IDEF5 методология. Графичен език

Влизане

Тази статия е предназначена за тези, които са запознати с такава концепция като онтология, поне на начално ниво. Ако не сте запознати с онтологиите, най-вероятно няма да разберете целта на онтологиите и тази статия в частност. Съветвам ви да се запознаете с това явление, преди да започнете да четете тази статия (може би дори статия от Wikipedia ще бъде достатъчна).

Така онтология е подробно описание на определена предметна област, която се разглежда. Такава характеристика трябва да бъде дадена на някакъв ясно артикулиран език. За да опишете онтологиите, можете да използвате методологията IDEF5, която има 2 езика в своя арсенал:

• Схематичен език IDEF5. Този език е визуален и използва графични елементи.
• Текстов език IDEF5. Този език е представен като структуриран текст.

Тази статия ще разгледа първия вариант - схематичен език. Ще говорим за текст в следващите статии.

Обектите

В схематичен език, както вече беше споменато, се използват графични елементи. Като начало трябва да разгледаме основните елементи на този език.

Често онтологията използва както обобщени обекти, така и специфични обекти. Извикват се генерични обекти гледки. Те са изобразени като кръг с етикет (име на обект) вътре:

Изгледите са колекция от отделни екземпляри на даден изглед. Тоест такъв изглед като „Автомобили“ може да представлява цял набор от отделни автомобили.
Тъй като копия този тип може да са конкретни автомобили, или определени видове оборудване, или определени марки. Всичко зависи от контекста, предметната област и нейното ниво на детайлност. Например за автосервиз ще бъдат важни конкретни автомобили като физически лица. За поддържане на някаква статистика за продажбите в автокъща ще бъдат важни конкретни модели и т.н.

Отделни екземпляри на изгледи се обозначават подобно на самите изгледи, само че са обозначени с точка в долната част на кръга:

Също така, като част от обсъждането на обекти, си струва да се споменат такива обекти като процеси.

Ако изгледите и екземплярите са така наречените статични обекти (които не се променят във времето), тогава процесите са динамични обекти. Това означава, че тези обекти съществуват в определен строго определен период от време.

Например, можете да изберете такъв обект като процес на производство на автомобил (тъй като говорим за тях). Интуитивно е ясно, че този обект съществува само по време на реалното производство на същия автомобил (строго определен период от време). Трябва да се има предвид, че това определение е условно, тъй като обекти като автомобил също имат свой експлоатационен живот, срок на годност, съществуване и т.н. Ние обаче няма да навлизаме във философия и в рамките на повечето предметни области може да се приеме, че екземплярите и още повече видовете съществуват вечно.

Процесите се показват като правоъгълник с етикет (име) на процеса:

Процесите се използват в схеми за преминаване на един обект към друг. Повече за това ще бъде обсъдено по-късно.

В допълнение към процесите, такива схеми използват логически оператори. Всичко е достатъчно просто за тези, които са запознати с предикатите, булевата алгебра или програмирането. IDEF5 използва три основни логически оператора:

• логическо И (И);
• логическо ИЛИ (OR);
• изключително ИЛИ (XOR).

Стандартът IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - по-голямата част от информацията от този източник) определя представянето на логическите оператори като малки кръгове (в сравнение с изгледи и екземпляри) с етикет под формата на символи . Въпреки това, при разработването на графичната среда IDEF5, ние се отклонихме от това правило по много причини. Една от тях е трудната идентификация на тези оператори. Затова използваме текстовата нотация на операторите с идентификационен номер:

Може би това е краят на обектите.

Отношения

Между обектите съществуват отношения, които в онтологията означават правила, които определят взаимодействието между обектите и от които се получават нови заключения.

Обикновено връзките се определят от вида на схемата, използвана в онтологията. Схемата е набор от онтологични обекти и отношения между тях. Има следните основни видове схеми:

1. композиционни схеми.
2. Схеми за класификация.
3. Схеми за преход.
4. Функционални диаграми.
5. Комбинирани схеми.

Също така понякога има такъв тип схеми като екзистенциален. Една екзистенциална схема е колекция от обекти без връзки. Такива диаграми просто показват, че определен набор от обекти съществува в определена предметна област.

Е, сега по ред за всеки от видовете схеми.

Композиционни схеми

Този тип диаграма се използва за представяне на състава на обект, система, структура и т.н. Типичен пример са автомобилните части. В най-големия си състав колата се състои от каросерия и трансмисия. От своя страна тялото е разделено на рамка, врати и други части. Тази декомпозиция може да бъде продължена по-нататък - всичко зависи от необходимото ниво на детайлност в този конкретен проблем. Пример за такава схема:

Композиционните връзки се показват като стрелка с връх в края (за разлика например от класификационна връзка, където върхът е в началото на стрелката, повече за това по-късно). Такива отношения могат да бъдат подписани с етикет като на фигурата (частта).

Схеми за класификация

Класификационните схеми имат за цел да изразят дефиницията на видовете, техните подвидове и екземпляри на видове. Например колите могат да бъдат леки и товарни автомобили. Тоест изгледът "Кола" има два подвида. VAZ-2110 е специфичен екземпляр от подвида "Автомобил", а GAZ-3307 е екземпляр от подвида "Камион":

Връзките в класификационните схеми (подвид или специфичен екземпляр) имат формата на стрелка с връх в началото и, както в случая на композиционните схеми, могат да имат етикет с името на връзката.

Схеми за преход

Схеми от този тип са необходими за показване на процесите на преход на обекти от едно състояние в друго под въздействието на определен процес. Например, след процеса на боядисване с червена боя, черна кола става червена:

Съотношението на прехода е обозначено със стрелка с връх в края и кръг в центъра. Както можете да видите от диаграмата, процесите се отнасят до връзки, а не до обекти.

В допълнение към обикновения преход, показан на фигурата, има строг преход. Използва се в случаите, когато преходът в дадена ситуация не е очевиден, но за нас е важно да го подчертаем. Например, монтирането на огледало за обратно виждане на автомобил не е важна операция, ако разглеждаме процеса на сглобяване на автомобил в световен мащаб. В някои случаи обаче е необходимо да изберете тази операция:

Строгият преход се обозначава подобно на нормалния преход, с изключение на двойния връх в края.

Редовните и строги преходи също могат да бъдат маркирани като незабавни. За да направите това, към централния кръг се добавя триъгълник. Моменталните преходи се използват в случаите, когато времето за преход е толкова кратко, че е напълно незначително в рамките на разглежданата предметна област (по-малко от минималния значителен интервал от време).
Така например дори при най-малката повреда на автомобила, той може да се счита за повреден и цената му рязко пада. Повечето щети обаче настъпват мигновено, за разлика от стареенето и износването:

Примерът показва строг преход, но можете също да използвате нормален преход като незабавен преход.

Функционални диаграми

Такива схеми се използват за обозначаване на структурата на взаимодействие между обектите. Например, автомонтьор извършва поддръжка на автомобили, а мениджърът на автосервиз приема заявки за ремонт и ги предава на автомонтьор:

Функционалните връзки се изобразяват като права линия без връх, но понякога с етикет, който е името на връзката.

Комбинирани схеми

Комбинираните схеми са комбинация от предварително разгледани схеми. Повечето схеми в методологията IDEF5 са комбинирани, тъй като онтологиите, които използват само един вид схема, са редки.

Всички схеми често използват логически оператори. Като ги използвате, можете да реализирате връзки между три, четири или повече обекта. Логическият оператор може да изрази някакъв общ обект, върху който се изпълнява процес или който участва в друга връзка. Например, можете да комбинирате предишните примери в един, както следва:

В конкретен случай комбинираната схема използва композиционна схема (огледало + кола без огледало = кола с огледало) и схема на преход (кола с огледало става червена кола под въздействието на процеса на червено боядисване). Освен това кола с огледало не се изразява експлицитно - вместо това се посочва логическият оператор И.

Заключение

В тази статия се опитах да опиша основните обекти и връзки в методологията IDEF5. Като пример използвах предметната област, свързана с автомобилите, тъй като се оказа много по-лесно да се изграждат диаграми по техния пример. Схемите IDEF5 обаче могат да се използват във всяка друга област на експертиза.

Онтологиите и анализът на знанията в областта са доста обширна и отнемаща време тема. Въпреки това, в рамките на IDEF5, всичко се оказва не толкова трудно, поне основите на тази тема се научават доста просто. Целта на моята статия е да привлека нова аудитория към проблема с анализа на знанията, макар и за сметка на такъв примитивен инструмент IDEF5 като графичен език.

Проблемът на графичния език е, че той не може да се използва за достатъчно ясно формулиране на определени отношения (аксиоми) на онтологията. За да направите това, има текстов език IDEF5. Въпреки това, в началния етап, графичният език може да бъде много полезен за формулиране на първоначалните изисквания за онтология и определяне на вектора за разработване на по-подробна онтология в текстовия език IDEF5 или във всеки друг инструмент.

Надявам се, че тази статия ще бъде полезна за начинаещи в тази област, може би дори за тези, които се занимават с въпроса за онтологичния анализ от дълго време. Целият основен материал на тази статия е преведен и разбран от стандарта IDEF5, който споменах по-рано (дубликат). Вдъхнових се и от една прекрасна книга на автори от KNOW INTUIT (връзка към тяхната книга).

Източник: www.habr.com