Построение концептуальной модели предметной области

Содержание

Тема 2. Инфологическое (концептуальное) моделирование предметной области

 

Концептуальное проектирование является центральной частью, ядром всего процесса проектирования баз данных. Подходы к концептуальному проектированию, излагаемые в разных литературных источниках и реализованные в разнообразных CASE -системах, отличаются друг от друга. Многие из подходов имеют существенные недостатки, что не позволяет рекомендовать именно их как основные. В связи с этим в данной главе изложена некоторая базовая модель, с которой производятся сравнения других систем.

Так как в настоящее время CASE-систем достаточно много, то неизвестно, с какой именно из систем придется проектировщику столкнуться на практике. Поэтому в данной главе даны некоторые критерии, по которым следует сравнивать CASE-системы, и приведены обобщенные рекомендации по построению ER-моделей в зависимости от доступных изобразительных средств и алгоритмов проектирования логической структуры базы данных.

В качестве примеров рассмотрен процесс концептуального моделирования в среде Design/IDEF и ERWin. Эти системы достаточно широко известны, приемлемы по стоимости и, в силу этого, широко используются в учебном процессе. При освоении курса «Базы данных» можно ознакомиться только с тем разделом, который соответствует CASE-средству, которое будет реально использоваться. Если предполагается использовать CASE-систему, которая подробно не освещена в учебнике, то следует обращаться к документации по данной системе и другим доступным источникам, а по методике построения самой модели использовать общие рекомендации, изложенные в данной главе.

2.1 Общие сведения о моделировании предметной области

Уточнение понятия концептуальной модели

В базе данных отображается какая-то часть реального мира. Естественно, что полнота ее описания будет зависеть от целей создаваемой информационной системы. Как указано выше, часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования, называется предметной областью (ПО). Для того чтобы база данных адекватно отражала предметную область, проектировщик должен хорошо представлять себе все нюансы, присущие ей, и уметь отобразить их в базе данных.

Предметная область должна быть предварительно описана. Для этого, в принципе, может использоваться и естественный язык, но его применение имеет много недостатков, основными из которых являются громоздкость описания и неоднозначность его трактовки. Поэтому обычно для этих целей используют искусственные формализованные (чаще всего — графические) языковые средства.

Формализованное описание предметной области будем называть ее концептуальной моделью (КМ). Предметные области могут быть различными, и для их моделирования могут потребоваться специфические средства, соответствующие особенностям этих областей. Мы в данном учебнике будем ориентироваться, в основном, на экономико-организационные системы. Хотя описываемые далее подходы к проектированию являются более универсальными и могут быть использованы и в других предметных областях.

Моделирование предметных областей выполняется с разными целями, например, для реинжиниринга бизнесс-процессов, для прогнозирования развития предметной области, при проектировании баз данных и программного обеспечения и др. Используемые средства и методы моделирования при этом будут различаться. Естественно, что в данном учебнике мы остановимся только на тех средствах и методах моделирования, которые находят наибольшее использование при проектировании баз данных.

Как было отмечено в главе 1 данного учебника, существует большое разнообразие видов БД. Подходы к проектированию баз данных разных классов будут существенно различаться. Так как в настоящее время основную часть баз данных представляют структурированные базы данных, то основное внимание будет уделено проектированию именно таких систем.

Рис. 2. 1. Стадия инфологического моделирования — исходная и результатная информация

Изучение предметной области складывается из непосредственного наблюдения протекающих в ней процессов, изучения документов, циркулирующих в системе, а также интервьюирования участников этих процессов (рис. 2.1). Так как описание инфологической модели выполняется на специализированной языке, то необходимо владение этим языком. Следует обратить внимание на то, что возможности языка описания ИМЛ оказывают влияние на методику построения модели с использованием данных языковых средств. Построение концептуальной модели может выполняться как «вручную», так и с использованием автоматизированных средств проектирования. Средства автоматизации проектирования отличаются как нотациями используемых языковых средств, так и алгоритмами преобразования концептуальной модели в модели базы данных. Это в свою очередь скажется на методике построения модели в их среде.

Основные компоненты концептуальной модели

Основными компонентами концептуальной модели ПО являются (рис. 2.2):

  • описание объектов ПО и связей между ними
  • описание информационных потребностей пользователей
  • описание существующей информационной системы (документы, документооборот, при наличии автоматизированной информационной системы — ее описание)
  • описание алгоритмических зависимостей показателей
  • описание ограничений целостности
  • описание функциональной структуры системы, для которой создается АИС
  • требования к ИС и существующие ограничения.

Рис. 2.2. Компоненты концептуальной модели

Далее мы более подробно остановимся на первой из перечисленных компонент, так как именно она оказывает наибольшее влияние на проектирование структуры базы данных. Чаще всего описание объектов ПО и связей между ними представляются в виде так называемых ER-моделей (или ER-диаграмм).[1]

Требования, предъявляемые к концептуальной модели

К концептуальной модели предъявляются следующие требования:

  • адекватное отображение предметной области (язык для представления модели должен обладать достаточными выразительными возможностями для отображения явлений, имеющих место в предметной области, а сама модель должна содержать всю необходимую и достаточную информацию для дальнейшего проектирования системы)
  • непротиворечивость (модель отражает взгляды и потребности всех пользователей системы, а также обычно является результатом работы многих специалистов, поэтому целостное описание ПО должно быть проверено на непротиворечивость)
  • однозначная трактовка модели всеми ее пользователями (обеспечивается формализованностью языка и четким его пониманием всеми участниками процесса создания ИС)
  • легкость восприятия разными категориями пользователей (обеспечивается выбором соответствующего языка моделирования)
  • конечность модели (несмотря на то, что реальный мир, отображаемый в КМ, является по своей природе бесконечным, инфологическая модель является конечной, что обеспечивается четким ограничением предметной области)
  • легкость модификации (в концептуальную модель по разным причинам часто приходится вводить новые объекты или модифицировать существующие; ИЛМ должна в связи с этим обладать свойством легкой расширяемости, обеспечивающим ввод новых данных без изменения раннее определенных. То же самое можно сказать и об удалении и корректировке данных)
  • возможность композиции и декомпозиции модели (в связи с большой размерностью реальных инфологических моделей должна обеспечиваться возможность ее композиции и декомпозиции)

Желательно, чтобы язык спецификации концептуальной модели был одинаково применим как при ручном, так и при автоматизированном проектировании информационных систем. Последнее предъявляет к языку дополнительные требования, а именно, он должен:

  • быть вычисляемым, то есть восприниматься и обрабатываться ЭВМ;
  • использовать «дружелюбные» пользователю интерфейсы, в частности, графические;
  • быть независимым от оборудования и других ресурсов, которые подвержены частым изменениям;
  • использовать средства тестирования КМ, а также иметь аппарат для указания того, что спецификация завершена и по ней может быть выполнена генерация структур баз данных.

При автоматизированном проектировании все изменения, внесенные в КМ, должны быть автоматически отражены в связанных с модифицируемым элементом компонентах банка данных.

Желательно, чтобы КМ строили специалисты, работающие в предметной области, для которой создается АИС, а не проектировщики систем машинной обработки данных. Если в силу определенных причин это невозможно обеспечить, то необходимо, чтобы первые могли хотя бы проверить сделанное другим специалистом описание, чтобы убедиться, что специфика предметной области воспринята и отображена правильно.

Концептуальная модель является средством коммуникации разнообразных коллективов как конечных пользователей, так и разработчиков. Информация из КМ корреспондирует со словарной системой и другими компонентами банка данных.

Преимущества использования ER-моделирования

ER -модель представляет собой графическое описание предметной области в терминах «объект-свойство-связь». ER -модель является одним из элементов концептуальной модели.

Проектирование систем на основе концептуального моделирования предметной области

Использование ER-моделирования (и, особенно, в сочетании с автоматизированными средствами проектирования – CASE-средствами) дает много преимуществ :

  • предписывая определенную методологию моделирования; делает анализ предметной области более целенаправленным и конкретным
  • является удобным средством документирования проекта
  • позволяет вести проектирование АИС без привязки к конкретной целевой СУБД и осуществлять выбор последней в любой момент времени (чем ближе к концу проектирования это будет сделано, тем точнее может быть выбор).
  • При использовании ER-моделирования в составе CASE-средств появляются дополнительные преимущества:
  • снижаются требования к знанию деталей языков описания данных (DDL) и диалектов SQL конкретных СУБД
  • при смене используемой СУБД не надо проводить проектирование заново; следует только осуществить шаг по переводу ER-модели в целевую (если выбранная Вами целевая СУБД поддерживается данным CASE-средством, то такой переход вообще будет выполнен автоматически)
  • наличие в CASE-средстве возможности «обратного проектирования» (то есть получения ER-диаграммы по имеющимся описаниям данных) позволяет использовать существовавшие ранее наработки для «реинжиниринга» системы
  • указание связи объектов в ER-модели, и соответствующая миграция ключа при преобразовании этой модели в целевую, позволяет не только задавать контроль целостности связи при ведении БД, но и автоматически обеспечивает согласованное описание схемы (внешний ключ мигрирует в связанное отношение; при этом имя, тип и длина соответствующего атрибута повторяются в зависимой сущности)
  • сокращается время проектирования системы
  • появляется возможность автоматизированного тестирования проекта на всех этапах проектирования
  • повышается качество документирования проекта
  • мощные современные CASE-средства позволяют вести коллективную разработку проекта.

[1]ER — Entity — Relationship — Сущность-отношение

Концептуальная модель предметной области

Построение модели предметной области начинается с выявления абстракций, существующих в реальном мире и принадлежащих моделируемой предметной области.

Концептуальная модель отражает семантику предметной области в виде совокупности понятий (сущностей), их характеристик (атрибутов) и связей (ассоциативных отношений между сущностями).

Концептуальное моделирование предметной области удобно выполнять посредством Диаграммы классов (Class Diagram, рис. 1.1) уровня анализа языка UML (табл. 1.2). Операции (методы) в классах на этапе анализа отсутствуют.

Таблица 1.2. Диаграмма классов (Class Diagram)
Сущность Описание Нотация
Класс (Class) Основное понятие предметной области, характеризующееся своими атрибутами и поведением    
Отношение (связь) Описание Нотация
Ассоциация  

 

Агрегация Часть может существовать без целого

 

Композиция Часть НЕ может существовать без целого

 

Наследование (обобщение) Дочерние сущности наследуют все атрибуты и связи родительской сущности, добавляя к ним свои собственные

 

Рис. 1.1.

Методологии моделирования предметной области

Концептуальная модель ПО (диаграмма классов)

Степень (мощность) связи позволяет определить, сколько экземпляров данной сущности связываются (табл. 1.3).

Таблица 1.3 Варианты степеней связи
Нотация Описание Пример
0..1 Ноль или один экземпляр Поставка упаковывается одним способом или не упаковывается
1 / 1..1 Обязательно один экземпляр Каждая деталь изготовлена из одного сплава
0..N / 0..* Ноль или более экземпляров Из каждого сплава изготовлена ноль, одна или более деталей
1..N / 1..* Один или более экземпляров В каждом чеке одна или более строк

Правило. Для проверки читайте связь со слова «Каждый…». Например, вместо «Поставки осуществляются поставщиками» нужно читать «Каждая поставка осуществлялась одним поставщиком» и «Каждый поставщик осуществил ноль, одну или несколько поставок».

Предыдущая12345678910111213141516Следующая


Дата добавления: 2015-03-03; просмотров: 630;


ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Требования к разрабатываемой базе данных и пользователям. Логическое моделирование предметной области. Описание параметров входной и выходной информации. Установление связей между сущностями. Требование к интерфейсу программы. Создание форм отчетов.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

  • Разработка базы данных для секретаря Дома детского творчества

    Анализ предметной области с использованием моделей методологии ARIS и разработка ER-диаграммы. Описание входной и выходной информации для проектирования реляционной базы данных. Разработка управляющих запросов и связей между ними с помощью языка SQL.

    курсовая работа [975,2 K], добавлен 30.01.2014

  • Разработка реляционных моделей баз данных экономического направления

    Разработка базы данных для предметной области «Подразделения предприятия – Рабочие помещения». Описание используемых данных, предметной области и результатной информации. Создание запросов, форм и отчетов в базе данных. Описание построения диаграмм.

    курсовая работа [5,6 M], добавлен 24.07.2014

  • Программное средство, которое обеспечивает учет спецодежды в Молодечненских электрических сетях

    Описание предметной области, входной и выходной информации, функциональное и информационное моделирование, разработка структуры базы данных. Требования к аппаратному и программному обеспечению. Компоненты и интерфейс программы, ее вызов и загрузка.

    дипломная работа [4,8 M], добавлен 06.07.2012

  • Проектирование сетевой базы данных

    Обследование предметной области. Проектирование реляционной базы данных: описание входной и выходной информации, перечень сущностей и атрибутов, создание модели, выбор ключей. Разработка и обоснование представлений для отображения результатов выборки.

    курсовая работа [539,0 K], добавлен 12.12.2011

  • Проектирование базы данных «Институт»

    Анализ предметной области, концептуальных требований и информационных потребностей к разрабатываемой базе данных студентов. Выбор информационных объектов и проектирование информационной структуры. Создание таблиц, отчетов, запросов на выборку и форм.

    курсовая работа [69,4 K], добавлен 18.11.2010

  • Разработка базы данных для хранения информации данных характеристик товара

    Создание баз данных с использованием Database Desktop.

    Тема 2. Инфологическое (концептуальное) моделирование предметной области

    Проведение автоматизации рабочего места кассира. Описание входной и выходной информации. Выбор среды реализации, состава и параметров технических средств. Проектирование интерфейса программы.

    курсовая работа [1021,5 K], добавлен 22.01.2015

  • Логическое проектирование баз данных

    Цель инфологического моделирования предметной области. Источники данных, базы данных и система управления, разработка модели. Принципы проектирования базы данных, концептуальная, логическая, материальная разработка. Типы сущностей, атрибутов и связей.

    курсовая работа [188,6 K], добавлен 15.07.2012

  • Разработка базы данных «Такси»

    Разработка автоматизированной информационной системы предприятия на основе баз данных, которая обеспечивает качественный контроль данных, автоматизацию документооборота, быстрое составление отчетов. Создание форм, отчетов и макросов, меню базы данных.

    курсовая работа [4,8 M], добавлен 20.05.2014

  • Проектирование информационной системы по созданию формы ввода регистрации договоров покупки продукции

    Структура и информационные потоки объекта автоматизации, основные требования к разрабатываемой системе. Моделирование предметной области, структуры данных, форм ввода и вывода информации, отчетов, Требование к оборудованию и программному обеспечению.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.06.2014

  • Разработка программы «Телефонная станция»

    Описание входной и выходной информации. Требования к комплексу технических средств и к интерфейсу конечного пользователя. Разработка форм представления входных и выходных данных. Проектирование программных модулей. Руководство пользователя и программиста.

    курсовая работа [421,6 K], добавлен 27.06.2015

  • Добавить комментарий

    Закрыть меню