IDEF1X

IDEF1X (Integration DEFinition for information modeling) és un llenguatge de modelització de dades per al desenvolupament de models de dades semàntics. IDEF1X s'utilitza per produir un model d'informació gràfic que representa l'estructura i la semàntica de la informació dins d'un entorn o sistema.^[1]

Exemple d'un diagrama IDEF1X.

IDEF1X permet la construcció de models de dades semàntics que poden servir per donar suport a la gestió de dades com a recurs, la integració de sistemes d'informació i la construcció de bases de dades informàtiques. Aquest estàndard forma part de la família IDEF de llenguatges de modelització en el camp de l'enginyeria de programari.^[2]

Visió general

Una tècnica de modelització de dades s'utilitza per modelar dades d'una manera estàndard, coherent i predictible per tal de gestionar-les com un recurs. Es pot utilitzar en projectes que requereixen un mitjà estàndard per definir i analitzar els recursos de dades dins d'una organització. Aquests projectes inclouen la incorporació d'una tècnica de modelització de dades a una metodologia, la gestió de dades com a recurs, la integració de sistemes d'informació o el disseny de bases de dades informàtiques. Els objectius principals de l'estàndard IDEF1X són proporcionar:^[3]

• Mitjans per comprendre i analitzar completament els recursos de dades d'una organització
• Mitjans comuns per representar i comunicar la complexitat de les dades
• Una tècnica per presentar una visió general de les dades necessàries per gestionar una empresa
• Mitjans per definir una vista de dades independent de l'aplicació que pugui ser validada pels usuaris i transformada en un disseny de base de dades física.
• Una tècnica per derivar una definició de dades integrades a partir de recursos de dades existents^[4]

Un objectiu principal d'IDEF1X és donar suport a la integració. L'enfocament de la integració se centra en la captura, la gestió i l'ús d'una única definició semàntica del recurs de dades anomenada "esquema conceptual". L'"esquema conceptual" proporciona una única definició integrada de les dades dins d'una empresa que no està esbiaixada cap a cap aplicació única de dades i és independent de com s'emmagatzemen o s'accedeix físicament a les dades. L'objectiu principal d'aquest esquema conceptual és proporcionar una definició coherent dels significats i les interrelacions entre les dades que es poden utilitzar per integrar, compartir i gestionar la integritat de les dades. Un esquema conceptual ha de tenir tres característiques importants:

• Coherent amb la infraestructura del negoci i cert en totes les àrees d'aplicació
• Extensible, de manera que es poden definir noves dades sense alterar les dades definides prèviament
• Transformable tant a les vistes d'usuari requerides com a una varietat d'estructures d'emmagatzematge i accés a dades.^[5]

Història

La necessitat de models de dades semàntiques va ser reconeguda per primera vegada per la Força Aèria dels Estats Units a mitjans dels anys setanta com a resultat del Programa de Fabricació Assistida per Ordinador Integrat (ICAM). L'objectiu d'aquest programa era augmentar la productivitat de la fabricació mitjançant l'aplicació sistemàtica de la tecnologia informàtica. El Programa ICAM va identificar la necessitat de millors tècniques d'anàlisi i comunicació per a les persones involucrades en la millora de la productivitat de la fabricació. Com a resultat, el Programa ICAM va desenvolupar una sèrie de tècniques conegudes com a mètodes IDEF (definició ICAM) que incloïen les següents:

• IDEF0 s'utilitza per produir un "model de funcions", que és una representació estructurada de les activitats o processos dins de l'entorn o sistema.
• IDEF1 s'utilitza per produir un "model d'informació" que representa l'estructura i la semàntica de la informació dins de l'entorn o sistema.
• IDEF2 s'utilitza per produir un "model dinàmic".

L'enfocament inicial del modelatge d'informació IDEF (IDEF1) va ser publicat pel programa ICAM el 1981, basat en la recerca actual i les necessitats de la indústria. Les arrels teòriques d'aquest enfocament provenen dels primers treballs d'Edgar F. Codd sobre la teoria de models relacionals i de Peter Chen sobre el model entitat-relació. La tècnica IDEF1 inicial es basava en el treball del Dr. RR Brown i el Sr. TL Ramey de Hughes Aircraft treballant amb Dan Appleton i Stu Coleman de D. Appleton Company (DACOM), amb revisió crítica i influència de Charles Bachman, Peter Chen, el Dr. MA Melkanoff i el Dr. GM Nijssen. DACOM i Hughes van provar IDEF1 modelant dades d'enginyeria. Es van proposar millores metodològiques en dues àrees: la notació de modelatge i la metodologia i regles de modelatge. Es van acceptar les millores suggerides per Appleton i l'AF va relanitzar la seva metodologia de modelatge de dades IDEF1 Xtended o IDEF1X.

El 1983, la Força Aèria dels Estats Units va iniciar el projecte Integrated Information Support System (I2S2) dins del programa ICAM. L'objectiu d'aquest projecte era proporcionar la tecnologia habilitant per integrar lògicament i físicament una xarxa de maquinari i programari informàtic heterogeni. Com a resultat d'aquest projecte i de l'experiència en la indústria, es va reconèixer la necessitat d'una tècnica millorada per al modelatge de dades.

Blocs de construcció IDEF1X

• 
  Sintaxi de l'entitat
• 
  Jerarquia de domini
• 
  Exemple d'atribut
• 
  Sintaxi de clau primària

Entitats

La representació d'una classe de coses reals o abstractes (persones, objectes, llocs, esdeveniments, idees, combinacions de coses, etc.) que es reconeixen com a instàncies de la mateixa classe perquè comparteixen les mateixes característiques i poden participar en les mateixes relacions.

Dominis

Un conjunt de valors de dades amb nom (fixos o possiblement infinits en nombre) tots del mateix tipus de dades, sobre els quals es calcula el valor real d'una instància d'atribut. Cada atribut ha d'estar definit en exactament un domini subjacent. Diversos atributs poden estar basats en el mateix domini subjacent.

Atributs

Una propietat o característica comuna a algunes o totes les instàncies d'una entitat. Un atribut representa l'ús d'un domini en el context d'una entitat.

Claus

Un atribut, o combinació d'atributs, d'una entitat els valors de la qual identifiquen de manera única cada instància de l'entitat. Cada conjunt d'aquests constitueix una clau candidata.

Claus primàries

La clau candidata seleccionada com a identificador únic d'una entitat.

Claus externes

Un atribut o una combinació d'atributs d'una instància d'entitat filla o de categoria els valors de la qual coincideixen amb els de la clau primària d'una instància d'entitat principal o genèrica relacionada. Una clau externa es pot veure com el resultat de la "migració" de la clau primària de l'entitat principal o genèrica a través d'una connexió específica o una relació de categorització. A un atribut o combinació d'atributs de la clau externa se li pot assignar un nom de rol que reflecteixi el seu rol a l'entitat filla o de categoria.

• 
  Sintaxi de cardinalitat de relacions
• 
  Identificació de la sintaxi de les relacions
• 
  Sintaxi de relació de categorització
• 
  Sintaxi de relacions no específiques

Relacions

Una associació entre les instàncies de dues entitats o entre instàncies de la mateixa entitat.

Relacions de connexió

Una relació que no té semàntica a més d'associació. Vegeu restricció, cardinalitat.

Relacions de categorització

Una relació en què instàncies d'ambdues entitats representen la mateixa cosa real o abstracta. Una entitat (entitat genèrica) representa el conjunt complet de coses, l'altra (entitat de categoria) representa un subtipus o una subclassificació d'aquestes coses. L'entitat de categoria pot tenir una o més característiques, o una relació amb instàncies d'una altra entitat, que no comparteixen totes les instàncies d'entitat genèrica. Cada instància de l'entitat de categoria és simultàniament una instància de l'entitat genèrica.

Relacions inespecífiques

Una relació en què una instància de qualsevol de les entitats pot estar relacionada amb qualsevol nombre d'instàncies de l'altra.

Veure nivells

A IDEF1X es defineixen tres nivells de vista: entitat-relació (ER), basat en claus (KB) i totalment atribuït (FA). Difereixen en el nivell d'abstracció. El nivell ER és el més abstracte. Modela els elements més fonamentals de l'àrea temàtica: les entitats i les seves relacions. Normalment té un abast més ampli que els altres nivells. El nivell KB afegeix claus i el nivell FA afegeix tots els atributs.

Temes IDEF1X

L'enfocament dels tres esquemes

L'enfocament dels tres esquemes.

L'enfocament dels tres esquemes en enginyeria de programari és un enfocament per a la construcció de sistemes d'informació i la gestió de la informació dels sistemes, que promou el model conceptual com a clau per aconseguir la integració de dades.

Un esquema és un model, generalment representat per un diagrama i de vegades acompanyat d'una descripció del llenguatge. Els tres esquemes utilitzats en aquest enfocament són:

• Esquema extern per a les vistes d'usuari
• L'esquema conceptual integra esquemes externs
• Esquema intern que defineix les estructures d'emmagatzematge físic.

Al centre, l'esquema conceptual defineix l'ontologia dels conceptes tal com els usuaris pensen en ells i en parlen. L'esquema físic descriu els formats interns de les dades emmagatzemades a la base de dades, i l'esquema extern defineix la vista de les dades presentades als programes d'aplicació. El marc de treball intentava permetre l'ús de múltiples models de dades per a esquemes externs.

Pautes de modelització

Sintetitzar una entitat en la fase 1: definició d'entitat

El procés de modelització es pot dividir en cinc etapes de desenvolupament del model.

Fase zero – inici del projecte

Els objectius de la fase d'inici del projecte inclouen:

• Definició del projecte: una declaració general del que s'ha de fer, per què i com es farà.
• Material original: un pla per a l'adquisició de material original, incloent-hi la indexació i l'arxivament.
• Convencions d'autor: una declaració fonamental de les convencions (mètodes opcionals) amb les quals l'autor tria crear i gestionar el model.

Fase 1

definició de l'entitat

L'objectiu de la fase de definició d'entitats és identificar i definir les entitats que pertanyen al domini del problema que s'està modelant.

Fase dos

definició de la relació

L'objectiu de la fase de definició de la relació és identificar i definir les relacions bàsiques entre entitats. En aquesta etapa del modelatge, algunes relacions poden ser inespecífiques i requeriran un refinament addicional en fases posteriors. Els resultats principals de la segona fase són:

• Matriu de relacions
• Definicions de relacions
• Diagrames a nivell d'entitat.

• 
  Matriu entitat-relació
• 
  Diagrama a nivell d'entitat
• 
  Exemple de diagrama a nivell d'entitat
• 
  Diagrama de referència

Fase quatre

definició d'atributs

Els objectius de la fase de definició d'atributs són:

• Desenvolupar un conjunt d'atributs
• Establir la propietat dels atributs
• Defineix atributs no clau
• Validar i refinar l'estructura de dades.

• 
  Aplicant la regla de no repetició
• 
  Exemple de funció de fase quatre

Metamodel IDEF1X

Metamodel d'IDEF1X.

Un metamodel és un model de les construccions d'un sistema de modelització. Com qualsevol model, s'utilitza per representar i raonar sobre el subjecte del model, en aquest cas IDEF1X. El metamodel s'utilitza per raonar sobre IDEF1X, és a dir, quins són els construccions d'IDEF1X i com es relacionen entre si. El model que es mostra és un model IDEF1X d'IDEF1X. Aquests metamodels es poden utilitzar per a diversos propòsits, com ara el disseny de repositoris, el disseny d'eines o per especificar el conjunt de models IDEF1X vàlids. Depenent del propòsit, resulten models una mica diferents. No hi ha un "únic model correcte". Per exemple, un model per a una eina que admet la construcció de models incrementalment ha de permetre models incomplets o fins i tot inconsistents. El metamodel per a la formalització, però, emfatitza l'alineació amb els conceptes de la formalització i, per tant, no es permeten models incomplets o inconsistents.