UC矩阵

过程/数据矩阵（U/C矩阵）

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什么是U/C矩阵

　　U/C矩阵是用来表达过程与数据两者之间的关系。矩阵中的行表示数据类，列表示过程，并以字母U（Use）和C（Create）来表示过程对数据类的使用和产生。

　　U/C矩阵是MIS开发中用于系统分析阶段的一个重要工具。提出了一种用关系数据库实现U/C矩阵的方法，并对其存储、正确性检验、表上作业等做了分析，同时利用结果关系进行了子系统划分。

　　U/C矩阵是一张表格。它可以表数据/功能系统化分析的结果。它的左边第一列列出系统中各功能的名称，上面第一行列出系统中各数据类的名称。表中在各功能与数据类的交叉处，填写功能与数据类的关系。

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U/C矩阵的正确性的检验

　　U/C矩阵的正确性，可由三方面来检验：

　　(1) 完备性检验。这是指每一个数据类必须有一个产生者(即“C”) 和至少有一个使用者(即“U”) ；每个功能必须产生或者使用数据类。否则这个U/C矩阵是不完备的。

　　(2) 一致性检验。这是指每一个数据类仅有一个产生者，即在矩阵中每个数据类只有一个“C”。如果有多个产生者的情况出现，则会产生数据不一致的现象。

　　(3) 无冗余性检验。这是指每一行或每一列必须有“U” 或“C”，即不允许有空行空列。若存在空行空列，则说明该功能或数据的划分是没有必要的、冗余的。

　　将U/C矩阵进行整理，移动某些行或列，把字母“C” 尽量靠近U/C矩阵的对角线，可得到C符号的适当排列。

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利用U/C矩阵方法划分子系统的步骤

　　利用U/C矩阵方法划分子系统的步骤如下。

　　1.用表的行和列分别记录下企业住处系统的数据类和过程。表中功能与数据类交叉点上的符号Ｃ表示这类数据由相应功能产生，Ｕ表示这类功能使用相应的数据类。如下图

　　

　　2.对表做重新排列，把功能按功能组排列。然后调换“数据类”的横向位置，使得矩阵中Ｃ最靠近对角线。如下图

　　

　　3.将Ｕ和Ｃ最密集的地方框起来，给框起个名字，就构成了子系统。落在框外的Ｕ说明了子系统之间的数据流。这样就完成了划分系统的工作。如下图

　　

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U/C矩阵的主要功能

　　1.通过对U/C矩阵的正确性检验，及时发现前段分析和调查工作的疏漏和错误。

　　2.通过对U/C矩阵的正确性检验来分析数据的正确性和完整性。

　　3.通过对U/C矩阵的求解过程最终得到子系统的划分。

　　4.通过对子系统之间的联系(“U”)可以确定子系统之间的共享数据。

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U/C矩阵的特点^[1]

　　1.改进了SA方法,实现了系统的科学的结构化划分

　　传统的方法,结构划分是单纯以已有的人工系统为依据,不是非常精确、科学。而U/C矩阵法是以数据使用的密集程度为主要依据,结合其他一些因素对系统进行划分。这样划分,数据的操作相对集中在某一个子系统中,子系统之间的数据文换比较少。这样可以实现子系统之间的高内聚,低藕合。

　　2.改进了E-R图方法,实现了数据不同级别的保护

　　U/C矩阵法,将各层面、各子系统所涉及的数据库进行了分析，有利于数据不同级别的保护，体现了各层面、各子系统对数据的专用性。

　　3.将系统分析阶段的结构设计与数据库设计有机结合

　　U/C矩阵法弥补了结构设计在理解、表达用户数据需求方面的缺陷,也克服了一图数据库设计层次不明确,完全与操作相脱离的弱点。使结构设计与数据库设计两件工作合二为一,通过对U/C矩阵的分析可以一次完成,缩短了软件开发周期。

　　4.U/C矩阵法形象直观

　　通过U/C矩阵,形象地描绘出过程操作与数据类数据之间的关系。这样,容易被用户和程序员所接受,成为两者沟通的桥梁,而且有利于用户和程序员的共同合作,一起进行系统分析,弥补了原先工作方式的不足。

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U/C矩阵的案例分析^[2]

　　U/C矩阵在划分煤炭企业管理信息系统子系统中的应用

　　1.煤炭企业U/C矩阵的建立

　　U/C矩阵又称功能一数据类图利用它可以将一个系统中的数据的产生（Create）和数据的使用（Use）情况清楚地描述出来图中的每一行代表一个功能,每一列代表一种数据类设第i行、第j列交叉处的元素为a_ij,则有公式。

　　在对某典型矿务局的组织机构设置及其系统的业务流程、管理功能、数据流程以及数据分析等调查的基础上,考虑不同煤炭企业管理信息系统的共性和个性,对其进行系统化,自顶向下的划分,然后逐个确定每一个具体的功能或功能类和数据或数据类用决策与计划、组织与指挥、协调与控制、激励与教育这4个方面8个层次来对功能划分用控制、运行、反馈、监督4个方面组成的数据体系来对数据类进行划分,其结果见图1、图2最后填上功能数据之间的关系,即完成煤炭企业U/C矩阵的建立,如图3所示：

　　

　　

　　

　　2.煤炭企业管理信息系统U/C矩阵正确性检验

　　正确性检验是利用U/C矩阵来分析系统的重要的一步它可以指出我们前段工作的不足和疏漏,或是划分不合理的地方,具体说U/C矩阵正确性检验可以从以下3个方面进行：

　　（1）完备性检验即具体的数据类必须有一个产生者即（“C”）和至少一个使用者即（“U”）,功能则必须有产生或使用（“U”或“C”）发生。

　　（2）一致性检验即具体的数据类必有且仅有一个产生者（“C”）。

　　（3）无冗余性检验即表中不允许有空行空列。

　　3.煤炭企业管理信息系统U/C矩阵的求解及子系统的划分

　　U/C矩阵求解过程就是对系统结构划分的优化过程,是基于子系统的划分应相互独立而且内部凝聚性高的原则之上的一种聚类操作。煤炭企业管理信息系统U/C矩阵的求解及子系统的划分应用成组技术（GT）中的方法之一不干涉系数法进行求解。这样划分的子系统独立性和凝聚性都是较好的,因此它可以不受干扰的独立运行。

　　具体步骤如下：

　　（1)首先将U/C矩阵转换为关联矩阵,关联矩阵的元素为a_ij,即

	功能Ai与数据Bj相关联
	功能Ai与数据Bj不相关联

　　(;)

　　(2)构造不干涉系数数列W₁,W₂,/cdots,W_n,其中W₁，W₂可以任取。

　　W₃ = W₁ + W₂ + 1,

　　W₄ = 2W₃,

　　   .

         .

         . 

　　W_{m − 1} = 2W_{m − 2},

　　W_m = 2W_{m − 1}。

　　在这里取W₁ = 1,W₂ = 3故不干涉系数数列为1,3,5,10,20,40,…。

　　(3)将不干涉系数数列中的数由大到小依次分配给关联矩阵的每一行作为权系数, 然后按列加权, 求得每列系数之和, 即

　　　　()

　　(4)按S_j的大小重新排列关联矩阵的各列,得到新的关联矩阵并在此基础上进行行列调整,在图中划出一个一个的小方块即划分子系统,并还原成U/C矩阵如图3所示,即为通过系统分析后划分出的子系统划分子系统的原则是:①沿对角线一个一个地划,不要漏掉住何一个数据或功能；②小方块的划分应包括所有的“C”元素。另外对同一个调整出来的结果,小方块子系统的划分不是唯一的。具体如何划分为好要根据目前各矿务局的实际情况以及分析者个人的工作经验和习惯来定。

　　从图3可以看到,整个煤矿管理信息系统被分为5个子系统分别为经营决策子系统、煤炭生产子系统、运销子系统、财务子系统、人事子系统。各子系统内具体包括的功能从图3即可知经营决策子系统由经营计划、组织分析、评价与控制、财务计划、资金寻求5项功能组成；煤炭生产子系统由采购订货、接收订货、库存控制、调度、采矿工艺、生产能力计划、材料需求、运行、地勘测量、设计、基建、机电安装维修、洗选加工、矿井供电、给排水、安全救灾、管理及生活服务、多种经营及环保18项功能组成运销子系统由销售领域管理、销售、销售管理、订货服务、运输5项功能；组成财务子系统由会计总帐、成本计划、预算会计3项功能组成；人事子系统由人员计划、招聘发展、赔偿3项功能组成,各子系统相对独立,内部凝聚性好,相互之间的信息依赖关系减少到最低程度。

　　4.结论

　　U/C矩阵是一种处理聚类问题的系统化方法,它可以用于系统分析的各个方面应用U/C矩阵划分煤炭企业管理信息系统子系统具有以下优点：。

　　（1）通过对煤炭企业U/C矩阵进行系统化的分析和正确性检验,可以及时发现前段分析和调查工作的疏漏和错误,可以检查出原系统的缺点不足以及将来新系统的改革方案。

　　（2）通过对煤炭企业U/C矩阵的求解过程最终得到子系统的划分。

　　（3）U/C矩阵划分子系统,以尽量把数据产生的煤炭企业功能和使用的企业功能划分在一个子系统中,通过子系统之间的联系“U”可以确定子系统之间的共享数据,从而减少子系统之间的信息交换使各个子系统之间分工建立紧密的横向联系。

　　（4）应用U/C矩阵划分了煤炭企业管理信息系统子系统以后,为下面系统的定义与分析、系统设计、系统的实现和运行打下了坚实的基础为最终完成煤炭企业管理信息系统奠定了基础。

　　（5）各子系统均能及时准确地接收、处理、利用各种反馈信息,从而有利于运用反馈原理进行管理,并且使管理工作保持充分的弹性,及时适应客观事物各种可能的变化,有效地实现动态管理。

　　（6）完成子系统的划分以后,可以对目前的组织机构的设置作出定量的评价,从而为改进组织机构设置、精简机构人员、提高管理质量效果、提高煤炭企业的经济效益提供依据。

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参考文献

1. ↑ 周仲宁.一种系统分析方法——U/C矩阵.计算机应用研究.1995年04期
2. ↑ 郁钟铭 刘俊.U／C矩阵在划分煤炭企业管理信息系统子系统中的应用.煤炭学报.1995年06期