Лабораторная работа №3. «Методика построения функциональной модели предметной области для проектирования автоматизированной системы управления  ( IDEF 1 X )».

Цель работы: Целью работы является изучение принципов разработки и формализации предметной области в виде информационной модели (IDEF1X)

Исходная информационная модель.

Рис. 3.1

Основные теоретические положения

Важнейшая цель информационной модели заключается в выработке непротиворечивой интерпретации данных и взаимодействий между ними с тем, что необходимо для интеграции, совместного использования и управления целостностью данных.

Появление понятий концептуальной схемы данных привело к методологии семантического моделирования данных, т.е. к определению значений данных в контексте их взаимосвязей с другими данными.

В 1983 году в рамках проекта военного ведомства США "Интегрированные системы информационной поддержки" (ICAM) была создана методология семантического моделирования данных IDEF1X (расширение методологии IDEF1), позволяющая логически объединять в сеть неоднородные вычислительные системы.

Методология IDEF1X - один из подходов к семантическому моделированию данных, основанный на концепции Сущность - Отношение (Entity-Relationship), это инструмент для анализа информационной структуры систем различной природы.

Информационная модель, построенная с помощью IDEF1X-методологии, представляет логическую структуру информации об объектах системы.

Эта информация является необходимым дополнением функциональной IDEF0-модели, детализирует объекты, которыми манипулируют функции системы.

Концептуально IDEF1X-модель можно рассматривать как проект логической схемы базы данных для проектируемой системы.

Сущность обладает одним или несколькими атрибутами

Сущности

"Сущность" представляет множество реальных или абстрактных предметов (людей, объектов, мест, событий, состояний, идей, пар предметов и т.д.), обладающих общими атрибутами или характеристиками.

Отдельный элемент этого множества называется "экземпляром сущности".

Каждая сущность может обладать любым количеством отношений с другими сущностями.

Сущность является "независимой", если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями.

Сущность называется "зависимой", если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности.

Сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через отношение.

Сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый образец сущности.

Каждая сущность может обладать любым количеством отношений с другими сущностями модели.

Если внешний ключ целиком используется в качестве первичного ключа сущности или его части, то сущность является зависимой от идентификатора.

И наоборот, если используется только часть внешнего ключа или вообще не используются внешние ключи, то сущность является независимой от идентификатора.

Пример независимой сущности (рис. 3.2):

Рис. 3.2

Пример зависимой сущности (рис. 3.3):

 

Рис. 3.3

Отношения

Отношение связи, называемое также "отношение родитель-потомок", - это связь между сущностями, при которой каждый экземпляр одной сущности, называемой родительской сущностью, ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров другой сущности, называемой сущностью-потомком, а каждый экземпляр сущности-потомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущности-родителя.

Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то отношение называется "идентифицирующим отношением".

В противном случае отношение называется неидентифицирующим.

Пример неидентифицирующего отношения (рис. 3.4):

Рис. 3.4

Отношение связи изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком с точкой на конце линии у сущности-потомка. Идентифицирующее отношение изображается сплошной линией, пунктирная линия изображает неидентифицирующее отношение.

Пример идентифицирующего отношения (рис. 3.5):

Рис. 3.5

Отношению дается имя, выражаемое грамматическим оборотом глагола.

Имя отношения всегда формируется с точки зрения родителя, так что может быть образовано предложение, если соединить имя сущности-родителя, имя отношения, выражение мощности и имя сущности-потомка.

Отношение дополнительно определяется с помощью указания мощности: какое количество экземпляров сущности-потомка может существовать для сущности-родителя.

Так как некоторые реально существующие объекты являются категориями других реально существующих объектов, то некоторые сущности должны, в некотором смысле, быть категориями других сущностей.

Атрибуты

Сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые являются либо собственными для сущности, либо наследуются через отношение.

Атрибуты однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности.

Каждый атрибут идентифицируется уникальным именем.

 

Атрибуты изображаются в виде списка их имен внутри блока ассоциированной сущности, причем каждый атрибут занимают отдельную строку.

Определяющие первичный ключ атрибуты размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой.

 

Правила атрибутов.

1) Каждый атрибут должен иметь уникальное имя, одному и тому же имени должно соответствовать одно и то же значение. Одно и то же значение не может соответствовать различным именам.

2) Сущность может обладать любым количеством атрибутов. Каждый атрибут принадлежит в точности одной сущности.

3) Сущность может обладать любым количеством наследуемых атрибутов, но наследуемый атрибут должен быть частью первичного ключа соответствующей сущности-родителя или общей сущности.

4) Для каждого экземпляра сущности должно существовать значение каждого его атрибута (правило необращения в нуль).

5) Ни один из экземпляров сущности не может обладать более чем одним значением для связанного с ней атрибута (правило неповторения).

 

 

Техника построения модели

Техника создания IDEF1X-модели заключается в выявлении сущностей, определении их атрибутов, неспецифических ("многие-ко-многим") отношений между ними.

Затем, следуя определенным правилам, модель детализируется таким образом, чтобы все сложные виды отношений типа "многие-ко-многим" были раскрыты и заменены соответствующим множеством простых отношений.

При этом необходимо следить за правильностью наследования первичных ключей, описание вторичных ключей и их атрибутов.