IDEF

IDEF方法:系统工程师工具箱的一部分

IDEF最初是ICAM定义的缩写,并在1999年将其更名为集成定义,是系统软件工程领域的建模语言家族。它们涵盖了从功能建模到数据,仿真,面向对象的分析和设计以及知识获取的广泛用途。这些定义语言是在美国空军资助下开发的,尽管他们仍然最常使用,以及其他军事和美国国防部(DOD)机构,但仍在公共领域中。

IDEF家族的最广泛认可和使用的组件是IDEF0 ,这是SADT上的功能建模语言,以及IDEF1X ,它解决了信息模型数据库设计问题。

IDEF方法的概述

IDEF是指一个建模语言家族,涵盖了从功能建模到数据,仿真,面向对象的分析/设计和知识获取的广泛用途。最终,IDEF方法已定义为IDEF14:

  • IDEF0 :功能建模
  • IDEF1 :信息建模
  • IDEF1X :数据建模
  • IDEF2 :仿真模型设计
  • IDEF3 :过程描述捕获
  • IDEF4 :面向对象的设计
  • IDEF5 :本体描述捕获
  • IDEF6 :设计合理捕获
  • IDEF7:信息系统审核
  • IDEF8:用户界面建模
  • IDEF9:业务约束发现
  • IDEF10:实施体系结构建模
  • IDEF11:信息伪影建模
  • IDEF12:组织建模
  • IDEF13:三式映射设计
  • IDEF14:网络设计

在1995年,只开发了IDEF0IDEF1XIDEF2IDEF3IDEF4 。其他一些IDEF概念具有一些初步设计。最后的一些努力是1995年的新IDEF开发,以建立可靠的商业限制方法IDEF9,Design Aigational Caption capture IDEF6 ,人类系统,交互设计IDEF8和网络设计IDEF14。

方法IDEF7,IDEF10,IDEF11,IDEF 12和IDEF13尚未开发出其最初的定义。

历史

IDEF最初代表ICAM定义,由1970年代在美国空军材料实验室,俄亥俄州的Wright-Patterson空军基地发起,由Dennis E. Wisnosky ,Dan L. Shunk等。并于1980年代完成。 IDEF是美国空军ICAM倡议的产物。 IEEE将IDEF的缩写重现为整合定义。”

生产IDEF的特定项目是ICAM项目优先级111和112(后来重新编号1102)。随后的集成信息支持系统(IISS)项目优先级6201、6202和6203试图创建一个可以在异质物理计算环境中运行的信息处理环境。由于新建模技术的应用而获得的经验,IDEF的进一步发展发生在这些项目下。 IISS努力的目的是创建“通用子系统”,这些系统可以由许多合作企业(例如美国国防承包商和友好国家的武装力量)使用。

在ICAM 1102努力时,有许多用于存储计算机数据的数据模型方法 -顺序VSAM ),层次结构IMS ),网络Cincom的总和CodasylCullinetIDMS )。关系数据模型只是作为考虑构造数据以方便,高效和准确访问的一种有希望的方式。关系数据库管理系统尚未成为数据管理的一般标准。

ICAM计划办公室认为创建一种描述大型系统数据内容的“中性”方式是有价值的。新兴的学术文献表明,需要方法来独立于物理存储的方式处理数据。因此,创建IDEF1语言是为了允许对数据结构的中性描述,无论存储方法或文件访问方法如何,都可以应用的数据结构。

IDEF1是由Hughes Aircraft Company的Robert R. Brown在ICAM计划优先级开发的,该公司与Softech,Inc。Brown合同。Brown以前曾在Rockwell International工作时负责IMS的发展。罗克韦尔(Rockwell)选择不将IMS作为可销售的产品,而是在开发过程中担任支持承包商的IBM ,随后接管了该产品,并成功地为市场开发了它。布朗将他的休斯同事蒂莫西·拉米(Timothy Ramey)称为IDEF1的发明者,是对信息结构进行建模的可行形式主义。休斯的两个研究人员建立在当时的想法和与该领域许多名人的互动的基础上。特别是,IDEF1借鉴以下技术:

开发IDEF1的努力既导致了一种新的信息建模方法,也导致了它以“制造的参考信息模型”形式使用的示例。后一个工件是由D. Appleton Company(DACOM)的DS Coleman开发的,该公司是休斯和拉米(Ramey)指导下的分包商。 DACOM的人员成为IDEF1建模的专家,随后生产了IDEF1建模技术的培训课程和随附的材料。

IDEF1的经验表明,将信息需求转换为数据库设计比最初预期的要困难得多。 IDEF1信息建模技术的最有益的价值是其代表数据独立于存储和使用这些数据的能力。它为数据建模者和数据分析师提供了一种在需求收集过程中表示数据需求的方法。这使设计人员能够确定了解数据要求的性质之后要使用的DBM,从而减少了数据需求与DBM的功能和局限性之间的“不匹配”。然而,事实证明,将IDEF1模型转换为数据库设计很困难。

IDEF建模语言

IDEF0

IDEF0图的示例:维持可偿还备件的过程的函数模型

IDEF0功能建模方法旨在建模组织或系统的决策,行动和活动。它源自Douglas T. Ross and Softech,Inc。开发的已建立的图形建模结构化分析和设计技术(SADT),以其原始形式,IDEF0包括图形建模语言(语法语义)的定义,也包括一个描述开发模型的综合方法。美国空军委托SADT开发人员开发一种函数模型方法,用于分析和传达系统的功能观点。 IDEF0应通过简化的图形设备帮助组织系统分析并促进分析师与客户之间的有效沟通。

IDEF1X

IDEF1X图的示例

为了满足IISS-6202项目中确定的数据建模增强要求,分包商DACOM获得了逻辑数据库设计技术(LDDT)及其支持软件(ADAM)的许可。 LDDT是由数据库设计组的Robert G. Brown于1982年开发的,该小组完全在IDEF计划之外,并且不了解IDEF1。 LDDT以专门旨在支持数据建模以及将数据模型转换为数据库设计的方式,将关系数据模型,E – R模型和概括的元素结合在一起。 LDDT的图形语法不同于IDEF1的图形语法,更重要的是,LDDT包含IDEF1中不存在的相互关联的建模概念。 Mary E. Loomis在可能的情况下,使用与IDEF1兼容的术语,对LDDT的大量LDDT的语法和语义进行了简明的摘要。 DACOM标记了结果IDEF1X并将其提供给ICAM程序。

由于IDEF计划是由政府资助的,因此这些技术在公共领域。除了DACOM以杠杆名义出售的Adam软件外,许多案例工具还使用IDEF1X作为其表示建模的表示技术。

IISS项目实际上生产了将在异质计算环境中运行的信息处理环境的工作原型。当前在JavaJDBC等技术中的进步正在实现IISS首次证明的计算环境中普遍存在和多功能性的目标。

IDEF2和IDEF3

IDEF3建模的增强过渡示意图的示例

第三IDEF(IDEF2)最初是作为用户界面建模方法的。但是,由于集成的计算机辅助制造(ICAM)程序需要模拟建模工具,因此由此产生的IDEF2是一种代表制造系统中资源行为的时间变化的方法,为基于数学模型的仿真规范提供了一个框架。 ICAM中的方法论计划的目的是纠正这种情况,但资金的限制不允许发生这种情况。结果,缺乏支持系统用户视图描述结构的方法是IDEF系统的主要缺点。从方法论的角度来看,基本问题是需要区分系统(现有或建议的)应该执行的描述以及预测系统将要做什么的代表性仿真模型。后者是IDEF2的焦点,前者是IDEF3的焦点。

IDEF4

IDEF4行为图

IDEF4的开发源于认识到,在传统的数据处理应用程序中可以实现由面向对象的编程范式产生的模块化,可维护性和代码可重复性。以对象为导向的编程范式支持大型复杂分布式系统中数据级集成的可靠能力也是传统数据处理社区对这项技术广泛兴趣的主要因素。

IDEF4是为使用面向对象的语言(例如Common Lisp对象系统口味SmallTalkObjective-CC ++等)的软件设计人员开发的设计工具。由于有效使用面向对象的范例需要与传统程序或数据库语言所使用不同的思考过程,因此标准方法(例如结构图数据流程图和传统数据设计模型(层次,关系,关系和网络))是不够的。 IDEF4试图提供必要的设施来支持面向对象的设计决策过程。

IDEF5

圆珠笔的IDEF5组成示意图的示例

IDEF5或本体论描述捕获方法的集成定义是一种软件工程方法,用于开发和维护可用,准确,域本体。在计算机科学本体的领域中,用于捕获特定领域中的概念和对象以及相关的关系和含义。此外,本体捕获通过标准化术语并创造信息重用的机会来帮助协调项目。 IDEF5本体捕获方法已经开发出来可靠地以人类对特定领域的理解的方式可靠地构建本体。

在IDEF5方法中,通过捕获有关真实对象,它们的属性和它们的相互关系的某些断言的内容来构建一个本体,并以直观和自然的形式代表该内容。 IDEF5方法具有三个主要组成部分:一种用于支持概念本体分析的图形语言,一种用于详细本体论表征的结构化文本语言以及一个为有效本体捕获的指南的系统过程。

IDEF6

IDEF6 IDEF4设计活动的模型

IDEF6或设计构成捕获的集成定义是一种促进对企业系统开发中使用的设计理由的获取,表示和操纵的方法。理由是使设计师选择特定策略或设计功能的原因,理由,基本动机或借口。更简单地说,基本原理被解释为问题的答案:“为什么以这种方式进行这种设计?”大多数设计方法都集中在设计上(即最终产品上,而不是为什么设计就是这样)。

IDEF6是具有所需概念资源和语言能力的方法

  1. 代表构成给定系统中设计基本原理的信息的性质和结构,
  2. 将该基本原理与系统的设计规范,模型和文档联系起来。

IDEF6适用于信息系统开发过程的所有阶段,从初始概念化到初步和详细的设计活动。在将软件系统的详细设计决策降低到编码阶段的范围内,IDEF6技术也应在软件构建过程中使用。

IDEF8

IDEF8或人类系统互动设计的集成定义是一种生产用户与其操作系统之间相互作用高质量设计的方法。系统的特征是执行功能以实现特定目标的对象集合。用户交互的系统可以是任何系统,不一定是计算机程序。在IDEF8方法中,在三个级别的规范中设计了人类系统的相互作用。第一级定义了系统操作的理念,并产生了一组模型和整体系统过程的文本描述。设计的第二层指定以角色使用的方案。 IDEF8设计的第三级用于人体系统设计详细信息。在此级别的设计级别上,IDEF8提供了一个隐喻库,以帮助用户和设计人员根据其他行为更熟悉的对象指定所需的行为。隐喻提供了一个从熟悉的,具体的对象和经验方面的抽象概念模型。

IDEF9

典型的业务系统

IDEF9或业务约束发现的集成定义旨在帮助对业务系统中约束的发现和分析。推动IDEF9开发的主要动机是承认,伪造企业系统的约束收集通常是不明确定的。关于存在哪些约束以及这些约束如何相互作用的知识是不完整的,脱节的,分布的,并且通常是完全未知的。正如活生物体不需要意识到控制某些行为的遗传或自主约束一样,组织也可以(而且大多数)表现良好,而无需明确了解构造系统的胶水。但是,为了以可预测的方式修改业务,这些约束的知识与遗传学知识一样至关重要。

IDEF14

IDEF14或网络设计方法的集成定义是一种针对计算机通信网络建模和设计的方法。它可用于建模现有(“原样”)或设想(“待”)网络。它可以帮助网络设计人员研究潜在的网络设计并记录设计理由。 IDEF14研究项目的基本目标是根据人们对良好网络设计的需求发展而来的,可以快速,准确地实施。