Le document décrit les concepts fondamentaux des entrepôts de données (data warehouses) et leur importance dans le soutien à la prise de décisions stratégiques. Il couvre leur architecture, la modélisation des données, ainsi que les processus d'alimentation et de mise à jour des informations. Des exemples d'applications sectorielles et des méthodologies de mise en œuvre sont également présentés.

1. Data Warehouse
1

2. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Le marché du décisionnel
 Démonstration
2

3. Le contexte
 Besoin: prise de décisions stratégiques et tactiques
 Pourquoi: besoin de réactivité
 Qui: les décideurs (non informaticiens)
 Comment: répondre aux demandes d’analyse des données, dégager
des informations qualitatives nouvelles
3
Qui sont mes
meilleurs
clients?
A combien
s’élèvent mes
ventes
journalières?
Quels français
consomment
beaucoup de
poisson?
Pourquoi et
comment le
chiffre
d’affaire a
baissé?

4. Les données utilisables par les
décideurs
 Données opérationnelles (de production)
 Bases de données (Oracle, SQL Server)
 Fichiers, …
 Paye, gestion des RH, gestion des commandes…
 Caractéristiques de ces données:
 Distribuées: systèmes éparpillés
 Hétérogènes: systèmes et structures de données différents
 Détaillées: organisation des données selon les processus
fonctionnels, données surabondantes pour l’analyse
 Peu/pas adaptées à l’analyse : les requêtes lourdes peuvent
bloquer le système transactionnel
 Volatiles: pas d’historisation systématique
4

5. Problématique
 Comment répondre aux demandes des décideurs?
 En donnant un accès rapide et simple à l’information
stratégique
 En donnant du sens aux données
Mettre en place un système d’information dédié aux
applications décisionnelles:
un data warehouse
5

6. Le processus de prise de décision
6
Temps de prise d’une décision
Définir le
problème
Rassembler
les données
Analyser les
données
Établir des
solutions
Décider
Champs d’application des
systèmes décisionnels

7. Le processus de prise de décision
7
Bases de
production
Data
warehouse
Base multi -
dimensionnelle
Prédiction /
simulation
Prise de
décision

8. Domaines d’utilisation des
DW
 Banque
 Risques d’un prêt, prime plus précise
 Santé
 Épidémiologie
 Risque alimentaire
 Commerce
 Ciblage de clientèle
 Déterminer des promotions
 Logistique
 Adéquation demande/production
 Assurance
 Risque lié à un contrat d’assurance (voiture)
 …
8

9. Quelques métiers du décisionnel
 Strategic Performance Management
 Déterminer et contrôler les indicateurs clé de la performance de
l’entreprise
 Finance Intelligence
 Planifier, analyser et diffuser l’information financière. Mesurer et
gérer les risques
 Human Capital Management (gestion de la relation avec les
employés)
 Aligner les stratégies RH, les processus et les technologies.
 Customer Relationship Management (gestion de la relation client)
 Améliorer la connaissance client, identifier et prévoir la
rentabilité client, accroitre l’efficacité du marketing client
 Supplier Relationship Management (gestion de la relation fournisseur)
 Classifier et évaluer l’ensemble des fournisseurs. Planifier et
piloter la stratégie Achat.
9

10. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Le marché du décisionnel
 Démonstration
10

11. Définition d’un DW
 W. H. Inmon (1996):
« Le data Warehouse est une collection de
données orientées sujet, intégrées, non
volatiles et historisées, organisées pour le
support d’un processus d’aide à la décision »
 Principe: mettre en place une base de
données utilisée à des fins d’analyse
11

12. Les 4 caractéristiques des data warehouse
1. Données orientées sujet:
 Regroupe les informations des différents métiers
 Ne tiens pas compte de l’organisation fonctionnelle
des données
12
Ass. Vie Ass. Auto Ass. Santé
Client
Police

13. Les 4 caractéristiques des data
warehouse
2. Données intégrées:
 Normalisation des données
 Définition d’un référentiel unique
13
h,f
1,0
homme, femme
h,f
GBP
CHF
USD
EUR

14. Les 4 caractéristiques des data
warehouse
3. Données non volatiles
 Traçabilité des informations et des décisions prises
 Copie des données de production
14
Ajout
Modification
Suppression
Accès
Chargement
Bases de production Entrepôts de données

15. Les 4 caractéristiques des data warehouse
4. Données datées
 Les données persistent dans le temps
 Mise en place d’un référentiel temps
Nom Ville
Dupont Paris
Durand Lyon
Nom Ville
Dupont Marseille
Durand Lyon
15
Image de la base en Mai 2005 Image de la base en Juillet 2006
Code Année Mois
1 2005 Mai
Base de
production
Entrepôt
de
données
Calendrier
Code Année Mois
1 Dupont Paris
1 Durand Lyon
Répertoire
RépertoireRépertoire
Code Année Mois
1 2005 Mai
2 2006 Juillet
Code Année Mois
1 Dupont Paris
1 Durand Lyon
2 Dupont Marseille

16. SGBD et DW
16
Service
commercial
Service
Financier
Service
livraison
BD prod BD prod BD prod
Clientèle
Data Warehouse
Clientèle
H
I
S
T
O
R
I
Q
U
E
OLTP: On-Line
Transactional
Processing
OLAP: On-Line
Analitical
Processing

17. OLTP VS DW
OLTP DW
Orienté transaction Orienté analyse
Orienté application Orienté sujet
Données courantes Données historisées
Données détaillées Données agrégées
Données évolutives Données statiques
Utilisateurs nombreux,
administrateurs/opérationnels
Utilisateurs peu nombreux,
manager
Temps d’exécution: court Temps d’exécution: long
17

18. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Le marché du décisionnel
 Démonstration
18

19. Datamart
 Sous-ensemble d’un entrepôt de données
 Destiné à répondre aux besoins d’un secteur ou
d’une fonction particulière de l’entreprise
 Point de vue spécifique selon des critères métiers
19
Datamarts du
service Marketing
Datamart du
service Ressources
Humaines
DW de l’entreprise

20. Intérêt des datamart
 Nouvel environnement structuré et formaté en
fonction des besoins d’un métier ou d’un
usage particulier
 Moins de données que DW
 Plus facile à comprendre, à manipuler
 Amélioration des temps de réponse
 Utilisateurs plus ciblés: DM plus facile à définir
20

21. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Le marché du décisionnel
 Démonstration
21

22. Architecture générale
22
Data
warehouse
Requêtes
Rapports
Visualisation
Data Mining
…
Sources de
données
Transformations:
Nettoyage
Standardisation
…
Zone de préparation
Zone de
présentation
Datamart
C
H
A
R
G
E
M
E
N
T
Zone de stockage
E
X
T
R
A
C
T
I
O
N

23. Les flux de données
 Flux entrant
 Extraction: multi-source, hétérogène
 Transformation: filtrer, trier, homogénéiser, nettoyer
 Chargement: insertion des données dans l’entrepôt
 Flux sortant:
 Mise à disposition des données pour les utilisateurs
finaux
23

24. Les différentes zones de l’architecture
 Zone de préparation (Staging area)
 Zone temporaire de stockage des données extraites
 Réalisation des transformations avant l’insertion dans le DW:
○ Nettoyage
○ Normalisation…
 Données souvent détruites après chargement dans le DW
 Zone de stockage (DW, DM)
 On y transfère les données nettoyées
 Stockage permanent des données
 Zone de présentation
 Donne accès aux données contenues dans le DW
 Peut contenir des outils d’analyse programmés:
○ Rapports
○ Requêtes…
24

25. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Le marché du décisionnel
 Démonstration
25

26. Modélisation Entité/Association
 Avantages:
 Normalisation:
○ Éliminer les redondances
○ Préserver la cohérence des données
 Optimisation des transactions
 Réduction de l’espace de stockage
 Inconvénients pour un utilisateur final:
 Schéma très/trop complet:
○ Contient des tables/champs inutiles pour l’analyse
 Pas d’interface graphique capable de rendre
utilisable le modèle E/A
 Inadapté pour l’analyse
26

27. Exemple
27
Mode
d’expédition
Transporteur
Produit
Groupe de
produits
Famille de
produits
Division
de ventes
Région de
ventes
Magasin
Commande
client
Type de
contrat
Contrat
Client
Employé
Fonction
Stock
Fournisseurs

28. Modélisation des DW
 Nouvelle méthode de conception autour des
concepts métiers
 Ne pas normaliser au maximum
 Introduction de nouveaux types de table:
 Table de faits
 Table de dimensions
 Introduction de nouveaux modèles:
 Modèle en étoile
 Modèle en flocon
28

29. Table de faits
 Table principale du modèle dimensionnel
 Contient les données observables (les faits) sur le sujet
étudié selon divers axes d’analyse (les dimensions)
Table de faits des ventes
Clé date (CE)
Clé produit (CE)
Clé magasin (CE)
Quantité vendue
Coût
Montant des ventes
29
Clés étrangères
vers les
dimensions
Faits

30. Table de faits (suite)
 Fait:
 Ce que l’on souhaite mesurer
○ Quantités vendues, montant des ventes…
 Contient les clés étrangères des axes d’analyse
(dimension)
○ Date, produit, magasin
 Trois types de faits:
○ Additif
○ Semi additif
○ Non additif
30

31. Typologie des faits
 Additif: additionnable suivant toutes les dimensions
 Quantités vendues, chiffre d’affaire
 Peut être le résultat d’un calcul:
○ Bénéfice = montant vente - coût
 Semi additif: additionnable suivant certaines
dimensions
 Solde d’un compte bancaire:
○ Pas de sens d’additionner sur les dates car cela
représente des instantanés d’un niveau
○ Σ sur les comptes: on connaît ce que nous possédons
en banque
 Non additif: fait non additionnable quelque soit la
dimension
 Prix unitaire: l’addition sur n’importe quelle dimension donne
un nombre dépourvu de sens
31

32. Granularité de la table de faits
 Répondre à la question :
 Que représente un enregistrement de la table de
faits?
 La granularité définit le niveau de détails de la
table de faits:
 Exemple: une ligne de commande par produit, par
client et par jour
32
Précision des analyses
Taille de l’entrepôt
- + Finesse

33. Table de dimension
 Axe d’analyse selon lequel vont être étudiées les données
observables (faits)
 Contient le détail sur les faits
Dimension produit
Clé produit (CP)
Code produit
Description du produit
Famille du produits
Marque
Emballage
Poids
33
Clé de substitution
Attributs de la
dimension

34. Table de dimension (suite)
 Dimension = axe d’analyse
 Client, produit, période de temps…
 Contient souvent un grand nombre de colonnes
 L’ensemble des informations descriptives des faits
 Contient en général beaucoup moins
d’enregistrements qu’une table de faits
34

35. La dimension Temps
 Commune à l’ensemble
du DW
 Reliée à toute table de
faits
Dimension Temps
Clé temps (CP)
Jour
Mois
Trimestre
Semestre
Année
Num_jour_dans_année
Num_semaine_ds_année
35

36. Granularité d’une dimension
 Une dimension contient des membres
organisés en hiérarchie :
 Chacun des membres appartient à un niveau
hiérarchique (ou niveau de granularité) particulier
 Granularité d’une dimension : nombre de niveaux
hiérarchiques
 Temps :
○ année – semestre – trimestre - mois
36

37. Évolution des dimensions
 Dimensions à évolution lente
 Dimensions à évolution rapide
37

38. Évolution des dimensions
 Dimensions à évolution lente
 Un client peut se marier, avoir des enfants…
 Un produit peut changer de noms ou de
formulation:
○ « Raider » en « Twix »
○ « yaourt à la vanille » en « yaourt saveur vanille »
 Gestion de la situation, 3 solutions:
○ Écrasement de l’ancienne valeur
○ Versionnement
○ Valeur d’origine / valeur courante
 Dimensions à évolution rapide
38

39. Dimensions à évolution lente (1/3)
 Écrasement de l’ancienne valeur :
 Correction des informations erronées
 Avantage:
 Facile à mettre en œuvre
 Inconvénients:
 Perte de la trace des valeurs antérieures des attributs
 Perte de la cause de l’évolution dans les faits mesurés
39
Clé produit Description du produit Groupe de produits
12345 Intelli-Kids Logiciel
Jeux éducatifs

40. Dimensions à évolution lente (2/3)
 Ajout d’un nouvel enregistrement:
 Utilisation d’une clé de substitution
 Avantages:
 Permet de suivre l’évolution des attributs
 Permet de segmenter la table de faits en fonction de
l’historique
 Inconvénient:
 Accroit le volume de la table
40
Clé produit Description du produit Groupe de produits
12345 Intelli-Kids Logiciel
25963 Intelli-Kids Jeux éducatifs

41. Dimensions à évolution lente (3/3)
 Ajout d’un nouvel attribut:
 Valeur origine/valeur courante
 Avantages:
 Avoir deux visions simultanées des données :
○ Voir les données récentes avec l’ancien attribut
○ Voir les données anciennes avec le nouvel attribut
 Voir les données comme si le changement n’avait pas eu lieu
 Inconvénient:
 Inadapté pour suivre plusieurs valeurs d’attributs intermédiaires
41
Clé produit Description du
produit
Groupe de
produits
12345 Intelli-Kids Logiciel
Nouveau groupe
de produits
Jeux éducatifs

42. Évolution des dimensions
 Dimensions à évolution lente
 Dimensions à évolution rapide
 Subit des changements très fréquents (tous les
mois) dont on veut préserver l’historique
 Solution: isoler les attributs qui changent
rapidement
42

43. Dimensions à évolution rapide
 Changements fréquents des attributs dont on veut garder
l’historique
 Clients pour une compagnie d’assurance
 Isoler les attributs qui évoluent vite
43

44. Dimensions à évolution rapide (suite)
Faits
Clé_client
Clé_démog
44
Dim_démographique
Clé_démog
Revenus
Niveau_étude
Nb_enfants
Statut_marital
Profil_financier
Profil_achat
Dim client
Clé_client
Nom
Prénom
Adresse
Date_nais
…
Revenus
Niveau_étude
Nb_enfants
Statut_marital
Profil_financier
Profil_achat
Dim client
Clé_client
Nom
Prénom
Adresse
Date_naissance
…
Faits
Clé_client
…

45. Les types de modèles
45
Modèle en étoile Modèle en flocon

46. Modèle en étoile
 Une table de fait centrale et des dimensions
 Les dimensions n’ont pas de liaison entre elles
 Avantages:
 Facilité de navigation
 Nombre de jointures limité
 Inconvénients:
 Redondance dans les dimensions
 Toutes les dimensions ne concernent pas les
mesures
46

47. Modèle en étoile
47
Dimension Temps
ID temps
année
mois
jour
…
Dimension Magasin
ID magasin
description
ville
surface
…
Dimension Region
ID région
pays
description
district vente
….
Dimension produit
ID produit
nom
code
prix
poids
groupe
famille
…
Dimension Client
ID client
nom
prénom
adresse
…
Table de faits Achat
ID client
ID temps
ID magasin
ID région
ID produit
Quantité achetée
Montant des achats

48. Modèle en flocon
 Une table de fait et des dimensions décomposées en sous
hiérarchies
 On a un seul niveau hiérarchique dans une table de
dimension
 La table de dimension de niveau hiérarchique le plus bas
est reliée à la table de fait. On dit qu’elle a la granularité la
plus fine
 Avantages:
 Normalisation des dimensions
 Économie d’espace disque
 Inconvénients:
 Modèle plus complexe (jointure)
 Requêtes moins performantes
48

49. Modèle en flocon
49
Dimension Temps
ID temps
annee
mois
jour
…
Dimension Magasin
ID magasin
description
ville
surface
…
Dimension produit
ID produit
ID groupe
nom
code
prix
poids
…
Dimension Client
ID client
nom
prénom
adresse
…
Dimension groupe
ID groupe
ID famille
nom
…
Dimension Famille
ID famille
nom
…
Dimension
Division vente
ID division vente
description
….
Dimension Region
ID région
ID division vente
pays
description
….
Table de faits Achat
ID client
ID temps
ID magasin
ID région
ID produit
Quantité achetée
Montant des achats

50. Méthodologie: 9 étapes de
Kimball
1. Choisir le sujet
2. Choisir la granularité des faits
3. Identifier et adapter les dimensions
4. Choisir les faits
5. Stocker les pré-calculs
6. Établir les tables de dimensions
7. Choisir la durée de la base
8. Suivre les dimensions lentement évolutives
9. Décider des requêtes prioritaires, des modes de requêtes
50

51. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Le marché du décisionnel
 Démonstration
51

52. Alimentation/ mise à jour de
l’entrepôt
 Entrepôt mis à jour régulièrement
 Besoin d’un outil permettant d’automatiser les
chargements dans l’entrepôt
Utilisation d’outils ETL (Extract, Transform, Load)
52

53. Définition d’un ETL
 Offre un environnement de développement
 Offre des outils de gestion des opérations et de
maintenance
 Permet de découvrir, analyser et extraire les données
à partir de sources hétérogènes
 Permet de nettoyer et standardiser les données
 Permet de charger les données dans un entrepôt
53

54. Extraction
 Extraire des données des systèmes de production
 Dialoguer avec différentes sources:
 Base de données,
 Fichiers,
 Bases propriétaires
 Utilise divers connecteurs :
 ODBC,
 SQL natif,
 Fichiers plats
54

55. Transformation
 Rendre cohérentes les données des différentes
sources
 Transformer, nettoyer, trier, unifier les données
 Exemple: unifier le format des dates
(MM/JJ/AA JJ/MM/AA)
 Etape très importante, garantit la cohérence et la
fiabilité des données
55

56. Chargement
 Insérer ou modifier les données dans l’entrepôt
 Utilisation de connecteurs:
 ODBC,
 SQL natif,
 Fichiers plats
56

57. Aperçu d’un ETL
57

58. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Accès à l’information
 Démonstration
58

59. OLTP VS OLAP
59
Pays
France
Espagne
Allemagnepommes
poires
oranges
janvier
février
avril
Temps
Produits
Vente de
pommes en
Allemagne
en avril
Achat
PK id_achat
FK id_client
id_produit
Quantité
client
PK id_client
Nom
adresse
Produit
PK id_produit
Libellé
Famille

60. ROLAP
 Relational OLAP
 Données stockées dans une base de données
relationnelles
 Un moteur OLAP permet de simuler le
comportement d’un SGBD multidimensionnel
 Plus facile et moins cher à mettre en place
 Moins performant lors des phases de calcul
 Exemples de moteurs ROLAP:
 Mondrian
60

61. MOLAP
 Multi dimensional OLAP:
 Utiliser un système multidimensionnel « pur » qui
gère les structures multidimensionnelles natives
(les cubes)
 Accès direct aux données dans le cube
 Plus difficile à mettre en place
 Formats souvent propriétaires
 Conçu exclusivement pour l’analyse
multidimensionnelle
 Exemples de moteurs MOLAP:
 Microsoft Analysis Services
 Hyperion
61

62. HOLAP
 Hybride OLAP:
 tables de faits et tables de dimensions stockées
dans SGBD relationnel (données de base)
 données agrégées stockées dans des cubes
 Solution hybride entre MOLAP et ROLAP
 Bon compromis au niveau coût et performance
62

63. Le cube
 Modélisation multidimensionnelle des données
facilitant l’analyse d’une quantité selon
différentes dimensions:
 Temps
 Localisation géographique
 …
 Les calculs sont réalisés lors du chargement
ou de la mise à jour du cube
63

64. Manipulation des données
multidimensionnelles
 Opération agissant sur la structure
 Rotation (rotate): présenter une autre face du cube
05 06 07
Œuf 221 263 139
Viande 275 257 116
64
05 06 07
Idf 101 120 52
Ain 395 400 203

65. Manipulation des données
multidimensionnelles
 Opération agissant sur la structure
 Tranchage (slicing): consiste à ne travailler que sur une
tranche du cube. Une des dimensions est alors réduite à une
seule valeur
06
Œuf Idf 265
Ain 245
Viande Idf 152
Ain 174
65
05 06 07
Œuf Idf 220 265 284
Ain 225 245 240
Viande Idf 163 152 145
Ain 187 174 184

66. Manipulation des données
multidimensionnelles
 Opération agissant sur la structure
 Extraction d’un bloc de données (dicing): ne travailler que
sous un sous-cube
05 06 07
Œuf Idf 220 265 284
Ain 225 245 240
66
05 06 07
Œuf Idf 220 265 284
Ain 225 245 240
Viande Idf 163 152 145
Ain 187 174 184

67. Manipulation des données
multidimensionnelles
 Opération agissant sur la granularité
 Forage vers le haut (roll-up): « dézoomer »
○ Obtenir un niveau de granularité supérieur
○ Utilisation de fonctions d’agrégation
 Forage vers le bas (drill-down): « zoomer »
○ Obtenir un niveau de granularité inférieur
○ Données plus détaillées
67

68. Drill-up, drill-down
68
05-07
Fruits 623
Viande 648
1S05 2S05 1S06 2S06 1S07
Fruits 100 121 111 152 139
Viande 134 141 120 137 116
05 06 07
Fruits 221 263 139
Viande 275 257 116
05 06 07
Pomme 20 19 22
… … … …
Boeuf 40 43 48
05 06 07
Alim. 496 520 255
Roll up
Drill down
Dimension
Produit
Dimension
Temps
Drill down
Roll up

69. MDX (Multidimensional
Expressions)
 Langage permettant de définir, d'utiliser et de récupérer
des données à partir d'objets multidimensionnels
 Permet d’effectuer les opérations décrites précédemment
 Equivalent de SQL pour le monde OLAP
 Origine: Microsoft
69

70. MDX, exemple
 Fournir les effectifs d’une société pendant les années
2004 et 2005 croisés par le type de paiement
2004 2005
Heure 3396 4015
Jour 3678 2056
70
Dimensions,
axes d’analyse
SELECT {([Time].[2004]), ([Time].[2005])} ON COLUMNS,
{[Pay].[Pay Type].Members} ON ROWS
FROM RH
WHERE ([Measures].[Count])
Cube

71. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Le marché du décisionnel
 Démonstration
71

72. Le marché du décisionnel
72

73. Quelques solutions
commerciales
73

74. Quelques solutions open source
Intégré
Pentaho (Kettle, Mondrian, JFreeReport, Weka)
SpagoBI
74
ETL Entrepôt
de données
OLAP Reporting Data Mining
Octopus
Kettle
CloverETL
Talend
MySql
Postgresql
Greenplum/Biz
gres
Mondrian
Palo
Birt
Open Report
Jasper Report
JFreeReport
Weka
R-Project
Orange
Xelopes

75. Plan
 Introduction
 Les entrepôts de données
 Les datamart
 Architecture
 Modélisation
 Alimentation
 Les bases de données multidimensionnelles
 Accès à l’information
 Démonstration
75

76. Exemples
 Rapports
 Sales by customer
 Dashboard
 Analyse
76

77. 77