Datenmodellierung am Beispiel des Einkaufs

von Frank Echinger

Inhalt

1 Daten als Unternehmensressource 3

2 Datenbankarchitektur 3

3 Datenbankentwurf 5

3.1 Strategische Vorgehensweise 6

3.2 Phasen des Datenbankentwurfs 7

4 Szenario 8

5 Informationsbedarfsanalyse 10

5.1 Informations- und Funktionsanforderung 10

5.2 Verfahren zur Informationsbedarfsanalyse 10

6 Semantischer Entwurf 13

6.1 Entity Relationship Modell 13

6.1.1 Entity Typen und Entities 14
6.1.2 Beziehungstypen, Beziehungen und Kardinalitäten 15
6.1.3 Attribute und Wertebereich 17

6.2 Semantische Modellierung des Szenarios 18

7 Logischer Entwurf 19

7.1 Relationale Datenbankmodelle 20

7.2 Transformation des ERM 
in das Relationen-Modell 20

7.3 Normalisierung 22

7.4 Logische Modellierung des Szenarios 23

8 Datenmodellierung 
in neuen Informationssystemen 25

Quellenverzeichnis 27

1 Daten als Unternehmensressource

Nach heutiger Auffassung spielen für wirtschaftlich operierende Unternehmen Daten als Ressource eine genauso wichtige Rolle wie Personal, Maschinen, Rohstoffe und Finanzmittel. Daten werden hierbei als besonderer Rohstoff aufgefasst, aus dem bei Verarbeitung Informationen hervorgehen. Weiterhin werden Sie oft als vierter Produktionsfaktor gesehen [LOCK93, S. 715].
Wie jede andere betriebliche Ressource müssen daher auch Informationen professionell geplant, beschafft, verwaltet und genutzt werden. Das Ziel des Informationsmanagements besteht darin, jeder Stelle im Unternehmen alle relevanten Informationen zum richtigen Zeitpunkt, am richtigen Ort und in der für den Verwendungszweck erforderlichen Qualität zur Verfügung zu stellen [SCHW02, S 6]. Dabei spielen Datenbanksysteme (DBS) als Instrumente des Informationsmanagements eine wesentliche Rolle. Die konzeptuelle Datenmodellierung ist Bestandteil eines Datenbankentwurfs und wichtige Grundlage zur Bestimmung des Inhalts und des Aufbaus der Datenbank. Sie dient dazu ein Modell der realen Geschäftswelt mit Hilfe mathematischer, graphischer und textueller Formalismen so zu beschreiben, dass eine transparente, präzise und überschaubare Grundlage für den Aufbau einer Datenbank entsteht [RAUH97, S. 14ff.].
Im Folgenden soll beschrieben werden, wie die Datenmodellierung zu einem effizienten Einsatz der Unternehmensressource Information beiträgt. Dabei werden zuerst die wesentlichen Merkmale einer Datenbank erläutert sowie strategische Vorgehensweisen und Phasen bei einem Datenbankentwurf vorgestellt. Anschließend erfolgt eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Modellierungsphasen und -methoden anhand eines Szenarios aus dem Unternehmensbereich Einkauf/Beschaffung. Abschließend wird auf die Bedeutung der Datenmodellierung in neuartigen Informationssystemen hingewiesen.

2 Datenbankarchitektur

Ein Datenbanksystem besteht aus den Komponenten Datenbank und Datenbankmanagementsystem. Die Datenbank ist eine integrierte und strukturierte Sammlung inhaltlich zusammengehöriger Daten. Das Datenbankmanagementsystem umfasst alle Funktionen zur korrekten Handhabung und zentralen Verwaltung der Datenbank. Ziel des Einsatzes ist eine integrierte, redundanzfreie und anwendungsunabhängige Datenverarbeitung, was durch eine spezielle Datenbankarchitektur erreicht wird. Hier hat sich bis heute die 3-Schema-Architektur weitgehend durchgesetzt, welche 1975 von der amerikanischen Organisation ANSI/X3/SPARC Study Group on Database Systems vorgestellt wurde. Dabei wird zwischen der externen, internen und konzeptuellen Ebene unterschieden, welche je ein bestimmtes Schema enthalten [REIN95; S. 32ff.].
Das konzeptuelle Schema ist ein abstrahiertes Abbild bzw. Modell der realen Unternehmenswelt. Es stellt die logische Struktur aller für die betrachteten Anwendungen relevanten Daten dar und ist datenneutral sowie datenunabhängig. Datenneutral bedeutet die Neutralität des Modells gegenüber unterschiedlichen Anwendungen aus Benutzersicht und datenunabhängig die Unabhängigkeit von der physischen Speicherung der Daten. Weiterhin kann das konzeptuelle Schema in zwei Subschemata unterteilt werden, das semantische und das logische Subschema (semantisches und logisches Datenmodell). Das semantische Datenmodell stellt mit Hilfe geeigneter Formalismen die Struktur der Daten des relevanten Bereiches der realen Unternehmenswelt dar. Daraus wird das logische Datenmodell je nach verwendetem Datenbankverwaltungssystem in das relationale, hierarchische, objektorientierte oder Netzwerk Datenbankmodell abgeleitet [FISC92, S. 72f.]. Die Modellierung eines konzeptuellen Schemas ist Kernpunkt dieser Arbeit.
Das interne Schema beschreibt die logische und physische Speicherung der Daten des konzeptuellen Schemas mit Hilfe verschiedener Dateiorganisationsverfahren auf unterschiedlichen Speichermedien [FISC92, S. 73].
Das externe Schema stellt die Daten den unterschiedlichen Anwendungsprogrammen zur Verfügung und ist somit die Schnittstelle zwischen Datenbank und Anwender. Dabei werden aus dem konzeptuellen Schema beliebig viele anwendungsbezogene Datensichten kreiert, welche sich vom Inhalt und Informationsbedarf je nach Anwender unterscheiden [FISC92, S. 74]. Die folgende Abbildung 1 verdeutlicht die Funktion der 3-Schema-Architektur.

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