IDEF5 metodoloogia. Graafiline keel

Sissejuhatus

See artikkel on mõeldud neile, kes on tuttavad ontoloogiaga vähemalt algtasemel. Kui te ei ole ontoloogiatega tuttav, siis tõenäoliselt ei ole teile selge ontoloogiate eesmärk, sealhulgas käesoleva artikli eesmärk. Soovitan tutvuda selle nähtusega, enne kui hakkate seda artiklit lugema (võib-olla piisab isegi Vikipeedia artiklist).

Nii Ontoloogia on mingi arutatava teemavaldkonna üksikasjalik kirjeldus. Selline kirjeldus peab olema esitatud selgelt formuleeritud keeles. Ontoloogiate kirjeldamiseks võib kasutada IDEF5 metoodikat, mis omab oma arsenalis kahte keelt:

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

Käesolevas artiklis käsitleme esimest varianti - skeemikeelt. Tekstikeelt arutame järgmistes artiklites.

Objektid

Skeemikeeles, nagu juba mainitud, kasutatakse graafilisi elemente. Alustuseks tasub vaadelda selle keele põhielemente.

Sageli kasutatakse ontoloogias nii üldistatud entsiteit kui ka konkreetseid objekte. Üldistatud entsiteit nimetatakse liikideks. Neid esitatakse ringina, mille sees on silt (objekti nimi):

Liigid esindavad selle liigi eraldi eksemplaride kogumit. See tähendab, et selline liik nagu "Autod" võib esindada kogu eraldi võetud autode kogumit.
Kuna eksemplarid sellest liigist võivad esindada konkreetsed autod, vahendid või eraldi kaubamärgid. Kõik sõltub kontekstist, teemavaldkonnast ja selle detailitasemest. Näiteks auto remonditöökoja jaoks on oluliseks füüsilised üksused nagu konkreetsed autod. Autoesinduses müügistatistika jälgimiseks on olulised konkreetsed mudelid jne.

Eraldi liikide eksemplare tähistatakse sarnaselt liikidele, ainult et neid tähistatakse ringi alumises osas asuva punktiga:

Samuti tasub objektide arutelus mainida selliseid objekte nagu protsessid.

Kui liigid ja eksemplarid on nn staatilised objektid (ajaline muundumatu), siis protsessid on dünaamilised objektid. See tähendab, et need objektid eksisteerivad kindla aja jooksul.

Näiteks võib välja tuua objekti nagu auto valmistamine (kuna me räägime neist). On intuitiivselt selge, et see objekt eksisteerib ainult auto otse valmistamise ajal (kindel ajavahemik). Tuleb arvestada, et see määratlus on tingimuslik, kuna sellistel objektidel nagu auto on samuti oma kasutusiga, säilivusaeg, eksistents jne. Kuid ärgem laskugem filosoofiasse ja enamikus valdkondades võib eeldada, et eksemplarid, rääkimata liikidest, eksisteerivad igavesti.

Protsessid kujutatakse ristkülikuna koos protsessi tähisega:

Protsesse kasutatakse objektide üleminekute skeemides. Detailsemalt sellest räägitakse hiljem.

Lisaks protsessidele kasutatakse sellistes skeemides loogilisi operaatorid. Siin on kõik piisavalt lihtne neile, kes tunnevad predikaate, Boolese algebra või programmeerimist. IDEF5-s kasutatakse kolme peamist loogilist operaatorit:

• loogiline JA (AND);
• loogiline VÕI (OR);
• välistav VÕI (XOR).

IDEF5 standardis (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf — enamik teavet on pärit sellest allikast) on loogiliste operaatorite kujutamine defineeritud väikeste ringidena (võrreldes liikide ja eksemplaridega) koos sümbolitega. Kuid välja töötatavas IDEF5 graafilises keskkonnas oleme me palju põhjusel sellest reeglist kõrvale kaldunud. Üks neist on nende operaatorite keeruline tuvastamine. Seetõttu kasutame operaatorite tekstilist tähist identifitseerimisnumbriga:

Arvan, et objekti teemal piisab.

Suhted

Objektide vahel on suhted, mis ontoloogias tähendavad reegleid, mis määratlevad objektidevahelise suhtlemise ja mille põhjal saadakse uusi järeldusi.

Tavaliselt määratletakse suhted skeemi tüübi järgi, mida ontoloogias kasutatakse. Schema — see on ontoloogia objektide kogum ja nendevahelised suhted. Erakordseteks skeemideks on järgmised põhiliigid:

1. Koostööskeemid.
2. Klassifikatsiooniskeemid.
3. Üleminekuskeemid.
4. Funktsionaalsed skeemid.
5. Kombineeritud skeemid.

Samuti eristatakse mõnikord sellist skeemide tüüpi nagu ekzistentsiaalsed. Ekzistentsiaalset skeemi nimetatakse objektide kogumiks ilma suhetest. Sellised skeemid näitavad lihtsalt, et mingis objektide valdkonnas eksisteerib teatud objektide kogum.

Nüüd räägime igast skeemide tüübist järjest.

Kompositsiooniskeemid

Seda tüüpi skeeme kasutatakse mingi objekti, süsteemi, struktuuri jms koostise esitlemiseks. Tüüpiline näide on auto detailid. Üldiselt koosneb auto kerest ja ülekandest. Omakorda jaguneb kere raami, usteks ja muude detailideks. Sellist dekompositsiooni saab jätkata - kõik sõltub konkreetsest ülesandest vajaliku detailitsemise tasemest. Näide sellisest skeemist:

Kompositsioonisuhted on kujutatud noolega, millel on otsik (erinevalt näiteks klassifitseerimisest, kus otsik on noole alguses, rohkem selle kohta hiljem). Sellised suhted võivad olla märgistatud sildiga nagu joonisel (osa).

Klassifitseerimisskeemid

Klassifitseerimisskeemid on mõeldud liikide määratlemiseks, nende alamliikide ja liikide eksemplaride väljendamiseks. Näiteks võivad autod olla sõiduautod ja raskeveokid. See tähendab, et liik „Auto“ on jagatud kaheks alamliigiks. VAZ-2110 on konkreetne eksemplar alamliigist „Sõiduauto“, ja GAZ-3307 on eksemplar alamliigist „Raskeveok“:

Klassifitseerimisskeemide suhted (alamliik või konkreetne eksemplar) on kujutatud noolega, millel on otsik alguses ja, nagu ka kompositsiooniskeemide puhul, võivad olla sildiga, kus on suhete nimetus.

Üleminekute skeemid

Sellised skeemid on vajalikud objektide ülemineku protsesside kuvamiseks ühe oleku kaudu teise olekusse mingi protsessi mõjul. Näiteks pärast punase värviga värvimisprotsessi muutub must auto punaseks:

Ülemikesuhe on tähistatud noolega, millel on otsik lõpus ja ring keskel. Nagu skeemist näha, on protsessid suhetele omased, mitte objektidele.

Lisaks tavalisest üleminekust, nagu on kujutatud joonisel, eksisteerib ka range üleminek. Seda kasutatakse juhtudel, kus üleminek antud olukorras ei ole ilmne, kuid on oluline, et seda rõhutatakse. Näiteks kaamera peegelinstallatsioon sõidukile ei ole oluline operatsioon, kui vaadata autotootmise protsessi laiemalt. Siiski on teatud juhtudel vajalik seda toimingut eraldi esile tuua:

Range üleminek tähistatakse sama moodi nagu tavaline üleminek, välja arvatud kahekordne otsik lõpus.

Tavalisi ja rangeid üleminekuid võib samuti tähistada kui hetkeseisund. Selleks lisatakse keskmisse ringi kolmnurk. Momentaanseid üleminekuid kasutatakse olukordades, kus ülemise viibimise aeg on nii väike, et see on vaadeldud valdkonnas täiesti ebaoluline (vähem kui minimaalne oluline ajavahemik).
Näiteks, kui autot on vähemalt veidi kahjustatud, võib seda pidada kahjustatuks ja selle hind langeb järsult. Kuid enamik kahjustusi toimub hetkega, erinevalt vananemisest ja kulumisest:

Näites on esitatud range üleminek, kuid tavalist üleminekut võib kasutada ka hetkeseisundina.

Funktsionaalsed skeemid

Selliseid skeeme kasutatakse objektide vahelise interaktsiooni struktuuri näitamiseks. Näiteks tehnik hooldab autosid, samas kui autoteenuse juht võtab remonditaotlusi vastu ja edastab need automehaanikule:

Funktsionaalsed suhted kujutatakse sirge joonega ilma otsikuta, kuid mõnikord on tähis, mis on suhte nimetus.

Kombineeritud skeemid

Kombineeritud skeemid on eelnevalt käsitletud skeemide kombinatsioon. Enamiku skeemide puhul IDEF5 metodoloogias on need kombineeritud, kuna harva esinevad ontoloogiad, mis kasutavad ainult ühte skeemide tüüpi.

Kõigis skeemides kasutatakse sageli loogilisi operaatori. Tänu nende kasutamisele on võimalik rakendada suhteid kolme, nelja ja rohkem objekti vahel. Loogiline operaator võib väljendada mingit üldiselt tähendust, mille üle toimub protsess või mis osaleb teises suhtes. Näiteks võib eelnevad näited ühendada üheks järgmise moodi:

Konkreetse juhtumi puhul kasutatakse kombineeritud skeemi, kus on esindatud kompositsiooniskeem (peegel + auto ilma peeglita = peegliga auto) ja üleminekuskem (peegliga auto muutub punaseks autoks punase värvi värvimise protsessi mõjul). Peegliga auto ei ole selgelt väljendatud - selle asemel on toodud loogiline operaator JA.

Kokkuvõte

Selles artiklis püüdlesin paika seadma IDEF5 методoloogia põhiobjekte ja suhteid. Näitena kasutasin autode teemat, kuna selle põhjal oli lihtsam skeeme koostada. Kuid IDEF5 skeeme saab kasutada ka mistahes muus teadmiste valdkonnas.

Ontoloogiad ja teadmiste analüüs teemas on üsna ulatuslik ja ajakulukas teema. Siiski on IDEF5 raames kõik palju lihtsam, vähemalt selle teema alused on üsna kergesti omandatavad. Minu artikli eesmärk on tuua uue kuulajaskonna tähelepanu teadmiste analüüsi probleemile, isegi kui selleks kasutatakse nii primitiivset tööriista nagu IDEF5 graafiline keel.

Graafilise keele probleem on see, et selle abil ei saa mõningaid ontoloogia suhteid (aksioome) piisavalt selgelt sõnastada. Selleks on olemas teksti keel IDEF5. Siiski võib graafiline keel algfaasis olla väga kasulik ontoloogia algsete nõuete määratlemiseks ja täiendava ontoloogia arendamise suuniste kindlaksmäärimiseks IDEF5 tekstikeeles või mõnes muus vahendis.

Loodan, et see artikkel osutub kasulikuks algajatele antud valdkonnas, ehk isegi nendele, kes on ontoloogilise analüüsi küsimustega juba pikka aega tegelenud. Kõik artikli peamised materjalid on tõlgitud ja mõistetud standardist IDEF5, millele ma varem osutasin (korran). Samuti sain inspiratsiooni suurepärasest raamatust autoritelt NOU INTUIT (link nende raamatule).

Allikas: habr.com