Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh tin học hóa ngày càng phát triển, việc chuyển đổi từ phương thức quản lý thủ công dựa trên giấy tờ sang các hệ thống thông tin quản lý tự động là yêu cầu tất yếu nhằm nâng cao tốc độ xử lý dữ liệu, giảm thiểu chi phí vận hành và đảm bảo độ chính xác. Hệ thống câu lạc bộ thể dục thể thao Hà Nội (Trung tâm thể thao Hà Nội) là đơn vị có quy mô hoạt động phân tán với 9 khu vực giải trí trên địa bàn thành phố (bao gồm các địa điểm như Hồ Bẩy Mẫu, Hồ Thiền Quang, Hồ Giảng Võ, Quán Thánh, Quảng Bá...). Các cơ sở này cung cấp đa dạng dịch vụ thể thao (cầu lông, bóng bàn, tennis, cờ tướng, thể dục dụng cụ, bơi, xông hơi, bi-a, khí công Himalaya, thể dục dưỡng sinh) với nhiều chính sách đơn giá và mức ưu đãi khác nhau cho từng đối tượng hội viên. Thực trạng quản lý diện rộng bằng sổ sách thủ công bộc lộ nhiều bất cập về thời gian tra cứu, bảo quản tài liệu và đối soát dữ liệu dịch vụ.

Đề tài tốt nghiệp "Thiết kế CSDL theo phương pháp mô hình và ứng dụng vào việc xây dựng chương trình quản lý hệ thống câu lạc bộ thể dục thể thao Hà Nội" do sinh viên Vũ Văn Đức thực hiện nhằm giải quyết bài toán chuẩn hóa dữ liệu và xây dựng công cụ quản lý tự động cho trung tâm.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo 4 nội dung:

  1. Tìm hiểu về bài toán và nghiệp vụ quản lý hệ thống câu lạc bộ thể dục thể thao Hà Nội.
  2. Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu và mô hình chức năng cho hệ thống.
  3. Thiết kế, xây dựng ứng dụng chương trình quản lý thử nghiệm.
  4. Đánh giá kết quả thực hiện và kết luận.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ theo mô hình và quy trình xây dựng phần mềm quản lý hệ thống câu lạc bộ thể thao.
  • Phạm vi chức năng: Trong 6 chức năng hoạt động chính của Trung tâm (mua sắm thiết bị, tu bổ cơ sở vật chất, quản lý nhân sự, quản lý hội viên, quản lý dịch vụ, báo cáo ban giám đốc), đề tài tập trung chuyên sâu vào 3 phân hệ cốt lõi: Quản lý hội viên, Quản lý dịch vụ và Báo cáo hoạt động cho Ban Giám đốc.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Khảo sát thực tế tại các điểm dịch vụ thuộc Trung tâm thể thao Hà Nội; thực tập và hoàn thiện tại Văn phòng đại diện Công ty Cổ phần Đầu tư Tài chính và Công nghệ Datatech tại Hải Phòng; thời gian triển khai từ ngày 08/04/2022 đến ngày 25/06/2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu theo mô hình khái niệm dữ liệu (Conceptual Data Model - CDM) và lý thuyết chuẩn hóa cơ sở dữ liệu quan hệ. Nguồn tài liệu chuyên môn chính được áp dụng gồm:

  • Giáo trình "Kỹ thuật phân tích và thiết kế hệ thống thông tin hướng cấu trúc" (Lê Văn Phùng, Tái bản lần 3, NXB Thông tin và Truyền thông, 2014).
  • Giáo trình "Cơ sở dữ liệu quan hệ và công nghệ phân tích thiết kế" (Lê Văn Phùng, Tái bản lần 1, NXB Thông tin và Truyền thông, 2018).

Phương pháp nghiên cứu và quy trình kỹ thuật được áp dụng bao gồm:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Khảo sát các chứng từ, hồ sơ nghiệp vụ thực tế (Bảng quảng cáo dịch vụ, Bảng ưu đãi theo giá dịch vụ, Thẻ thành viên, Phiếu sử dụng dịch vụ) để liệt kê và chính xác hóa danh mục thuộc tính cần quản lý; loại bỏ các thuộc tính dẫn xuất, thuộc tính trùng lặp và xác định các thuộc tính định danh (khóa chính).
  • Phương pháp mô hình hóa: Xác định thực thể, phân tích mối quan hệ giữa các thực thể (quan hệ 1-N, N-N), thiết lập mô hình khái niệm dữ liệu và sơ đồ thực thể - liên kết (E-R).
  • Phương pháp chuyển đổi và chuẩn hóa: Áp dụng 3 quy tắc biến đổi mô hình khái niệm sang hệ lược đồ quan hệ logic, tiến hành chuẩn hóa dữ liệu đạt dạng chuẩn 3 (3NF) để loại bỏ dị thường và dư thừa dữ liệu.
  • Phương pháp thiết kế hệ thống hướng cấu trúc: Xây dựng sơ đồ ngữ cảnh luồng dữ liệu, thiết kế danh mục đầu ra, cấu trúc phân cấp menu chức năng và thiết kế cơ sở dữ liệu mức vật lý.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống quản lý được thiết kế xử lý dựa trên sơ đồ ngữ cảnh với 3 tác nhân ngoài: Ban Giám đốc (tiếp nhận báo cáo, ban hành chỉ đạo), Hội viên (cung cấp thông tin cá nhân, nhận thẻ hội viên, nhận phiếu dịch vụ) và Nhà cung cấp thiết bị thể thao (cung cấp thông tin thiết bị, giao nhận, bảo hành).

Quá trình chuyển đổi từ mô hình khái niệm đã xác lập 7 lược đồ quan hệ chuẩn hóa 3NF và được cụ thể hóa thành cơ sở dữ liệu vật lý với cấu trúc từ điển dữ liệu chi tiết:

Tên bảng Tên trường Diễn giải Kiểu dữ liệu Độ dài Khóa
KHUVUC sohieuKV Số hiệu khu vực Text number 4 PK
Tên KV Tên khu vực Text 10
Diadiem Địa điểm Text number 10
DICHVU madv Mã dịch vụ Text number 4 PK
tendv Tên dịch vụ Text 20
KHUVUC-DICHVU sohieuKV Số hiệu khu vực Text number 4 FK
madv Mã dịch vụ Text number 4 FK
gia Đơn giá dịch vụ Number 3
UUDAI Mucuudai Mức ưu đãi Text number 1 PK
UUDAI-DICHVU Mucuudai Mức ưu đãi Text number 1 PK, FK
madv Mã dịch vụ Text number 4 PK, FK
tyleuudai Tỷ lệ ưu đãi (%) Text number 2
THANHVIEN sothe Số thẻ thành viên Text number 8 PK
ngaycap Ngày cấp thẻ Date 10
ten Họ và tên thành viên Text 20
diachi Địa chỉ thành viên Text 40
mucuudail Mức ưu đãi Number 1 FK
PHIIEUSD sophieu Số phiếu sử dụng Text number 12 PK
ngaycap Ngày sử dụng Date 10
Tu Thời gian bắt đầu Date 10
Den Thời gian kết thúc Date 10
sohieuKV Số hiệu khu vực Text number 4 FK
sothe Số thẻ thành viên Text number 8 FK
madv Mã dịch vụ Text number 4 FK

Công nghệ triển khai: Ứng dụng thử nghiệm được lập trình trên nền tảng Windows Forms C# (.NET), kết nối cơ sở dữ liệu qua hệ quản trị SQL Server, sử dụng các component giao diện hỗ trợ quản lý dữ liệu dạng bảng (grid), xử lý sự kiện trực quan và hiển thị báo cáo dạng biểu đồ cột.

Cấu trúc phân cấp menu hệ thống bao gồm 5 nhánh chức năng:

  • Hệ thống: Đổi mật khẩu, Quản lý người dùng, Thoát (EXIT).
  • Quản lý: Danh mục khu vực, Danh mục dịch vụ, Danh sách hội viên, Bảng giá dịch vụ, Tỷ lệ ưu đãi, Tình hình sử dụng dịch vụ theo từng khu vực (dạng bảng), Tình hình sử dụng dịch vụ toàn trung tâm (dạng bảng).
  • Tìm kiếm: Tìm kiếm hội viên theo tên, Tìm kiếm hội viên theo thời gian gia nhập.
  • Báo cáo: Báo cáo tình hình sử dụng dịch vụ theo từng khu vực (dạng biểu đồ cột), Báo cáo tình hình sử dụng dịch vụ toàn trung tâm (dạng biểu đồ cột).
  • Trợ giúp: Hướng dẫn sử dụng chương trình.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về thiết kế CSDL theo phương pháp mô hình

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về kỹ thuật xác định thực thể, kỹ thuật đặc tả mối liên kết và quy trình thiết kế cơ sở dữ liệu theo phương pháp mô hình. Tác giả phân tích 3 trường hợp xác định thực thể từ biểu mẫu thực tế (như hóa đơn bán hàng): coi cả bảng là một thực thể đơn lẻ, tách thành 2 thực thể (thuộc tính đơn và thuộc tính lặp), hoặc tách thành 3 thực thể độc lập. Chương này trình bày các kỹ thuật đặc tả liên kết (dựa trên quy tắc quản lý, quy tắc toàn vẹn hoặc khóa liên kết ngoại của lược đồ chuẩn hóa/chưa chuẩn hóa) và đưa ra 3 quy tắc biến đổi cốt lõi:

  1. Biến đổi cơ bản: Mỗi thực thể chuyển thành một quan hệ, định danh trở thành khóa chính.
  2. Mối quan hệ 1-N không có thuộc tính riêng: Thực thể phía N tiếp nhận khóa chính của thực thể phía 1 làm khóa ngoại.
  3. Mối quan hệ N-N hoặc có thuộc tính riêng: Chuyển thành quan hệ mới với khóa gồm tập hợp định danh các thực thể tham gia kèm các thuộc tính riêng. Một ví dụ minh họa hoàn chỉnh về quản lý đơn đặt hàng và phiếu giao hàng được tác giả thực hiện từ bước liệt kê thuộc tính, xác định thực thể (KHÁCH, HÀNG, ĐƠN ĐẶT, PHIẾU GIAO), vẽ mô hình CDM, chuyển sang lược đồ quan hệ và chuẩn hóa đạt chuẩn 3NF.

Chương 2: Phân tích_Thiết kế hệ thống câu lạc bộ thể dục thể thao Hà Nội

Chương 2 mô tả chi tiết cơ cấu tổ chức và hoạt động của Trung tâm Thể thao Hà Nội. Từ 4 biểu mẫu khảo sát thực tế (Bảng quảng cáo dịch vụ tại các cơ sở như 200 Lê Duẩn, 125 Yên Phụ; Bảng tỷ lệ ưu đãi; Thẻ thành viên; Phiếu sử dụng dịch vụ), đồ án tiến hành phân tích xử lý và phân tích dữ liệu qua 8 bước. Kết quả xác định được 5 thực thể ban đầu ($E_1$ Khu vực, $E_2$ Dịch vụ, $E_3$ Ưu đãi, $E_4$ Thành viên, $E_5$ Phiếu sử dụng) và 6 mối quan hệ ($R_1$ đến $R_6$). Sau khi áp dụng các quy tắc biến đổi và chuẩn hóa 3NF, hệ thống hình thành 7 bảng dữ liệu vật lý. Phần thiết kế đầu ra xác lập chi tiết các định dạng biểu mẫu quản lý: Danh mục khu vực, Danh mục dịch vụ (có tính thuế VAT 5%, thuế dịch vụ 2%), Danh sách thành viên (lưu trữ họ tên, địa chỉ, số thẻ, số điện thoại, email), Bảng giá dịch vụ và Bảng tỷ lệ ưu đãi theo từng môn thể thao.

Bảng khảo sát tỷ lệ ưu đãi mẫu theo từng loại hình dịch vụ trong hệ thống:

STT Mã dịch vụ Tên dịch vụ Tỷ lệ ưu đãi mức 1 (%) Tỷ lệ ưu đãi mức khác (%)
1 Bban Bóng bàn 30 25
2 Caulong Cầu lông 20 15
3 Khicong Khí công 50 40
4 Tenit Ten-nit 20 15
5 TDDC Thể dục dụng cụ 30 20
6 TDDS Thể dục dưỡng sinh 30 20
7 Xonghoi Xông hơi 20 20

Chương 3: Xây dựng chương trình thử nghiệm

Chương 3 trình bày việc hiện thực hóa mô hình thiết kế thành phần mềm ứng dụng bằng ngôn ngữ C# WinForms. Tác giả phân tích lý do lựa chọn Windows Forms dựa trên các ưu điểm: khả năng kéo thả giao diện trực quan, cơ chế xử lý sự kiện (event-driven) linh hoạt, hỗ trợ kết nối hiển thị lưới dữ liệu qua SQL, hoạt động ổn định trên nhiều phiên bản Windows và tương thích tốt với các bộ thư viện giao diện như DevExpress, Telerik UI. Chương này minh họa cấu trúc và chức năng của các giao diện màn hình chính trong chương trình: Giao diện đăng nhập hệ thống dành cho quản trị viên, Giao diện menu chính phân cấp, Giao diện Master entry (nhập và quản lý khu vực chính với các thao tác thêm, xóa, sửa, cập nhật), Giao diện khu vực phụ, Giao diện cập nhật thông tin dịch vụ và giá phụ thu/miễn giảm, Danh sách phân loại mức ưu đãi hội viên, Giao diện cập nhật hồ sơ thành viên (id, tên, địa chỉ, số điện thoại, gmail, ảnh) và Giao diện quản lý thông tin nhà cung cấp thiết bị.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả cụ thể sau:

  • Về mặt lý luận: Hệ thống hóa hoàn chỉnh quy trình 8 bước thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ theo phương pháp mô hình, cung cấp minh chứng rõ ràng về các bước chuyển đổi từ mô hình khái niệm sang lược đồ quan hệ đạt dạng chuẩn 3NF.
  • Về mặt dữ liệu: Chuẩn hóa thành công hệ thống dữ liệu phân tán của 9 khu vực thể thao tại Hà Nội thành 7 bảng dữ liệu quan hệ chặt chẽ, tối ưu hóa các mối quan hệ đa trị (N-N) giữa khu vực - dịch vụ và mức ưu đãi - dịch vụ.
  • Về mặt ứng dụng: Xây dựng hoàn chỉnh chương trình thử nghiệm trên nền tảng WinForms C#, đáp ứng đầy đủ các luồng nghiệp vụ đăng ký thành viên, quản lý bảng giá, áp dụng tỷ lệ ưu đãi, ghi nhận phiếu sử dụng dịch vụ và kết xuất dữ liệu thống kê, báo cáo phục vụ công tác quản lý.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế:

  • Ứng dụng mới dừng lại ở phiên bản thử nghiệm dạng desktop đơn máy (WinForms chạy cục bộ), chưa triển khai cơ chế cơ sở dữ liệu phân tán hoặc đồng bộ trực tuyến thời gian thực giữa 9 khu vực giải trí trên toàn thành phố Hà Nội.
  • Về phạm vi chức năng, đồ án mới tập trung cài đặt thử nghiệm 3 phân hệ (hội viên, dịch vụ, báo cáo), các phân hệ mua sắm thiết bị từ nhà cung cấp và tu bổ cơ sở vật chất mới dừng ở mức mô hình hóa tác nhân và giao diện danh mục cơ bản, chưa xây dựng đầy đủ luồng nghiệp vụ kế toán chuyên sâu.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng xây dựng hệ thống trên nền tảng Web hoặc ứng dụng di động để hỗ trợ hội viên tra cứu địa điểm, đặt lịch dịch vụ trực tuyến và theo dõi lịch sử tập luyện từ xa.
  • Hoàn thiện đầy đủ các phân hệ quản lý kho trang thiết bị, quản lý nhân viên nghiệp vụ - bảo vệ và tích hợp thanh toán điện tử tự động.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin, Hệ thống thông tin quản lý và Kỹ thuật phần mềm đang thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về phân tích thiết kế hệ thống thông tin.

Nội dung có giá trị tham khảo cao nhất của công trình gồm:

  • Phương pháp luận chuyển đổi từ các chứng từ thực tế (bảng giá, thẻ hội viên, hóa đơn) sang mô hình khái niệm và chuẩn hóa về 3NF ở Chương 1 và Chương 2.
  • Cấu trúc từ điển dữ liệu vật lý (Data Dictionary) với các ràng buộc khóa chính, khóa ngoại rõ ràng, phù hợp làm khuôn mẫu cho các đề tài quản lý chuỗi dịch vụ thể thao, phòng tập, trung tâm giải trí.
  • Thiết kế hệ thống danh mục đầu ra và cấu trúc menu chức năng trong mô hình ứng dụng Windows Forms.

Câu hỏi thường gặp

1. Cơ sở dữ liệu vật lý của chương trình gồm những bảng nào và có cấu trúc liên kết ra sao?
Cơ sở dữ liệu vật lý gồm 7 bảng đạt chuẩn 3NF: KHUVUC (khóa chính sohieuKV), DICHVU (khóa chính madv), KHUVUC-DICHVU (khóa ngoại sohieuKV, madv), UUDAI (khóa chính Mucuudai), UUDAI-DICHVU (khóa chính kết hợp Mucuudai, madv), THANHVIEN (khóa chính sothe, khóa ngoại mucuudail) và PHIIEUSD (khóa chính sophieu, khóa ngoại sohieuKV, sothe, madv).

2. Phạm vi nghiên cứu của đồ án giải quyết những phân hệ chức năng nào trong Trung tâm thể thao Hà Nội?
Trong 6 chức năng của trung tâm, đồ án tập trung giải quyết 3 chức năng chính: Quản lý hội viên (cấp thẻ, phân loại mức ưu đãi), Quản lý dịch vụ (đơn giá theo khu vực, tỷ lệ ưu đãi, phiếu sử dụng) và Báo cáo ban giám đốc (thống kê số lượng hội viên và tình hình sử dụng dịch vụ dạng bảng và biểu đồ cột).

3. Tại sao tác giả phải tạo thêm các bảng trung gian như KHUVUC-DICHVU và UUDAI-DICHVU?
Do mối quan hệ giữa Khu vực và Dịch vụ cũng như Ưu đãi và Dịch vụ là mối quan hệ nhiều - nhiều (N-N) và có thuộc tính riêng (đơn giá gia và tỷ lệ ưu đãi tyleuudai). Theo quy tắc chuyển đổi mô hình dữ liệu sang mô hình quan hệ, mỗi quan hệ N-N có thuộc tính riêng bắt buộc phải chuyển thành một quan hệ mới chứa khóa chính của cả hai thực thể tham gia cùng các thuộc tính riêng đó.

4. Ứng dụng thử nghiệm được xây dựng bằng công nghệ gì và cung cấp những tính năng quản trị nào?
Ứng dụng được xây dựng bằng ngôn ngữ C# trên nền tảng Windows Forms (.NET) kết nối cơ sở dữ liệu SQL. Chương trình cung cấp các chức năng đăng nhập quản trị viên, quản lý danh mục khu vực/dịch vụ (Master entry), cập nhật thông tin thành viên (id, tên, địa chỉ, số điện thoại, gmail, ảnh), quản lý nhà cung cấp và thống kê báo cáo theo từng khu vực hoặc toàn trung tâm.

5. Cơ chế áp dụng ưu đãi dịch vụ cho hội viên được thiết kế theo quy tắc nào?
Mỗi hội viên khi đăng ký làm thẻ được gán một mức ưu đãi cố định duy nhất (mucuudail từ 1 đến 6). Tùy theo mức ưu đãi này, khi sử dụng từng loại dịch vụ thể thao cụ thể (cầu lông, bóng bàn, khí công, xông hơi...), hệ thống sẽ tự động tra cứu tỷ lệ phần trăm giảm giá tương ứng trong bảng UUDAI-DICHVU để áp dụng tính toán phí dịch vụ.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Vũ Văn Đức đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng thực tiễn về thiết kế cơ sở dữ liệu theo phương pháp mô hình. Tác giả đã phân tích và chuẩn hóa thành công bài toán quản trị chuỗi câu lạc bộ thể dục thể thao Hà Nội với 9 địa điểm phân tán thành hệ thống 7 bảng dữ liệu quan hệ đạt chuẩn 3NF. Ứng dụng thử nghiệm WinForms C# được xây dựng hoàn chỉnh, đáp ứng tốt các yêu cầu nghiệp vụ quản lý hội viên, bảng giá dịch vụ và kết xuất báo cáo thống kê cho ban quản lý.