Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы (Задачи и этапы предпроектного обследования).pdf

2. Модель данных, основанная на ключах (Key Based model, KB) – более подробное представление данных. Она включает описание всех сущностей и первичных ключей и предназначена для представления структуры данных и ключей, которые соответствуют предметной области.

3. Полная атрибутивная модель (Fully Attributed model, FA) – наиболее детальное представление структуры данных: представляет данные в третьей нормальной форме и включает все сущности, атрибуты и связи.

Существует несколько соглашений для ERD. Классическая нотация связана, главным образом, с концептуальным моделированием. При этом существует ряд нотаций, применяемых для логического и физического проектирования БД, например IDEF1X. Диаграмма структуры данных DSD (data structure diagram) – это модель данных для описания концептуальных моделей данных с помощью графических нотаций, которые документируют сущности и связи между ними, а также условия по ограничению связей (и the constraints that binds them). Диаграммы структуры данных DSD являются расширением E-R-модели (entity-relationship model, E-R model).

Case-метод Баркера Нотация ERD была впервые введена П. Ченом (Chen) и получила дальнейшее развитие в работах Баркера.

Первый этап моделирования – выделение сущностей. Сущность (Entity) – реальный либо воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области, информация о котором подлежит хранению. Графическое изображение сущности показано на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Графическое изображение сущности

Следующим шагом моделирования является идентификация связей. Изображение связей, их степени и обязательности показано на рис. 3.3.

Последним шагом моделирования является идентификация атрибутов. Атрибут – любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности. Экземпляр атрибута – это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута. В ER-модели атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями. Таким образом, экземпляр сущности должен обладать единственным определенным значением для ассоциированного атрибута. Атрибут может быть либо обязательным, либо необязательным (рис. 3.4). Обязательность означает, что атрибут не может принимать неопределенных значений (null values).

Атрибут может быть либо описательным (т.е. обычным дескриптором сущности), либо входить в состав уникального идентификатора (первичного ключа). Уникальный идентификатор – это атрибут или совокупность атрибутов и/или связей, предназначенная для уникальной идентификации каждого экземпляра данного типа сущности. В случае полной идентификации каждый экземпляр данного типа сущности полностью идентифицируется своими собственными ключевыми атрибутами, в противном случае в его идентификации участвуют также атрибуты другой сущности-родителя (рис. 3.5).

Каждый атрибут идентифицируется уникальным именем, выражаемым грамматическим оборотом существительного, описывающим представляемую атрибутом характеристику. Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока ассоциированной сущности, причем каждый атрибут занимает отдельную строку. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и выделяются знаком «#». Каждая сущность должна обладать хотя бы одним возможным ключом. Возможный ключ сущности – это один или несколько атрибутов, чьи значения однозначно определяют каждый экземпляр сущности. При существовании нескольких возможных ключей один из них обозначается в качестве первичного ключа, а остальные – как альтернативные ключи. Помимо перечисленных основных конструкций модель данных может содержать ряд дополнительных.

Методология IDEF1X

Метод IDEF1, разработанный Т.Рэмей (T.Ramey), также основан на подходе П.Чена и позволяет построить модель данных, эквивалентную реляционной модели в третьей нормальной форме. В настоящее время на основе совершенствования методологии IDEF1 создана ее новая версия – методология IDEF1X. IDEF1X разработана с учетом таких требований, как простота изучения и возможность автоматизации. IDEF1X-диаграммы используются рядом распространенных CASE-средств (в частности, ERwin, Design/IDEF).

Сущность в методологии IDEF1X является независимой от идентификаторов или просто независимой, если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями. Сущность называется зависимой от идентификаторов или просто зависимой, если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности (рис. 3.6).

Каждой сущности присваивается уникальное имя и номер, разделяемые косой чертой "/" и помещаемые над блоком.

Связь является логическим соотношением между сущностями. Каждая связь должна именоваться глаголом или глагольной фразой (рис. 3.7.).

Связь может дополнительно определяться с помощью указания степени или мощности (количества экземпляров сущности-потомка, которое может существовать для каждого экземпляра сущности-родителя). В IDEF1X могут быть выражены следующие мощности связей:

• каждый экземпляр сущности-родителя может иметь ноль, один или более связанных с ним экземпляров сущности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности-потомка. Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то связь называется идентифицирующей, в противном случае – неидентифицирующей. Связь изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком с точкой на конце линии у сущности-потомка. Мощность связи обозначается как показано на рис. 3.8. (мощность по умолчанию – N).

Идентифицирующая связь между сущностью-родителем и сущностьюпотомком изображается сплошной линией (рис. 3.9.).

Сущность-потомок в идентифицирующей связи является зависимой от идентификатора сущностью. Сущность-родитель в идентифицирующей связи может быть как независимой, так и зависимой от идентификатора сущностью (это определяется ее связями с другими сущностями). Пунктирная линия изображает неидентифицирующую связь (рис. 3.10). Сущность-потомок в неидентифицирующей связи будет независимой от идентификатора, если она не является также сущностью-потомком в какой-либо идентифицирующей связи.

Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока сущности. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой (рис. 3.11).

Сущности могут иметь также внешние ключи (Foreign Key), которые могут использоваться в качестве части или целого первичного ключа или неключевого атрибута. Внешний ключ изображается с помощью помещения внутрь блока сущности имен атрибутов, после которых следуют буквы FK в скобках (рис. 3.12).

Когда рисуется идентифицирующая связь, ERwin автоматически преобразует дочернюю сущность в зависимую. Зависимая сущность изображается прямоугольником со скругленными углами (рис. 3.13).

Экземпляр зависимой сущности определяется только через отношение к родительской сущности. При установлении идентифицирующей связи атрибуты первичного ключа родительской сущности автоматически переносятся в состав первичного ключа дочерней сущности. Эта операция дополнения атрибутов дочерней сущности при создании связи называется миграцией атрибутов. В дочерней сущности новые атрибуты помечаются как внешний ключ – (FK).

Типы сущностей и иерархия наследования

Как уже было сказано, связи определяют, является ли сущность независимой или зависимой. Различают несколько типов зависимых сущностей:

• характеристическая – зависимая дочерняя сущность, которая связана только с одной родительской и по смыслу хранит информацию о характеристиках родительской сущности.

• ассоциативная – сущность, связанная с несколькими родительскими сущностями. Такая сущность содержит информацию о связях сущностей.

• именующая – частный случай ассоциативной сущности, не имеющей собственных атрибутов (только атрибуты родительских сущностей, мигрировавших в качестве внешнего ключа).

• категориальная – дочерняя сущность в иерархии наследования. Иерархия наследования (или иерархия категорий) представляет собой особый тип объединения сущностей, которые разделяют общие характеристики. Обычно иерархию наследования создают, когда несколько сущностей имеют общие по смыслу атрибуты, либо когда сущности имеют общие по смыслу связи, либо когда это диктуется бизнес-правилами. Для каждой категории можно указать дискриминатор – атрибут родового предка, который показывает, как отличить одну категориальную сущность от другой. Иерархии категорий делятся на два типа – полные и неполные. В полной категории одному экземпляру родового предка обязательно соответствует экземпляр в каком-либо потомке. Если категория еще не выстроена полностью и в родовом предке могут существовать экземпляры, которые не имеют соответствующих экземпляров в потомках, то такая категория будет неполной. Полная категория помечается кружком с двумя горизонтальными чертами, неполная – кружком с одной чертой. Возможна комбинация полной и неполной категорий (рис. 3.14).

Имитационное моделирование

Имитационное моделирование может служить для получения оценочных аспектов моделирования предметной области, которые связаны с разрабатываемыми показателями эффективности автоматизируемых процессов. Имитационное моделирование заключается в построении и исследовании имитационной модели. Имитационные модели – это динамические модели, учитывающие время выполнения операций, и позволяющие анализировать динамику бизнес-процессов. Имитационные модели описывают не только сущности, потоки информации и управление, но и различные метрики. Полученную модель можно «проиграть» во времени и получить статистику происходящих процессов так, как это было бы в реальности. В имитационной модели изменения процессов и данных ассоциируются с событиями. «Проигрывание» модели заключается в последовательном переходе от одного события к другому.

Имитационная модель включает следующие основные элементы:

1) источники и стоки (Create и Dispose). Источники – это элементы, от которых в модель поступает информация или материальные объекты. По смыслу они близки к понятиям «внешняя сущность» на DFD или «объект ссылки» на диаграммах IDEF3. Скорость поступления данных или объектов от источника обычно задается статистической функцией. Сток – это устройство для приема информации или объектов;

2) очереди (Queues). Понятие очереди близко к понятию «хранилища данных» на DFD-диаграммах – это место, где объекты ожидают обработки. Время обработки объектов в разных работах может быть разным. В результате перед некоторыми работами могут накапливаться объекты, ожидающие своей очереди. Часто целью имитационного моделирования является минимизация количества объектов в очередях;

3) процессы (Process) – это аналог работ в функциональной модели. В имитационной модели может быть задана производительность процессов.

Функциональные и имитационные модели взаимосвязаны и дополняют друг друга. Имитационная модель дает больше информации для анализа системы, в свою очередь результаты такого анализа могут быть причиной модификации модели процессов. Существует также возможность преобразования функциональной модели в имитационную модель. Целесообразно сначала строить функциональную модель, а на ее основе – имитационную. Построение модели производится с помощью специальных CASE средств путем переноса из панели инструментов в рабочее пространство модулей Create, Dispose и Process. Связи между модулями устанавливаются автоматически, но могут быть переопределены вручную. Далее модулям назначаются свойства. Для контроля проигрывания модели необходимо в модель добавить модуль Simulate и задать для него параметры. Результаты проигрывания модели отображаются в автоматически генерируемых отчетах.

BPwin не имеет собственных инструментов, позволяющих создавать имитационные модели, однако дает возможность экспортировать модель IDEF3 в специализированное средство создания таких моделей. Для экспорта модели необходимо настроить свойства, определяемые пользователем UDP, специально включенные в BPwin для целей экспорта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Объектно-ориентированный подход в настоящее время считается наиболее эффективным т.к. оперирует абстракциями реальных объектов и операций. Т.е. при построении модели имеющейся предметной области, выделении бизнес-процессов и пр. строится и модель будущей информационной системы (ИС).

Объектно-ориентированное проектирование и объектно-ориентированное программирование улучшают возможности нисходящего проектирования, концентрируя больше внимание на данных системы, а не на том, что система делает. Это подход позволяет создавать системы, которые легче сопровождать, они более гибкие, более устойчивые и более приспособлены к многократному использованию, чем создаваемые при нисходящем структурном подходе.