Business Intelligence Prüfungsvorbereitung
Gekürzte Fassung
Gekürzte Fassung
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Cartes-fiches
Introduction und Foundation
Informationspyramide und Scope of BI
Pyramide:
untere Schicht sind Operative Data Systems
obere Schicht sind Management Support Systems (=Scope of BI)
Introduction und Foundation
Process of Rational Decision Making
Stufen der rationalen Entscheidungsfindung
- Intelligenz - Untersuchung der Umwelt; Definition des Problems
- Design - mögliche Vorgehensweisen
- Choice - Alternativen analysieren und auswählen und implementieren
Arten von Entscheidungsfindungsprozessen
- Strukturiert
- Unstrukturiert (neuartige Probleme)
Introduction und Foundation
Business Intelligence Difinitionen
Konzepte & Methoden zur Unterstützung von business decision making durch Verwendung von faktenbasierten Unterstützungssystemen
- Betonung liegt auf Logistik der Informationen
- Sammeln und Aufbewahren von Daten
- Anreichern von Daten
- Muster entdecken
Introduction und Foundation
Data Mining
- Algorithmen zentrierter Ansatz der Datenanalyse
- Automatisierte Analyse großer Datenmengen und Muster entdecken
- Methoden
- Predictive/ vorhersagend
- Descriptive/ beschreibend
Introduction und Foundation
Operational vs. BI Systems
Siehe Blatt (Tipp: Daten, Technologie, Zweck/Zielgruppe)
Data Warehousing
KDD
= Knowledge Discovery from Databases
Databases -> DWH -> Data Mining -> Evaluation& Presentation -> Knowledge
Data Warehousing
Definition
Data Warehouse
- Themenorientierte
- Integrierte
- Chronologisierte
- Persistente
- Sammlung von Daten
- Um das Management bei seinen Entscheidungsprozessen zu unterstützen
Data Warehousing: Prozess des Aufbauens und Nutzens eines DWH.
Data Warehouse
Federation vs. DWH
Traditioneller Weg zur Integration heterogener DB:
- Bauen von Wrappern
- Komplexe Informationsfilterung
DWH – Integration im Voraus:
- Informationen aus verschiedenen Quellen werden im Voraus integriert und im DWH gespeichert und stehen für Abfragen zur Verfügung
- Hohe Performance
Data Warehouse
OLAP - Definition
OLAP = Online Analytical Processing
Online = Zugang zu “live”-Daten
Analytical = Analysieren der Daten für Reporting
Reports sind
- Multidimensional
- Voller Kalkulationen
- Zeitbasierte Analyse
- Ideal für ad-hoc-Anfragen
Data Warehouse
Operational DBMS (OLTP) vs. Data Warehouse (OLAP)
OLTP
- Hauptaufgabe traditioneller RDBMS
- Tägliche/ operative Aufgaben
- Komplexes Tabellendesign
OLAP
- Hauptaufgabe von DWH-Systemen
- Entscheidungsunterstützung
- Sternschema
Data Warehouse
Warum DWH separieren?
- Hohe Performanz für beide Systeme
- Verschiedene Funktionen und verschiedene Daten
- Entscheidungsfindung benötigt historische Daten (sind nicht im DBMS enthalten)
- Unterschiedliche Quellen benutzen verschiedene Datenpräsentationen
Data Warehouse
Modelle und Architektur
DWH Modelle
- Enterprise DWH sammelt Informationen über Themen des gesamten Unternehmens
- Data Mart Teildatenstück, dass für bestimmte Nutzergruppen einen Wert besitzt
Architektur
- Operative Systeme (Server) maßgebende Aufzeichnung
- ETL (Server) Überführung ins DWH
- DWH (Server) Geschäftsprozessmessung
- Front End (Client und Services) Präsentation
- User
Data Warehouse
Data Mart
- Teildatenstück, dass für bestimmte Nutzergruppen einen Wert besitzt
- „abhängige Data Marts“ sind Teil eines DWH
- Meist auf low-cost Server implementiert
Data Warehouse
Metadata
- Daten über Daten (Namen, Definition, Beschreibung)
- Definieren Warehouse-Objekte
- Beschreiben Felder, die aus ETL-Prozessen entstehen
Data Warehouse
Architecture Development
Architekturentwicklung
Empfohlen: Implementierung inkrementell und evolutionär
- Definieren eines high-level Datenmodells für das gesamte Unternehmen
- Implementierung eines Enterprise Warehouse und von Data Marts
- Verteilte Data Marts erstellen
- DWH ist einziger Verwalter der Daten, welches Daten an Data Marts verteilt
Data Integration & ETL
Data Quality
Bedeutung von Datenqualität:
- Relevant
- Nützlich
- Akkurat
- zugänglich
Data Integration & ETL
Data Accuracy
Datenakkurates:
- korrekt
- eindeutig
- konsistent
- vollständig
Data Integration & ETL
Definition ETL
- Extraktion Auswahl der Daten aus OLTP Datenbank
- Transformation Validieren, Säubern, Integrieren, Zeitstempel der Daten
- Laden Schreiben der Daten in das DWH
ETL bezieht sich auch auf umfassende Prozesse
- Gewünschte Daten werden aus Quellen identifiziert & extrahiert
- Einige Transformationen werden bei Extraktion ausgeführt
- Laden der extrahierten Daten in DWH oder eine Staging Area
Data Integration & ETL
Data Sources
ETL – Extraktion aus internen Quellen:
Quellen: OLTP, ERP, CRM, Fertigung,...
Arten von Daten: Produktion, Planung, Verkauf, Marketing
Formate: RDBMS, Data Marts, Tabellen, Textdokumente
ETL – Extraktion aus externen Datenquellen:
- Probleme mit der Regelmäßigkeit, Formate und Vorhersagbarkeit
- Gekaufte DB, Marktforschung, Vorhersagen, …
Data Integration & ETL
Staging Area
Transformation – Data Staging Area
- Ermöglicht verbesserte Qualität der Daten
- Staging = säubern & anreichern von Daten
- Weiterleiten in ein DWH
Gründe zur Nutzung von Data Staging Areas
- Reduzierte Last auf operativen Systemen und DWH
- Back-Up ohne Quellen zu belasten
- Dokumentation der Transformation
Data Integration & ETL
Tasks/ Aufgaben
- Datenzusammenfassung (Staging Area oder im DWH)
- Entfernen von Anomalien
- Präsentation themenorientierter Daten
- Standardisierung
Data Integration & ETL
Beispiele für Daten-Anomalien und notwendige Transformationen
Fehlende Werte: Handhabung von NULL-Werten (ignorieren, warten, default, …)
Input Text Encondings: unterschiedliche Kodierungen der Input-Texte
Multiple Encodings: m/f, 0/1
Fehler: fehlerhaft Daten müssen abgefangen werden
Multiple Standards: Umrechnung unterschiedlicher Einheiten
Names of Elements: unterschiedliche Attributnamen zusammengehöriger Entitäten
Meaning of Elements: Beschreibung der Bedeutung in den Metadaten
Referentielle Integrität: Zuordnung Fremdschlüssel zu Primärschlüssel
Namen & Adressen: fehlende Werte, Vermischung von Daten, verschiedene Adressen für dieselbe Person
Zeitstempel ergänzen: ermöglicht zeitbasierte Analyse
Multidimensional Data Model
Daten werden als multidimensionale Würfel dargestellt.
Dieses besteht aus:
- Fakten (facts, measures)
- Dimensionen
- Konzepthierarchien
- Attribute
Multidimensional Data Model
Fakten
Fakten:
- Repräsentieren faktische Daten
- Durch eine/ mehrere Dimensionen organisiert
- Füllen Zellen eines Datenwürfels
- Meist numerische Werte, daher auch als Messzahlen bezeichnet
Multidimensional Data Model
Dimensionen
- Kanten des Datenwürfels
- Bieten Koordinaten oder Zeiger auf bestimmte Zellen des Würfels
- Bspw.: Produkt, Zeit, Region
Multidimensional Data Model
Stored vs. Calculated Measures
Gespeicherte Messzahlen: DB speichert Ergebnis einer Variablen
Berechnete Messzahlen: DB kann die berechneten Zahlen zur Abfragezeit berechnen
Multidimensional Data Model
Attribute
- Beschreibende Informationen über Dimensionen
- Nützlich um Dimensionen für Analyse auszuwählen
- „wähle Produkt, dessen Farbe Blau ist“
- „wähle Zeiten, dessen Zeit Januar ist“
Multidimensional Data Model
Data Cubes
- Logisches multidimensionales Datenmodell eines DWH wird oft als Datenwürfel dargestellt
- Erlaubt es, Messzahlen in multiplen Dimensionen anzuzeigen
- Kann auch 2D sein
Multidimensional Data Model
Multidimensional Data Relational Databases
Multidimensionale Daten in RDBMS können auf verschiedene Arten implementiert werden:
- Sternschema
- Schneeflockenschema
- Galaxienschema
Multidimensional Data Model
Multidimensional Data Relational Databases Sternschema
- Einfachstes RDWH-Schema
- Faktentabelle (mit Hauptinformationen) umgeben von Dimensionstabellen
- Dimensionstabellen können bei Bedarf gejoint werden (Joins sind einfach durchzuführen)
Multidimensional Data Model
Multidimensional Data Relational Databases Schneeflockenschema
- Abwandlung des Sternschemas; Dimensionstabellen liegen normalisiert vor
- Wiederholende Gruppen werden in neue Tabelle verlagert
- Verringert Speicherplatz
- Für Join werden mehr Tabellen benötigt (nur Dimensionstabelle)
Multidimensional Data Model
Multidimensional Data Relational Databases Galaxienschema
- Mehrere Faktentabellen, die sich Dimensionstabellen teilweise teilen
Multidimensional Data Model
Multidimensional Data Relational Databases
Schneeflocke vs. Stern
Schneeflocke:
Dimenionstabelle normalisiert
à einfache Wartung
à spart Speicherplatz
Schlechtere Systemsperformanz, da mehr Joins benötigt werden
Stern:
Dimenionstabelle nicht normalisiert
Multidimensional Data Model
Multidimensional Data Relational Databases
DWH vs. Data Mart (Schema)
DWH: Galaxie
Data Mart: Galaxie & Stern
OLAP
Concept Hierarchies & OLAP
OLAP – Konzepthierarchien
- Bietet eine nutzerfreundliche Umgebung für interaktive Datenanalyse
- Multidimensionales Datenmodell
- Abstraktionsebenen der Dimensionen sind durch Konzepthierarchien definiert
- OLAP-Operationen ermöglichen eine interaktive Abfrage & Analyse
OLAP – Konzepthierarchien – Starnet
- Beschreibt Konzepthierarchien zur Abfrage multidimensionaler DB
- Abstraktionslevel heißen „footprint“ (repräsentiert mögliche Granularitäten)
OLAP
Operations
Roll-Up: Zusammenfassen von Daten, durch Reduzieren der Dimensionen
Drill down: Einführung neuer Dimensionen
Slice & Dice: Selektion spezieller Level einer oder mehrerer Dimensionen
Pivot: Visualisierung 3D zu 2D
OLAP
OLAP Database Perspective: MOLAP
Multidimensional OLAP:
- Bereitstellen einer spezialisierten DB, die Daten physisch in mehrdimensionaler Form speichert
- Array-basiertes multidimensionale Datenbank
Vorteile
- Schnelle Abfragen durch optimierten Speicher
- Natürliche Indizes
- Nutzerfreundlich
- kompakt
Nachteile
- höhere Kosten
- höhere Lernkurve
- längere Ladezeiten bei großen Mengen
OLAP
OLAP Database Perspective: ROLAP
Relational OLAP:
- Implementiert das logische dimensionale Modell unter Benutzung des Stern-/ oder Galaxie-/ oder Schneeflockenschema in einer relationalen DB.
- Relationales DBMS um DWH-Daten zu verwalten
Vorteile
- Geringere Kosten
- Einfache Speicherung großer Datenmengen
- Vorhandene RDMS Skills und Tools können genutzt werden
Nachteile
- Schlechtere Performance
- Höherer Arbeitsaufwand
- Laden aggregierter Tabellen
- Schwierigkeit benötigte Kalkulationen zu implementieren
OLAP
OLAP Database Perspective: HOLAP
Hybrid OLAP:
- Nutzerflexibilität: Teile der Daten in MOLAP-Sytemen und andere in ROLAP-System gelagert
OLAP
Reporting
Report Server:
- Berichte sind die gängigste Form (ca 80% in BI Systemen) Informationen für Endverbraucher aufzubrauchen
- Reporting-Server generieren Berichte
Arten des Reporting
- Informationsquelle für das Management
- Arten:
- Standard feste Intervalle mit Fokus auf die Vergangenheit
- Ereignis-gesteuert Signal ungewöhnlichen Verhaltens in der Gegenwart
- Ad-hoc Anfrage bei Informationsbedarf bei Entscheidungsproblemen
Reporting-Engines
- Grafische Tools
- Nutzerfreundliche Präsentation