IDEF - IDEF

IDEF , początkowo skrót od ICAM Definition i przemianowany w 1999 na Integration Definition , to rodzina języków modelowania w dziedzinie inżynierii systemów i oprogramowania . Obejmują one szeroki zakres zastosowań, od modelowania funkcjonalnego po dane, symulację, analizę i projektowanie obiektowe oraz pozyskiwanie wiedzy. Te języki definicji zostały opracowane dzięki finansowaniu przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych i chociaż nadal są najczęściej używane przez nie i inne agencje wojskowe oraz Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych (DoD) , znajdują się w domenie publicznej .

Najczęściej rozpoznawanymi i używanymi komponentami rodziny IDEF są IDEF0 , funkcjonalny język modelowania oparty na SADT , oraz IDEF1X , który rozwiązuje problemy związane z modelami informacji i projektowaniem baz danych .

Przegląd metod IDEF

IDEF odnosi się do rodziny języków modelowania , które obejmują szeroki zakres zastosowań, od modelowania funkcjonalnego po dane, symulację, analizę/projektowanie obiektowe i pozyskiwanie wiedzy. Ostatecznie metody IDEF zostały zdefiniowane aż do IDEF14:

• IDEF0  : Modelowanie funkcji
• IDEF1  : Modelowanie informacji
• IDEF1X  : Modelowanie danych
• IDEF2  : Projektowanie modelu symulacyjnego
• IDEF3  : Przechwytywanie opisu procesu
• IDEF4  : Projekt zorientowany obiektowo
• IDEF5  : Przechwytywanie opisu ontologii
• IDEF6  : Przechwytywanie przesłanek projektowych
• IDEF7 : Audyt systemu informacyjnego
• IDEF8  : Modelowanie interfejsu użytkownika
• IDEF9  : Wykrywanie ograniczeń biznesowych
• IDEF10 : Modelowanie architektury implementacji
• IDEF11 : Modelowanie artefaktów informacyjnych
• IDEF12 : Modelowanie organizacji
• IDEF13 : Projekt mapowania trzech schematów
• IDEF14  : Projekt sieci

W 1995 roku tylko IDEF0 , IDEF1X , IDEF2 , IDEF3 i IDEF4 zostały w pełni opracowane. Niektóre inne koncepcje IDEF miały wstępny projekt. Niektóre z ostatnich wysiłków dotyczyły nowych rozwiązań IDEF w 1995 r. mających na celu ustanowienie niezawodnych metod wykrywania ograniczeń biznesowych IDEF9 , przechwytywania uzasadnień projektowych IDEF6 , systemu ludzkiego, projektowania interakcji IDEF8 i projektowania sieci IDEF14 .

Metody IDEF7, IDEF10, IDEF11, IDEF 12 i IDEF13 nie zostały opracowane dalej niż ich początkowa definicja.

Historia

IDEF pierwotnie oznaczał definicję ICAM , zainicjowaną w latach 70. w Laboratorium Materiałowym Sił Powietrznych USA w bazie sił powietrznych Wright-Patterson w Ohio przez Dennisa E. Wisnosky'ego , Dana L. Shunk i innych. i ukończony w latach 80. XX wieku. IDEF był produktem inicjatywy ICAM Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych . IEEE przekształcenie skrót IDEF jak integracja Definition.”

Konkretne projekty, które wygenerowały IDEF, to priorytety projektu ICAM 111 i 112 (później przemianowane na 1102). Kolejne priorytety projektu Zintegrowanego Systemu Wspomagania Informacji (IISS) 6201, 6202 i 6203 podjęły próbę stworzenia środowiska przetwarzania informacji, które mogłoby działać w heterogenicznych fizycznych środowiskach obliczeniowych. Dalszy rozwój IDEF nastąpił w ramach tych projektów w wyniku doświadczeń zdobytych podczas zastosowań nowych technik modelowania. Intencją wysiłków IISS było stworzenie „ogólnych podsystemów”, które mogłyby być wykorzystywane przez dużą liczbę współpracujących przedsiębiorstw, takich jak kontrahenci z USA i siły zbrojne zaprzyjaźnionych narodów.

W czasie wysiłku ICAM 1102 były liczne, najczęściej niezgodne, model danych sposoby zapisywania danych komputerowych - sekwencyjne ( VSAM ) hierarchiczne ( IMS ), sieci ( Cincom jest Total i CODASYL i Cullinet jest IDMS ). Relacyjny model danych został właśnie jawi się jako obiecujący sposób myślenia o danych strukturyzacji w łatwy, skuteczny i dokładny dostęp. Systemy zarządzania relacyjnymi bazami danych nie pojawiły się jeszcze jako ogólny standard zarządzania danymi.

Biuro programowe ICAM uznało za wartościowe stworzenie „neutralnego” sposobu opisywania zawartości danych systemów wielkoskalowych. Powstająca literatura akademicka sugerowała, że ​​potrzebne są metody do przetwarzania danych niezależnie od sposobu ich fizycznego przechowywania . W ten sposób język IDEF1 został stworzony, aby umożliwić neutralny opis struktur danych, które można zastosować niezależnie od metody przechowywania lub metody dostępu do plików.

IDEF1 został opracowany w ramach priorytetu 1102 programu ICAM przez Roberta R. Browna z Hughes Aircraft Company , na zlecenie firmy SofTech, Inc. Brown był wcześniej odpowiedzialny za rozwój IMS podczas pracy w Rockwell International . Rockwell nie zdecydował się na IMS jako produkt rynkowy, ale IBM , który służył jako wykonawca wsparcia podczas rozwoju, następnie przejął produkt i z powodzeniem rozwijał go na rynek. Brown przypisuje swojemu koledze z Hughes, Timothy Ramey, wynalazcy IDEF1 jako realny formalizm do modelowania struktur informacyjnych. Dwóch badaczy Hughes opierało się na pomysłach i interakcjach z wieloma oprawami oświetleniowymi w tamtym czasie. W szczególności IDEF1 wykorzystuje następujące techniki:

• ewoluująca technika modelu informacyjnego języka naturalnego ( ENALIM ) GM Nijssena ( Control Data Corporation ) — technika ta jest obecnie szerzej znana jako NIAM lub model ról obiektowych ORM ;
• technika sieciowych struktur danych, popularnie nazywana podejściem CODASYL , autorstwa Charlesa Bachmana ( Honeywell Information Systems );
• technika hierarchicznego zarządzania danymi, zaimplementowana w systemie zarządzania danymi IBM IMS, opracowana przez firmę RR Brown ( Rockwell International );
• relacyjne podejście do danych EF Codd ( IBM );
• Podejście podmiot-relacja (ER) Petera Chena ( UCLA ).

Wysiłki zmierzające do opracowania IDEF1 zaowocowały zarówno nową metodą modelowania informacji, jak i przykładem jej zastosowania w postaci „referencyjnego modelu informacyjnego produkcji”. Ten ostatni artefakt został opracowany przez DS Colemana z firmy D. Appleton (DACOM), działającej jako podwykonawca Hughesa i pod kierownictwem Rameya. Personel DACOM stał się ekspertem w modelowaniu IDEF1, a następnie opracował kurs szkoleniowy i materiały towarzyszące dla techniki modelowania IDEF1.

Doświadczenie z IDEF1 ujawniło, że przełożenie wymagań informacyjnych na projekty baz danych było trudniejsze niż pierwotnie oczekiwano. Najbardziej korzystną wartością techniki modelowania informacji IDEF1 była jej zdolność do reprezentowania danych niezależnie od sposobu przechowywania i wykorzystywania tych danych. Umożliwiło to modelarzom i analitykom danych sposób reprezentowania wymagań dotyczących danych podczas procesu gromadzenia wymagań. Umożliwiło to projektantom podjęcie decyzji, którego DBMS użyć po zrozumieniu natury wymagań dotyczących danych, a tym samym zmniejszyło „niedopasowanie” między wymaganiami dotyczącymi danych a możliwościami i ograniczeniami DBMS. Tłumaczenie modeli IDEF1 na projekty baz danych okazało się jednak trudne.

Języki modelowania IDEF

IDEF0

Metoda modelowania funkcjonalnego IDEF0 jest przeznaczona do modelowania decyzji, działań i działań organizacji lub systemu. To pochodzi od założona graficzne modelowanie języka strukturalnego techniki analizy i projektowania (SADT) opracowanej przez Douglas T. Ross i Softech, Inc. . W swojej pierwotnej postaci IDEF0 zawiera zarówno definicję graficznego języka modelowania ( składnia i semantyka ), jak i opis kompleksowej metodologii tworzenia modeli. Siły Powietrzne USA zleciły programistom SADT opracowanie metody modelu funkcjonalnego do analizy i przekazywania funkcjonalnej perspektywy systemu. IDEF0 powinien pomóc w organizacji analizy systemu i promować efektywną komunikację między analitykiem a klientem poprzez uproszczone urządzenia graficzne.

IDEF1X

W celu spełnienia wymagań związanych z udoskonaleniem modelowania danych , które zostały zidentyfikowane w projekcie IISS-6202, podwykonawca DACOM uzyskał licencję na technikę projektowania logicznej bazy danych (LDDT) i jej oprogramowanie wspomagające (ADAM). LDDT został opracowany w 1982 roku przez Roberta G. Browna z The Database Design Group całkowicie poza programem IDEF i bez znajomości IDEF1. LDDT połączył elementy relacyjnego modelu danych, modelu ER i uogólnienia w sposób specjalnie przeznaczony do obsługi modelowania danych i przekształcania modeli danych w projekty baz danych. Graficzna składnia LDDT różniła się od IDEF1 i, co ważniejsze, LDDT zawierała powiązane ze sobą koncepcje modelowania nieobecne w IDEF1. Mary E. Loomis napisała zwięzłe podsumowanie składni i semantyki znacznego podzbioru LDDT, używając terminologii zgodnej z IDEF1 tam, gdzie to możliwe. DACOM oznaczył wynik jako IDEF1X i dostarczył go do programu ICAM.

Ponieważ program IDEF był finansowany przez rząd, techniki są w domenie publicznej . Oprócz oprogramowania ADAM, sprzedawanego przez DACOM pod nazwą Leverage, wiele narzędzi CASE wykorzystuje IDEF1X jako technikę reprezentacji do modelowania danych.

Projekty IISS faktycznie stworzyły działające prototypy środowiska przetwarzania informacji, które działałoby w heterogenicznych środowiskach obliczeniowych. Obecne postępy w takich technikach jak Java i JDBC osiągają cele wszechobecności i wszechstronności w środowiskach obliczeniowych, co po raz pierwszy zostało zademonstrowane przez IISS.

IDEF2 i IDEF3

Trzeci IDEF (IDEF2) był pierwotnie przeznaczony do modelowania interfejsu użytkownika. Ponieważ jednak program Integrated Computer-Aided Manufacturing (ICAM) wymagał narzędzia do modelowania symulacji, powstały IDEF2 był metodą reprezentowania zmiennego w czasie zachowania zasobów w systemie produkcyjnym, zapewniając ramy specyfikacji symulacji opartych na modelach matematycznych. Intencją programu metodologicznego w ramach ICAM było naprawienie tej sytuacji, ale ograniczenie finansowania nie pozwoliło na to. W rezultacie brak metody, która wspierałaby konstruowanie opisów widoku użytkownika systemu był poważnym mankamentem systemu IDEF. Podstawowym problemem z punktu widzenia metodologii jest konieczność rozróżnienia między opisem tego, co system (istniejący lub proponowany) ma zrobić, a reprezentatywnym modelem symulacyjnym, który przewiduje, co system zrobi. Na tym drugim koncentrował się IDEF2 , na pierwszym skupia się IDEF3 .

IDEF4

Rozwój IDEF4 wynikał z przekonania, że ​​modułowość, łatwość konserwacji i możliwość ponownego wykorzystania kodu, które wynikają z paradygmatu programowania obiektowego, można zrealizować w tradycyjnych aplikacjach do przetwarzania danych . Udowodniona zdolność paradygmatu programowania obiektowego do wspierania integracji na poziomie danych w dużych, złożonych systemach rozproszonych jest również głównym czynnikiem powszechnego zainteresowania tą technologią ze strony tradycyjnej społeczności zajmującej się przetwarzaniem danych.

IDEF4 został opracowany jako narzędzie do projektowania dla projektantów oprogramowania, którzy używają języków obiektowych, takich jak Common Lisp Object System , Flavors , Smalltalk , Objective-C , C++ i inne. Ponieważ efektywne wykorzystanie paradygmatu obiektowego wymaga innego procesu myślowego niż w przypadku konwencjonalnych języków proceduralnych lub baz danych , standardowe metodologie, takie jak wykresy strukturalne , diagramy przepływu danych i tradycyjne modele projektowania danych (hierarchiczne, relacyjne i sieciowe) nie są wystarczające. . IDEF4 stara się zapewnić niezbędne udogodnienia do wspierania procesu podejmowania decyzji projektowych zorientowanych obiektowo.

IDEF5

IDEF5 lub zintegrowana definicja metody przechwytywania opisu ontologii jest metodą inżynierii oprogramowania służącą do opracowywania i utrzymywania użytecznych, dokładnych ontologii domenowych . W dziedzinie informatyki ontologie są wykorzystywane do uchwycenia pojęcia i obiektów w określonej dziedzinie , wraz z powiązanymi z nimi relacjami i znaczeniami. Ponadto przechwytywanie ontologii pomaga koordynować projekty poprzez standaryzację terminologii i stwarza możliwości ponownego wykorzystania informacji . Metoda IDEF5 Ontology Capture została opracowana w celu niezawodnego konstruowania ontologii w sposób, który ściśle odzwierciedla ludzkie rozumienie konkretnej domeny.

W metodzie IDEF5, ontologia jest konstruowana poprzez przechwycenie treści pewnych twierdzeń dotyczących obiektów świata rzeczywistego, ich właściwości i ich wzajemnych relacji oraz przedstawienie tej treści w intuicyjnej i naturalnej formie. Metoda IDEF5 składa się z trzech głównych komponentów: języka graficznego wspierającego konceptualną analizę ontologii, ustrukturyzowanego języka tekstowego do szczegółowej charakterystyki ontologicznej oraz systematycznej procedury, która dostarcza wskazówek dla skutecznego przechwytywania ontologii.

IDEF6

IDEF6 , czyli zintegrowana definicja przechwytywania przesłanek projektowych, to metoda ułatwiająca pozyskiwanie, przedstawianie i manipulowanie przesłankami projektowymi wykorzystywanymi w rozwoju systemów korporacyjnych . Uzasadnienie to powód, uzasadnienie, motywacja leżąca u podstaw lub wymówka, które skłoniły projektanta do wybrania określonej strategii lub cechy projektu. Mówiąc prościej, uzasadnienie jest interpretowane jako odpowiedź na pytanie: „Dlaczego ten projekt jest wykonywany w ten sposób?” Większość metod projektowania koncentruje się na tym, czym jest projekt (tj. na produkcie końcowym, a nie na tym, dlaczego projekt jest taki, jaki jest).

IDEF6 to metoda, która posiada niezbędne zasoby koncepcyjne i zdolności językowe

1. reprezentować charakter i strukturę informacji, które stanowią uzasadnienie projektowe w danym systemie, oraz
2. powiązać to uzasadnienie ze specyfikacjami projektowymi, modelami i dokumentacją systemu.

IDEF6 ma zastosowanie we wszystkich fazach procesu rozwoju systemu informacyjnego, od wstępnej konceptualizacji po wstępne i szczegółowe działania projektowe. W zakresie, w jakim szczegółowe decyzje projektowe dla systemów oprogramowania są sprowadzane do fazy kodowania, technika IDEF6 powinna być również użyteczna podczas procesu tworzenia oprogramowania.

IDEF8

IDEF8, czyli zintegrowana definicja projektowania interakcji człowiek-system, to metoda tworzenia wysokiej jakości projektów interakcji między użytkownikami a obsługiwanymi przez nich systemami. Systemy są scharakteryzowane jako zbiór obiektów, które wykonują funkcje w celu osiągnięcia określonego celu. System, z którym współdziała użytkownik, może być dowolnym systemem, niekoniecznie programem komputerowym. Interakcje człowiek-system są projektowane na trzech poziomach specyfikacji w ramach metody IDEF8. Pierwszy poziom definiuje filozofię działania systemu oraz tworzy zestaw modeli i opisów tekstowych ogólnych procesów systemowych. Drugi poziom projektowania określa scenariusze wykorzystania systemu zorientowane na role. Trzeci poziom projektowania IDEF8 dotyczy szczegółów projektowania ludzkiego systemu. Na tym poziomie projektowania IDEF8 udostępnia bibliotekę metafor, aby pomóc użytkownikom i projektantom określić pożądane zachowanie w odniesieniu do innych obiektów, których zachowanie jest bardziej znajome. Metafory dostarczają modelu abstrakcyjnych pojęć w kategoriach znanych, konkretnych obiektów i doświadczeń.

IDEF9

IDEF9 lub zintegrowana definicja wykrywania ograniczeń biznesowych ma na celu pomoc w wykrywaniu i analizie ograniczeń w systemie biznesowym . Główną motywacją napędzającą rozwój IDEF9 było uznanie, że zbiór ograniczeń, które tworzą system korporacyjny, jest ogólnie słabo zdefiniowany. Wiedza o tym, jakie ograniczenia istnieją i jak te ograniczenia wzajemnie na siebie oddziałują, jest niekompletna, rozłączna, rozproszona i często zupełnie nieznana. Tak jak żywe organizmy nie muszą być świadome genetycznych lub autonomicznych ograniczeń, które rządzą pewnymi zachowaniami, organizacje mogą (i większość robi) dobrze sobie radzić bez wyraźnej wiedzy o kleju, który buduje system. Aby jednak modyfikować biznes w przewidywalny sposób, znajomość tych ograniczeń jest tak samo ważna, jak znajomość genetyki dla inżyniera genetycznego.

IDEF14

IDEF14, czyli zintegrowana definicja metody projektowania sieci, to metoda ukierunkowana na modelowanie i projektowanie sieci komputerowych i komunikacyjnych . Może być używany do modelowania istniejących („takich jak jest”) lub przewidywanych („być”) sieci. Pomaga projektantowi sieci zbadać potencjalne projekty sieci i udokumentować uzasadnienie projektu. Podstawowe cele projektu badawczego IDEF14 powstały z dostrzeżenia zapotrzebowania na dobre projekty sieci, które można wdrożyć szybko i dokładnie.

Bibliografia

 Ten artykuł zawiera  materiał domeny publicznej z National Institute of Standards and Technology stronie https://www.nist.gov .

Dalsza lektura

• Ovidiu S. Noran (2000). Modelowanie biznesowe: UML kontra IDEF Paper Griffith University

Zewnętrzne linki

• Zintegrowane metody definicji
• Modelowanie danych
• Metodologia modelowania procesów IDEF autorstwa Roberta P. Hanrahana 1995