IDEF1X

Exempel på ett IDEF1X-diagram.

Integration DEFinition för informationsmodellering (IDEF1X) är ett datamodelleringsspråk för utveckling av semantiska datamodeller . IDEF1X används för att producera en grafisk informationsmodell som representerar strukturen och semantiken för information inom en miljö eller ett system .

IDEF1X tillåter konstruktion av semantiska datamodeller som kan tjäna till att stödja hanteringen av data som en resurs, integrationen av informationssystem och uppbyggnaden av datoriserade databaser . Denna standard är en del av IDEF -familjen av modelleringsspråk inom området mjukvaruteknik .

Översikt

En datamodelleringsteknik används för att modellera data på ett standardiserat, konsekvent och förutsägbart sätt för att hantera det som en resurs. Den kan användas i projekt som kräver ett standardsätt för att definiera och analysera dataresurserna inom en organisation. Sådana projekt inkluderar inkorporering av en datamodelleringsteknik i en metodik , hantering av data som en resurs, integrering av informationssystem eller design av datordatabaser . De primära målen för IDEF1X-standarden är att tillhandahålla:

Medel för att fullständigt förstå och analysera en organisations dataresurser
Vanliga sätt att representera och kommunicera komplexiteten i data
En teknik för att presentera en övergripande bild av de data som krävs för att driva ett företag
Medel för att definiera en applikationsoberoende vy av data som kan valideras av användare och omvandlas till en fysisk databasdesign
En teknik för att härleda en integrerad datadefinition från befintliga dataresurser.

Ett huvudmål för IDEF1X är att stödja integration . Tillvägagångssättet för integration fokuserar på att fånga, hantera och använda en enda semantisk definition av dataresursen som kallas ett " konceptuellt schema ." Det "konceptuella schemat" ger en enda integrerad definition av data inom ett företag som inte är partisk mot någon enskild datatillämpning och är oberoende av hur data lagras eller nås fysiskt. Det primära syftet med detta konceptuella schema är att tillhandahålla en konsekvent definition av betydelsen av och sambanden mellan data som kan användas för att integrera, dela och hantera dataintegriteten. Ett konceptuellt schema måste ha tre viktiga egenskaper:

Överensstämmer med verksamhetens infrastruktur och sann över alla applikationsområden
Utökningsbar, så att ny data kan definieras utan att ändra tidigare definierade data
Transformerbar till både de nödvändiga användarvyerna och till en mängd olika datalagrings- och åtkomststrukturer.

Historia

Behovet av semantiska datamodeller upptäcktes först av det amerikanska flygvapnet i mitten av 1970-talet som ett resultat av programmet Integrated Computer Aided Manufacturing (ICAM). Målet med detta program var att öka tillverkningsproduktiviteten genom systematisk tillämpning av datorteknik. ICAM-programmet identifierade ett behov av bättre analys- och kommunikationstekniker för personer som är involverade i att förbättra tillverkningsproduktiviteten. Som ett resultat utvecklade ICAM-programmet en serie tekniker kända som IDEF-metoder (ICAM Definition) som inkluderade följande:

IDEF0 används för att producera en "funktionsmodell" som är en strukturerad representation av aktiviteterna eller processerna inom miljön eller systemet
IDEF1 används för att producera en "informationsmodell" som representerar strukturen och semantiken för information inom miljön eller systemet
IDEF2 används för att producera en "dynamikmodell".

Det första tillvägagångssättet för IDEF-informationsmodellering (IDEF1) publicerades av ICAM-programmet 1981, baserat på aktuell forskning och industribehov. De teoretiska rötterna för detta tillvägagångssätt härrörde från Edgar F. Codds tidiga arbete om relationsmodellteori och Peter Chen om entitetsrelationsmodellen . Den initiala IDEF1-tekniken baserades på arbetet av Dr RR Brown och Mr TL Ramey från Hughes Aircraft och Mr DS Coleman från D. Appleton Company (DACOM), med kritisk granskning och inflytande av Charles Bachman , Peter Chen , Dr MA Melkanoff, och Dr GM Nijssen .

1983 initierade det amerikanska flygvapnet projektet Integrated Information Support System (I2S2) under ICAM-programmet. Syftet med detta projekt var att tillhandahålla tekniken för att logiskt och fysiskt integrera ett nätverk av heterogen hårdvara och mjukvara. Som ett resultat av detta projekt, och branscherfarenhet, insåg man behovet av en förbättrad teknik för informationsmodellering.

Ur avtalsadministratörernas synvinkel för Air Force IDEF-programmet var IDEF1X ett resultat av ICAM IISS-6201-projektet och utökades ytterligare av IISS-6202-projektet. För att tillfredsställa förbättringskraven för datamodellering som identifierades i IISS-6202-projektet, erhöll en underleverantör, DACOM, en licens till Logical Database Design Technique (LDDT) och dess stödjande programvara (ADAM). Med tanke på det tekniska innehållet i modelleringstekniken är IDEF1X ett byte av LDDT.

Den 2 september 2008 har den associerade NIST-standarden, FIPS 184, dragits tillbaka (beslut om Federal Register vol. 73 / sida 51276 [ 1] ) .

Sedan september 2012 är IDEF1X en del av den internationella standarden ISO/IEC/IEEE 31320-2:2012. Standarden beskriver syntaxen och semantiken för IDEF1X97, som består av två konceptuella modelleringsspråk: ett "nyckelstil"-språk nedåtkompatibelt med FIPS 184, som stöder relationella och utökade relationsdatabaser, och ett nyare "identitetsstil"-språk lämpligt för objektdatabaser och objektorienterad modellering.

Logisk databasdesignteknik

Den logiska databasdesigntekniken (LDDT) hade utvecklats 1982 av Robert G. Brown från The Database Design Group helt utanför IDEF-programmet och utan kunskap om IDEF1. Ändå var det centrala målet för IDEF1 och LDDT detsamma: att producera en databasneutral modell av den beständiga information som ett företag behöver genom att modellera de verkliga enheterna som är involverade. LDDT kombinerade element av relationsdatamodellen, ER-modellen och datageneralisering på ett sätt som specifikt var avsett att stödja datamodellering och omvandlingen av datamodellerna till databasdesigner.

LDDT inkluderade en miljöhierarki (namnrymd), flera modellnivåer, modellering av generalisering/specialisering och den explicita representationen av relationer med primära och främmande nycklar, med stöd av en väldefinierad rollnamngivning. De primära nycklarna och otvetydigt rollbenämnda främmande nycklar uttryckte ibland subtila unika och referensmässiga integritetsbegränsningar som behövde kännas till och respekteras av vilken typ av databas som till slut designades. Huruvida databasdesignen använde de integritetsbegränsningsbaserade nycklarna i LDDT-modellen som databasåtkomstnycklar eller index var ett helt separat beslut. Precisionen och fullständigheten hos LDDT-modellerna var en viktig faktor för att möjliggöra den relativt smidiga omvandlingen av modellerna till databasdesigner. Tidiga LDDT-modeller omvandlades till databasdesigner för IBM:s hierarkiska databas, IMS . Senare modeller omvandlades till databasdesigner för Cullinets nätverksdatabas, IDMS, och många varianter av relationsdatabaser.

LDDT-programvaran, ADAM, stödd vy (modell) inmatning, vysammanfogning, selektiv (delmängd) visning, namnrymdsarv, normalisering, en kvalitetssäkringsanalys av vyer, entitetsrelationsgraf och rapportgenerering, transformation till en relationsdatabas uttryckt som SQL-data deklarationssatser och SQL-kontroll av referensintegritet. Logiska modeller serialiserades med ett strukturellt modelleringsspråk.

Den grafiska syntaxen för LDDT skiljde sig från den för IDEF1 och, ännu viktigare, LDDT innehöll många inbördes relaterade modelleringskoncept som inte fanns i IDEF1. Därför, istället för att utöka IDEF1, skrev Mary E. Loomis från DACOM en kortfattad sammanfattning av syntaxen och semantiken för en betydande delmängd av LDDT, med terminologi kompatibel med IDEF1 där det var möjligt. DACOM märkte resultatet IDEF1X och levererade det till ICAM-programmet, som publicerade det 1985. (IEEE 1998, s. iii) (Bruce 1992, s. xii) DACOM konverterade även ADAM-mjukvaran till C och sålde den under namnet Leverage .

IDEF1X byggstenar

Entitetssyntax
Domänhierarki
Attributexempel
Primär nyckelsyntax

Entiteter: Representationen av en klass av verkliga eller abstrakta saker (människor, föremål, platser, händelser, idéer, kombinationer av saker, etc.) som erkänns som instanser av samma klass eftersom de delar samma egenskaper och kan delta i samma relationer.
Domäner: En namngiven uppsättning datavärden (fasta eller möjligen oändliga till antalet) alla av samma datatyp, på vilka det faktiska värdet för en attributinstans ritas. Varje attribut måste definieras på exakt en underliggande domän. Flera attribut kan baseras på samma underliggande domän.
Attribut: En egenskap eller egenskap som är gemensam för några eller alla instanser av en entitet. Ett attribut representerar användningen av en domän i en entitets kontext.
Nycklar: Ett attribut, eller en kombination av attribut, för en entitet vars värden unikt identifierar varje entitetsinstans. Varje sådan uppsättning utgör en kandidatnyckel.
Primära nycklar: Den kandidatnyckel som väljs som den unika identifieraren för en enhet.
Främmande nycklar: Ett attribut eller en kombination av attribut för en underordnad eller kategorienhetsinstans vars värden matchar de i primärnyckeln för en relaterad överordnad eller generisk enhetsinstans. En främmande nyckel kan ses som ett resultat av "migreringen" av den primära nyckeln för den överordnade eller generiska enheten genom en specifik anslutning eller kategoriseringsrelation. Ett attribut eller en kombination av attribut i den främmande nyckeln kan tilldelas ett rollnamn som återspeglar dess roll i den underordnade eller kategorientiteten.

Syntax för relationskardinalitet
Identifiera relationssyntax
Kategoriseringsrelationssyntax
Ospecifik relationssyntax

Relationer: En association mellan instanser av två enheter eller mellan instanser av samma enhet.
Kopplingsrelationer: En relation utan semantik förutom association. Se tvång, kardinalitet.
Kategoriseringsrelationer: En relation där instanser av båda enheterna representerar samma verkliga eller abstrakta sak. En enhet (generisk enhet) representerar hela uppsättningen saker, den andra (kategorienhet) representerar en undertyp eller underklassificering av dessa saker. Kategorienheten kan ha en eller flera egenskaper, eller en relation med instanser av en annan enhet, som inte delas av alla generiska enhetsinstanser. Varje instans av kategorienheten är samtidigt en instans av den generiska enheten.
Icke-specifika relationer: En relation där en instans av endera enheten kan relateras till valfritt antal instanser av den andra.
Vynivåer: Tre vynivåer definieras i IDEF1X: entitetsrelation (ER), nyckelbaserad (KB) och fullständigt tillskriven (FA). De skiljer sig åt i abstraktionsnivå. ER-nivån är den mest abstrakta. Den modellerar de mest grundläggande delarna av ämnesområdet - enheterna och deras relationer. Den är vanligtvis bredare än de andra nivåerna. KB-nivån lägger till nycklar och FA-nivån lägger till alla attribut.

IDEF1X ämnen

Tillvägagångssättet med tre scheman

tre scheman .

Tre -schema-metoden inom mjukvaruteknik är ett tillvägagångssätt för att bygga informationssystem och systeminformationshantering, som främjar den konceptuella modellen som nyckeln till att uppnå dataintegration .

Ett schema är en modell , vanligtvis avbildad med ett diagram och ibland åtföljd av en språkbeskrivning. De tre scheman som används i detta tillvägagångssätt är:

Externt schema för användarvyer
Konceptuellt schema integrerar externa scheman
Internt schema som definierar fysiska lagringsstrukturer.

I centrum definierar det konceptuella schemat begreppens ontologi när användarna tänker på dem och pratar om dem . Det fysiska schemat beskriver de interna formaten för data som lagras i databasen , och det externa schemat definierar vyn av data som presenteras för applikationsprogrammen . Ramverket försökte tillåta flera datamodeller att användas för externa scheman.

Riktlinjer för modellering

Syntetisera en enhet i fas ett – enhetsdefinition

Modelleringsprocessen kan delas in i fem steg i modellutvecklingen.

Fas noll – projektinitiering

Målen för projektinitieringsfasen inkluderar:

Projektdefinition – en allmän redogörelse för vad som måste göras, varför och hur det kommer att göras
Källmaterial – en plan för anskaffning av källmaterial, inklusive indexering och arkivering
Författarkonventioner – en grundläggande förklaring av de konventioner (valfria metoder) genom vilka författaren väljer att göra och hantera modellen.

Fas ett – enhetsdefinition: Målet med entitetsdefinitionsfasen är att identifiera och definiera de enheter som faller inom den problemdomän som modelleras.

Fas två – relationsdefinition

Syftet med relationsdefinieringsfasen är att identifiera och definiera de grundläggande relationerna mellan enheter. I detta skede av modellering kan vissa samband vara ospecifika och kommer att kräva ytterligare förfining i efterföljande faser. De primära utgångarna från fas två är:

Relationsmatris
Relationsdefinitioner
Diagram på enhetsnivå.

Entitetsrelationsmatris
Enhetsnivådiagram
Exempel på enhetsnivådiagram
Referensdiagram

Fas tre - nyckeldefinitioner

Målen för nyckeldefinitionsfasen är att:

Förfina de ospecifika sambanden från fas två
Definiera nyckelattribut för varje enhet
Migrera primärnycklar för att upprätta främmande nycklar
Validera relationer och nycklar.

Exempel på referensdiagram
Ospecifik relationsförfining
Omfattning av en funktionsvy
Attribut exempel
Regelförfining utan upprepning
Regelförfining
Vägpåståenden
Exempel på fas tre funktionsvydiagram

Fas fyra - attributdefinition

Målen för attributdefinitionsfasen är att:

Utveckla en attributpool
Upprätta ägande av attribut
Definiera apattribut
Validera och förfina datastrukturen.

Tillämpa regeln för ingen upprepning
Exempel på fas fyra-funktion

IDEF1X metamodell

Metamodell av IDEF1X.

En metamodell är en modell av konstruktionerna av ett modelleringssystem. Som vilken modell som helst används den för att representera och resonera kring modellens ämne - i det här fallet IDEF1X. Metamodellen används för att resonera kring IDEF1X, dvs vad IDEF1X konstruktioner är och hur de förhåller sig till varandra. Den visade modellen är en IDEF1X-modell av IDEF1X. Sådana metamodeller kan användas för olika ändamål, såsom förvarsdesign, verktygsdesign eller för att specificera uppsättningen av giltiga IDEF1X-modeller. Beroende på syftet blir det lite olika modeller. Det finns ingen "en rätt modell". Till exempel måste en modell för ett verktyg som stöder att bygga modeller stegvis tillåta ofullständiga eller till och med inkonsekventa modeller. Metamodellen för formalisering betonar dock anpassning till begreppen formalisering och därför är ofullständiga eller inkonsekventa modeller inte tillåtna.

Metamodeller har två viktiga begränsningar. Först anger de syntax men inte semantik. För det andra måste en metamodell kompletteras med begränsningar i naturligt eller formellt språk. Den formella teorin för IDEF1X tillhandahåller både semantiken och ett sätt att exakt uttrycka de nödvändiga begränsningarna.

En metamodell för IDEF1X ges i figuren intill. Namnet på vyn är mm . Domänhierarkin och begränsningarna anges också. Begränsningarna uttrycks som meningar i metamodellens formella teori. Metamodellen definierar informellt uppsättningen av giltiga IDEF1X-modeller på vanligt sätt, som exempel på instanstabeller som motsvarar en giltig IDEF1X-modell. Metamodellen definierar också formellt uppsättningen av giltiga IDEF1X-modeller på följande sätt. Metamodellen, som en IDEF1X-modell, har en motsvarande formell teori. Teorins semantik definieras på vanligt sätt. Det vill säga, en tolkning av en teori består av en domän av individer och en uppsättning uppdrag:

Till varje konstant i teorin tilldelas en individ i domänen
Till varje n-är funktionssymbol i teorin tilldelas en n-är funktion över domänen
Till varje n-är predikatsymbol i teorin tilldelas en n-är relation över domänen.

I den avsedda tolkningen består individernas domän av åsikter, såsom produktion; enheter, såsom del och leverantör; domäner, såsom qty_on_hand; anslutningsförhållanden; kategorikluster; och så vidare. Om varje axiom i teorin är sant i tolkningen, så kallas tolkningen en modell för teorin. Varje modell för IDEF1X-teorin som motsvarar IDEF1X-metamodellen och dess begränsningar är en giltig IDEF1X-modell.

Se även

Den här artikeln innehåller material som är allmän egendom från National Institute of Standards and Technology .

Vidare läsning

Thomas A. Bruce (1992). Designa kvalitetsdatabaser med Idef1X informationsmodeller . Dorset House Publishing.
Y. Tina Lee & Shigeki Umeda (2000). "En IDEF1x informationsmodell för en försörjningskedjasimulering" .

externa länkar

ISO/IEC/IEEE 31320-2:2012
FIPS-publikation 184 Tillkännage IDEF1X-standarden december 1993 av Computer Systems Laboratory vid National Institute of Standards and Technology (NIST). (Återkallad av NIST 08 sep 02 se Återtagen FIPS genom numeriskt ordningsindex )
Federal Register vol. 73 / sid 51276 återkallelsebeslut
Översikt över IDEF1X Arkiverad 2016-03-08 på Wayback Machine på www.idef.com
IDEF1X Översikt från Essential Strategies, Inc.