勢在必行，面向決策支持的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)設(shè)計

劉堃

[摘要]

現(xiàn)在市場上存在兩種商業(yè)智能類型——第一種是傳統(tǒng)的商業(yè)智能，IT專業(yè)人員使用內(nèi)部交易數(shù)據(jù)生成報告。第二種是現(xiàn)代商業(yè)智能，業(yè)務(wù)用戶與敏捷、直觀的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)交互，以達到更快地分析數(shù)據(jù)。在當今時代發(fā)展背景下，開展數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)設(shè)計十分重要，這已經(jīng)演變成為各個學(xué)術(shù)界的研究熱點。如果一味的憑借IT專業(yè)人員去學(xué)習(xí)各類的計算方式，根本不能達到人們認知規(guī)律發(fā)展的標準要求，同時還會影響到?jīng)Q策分析的狀態(tài)。因此需要借助數(shù)據(jù)可視化的方式及時開展人機協(xié)同的分析工作。本文結(jié)合作者日常工作中的實際經(jīng)驗，致力于搭建出現(xiàn)代商業(yè)智能所需的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，針對現(xiàn)階段各行業(yè)的各類迫切性需求進行分析，設(shè)定好數(shù)據(jù)可視化分析系統(tǒng)的處理流程，同時考量其未來的數(shù)據(jù)源等需求，確定好主流框架以及后臺數(shù)據(jù)庫等，完成數(shù)據(jù)可視化分析系統(tǒng)的設(shè)計以及開發(fā)等各項工作。

[關(guān)鍵詞]

數(shù)據(jù)可視化 人機交互 決策支持 多屏聯(lián)動

引言

數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)在商業(yè)智能領(lǐng)域可視決策方面發(fā)揮的作用至關(guān)重要。目前，一些行業(yè)、企業(yè)決策者已經(jīng)開始將數(shù)據(jù)可視化作為決策過程的一部分。為什么數(shù)據(jù)可視化如此重要？答案在于我們大腦處理信息的方式，我們的大腦——需要以視覺觸發(fā)的方式連線，以便真正沉浸在它所體驗的內(nèi)容中。換句話說，我們看圖形比看電子表格更容易理解某些內(nèi)容，即使它們包含完全相同的信息。這也說明，數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的使用可以更好的減小對各項數(shù)據(jù)內(nèi)容分析以及使用的難度系數(shù)，同時還可以較高地提升決策方案的實施效率。從實際應(yīng)用效果來看，數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)能夠結(jié)合各行各業(yè)獨特的指標和KPI表示方式，從數(shù)據(jù)清理集成，到數(shù)據(jù)存儲整合，再到數(shù)據(jù)分析挖掘，之后進行可視化呈現(xiàn)，最終完成人機交互的完美體驗。數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)多維度、可交互聯(lián)動分析，實時解答用戶問題，目前已廣泛應(yīng)用在政府、金融、零售、電商、環(huán)保、電信、醫(yī)療、房地產(chǎn)等領(lǐng)域的決策支撐環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)實際所涵蓋的內(nèi)容可以大致分成主題數(shù)據(jù)集以及數(shù)據(jù)可視化圖表等。該系統(tǒng)帶有一定的集成性，可以更為合理化的進行主題面板的配置工作，靈活性的切換主題的配色方案，提升了各項業(yè)務(wù)的實際操作性以及直觀性等，同時還可以更好地緩解數(shù)據(jù)分析人員的工作壓力，幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)作出更為科學(xué)化的決策。本文深度探究了面向決策支持的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)設(shè)計方案，使設(shè)計出的系統(tǒng)架構(gòu)性能更加的合理，確保系統(tǒng)實際的運行穩(wěn)定。

1? 系統(tǒng)需求分析

1.1? 系統(tǒng)模塊功能需求

數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)必須要達到相應(yīng)的分析標準要求，想要更好且及時地完成相應(yīng)的決策任務(wù)，達到其支持的目標，就應(yīng)當站在功能模塊的實際劃分角度去分析。以軟件工程思想為基準，深度探究功能模塊需求。首先是建立起主題數(shù)據(jù)集，其可以進一步劃分為數(shù)據(jù)源配置以及模型構(gòu)建這兩個板塊，集成化的展示數(shù)據(jù)源信息。依照其實際所查詢的結(jié)果開展相應(yīng)的構(gòu)建工作，使用多維數(shù)據(jù)立方體，綜合性的考量維度以及指標等各項因素。在二維表內(nèi)，它的維度以及指標應(yīng)當以完整的數(shù)據(jù)模型為主，設(shè)定好相對應(yīng)的計算表達方式。在實際操作步驟上，第一步要完成數(shù)據(jù)源配置管理工作，確定出數(shù)據(jù)源的連接形式;第二步要就SQL的查詢結(jié)果進行整合，精確地推斷出字段維度以及指標;第三步是建立數(shù)據(jù)可視化圖表，合理的選擇數(shù)據(jù)模型維度指標，構(gòu)成數(shù)據(jù)可視化分析圖表。該圖表會更加直觀，用戶可以將圖表在用戶間分享，搜集整理相關(guān)的圖表，達到復(fù)用等目的，進一步提升工作的實際效率以及品質(zhì)。該系統(tǒng)的圖表量會比較大，且圖表的類型也比較多，可以更全面化的提升可視化系統(tǒng)的性能，提高用戶體驗，達到用戶的各類業(yè)務(wù)需求標準;第四步是形成主題面板，借助主題面板，把和主題聯(lián)動以及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息整合在一起，集成數(shù)據(jù)內(nèi)容，多層面的探究主題數(shù)據(jù)信息的實際分析環(huán)境狀況，制定出更具綜合性的決策方案。數(shù)據(jù)可視化分析平臺所得到的數(shù)據(jù)信息可以當做各個業(yè)務(wù)層的展出內(nèi)容以及系統(tǒng)的入口，達到企業(yè)信息集成聯(lián)動的目的。在實際應(yīng)用中應(yīng)選擇更為適宜的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式去配置圖表，分析圖表主題的邏輯關(guān)聯(lián)性。應(yīng)當做好頁面的布局管理以及頁面的聯(lián)動管理，確定出頁面布局的原型，讓圖表的跳轉(zhuǎn)關(guān)系更加清晰;第五步是重視用戶管理，系統(tǒng)管理人員使用自身的權(quán)限調(diào)控資源，提升各個角色用戶的可見程度，讓其達到保密的效用，且用戶應(yīng)當將自身的現(xiàn)有資源一一進行分享，以此更好地達到系統(tǒng)的目的;第六步是完善知識管理，在設(shè)計該系統(tǒng)時，必須要采取數(shù)據(jù)連接的形式設(shè)計非結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息，探究非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息所存在的潛在價值。各個系統(tǒng)也應(yīng)當具備路徑查詢性能，明確目標數(shù)據(jù)和知識隱藏之間的連接關(guān)系，使得用戶的決策更具科學(xué)性，更好地達到知識管理的標準。這不僅可以提升用戶理解知識的效率，還可以把知識管理劃分成為可視化管理等內(nèi)容，及時開展數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計工作。企業(yè)決策人員在使用該系統(tǒng)時，可以更為精確的了解其業(yè)務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，開展深層次的知識探究工作。

1.2? 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流分析

數(shù)據(jù)流分析工作的開展需要以圖形化的形式為基準處理好數(shù)據(jù)的變化問題，以滿足用戶以及開發(fā)者的需求。站在總體結(jié)構(gòu)的層面上分析，系統(tǒng)包含權(quán)限信息以及數(shù)據(jù)源信息等。系統(tǒng)的輸出信息會自行流入到?jīng)Q策層的位置，便于更好地進行決策，起到一個較強的輔助效用，實時地開展日常數(shù)據(jù)信息的分析工作。一般情況下，數(shù)據(jù)分析師的系統(tǒng)使用權(quán)限會比較多，大部分的功能模塊都可以得到合理的應(yīng)用，應(yīng)當設(shè)定好實際的業(yè)務(wù)流程，若對數(shù)據(jù)集不夠滿意，那么就必須要及時的開展重構(gòu)工作，構(gòu)建一個多維化的數(shù)據(jù)立方體，處理好數(shù)據(jù)信息的問題，采取拖拽等形式，合理的配置相關(guān)圖表，并在主題數(shù)據(jù)集表中及時抽取出相對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，生成圖表，之后讓其流入到主題面板的容器內(nèi)合理配置信息。數(shù)據(jù)分析師應(yīng)當把重新構(gòu)建的圖表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息放置到數(shù)據(jù)庫之中，可視化的去展現(xiàn)知識圖譜。相關(guān)的業(yè)務(wù)工作人員還需要做好前期數(shù)據(jù)信息的準備工作，且業(yè)務(wù)人員也需具備一定的功能模塊使用權(quán)利。合理的去配置數(shù)據(jù)源服務(wù)，抽取出各類的數(shù)據(jù)源信息，從而構(gòu)建多維數(shù)據(jù)立方體，為滿足實際業(yè)務(wù)需求，可采取三屏配置的形式，對業(yè)務(wù)進行剖析，把控好施工的主體，確定出系統(tǒng)的最終走向。

1.3? 系統(tǒng)非功能需求分析

數(shù)據(jù)可視化分析系統(tǒng)在可視化的過程中會關(guān)聯(lián)到一些企業(yè)的核心數(shù)據(jù)信息，這些核心數(shù)據(jù)信息具有極強的特殊性，需要在使用時，切實保障主題面板等的保密程度以及安全程度。因此在開發(fā)的初期就應(yīng)提出系統(tǒng)安全性的要求進而合理的去開發(fā)系統(tǒng)。同時要嚴苛的管控數(shù)據(jù)的安全操作形式，設(shè)定好用戶的實際權(quán)限使用范圍。想要避免系統(tǒng)遭受外部的攻擊以及侵擾，就應(yīng)當采取封裝的形式處理系統(tǒng)的架構(gòu)代碼，把關(guān)鍵性的域名以及傳遞的參數(shù)隱藏在一起。和常見的攻擊相類似，需要確保代碼書寫的規(guī)范程度，以此盡可能降低安全隱患，切實提升數(shù)據(jù)代碼的維護率以及復(fù)用率數(shù)值?？剂靠梢暬治鱿到y(tǒng)操作的難易程度，要使得其系統(tǒng)界面更加美觀，及時的給各類操作提供更為精確化的操作。確定出主流系統(tǒng)的設(shè)計模式，實時開展人性化的設(shè)計工作，系統(tǒng)操作應(yīng)當更加直觀化，系統(tǒng)界面也應(yīng)當更加精美。

2? 數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的設(shè)計

2.1? 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)可視化分析系統(tǒng)需要構(gòu)建在現(xiàn)階段軟件體系結(jié)構(gòu)思想基礎(chǔ)層面上，在相應(yīng)的數(shù)據(jù)源當中挑選出相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息在接受處理之后被展示到前端的頁面上，在通過大量的代碼進行轉(zhuǎn)換，一旦在編寫代碼之后沒有開展和架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的設(shè)計工作，就會導(dǎo)致系統(tǒng)的使用狀態(tài)比較差，不能達到一個理想的使用效果。因此，在開展架構(gòu)設(shè)計工作的過程中應(yīng)當遵守整體性以及層次性的原則，把系統(tǒng)劃分成為數(shù)據(jù)庫層，采取分層結(jié)構(gòu)的形式更好地實現(xiàn)共同的目標，處理好各層之間存在的依賴關(guān)系以及問題。如果搭建好的系統(tǒng)具有良好的伸縮性，可以達到讓多個用戶同時進行訪問的效果——并發(fā)性比較強，靈活性的使用該系統(tǒng)。在表現(xiàn)層上，主要是為了更好地提供用戶交互體驗感受，降低用戶的操作難度。在系統(tǒng)設(shè)計時使用大量的拖拽技術(shù)，可以使操作的流程更加直觀化，用戶可以在較短的時間段內(nèi)完成操作任務(wù)，將關(guān)注度集中在工作內(nèi)容以及工作成果上，進一步協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的可視化流程。此外，角色分配問題決定了用戶在操作時會存在大量的帶有私有性的數(shù)據(jù)集，需要分析樹狀結(jié)構(gòu)的顯性狀態(tài)，豐富實際的配色方案。在服務(wù)層上，大量的數(shù)據(jù)信息被存儲到了數(shù)據(jù)信息的服務(wù)器內(nèi)，系統(tǒng)設(shè)計支持需要在各個數(shù)據(jù)源中抽取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，及時開展數(shù)據(jù)的集成化工作。想要減小用戶配置圖表的實際操作難度，就應(yīng)當不斷的強化系統(tǒng)的交互性能，提供多類的配置選項，達到用戶們的定制需求。由于面板間會存在一定的聯(lián)動效果，開發(fā)人員要做好系統(tǒng)的聚合計算以及過濾篩選等工作，貼合用戶的實際生活，滿足其各項的操作需求。由于可視化技術(shù)大量實現(xiàn)細節(jié)是在前端，本系統(tǒng)為了滿足用戶的通用需求，前端設(shè)計使用主流前端技術(shù)。為了方便聯(lián)機分析處理，本系統(tǒng)設(shè)計將關(guān)系型數(shù)據(jù)通過SQL統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為多維數(shù)據(jù)立方體，并從緩存中讀取。由于數(shù)據(jù)龐雜且前端展示多樣，本系統(tǒng)設(shè)計結(jié)合使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL和圖數(shù)據(jù)庫Neo4j存儲多樣數(shù)據(jù)，發(fā)揮各自所長。設(shè)計系統(tǒng)運行在Tomcat服務(wù)器上，網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議采用傳統(tǒng)HTTP，由于設(shè)計采用Java語言開發(fā)系統(tǒng)，所以系統(tǒng)跨平臺性和可移植性良好。在系統(tǒng)架構(gòu)中，層與層存在自上而下的依賴關(guān)系，上一層利用下一層提供的接口實現(xiàn)本層功能，互相之間屏蔽了實現(xiàn)細節(jié)。系統(tǒng)可伸縮性強，易于支持多用戶同時訪問，并發(fā)性能好，可維護性和靈活性高，需求變化時由于層次清晰不需要改動太多，耦合型低，可重用性和可管理性高。因此，本文中設(shè)計的系統(tǒng)分層架構(gòu)有利于系統(tǒng)功能的完善性和系統(tǒng)的可擴充性，續(xù)航可二次開發(fā)能力。數(shù)據(jù)可視化分析系統(tǒng)、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器客戶機的三層框架結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良、易于拓展和維護。

2.2? 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

系統(tǒng)的框架設(shè)計解決后，后續(xù)會根據(jù)功能的不同拆分成不同的模塊。系統(tǒng)設(shè)計需具備基于數(shù)據(jù)立方體模型的可視化數(shù)據(jù)的三位數(shù)據(jù)立方體（CUBE），這是處于底層的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，但也是非常重要的，該數(shù)據(jù)立方體可以根據(jù)查詢指令查看三維數(shù)據(jù)立方體中的維度和度量，從而相當于建立多個小的數(shù)據(jù)集，這樣就不用擔心數(shù)據(jù)集過于龐大。同時，系統(tǒng)設(shè)計具備系統(tǒng)模塊，用于解決包括用戶管理、登錄、權(quán)限設(shè)計、角色分配、以及系統(tǒng)參數(shù)配置等方面的功能。設(shè)計具備集群模塊，如ES集群和MYSQL數(shù)據(jù)庫集群化管理，也兼容各種數(shù)據(jù)源類型，支持海量數(shù)據(jù)?？山尤隕xcel/CSV等數(shù)據(jù)文件、企業(yè)各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)、第三方互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、公共數(shù)據(jù)服務(wù)平臺等來源，輕松整合所有相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。設(shè)計具備數(shù)據(jù)模塊，包括管理可視化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)口徑和數(shù)據(jù)字典，可以用以分析人員設(shè)計出適合本企業(yè)類型的可視化數(shù)據(jù)立方體。設(shè)計具備分析模塊，包括動態(tài)生成電子表格、動態(tài)生成EChart圖表?；谔剿魇椒治?，支持智能推薦圖形、圖表協(xié)同過濾、全維度數(shù)據(jù)鉆取，幫助用戶快速定位并發(fā)現(xiàn)問題。拖拽式的操作，簡單易用。在對圖表配置上，設(shè)計了支持多個維度數(shù)據(jù)同時排序功能。以及其它模塊，如搜索條件配置、分類管理、三屏展示和可視化圖譜展示，可配置多個顏色主題，從美觀上和使用上貼近了用戶的需求等。便捷的看板分享與討論功能，可通過生成鏈接的方式將看板快速分享給團隊成員或其他人，同時支持基于看板的討論，通過發(fā)送文字、圖片、圖表快照等內(nèi)容進行溝通，滿足團隊溝通協(xié)作需求。

3? 結(jié)語

雖然本文通過合理的應(yīng)用該系統(tǒng)，探究研發(fā)數(shù)據(jù)可視化分析系統(tǒng)的開發(fā)背景以及價值意義，找出該系統(tǒng)所存在的各類問題，對其系統(tǒng)設(shè)計以及實現(xiàn)方式進行了說明，以此來盡可能的提升數(shù)據(jù)信息的精確程度，降低決策所存在的負擔。但在實際應(yīng)用過程中，大部分項目業(yè)務(wù)都具有較強的邏輯性，且項目的開發(fā)時間也會較為緊張，系統(tǒng)所存在的問題比較繁雜，需要不斷地完善系統(tǒng)的設(shè)計工作，處理好圖表等各類細節(jié)層面問題，使用更為高新的技術(shù)確保系統(tǒng)動態(tài)交互等優(yōu)勢展現(xiàn)的更合理。

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