إذا كان تعريف الإعلام الآلي هو معالجة المعلومات بطريقة آلية أو أوتوماتيكية، فإننا عند استعمال الحاسوب، دائما نتعامل مع شيئين إثنين هما المعلومات (البيانات) والمعالجات (البرامج) التي تقوم باستعمالها ومعالجتها.

مثال في حالة نظام تسيير نقاط الطلبة فإننا نتعامل مع البيانات والمعالجات التالية:

فيما يخص البيانات فإنها تتلخص فيما يلي:

البيانات الشخصية للطلبة (اسم ولقب الطالب، رقم التسجيل، تاريخ الميلاد والمستوى)،
البيانات الخاصة بالمقاييس (رمز المقياس، تسمية المقياس، المعامل والرصيد)،
البيانات الخاصة بنقاط الطلبة في مختلف المقاييس (نقطة الموجه، نقطة الامتحان ونقطة التطبيق).

أما فيما يخص المعالجات التي تتم على هذه البيانات، فتتلخص في:

حساب معدل الطالب في كل مقياس الذي يساوي مثلا (نقطة الموجه + (نقطة المتحان X 2)) / 3،
حساب معدل الطالب لكل سداسي الذي يساوي مثلا (مجموع (معدل المقياس X المعامل)) / مجموع المعاملات،
حساب المعدل السنوي الطالب الذي يساوي مثلا (معدل السداسي 1 + معدل السداسي 2) / 2.

تترجم المعالجات إلى برامج بينما تحفظ وتخزن البيانات في قاعدة بيانات، سوف نتطرق في الجزء الأول من هذا الدليل إلى قواعد البيانات العلائقية.

1. تعريفات مهمة

1.1. ماهي قاعدة البيانات العلائقية (Relational Database)؟

قاعدة البيانات العلائقية عبارة عن مجموعة ضخمة من البيانات أو المعلومات المحفوظة في ملف أو عدة ملفات على شكل جداول مرتبطة ببعضها البعض يمكن مشاركتها واستعمالها من قبل مجموعة كبيرة من المستخدمين المصرح لهم، يقوم بإدارتها نظام خاص يسمى نظام إدارة قواعد البيانات.

صورة 1.1 قاعدة بيانات الطلبة

من التعريف نستخلص الخصائص التالية:

مجموعة ضخمة من البيانات،
بيانات منظمة و مهيكلة و غير مكررة،
البيانات قابلة للمشاركة مع مجموعة كبيرة من المستخدمين.

أمثلة عن بعض قواعد البيانات المحلية:

قاعدة البيانات الخاصة بطلبة وزارة التعليم العالي (احصائيات القطاع – وزارة التعليم العالي والبحث العلمي)، قاعدة مركزية تقع على مستوى الوزارة:

تضم معلومات مآت آلاف الطلبة، أكثر من مليون ونصف المليون طالب مسجلين في مختلف المستويات و التخصصات و الموزعين على مستوى عشرات الجامعات والمراكز الجامعية والمعاهد والمدارس العليا،
تضم أيضا معلومات عشرات آلاف الأساتذة حوالي 70 ألف أستاذ، في مختلف الرتب و التخصصات،
كذلك تضم معلومات مآت الشعب و التخصصات التي تحتوي على مآت المقاييس، ...

قاعدة البيانات الخاصة بالحسابات البريدية،

تضم معلومات ملايين الحسابات البريدية الخاصة بالأشخاص الطبيعيين والمعنويين،
تضم أيضا معلومات عشرات المراكز البريدية الموزعة على مختلف ولايات وبلديات الوطن.

2.1. نظام إدارة قواعد البيانات (DataBase Management System)

هو مجموعة من البرامج التي تعمل ككتلة واحدة في الخلفية، المسؤولة عن تسيير و إدارة قواعد البيانات الخاصة به، يعمل كوسيط بين المستخدمين وقاعدة البيانات، فهو الذي يقوم:

بإنشاء قاعدة البيانات بمختلف مكوناتها،
بإدراج وحفظ البيانات،
تعديل و حذف البيانات،
مراقبة قيم، تنسيق البيانات وتكاملها فيما بينها،
البحث عن و استخراج البيانات،
العمل على اتاحة البيانات و مشاركتها بين المستخدمين المصرح لهم،
السهر على أمن البيانات من التلف و الضياع و من الولوج و الاستعمال غير المسموح به من قبل المستخدمين.

صورة ‏1‑2 نظام إدارة قواعد البيانات

من التعريف نستخلص الخصائص التالية:

القدرة على تسيير مجموعة ضخمة من البيانات،
القدرة على تنظيم، هيكلة و تكامل البيانات،
القدرة على مشاركة البيانات بين مجموعة كبيرة من المستخدمين،
القدرة على المحافظة على أمن و سلامة البيانات.

أمثلة على أنظمة قواعد البيانات

نظام إدارة قواعد البيانات أوراكل لشركة أوراكل (ORACLE)،
نظام إدارة قواعد البيانات سكويل سيرفر لشركة مايكروسوفت (SQLSERVER)،
نظام إدارة قواعد البيانات بوستقري سكويل (PostgreSQL)،
نظام إدارة قواعد البيانات أكسس (Access) لشركة مايكروسوفت.
نظام إدارة قواعد البيانات ماي سكويل (MySql) لشركة أوراكل (Oracle).
نظام إدارة قواعد البيانات أنترباز (Interbase) لشركة (Embarcadero).
نظام إدارة قواعد البيانات فاربيرد (Firebird) من قبل (Firebird Foundation).

3.1. نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية (RDBMS)

يعتبر نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية (Relational Database Management System) الأكثر انتشارا و استعمالا، ظهر هذا النوع مع بداية السبعينات و لا يزال يحتفظ بمكانته المتميزة في الوقت الحاضر، يرتكز هذا النوع من الأنظمة على أسس قوية مبنية على مفهوم العلاقات في الرياضيات للتعامل مع البيانات، بحيث تصبح كل علاقة عبارة عن جدول ثنائي الأبعاد (أعمدة و أسطر) تخزن فيه البيانات.

4.1. لغة سكويل (SQL)

لغة الاستعلام أو الاستفسار (Structured Query Language) هي اللغة الوحيدة المتاحة من قبل نظام تسيير و إدارة قواعد البيانات للاتصال و التحاور المباشر بين المستعملين و قاعدة البيانات.

و هو لغة تصريحية بمعنى نطلب ماذا نريد القيام به (إضافة بيانات، تعديل بيانات، حذف بيانات أو عرض للبيانات) و تحديد ماهي البيانات التي نريد التعامل معها دون الدلالة على طريقة و كيفية فعل ذلك، و على نظام إدارة قواعد البيانات إيجاد الطريقة لأجل ذلك.

5.1. أهداف نظام إدارة قواعد البيانات

لاستعمال قاعدة بيانات و من ورائها نظام تسيير و إدارة قواعد البيانات أهداف نجملها في ما يلي:

1.5.1. ضمان الاستقلالية بين البيانات و المعالجات

بمعنى عدم وجود ارتباط بين البيانات و المعالجات (البرامج) التي تتم على هذه الأخيرة، مما يتيح تطوير و تعديل هيكل البيانات (أي إضافة، تعديل أو حذف جداول او أعمدة) دون الحاجة إلى تعديل البرامج من جهة كما يسمح بتعديل و تطوير البرامج و ذلك بدون أي ضرورة إلى المساس بالبيانات و باستعمال لغات برمجة.

2.5.1. ضمان مشاركة البيانات

أي القدرة على مشاركة نفس البيانات بين مجموعة من المستخدمين دون شعور أي أحد منهم بالآخر و استعمالها كما لو أنه هناك مستخدم واحد لقاعدة البيانات و دون التأثير على سرعة الوصول إليها.

3.5.1. ضمان تكامل و مصداقية البيانات

أي امكانية حفظ البيانات بدون تكرارها و القدرة على مراقبة تنسيقها و قيمها المدرجة أثناء عمليات الإضافة و التحديث حتى يكون لها معنى و مصداقية و يمكن الاعتماد عليها أثناء إجراء الحسابات، وفي الإحصائيات ...

4.5.1. ضمان أمن و سلامة البيانات

أي القدرة على ضمان سلامة البيانات من التلف و الضياع في حالة حصول أي عطب في القرص و إمكانية استرجاعها بعد ذلك.

القدرة على ضمان أمن البيانات من الولوج و الاستعمال غير المسموح به من قبل المستخدمين الغير مصرح لهم أو من خلال السماح باستعمال محدود حسب حاجة كل مستخدم.

2. المراحل الأساسية في تصميم و تطوير قاعدة بيانات

تمر عملية إنشاء قاعدة بيانات بثلاث مراحل كبرى، و هي مرحلة الدراسة و التصميم، مرحلة الإنشاء و التطوير و مرحلة التشغيل و الصيانة.

1.2. مرحلة الدراسة و التصميم

يشرف عليها مهندس تصميم، لأنها أهم مرحلة و أصعبها على الإطلاق و أطولها مدة إذ تمثل أكثر من 70 %، تتم على الورق و هي مستقلة عن نظام تسيير قاعدة البيانات و بنظام التشغيل.

تعتمد هذه المرحلة على ثلاثة أشياء، الأولى هي المعرفة الجيدة بالمنهجية والطريقة المتبعة في التصميم (MERISE, UML)، الثانية المعرفة الجيدة بالنظام المعلوماتي قيد الدراسة و أخيرا الخبرة.

تتلخص مرحلة الدراسة و تصميم قاعدة البيانات في ثلاثة خطوات:

1.1.2. دراسة و تصميم البيانات

يتم في هذه الخطوة استخراج و جرد البيانات المهمة و الضرورية حسب النظام المعلوماتي قيد الدراسة و حسب قواعد التسيير الخاصة به ثم بعد ذلك يتم توزيعها على جداول و الربط فيما بينها.

2.1.2. دراسة و تصميم المعالجات

يتم في هذه الخطوة دراسة كل المعالجات الضرورية التي يقوم بها النظام المعلوماتي قيد الدراسة على هذه البيانات التي تم جردها في الخطوة الأولى.

3.1.2. دراسة و تصميم واجهة المستخدم الرسومية (GUI)

يتم في هذه الخطوة تصميم الاستمارات و النوافذ التي يتم من خلالها التعامل و التواصل مع قاعدة البيانات من قبل المستخدمين العاديين الذين ليس لهم دراية بقواعد البيانات.

2.2. مرحلة الإنشاء و التطوير قاعدة البيانات

و هي ثاني أهم المراحل، يشرف على هذه المرحلة مهندس إدارة قاعدة البيانات و مهندس تطوير برمجيات، و هي مرتبطة ارتباط وثيق بنظام إدارة قاعدة البيانات المستعمل و بلغة البرمجة.

1.2.2. إنشاء و تطوير قاعدة البيانات

يتم فيها إنشاء قاعدة البيانات و الجداول التي تحتوي عليها و الربط فيما بينها كما يتم فيها تطوير كثير من المعالجات (خاصة تلك المعقدة) التي تتم على هذه البيانات على مستوى الخادم (Server).

تتطلب هذه المرحلة معرفة جيدة بنظام إدارة قاعدة البيانات المستعمل و بلغة سكويل (SQL) و بلغة البرمجة (PLSQL) على مستوى الخادم.

2.2.2. مرحلة تطوير واجهة المستخدم الرسومية

وهي آخر المراحل، يتم فيها تطوير برنامج أو مجموعة من البرامج باستعمال لغات البرمجة عالية المستوى من جيل الرابع بحث تحتوي على الاستمارات و نماذج و النوافذ وحالات الطباعة التي يتم من خلالها معالجة (إدراج، تعديل، حذف، بحث و استخراج، ...) البيانات بكل سهولة من قبل المستعملين أو المستخدمين العاديين الذين ليس لهم أي دراية لا بنظام تسيير قواعد البيانات (SGBD) و لا بلغة سكويل (SQL).

تتطلب المرحلة معرفة جيدة بلغة البرمجة المستعملة بلغة سكويل (SQL).

3.2. مرحلة التشغيل و الصيانة

1.3.2. مرحلة التشغيل

تتلخص في تثبيت قاعدة البيانات و البرامج التي تتعامل معها في مكان العمل و البدء بتشغيلها و كذلك تدريب المستخدمين على كيفية استغلالها.

2.3.2. مرحلة الصيانة

تتلخص في متابعة أداء النظام المعلوماتي في مكان العمل لتصحيح الأخطاء المحتملة و تحديثه ليتوافق مع التطورات المستقبلية.

3. منهجية مريز (MERISE Method)

طريقة فرنسية ظهرت مع نهاية السبعينات و بداية الثمانينات بعد ظهور قواعد البيانات العلائقية، تُستعمل لتصميم و تطوير أنظمة معلومات المؤسسات، تعتبر شاملة و تعتمد في ذلك على الفصل بين دراسة البيانات و دراسة المعالجات، تتلخص في تحليل، تصميم، تنظيم و تطوير و رقمنه أنظمة معلومات المؤسسات و تعتمد في ذلك على جمع و وصف كل المعلومات (البيانات) و المعالجات الضرورية للسير الحسن للمؤسسة على مراحل مختلفة و في مستويات متعددة.

1.3. مراحل منهجية مريز

تتم دراسة و تصميم نظام معلومات المؤسسة بواسطة منهجية مريز بعدة مراحل هي:

مرحل الدراسة الأولية،
مرحلة الدراسة التفصيلية،
مرحلة الدراسة التقنية،
مرحلة التنفيذ،
مرحلة التشغيل،
مرحلة الصيانة.

1.1.3. مرحلة الدراسة الأولية

تتيح الدراسة الأولية إمكانية تحليل وانتقاد أداء نظام المعلومات الحالي للمؤسسة، و تحديد رغبات و احتياجات مختلف أصحاب المصلحة (مختلف مستخدمي النظام)، واقتراح وتقييم الحلول لنظام المعلومات (تكاليف التدريب، القدرة على التطور والتأثير على التنظيم ووقت التنفيذ والتشغيل) واختيار الحل.

دراسة و تحليل الموجود على أرض الواقع قبل الرقمنة (تحديد مجال الدراسة، دراسة تدفق المعلومات، دراسة مناصب العمل، دراسة المستندات و إحصاء لقواعد التسيير)،
إجراء مقابلات و إحصاء الاحتياجات و الرغبات لمختلف مستخدمي النظام،
تحرير دفتر الشروط الذي يحتوي على ما اتفق عليه بين القائمين على الرقمنة وأصحاب المشروع.

2.1.3. مرحلة الدراسة التفصيلية

تتيح الدراسة التفصيلية تحديد و تصميم نظم المعلومات التنظيمية المستقبلية، فهي تصف بالتفصيل تشغيل النظام المستقبلي:

وصف كامل للبيانات في نموذج رسومي (نموذج البيانات المفاهيمي)،
وصف كامل للمعالجات في نموذج رسومي (النموذج المفاهيمي للمعالجات)،
وصف كامل لتنظيم المعالجات في نموذج رسومي (النموذج التنظيمي للمعالجات)،
وصف كامل لواجهات المستخدم الرسومية.

3.1.3. مرحلة التقنية

تحدد الدراسة التقنية نظام المعلومات المستقبلي المحوسب، وتقوم بالتحضير للتنفيذ، وتصف البنية التقنية للنظام المستقبلي، والوصف المنطقي والمادي للبيانات وتعريف أدوات التنفيذ (اللغة، نظام إدارة قواعد البيانات)، تحديد ميزانية و مخطط التنفيذ.

4.1.3. مرحلة التنفيذ

تسمح بإنشاء قاعدة البيانات و بإنتاج البرنامج (إنتاج الكود)، وإنتاج الوثائق المساعدة على التشغيل و إجراء الاختبارات و فحص عمل النظام.

5.1.3. مرحلة التشغيل

تسمح بتثبيت التطبيقات و البرمجيات والحصول على و/أو تثبيت المعدات وتدريب المستخدمين أو موظفي التشغيل و استغلال النظام المعلوماتي الآلي.

6.1.3. مرحلة الصيانة

تسمح الصيانة بمتابعة عمل النظام من أجل تصحيح الأخطاء و إجراء التحسينات والتطورات المستقبلية اللازمة التي تظهر مع مرور الوقت.

2.3. مستويات منهجية مريز

عند تصميم نظام معلومات المؤسسة، سيتعين علينا أن نأخذ في الاعتبار ثلاثة مستويات من الدراسة هي المستوى المفاهيمي أو التصوري، المستوي التنظيمي أو المنطقي و أخيراً المستوى الفيزيائي أو العملي.

1.2.3. المستوى المفاهيمي أو التصوري

يتمثل المستوى المفاهيمي أو التصوري في الإجابة على السؤال ماذا؟ أي ماذا تفعل المؤسسة و بأي بيانات تفعل ذلك؟ دون الأخذ بعين الاعتبار لا الأدوات أو المعدات المستخدمة و لا بطريقة تنظيم العمل، حيث يتم وصف البيانات بواسطة النموذج المفاهيمي للبيانات و وصف المعالجات بواسطة النموذج المفاهيمي للمعالجات لنظام معلومات المؤسسة، مع التركيز فقط على وجهة نظر التسيير.

صورة ‏1‑3 مثال عن النموذج المفاهيمي للبيانات

صورة ‏1‑4مثال عن النموذج المفاهيمي للمعالجات

2.2.3. المستوى التنظيمي أو المنطقي

يجيبُ المستوى التنظيمي أو المنطقي على الأسئلة من، أين و متى؟ و بذلك يقوم بوصف طبيعة الموارد المستخدمة لدعم المستوى المفاهيمي أو التصوري لنظام معلومات المؤسسة، أي يضيف إلى المستوى السابق المكان، الوقت و مناصب العمل ويتم ذلك من خلال إنشاء نموذج رسومي يسمى النموذج التنظيمي للمعالجات.

صورة ‏1‑5 مثال عن النموذج التنظيمي للمعالجات

أما من جهة البيانات فندرس كيفية تنظيمها حسب نوع نظام إدارة قواعد البيانات المستعمل (هيكلي، شبكي وعلائقي) و ذلك دون الأخذ بعين الاعتبار طريقة تخزينها و طريقة الوصول إليها و يتم ذلك بواسطة النموذج المنطقي للبيانات.

صورة ‏1‑6 مثال عن النموذج المنطقي للبيانات

3.2.3. المستوى الفيزيائي أو العملي

يجيب المستوى التنظيمي أو العملي على السؤال كيف؟ و بذلك يتم اختيار التطبيقات والبرامج و الأدوات و المعداة من أجل تنفيذ رقمنه النظام المعلوماتي للمؤسسة، ثم يتم تطوير البرامج و تشغيلها.

جدول 1.1 مستويات طريقة مريز

خاتمة

تعرفنا في هذا الفصل الأول على ماهية قواعد البيانات التي تحتوي على بيانات ضخمة قابلة للمشاركة من قبل مجموعة كبيرة من المستخدمين، كما تعرفنا على أهداف نظام إدارة قواعد البيانات الذي يتكون من مجموعة من البرامج تعمل كواسطة بين المستخدمين و قاعدة البيانات و تسهر على إضافة و تحديث و مشاركة، ثم سلامة و أمن هذه البينات.

ثم انتقلنا إلى مراحل تصميم و تطوير قواعد البيانات بواسطة طريقة مريز الذي تتم على عدة مراحل من الدراسة المبدئية و تحليل عمل النظام القائم مرورا بالدراسة التفصيلية للنظام الجديد إلى التنفيذ بإنشاء قاعدة البيانات و البرامج المساعدة للتسهيل التعامل معها وصولا بمرحلة التشغيل و تطبيق النظام الجديد بمكان العمل و أخيراً بمرحلة الصيانة التي يتم فيها تصحيح الأخطاء و إضافة المتطلبات الجديدة التي تظهر مع مرور الوقت.

و أخيرا، تعرفنا على المستويات الثلاثة لنظام معلومات المؤسسة، بداية بالمستوى المفاهيمي الذي يعطي نظرة تصورية للبينات و المعالجات من وجهة نظر التسيير فقط، مرورا بالمستوى التنظيمي الذي يضيف إلى المستوى السابق من، أين و متى تحصل هذه المعالجات للبيانات و وصولا بمستوى الفيزيائي أو العملي الذي يضيف إلى المستوى السابق كيف تتم عملية حفظ البيانات و كيف تتم معالجتها.

سوف ننتقل إلى الفصل الثاني أين سوف نتعلم كيف تتم عملية تصميم البينات بواسطة النموذج المفاهيمي للبيانات، ثم كيف يتم تنظيم البيانات في قواعد البيانات العلائقية و أخيرا كيف يتم التحويل إلى النموذج المنطقي أو التنظيمي للبيانات.

مقدمة حول قواعد البيانات (Introduction to data base)