Методология IDEF1X

Методология моделирования IDEF1X, являясь расширением стандарта IDEF1, предназначена для описания данных (информации). В ее основе лежит язык семантического моделирования, основанного на концепции "сущность — связь", позволяющей определять данные и связи между ними. Методология используется для создания информационной модели предметной области с помощью идентификации ее сущностей и связей между ними. Чаще всего такая методология используется для описания данных в целях последующей автоматизации их обработки с помощью систем управления базами данных. Таким образом, можно говорить о том, что модели данных в нотации IDEF1X используются для создания баз данных.

Основными элементами модели IDEF1X являются сущности, атрибуты и отношения.

Как правило, в зависимости от глубины описания, выделяют три класса логических моделей данных:

  • • диаграмма "Сущность — связь" (Entity Relationship Diagram — ERD);
  • • модель данных, основанная на ключах (Key Based Model — КВМ);
  • • полная атрибутивная модель (Fully Attributed Model — FAM).

Диаграмма "сущность — связь" используется для описания данных

на верхнем уровне в целях визуализации данных для руководителей и экспертов, не обладающих специальными знаниями в области моделирования. Она показывает основные сущности и связи между ними.

Модель данных, основанная на ключах, предназначена для более детального описания данных. В ней показываются ключевые атрибуты, по которым идентифицируются сущности и связываются друг с другом.

Полная атрибутивная модель дает детальное представление структуры данных. Она позволяет представить данные в третьей нормальной форме и включает все сущности, их атрибуты и связи.

Важно запомнить

Нормализация данных представляет собой процесс проверки и реорганизации сущностей и атрибутов в целях удовлетворения требований к реляционной модели данных. Нормализация позволяет быть уверенным, что каждый атрибут определен для своей сущности, дает возможность значительно сократить объем памяти для хранения информации и устранить аномалии в организации хранения данных. В результате проведения нормализации должна быть создана структура данных, при которой информация о каждом факте хранится только в одном месте. Процесс нормализации сводится к последовательному приведению структуры данных к нормальным формам — формализованным требованиям к организации данных. Известны шесть нормальных форм:

  • • первая нормальная форма (1NF):
  • • вторая нормальная форма (2NF);
  • • третья нормальная форма (3NF):
  • • нормальная форма Бойса — Кодда (усиленная 3NF);
  • • четвертая нормальная форма (4NF):
  • • пятая нормальная форма (5NF) [1].

Основными элементами модели IDEF1X являются: сущности, атрибуты и отношения.

Сущность — это множество реальных или абстрактных объектов, обладающих общими характеристиками, например, персонал, явления, предметы. Каждый такой объект может быть представлен только одной уникальной сущностью.

Сущность имеет уникальное имя. Как правило, ее название обозначается существительным в единственном числе, изображается в виде прямоугольника.

Сущность имеет один или несколько экземпляров, например, если сущность — сотрудник, то ее экземплярами являются конкретные сотрудники, т.е. "Иванов Иван Иванович с табельным номером 343". Все экземпляры сущности уникальны, т.е. имеют различные характеристики, например, все сотрудники имеют свой уникальный номер трудового договора или табельный номер либо номер личного дела. Таким образом, сущность имеет один или несколько атрибутов, которые ей принадлежат или наследуются в результате отношений с другими сущностями. Пример описания сущности в нотации IDEF1X приведен на рис. 5.14.

Сущность в нотации IDEF1X

Рис. 5.14. Сущность в нотации IDEF1X

Сущности бывают зависимые, которые представляют типы данных, зависящие от других данных. Такие сущности всегда имеют отношения с другими сущностями. Различают несколько типов зависимых связей [2]:

  • характеристическая — зависимая дочерняя сущность, которая связана только с одной родительской и по смыслу хранит информацию о характеристиках родительской сущности;
  • ассоциативная — сущность, связанная с несколькими родительскими сущностями (содержит информацию о связях сущностей);
  • категориальная — дочерняя сущность в иерархии наследования;
  • иерархия наследования (или иерархия категорий) — тип объединения сущностей, разделяющих общие характеристики.

Сущности бывают независимые, которые представляют типы данных, не зависящие от других данных, и существуют в информационной системе самостоятельно. Поэтому они могут иметь или не иметь отношения с другими сущностями.

Примеры независимых сущностей показаны на рис. 5.15. Независимые сущности в нотации IDEF1X Атрибут - характеристика сущности

Рис. 5.15. Независимые сущности в нотации IDEF1X Атрибут - характеристика сущности. Каждый атрибут имеет один или несколько экземпляров атрибутов, т.е. конкретных значений. Таким образом, каждый конкретный экземпляр сущности будет иметь конкретный экземпляр атрибутов.

Атрибуты бывают собственные — уникальные в рамках модели и наследуемые — передающиеся от сущности-родителя при определении идентифицирующей связи (подробнее ниже в параграфе).

Поскольку все сущности неповторимы, то они должны иметь свой уникальный идентификатор. В качестве такого идентификатора выступают один или совокупность нескольких атрибутов, которые называются первичным ключом. Атрибут, идентифицирующий экземпляр сущности, называется простым ключом. Идентификатор, который состоит из нескольких атрибутов, называется составным ключом.

Первичный ключ, который наследуется от родительской сущности, называется внешним ключом.

Также есть ключи, по которым связываются сущности друг с другом. Он называется внешним ключом.

Отношения - это связи между двумя и более сущностями.

Сущность, обладающая некоторыми атрибутами, является типом информации, которая хранится в базе данных. Связь этих типов информации друг с другом показывается в виде отношений между сущностями. В рамках методологии IDEF1X существуют следующие типы отношений:

  • • идентифицирующие отношения (сущность однозначно определяет другую сущность);
  • • неидентифицирующие отношения;
  • • отношения "многие ко многим";
  • • отношения категоризации.

В идентифицирующих отношениях дочерняя сущность всегда является зависимой сущностью от идентифицирующей. Следовательно, сущность "А" всегда определяет сущность "Б", первичный ключ сущности "А" наследуется в качестве первичного ключа сущностью "Б", где у сущности "Б" он становится внешним ключом. Примером данных отношений является пример с сущностями "сотрудник" и "ребенок сотрудника", приведенный на рис. 5.15.

Неидентифицирующие отношения используются в случаях, когда одна сущность связана с другой, но однозначно се не определяет. При данной связи первичный ключ одной сущности наследуется другой, но уже является не ключевым атрибутом. Примером может служить связь между сущностями "руководитель проекта" и "проект", представленная на рис. 5.15.

Связь типа "многие ко многим" позволяет показать, что любой экземпляр сущности "Л" может иметь связь с несколькими экземплярами другой сущности "В", и наоборот. Например, изделие "дверь" может состоять из нескольких материалов: "дерева", "стекла", "алюминиевого профиля", а материал "дерево", может входить в состав нескольких изделий: "дверь", "стол", "шкаф". Данная связь отражается линией, на концах которой есть шарики (рис. 5.16).

Связь типа "многие ко многим" в нотации IDEF1X

Рис. 5.16. Связь типа "многие ко многим" в нотации IDEF1X

Отношения категоризации подразумевают связь, при которой каждый экземпляр одной сущности связан с одним экземпляром категориальной сущности. А атрибуты первичного ключа категориальной сущности должны совпадать с атрибутами первичного ключа общей сущности. В качестве примера такой связи можно привести отношения сущностей "клиент", "стандартный клиент" и "VIP-клиент", которые представлены на рис. 5.15. Стоит отметить, что категориальная сущность может иметь только одну общую сущность, т.e. VIP-клиент — это всего лишь категория клиента и не может быть, например, категорией заказа. Но поскольку категория VIP-клиент подразделяется на подкатегории "золотой клиент", "платиновый клиент", то можно говорить о том, что сущность, которая в одних отношениях является категорией, в других — может быть общей сущностью. Это значит, что в случае разбиения VIP-клиентов на "золотых" и "платиновых" сущность "VIP-клиент" становится общей для категориальных сущностей "золотой клиент" и "платиновый клиент".

Название отношений обозначается фразой, которая описывает отношения между сущностями. Связи типа "один ко многим" обозначаются глаголом, например, "определяет", "имеет". Связи типа "многие ко многим" подписываются глаголами, показывающими отношения одной сущности к другой и наоборот, например, связь между сущностями "изделие", "материал", будет называться "состоит/входит в состав".

Для обозначения количества экземпляров родительской сущности к количеству экземпляров дочерней используется такая характеристика связей, как мощность. В данной методологии принято различать четыре вида мощности:

  • 1) одному экземпляру родительской сущности соответствует 0, 1 или много экземпляров дочерней сущности, на диаграмме связь не помечается каким-либо символом;
  • 2) одному экземпляру родительской сущности соответствует 1 или много экземпляров дочерней сущности, на диаграмме связь помечается символом "Р", например "сотрудник";
  • 3) одному экземпляру родительской сущности соответствует О или 1 экземпляр дочерней сущности, на диаграмме связь помечается символом "Z";
  • 4) одному экземпляру родительской сущности соответствует заранее заданное количество экземпляров дочерней сущности, на диаграмме связь помечается цифрой, соответствующей количеству экземпляров дочерней сущности.

Примеры приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Примеры типов мощностей связей между сущностями

Тип мощности

Обозначение

Пример связи

С1 — 0, 1 или много С2

Нет

Данные о детях сотрудника.

Сущности: "сотрудник", "ребенок сотрудника".

Cl — 1 или много С2

Р

Данные о материале дія изготовления изделия. Сущности: "изделие", "материал"

С1 - 0 или 1 С2

Z

Данные о семейном положении.

Сущности: "сотрудник", "супруг, супруга"

Cl — N (число) С2

Цифра

Данные о зрении пациента.

Сущности: "пациент", "глаз", мощность связи — 2

Можно выделить основные правила построения отношений между сущностями, а именно:

  • • сущность может быть связана с любым количеством других сущностей;
  • • отношения между сущностями типа "родительская сущность — дочерняя сущность" имеют следующие ограничения:
  • — один экземпляр дочерней сущности может быть связан только с одним экземпляром родительской сущности;
  • — экземпляр родительской сущности может быть связан с несколькими экземплярами дочерней сущности.

Диаграмму IDEF1X можно построить, если в качестве родительской взять модель процесса в нотации IDEF0. Это позволяет рассмотреть процесс с точки зрения данных, которые используются, обрабатываются и создаются в рамках процесса, и их взаимодействия между собой.

Для построения IDEFlX-диаграммы в данном случае нужно произвести некоторую конвертацию сведений, представленных на диаграмме IDEF0, а именно:

  • • все входящие и исходящие ресурсы, а также ресурсы управления и механизмы, описанные в диаграмме IDEF0, становятся сущностями в модели IDEF1X;
  • • все функциональные блоки в IDEF0 становятся отношениями (связями) в модели IDEF1X.

Однако атрибуты сущностей определяются на основании дополнительного анализа реализации описываемой деятельности, поскольку стандарт IDEF0 не предполагает такого детального описания бизнес-процессов.

Стоит также учитывать, что если сущностей в модели больше 20—25 штук, то для каждого функционального блока лучше строить отдельную модель IDEF1X, иначе схема будет слишком перегружена для восприятия читающего.

Аналогичным образом можно разработать модель данных процесса в нотации IDEF1X из модели, представленной в виде IDЕF8-диаграммы.

Программные средства моделирования бизнес-процессов в стандартах SADT и IDEF

Сегодня на рынке инструментальных средств моделирования существует большое количество программных продуктов, поддерживающих стандарты моделирования SADT и IDEF. Среди них наибольшей популярностью пользуются следующие программные продукты:

  • • ЛИ Fusion Process Modeler;
  • • All Fusion ERwin Data Modeler;
  • • Business Studio;
  • • Microsoft Visio.

AllFusion Process Modeler (снят с производства в 2011 г., однако до сих пор многие эксперты и аналитики им пользуются) является средством функционального моделирования бизнес-процессов. До недавних пор был одним из лидеров в области программных продуктов, позволяющих описывать бизнес-процессы в стандартах: IDEFO, IDEF3, DFD. Данный инструмент предназначен для моделирования, анализа, документирования и оптимизации бизнес-процессов.

Основными возможностями системы являются:

  • • поддержка различных технологий моделирования;
  • • анализ показателей затрат и производительности;
  • • интеграция процессов/данных;
  • • поддержка стандартных нотаций;
  • • экспорт объектов и свойств в другие модели;
  • • документирование информации в пределах всей модели;
  • • масштабируемость отчетности без потери качества графиков.

AllFusion ERwin Data Modeler (ранее Erwin) используется для проектирования, документирования и сопровождения базы данных, хранилищ данных и витрины данных. С его помощью можно создать модель базы данных, оптимизировать структуру базы данных. Как правило, его используют системные аналитики и разработчики информационных систем для создания информационных моделей в нотации IDEF1X. Кроме того, руководители проектов разработки различных прикладных программ с помощью данного инструментального средства могут задокументировать структуру базы данных, получить информацию о ней в виде отчетов презентационного вида, что позволяет без специальных знаний руководителям высшего звена понять их содержание. AllFusion ERwin Data Modeler поддерживает прямое и обратное проектирование 20 типов баз данных от различных производителей.

Система бизнес-моделирования Business Studio используется для создания бизнес-архитектуры компании. Данный программный продукт представляет собой специальную среду моделирования, позволяющую снизить трудоемкость работ при построении моделей бизнес-процессов. С его помощью можно описать бизнес-процессы компании, используя нотацию IDEF0.

Microsoft Visio является программным продуктом, позволяющим создавать различные схемы и модели бизнес-процессов. Данное инструментальное средство в базовой версии имеет набор элементов, позволяющих создавать модели в нотациях IDEF0, IDEF3 и многих других. Кроме того, в нем предусмотрена возможность комбинировать элементы из различных наборов для создания каких-либо специфических моделей. Visio обладает дружественным интерфейсом, простотой использования его функционала и возможностью сохранения разработанных моделей в различных форматах, в том числе tiff, jpg, png, pdf и т.д.

  • [1] Методология IDEF1X и программный продукт ERWin : учебно-метод. пособие. Нижний Новгород : Нижегородский государственный университет, 2007.
  • [2] Методология IDEF1X и программный продукт ERWin.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >