Aufgabe 08 - ER-Diagramm Universitätsbetrieb

Aufgabe 08 - ER-Diagramm Universitäre Forschungs- und Verwaltungsplattform

Worum geht es?

In dieser Übung modellieren Sie eine umfangreiche universitäre Plattform als ER-Modell in der Martin-/Krähenfuß-Notation (IE-Notation) (siehe Kapitel 3 - Datenmodellierung). Schwerpunkt sind Vererbung mit vollständiger/teilweiser Spezialisierung und überlappenden Rollen.

In dieser Übung üben Sie:

Ableiten: aus einer textuellen Beschreibung eine Faktenbasis erstellen.
Identifizieren: Entitäten (Person, Studierende, Mitarbeiterinnen, Veranstaltung, Raum, Forschungsprojekt) und Attribute bestimmen.
Modellieren: Beziehungsarten (1:1, 1:n, n:m, rekursiv), optionale Beteiligungen und Mehrfachrollen abbilden.
Darstellen: Vererbung/Spezialisierung (Super-/Subklassen) mit Total/Partial und Disjoint/Overlapping kennzeichnen.
Überführen: aus dem ER-Modell ein relationales Schema in Textform ableiten.

Benötigte Unterlagen

Faktenbasis (Textbeschreibung, siehe unten),
Zeichenwerkzeug für ER-Modelle (z. B. draw.io, oder vergleichbar),

Szenario: Universitäre Forschungs- und Verwaltungsplattform

Entwickeln Sie ein ER-Diagramm in der Krähenfuß-Notation für eine universitäre Forschungs- und Verwaltungsplattform. Diese Plattform dient sowohl der Organisation von Studien- und Verwaltungsabläufen als auch der Unterstützung wissenschaftlicher Projekte.

Im Zentrum des Modells steht die Abbildung von Personen, die entweder an der Universität studieren oder dort arbeiten. Jede Person verfügt über grundlegende Informationen wie Name, Adresse und Geburtsdatum. Studierende sind in Studiengängen eingeschrieben, während Mitarbeiterinnen entweder wissenschaftliche oder administrative Aufgaben wahrnehmen. Der wissenschaftliche Bereich umfasst beispielsweise Professorinnen, die Forschungsprojekte leiten, sowie Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen, die an diesen Projekten mitwirken. Gleichzeitig kümmern sich administrative Mitarbeiterinnen um organisatorische Belange wie die Planung von Veranstaltungen oder die Verwaltung von Räumen.

Veranstaltungen spielen eine zentrale Rolle: Sie werden von Professorinnen oder Wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen angeboten und richten sich an Studierende, die sich für diese Veranstaltungen anmelden können. Jede Veranstaltung ist durch Titel, Beschreibung und Termine charakterisiert. Manche Veranstaltungen bauen inhaltlich auf anderen auf, sodass zwischen Veranstaltungen Abhängigkeiten bestehen können.

Die Verwaltung der Räume erfolgt zentral, wobei jeder Raum durch eine Raumnummer identifiziert wird. Räume stehen verschiedenen Veranstaltungen zur Verfügung, jedoch nie zur gleichen Zeit.

Forschungsprojekte werden von Professorinnen betreut, können jedoch auch von Studierenden unterstützt werden, etwa im Rahmen von Abschlussarbeiten wie Bachelor- oder Masterarbeiten. Während ein Studierender nur an einem Projekt beteiligt sein kann, können an einem Projekt mehrere Studierende arbeiten.

In einigen Fällen übernehmen Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen auch administrative Aufgaben. Diese Doppelfunktion sorgt dafür, dass nicht alle Rollen klar voneinander getrennt sind. Andere Beziehungen, wie die zwischen Mitarbeiterinnen und Studierenden, sowie zwischen Veranstaltungen und Räumen, folgen festeren Strukturen.

Bitte berücksichtigen Sie bei Ihrem Entwurf, dass es sowohl allgemeine als auch spezifische Klassen geben soll, die unterschiedliche Abhängigkeiten, Gemeinsamkeiten und Spezialisierungen abbilden. Beachten Sie dabei auch, dass einige Klassen vollständig durch Unterklassen beschrieben werden können, während bei anderen eine teilweise Vererbung sinnvoll ist.

Arbeitsaufträge

Faktenbasis erstellen
- Markieren Sie im Text alle potentiellen Entitäten, Attribute und Beziehungen.
- Halten Sie die Fakten stichwortartig in einer Liste fest (z. B. “Eine Person kann Studierender oder Mitarbeiterin sein”).
Entitäten und Attribute identifizieren
- Definieren Sie zentrale Entitäten, z. B.:
  - Person (mit grundlegenden Personendaten),
  - Studierende*r, Mitarbeiterin,
  - Spezialisierungen wie Professorin, Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Administrative Mitarbeiterin,
  - Studiengang, Veranstaltung, Raum, Forschungsprojekt.
- Ordnen Sie jeder Entität sinnvolle Schlüsselattribute (Primärschlüssel) und weitere Attribute zu.
Beziehungen und Kardinalitäten festlegen
- Modellieren Sie die Beziehungen inkl. Kardinalität und Teilnahmebedingungen, z. B.:
  - Einschreibung von Studierenden in Studiengänge,
  - Angebot von Veranstaltungen durch Professorinnen oder Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen,
  - Anmeldung von Studierenden zu Veranstaltungen,
  - Zuweisung von Räumen zu Veranstaltungen (unter Beachtung, dass ein Raum nicht gleichzeitig zwei Veranstaltungen hat),
  - Betreuung und Mitarbeit in Forschungsprojekten,
  - Beteiligung von Studierenden an genau einem Forschungsprojekt, an dem aber mehrere Studierende teilnehmen können,
  - Abhängigkeiten zwischen Veranstaltungen (Voraussetzungen / “baut auf auf …”).
Vererbung und Rollen modellieren
- Modellieren Sie Person als Superklasse mit Subklassen Studierende*r und Mitarbeiterin.
- Differenzieren Sie bei Mitarbeiterin in die Subklassen:
  - Professorin
  - Wissenschaftliche Mitarbeiterin
  - Administrative Mitarbeiterin
- Kennzeichnen Sie, wo vollständige Spezialisierung (z. B. jede Mitarbeiterin gehört zu mindestens einer Unterklasse) und wo teilweise Spezialisierung angemessen ist.
- Berücksichtigen Sie, dass überlappende Rollen möglich sind (z. B. wissenschaftliche Mitarbeiterin mit zusätzlichen administrativen Aufgaben).
ER-Diagramm erstellen (IE-/Krähenfußnotation)
- Erstellen Sie ein vollständiges ER-Diagramm:
  - mit allen Entitäten, Beziehungen, Kardinalitäten und optionalen Beteiligungen,
  - mit Super-/Subklassen (Vererbung) und einer sinnvollen Kennzeichnung von Total/Partial, Disjoint/Overlapping,
  - mit allen relevanten Attributen und Schlüsseln.
Relationales Schema ableiten
- Leiten Sie aus Ihrem ER-Diagramm eine Tabellenstruktur ab:
  - Listen Sie alle Tabellen mit Primärschlüsseln und Fremdschlüsseln auf,
  - erläutern Sie, wie Sie Vererbung (z. B. Person/Studierende/Mitarbeiterin) relational umgesetzt haben,
  - beschreiben Sie, wie Sie n:m-Beziehungen (z. B. Studierende ↔ Veranstaltungen) und rekursive Beziehungen (z. B. Veranstaltung ↔ Veranstaltung als Voraussetzung) abbilden.
Annahmen dokumentieren
- Notieren Sie alle zusätzlichen Annahmen, die Sie getroffen haben (z. B. Umgang mit Zeiträumen, Mehrfachrollen, Terminplanung von Räumen),
- begründen Sie kurz, warum diese Annahmen sinnvoll sind.

Hinweise

Denken Sie bei der Modellierung der Rollen (Professorin, Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Administrative Mitarbeiterin) daran, dass eine Person mehrere Rollen haben kann. Prüfen Sie, ob Sie Rollen eher als Subklassen oder als separate Entitäten mit Rollenbeziehungen modellieren wollen.
Die Bedingung, dass ein Raum nie zwei Veranstaltungen gleichzeitig aufnehmen darf, ist in ER-Modellen eher eine Geschäftsregel als eine reine Strukturfrage - überlegen Sie, wie Sie diese Regel zumindest ansatzweise im Modell sichtbar machen können.
Die Abhängigkeit einer Veranstaltung von einer anderen ist typischerweise eine rekursive 1:n-Beziehung (“Veranstaltung A ist Voraussetzung für Veranstaltung B”).

Abgabe

Draw.io-Datei (oder vergleichbares Format) mit dem ER-Modell (IE-Notation / Krähenfußnotation),
Word-Datei (oder PDF) mit:
- der stichwortartigen Faktenbasis,
- der Beschreibung der Tabellen (relationales Schema),
- einer Auflistung der Beziehungen in Textform (z. B. “1:n zwischen Studiengang und Studierender Einschreibung”),
- einer kurzen Beschreibung Ihrer getroffenen Annahmen.

Wissens-Check

Frage 1: Worin unterscheiden sich vollständige (totale) und teilweise (partielle) Spezialisierung?
Frage 2: Was bedeutet “überlappende” (overlapping) gegenüber “disjunkter” (disjoint) Spezialisierung?
Frage 3: Wie lässt sich eine Vererbung (Person → Studierende/Mitarbeiterin) in ein relationales Schema überführen? Nennen Sie eine Variante.

HTL Villach, Schuljahr 2025-2026,
https://www.htl-villach.at