מהו עיצוב נתונים?
עיצוב נתונים הוא תהליך הדיאגרמה של תזרימי נתונים.
סקירת עיצוב נתונים
עיצוב נתונים הוא תהליך הדיאגרמה של תזרימי נתונים. בעת יצירת מבנה בסיס נתונים חדש או חלופי, המעצב מתחיל בדיאגרמה של אופן זרימת הנתונים אל תוך בסיס הנתונים ומחוצה לו. דיאגרמת תזרים זו משמשת להגדרת המאפיינים של פורמטים, מבנים ופונקציות טיפול בבסיס נתונים כדי לתמוך ביעילות בדרישות תזרים הנתונים. לאחר שבסיס הנתונים נבנה ונפרס, מודל הנתונים חי על מנת להפוך לתיעוד ולהצדקה מדוע בסיס הנתונים קיים וכיצד תוכננו תזרימי הנתונים.
מודל הנתונים שנובע מתהליך זה מספק מסגרת של קשרים בין אלמנטי נתונים בתוך בסיס נתונים וכן מדריך לשימוש בנתונים. מודלים של נתונים הם אלמנט בסיסי של פיתוח תוכנה וכלי ניתוח. הם מספקים שיטה מתוקננת עבור הגדרה ועיצוב של תכני בסיס נתונים באופן עקבי בין מערכות, מה שמאפשר ליישומים שונים לחלוק את אותם הנתונים.
מדוע עיצוב נתונים חשוב?
מודל נתונים מקיף וממוטב עוזר ליצור בסיס נתונים לוגי מפושט שמבטל יתירות, מפחית את דרישות האחסון ומאפשר אחזור יעיל. היא גם מציידת את כל המערכות עם 'מקור אמת יחיד' - שחיוני לתפעול יעיל ולציות סביר לתקנות ולדרישות רגולטוריות. עיצוב נתונים הוא שלב מרכזי בשתי פונקציות חיוניות של ארגון דיגיטלי.
פרויקטים של פיתוח תוכנה (חדשים או התאמות אישיות) המבוצעים על-ידי מומחי IT
לפני תכנון ובנייה של כל פרויקט תוכנה, חייב להיות חזון מתועד של איך ייראה המוצר הסופי וכיצד הוא יתנהג. חלק גדול מהחזון הזה הוא מערך הכללים העסקיים הקובע את הפונקציונליות הרצויה. החלק האחר הוא תיאור הנתונים - תזרימי הנתונים (או מודל הנתונים) ועיצוב בסיס הנתונים כדי לתמוך בו.
מידול נתונים שומר רשומה של החזון ומספק מפת דרכים עבור מעצבי התוכנה. עם בסיס הנתונים ותזרימי הנתונים מוגדרים ומתועדים במלואם, ומערכות שפותחו לפי אותם מפרטים, המערכות צריכות לספק את הפונקציונאליות הצפויה הנדרשת כדי לשמור על הנתונים מדויקים (בהנחה שהנהלים בוצעו כהלכה).
כלי ניתוח והמחשה ויזואלית – או בינה עסקית – כלי קבלת החלטות ראשי למשתמשים
עם הגדלת נפחי הנתונים ומספר גדל והולך של משתמשים, ארגונים זקוקים לדרך להפוך נתונים גולמיים למידע בר ביצוע לקבלת החלטות. באופן לא מפתיע, הביקוש לכלי ניתוח נתונים גדל באופן דרמטי. המחשה ויזואלית של נתונים הופכת נתונים לנגישים יותר למשתמשים על-ידי הצגת הנתונים באופן גרפי.
מודלי הנתונים של היום הופכים נתונים גולמיים למידע שימושי שניתן להפוך להמחשות ויזואליות דינמיות. עיצוב נתונים מכין את הנתונים לניתוח: ניקוי הנתונים, הגדרת המידות והממדים והרחבת הנתונים על-ידי ביסוס היררכיות, הגדרת יחידות ומטבעות והוספת נוסחאות.
מהם סוגי מידול הנתונים?
שלושת סוגי מודל הנתונים העיקריים הם יחסי, ממדי וקשרי ישות (E-R). ישנם גם כמה אחרים שאינם בשימוש כללי, ביניהם היררכי, רשת, מונחה עצמים ורב ערכי. סוג המודל מגדיר את המבנה הלוגי - כיצד הנתונים מאוחסנים, לוגית – ולכן כיצד הם מאוחסנים, מאורגנים ומאוחזרים.
- יחסי: למרות ש"ישן" בגישה, מודל בסיס הנתונים הנפוץ ביותר שעדיין נמצא בשימוש כיום הוא יחסי, אשר מאחסן את הנתונים ברשומות בפורמט קבוע ומסדר נתונים בטבלאות עם שורות ועמודות. לסוג הבסיסי ביותר של מודל נתונים יש שני אלמנטים: מדדים וממדים. מדדים הם ערכים מספריים, כגון כמויות והכנסה, המשמשים בחישובים מתמטיים כמו סכום או ממוצע. ממדים יכולים להיות טקסט או מספריים. הם לא משמשים בחישובים וכוללים תיאורים או מיקומים. הנתונים הגולמיים מוגדרים כמדד או כממד. טרמינולוגיה אחרת המשמשת בעיצוב בסיס נתונים יחסי כוללת "קשרים" (טבלה עם שורות ועמודות), "תכונות" (עמודות), "רשומות" (שורות) ו"תחום" (סט ערכים המותר בעמודה). בעוד שקיימים מונחים נוספים ודרישות מבניות המגדירות בסיס נתונים יחסי, הגורם החשוב הוא הקשרים המוגדרים בתוך מבנה זה. אלמנטים משותפים של נתונים (או מפתחות) מקשרים טבלאות וסטים של נתונים יחד. טבלאות יכולות גם להיות קשורות במפורש, כמו קשרי אב ובן, כולל אחד לאחד, אחד-לרבים או רבים לרבים.
- מימדי: פחות קשיח ומובנה, הגישה התלת ממדית מעדיפה מבנה נתונים ממוקד הקשור יותר לשימוש העסקי או להקשר. מבנה בסיס נתונים זה ממוטב עבור שאילתות מקוונות וכלי אחסון נתונים. אלמנטים של נתונים קריטיים, כמו כמות בתנועה לדוגמה, נקראים "עובדות" ומלווים במידע סימוכין שנקרא "ממדים", הם שזיהוי מוצר, מחיר יחידה או תאריך תנועה. טבלת עובדות היא טבלה ראשית במודל ממדי. אחזור יכול להיות מהיר ויעיל – עם נתונים עבור סוג מסוים של פעילות המאוחסנת יחד – אך המחסור בקישורי קשרים יכול לסבך את האחזור והשימוש האנליטי בנתונים. מכיוון שמבנה הנתונים קשור לפונקציה העסקית שמייצרת ומשתמשת בנתונים, שילוב נתונים המיוצרים על ידי מערכות לא דומות (במחסן נתונים, למשל) עלול להיות בעייתי.
- Entity-Rich (E-R): מודל E-R מייצג מבנה נתונים עסקי בצורה גרפית המכיל תיבות של צורות שונות לייצוג פעילויות, פונקציות או "ישויות" ושורות לייצוג שיוכים, יחסי תלות או "קשרים". מודל ה-E-R משמש לאחר מכן ליצירת בסיס נתונים יחסי כאשר כל שורה מייצגת ישות והשדות בשורה זו מכילים תכונות. כמו בכל בסיסי הנתונים היחסיים, אלמנטי נתונים "מפתח" משמשים לקישור טבלאות יחד.
מהן שלוש הרמות של הפשטה של נתונים?
ישנם סוגים רבים של מודלי נתונים, עם סוגים שונים של פריסות אפשריות. קהילת עיבוד הנתונים מזהה שלושה סוגים של עיצוב כדי לייצג רמות מחשבה כפי שמודלים מתפתחים.
מודל נתונים תפיסתי
זהו מודל ה"תמונה הגדולה" שמייצג את המבנה והתוכן הכוללים אך לא את הפירוט של תוכנית הנתונים. זוהי נקודת ההתחלה האופיינית לעיצוב נתונים, זיהוי סטים שונים של נתונים ותזרים נתונים דרך הארגון. המודל הקונספטואלי הוא blueprint ברמה גבוהה לפיתוח המודלים הלוגיים והפיזיים ומהווה חלק חשוב בתיעוד ארכיטקטורת הנתונים.
דגם נתונים לוגיים
רמת הפירוט השנייה היא מודל הנתונים הלוגי. היא קשורה באופן הקרוב ביותר להגדרה הכללית של "מודל נתונים" בכך שהיא מתארת את תזרים הנתונים ואת תוכן בסיס הנתונים. המודל הלוגי מוסיף פירוט למבנה הכולל במודל הרעיוני אך אינו כולל מפרטים עבור בסיס הנתונים עצמו שכן ניתן ליישם את המודל על טכנולוגיות בסיס נתונים ומוצרים שונים. (שים לב שלא ייתכן שיהיה מודל רעיוני אם הפרויקט מתייחס ליישום יחיד או למערכת מוגבלת אחרת).
דגם נתונים פיזיים
מודל בסיס הנתונים הפיזיקלי מתאר את הפרטים של אופן המימוש של המודל הלוגי. עליו להכיל מספיק פרטים כדי לאפשר לטכנולוגים ליצור את מבנה בסיס הנתונים בפועל בחומרה ובתוכנה כדי לתמוך ביישומים שישתמשו בו. אין צורך לומר, מודל הנתונים הפיזיים הוא ייחודי למערכת תוכנה ייעודית של בסיס נתונים. יכולים להיות מספר מודלים פיזיים שנגזרו ממודל לוגי יחיד אם ייעשה שימוש במערכות בסיס נתונים שונות.
תהליכים וטכניקות של עיצוב נתונים
מידול נתונים הוא תהליך מלמעלה למטה, החל במודל הרעיוני לביסוס החזון הכולל, לאחר מכן המשך למודל הלוגי ולבסוף העיצוב המפורט הכלול במודל הפיזי.
בניית המודל הרעיוני היא בעיקרה תהליך של המרת רעיונות לצורה גרפית הדומה לתרשים זרימה של מפתח מתכונים.
כלי עיצוב נתונים מודרניים יכולים לעזור לך להגדיר ולבנות את בסיסי הנתונים ומודלי הנתונים הלוגיים והפיזיים שלך. להלן מספר טכניקות ושלבים של עיצוב נתונים טיפוסיים:
קבע ישויות וצור תרשים קשרי ישויות (ERD). ישויות יכולות להיות מתוארות יותר כ"אלמנטים של נתונים שמעניינים את העסק שלך". לדוגמה, "לקוח" יהיה ישות. "מכירה" תהיה אחרת. ב-ERD, תעד כיצד ישויות שונות אלה קשורות אחת לשנייה בעסק שלך ואילו חיבורים ברמה גבוהה קיימים ביניהן.
הגדר את העובדות, המידות והממדים שלך. עובדה היא חלק מהנתונים שלך שמציינים מאורע או טרנזקציה ספציפיים, כמו מכירה של מוצר. המדדים שלך הם כמותיים, כמו כמות, הכנסה, עלות וכן הלאה. הממדים שלך הם מדדים איכותיים, כגון תיאורים, מיקומים ותאריכים.
צור קישור לתצוגת נתונים באמצעות כלי גרפי או באמצעות שאילתות SQL. אם אינך מכיר ב-SQL, הכלי הגרפי הוא האפשרות האינטואיטיבית ביותר, שמאפשר לך לגרור ולשחרר אלמנטים לתוך המודל שלך ולבנות את החיבורים שלך באופן חזותי. בעת יצירת תצוגה, יש לך את האפשרות לשלב טבלאות ואפילו תצוגות אחרות לפלט יחיד. כאשר אתה בוחר מקור בתצוגה הגרפית וגורר אותו מעל מקור שכבר משויך לפלט, תהיה לך האפשרות להצטרף או ליצור איחוד של טבלאות אלה.
פתרונות ניתוח מודרניים יכולים לעזור לך גם לבחור, לסנן ולחבר מקורות נתונים באמצעות תצוגה גרפית של גרירה ושחרור. כלים מתקדמים זמינים עבור מומחי נתונים שעובדים בדרך כלל ב-IT – אך משתמשים יכולים גם ליצור סיפורים משלהם על-ידי יצירה חזותית של מודל נתונים וארגון טבלאות, תרשימים, מפות ואובייקטים אחרים כדי לספר סיפור בהתבסס על תובנות נתונים.
דוגמאות לעיצוב נתונים
עבור כל יישום - בין אם עסקי, בידור, אישי או אחר - מידול נתונים הוא שלב מוקדם הכרחי בעיצוב המערכת ובהגדרת התשתית הנדרשת כדי לאפשר את המערכת. זה כולל כל סוג של מערכת טרנזקציות, סט יישומים של עיבוד נתונים או כל מערכת אחרת שאוספת, יוצרת או משתמשת בנתונים.
עיצוב נתונים הוא הכרחי עבור אחסון נתונים מכיוון שמחסן נתונים הוא מאגר נתונים המובאים ממספר מקורות, שככל הנראה מכילים נתונים דומים או קשורים בפורמטים שונים. יש למפות תחילה את תבניות המחסן והמבנה כדי לקבוע כיצד יש לטפל בכל סט נתונים נכנס כך שיתאים לצורכי עיצוב המחסן – כך שהנתונים יהיו שימושיים לניתוח וכריית נתונים. מודל הנתונים הוא אז מפעיל חשוב עבור כלים אנליטיים, מערכות מידע למנהלים (לוחות מחוונים), כריית נתונים ושילוב עם כל מערכות הנתונים והיישומים.
בשלבים המוקדמים של העיצוב עבור כל מערכת, עיצוב נתונים הוא תנאי מוקדם מרכזי שכל השלבים והשלבים האחרים תלויים בו כדי לבסס את הבסיס שעליו מסתמכים כל התוכניות, הפונקציות והכלים. מודל הנתונים הוא כמו שפה משותפת המאפשרת למערכות לתקשר דרך ההבנה שלהן וקבלת הנתונים כפי שמתואר במודל. הדבר חשוב יותר מתמיד בעולם היום של ביג דאטה, למידת מכונה, בינה מלאכותית, קישוריות לענן, IoT ומערכות מבוזרות כולל מחשוב קצה.
אבולוציה של מידול נתונים
במובן מאוד אמיתי, עיצוב נתונים היה בסביבה כל עוד עיבוד נתונים, אחסון נתונים ותכנות מחשבים, אם כי המונח עצמו הגיע כנראה רק לשימוש נפוץ בסביבות הזמן שבו מערכות ניהול בסיסי נתונים החלו להתפתח בשנות השישים. אין שום דבר חדש או חדשני בנוגע למושג התכנון והארכיטקטורה של מבנה חדש. מידול נתונים עצמו הפך מובנה יותר ורשמי יותר, עוד בסיסי נתונים ויותר זנים של נתונים צצו.
כיום, מידול נתונים חיוני יותר מאי פעם כשטכנולוגים נאבקים על מקורות נתונים חדשים (חיישני IoT, מכשירים בעלי מודעות למיקום, זרמי לחיצות, מדיה חברתית) יחד עם התמדה של נתונים לא מובנים (טקסט, אודיו, וידאו, פלט חיישן גולמי) – בנפחים ובמהירות שחורגים מיכולות המערכות המסורתיות. כעת יש ביקוש מתמיד למערכות חדשות, מבנים וטכניקות חדשניות של בסיס נתונים, ומודלים חדשים של נתונים כדי לקשור יחד את מאמץ הפיתוח החדש הזה.
מה הדבר הבא עבור עיצוב נתונים?
קישוריות מידע וכמויות גדולות של נתונים מכל כך הרבה מקורות שונים - כולל חיישנים, קול, וידאו, דוא"ל ועוד - מרחיבים את היקף מיזמי העיצוב עבור מומחי IT. האינטרנט הוא, כמובן, אחד האישים באבולוציה הזו. הענן מהווה חלק מרכזי בפתרון שכן הוא תשתית המחשוב היחידה מספיק גדולה, מדרגית מספיק וזריזה מספיק כדי לטפל בדרישות הנוכחיות והעתידיות בעולם המתרחב של הקישוריות.
אפשרויות עבור עיצוב בסיס נתונים משתנות גם הן. לפני עשור היה מבנה מסד הנתונים הדומיננטי בסיס נתונים יחסי מוכוון שורות באמצעות טכנולוגיית אחסון דיסקים מסורתית. הנתונים עבור ספר החשבונות הראשי או ניהול המלאי הטיפוסי של ERP אוחסנו בעשרות טבלאות שונות שיש לעדכן ולעצב. כיום, פתרונות ERP מודרניים מאחסנים נתונים פעילים בזיכרון באמצעות עיצוב טורים לצמצום דרמטי בטבלאות ולעלייה במהירות וביעילות.
עבור אנשי מקצוע בתחום העסקים, כלי השירות העצמי החדשים הזמינים היום ימשיכו להשתפר. וכלים חדשים יוצגו כדי להפוך את עיצוב הנתונים וההמחשה הוויזואלית לקלה יותר ויותר.
סיכום
מודל נתונים ממוחשב ומלא הוא המפתח לפיתוח בסיס נתונים באמת פונקציונאלי, שימושי, מאובטח ומדויק. התחל במודל הרעיוני כדי להגדיר את כל הרכיבים והפונקציות של מודל הנתונים. לאחר מכן מקד את התוכניות האלה במודל נתונים לוגי שמתאר את תזרימי הנתונים ומבהיר את ההגדרה של אילו נתונים נדרשים וכיצד הם יירכשו, יטופלו, יאוחסנו ויופצו. מודל הנתונים הלוגי מניע את מודל הנתונים הפיזיים שהוא ייחודי למוצר בסיס נתונים והוא מסמך העיצוב המפורט המנחה את יצירת בסיס הנתונים ותוכנת היישום.
עיצוב נתונים טובים ועיצוב בסיסי נתונים חיוניים לפיתוח מערכות יישומים ובסיסי נתונים מאובטחים ופונקציונליים ומאובטחים שעובדים היטב עם מחסני נתונים וכלים אנליטיים – ומקלים על חילופי מידע עם שותפים עסקיים ובקרב סטים מרובים של יישומים. מודלים של נתונים ממוחשבים היטב מסייעים להבטיח שלמות נתונים, מה שהופך את נתוני החברה שלך לחסרי ערך ומהימנים עוד יותר.
גלו כלי מידול נתונים מודרניים
חבר נתונים עם הקשר עסקי כדי להעצים משתמשים עסקיים לבטל נעילה של תובנות.
רעיונות שלא תמצא בשום מקום אחר
הירשם למנה של בינה עסקית ישירות לתיבת הדואר הנכנס שלך.