Разработка физической модели базы данных Учёт затрат на медицинские услуги

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ИСТ

Курсовой проект

Дисциплина: «Системы управления базами данных»

Тема:

«Разработка физической модели базы данных «Учёт затрат на медицинские услуги»

Выполнил студент группы ИСТ-2-04

Петров М.В.

Проверила доцент кафедры ИСТ, к. т. н.

Николаева Н.А.

Ухта 200
7

Содержание

Введение

Часть 1. Постановка задачи

1.1. Анализ существующих аналогов

1.2. Обоснование выбора бизнес-процесса

Часть 2. Технологическая часть

2.1. Выбор средств разработки

2.2. Основные методы и способы разработки

2.3. Модель жизненного цикла

Часть 3. Основная часть

3.1. Поддержание целостности БД

3.2. Поддержание бизнес-логики

3.3. Описание интерфейса пользователя

3.4. Формирование выходной документации и входных форм

3.5. Пользователи и права доступа

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

В настоящее время базы данных находят широкое применение в различных организациях (предприятиях, банках, учебных заведениях и т.д.). Это связано с тем, что они позволяют хранить информацию в таком виде, чтобы ее было удобно использовать, например, осуществлять поиск по каким-либо заданным параметрам, производить вычисления, используя данные из базы данных или собирать различную статистику.

Княжпогостский филиал ФОМСа является одной из организаций, осуществляющих финансирование бюджетных медицинских учреждений. При этом специалист по правам застрахованных, который выполняет процесс учёта, обработки и хранения поступившей документации и формирования необходимых отчётов, сталкивается со многими проблемами, такими как:

· Велики затраты времени и ручного труда на ведение всей необходимой документации. Наблюдается однотипность выполняемых операций. Ежедневно в филиал поступает около 100-150 статистических талонов, несколько десятков карт выбывших больных; а также ежемесячно поступают приказы и извещения об оплате от каждого ЛПУ.

· Трудоёмок процесс формирования отчётов. Ежемесячно специалисту приходится вести подсчёт суммы, которая в дальнейшем войдёт в заявку на финансирование. Вследствие большого объёма документации, накопленной за месяц, велика вероятность ошибки в начисленной сумме.

Из приведенных выше проблем следует, что необходимо создать систему, которая будет хранить, обрабатывать и предоставлять пользователю всю необходимую информацию. Поэтому цель
данного курсового проекта будет заключаться в разработке физической модели базы данных для процесса учета затрат на оказанные медицинские услуги.

На предыдущих этапах работы было проведено изучение и анализ предметной области, построены контекстная диаграмма и DFD 1-го уровня. Были составлены словарь данных и написаны спецификации процессов. Затем были построены концептуальная и логическая модели базы данных, которые и послужили основой для создания физической модели, а также написаны запросы к базе данных на языке реляционной алгебры, которые были преобразованы в запросы на языке T-SQL. Бизнес-правила нашли свое выражение в виде триггеров и ограничений.

Курсовой проект состоит из трех частей. В первой части, производится постановка задачи, обоснование разработки, обоснование выбора автоматизируемого бизнес-процесса.

Во второй части описываются основные методы и способы разработки, средства разработки, модель жизненного цикла системы.

В третьей части, основной, описываются основные принципы поддержания целостности базы данных, реализация бизнес-правил, описание интерфейса пользователя и принципы формирования выходной документации и входных форм.

В заключении приводятся выводы и итоги проделанной работы.

В ходе изучения предметной области были изучены аналоги создаваемой системы. В настоящее время в Княжпогостском филиале ФОМС существует система, имеющая примерно ту же функциональность, что и наша. Недостатком существующей системы является крайне неудобный интерфейс (выполнен на основе библиотеки Turbo Vision или подобной), некрасивый внешний вид, а также избыточность предоставляемой информации. Все это позволяют надеяться, что создаваемая система способна заменить существующую при соответствующей доработке.

При разработке курсового проекта стояла альтернатива, какой именно процесс подлежит автоматизации. Надо отметить, что это очень важный вопрос, так как от выбора зависит выразительность и полнота курсового проекта, а также наглядность клиентского приложения. В ходе анализа предметной области был выделен основной процесс, подлежащий автоматизации - «Учесть затраты на оказанные медицинские услуги», в дальнейшем он был декомпозирован на 5 подпроцессов:

- Фиксировать полученную документацию;

- Получить документацию;

- Сформировать заявку;

- Оформить платёжное поручение;

- Получить извещение об оплате.

В ходе разработке данного курсового проекта были автоматизированы все подпроцессы, протекающие в Княжпогостском филиале ФОМС при учете затрат на медицинские услуги. Это было сделано, так как при отказе от автоматизации какого-либо подпроцесса станет невозможным формирование основного выходного документа - заявки на финансирование. Автоматизация всех процессов сделало разрабатываемую систему законченной и полной. Кроме того, правильный выбор средств разработки позволил в сжатые сроки создать полноценную систему.

В качестве целевой СУБД была выбрана Microsoft SQL Server 2005. SQL Server 2005 - это новейшая версия одной из систем управления базами данных, достигшая того непревзойдённого уровня развития, к которому она постепенно приближалась на протяжении двух десятилетий. Данная версия явилась результатом коренной переработки, которой подвергается этот программный продукт, начиная с версии 7.0. Но в программном обеспечении SQL Server 2005 удалось значительно улучшить совместимость компонентов и расширить набор средств, обеспечивающих взаимодействие с языком XML, инфраструктурой .NET, определяемыми пользователем типами данных, а также многими другими дополнительными службами.

Вообще говоря, SQL Server 2005 позволяет не только хранить данные, но и управлять ими, регламентировать типы данных, а также упрощать процесс получения этих данных. Если задача состоит в том, чтобы просто сохранить данные в надёжном месте, то достаточно воспользоваться практически любой системой хранения данных. Однако SQL Server 2005 как реляционная СУБД позволяет не только хранить данные, но и непосредственно задавать структуру данных, иными словами, устанавливать бизнес-правила, которым должны подчиняться данные.

Функционирование выбранной СУБД организованно так, что запись модифицированных файлов не осуществляется непосредственно в файл базы данных. Вместо этого вся информация обо всех изменениях записывается в журнал транзакций. В какой-то последующий момент времени применительно к базе данных выполняется контрольная точка, и в этот момент времени все изменения и дополнения, зафиксированные в журнале, переносятся в физический файл (файлы) базы данных.

В версии SQL Server 2005 предусмотрено много инструментальных средств проектирования, которые существенно изменились по сравнению с предыдущими версиями. К сожалению, методология создания диаграмм, предусмотренная в этих программных средствах, не соответствует ни одному из общепринятых стандартов формирования ER-диаграмм. Тем не менее эти инструментальные средства формирования диаграмм обеспечивают выполнения всех «обязательных» операций; по крайней мере, с их помощью можно приступить к освоению соответствующих методов.

Таким образом, выбранная целевая СУБД удовлетворяет всем требованиям программиста, желающего изготовить качественный программный продукт.

Клиентское приложение было разработано в среде Microsoft Visual Studio 2005. Эта среда использует технологию программирования .NET, которая вместе со связанной с ней средой .NET Framework, является одной из самых важных технологий для разработчиков ПО за много лет. .NET спроектирована как новая среда, в рамках которой можно разработать практически любое приложение для Windows. Данная версия среды Visual Studio использует .NET Framework 2.0 - третья версия этой среды. Далее мы вкратце перечислим преимущества технологии .NET перед другими технологиями разработки:

- Объектно-ориентированное программирование - и среда .NET Framework изначально полностью базировалась на объектно-ориентированных принципах.

- Хороший дизайн - библиотека базовых классов, которая спроектирована «с нуля», исключительно интуитивно понятным образом.

- Независимость от языка - с .NET код всех языков компилируется в общий язык промежуточного уровня - Intermediate Language. Это значит, что ранее все эти языки обладают возможностями взаимодействия, как никогда ранее.

- Эффективный доступ к данным - набор компонентов .NET, известный под общим названием ADO.NET предоставляет эффективный доступ к реляционным базам данных и широкому разнообразию других источников данных. Также доступны компоненты, предоставляющие доступ к файловой системе и каталогам.

- Повышенная безопасность - каждая сборка также может содержать встроенную информацию безопасности, которая в точности описывает, кому и каким пользователем или процессов какие методы каких классов разрешено вызывать.

- C# - новый объектно-ориентированный язык, предназначенный для применения с .NET.

Заметим, что Visual Studio 2005 использует .NET Framework 2.0. Эта среда также имеет некоторые преимущества по сравнению с предыдущими версиями .NET Framework, а именно:

- Интеграция с SQL Server. Для нас важно прежде всего то, что Visual Studio 2005, .NET Framework 2.0 и SQL Server 2005 тесно связаны между собой в том смысле, что реализованы в сочетании.

- Поддержка 64-разрядных вычислений. Сегодня больше и больше предприятий переходят на современные 64-разрядный процессоры. А среда Visual Studio 2005 может компилировать код так, чтобы он работал на любых процессорах.

В заключение можно сказать, что выбор средств разработки является важной задачей при создании программного продукта, а выбранные нами средства позволили создать современное приложение при минимуме усилий, что подтверждает правильность выбора.

После выбора средств разработки появилась необходимость выбора основных методов и способов разработки базы данных. Надо сказать, что СУБД Microsoft SQL Server 2005 даёт нам два основных способа разработки - написание сценариев на языке T-SQL и визуальные средства разработки. В нашей работе использовалось оба метода, и это позволило в достаточно сжатые сроки создать корректную и целостную базу данных.

Преимуществом написания сценариев является меньшая вероятность ошибки при разработке, так как создание таблиц, атрибутов, ограничений прописывается явно, обдумывается каждая строка сценария. Кроме того, при написании сценариев существует возможность отладки созданных объектов базы данных, например, хранимых процедур. Недостатком же сценариев являются большие затраты времени и сил, уходящих на написание кода.

В среду SQL Server 2005 включены также и визуальные средства разработки базы данных. Они, как ясно из названия, предполагаю создание базы данных без написания сценариев, а при помощи нужных панелей инструментов. Теоретически всю работу по созданию базы данных можно выполнить, вообще не прикасаясь к клавиатуре! Но такой способ разработки чреват большим количеством ошибок, так как легко выбрать не тот пункт выпадающего списка или совершить подобныю ошибку. Кроме того, создавать сложные запросы, представления, триггеры при помощи визуальных средств очень трудно и также чревато большим количеством ошибок.

Поэтому при разработке базы данных применялся другой путь - основная работа была проделана с помощью сценариев, а потом созданная физическая модель базы данных была доработана и отредактирована визуальными средствами. Необходимо отметить, что такой способ является оптимальным для начинающих разработчиков, так как он позволяет избежать ошибок, но в то же время сэкономить время и изучить визуальные средства разработки.

Согласно RUP (Rational Unified Process) жизненный цикл информационной системы делится на следующие стадии:

- Постановка задачи;

- Анализ;

- Проектирование;

- Реализация (кодирование);

- Отладка;

- Тестирование;

- Внедрение;

- Эксплуатация.

Естественно, в ходе разработки нашей системы было сложно полностью провести все этапы жизненного цикла, но большинство стадий все-таки было проведено. Далее рассмотрим все пройденные в процессе разработки этапы.

На этапе постановки задачи
, как ясно из названия, происходит постановка задачи, определяются функциональные и нефункциональные требования, пишется техническое задание на разработку системы. Эта стадия была подробно рассмотрена в курсовом проекте по дисциплине «Информационные технологии».

На стадии анализа
происходит изучение и анализ предметной области, построение контекстной диаграммы и DFD нижних уровней. Разрабатываются прецеденты, диаграммы прецедентов, последовательностей, взаимодействия и другие. Стадия анализа описана в курсовых проектах по дисциплинам «Информационные технологии» и «Теория информации».

На стадии проектирования
происходит разработка проекта системы, строятся модели базы данных (концептуальная и логическая), а также разрабатывается общая архитектура системы. Стадия проектирования подробно описана в курсовых проектах по дисциплинам «Управление данными» и «Теория информации».

Стадия реализации
или кодирования характеризуется непосредственным созданием компонентов системы. В нашем случае стадия реализации заключалась в создании базы данных, хранимых процедур и триггеров, а также в создании клиентского приложения для управления данными. Эта стадия была самой трудоёмкой и долгой, так как необходимо было изучить различные технологии для реализации (язык запросов SQL, технологию доступа к данным ADO.NET, язык C#).

На стадии отладки
происходит первоначальный поиск ошибок и их исправление. Эта стадия тесно связана со стадией тестирования. В нашем случае тестирования не проводилось, поэтому стадия отладки приобрела особую важность, она выявила некоторые ошибки, допущенные на этапе реализации, и позволила их исправить.

Необходимо отметить, что модель разработки данной системы напоминает итерационную
модель. Она характеризуется тем, что в ней присутствуют ярко выраженные связи между этапами. То есть на любой из стадий возможно уточнение и дополнение предыдущей стадии. Это позволяет существенно снизить трудоёмкость отладки и реализации. В нашем случае это выразилось в уточнении описания предметной области на стадии реализации системы, дополнение стадии анализа прецедентами и диаграммами при проектировании и кодировании, а также исправление ошибок реализации на этапе отладки. Создание корректно работающей системы, удовлетворяющей всем требованиям, позволяет сказать, что выбранная модель разработки в нашем случае является оптимальной.

Поддержание целостности базы данных является очень важной задачей, так как это является одним из условий нормального функционирования разрабатываемой системы. База данных находится в состоянии целостности (согласованном состоянии), если выполнены все ограничения целостности, определённые для БД.

Все меры по поддержке целостности базы данных можно разделить на 2 большие группы:

1. Декларативная целостность (ограничения);

2. Процедурная целостность (триггеры, правила и т.д.).

Ограничения (
CONSTRAINTS)
представляют собой некоторые условия, налагаемые на столбцы, таблицы и гарантирующие, что ваша информация будет подчиняться определённым правилам целостности данных. Надо отметить, что имеется 2 типа реакции на попытку нарушения целостности - отказ и выполнение «компенсирующих» действий. Для данного проекта были использованы ограничения отказа, то есть запрещения выполнения некорректных действий. Существует несколько классификаций для ограничений целостности, но для нас наиболее удобно классифицировать их по области действия.

Согласно вышеуказанной классификации все ограничения целостности базы данных можно разделить на 4 группы:

1. Ограничения атрибута;

2. Ограничения домена;

3. Ограничения кортежа;

4. Ограничения отношения.

Далее рассмотрим все типы ограничений целостности, применяемых в данном курсовом проекте (ограничения атрибута и отношения).

Ограничения атрибута имеют большое значение при организации бизнес-логики системы. Одним из видов ограничения атрибутов является ограничение уникальности (
UNIQUE
constraints)
. Еще одно название данного вида ограничения - альтернативный ключ (alternate key). В данном проекте этот вид ограничений широко использовался для поддержки целостности БД. Например, при анализе предметной области было выявлено, что название ЛПУ должно быть уникально. Поэтому при создании таблицы LPU был написан следующий сценарий.

CREATE TABLE LPU

(IDLPU INT IDENTITY PRIMARY KEY,

NameLPU varchar(50) UNIQUE
,

MestoLPU varchar(30))

Создав данное отношение, мы установили, что название ЛПУ должно быть уникально. Таким образом, при попытке нарушить это ограничение пользователь получит сообщение об ошибке.

Ограничение UNIQUE было установлено в отношениях LPU, Vrach, Pacient, Type, Diagnos и других для обозначения потенциальных ключей отношений.

Еще одним видом ограничения атрибутов является недопустимость
NULL-значений
. Это означает, что данный атрибут не может иметь значение NULL (неопределённость). Это ограничение автоматически устанавливается для первичных ключей (Primary key) отношения, так как при значении первичного ключа NULL он перестаёт однозначно идентифицировать кортеж отношения. Можно также установить ограничение недопустимости NULL-значений на любой из других атрибутов. В данном курсовом проекте этот вид ограничения использовался очень широко, например:

CREATE TABLE Type

(IDType INT IDENTITY PRIMARY KEY,

NameType varchar(40) UNIQUE NOT NULL
,

TarifType MONEY)

При создании таблицы Type (специальность врача) мы установили, что название специальности не может быть NULL, так как в противном случае теряется весь смысл данного отношения (название специальности является атрибутом, который несёт в себе наибольшую информативность для пользователя).

Установка ограничения NOT NULL была проведена во всех первичных и потенциальных ключах всех отношений, во всех внешних ключах, а также полях, которые несут наибольшую информативность в отношении.

Также при разработке базы данных было использовано ограничение проверки атрибута
(CHECK
). Надо заметить, что этот тип ограничения относится к ограничениям уровня отношения. Положительная особенность данного вида ограничений состоит в том, что их применение не ограничивается отдельными столбцами. В принципе можно проверить на соответствие определённому критерию любую комбинацию полей данной записи. В данном курсовом проекте ограничение значения использовалось в основном для атрибутов типа DateTime, чтобы исключить возможность ввода будущих дат. Для этого потребовалось написать следующий сценарий.

ALTER TABLE Isveshenie

WITH CHECK

ADD CONSTRAINT ChekDateBegin

CHECK (Isveshenie.BeginPer<GETDATE())

Ограничение CHECK было установлено для проверки правильности ввода дат в отношениях Prikas, Isveshenie, Karta.

Еще одним видом ограничений, возможно, самым важным, является ограничение первичного ключа (
PRIMARY
KEY)
. Мы можем говорить о важности этого типа ограничений, так как реляционные базы данных создавались для реализации возможностей задания связей между данными. Поэтому важно иметь уникальные идентификаторы для каждого кортежа. Первичный ключ должен содержать уникальные значения (и поэтому не может содержать NULL-значений). Приведём пример использования в созданной базе данных ограничения первичного ключа.

CREATE TABLE Diagnos

(IDDiagnos INT IDENTITY PRIMARY KEY
,

NameDiagnos varchar(50),

ShifrDiagnos varchar(20),

Norma INT )

Здесь можно добавить, что первичным ключом отношения Diagnos является атрибут IDDiagnos, таким образом он идентифицирует любой кортеж отношения.

Естественно, данный вид ограничений использовался во всех отношениях базы данных для обозначения первичного ключа.

Следующим типом ограничения является ограничение внешнего ключа (
FOREIGN
KEY)
. Они используются как для обеспечения целостности данных, так и для задания отношений между таблицами. При этом после создания внешнего ключа любая запись, добавляемая в ссылочное отношение, должна иметь соответствующую запись в таблице, на которую существует ссылка, либо значения для столбцов внешнего ключа должны быть установлены в NULL. Последний случай в данном курсовом проекте не используется, так как это может привести к нарушению согласованного состояния базы данных. Поэтому приведем пример для рассматриваемого типа ограничений.

CREATE TABLE Otdel

(IDOtdel INT IDENTITY PRIMARY KEY,

Name varchar(30),

IDLPU INT,

TarifOtdel MONEY,

CONSTRAINT OtdelLPUforeign FOREIGN KEY(IDLPU)
REFERENCES LPU)

После выполнении этого скрипта мы установили ограничение внешнего ключа для отношения Otdel. Теперь при попытке удаления ЛПУ, первичный ключ которого содержится в рассматриваемой таблице в качестве внешнего (IDLPU), будет выдано сообщение об ошибке.

Ограничения внешнего ключа мы установили в отношениях, которые являются ссылающимися (см. Приложение 1).

Поддержка целостности базы данных также осуществляется с помощью триггеров. Триггер (
Trigger)
представляет собой некую разновидность хранимой процедуры, которая выполняется при наступлении определенных событий. Триггеры очень помогают при реализации бизнес-правил. Например, в статистическом талоне может быть несколько диагнозов, но при этом только один из них может иметь тип «основной», а остальные - сопутствующий. Для поддержки в базе данных этого правила можно написать следующий триггер.

CREATE TRIGGER OsnovDiagnTalon

ON DiagnTalon

FOR INSERT, UPDATE

AS

IF ((SELECT COUNT(D.Type) FROM DiagnTalon D

INNER JOIN INSERTED I

ON I.IDTalon=D.IDTalon

WHERE D.Type = 'основной' AND D.IDTalon=I.IDTalon

GROUP BY D.IDTalon)<>1)

BEGIN