Les Systèmes de Gestion de Bases de Données

Les Systèmes de Gestion de Bases de Données

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2. Démarche de modélisation des données

2.1 Le groupe d'étude (angl. Project group)

Un système d'information qui n'est pas trop complexe et volumineux en terme d'informations, peut facilement être informatisé par une seule personne, qui ne doit pas nécessairement être un informaticien. Il suffit d'être un peu familiarisé avec une méthode de modélisation, et de savoir manipuler un SGBD pour réaliser une implémentation informatique, cohérente et fonctionnelle, d'un tel système d'information.

Dès que le système d'information atteint une certaine envergure (par exemple: informatiser la gestion des sinistres d'une compagnie d'assurances), un groupe d'étude est généralement créé.

Ce groupe ne devra en aucun cas contenir seulement des informaticiens mais également:

• Un ou plusieurs représentants des futurs utilisateurs du système informatisé (Par exemple: Un employé du service qui gère les sinistres) ;
• Un ou plusieurs représentants de chaque département impliqué (Par exemple: Un employé du service des contrats ) ;
• Un représentant de la direction.

Généralement, un responsable du groupe (angl. Project Manager) est nommé, afin de coordonner les travaux effectués par le groupe et de suivre le déroulement à partir de l'analyse jusqu'à la mise en place du système informatisé.

2.2 Les étapes

Chaque projet d'informatisation, qu'il soit exécuté par une seule personne, ou géré par un groupe d'étude, prévoit plusieurs étapes.

En général, nous avons les étapes suivantes:

1. Analyse de la situation existante et des besoins
2. Création d'une série de modèles qui permettent de représenter tous les aspects importants
3. A partir des modèles, implémentation d'une base de données

2.3 Sources d'information

La première étape de chaque projet est donc l'analyse de l'existant et des besoins. Afin de pouvoir réaliser une analyse correcte sur laquelle on peut baser la suite du projet, il faut d'abord identifier les sources d'information, et puis collectionner exactement les informations importantes pour le projet.

Sources d'information primaires:

• L'interview avec les utilisateurs;
• L'étude de documents provenant du système d'information actuel (Rapports, Bons de commandes, Factures ...).

Pour les projets d'une certaine envergure s'ajoutent:

• L'interview avec les responsables des services impliqués;
• Pourvu que la tâche d'analyse soit partagée entre plusieurs membres du groupe d'études, il faut coordonner les actions et comparer les résultats avec les autres membres.

Pour les projets qui se basent sur un système déjà partiellement informatisé s'ajoute:

• L'étude de l'application informatique existante.

3. Méthode de modélisation des données

3.1 Définition

Nous avons vu que la démarche classique d'un projet informatique comprend les étapes suivantes:

1. Analyse de la situation existante et des besoins;
2. Création d'une série de modèles, qui permettent de représenter tous les aspects importants;
3. A partir des modèles, implémentation d'une base de données.

En ce qui concerne la première étape, nous n'allons pas introduire de vraies règles, mais simplement utiliser nos connaissances de gestion d'une entreprise, notre esprit ouvert et même notre fantaisie pour analyser correctement la situation existante et les besoins des utilisateurs. Le résultat de l'analyse est généralement un ou plusieurs documents, qui contiennent les indications principales sur le fonctionnement désiré du système informatisé. Le document d'analyse contient souvent déjà des prototypes de certains documents importants, que le futur système devra être capable de produire.

Une fois que l'analyse est terminée, il s'agit d'élaborer une série de modèles, basés sur le document d'analyse. Ces modèles nous permettront plus tard d'implémenter une base de données, qui contiendra toutes les informations nécessaires au bon fonctionnement du système informatisé.

Le développement de ces modèles se fait selon une méthode qui prévoit une conception par niveaux. Nous retenons 3 niveaux essentiels:

1. Le niveau conceptuel, qui se base directement sur l'analyse, décrit l'ensemble des données du système d'information, sans tenir compte de l'implémentation informatique de ces données. Ce niveau, qui représente donc la signification des données, se traduit par un formalisme que nous appelons:
2. Le niveau logique, qui se base sur le modèle conceptuel des données, prend en considération l'implémentation du système d'information par un SGBD. Ce niveau introduit la notion des tables logiques, et constitue donc le premier pas vers les tables des SGBD. Ce niveau est représenté par le:
3. Le niveau physique, qui se base sur le modèle logique des données, contient finalement les tables définies à l’aide d’un SGBD spécifique (p.ex. MS Access, MySQL, Oracle ...). Ce niveau est représenté par le:
4.   Modèle physique des données (MPD)

Voici donc les 4 étapes nécessaires pour traduire un système d'information naturel en une base de données:

3.2 Pourquoi modéliser ?

Nous avons vu qu’une base de données est constituée par un ensemble de tables qui contiennent toutes les données de la base. Une méthode de modélisation nous permet de trouver le bon nombre de tables pour une base de données et de déterminer quelles données sont représentées à l’intérieur de quelle table.

Pour l’instant, il nous suffit de savoir qu’une table est un ensemble d’enregistrements, dont chacun est composé par les mêmes champs de données. On pourrait comparer une table à une liste en MS-Excel1. Les tables sont étudiées en détail dans le chapitre 6.

Voici un exemple d’une table :

Un champ de données

 Marque

Modèle Cylindrée Poids

BMW 525i 2500 1360

Ford Orion 1800 1080

BMW 320i 2000 1200

... ... ... ...

A l’aide d’un exemple précis, nous allons voir pourquoi il est important de bien réfléchir sur le nombre de tables d’une base de données et sur la structure de chaque table.

Il s’agit de créer une base de données pour une caisse de maladie. On veut stocker tous les employés-membres de la caisse avec leur société-employeur. Afin de faciliter l’exercice, nous allons uniquement stocker les informations suivantes pour chaque employé:

• le numéro de l’employé
• le nom de l’employé
• le prénom de l’employé
• le numéro de son entreprise
• le nom de son entreprise
• la localité où se trouve l’entreprise

A première vue, la solution suivante s’impose :

NoEmp Nom Emp Prénom Emp NoEntr Nom Entr Localité

102 Boesch Emil 1 Schaffgaer S.à r.l. Differdange

103 Midd Erny 2 Gudjâr Colmar Berg

104 Witz Evelyne 1 Schaffgaer S.à r.l. Differdange

105 Kuhl Menn 1 Schaffgaer S.à r.l. Differdange

106 Super Jhemp 2 Gudjâr Colmar Berg

... ... ... ... ... ...

1 voir cours de la classe 12CG

Nous voyons ici uniquement quelques enregistrements. Une caisse de maladie ayant des miliers de membres, et cette table possédant un enregistrement par membre, on peut bien s’imaginer la taille réelle de la table.

Or, bien que cette solution soit correcte dans le sens le plus large du terme, elle nous impose un certain nombre de problèmes .

  Exercice 1

Essayez de trouver en discussion quelques problèmes qui peuvent se manifester lors du travail journalier avec cette table.

  Exercice 2

Comment est-ce qu’on pourrait éviter ces problèmes sans toutefois perdre des informations ?

Informatique 13CG Modélisation d'un système d'information

3.3 Le modèle conceptuel des données (MCD)

3.3.1 Définition

En se basant sur un document d'analyse, le modèle conceptuel des données (MCD) fait référence à tous les objets du système d'information et à des relations entre ces objets.

Le formalisme utilisé dans ce modèle est celui du langage de modélisation UML (Unified Modeling Language).

A l'aide de ce langage nous pouvons créer un diagramme de classes qui se base autour de 3 concepts principaux, les classes, les associations et les attributs.

Voici par exemple un MCD / Diagramme de classes qui représente une entreprise avec ses employés.

Pour la suite de ce cours, MCD et diagramme de classes sont synonymes.

 Pierre Stockreiser 19 Lycée du Nord Wiltz

 3.3.2 La notion de classe

Dans l'exemple du chapitre précédent, la classe Entreprise spécifie donc l'ensemble des entreprises, qui nous intéressent dans le contexte de notre système d'information. De même, la classe Employé représente tous les employés de notre système d'information.

  Une classe est caractérisée par son nom et ses attributs. Représentation graphique:

Prenons par exemple une classe Client:

Voici quelques exemples de clients

   Chacun de ces clients représente un objet ou une instanciation de la classe Client. 

1 Dans la littérature on trouve également la notion entité pour désigner une classe.

 3.3.3 La notion d'attribut

Voici quelques exemples d'attributs:

Pour une classe Client:

• Nom du client
• NoTél du client

Pour une classe Salarié:

• Nom du salarié
• NoMatricule
• Salaire mensuel

Pour une classe Contrat d'assurance:

• NoContrat
• Type d'assurance
• Montant assuré

Exemple:

La classe Client est définie par les attributs suivants:

 A l'intérieur de chaque objet, chaque attribut prend une valeur, qui est dans la plupart des cas une valeur numérique, une valeur sous forme de texte ou encore une date.

 L'attribut Nom prend p.ex. les valeurs "Meier", "Muller" et "Weber" dans les 3 objets ci-dessus.

Le client 002 par exemple ne peut pas avoir 2 adresses.

3.3.4 La notion d'identifiant

Afin de pouvoir distinguer les différents objets d'une même classe, la classe doit être dotée d'un identifiant. L'identifiant est composé d'un ou de plusieurs attributs de la classe. Chaque objet d’une classe doit avoir une valeur différente pour l’identifiant

Comme choix pour l'identifiant d'une classe nous distinguons généralement 3 possibilités:

1. Un attribut naturel

Exemple: Le nom d'un pays pour une classe Pays

2. Un attribut artificiel qui est inventé par le créateur du MCD Exemple: Le numéro d'un client pour une classe Client
3. Un identifiant composé de plusieurs attributs naturels Exemple: Le nom et la localité pour une classe Entreprise

  Exercice

Indiquez graphiquement les classes qui représentent :

1. les passagers d’une société aérienne.
2. les résultats sportifs de l’entraînement d’un coureur ;
3. les médicaments d’une pharmacie.

3.3.5 La notion d'association

3.3.5.1 Définition

Exemple d'une association binaire:

L'instanciation d'une association est représentée par les instanciations des classes liées à l'association.

Voici quelques instanciations de l'association Ecrire.

Cette instanciation de l'association écrire p.ex. nous dit que l'auteur Twain a écrit le livre Tom Sawyer. Cette instanciation peut être identifiée par l'identifiant composé A002/L0031

1 Comme chaque livre est uniquement écrit par un seul auteur, on peut également identifier l’instanciation de l’association par le seul NoLivre L003.

3.3.5.2 Les multiplicités d'une association

Exemple 1:

Se lit: Un client passe au minimum 1 et au maximum plusieurs commandes

Se lit: Une commande est passée au minimum par un et au maximum par un client

Exemple 2:  

Interprétez les multiplicités concernant la classe Employé.

Interprétez les multiplicités concernant la classe Ordinateur.

Y a-t-il des employés qui n'utilisent pas d'ordinateurs ?

Y a-t-il des ordinateurs qui ne sont pas du tout utilisés ?

Y a-t-il des employés qui utilisent plusieurs ordinateurs ?

Y a-t-il des ordinateurs utilisés par plusieurs employés ?

Comme nous indiquons pour chaque classe reliée à une association les multiplicités sous la forme: <Multiplicité minimale> .. <Multiplicité maximale>, nous avons les possibilités suivantes:

0..1

1..1 Forme abrégée: 1 (utilisée dans ce cours Î logiciel Win'Design 5.8.0)

0..* Forme abrégée: *

1..*

En pratique, afin de déterminer les bonnes multiplicités, le concepteur doit se référer aux résultats de l'analyse.

Exemple 3:

Pour les deux cas suivants, on peut affirmer qu'une commande est toujours passée par au minimum un client. Une commande est également passée au maximum par un client. Une commande est donc toujours passée par un et un seul client.

...

3.3.8 L’utilisation d’une association ternaire

Lors de l’introduction des associations (voir chapitre 3.3.5.1) nous avons déjà mentionné la notion d'association ternaire. Une association ternaire est une association liée à 3 classes.

Bien que dans la pratique la plupart des associations soient binaires (2 classes) il existe cependant des situations où l’utilisation d’une association ternaire s’impose.

Exemple :

A partir des 3 classes Professeur(CodeProf_{id}, Nom, Prénom); Matière(CodeMatière_{id}, Libellé) et Classe(Nom_{id} ,Cycle) il s’agit de créer un MCD qui renseigne sur le fait quelle matière est enseignée dans quelle classe par quel professeur pour une année scolaire donnée.

  Exercice

Essayez de montrer les limites/défauts d’un MCD qui représente l’énoncé de l’exemple précédent en utilisant uniquement des associations binaires.

Solution de l’exemple précédent :

Voici une solution avec une association ternaire

On peut lire/interpréter ce modèle de trois façons différentes:

• Chaque couple d'instanciations Professeur / Matière est associé au minimum à 0 et au maximum à plusieurs Classes (Î Multiplicités 0..* du côté Classe).
• Chaque couple d'instanciations Matière / Classe est associé au minimum à 0 et au maximum à plusieurs Professeurs (Î Multiplicités 0..* du côté Professeur).
• Chaque couple d'instanciations Classe / Professeur est associé au minimum à 0 et au maximum à plusieurs Matières (Î Multiplicités 0..* du côté Matière)

Attention: Selon ce modèle, plusieurs professeurs peuvent enseigner la même matière dans une même classe pendant une année scolaire. Si on veut représenter le fait qu’une matière est enseignée dans une classe par au maximum un seul professeur, il suffit de changer les multiplicités du côté Professeur en 0..1 .

Solution qui permet la gestion sur plusieurs années scolaires.

On peut dire que chaque instanciation de l'association enseigner associe un professeur à une matière et une classe pour une année donnée. Ou encore, ce modèle nous permet de montrer pour chaque année scolaire quelle matière est enseignée dans quelle classe par quel professeur.

L'identifiant de l'association enseigner est le quadruple CodeProf_{id} / CodeMatière_{id} / Nom_{id} / Année_{id}.

Il n’est pas toujours facile de déterminer quand il faut utiliser une association ternaire. Généralement, on peut affirmer que si plusieurs des classes liées à une association ternaire possèdent une multiplicité maximale de 1, la modélisation n’est pas optimisée dans le sens qu’il faudrait mieux décomposer l'association ternaire, c.à.d. la représenter par 2 associations binaires.

Pierre Stockreiser 37 Lycée du Nord Wiltz

Exemple :

La direction d’une chaîne d’hôtels désire gérer les séjours des clients dans les différents hôtels. Comme on peut effectivement dire "Un client effectue un séjour dans un hôtel" on est amené à proposer la modélisation suivante.

Chaque instanciation de l'association effectuer associe donc un séjour à un client et à un hôtel.

Or, cette modélisation porte une contrainte supplémentaire, puisque les multiplicités 0..1 nous indiquent que pour chaque instanciation de Séjour il ne peut exister qu'une et une seule instanciation de l'association. Donc chaque séjour est associé une et une seule fois à une combinaison client/hôtel. Dans ce cas il vaut mieux décomposer l'association ternaire en deux associations binaires:

 Pierre Stockreiser 38 Lycée du Nord Wiltz

 3.3.9 Exercices

Voici le résultat simplifié d'une analyse faite auprès d'une compagnie d'assurance qui désire informatiser la gestion des contrats auto.

• Un client peut assurer plusieurs voitures auprès de la compagnie. Chaque voiture est assurée par un seul contrat. Un contrat assure une seule voiture.
• En ce qui concerne un client, la compagnie désire connaître son nom, prénom, adresse complète, numéro de téléphone ainsi qu'un numéro de compte bancaire avec indication de la banque. Un client est considéré comme tel à partir de son premier contrat.
• Chaque contrat contient un numéro de contrat unique, la prime annuelle à payer, la date de paiement annuel, la marque de la voiture, le modèle de la voiture, le numéro d'immatriculation de la voiture, la valeur de la voiture et la date d'acquisition de la voiture.

En ignorant la méthode de modélisation, on pourrait créer une BD avec une seule table ayant un champ pour chaque donnée indiquée dans l'analyse. On aurait donc les données des clients et des contrats dans une seule table. Quels en seraient les inconvénients ?

Créez le modèle conceptuel des données correspondant à cette situation

Le responsable d'un magasin de location de cassettes vidéo désire informatiser le système de gestion des locations. Voici les informations recueillies pendant l'analyse:

• Un membre est caractérisé par son numéro membre, son nom, son prénom, son adresse ainsi que sa date de naissance. Dès que la carte de membre est payée (paiement unique), le membre est enregistré dans le système et il peut désormais louer des cassettes vidéo.
• Un film est caractérisé par un numéro film, un titre, un code langue, un code genre et une durée. Le même film peut être disponible en plusieurs exemplaires. Il existe au minimum un exemplaire de chaque film. Un exemplaire est déterminé par un numéro exemplaire ainsi que la date d'achat de l'exemplaire.
• Lors d'une location, un membre peut louer plusieurs films en même temps. En principe, une location a une durée d'un jour, mais cette durée peut être prolongée. Nous supposons qu'un membre rend tous les exemplaires loués en une seule fois.

Créez le modèle conceptuel des données

Afin d'informatiser la gestion des séances du cinéma Limelight, vous disposez des informations suivantes.

• Un film est enregistré dans le système d'information dès que la (les) copie(s) sont arrivées au cinéma. A partir de ce moment, on commence directement à programmer des séances pour le film en question. Comme le même film n'est jamais montré dans deux séances parallèles, on peut ignorer la gestion des copies.
• Un film est représenté par un numéro courant interne, qui lui est affecté par le gestionnaire des séances. En plus, on s'intéresse pour le titre, la langue et la durée du film. Lorsqu'un film apparaît en plusieurs langues différentes, on crée dans le système d'information simplement un enregistrement par langue.
• Chaque film est accompagné en général d'une fiche technique, qui renseigne en outre sur le système son du film (p.ex. DOLBY, THX etc.). Cette information est importante, puisque les capacités en ce qui concerne la reproduction du son varient d'une salle à l'autre. Une salle peut supporter plusieurs systèmes différents, tandis qu'un film est tourné en utilisant un seul système son. Un système son est caractérisé par un code identificateur ainsi qu'un libellé. Chaque système son est au moins supporté par une salle et au moins utilisé par un film.
• Le cinéma dispose actuellement de 12 salles, avec 3 nouvelles salles en construction. Une salle est prise en compte dans le système d'information, dès qu'elle accueille des séances. Une salle est caractérisée par son numéro, sa capacité ainsi que des informations concernant le support des différents systèmes son.
• Le système d'information doit permettre de vendre des tickets pour une séance donnée, même plusieurs jours en avance. La réservation des sièges n'étant pas demandée, il est toutefois nécessaire que le système soit capable de prévenir un excès de la capacité d'une salle en ce qui concerne le nombre de tickets vendus.
• La gestion des prix pour les tickets se fait au niveau des séances, puisque le prix pour voir un même film peut varier d'une séance à une autre (p.ex. Tarif réduit les lundis à 16h00).
• Une séance, qui se déroule évidemment dans une seule salle, est identifiée par un numéro courant.

Créez le modèle conceptuel des données

Un club de vente de livres par correspondance propose à ses membres l'achat d'un ou de plusieurs livres via des bons de commandes. Pour cela, des bons de commandes ainsi qu'un catalogue sont envoyés à tous les membres deux fois par an.

Le responsable du club désire informatiser la gestion des commandes de livres. Voici à titre d'exemple un bon de commande:

Bicherwuerm S.à r.l.

Commande de livres

Votre numéro membre : 123578

☛ Veuillez nous indiquer des changements éventuels de vos coordonnées personnelles.

Nom: Prénom:

Adresse: CP:

Localité: No. Téléphone:

Votre commande :

☛ Indiquez s.v.p. pour chaque livre le numéro ISBN et le titre (voir catalogue).

 Numéro ISBN Titre

Cher membre

Les livres commandés vous seront envoyés le plus vite possible. Une facture vous parviendra après livraison complète.

• Au moment où un membre renvoie un bon de commande, une nouvelle commande est créée dans le système. Une commande est identifiée par un numéro de commande et caractérisée en plus par une date de commande. Les livres disponibles de la commande sont envoyés tout de suite au membre.
• Pour devenir membre du club, il suffit d'effectuer une fois une commande via des bons de commandes légèrement modifiés (p.ex. pas de numéro de membre), et d'indiquer les coordonnées personnelles.
• Tous les livres présents dans le catalogue sont également stockés dans le système. Un livre est identifié par son numéro ISBN et caractérisé en plus par un titre, un genre (p.ex. ROMAN, HISTOIRE, BIOGRAPHIE, TECHNIQUE ...), une langue (p.ex. ALL, FRA ...), le nom de l'auteur, le prix de vente et le nombre d'exemplaires disponibles en stock.
• Une facture est identifiée par un numéro de facture et caractérisée en plus par une date de facture.
• Afin de garantir qu'une facture n'est créée et envoyée au membre qui a effectué la commande correspondante qu'au moment où tous les livres de la commande ont été livrés, le système doit être capable de vous informer quels livres de la commande ont déjà été envoyés au membre et quels livres n'ont pas encore été envoyés au membre (p.ex. livre non disponible en stock au moment de la réception de la commande).
• A chaque commande est affectée un seul employé. Un employé est identifié par un code employé (p.ex. WEBJO = Weber Jos). Le responsable du club de vente veut également savoir quel employé (Nom & Prénom) traite quelle commande. Nous supposons que chaque employé a déjà traité des commandes.
• De temps en temps, le responsable de la facturation désire avoir un relevé des factures non encore payées.

Créez le modèle conceptuel des données

 Exercice 5

Le commandant de la brigade municipale des Sapeurs-Pompiers d'Esch-sur-Alzette se propose d'informatiser la gestion des différentes interventions. Etant responsable de l'administration de la brigade, vous êtes en charge de créer une base de données pour stocker les informations relatives aux interventions.

PARTIE 1

Voici le résultat de l'analyse préliminaire menée auprès des responsables de la brigade (p.ex. le commandant, le sous-commandant ...)

• Chaque intervention est identifiée par un numéro unique
• Une intervention est en plus caractérisée par une date, une adresse et un type d'intervention (p.ex. Incendie, Accident, Inondation)
• Pour chaque intervention, on veut savoir quels sapeurs-pompiers y ont participé
• Un sapeur-pompier est caractérisé par un numéro d'identification, son nom, son prénom, sa date de naissance ainsi qu'un grade (p.ex. sapeur, chef de section, sous-commandant, commandant)

Travail à réaliser:

Créez le modèle conceptuel des données

PARTIE 2  

Le commandant vous demande de représenter également l'utilisation des véhicules de la brigade. Lors d'une intervention, les sapeurs-pompiers sont affectés aux différents véhicules selon les circonstances. Jusqu'à présent, le commandant a rempli une fiche pour chaque intervention (Exemple: voir page suivante)

• Un véhicule est identifié par son numéro d'immatriculation
• Un véhicule est en plus caractérisé par un type de véhicule (p.ex. Echelle, Transport ...), une marque, et le nombre de places disponibles

Travail à réaliser:

Créez le modèle conceptuel des données