IDEF5 metodoloogia. Graafiline keel

Sissejuhatus

See artikkel on mõeldud neile, kes on tutvunud ontoloogia mõistega vähemalt algtasemel. Kui te ei ole ontoloogiatega tuttav, siis tõenäoliselt ei saa te aru ontoloogiate ja selle artikli eesmärgist. Soovitan tutvuda selle nähtusega enne artikli lugemist (võib-olla piisab isegi Vikipeedia artiklist).

Nii et Ontoloogia on detailne kirjeldus teatud arutatavast valdkonnast. Selline kirjeldus peaks olema antud selgelt sõnastatud keeles. Ontoloogiate kirjeldamiseks saab kasutada IDEF5 metoodikat, mille arsenalis on 2 keelt:

• IDEF5 skeemikeel. See keel on visuaalne ja kasutab graafilisi elemente.
• IDEF5 tekstikeel. See keel esindab end struktureeritud tekstina.

Selles artiklis käsitletakse esimest varianti — skeemikeelt. Tekstikeelest räägime järgmistes artiklites.

Objektid

Skeemikeeles, nagu juba öeldud, kasutatakse graafilisi elemente. Alustamiseks tuleks vaadata selle keele põhielemente.

Ontoloogias kasutatakse sageli nii üldiseid entiteete kui ka konkreetseid objekte. Üldisi entiteete nimetatakse liikideks. Need esindatakse ringina, mille sees on silt (objekti nimi):

Liigid koosnevad selle liigiga seotud eraldi eksemplaridest. Näiteks võib liik „Autod“ esindada suure hulga eraldi autosid.
Kuna eksemplarid selle liigi alla võivad kuuluda konkreetsed autod, teised tehnika vormid või ka erinevad kaubamärgid. Kõik oleneb kontekstist, teemavaldkonnast ja selle detailide tasemest. Näiteks autoteeninduses on oluliseks füüsilised isendid, samas kui autode müügistatistika puhul on tähtsad konkreetsed mudelid jne.

Erilised eksemplarid liigid tähistatakse sarnaselt liikidele, kuid neile tehakse ringi alumisse ossa punkt:

Samuti on arutelul objekti raames oluline mainida selliseid objekte nagu protsessid.

Kui liigid ja esindajad on nn staatilised objektid (ajaga muutumatud), siis protsessid on dünaamilised objektid. See tähendab, et need objektid eksisteerivad kindlas määratud ajavahemikus.

Näiteks võib välja tuua objekti nagu auto valmistamisprotsess (kuna jutt käib neist). Intiutiivselt on selge, et see objekt eksisteerib ainult auto valmistamise ajal (kindel ajavahemik). Tuleb meeles pidada, et see määratlus on tinglik, kuna sellised objektid nagu auto on samuti oma kasuliku eluea, säilivuse jne. Kuid jätkem filosoofia kõrvale ja enamikus valdkondades võib võtta, et esindajad, rääkimata liikidest, eksisteerivad igavesti.

Protsessid on kujutatud ristkülikuna koos protsessi nimetuse tähisega:

Protsesse kasutatakse objektide üleminekute skeemides. Täiendavat teavet selle kohta antakse hiljem.

Lisaks protsessidele kasutatakse sellistes skeemides loogilisi operaatoore.. Siin on kõik piisavalt lihtne neile, kes tunnevad predikaate, boolean algebra või programmeerimist. IDEF5-s kasutatakse kolme põhiloogilist operaatorit:

• loogiline JA (AND);
• loogiline VÕI (OR);
• välja arvatud VÕI (XOR).

IDEF5 standardis (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf — enamik teavet on saadud sellelt allikalt) on määratletud loogiliste operaatorite kujutamine väikeste ringidena (võrreldes liikide ja eksemplaridega), millel on silt sümbolite kujul. Siiski oleme välja töötatud IDEF5 graafilises keskkonnas sellest reeglist paljuski kõrvale hoidnud. Üks põhjusi on nende operaatorite keeruline tuvastamine. Seetõttu kasutame operaatorite tekstilist tähistust koos identifitseerimisnumbriga:

Arvan, et lõpetame objektidega siin.

Suhted

Objektide vahel on suhteid, mis ontoloogias tähendavad reegleid, mis määravad objektide vahelise interaktsiooni ja mille põhjal saadakse uusi järeldusi.

Tavaliselt määratletakse suhted ontoloogia skeemi tüübiga. Skeem — see on ontoloogia objektide ja nende vaheliste suhete kogum. Erinevad järgmised põhiskeemide tüübid:

1. Kompositsiooniskeemid.
2. Klassifitseerimisskeemid.
3. Üleminekute skeemid.
4. Funktsionaalsed skeemid.
5. Kombineeritud skeemid.

Mõnikord eristatakse ka sellist tüüpi skeeme nagu eksistentsiaalsed. Eksistentsiaalset skeemi nimetatakse objektide kogumiks ilma suhetest. Need skeemid näitavad lihtsalt, et teatud teemavaldkonnas eksisteerib mingi objektide kogum.

Nüüd räägime igast skeemitüübi järjekorras.

Kompositsiooniskeemid

Seda tüüpi skeemi kasutatakse mingi objekti, süsteemi, struktuuri jne koosseisu kujutamiseks. Tüüpiline näide on auto detailid. Üldiselt koosneb auto korpusest ja ülekandest. Korpust jagatakse raamiks, usteks ja muude osadeks. Seda dekonstruktsiooni saab jätkata – kõik sõltub vajalikust detailsustasemest antud ülesandes. Näide sellisest skeemist:

Kompositsiooni suhted kujutatakse noolega, millel on ots (erinevalt näiteks klassifitseerimise suhtest, kus noole ots on alguses, rohkem informatsiooni hiljem). Need suhted võivad olla märgistatud sildi abil nagu joonisel (osa).

Klassifitseerimisskeemid

Klassifikatsiooniskeemid on mõeldud liikide, nende alamliikide ja liikide eksemplaride määratlemiseks. Näiteks võivad autod olla sõiduautod ja kaubikud. See tähendab, et liik „Auto” jaguneb kaheks alamliigiks. VAZ-2110 on konkreetne eksemplar alamliigist „Sõiduauto”, ja GAZ-3307 on eksemplar alamliigist „Kaubik”:

Klassifikatsiooniskeemides esinevad suhted (alamliik või konkreetne eksemplar) on kujutatud noolena, millel on alguses ots ja, nagu ka kompositsiooniskeemide puhul, võivad nad sisaldada sildi suhte nimetusega.

Üleminekute skeemid

Sellised skeemid on vajalikud, et kuvada objektide üleminekuprotsesse ühest olekust teise mingi protsessi mõjul. Näiteks pärast punase värviga värvimisprotsessi muutub must auto punaseks:

Ülemikerel tähistatakse noolena, millel on ots lõpupoole ja ring keskel. Nagu skeemilt nähtub, kuuluvad protsessid suhetesse, mitte objektidesse.

Lisaks tavapärasele üleminekule, mis on esitatud joonisel, on olemas rangem üleminek. Seda kasutatakse siis, kui üleminek antud olukorras ei ole ilmselge, kuid on oluline seda rõhutada. Näiteks tagaspeegli paigaldamine autole ei ole märkimisväärne operatsioon, kui vaadata auto kokkupaneku protsessi globaalselt. Siiski on mõnes olukorras vajalik selle operatsiooni esiletoomine:

Ranget üleminekut tähistatakse sarnaselt tavalisele üleminekule, välja arvatud topeltotsiku olemasolu lõpus.

Tavalised ja ranged üleminekud võivad olla samuti märgitud kui momentaalsed. Selleks lisatakse keskmisesse ringi kolmnurk. Momentaalsed üleminekud kasutatakse siis, kui ülemise ajavahemik on niivõrd lühike, et see on tõeliselt tähtsusetu arutatava teema kontekstis (vähem kui minimaalne oluline ajavahemik).
Näiteks võib auto vähemalt vähese kahjustuse korral pidada kahjustatuks ja selle hind langeb järsult. Siiski toimub enamik kahjustusi momentaalselt, erinevalt vananemisest ja kulumisest:

Näidises on esitatud range üleminek, kuid võib kasutada ka tavalist üleminekut kui kohest.

Funktsionaalsed skeemid

Selliseid skeeme kasutatakse objektide vahelise kooseksisteerimise struktuuri näitamiseks. Näiteks mehhaanik teeb autode hooldust, samas kui autoteeninduse juht võtab vastu remondisoove ja edastab need automehaanikule:

Funktsionaalsed suhted on kujutatud sirge joonega ilma otsata, kuid mõnikord ka sildiga, mis näitab suhte nimetust.

Kombineeritud skeemid

Kombineeritud skeemid on varasemalt käsitletud skeemide kombinatsioon. Enamik skeeme IDEF5 metodoloogias on kombineeritud, kuna harva esinevad ontoloogiad, mis kasutavad ainult ühte skeemide tüüpi.

Kasutatakse sageli loogilisi operaatoreid. Nende abil saab rakendada suhteid kolme, nelja ja enam objekti vahel. Loogiline operaator võib väljendada mingit ühist olemust, mille üle toimub protsess või mis osaleb muus suhtes. Näiteks võib eelnevad näited kokku tuua järgmisel viisil:

Antud juhul kombinatsiooniskeemis kasutatakse koostise skeemi (peegel + peeglita auto = peegelkaubik) ja ülemineku skeemi (peegelkaubik muutub punaseks autoks punase värvi katmise protsessi tõttu). Peegelkaubik ei väljendu otseselt — selle asemel kasutatakse loogilist operaatorit JA.

Kokkuvõte

Selles artiklis püüdsin kirjeldada IDEF5 metoodika põhielemente ja suhteid. Näiteks kasutasin autotestest valdkonda, kuna nende näidetel oli palju lihtsam skeeme koostada. Siiski võivad IDEF5 skeeme rakendada igas teises teadmiste valdkonnas.

Ontoloogiad ja teadmusanalüüs on üsna ulatuslik ja töömahukas teema. Siiski osutub IDEF5 raames kõik palju lihtsamaks ja vähemalt alused selle temaatika omandamiseks on tõeliselt kergesti arusaadavad. Artikli eesmärk on meelitada uusi inimesi teadmusanalüüsi probleemide juurde, isegi kui selleks kasutame primitiivset IDEF5 tööriista nagu graafiline keel.

Graafilise keele probleem on see, et selle abil ei saa mõningaid ontoloogia suhteid (aktsioomid) piisavalt selgelt sõnastada. Selleks on olemas tekstipõhine keel IDEF5. Siiski võib algfaasis graafiline keel olla väga kasulik ontoloogia algsete nõudmiste sõnastamiseks ja arendussuuna määratlemiseks, et luua üksikasjalikumat ontoloogiat tekstikeeles IDEF5 või mõnes muus vahendis.

Loodan, et see artikkel on kasulik algajatele selles valdkonnas, ehk isegi neile, kes on juba ammu tegelenud ontoloogilise analüüsi küsimustega. Kogu artikli põhisisu on tõlgitud ja välja mõeldud, olles laenatud IDEF5 standardist, millele viitasin varem (dublikaat). Samuti olen inspiratsiooni saanud suurepärasest raamatust NOU INTUIT autoritelt (link nende raamatule).

Allikas: habr.com