面向药品决策支持系统的数据仓库模型设计.pdf
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1、信息管理X i n x i g u a n l i(中国医院管理)幕3 0 卷第2 期(总第3 4 3 期)2 0 1 0 年2 月面向药品决策支持系统的数据仓库模型设计赵志升(1,李静m 叶云龙擅一医院药品的业务庞杂。数据集成与分析不完善。缺少信息全面、集成的数据仓库系统。研究医院药品数据运用“业务维度生命周期法”进行数据仓库项目的设计、开发和部署。解决的问题有:创建数据仓库总线结构建立主题模型,使用维度建模来进行逻辑建模数据存储的物理设计,数据转储与开发。总体逻辑结构模型设计清晰。构建方法新颖,给出一个较好的医院药品数据仓库的分析模型。关键词数据仓库模型设计医院药品中围分类号T P 3 9
2、 2文献标志码A文章编号1 0 0 1-5 3 2 9(2 0 1 0)0 2 0 0 5 1-0 3T h eD a t aW a r e h o u s e SM o d e lD e s i g nf o rt h eD e c i s i o nS u p p o r tS y s t e mo fH o s p i t a lD r u g s Z H A OZ h i-s h e n g,L IJ i n g Y EY u n l o n g,C h i n e s eH o s p i t a lM a n a g e m e n t 2 0 1 0 3 0(2):5 1-5 3
3、A b s t r a c tH o s p i t a ld r u gb u s i n e s si Sc o m p l e x T h ed a t ai n t e g r a t i o na n dt h ea n a l y s i sa r ei m p e r f e c t D a t aw a r e h o u s es y s t e m i nw h i c ht h ei n f o r m a t i o ni Sc o m p r e h e n s i v ea n di n t e g r a t e di SI a c k i n g S t u d
4、 i e dt h eh o s p i t a ld r u g sd a t a,t h ed e s i g n t h ed e v e l o p m e n ta n dt h ed e p l o y m e n to ft h ed a t aw a r e h o u s ep r o l e c t i n gu s i n g“b u s i n e s sd i m e n s i o nl i f e c y c l em e t h o d”。a r ec a r r i e do n T h eq u e s t i o ns o l v e di nt h ep
5、 a p e r i n c l u d e s:f o u n d i n gt h ed a t aw a re h o u s eb u ss t r u c t u r e,e s t a b-l i s h i n gs u b j e c tm o d e l s。c a r r y i n go nt h el o g i c a lm o d e l l i n g。t h ep h y s i c a ld e s i g no fd a t as t o r a g e,d a t ad u m pa n dd e v e l o p-m e n tb yu s i n g
6、d i m e n s i o nm o d e l l i n g T h eo v e r a l Il o g i c a lo r g a n i z a t i o np a t t e r nl a y o u tw a sc l e a ra n dt h ec o n s t r u c t i o nm e t h o dw a sn o v e l T h e s eg i v eag o o da n a t o m i cm o d e lo fh o s p i t a ld r u g sd a t aw a r e h o u s e K e yw o r d s
7、d a t aw a r e h o u s e,m o d e ld e s i g n,h o s p i t a ld r u g sF i r s t a u t h o r Sa d d r e s sT h eD e p a r t m e n to fM e d i c a l|n f o r m a t i o nM a n a g e m e n t J o u r n a lo fH e b e N O r t hU n i v e r s i t y,Z h a n g j i a k o u,H e b e i,0 7 5 0 0 0。C h i n a1引曹随着医院管
8、理及临床医学数据的急剧膨胀近年来开始了数据仓库(D a t aW a r e h o u 8 e,D W)、数据挖掘(D a t aM i n i n g)和联机分析处理(O n L i n eA n a l y t i c a lP r o c e s s i n g。O L A P)技术在医院信息系统f H I S)的研究和应用。但到目前为止架构科学、有着良好组织结构的数据仓库系统并能进行高效即时的联机分析处理和数据挖掘尚有许多问题需要解决。作为H I S 较成熟的一个应用分支药品信息系统中存有大萤的病人诊断与用药信息、医院药品消耗信息、医院治疗药物监测数据等。然而大多数医院对数据库的处理
9、仅限于数据的录入、修改、查询、统计、删除等过程,属于医学数据库的低端操作。如何利用H I S 中现有的药品用鞋信息进行药品预测分析得出药品消耗模型从而自动产生合理用药信息:如何利用分析药品信息的规律性变化,指导和协助药学工作:如何寻求医院药品供应链的最优管理成为医院药品管理中的重点和难点。目I j 药品管理系统数据基本具备,但缺少信息全面、集成的数据仓库系统,缺乏数据的集成和分析,更谈不上对决策和知识的自动获取。而构建良好组织结构的数据仓库系统则是搭建药品决策支持系统信息平台提高医院药品管理和信息利用水平的必由之路。2 医院药品数据仓库模型设计医院药品管理部分主要包括药品的管理与临床使用。在
10、基金项B:河北省教育厅基金项H 资助(2 0 0 9 4 0 6)河北北方学院医学信息管理系河北张家口0 7 5 0 0 0C h i n e s eH o s p i t a lM a n a g e m e n tV 0 1 3 0N o 2f S U MN o 3 4 3)F e b 2 0 1 0医院药品从入库到出库、直到病人的使用。是一个比较复杂的流程它贯穿于病人的整个诊疗活动中。这部分主要处理的是与药品有关的所有数据与信息。共分为两部分,一部分是基本部分包括:药库药房及发药管理;另一部分足临床部分包括:合理用药的锌种审核及用药咨询与服务。医院药6 6 数据仓库的设计过程可以分成数据
11、仓库模型设计和数据装载接I Z l 设计其设计的基本过程见图1:设计医院药品企业模型将企业模型映射剜散据仓库系统确定主题与主题域的边界I技术准备工作l粒度层攻分析散据分割策略模式定义塑记录歪统定义I善二确定存储结构个确定索引结构主合理对表台井题优化存储分配接r l 设计接口程序缉程和调试l图1医院药品数据仓库的设计过程药品管理r 系统是用于协助整个医院完成对药品管理的计算机应用程序。其主要任务是对药库、制剂、门诊药房、住院药房、药品价格、药品会计核算等信息的管理以及辅助I 临床合理用药包括处方或医嘱的合理用药审查、药物信息咨询、用药咨询等。5 1万方数据面向药品决策支持系统的数据仓库模型设计赵
12、志升等中国医院管理)第3 0 卷第2 期(总第3 4 3 期)2 0 1 0 年2 月2 1数据仓库的体系结构与实现过程数据仓库体系结构有3 种类型:(1)统一的数据仓库;(2)独立的数据集市;(3)统一的数据仓库+从属的数据集市,决策串题采用数据集市的方式对数据进行组织。从属数据集市的数据直接来自于数据仓库。优点为不同选择的组合可以组件式分工搭建可以较好地保持整体数据的一致性并提高查询的反应速度旧。从属数据集市的逻辑结构药品数据仓库采用此方式。主要将设计分为以下4 个步骤:(1)定义该主题所需各数据源的详细情况,包括所在计算机平台、拥有者、数据结构使用该数据源的处理过程、药品仓库更新汁划等。
13、(2)定义数据抽取原则以便从每个数据源中抽取所需数据;定义数据如何转换、装载到主题的哪个数据表中。基于原有的H I S 关系型数据库采用P o w e rD e s i g n e r l l 0 进行逆向工程抽取数据。(3)将一个主题细化为多个业务主题形成丰题表,据此从数据仓库巾选出多个数据子集即数据集市f D a t aM a r t)。(4)将数据定义直接输入系统中,作为几数据(m e t a d a t a l 存储,供数据管理模块和分析使用。对主题模型进行维度建模与物理设计,并完成数据抽取、转换与集成模块的设计、数据管理维护模块的设计。2 2医院药品数据仓库的实现方法数据仓库在构建之
14、初应明确其主题主题是一个在较高层次将数据归类的标准每一个主题对应一个宏观的分析领域针对具体决策需求可细化为多个主题表具体来说就是确定决策涉及的范围和所要解决的问题。我们的系统基础是现有医院药品的业务系统。,所以。确定主题是建立在现有联机事务处理f o l J,r P)系统的基础卜的。这需要在O L l r P 数据和主题之间找到一个“平衡点”根据主题的需要完整地收集数据。这样构建的数据仓库才能满足决策和分析的需要1 3 1。数据仓库层的开发环境足S Y A B S EA d a p t i v eS e n,e rE n t e r p r i s e1 2 0数据库系统,数据库建模使用工具为
15、P o w e rD e s i g n e r l1 0。在项目实施过程中结合医院药品管理的业务特点运用“业务维度牛命周期法”进行数据仓库项目的设计、开发和部署开发过程如图2 所示。“业务维度牛命周期法”阐明了在有效地没汁、开发和部署数据仓库时所必需的一系列高级任务f 4 I。我们主要针对其主题模型、维度建模、物理建模、数据转储与开发这个核心祁分展开。图2 业务维度生命周期2 3 数据仓库中数据的组织模式和粒度选择数据仓库的数据模型是多维数据模型。其组织模式概括起来一般有3 种即第三范式模式(3 N F,T h i r dN o r m a lF o r mS c h e m a)、星型模型
16、(S t a rS c h e m a)和雪花模型(S n o wf l a k eS c h e m a)l s l。药品数据仓库采用星型模型进行数据组织设计。粒度问题是数据仓库设计的最重要问题。粒度指数据仓库的数据单位中保存数据的细化或综合程度的级别。它影响存放在数据仓库中的数据肇的大小同时影响数据仓库所能回答的查询类型。在医院药品管理中,如果数据仓库的粒度达到详细记录这个级别那么数据仓库就可以回答所有的问题f 比如某个特定的药品在一天之内走向科室数量)。但是。如果粒度只是达到每周账单的粒度那么数据仓库就只能做一些量值统计而无法回答关于用户行为模式方面的查询。在医院药品数据仓库管理方面,业
17、务数据特点就是数据量大。所以我们存数据仓库设计中从访问效率、查询的能力等性能及成本方面考虑在数据仓库的细节部分考虑双重f 或多重1 粒度级。表l 显示了医院药品数据仓库与时间相关粒度的几个级别。表l医院药品数据仓库与时间相关粒度容“一褴度存储容晕存储方式一”霭月度总和容最小保存在独立的模型中物理上数据高度综合町能在数据仓库中,也町能在多维数撂库中每F 账单轻度综合容量较小保存在数据仓库中。肖前药品jf 保留6 个月最小容最很大,保存在数据仓库的最底层7;到1 2 个月)劢电药品最小容爨极大,般存储在磁带中:3 模型设计实现过程3 1 主题模型通过对医院药品核心业务系统等相关业务系统数据源及系统
18、中各类统计分析等需求的详细分析和归纳总结将医院药品核心业务归纳为医院药晶分析的书题包括药晶供应主题、J 诊药房主题、住院药房主题、机构主题四大主题,按主题组织数据而主题和主题之间又有着相对的隶属关系。例如药品供府主题它的子主题为药库、中药制剂。维度有中药库、西药库、中药制剂、草药库。3 2 逻辑建模与物理实现逻辑建模是在主题模型的基础之上展开的建模逻辑建模是进行数据仓库物理没汁的基础,是数据仓库设计的核心。这里我们采用维度建模来进行医院药品数据仓库的逻辑建模按照逻辑建模的方法来实现医院药品数据仓库的逻辑视图。根据维度建模的结果在S y b a s e 环境下没计表实现物理设计这些数据库表是数据
19、仓库中的核心表,主要分维度表、核心事实表和聚集事实表3 类进行设计。3 2 1维度建模的丰要过程数据仓库的整体构造思路是首先构造数据仓库的总线然后按照用户需求的迫切性不断或者并行加入新的数据集市这样才能搭建一个集成的成功的数据仓库。整个过程是一个不断发展变化的过程。包括创建数据仓库总线结构(列出数据集市、列出各种维度、标识交叉点)、设计各种事实表(选择数据集市、声明粒度、选择维度、选择事实)、设计统一维度表、聚集设计几个步骤。C h i n e s eH o s p i t a lM a n a g e m e n tV 0 1 3 0N o 2(S U MN o 3 4 3)F e b 2
20、0 1 0万方数据面向药品决策支持系统的数据仓库模型设计赵志升等3 2 2 医院药品数据仓库总线结构矩阵对于将一组分布在各处的相关业务处理成一个综合的数据仓库来说总线结构是最基本的要素。它为数据仓库的总体规范提供了一个框架。通过对数据仓库环境定义标准的总线接口独立的数据中心就可以由不问的小组在不同的时间进行实现。只要遵循这个标准独立的数据中心就可以插入到一起并有效地共存。而总线结构是构造分布数据仓库系统的秘诀根据对医院药品数据仓库和业务情况的分析我们得到其核心业务总线结构矩阵,包括数据集市列表,主要有药品供应西药库、药品供应草药库、药品供应中成药、中药制剂等:维度列表,丰要有入库、出库、清领、
21、处方确认、效期库存查询、进销存查询等。核心业务总线结构矩形网略。3 2 3 事实表、维表的设计事实表是数据分析所对应的主要数据项,一般是某项业务或某个事件。事实表中口T 以存储不同粒度的数据同一主题中不同粒度的数据般1 竿储在不同的事实表中。维度表是进入事实表的入口维表中包含的一般足描述性的文本信息这些文本信息将成为事实表的检索条件如按地区分类查询销售信息或按季度考察药品销售变化趋势等。维表层次的级别数量取决于查询的粒度。多维数据模型一般含有4。1 5 维。根据上面的总线结构矩阵选择一个数据集市,如药品供应门诊西药库设计事实表。在没计事实表的时候,需要设计其粒度。事实表的粒度有两种类型,一种类
22、型为事务型。如药品入库一次入库形成事实表的一条一记录粒度即为事务发生的时间另一种为快照型,如患者信息,其购药晶种、状态只有在发牛交易时才有可能发生变化将对其粒度采用快照法由于患者信息数量增长很快基数一般在几百以上,若保留每天的数据将会导致数据飞速增长因此对于快照型数据我们对其粒度需要进行一个粒度转换汁算。3 2 4 粒度转换算法粒度转换算法的目的是保证数据的实时性、可用性和合理性算法简洁而义实用,设计明细记录保留时I 日JT 一般明细记录保留时间是根据业务要求确定的转换步骤主要有2 步:第一步每天采用快照的方式对快照事实表进行数据采集f 在数据采集时尽可能采用增量采集法若能够判断数据源的记录变
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