IDEF1 - стандарт и методология моделирования данных

Стандарт IDEF1 был разработан как инструмент изучения и анализа состава используемой предприятием информации и взаимосвязей между информационными потоками с целью их структуризации, дополнения, определения требований к управлению и выработки соответствующих правил. Таким образом, основным назначением IDEF1 является определить:

· какая информация используется в организации в процессе её деятельности;

· каким образом информация собирается, хранится и обрабатывается;

· какие логические связи существуют между информационными потоками;

· какие проблемы вызваны отсутствием должного управления информацией;

· какая информация и как должна управляться после внесения изменений в бизнес процессы.

Концепция и базовые понятия стандарта IDEF1

Методология IDEF1 представляет собой набор понятий, правил и процедур, необходимых графических и текстовых средств, а также табличных форм для создания информационных моделей.

Основными составляющими компонентами информационной модели являются:

· диаграммы – структурные изображения информационной модели, представляющие, в соответствии с набором правил, состав и логические связи используемых данных;

· словарь – значение каждого элемента модели описывается текстовым фрагментом.

Для разработчика информационной модели в IDEF1 важными для рассмотрения являются две области:

· реальный мир, состоящий из материальных и нематериальных объектов (таких как люди, предметы, идеи и др.) с их свойствами и взаимными связями, который изучается через общение с сотрудниками организации;

· информационная область, содержащая информационное изображение объектов реального мира.

Информационное изображение объекта - это собранная, сохраненная и контролируемая информация об этом объекте. Одной из задач моделирования является определение минимального набора характеристик, позволяющих отображать в информационной области все состояния и изменения объектов реального мира.

Базовым понятием в методологии IDEF1 является понятие сущности. Сущность определяется как реальный или абстрактный объект, набор отличительных свойств которого, называемых атрибутами, известен. Каждая сущность имеет имя и атрибуты. Основными концептуальными свойствами сущностей являются:

· устойчивость – имя и набор атрибутов сущности должны быть неизменны;

· уникальность - каждая сущность значениями своих атрибутов должна отличаться от других сущностей.

Примером физической сущности может быть сотрудник организации. Каждый сотрудник имеет набор отличительных свойств, таких как имя, фамилия и отчество, год рождения, должность, принадлежность к определенному подразделению организации, табельный номер и другие. Множество сотрудников организации представляется множеством сущностей с одинаковым набором атрибутов. Такое множество сущностей образует класс сущностей.

Атрибуты представляют собой характерные свойства и признаки объектов реального мира, относящихся к определенной сущности. Каждый атрибут имеет имя и значение. Примером имени атрибута для сущности сотрудник является фамилия сотрудника. Примером возможных значений атрибута с именем фамилия могут быть: Иванов, Петров, Сидоров и другие. Имена атрибутов, которые являются общими для всех экземпляров класса сущности, образуют классы атрибутов.

Экземпляры сущности одного класса отличаются друг от друга комбинацией значений атрибутов. Класс атрибутов, по значениям которого можно отличить одну сущность определенного класса от другой сущности того же класса называется ключевым классом атрибутов. Каждый класс сущности может иметь один или несколько ключевых классов атрибутов, образующих его класс ключей.

Экземпляры сущностей одного класса могут иметь взаимные связи или отношения с экземплярами сущностей другого класса. Отношения между сущностями описываются фразой в глагольной форме. Примером отношения между сущностью «Сотрудник» и «Отдел» может быть «работает в». Отдельные экземпляры одного класса сущностей могут иметь разные отношения с отдельными экземплярами другого класса сущностей. Набор значений взаимных отношений между сущностями модели составляет класс отношений. То есть, класс отношений отражает возможные типы отношений между отдельными экземплярами разных классов сущностей.

Каждый класс имеет свое условное графическое изображение на диаграмме информационной модели согласно методологии IDEF1.

Фазы разработки информационной модели

Для выполнения моделирования должна быть определена команда, состоящая из руководителя проекта, аналитика – непосредственного разработчика модели, сотрудников организации, являющихся источниками информации для построения модели, и рецензентов.

Работу рекомендуется разбивать на 5 фаз, каждая из которых должна заканчиваться вполне определенным измеряемым результатом:

1. Фаза 0 – фаза определения предмета исследования и границ модели;

2. Фаза 1 – на этой фазе определяются классы сущностей;

3. Фаза 2 – на этой фазе определяют классы отношений, существующих между определенными на предыдущей фазе классами сущностей;

4. Фаза 3 – предметом этой фазы является определение классов ключей для каждого класса сущностей и каждого класса атрибутов, который используется классом ключей;

5. Фаза 4 – целью последней фазы является распределение не ключевых классов атрибутов по классам сущностей и полное описание таких классов атрибутов.

Создание информационной модели представляется циклическим итерационным процессом, состоящим из сбора данных, построении на их основе модели, устранении замечаний рецензентов. По мере изучения объекта исследования и получения дополнительной информации разработчик модели может неоднократно возвращаться на предыдущие фазы проектирования, чтобы внести изменения, уточнения и дополнения. Информационная модель должна пройти комплексную проверку, прежде чем на основании её анализа будут делаться выводы и приниматься решения.

 

Фаза 0

На этой фазе решаются основные организационные вопросы: определяются предмет, цели и границы моделирования, методы сбора и источники информации, план выполнения работ и их распределение между исполнителями, которые фиксируются в соответствующих документах. Информация об источниках данных и конкретные данные фиксируются в специальных табличных формах, пример которых приведен на рисунках 8 и 9.

Рис. 8. Таблица источников данных

Рис. 9. Таблица данных

 

Фаза 1

Задачей этой фазы является определение и описание классов сущностей информационной модели.

Изучая документы, которые используются в процессах деятельности организации, и опрашивая сотрудников, аналитик, действуя как показано на рисунке 10, формирует пул классов сущностей (рис. 11).

Рис. 10. Алгоритм формирования класса сущностей

Рис. 11. Пример пула класса сущностей

После того как классы сущностей определены, они должны быть описаны. Поэтому следующим шагом этой фазы моделирования является формирование глоссария или словаря классов сущностей. Пример описания класса сущности показан на рисунке 12.

Рис. 12. Пример описания класса сущностей

 

Фаза 2

На этой фазе моделирования определяются классы отношений, существующие между классами сущностей модели. Отношения между классами сущностей изображаются в виде диаграмм. Перед построением диаграмм рекомендуется создать матрицу отношений, как показано на рисунке 13.

Рис. 13. Матрица отношений

Используя матрицу отношений, создают диаграммы классов сущностей. IDEF1 диаграммы содержат изображения некоторого количества классов сущностей, соединенных линиями, представляющими их взаимные отношения. Как правило, в центре диаграммы располагают изображение класса сущностей, являющегося предметом рассмотрения данной диаграммы. Пример такой диаграммы показан на рисунке 14.

Рис. 14. Диаграмма класса сущностей

Для обозначения классов отношений между классами сущностей используются показанные на рисунке 15 линии. Символы на концах линий обозначают, какое количество экземпляров одного класса сущностей могут быть связаны с экземплярами другого класса сущностей. Таким образом, диаграммы классов сущностей создают графическое изображение информации, используемой в организации. Модель представляет структуру информации двояким образом – как множество экземпляров сущностей внутри каждого класса сущностей и как множество экземпляров отношений между классами сущностей.

 

Рис. 15. Обозначения классов отношений

Классы отношений должны быть подробно описаны. Описание классов отношений становится частью глоссария классов сущностей.

 

Фаза 3

Целью третьей фазы является определение классов ключей для каждого класса сущностей.

Наборы классов атрибутов разработчиком модели группируются в пул классов атрибутов, пример табличной формы которого показан на рисунке 16.

Рис. 16. Пул классов атрибутов

Классы атрибутов, также как ранее классы сущностей и отношений, должны быть подробно описаны. Анализируя свойства классов атрибутов, разработчик модели определяет те, которые будут использоваться в классе ключей. Когда классы ключей определены, разработчик переходит к построению диаграмм классов атрибутов (рис. 17).

Рис. 17. Диаграмма класса атрибутов

Как и в диаграммах классов сущностей в диаграммах классов атрибутов внимание фокусируется на одном из классов сущностей, изображение которого помещается в центре формы диаграммы. Диаграмма класса атрибутов может рассматриваться как дальнейшее развитие диаграммы класса сущностей, так как они отличаются только информацией, содержащейся внутри блока, изображающего класс сущностей – ключевые классы и другие классы атрибутов используются как содержание блока класса сущностей.

 

Фаза 4

На фазе 4 осуществляется распределение классов атрибутов, которые не могут быть использованы в классах ключей, по соответствующим классам сущностей. Действия, выполняемые на четвертой фазе разработки модели, во многом схожи с действиями на предыдущей фазе.

В результате выполнения работ четвертой фазы разработчик получает структурированную информационную модель. Если действия на всех фазах были выполнены корректно, то каждый класс сущностей будет представлен оптимальным набором информации и каждая пара классов сущностей, совместно использующая класс отношений, будет точно отображать взаимозависимость данных в модели. Таким образом, IDEF1 информационная модель является формой представления данных, которая облегчает разработку базы данных системы управления. Тем не менее, нельзя сказать, что разработка информационной IDEF1 модели является разработкой базы данных. IDEF1-модель представляет лишь устойчивую информационную структуру и устойчивый набор правил и определений, с учетом которых может проводиться разработка базы данных.