />
Saake<br />
Pos<br />
2<br />
BuchID<br />
4711<br />
Schmitt<br />
2<br />
1369<br />
Buch<br />
BuchID<br />
Titel<br />
Jahr<br />
ISBN<br />
Heuer<br />
1<br />
4711<br />
1369<br />
Objektdatenbanken<br />
1997<br />
3-8266-0258-7<br />
Türker<br />
3<br />
1369<br />
4711<br />
Datenbanken<br />
1995<br />
3-8266-0619-1<br />
Saake<br />
1<br />
1369<br />
...<br />
...<br />
...<br />
...<br />
...<br />
...<br />
...<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-65
Externe Ebene (1)<br />
• Flache Tabellen im Relationenmodell<br />
– berechnet mittels Anfragen<br />
• Beispiel:<br />
– Büchertitel sollen aufbereitet in einer flachen Tabelle präsentiert werden<br />
Buchtitel<br />
Autor<br />
Pos<br />
Titel<br />
Jahr<br />
ISBN<br />
Heuer<br />
1<br />
Datenbanken<br />
1995<br />
3-8266-0619-1<br />
Saake<br />
1<br />
Objektdatenbanken<br />
1997<br />
3-8266-0258-7<br />
Saake<br />
2<br />
Datenbanken<br />
1995<br />
3-8266-0619-1<br />
Schmitt<br />
2<br />
Objektdatenbanken<br />
1997<br />
3-8266-0258-7<br />
Türker<br />
3<br />
Objektdatenbanken<br />
1997<br />
3-8266-0258-7<br />
...<br />
...<br />
...<br />
...<br />
...<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-66
Externe Ebene (2)<br />
• Geschachtelte Tabellen im NF2-Modell<br />
– berechnet mittels Anfragen<br />
• Beispiel:<br />
– Büchertitel sollen aufbereitet in einer geschachtelten Tabelle präsentiert<br />
werden<br />
Buchtitel<br />
Autoren<br />
Titel<br />
Jahr<br />
ISBN<br />
{Autor}<br />
Heuer<br />
Saake<br />
Datenbanken<br />
1995<br />
3-8266-0619-1<br />
Saake<br />
Schmitt<br />
Objektdatenbanken<br />
1997<br />
3-8266-0258-7<br />
Türker<br />
...<br />
...<br />
...<br />
...<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-67
Physische Ebene<br />
• Interne Datenstrukturen für optimierten Zugriff<br />
• Beispiel:<br />
Baumstruktur über<br />
Autorennamen<br />
+<br />
Hash-Tabelle über<br />
Buchtitel<br />
...<br />
Conrad<br />
Türker<br />
Weber<br />
...<br />
...<br />
Saake<br />
Schwarz<br />
Türker<br />
...<br />
100010<br />
...<br />
Datenbanken & Java<br />
...<br />
Saake<br />
...<br />
1<br />
...<br />
...<br />
...<br />
Türker<br />
...<br />
3<br />
...<br />
100011<br />
...<br />
110101<br />
...<br />
Objektdatenbanken<br />
...<br />
Datenbanken<br />
...<br />
Saake<br />
2<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-68
Datenunabhängigkeit<br />
• Allgemeine Definition<br />
–<br />
• Physische Datenunabhängigkeit<br />
–<br />
– Beispiel: "Autorennamen" über eine Hash-Tabelle indexieren<br />
• Logische Datenunabhängigkeit<br />
–<br />
– Beispiel: Tabelle "Autor" um eine Spalte "Adresse" erweitern<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-69
Datenbanksprachen<br />
• Datendefinitionssprache (DDL; Data Definition Language)<br />
– zum Anlegen <strong>und</strong> Manipulieren des Datenbankschemas<br />
– zur Spezifikation von Implementierungsdetails<br />
• Datenmanipulationssprache (DML; Data Manipulation Language)<br />
– zum Einfügen, Ändern <strong>und</strong> Löschen von Datensätzen<br />
• Anfragesprache (QL; Query Language)<br />
– zum Selektieren von Datensätzen<br />
– deklarativ: : Benutzer spezifiziert nur, welche Daten gesucht werden, nicht<br />
aber wie die Daten gef<strong>und</strong>en werden sollen<br />
– prozedural (oder navigierend):<br />
Benutzer muß auch angeben, wie die<br />
Daten gef<strong>und</strong>en werden sollen<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-71
Komponenten eines DBMS<br />
(Vereinfachte Architektur)<br />
DB-Administrator<br />
Naive Benutzer<br />
(Anwendungen)<br />
Ad-hoc Anfragen<br />
& Updates<br />
Anwendungs-<br />
programmier<br />
DDL-Compiler<br />
Query-Compiler<br />
DML-Compiler<br />
DML-Precompiler<br />
Datendefiniton<br />
Anfragen<br />
Updates<br />
Embedded SQL<br />
Sichtdefiniton<br />
Dateiorganisation<br />
Optimierer<br />
Auswertung<br />
Zugriffskontrolle<br />
Data Dictionary<br />
Scheduler<br />
Recovery-Manager<br />
Plattenzugriff<br />
DBMS<br />
DB<br />
DB<br />
DB<br />
DBS<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
2-72
Weitere DBMS-Aspekte<br />
•<br />
– Immunität gegen Stromverlust, Laufzeit- <strong>und</strong> andere Fehler<br />
– Wiederherstellung eines konsistenten Zustands nach Fehlerfall<br />
•<br />
– Paralleles Arbeiten am selben Datenbestand<br />
– Gewährleistung der Konsistenz durch Koordination der Benutzer, ohne<br />
dabei die Systemleistung drastisch zu reduzieren<br />
•<br />
– Ausschluß semantisch inkorrekter DB-Zustände durch Überwachung von<br />
Integritätsbedingungen<br />
(Beispiel: Arbeitnehmer müssen älter sein als 15 Jahre)<br />
– Verhindern unerlaubter Datenbankzugriffe durch Überwachung von<br />
Zugriffsrechten<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-73
Data Dictionary (1)<br />
• Data Dictionary (Systemkatalog) verwaltet die Metadaten<br />
• Metadaten zur Tabellenverwaltung<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
• Metadaten zur Benutzerverwaltung<br />
–<br />
–<br />
–<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-75
Data Dictionary (2)<br />
• Metadaten zur Anfragebearbeitung<br />
–<br />
–<br />
• Häufig: Data Dictionary ist selbst Teil der Datenbank<br />
–<br />
–<br />
• Verwaltete Objekte<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
<strong>Informationsmanagement</strong>, WS 2007/08<br />
<br />
2-77
Change language