Модуль 1 Метаонтология
Любая проектируемая система состоит из элементов и связей между ними. Представить можно в следующем виде : S = < A, R >, где A есть множество элементов системы, а R множество отношений между этими элементами Классифицировать проектируемую систему можно по одному из двух фундаментальных критериев различия : по типу элементов и по типу связей между элементами. Самыми большими по второму критерию классы описывают эпистемологические уровни рассматриваемых явлений. На основе эпистемологии базируется наука- системология. Классификация систем по отношениям в которой определяет способ разбиения на подобласти, как в традиционной науке происходит разделение на различные дисциплины и специальности.
Системная методология представляет собой совокупность методов изучения свойств различных классов систем и решения системных задач, т.е. задач, касающихся отношений в системах. Основой иерархической классификации систем в системологии является иерархия их эпистемологических уровней (структура далее в таблице).
Традиционная классификация прикладных областей Эпистемологическая классификация Наука Техника Другие области Эпистемологические уровни Физика Химия .. Механика Электроника .. Медицина Музыка .. .. .. .. Уровни 4, 5 МЕТАСИСТЕМЫ (отношения между определенными ниже отношениями) .. .. .. Уровень 3 СТРУКТУРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ (отношения между определенными ниже системами) .. .. ... Уровень 2 ПОРОЖДАЮЩИЕ СИСТЕМЫ (модели, генерирующие определенные ниже данные) .. .. ... Уровень 1 СИСТЕМЫ ДАННЫХ (данные, структура которых определена ниже) .. .. ... Уровень 0 ИСХОДНЫЕ СИСТЕМЫ (язык определения данных)
Уровень 0- исходная система, различаемая исследователем как таковая. На уровне 0 рассматриваются характеристики и взаимосвязи между свойствами исследуемой системы. Уровень 1- системы данных. После дополнения исходной системы данными, т.е. фактическими состояниями основных переменных при определенном наборе параметров, рассматривают новую (исходную системы с данными) как определенную на эпистемологическом уровне 1. Уровень 2- порождающие системы. Здесь задаются функциональные связи основных переменных, в число которых входят, определяемые соответствующей исходной системой и, возможно, некоторые дополнительные.
Уровень 3- структурированная система. В данной системе порождающие системы называются “ подсистемами ”. Они могут соединяться, т.е. иметь некоторые общие переменные. Это уровень представления структуры и параметров спроектированных объектов. Уровень 4 и выше – метасистемы. Метасистемы состоят из наборов, определенные на более низком уровне систем, и некоторой метахарактеристики (правила, отношения, процедуры), описывающей изменения в системах более низкого уровня.
IDEF- методология анализа процессов взаимодействия в производственных процессах. IDEF1X- IDEF1X (IDEF1 Extended ) — Data Modeling — методология построения реляционных структур (баз данных), относится к типу методологий «Сущность-взаимосвязь» (ER — Entity-Relationshi p ) и, как правило, используется для моделирования реляционных баз данных, имеющих отношение к рассматриваемой системе. В методике IDEF1 X выделяют следующие составляющие: концепцию; графический язык; метод построения модели; метод объединения моделей.
Стандарт IDEF1 X предназначен для определения структуры данных, которая представляется в виде схем. Концептуальная схема- единое определение данных в рамках одного предприятия, не ориентированное на какое-либо конкретное использование их и не зависящему от того, как физически осуществляется хранение данных или доступ к ним. Основная цель этой концептуальной схемы заключается в выработке непротиворечивой интерпретации и определении взаимосвязей данных для их объединения, совместного использования и управления целостностью данных.
Концептуальная схема должна обладать тремя важными свойствами: Она должна быть согласованной с инфраструктурой прикладной области и верной во всех сферах применения. При ее расширении новые данные должны определяться без изменения ранее определенных. Она должна удобно адаптироваться как к точкам зрения пользователей, так и к многообразию структур хранения данных и доступа к ним.
Стадия Ноль - это стадия установления контекста. В ней определяется область, охватываемая моделью, и устанавливаются цели моделирования. Стадия Один имеет своей целью установление набора сущностей (понятий, объектов), состав которых может пополняться на следующих стадиях. Стадия Два предназначена для определения отношений, существующих между сущностями.
На Стадии Три идентифицируются ключи (характеристические признаки понятий) для каждой сущности и определяется набор атрибутов этих ключей. На Стадии Четыре определяются неключевые, связанные с сущностями и заканчивается формирование для каждой сущности схемы понятия, связанного с ней.
Сущность – это совокупность похожих объектов/экземпляров (предметов, событий), которая именуется общим существительным, обладает ключом (однозначно идентифицирующим каждый экземпляр) и имеет один или несколько атрибутов (описывающих каждый экземпляр).
Связь типа “ р одитель-потомок ”. Это связь между сущностями, при которой каждый экземпляр одной сущности (родителя) ассоциирован с произвольным количеством экземпляров другой сущности (потомком), а каждый экземпляр сущности-потомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущности-родителя. Отношение дополнительно определяется с помощью указания мощности: какое количество экземпляров сущности- потомка может существовать для каждого экземпляра сущности- родителя. В IDEF1 X имеются следующие мощности отношений: ноль, один или более; один или более ( P ); ноль или один ( Z ); в точности N ( N ).
Специфические отношения, в том числе: Идентифицирующие ( I ) Неидентифицирующие ( U ) Отношения категоризации ( D ) Неспецифические отношения
Объект-потомок всегда зависим от идентификатора объекта-родителя.
В неидентифицирующих отношениях объект-потомок однозначно определяется без относительно его связи с объектом-родителем. Пунктирная линия изображает неидентифицирующие отношения между сущностью-родитель и сущностью-потомок.
Отношение категоризации это отношение между двумя или более сущностями, в котором каждый экземпляр одной сущности, называющейся сущностью-категорией, связан в точности с одним экземпляром одной и только одной из других сущностей, называемой общей сущностью
Неспецифическим или отношением “много-ко-многому” называется связь между двумя объектами, при которой каждый экземпляр первого объекта связан с произвольным количеством экземпляров второго и наоборот.
Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных со множеством реальных или абстрактных объектов (людей, объектов, мест, событий, состояний, идей, пар предметов и т.д.). Экземпляр атрибута - это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута.
В дополнение к "собственным" атрибутам сущности, являющимся основными характеристиками представляемых сущностью предметов, атрибут может "наследоваться" сущностью через специфическое отношение или отношение категоризации, в котором сущность является сущностью-потомком. Через отношение могут наследоваться только атрибуты первичных ключей.
Каждый атрибут идентифицируется уникальным именем, выражаемым грамматическим оборотом существительного (существительным и, возможно, присутствующими прилагательными и предлогами), описывающим представляемую атрибутом характеристику.
Атрибуты изображаются в виде списка их имен внутри блока ассоциированной сущности. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой.
Каждый атрибут должен иметь уникальное имя. Одному и тому же имени должно соответствовать одно и то же значение. Сущность может обладать любым количеством атрибутов. Каждый атрибут принадлежит в точности одной сущности. Сущность может обладать любым количеством наследуемых атрибутов, но наследуемый атрибут должен быть частью первичного ключа соответствующей сущности-родителя или общей сущности.
Каждый экземпляр сущности должен иметь значение для каждого атрибута (правило необращения в ноль). Ни один из экземпляров сущности не может обладать более чем одним значением для связанного с сущностью атрибута (правилом неповторяемости ).
Сущность должна обладать атрибутом или комбинацией атрибутов, чьи значения однозначно определяют каждый экземпляр сущности. Эти атрибуты образуют первичный ключ сущности. Возможный ключ сущности - это один или несколько атрибутов, чьи значения однозначно определяют каждый экземпляр сущности. Каждая сущность должна обладать хотя бы одним возможным ключом.
При существовании нескольких возможных ключей один из них, ключей, обозначается в качестве первичного ключа, а остальные – как альтернативные ключи. Простой ключ состоит из единственного ключевого атрибута. Составной ключ состоит из более чем одного атрибута, каждый из которых располагается в отдельной строке над чертой.
Каждая сущность должна обладать первичным ключом. Каждая сущность может обладать любым числом альтернативных ключей. Первичный или альтернативный ключ может состоять из одного атрибута или комбинации атрибутов. Отдельный атрибут может быть частью более чем одного ключа, первичного или альтернативного.
Атрибуты, входящие в первичные или альтернативные ключи сущности, могут быть собственными для сущности или наследоваться через отношения. Первичные и альтернативные ключи должны содержать только необходимые для однозначной идентификации атрибуты, т.е. при исключении из ключа любого атрибута не все экземпляры сущности могут быть однозначно определены (правило наименьшего ключа).
Если первичный ключ состоит более чем из одного атрибута, то значение любого неключевого атрибута должно функционально зависеть от всего первичного ключа, т.е. если первичный ключ известен, то известно значение каждого неключевого атрибута, и значение неключевого атрибута не может быть определено с помощью только части первичного ключа (правило полной функциональной зависимости). Каждый неключевой атрибут должен функционально зависеть только от первичного и альтернативных ключей, т.е. значение неключевого атрибута не может определяться значением другого неключевого атрибута (правило отсутствия транзитивной зависимости).
Если между двумя сущностями имеется специфическое отношение связи или категоризации, то атрибуты, входящие в первичный ключ родительской или общей сущности, наследуются в качестве атрибутов сущностью-потомком или категорией сущностью соответственно. Эти наследуемые атрибуты называются внешними ключами. Если внешний ключ сущности-родителя наследуется в качестве первичного ключа сущности потомка, то это идентифицирующие отношения. Если не наследуется, то отношения неидентифицирующие. В отношении категоризации и общая сущность, и сущности-категории изображают один и тот же предмет реального мира. Поэтому для всех сущностей-категорий первичный ключ наследуется через отношение категоризации из первичного ключа общей сущности.
Внешний ключ изображается с помощью помещения внутрь блока сущности имен наследуемых атрибутов, после которых следуют буквы FK в скобках (FK)
В некоторых случаях сущность-потомок может иметь несколько отношений с одной и той же сущностью-родителем. Одна и та же деталь может служить как компонентой, из которой производится узел (т.е. деталь может быть компонентой одного или многих узлов), так и иногда быть узлом, в который собираются компоненты (т.е. деталь может быть узлом для одной или более деталей-компонент). Когда отдельный атрибут наследуется более одного раза, для каждого случая должно назначаться имя роли.
Имена ролей, как и имена атрибутов, являются грамматическими оборотами существительного. За именем роли следует имя наследуемого атрибута, отделенное точкой.
Каждая сущность должна содержать отдельный внешний ключ для каждого специфического отношения связи или категоризации, в котором эта сущность является сущностью-потомком или сущностью-категорией. Первичный ключ общей сущности должен наследоваться в качестве первичного ключа для каждой сущности-категории. Сущность не должна содержать двух полных внешних ключей, которые идентифицируют один и тот же экземпляр одной и той же родительской или общей сущности для каждого экземпляра сущности-потомка или сущности-категории (в противном случае существует только одно отношение и необходим только один внешний ключ).
Каждый наследуемый атрибут сущности-потомка или сущности-категории должен представлять атрибут из первичного ключа связанной родительской или общей сущности. Наоборот, каждый атрибут первичного ключа родительской или общей сущности должен быть наследуемым атрибутом в связанной сущности-потомке или сущности-категории. Каждое присвоенное наследуемому атрибуту имя роли должно быть уникальным, а одному и тому же имени должен соответствовать один и тот же смысл. Кроме того, один и тот же смысл не может соответствовать различным именам, если только эти имена не являются псевдонимами. Один наследуемый атрибут может быть частью более чем одного внешнего ключа, если этот атрибут всегда имеет одно и то же значение для всех внешних ключей в любом данном экземпляре сущностей.
В определенных случаях возникает миграция ключей, когда ключевые атрибуты перемещаются из одной сущности в другую. Миграция ключей подчиняется следующим правилам: Миграция всегда имеет место в связанной паре из независимой в зависимую сущность. Ключи в целом должны мигрировать по каждому отношению, разделяемому парой сущностей. Неключевые атрибуты не мигрируют.
Следующие темы : Язык функционального моделирования систем IDEF0 Функциональная модель жизненного цикла изделий Контакты для связи : Минев Юрий Александрович yuryminev@mail.ru – эл. почта
