烟草业务联机分析处理系统的实现

1 引 言

    当今，许多企业已认识到只有靠充分利用、发掘其现有的数据，才能实现更大的商业效益。企业日常的商务应用会生成大量的数据，这些数据若能用于商业决策支持，则会带来显著的附加值。如果再加上市场分析报告、独立的市场调查、质量评测结果和顾问评估等外来数据，则上述处理过程产生的效益将不亚于开拓出一个新的市场。同时，对于处于激烈竞争中的现代企业，若这种商业决策支持贯穿于整个企业，那么它对整个企业行为的规范及潜力的挖掘所起的作用将是不言而喻的。因此，建立一套完善的计算机信息分析系统，对于企业来说具有很重要的现实意义。

    联机分析处理技术（On-Line Analytical Processing，简称OLAP）是信息技术领域近年来兴起的一种决策支持系统手段。在众多的决策支持技术中，OLAP技术以直观的数据操作、灵活的分析功能、可视化的结果表达等特点，在数据仓库技术的支持下脱颖而出，为企业的决策支持提供了令人满意的解决方案。文章结合某市烟草决策支持系统，介绍联机分析处理技术的理论框架，以及基于该理论下烟草数据分析系统的设计思路与实现方法，为相关系统的建立提供可借鉴的成功经验。

2 联机分析处理介绍

    联机分析处理技术是在市场竞争愈加剧烈，决策人员迫切需要准确、及时并且可以灵活访问的决策信息的背景下在国外兴起的。它专门设计用于支持复杂的分析操作，侧重对决策人员和高层管理人员的决策支持，可以应分析人员要求对数据采取切片、切块、旋转等各种分析动作剖析数据，使最终用户能从多个角度、多侧面地观察包含在数据库中数据的信息和内涵，帮助他们准确掌握企业的经营状况，了解市场需求，从而制定出正确的方案。简单地说，OLAP就是共享多维信息的快速分析。

    联机分析处理是E.F.Codd于1993年提出的。当时，E.F.Codd认为联机事务分析处理（OLTP）已不能满足终端用户对数据库查询分析的需要，SQL对大数据库进行的简单网络查询及报告不能满足用户分析的需求，决策分析需要对关系数据库进行大量的计算才能得到结果，而且查询的结果并不能满足决策者所提出的问题，因此，E.F.Codd提出了多维数据库和多维分析的概念，即OLAP概念。同时，E.F.Codd给出了OLAP产品评价的十二条基本准则。具体来说，他认为OLAP应是具有以下特点的工具集：多概念视图；透明性；易访问性；一致的报表操作；C/S结构；通用的维结构；动态稀疏矩阵处理；多用户支持；非限定的定义操作；直接数据操作；弹性报表；不受限制的维和聚集级别。十二条评价准则的提出， 有力地推动了OLAP的深入研究，它对OLAP产品识别及后来发展方向确立都有着十分重要的作用。

    2.1 联机分析处理的分类

    按OLAP服务器上数据组织的差异，可以简单地将它分为两个大类： 基于关系数据库的ROLAP和基于多维数据库的MOLAP。现概要介绍它们的特点。

    ROLAP：当使用ROLAP 存储方案时，OLAP服务器把聚合放在相关的数据仓库中，并使用数据仓库中的数据创建立方体和聚合。根据ROLAP 方案，OLAP服务器应使用构成星型图表的表格创建立方体和聚合，即这些表格不被复制到多维数据库中。如果要存储聚合值，那么这些值将存储在相关的表格中。因为ROLAP 把数据存储在关系表中且可以查看，故对多维数据库没有经验的系统管理员也可以熟练地维护他们的OLAP关系型数据库，并参与数据库工作。由于OLAP系统可以直接使用数据仓库中的数据，故ROLAP 使用的磁盘空间较少。但由于数据组织采取的是关系型格式，而不是多维格式，因此，进行数据分析需要时间较长。

    MOLAP：当使用MOLAP 存储方案时，OLAP服务器将所需的全部数据放入一个特殊的多维数据库（MDDB）中，MDDB是类似于“超立方”块一样的结构。和关系型数据库用表和列来存储数据相类似，多维数据库用的是逻辑上的多维数组来存储数据。具体地说，多维数据库是由许多经压缩的、类似于数组的对象构成，这种对象通常带有高度压缩的索引及指针结构。每个对象由聚集成组的单元块组成，每个单元块都按类似于多维数组的结构存储，并通过直接偏移计算进行存取。因为索引只需一个较小的数来标识单元块，因此多维数据库的索引较小，只占数据空间的一小部分，可完全放进内存。由于数据仓库中的数据必须移入多维数据库，故MOLAP 需要额外的磁盘空间。然而，这些数据是压缩的，且使用位图索引，故所需的存储空间要比原始的关系型数据仓库要少。因此使用多维数据库存储数据，数据返回时间是固定而快速的。

    从以上的分析可以看出，MOLAP及ROLAP两种技术各有特色。相对而言，ROLAP在大数据量、维变化、数据变化及软硬件的适应性方面要强于MOLAP，但由于MOLAP是应多维分析而产生的，有着关系数据库不可比拟的优点，假以时日，MOLAP应更有广阔的天地。基于以上原因，烟草数据分析系统在OLAP服务器上数据存储采用的是基于MOLAP的组织结构。

    2.2 OLAP的实施

    由前文可知，联机分析系统是建立在C/S结构之上的，同时，由于它要对来自基层的操作数据（已建有数据仓库的，操作历史数据也可由其提供）进行多维化或预综合处理，所以它和传统OLTP软件的两层C/S结构不同，而是三层的C/S结构。如图1所示。

图1 OLAP的三层C/S逻辑结构图

    这种结构的优点在于将应用逻辑（或业务逻辑）、GUI及DBMS严格区分开来，复杂的应用逻辑不是分布于网络上的众多PC机上，而是集中存放在应用服务器上，由服务器提供高效的数据存取， 并安排后台处理以及报表的预处理。由于OLAP服务器加强和规范了决策支持的服务工作，集中和简化了原客户和数据库服务器的部分工作，从而降低了系统数据传输量，因此这种结构形式工作效率更高。

    下面就以某市烟草数据分析系统为例来说明基于联机分析处理技术的辅助决策系统的构造步骤。

3 系统设计与实现

    3.1 烟草业务分析

    烟草行业是烟草经营和专卖管理结合的国家高度垄断的行业。卷烟作为一种特殊的商品，即专卖品，其生产经营比一般商品更有特殊性。如国家对卷烟生产实行重税，寓禁于征，这既能为国家增加财政收入，又体现了国家不鼓励消费的政策思路。同时国家严格控制卷烟生产计划，对市场供求保持稍紧平衡，对消费提倡适度满足；卷烟经营实行批发垄断，不提倡薄利多销，更不允许搞低价竞销等方法来刺激消费，使国家和企业利益流失。反映在经营上如卷烟的销售价格，必须按上级规定，由定价小组集体确定和监督，任何个人和少数人不得擅自定价；在进货上，各子公司必须按严格的计划调拨，不允许越级、体外进货，但相邻地区可以调节；烟草系统内部必须按规定批量销售，不允许卖大户、大甩卖、多头放水等给非法批发市场以生存的活水源头，真正做到了“专卖经营权”、“市场定价权”、“宏观调控权”三权的贯彻执行。这些特点对如何充分发挥烟草行业领导作用，特别是如何利用决策辅助系统来发挥其指导、管理、服务、协调职能，加强对卷烟的合法经营、市场价格、营销方式、库存量度、网络建设等的管理提出了更高的要求。

    某市烟草公司在开发经营决策辅助支持系统之前，公司已在购进、专卖、库存、财务和劳动工资等方面实现了计算机管理应用，这些体系通过建立新型的营销管理模式，规范了企业的经营行为，加大了市场调控力度，营造了卷烟市场良好环境，并积累了大量的业务经营数据。如何利用这些业务经营数据快速、准确、高效地为各级领导的生产经营管理决策提供依据，使领导的决策建立在科学可靠的基础上，于是，开发经营决策支持系统的任务就提到了议事日程上。其实，在原系统中就包含有关于业务综合分析的模块。但是，它们存在着一些缺陷：如查询的数据源并未和运营数据分离，影响了企业的实际操作；不能提供为获取某种分析结果而进行逐级细化的操作，伸缩性差；更主要的是由于相关的信息分布在各个信息岛上，信息综合不能及时完成，从而不能实时地把工作的完成情况反馈给领导，影响了领导的决策。为解决这些问题，在原有的数据库基础上，着手建立中间数据，把用于查询的数据源从OLTP系统中分离出来，利用联机分析处理理论，并结合烟草行业的特点，建立起相关的多维分析数据模型，同时，按照用户的要求定制相应的报表、图表等，供公司管理者查询主要经济指针，并提供能用人机对话方式与决策者进行交流的决策辅助功能。

    结合烟草的特点以及企业经营运作的主要框架，系统确立了进销存管理、价格管理、品种管理、客户管理等几个主题。它们分别代表企业决策关心的几个侧面：进销存主题描述企业购进、销售及库存的数额及完成情况；价格管理描述的是市场价格的信息，价格定价权情况，并预测价格对商品的影响；品种管理描述的是商品的产地、类别及销售的情况，同时排列出每个品种在每个目标中的比重；客户管理对客户进行分类和管理。进销存作为活动记录把其它的数据主题联系了起来。目前已建立起来的，也是最为迫切的是进销存主题。

    3.2 烟草决策支持系统体系结构

    图2是市局中心联机分析系统结构示意图。它包括数据采集、构筑中间数据库、多维数据库、数据展现及系统管理几个部分。它采用把相关数据透过远程网络复制到临时库的办法，实现了分析数据与操作数据的分离；随后按主题建立起相应的数据仓库与多维数据库，同时利用访问支持工具，使客户机能通过应用程序服务器按所给定的权限透明地访问数据库服务器。由于应用程序服务器是基于Web方式的，故远程用户可以通过拨号与数据库建立连接，方便了用户的实时查询。现以它为例来说明基于联机分析处理的辅助决策系统的构造步骤。

图2 烟草决策辅助支持系统结构图