Modelo entidad-relación, un ejemplo práctico I

marzo 29, 2010 en Blog tecnológico

En el desarrollo de software para empresas, el almacenamiento de la información de un modo organizado es fundamental… la mayoría de los casos en los que el programador contesta “no se puede hacer” a un requerimiento de un cliente se debe a un error en el modelado de la base de datos que funciona como soporte a la aplicación. En este artículo voy a intentar explicar, con un ejemplo práctico, un modelo entidad-relación.

Como, de alguna forma, estamos especializados en el software de gestión de empresas de enseñanza, voy a utilizar un ejemplo de uno de esos modelos: la gestión de matriculación de los alumnos, incluyendo los recibos que tienen que pagar, y el pago parcial de los mismos. Voy a explicar en este artículo el funcionamiento del proceso (para que podamos hacer el seguimiento de la implementación), las tablas que utilizamos y los campos (de forma resumida) que componen cada una de las tablas. De paso, daré una idea de los índices, procedimientos almacenados y triggers que nos pueden resultar útiles para que el rendimiento de la base de datos sea bueno.

Descripción del proceso de matriculación (el caso de uso)

Vamos a imaginarnos que nos encontramos en una academia de idiomas, en la que los alumnos se matriculan y asisten a clase de forma temporal. En este caso me voy a centrar en lo que se llaman “grupos abiertos”, es decir, grupos en los que cualquiera se puede matricular (en oposición a los grupos de empresa o grupos cerrados, que suelen funcionar de forma diferente).

Cuando llegamos a la academia, se nos ofrece un folleto o catálogo de productos y servicios, en el que se detallan los diferentes cursos en los que nos podemos matricular, y las diferentes formas de pago que podemos utilizar. Seleccionamos uno de los cursos, la forma de pago que más nos conviene, el horario al que vamos a asistir, y con esta información nos matriculamos. Como forma de pago, en este caso, vamos a utilizar un pago mensual, y queremos que se nos domicilie el pago a través de nuestra cuenta bancaria.

En la academia, llegado este punto, introducen en su sistema de información nuestros datos y nos imprimen el contrato de prestación de servicios, en el que se incluyen todos nuestros datos, el curso en el que nos hemos matriculado y todos los pagos que vamos a tener que realizar mientras estemos matriculados. Nos piden, de paso, que paguemos una reserva de plaza, que es una pequeña cantidad del primer recibo.

En el siguiente día de clase, nos presentamos, y el profesor comprueba en su hoja de asistencia que estamos incluidos en el grupo… nos da la bienvenida, y empezamos a estudiar.

El modelo de datos

A partir de aquí haré una descripción de la estructura de tablas y columnas para almacenar la información de este proceso. Primero, algunas generalidades sobre cómo crear los campos.

Generalidades (modelo entidad-relación)

Hay algunas cosas básicas a la hora de modelizar el modelo de datos que usamos como convenciones (nomenclatura, cosas así). Por ejemplo:

  1. La clave primaria de las tablas siempre es un identificador autoincremental. Todas las tablas tienen así un identificador interno, mantenido por el sistema. Así, las claves ajenas son más fáciles de mantener.
  2. En general, nosotros no solemos poner campos requeridos… preferimos hacer la gestión dentro de la lógica de negocio. Nunca se sabe lo que te vas a encontrar, y se nos han dado casos de campos de los que estábamos completamente seguros que eran requeridos y hemos tenido que quitar la marca.
  3. No se duplica información. Es decir, una de las reglas básica es que la misma información no puede estar en dos sitios, salvo…
  4. En muchos casos, creamos campos calculados, que permiten acceder de forma rápida a información… por ejemplo, el importe pendiente de un recibo, en realidad, se calcula como el importe total del recibo menos la suma de los pagos parciales… como hacer este cálculo cada vez que nos hace falta ralentiza el funcionamiento del sistema, hacemos un campo calculado que se mantiene automáticamente (en nuestro caso, a través de Triggers de la base de datos). La información está duplicada en dos sitios, sí, pero por motivos de rendimiento (y siempre está sincronizada).
  5. En los nombres de los campos no ponemos caracteres especiales (ni acentos, ni espacios, etc.). Aunque el gestor de base de datos lo admita, no lo hacemos, porque luego nunca se sabe desde dónde vas a tener que acceder.

Descripción de las entidades

El primer paso para hacer el modelo de datos es identificar las entidades (tablas) que vamos a tener. Según el caso de uso descrito, las tablas necesarias son las siguientes (al menos, son las que nosotros usamos):

  • Cursos: almacena la oferta formativa del centro. Representa el catálogo o folleto que te dan al llegar al centro.
  • Formas de Pago: para cada curso, las distintas opciones de pago que existen (es parte del folleto también). Trimestral, mensual, anual, etc.
  • Grupos: dentro de cada curso, los diferentes horarios a los que se puede asistir. En este caso, el modelo que utilizamos es bastante más complejo que el que voy a describir aquí… en un artículo posterior lo describiré en detalle.
  • Clientes: el que paga… puede ser el mismo que el alumno, pero también puede que no.
  • Medios de pago: Contiene los diferentes métodos que los clientes pueden usar para pagar (contado, domicilación bancaria, etc), incluyendo las cuentas bancarias del cliente.
  • Alumnos: la gente que va a clase. Los clientes pueden ser empresas (personas jurídicas), los alumnos son personas físicas. Un mismo cliente puede tener múltiples alumnos.
  • Matrículas: Refleja en qué curso nos matriculamos, las fechas, la forma de pago, etc. De forma física, se refleja en el contrato que te dan para firmar.
  • Recibos: almacena los recibos que el cliente tiene que pagar (o ha pagado) en el centro.
  • Pagos: esta tabla refleja los pagos que el cliente ha hecho (un recibo no necesariamente se paga de una vez). Como antes, la gestión de recibos y pagos que hacemos en realidad es más compleja de lo que voy a describir aquí. En otro artículo haré una descripción más completa.
  • Alumnos en grupos: refleja los alumnos que están asignados a los distintos grupos. El alumno puede cambiar de grupo, y no queremos perder esa información histórica, así que necesitamos una tabla para gestionarlo.

Aquí podéis ver el modelo gráficamente:

Modelo entidad-relación para matriculación

Con PK se marcan las claves primarias, y con FK, las claves ajenas… algunas líneas se cruzan, no lo puedo evitar. Las flechas indican que una tabla es ‘hija’ de otra, con la punta de flecha apuntando al padre.

Como podéis ver, sólo están indicados los campos que forman el modelo de datos… las claves primarias y las claves ajenas, que en cualquier caso deben estar ocultas al usuario final. En la siguiente sección describiremos los campos de cada tabla.

Campos para las entidades

Sólo describiré los campos más importantes, y no incluiré los campos de clave primaria y ajena que se describen en el gráfico.

Cursos

  • nombre: varchar(100)
  • descripcion: Memo. Se utilizará, en el contrato que se imprime para el cliente, para hacer una descripción larga del curso en el que el alumno se está matriculando. En uno de los sistemas que tenemos, en lugar de tener un campo memo, tenemos una tabla separada en la que se guardan, por tipologías, distintos campos memo, que se imprimen en distintos lugares del contrato.
  • fecha_inicio: date
  • fecha_fin: date

Formas de pago

  • nombre: varchar(100)
  • importe: float. Es el importe de cada recibo que se cobrará
  • numero_meses: integer. El número de meses de cada recibo. Si es 1, se creará un recibo cada mes mientras dure la matriculación, si es 3, uno cada tres meses, etc. En algún sistema hemos hecho, en lugar de esto, una estructura de plantillas de recibos, con fechas, descripciones, etc. personalizadas. Eso permite más flexibilidad y más control, pero el modelo es bastante más complejo.
  • numero_orden: integer. A la hora de presentárselo al cliente, poder mostrar primero las que más nos interesen.
  • importe_matricula: float. Si además del importe del curso hay un importe de matrícula, se marca aquí.
  • concepto_matricula. El concepto del recibo de matrícula, si creamos uno.

Grupos

  • nombre: varchar(100)
  • codigo: varchar(20). Siempre viene bien tener una codificación además del nombre. Por ejemplo, en algunos sistemas lo utilizamos para guardar el código del grupo en la Fundación Tripartita.
  • fecha_inicio: date
  • fecha_fin: date. Por defecto, las del curso al que pertenece el grupo, y además estas fechas no pueden estar fuera de las fechas del curso al que pertenecen.
  • lugar: varchar(100) de impartición del grupo. En general, hacemos una gestión de aulas, pero eso lo ampliaré en otro artículo.
  • notas: memo, del grupo
  • horario: varchar(100) del grupo. En realidad, el horario se trata como una tabla por debajo de esta, pero no voy a entrar en tanto nivel de detalle ahora.
  • maximo_alumnos: Integer. Máximo número de alumnos permitidos en el grupo.
  • numero_alumnos: Integer. Es el número de alumnos existentes en el grupo. Este campo es de sólo lectura para el usuario, y es calculado, a través de una serie de Triggers en la base de datos, para poder saber rápidamente el número de alumnos activos en cada grupo sin tener que estar sumando.

Clientes

  • nombre: varchar(100). En nuestros sistemas, normalmente, este es el único campo requerido (por código, no en la base) que tenemos. Así, el usuario puede dar de alta el registro aunque no tenga todos los datos, y volver después.
  • primer_apellido: varchar(100)
  • segundo_apellido: varchar(100)
  • nombre_completo: varchar(300): Esto es un campo calculado, que se mantiene con Triggers, para poder coger de forma rápida el conjunto Nombre+’ ‘+primer_apellido+’ ‘+segundo_apellido
  • direccion: memo
  • codigo_postal: varchar(20): no hay que ser tacaño… de vez en cuando hay que meter una dirección extranjera y el código postal puede ser más grande.
  • poblacion: varchar(50)
  • notas_internas: memo
  • etc. de datos personales (profesión, teléfonos, email, etc.)

Alumnos

  • nombre: varchar(100). Lo mismo que en clientes, pero lo requerido es nombre y primer apellido (en clientes es sólo nombre por si
  • primer_apellido: varchar(100)
  • segundo_apellido: varchar(100)
  • nombre_completo: varchar(300):
  • etc. de datos personales (profesión, teléfonos, email, etc.)

Medios de pago

  • tipo_medio: Integer. Normalmente tiene una tabla asociada con los tipos de medios de pago, que suelen ser: Sin Pago, Contado, Banco
  • nombre_titular: varchar(100)
  • direccion_titular: memo
  • entidad: varchar(4)
  • oficina: varchar(4)
  • dc: varchar(2)
  • numero_cuenta: varchar(10). Si el tipo_medio es banco, entonces se tiene que rellenar la información bancaria del cliente.
  • por_defecto: boolean. Se suele preguntar el medio de pago, pero teniendo uno por defecto, para no tener que rellenarlo siempre. Normalmente, cada cliente, al crearse, se crea un medio de pago “contado”, y se le pone por defecto.

Matrículas

Además de los datos de curso, forma de pago, medio de pago, alumno y cliente (esto último puede parece redundante, pero no lo es… podemos tener el caso (yo lo he visto) de un alumno que se matricula para estudiar, digamos, inglés y francés… el inglés lo paga el padre y el francés la madre. Así, es necesario que cada matrícula esté asociada con el alumno, y también con el cliente), necesitamos los siguientes campos:

  • fecha_inicio: date.
  • fecha_fin: date.  Por defecto, las del curso, pero hay gente que puede matricularse después o terminar antes (si se da de baja, por ejemplo).
  • importe: real. Por defecto, el de la forma de pago escogida, pero puede ser también distinto… descuentos por familiares, cosas así. Suele ser buena idea dejarlo abierto, para que el cliente lo pueda cambiar.
  • motivo_baja: varchar(100). Normalmente, los motivos de baja son una tabla separada, para luego poder obtener estadísticas de número de bajas por tipo, cosas así.

Recibos

  • fecha_emision: date
  • fecha_cobro_completo: date
  • numero_recibo: varchar(20)
  • concepto: varchar(50)
  • importe_recibo: float.
  • importe_pendiente: float. Es un campo de sólo lectura, actualizado a través de triggers, que permite acceder a la información sin tener que sumar.

Pagos

  • fecha: date
  • importe: real
  • forma_cobro: varchar(20). Normalmente es una tabla separada, igual que el caso de los tipos de baja. Puede ser: contado, transferencia, tarjeta, talón, etc.

Alumnos en grupos

  • fecha_inicio: date
  • fecha_fin: date. Suele ser una intersección entre la duración del grupo y la de la matrícula, pero cuando el alumno cambia de grupo, para una matrícula puede haber varios registros de alumnos en grupos. Hay que tener en cuenta también la posibilidad de que en un mismo curso, pagando más, un alumno pueda asistir a varios grupos (esto también lo he visto).

Triggers y procedimientos almacenados

El modelo de datos y la lógica del negocio están muy estrechamente relacionados. Los sistemas de base de datos nos permiten desarrollar triggers y procedimientos almacenados, lo que es muy conveniente para dejar trozos de la lógica de negocio asociados con la base de datos, tanto por motivos de organización del código como por motivos de rendimiento (un procedimiento almacenado es varios órdenes de magnitud más rápido que hacer el mismo proceso a través de un lenguaje de programación).

En el ejemplo que estoy describiendo, hay varios triggers y procedimientos que se usan:

  • Actualización de los campos “NombreCompleto” de alumnos y clientes: normalmente, es un trigger BEFORE INSERT y BEFORE UPDATE, que actualiza el campo en base al contenido del nombre y los apellidos.
  • Actualización del campo “ImportePagado” de recibos, AFTER INSERT, UPDATE y DELETE de pagos, que actualiza el campo ImportePendiente de recibos como la suma de los pagos de ese recibo.
  • Es habitual hacer un procedimiento CREARRECIBOS, que se ejecuta en el proceso de creación de la matrícula (o un trigger AFTER INSERT), que crea los recibos de la matrícula en base al importe y forma de pago seleccionadas.

En las próximas semanas continuaré esta serie de artículos, describiendo otros submodelos de sistemas que hemos desarrollado… algunas ideas que tengo:

  1. Gestión de horarios y citas
  2. Facturación
  3. Gestión de horas trabajadas
  4. Stock

Espero que este ejemplo de modelo entidad-relación os sirva de ayuda, me gustará leer vuestros comentarios.