IDEF1X

IDEF1X图的示例。

信息建模的集成定义(IDEF1X)是用于开发语义数据模型数据建模语言。 IDEF1X用于生成图形信息模型,该模型代表环境或系统信息的结构和语义

IDEF1X允许构建语义数据模型,这些模型可以支持数据管理作为资源,信息系统的集成以及计算机数据库的构建。该标准是软件工程领域中IDEF模型语言家族的一部分。

概述

数据建模技术用于以标准,一致且可预测的方式对数据进行建模,以将其作为资源进行管理。它可以用于定义和分析组织内数据资源的标准方法的项目。这样的项目包括将数据建模技术纳入方法论,将数据作为资源管理,集成信息系统或设计计算机数据库。 IDEF1X标准的主要目标是提供:

  • 完全理解和分析组织数据资源的手段
  • 表示和传达数据复杂性的常见方法
  • 一种用于展示运行企业所需数据的总体视图的技术
  • 用于定义与应用程序无关的数据视图,该视图可以由用户验证并转换为物理数据库设计
  • 一种从现有数据资源中得出集成数据定义的技术。

IDEF1X的主要目标是支持集成。集成方法的重点是对数据资源的单个语义定义的捕获,管理和使用,称为“概念模式”。 “概念架构”提供了企业中数据的单个集成定义,该定义不会偏向任何单个数据应用,并且与数据的物理存储或访问方式无关。该概念模式的主要目的是对可用于集成,共享和管理数据完整性的数据之间的含义和相互关系的含义和相互关系的定义一致。概念模式必须具有三个重要特征:

  • 与所有应用领域的业务基础架构和真实的基础架构一致
  • 可扩展,以便可以在不更改先前定义的数据的情况下定义新数据
  • 可以转换为所需的用户视图以及各种数据存储和访问结构。

历史

由于集成计算机辅助制造计划(ICAM)计划,美国空军在1970年代中期首先认识到对语义数据模型的需求。该计划的目的是通过系统地应用计算机技术来提高制造生产率。 ICAM计划确定了为提高制造生产率的人们提供更好分析和沟通技术的需求。结果,ICAM程序开发了一系列称为IDEF(ICAM定义)方法的技术,其中包括以下内容:

  • IDEF0用于生成“功能模型”,这是环境或系统中活动或过程的结构化表示
  • IDEF1用于生成“信息模型”,该模型代表环境或系统中信息的结构和语义
  • IDEF2用于产生“动力学模型”。

ICAM计划在1981年根据当前的研究和行业需求于1981年发布了IDEF信息建模(IDEF1)的初始方法。这种方法的理论根源于Edgar F. Codd关于关系模型理论的早期工作,而Peter Chen实体关系模型上。最初的IDEF1技术是基于Hughes Aircraft的RR Brown博士和D. Appleton Company(DACOM)的DS Coleman先生(DACOM)的工作,以及Charles BachmanPeter Chen ,Ma Melkanoff博士和Ma Melkanoff博士的批判性审查和影响力。 GM Nijssen博士

1983年,美国空军根据ICAM计划启动了综合信息支持系统(I2S2)项目。该项目的目的是提供启示技术,以逻辑和物理地整合一个异质的计算机硬件和软件网络。由于该项目和行业经验,人们对信息建模的增强技术的需求得到了认可。

从空军IDEF计划的合同管理员的角度来看,IDEF1X是ICAM IISS-6201项目的结果,并由IISS-6202项目进一步扩展。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。从建模技术的技术内容的角度来看,IDEF1X是LDDT的重命名。

2008年9月2日,相关的NIST标准(FIPS 184)已撤回(《联邦注册册》第73卷 /第51276页[1] )。

自2012年9月以来,IDEF1X是国际标准ISO/IEC/IEEE 31320-2:2012的一部分。该标准描述了IDEF1X97的语法和语义,该语法由两种概念建模语言组成:一种与FIPS 184兼容的“键入风格”语言,该语言支持关系和扩展的关系数据库,以及一种适合新的“身份风格”语言对像数据库和面向对象的建模。

逻辑数据库设计技术

逻辑数据库设计技术(LDDT)于1982年由数据库设计组的Robert G. Brown完全在IDEF计划之外开发,并且不了解IDEF1。然而,IDEF1和LDDT的中心目标是相同的:通过对涉及的现实世界实体进行建模,生成企业所需的持久信息的数据库模型。 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, ER模型和数据概括的元素组合在一起。

LDDT包括一个环境(命名空间)层次结构,多个模型,概括/专业化的建模以及由原定的角色命名功能支持的主要和外国密钥的明确表示。主要的键和明确的角色命名外国钥匙有时表达了微妙的唯一性和参考完整性约束,最终设计的任何类型的数据库都需要知道和尊重。数据库设计是否使用LDDT模型的基于完整性约束的密钥作为数据库访问密钥或索引是一个完全独立的决定。 LDDT模型的精度和完整性是使模型相对平稳转换为数据库设计的重要因素。早期的LDDT模型转换为IBM层次数据库IMS的数据库设计。后来的模型被转换为Cullinet网络数据库,IDM和许多关系数据库的数据库设计。

LDDT软件,亚当,支持的视图(模型)输入,视图合并,选择性(子集)查看,名称空间继承,归一化,视图的质量保证分析,实体关系图和报告生成,转换为表示为SQL数据的关系数据库声明语句和参考完整性检查SQL。逻辑模型用结构建模语言序列化。

LDDT的图形语法不同于IDEF1的图形语法,更重要的是,LDDT包含IDEF1中不存在的许多相互关联的建模概念。因此,Dacom的Mary E. Loomis并没有扩展IDEF1,而是使用与IDEF1兼容的术语,对LDDT的大量LDDT的语法和语义进行了简要摘要。 DACOM标记了结果IDEF1X并将其提供给ICAM计划,该计划于1985年发布。(IEEE 1998,p。III)(Bruce 1992,p。xii)Dacom还将Adam软件转换为C,并以命名杠杆出售。

IDEF1X构建块

实体
一类真实或抽象的事物(人,对象,地方,事件,想法,事物组合等)的表示,它们被认为是同一类的实例,因为它们具有相同的特征并可以参与相同的关系。
所有相同的数据类型的一组命名的数据值(固定或可能是无限的),绘制属性实例的实际值。每个属性都必须在一个基础域上定义。多个属性可能基于相同的基础域。
属性
实体的某些或所有实例共有的属性或特征。属性代表在实体上下文中使用域的使用。
钥匙
一个实体的属性或属性的组合,其值唯一地识别每个实体实例。每个这样的集合构成一个候选密钥。
主键
候选密钥被选为实体的唯一标识符。
外国钥匙
儿童或类别实体实例属性的属性或属性的组合,其值与相关父或通用实体实例的主要密钥中的属性匹配。可以将外键视为通过特定的连接或分类关系的父或通用实体的主要密钥“迁移”的结果。可以为外国密钥中属性的属性或组合分配一个角色名称,以反映其在儿童或类别实体中的作用。
关系
两个实体的实例或同一实体实例之间的关联。
连接关系
除关联外,没有语义的关系。请参阅约束,基数。
分类关系
两个实体的实例代表相同的真实或抽象事物的关系。一个实体(通用实体)代表完整的事物集,另一个(类别实体)代表这些事物的子类型或子分类。类别实体可能具有一个或多个特征,或与另一个实体的实例的关系,而不是所有通用实体实例共享的。类别实体的每个实例都是通用实体的实例。
非特异性关系
一个实体实例可以与其他实例有关的关系。
查看水平
IDEF1X:实体关系(ER),基于密钥(KB)和完全归因(FA)中定义了三个级别的观点。它们在抽像水平上有所不同。 ER级别是最抽象的。它模拟了主题领域最基本的要素 - 实体及其关系。它通常比其他级别更广泛。 KB级别添加键,FA级别添加了所有属性。

IDEF1X主题

三个模式方法

三个模式方法

软件工程中的三秒钟方法是构建信息系统和系统信息管理的一种方法,该方法将概念模型作为实现数据集成的关键。

架构是一个模型,通常由图表描绘,有时伴随着语言描述。在这种方法中使用的三个模式是:

  • 用户视图的外部模式
  • 概念模式集成了外部模式
  • 定义物理存储结构的内部模式。

在中心,概念模式将概念本体论定义为用户思考并谈论它们。物理模式描述了数据库中存储的数据的内部格式,外部模式定义了呈现给应用程序程序的数据的视图。该框架试图允许将多个数据模型用于外部模型。

建模指南

在第一阶段 - 实体定义中综合实体

建模过程可以分为模型开发的五个阶段。

零阶段 - 项目启动
项目起始阶段的目标包括:
  • 项目定义 - 关于必须做的事情,为什么以及如何完成的一般陈述
  • 原始资料 - 获取原始资料的计划,包括索引和备案
  • 作者公约 - 作者选择制作和管理模型的惯例(可选方法)的基本声明。
第一阶段 - 实体定义
实体定义阶段的目的是识别和定义属于正在建模的问题域内的实体。
第二阶段 - 关系定义
关系定义阶段的目的是识别和定义实体之间的基本关系。在建模的这个阶段,某些关系可能是非特异性的,并且需要在随后的阶段进行额外的完善。第二阶段的主要输出是:
  • 关系矩阵
  • 关系定义
  • 实体级图。
第三阶段 - 关键定义
关键定义阶段的目标是:
  • 完善第二阶段的非特异性关系
  • 定义每个实体的关键属性
  • 迁移主要钥匙以建立外国钥匙
  • 验证关系和钥匙。
第四阶段 - 属性定义
属性定义阶段的目标是:
  • 开发一个属性池
  • 建立属性所有权
  • 定义非键属性
  • 验证和完善数据结构。

IDEF1X元模型

IDEF1X的元模型。

元模型是建模系统构造的模型。像任何模型一样,它用于表示模型主题和理由 - 在这种情况下,IDEF1X。元模型用于推理IDEF1X,即IEDEF1X的结构是什么以及它们如何相互关系。显示的模型是IDEF1X的IDEF1X模型。此类元模型可用于各种目的,例如存储库设计,工具设计,也可以用于指定有效的IDEF1X模型集。根据目的,导致模型有些不同。没有“正确的模型”。例如,一个工具的模型逐步支持建筑模型必须允许模型不完整甚至不一致。但是,用于形式化的元模型强调与形式化的概念以及不完整或不一致的模型保持一致。

元模型有两个重要的局限性。首先,它们指定语法,但不是语义。其次,必须对自然语言或形式语言的限制进行补充。 IDEF1X的形式理论既提供了语义和精确表达必要约束的方法。

IDEF1X的元模型在相邻的图中给出。视图的名称是mm 。还给出了域层次结构和约束。约束在元模型的形式理论中表示为句子。元模型以通常的方式非正式地定义了有效的IDEF1X模型集,为与有效的IDEF1X模型相对应的示例实例表。元模型还以以下方式正式定义了有效的IDEF1X模型集。作为IDEF1X模型的元模型具有相应的形式理论。该理论的语义是通过标准方式定义的。也就是说,对理论的解释由个人和一组作业组成:

  • 对于理论中的每个常数,分配了域中的个体
  • 对于理论中的每个n-ary函数符号,分配了域上的n-ary函数
  • 对于理论中的每个n- Ary谓词符号,分配了域上的N- ARY关系。

在预期的解释中,个人的领域包括生产等观点;实体,例如部分和供应商;域,例如qty_on_hand;连接关系;类别簇;等等。如果该理论中的每个公理在解释中都是正确的,则该解释称为理论的模型。与IDEF1X META模型相对应的IDEF1X理论的每个模型及其约束都是有效的IDEF1X模型。

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