מתודולוגיית IDEF5. שפה גרפית

כניסה

מאמר זה מיועד למי שמכיר את המושג אונטולוגיה לפחות ברמה היסודית. אם אינכם מכירים אונטולוגיות, סביר להניח שהמטרה של האונטולוגיות והמאמר הזה בפרט לא תהיה ברורה לכם. אני ממליץ לך להכיר את התופעה הזו לפני שתתחיל לקרוא את המאמר (אולי אפילו מאמר מויקיפדיה יספיק).

אז אונטולוגיה - זהו תיאור מפורט של תחום נושא מסוים הנבדק. תיאור כזה חייב להינתן בשפה מנוסחת בצורה ברורה. כדי לתאר אונטולוגיות, אתה יכול להשתמש במתודולוגיה IDEF5, שיש לה 2 שפות בארסנל שלה:

• שפה סכמטית IDEF5. שפה זו היא ויזואלית ומשתמשת באלמנטים גרפיים.
• שפת טקסט IDEF5. שפה זו מיוצגת כטקסט מובנה.

מאמר זה ישקול את האפשרות הראשונה - שפה סכמטית. נדבר על טקסט במאמרים הבאים.

אובייקטים

בשפה סכמטית, כפי שכבר הוזכר, נעשה שימוש באלמנטים גרפיים. ראשית, עלינו לשקול את המרכיבים הבסיסיים של שפה זו.

לעתים קרובות, אונטולוגיה משתמשת הן בישויות מוכללות והן באובייקטים ספציפיים. ישויות מוכללות נקראות מינים. הם מתוארים כמעגל עם תווית (שם האובייקט) בפנים:

מינים הם אוסף של דגימות בודדות של מין נתון. כלומר, תצוגה כמו "מכוניות" יכולה לייצג אוסף שלם של מכוניות בודדות.
כ עותקים סוג זה יכול להיות מכוניות ספציפיות, או סוגים מסוימים של ציוד, או מותגים מסוימים. הכל תלוי בהקשר, בתחום הנושא וברמת הפירוט שלו. לדוגמה, עבור תיקון רכב, מכוניות ספציפיות כישויות פיזיות יהיו חשובות. כדי לשמור על סטטיסטיקה מסוימת על מכירות בסוכנות רכב, דגמים ספציפיים וכו' יהיו חשובים.

מופעים בודדים של מינים מוגדרים בדומה למין עצמו, המסומן רק על ידי נקודה בתחתית המעגל:

כמו כן, כחלק מהדיון על חפצים, ראוי להזכיר חפצים כגון תהליכים.

אם תצוגות ומופעים הם מה שנקרא אובייקטים סטטיים (לא משתנים עם הזמן), אז תהליכים הם אובייקטים דינמיים. משמעות הדבר היא שאובייקטים אלה קיימים בפרק זמן מסוים מוגדר בקפדנות.

לדוגמה, אנו יכולים לייחד אובייקט כזה כמו תהליך ייצור מכונית (שכן אנחנו מדברים עליהם). ברור באופן אינטואיטיבי שאובייקט זה קיים רק במהלך הייצור בפועל של המכונית הזו בדיוק (פרק זמן מוגדר בהחלט). כדאי לזכור שהגדרה זו מותנית, כי גם לחפצים כמו רכב יש חיי שירות משלהם, חיי מדף, קיום וכו'. עם זאת, בואו לא ניכנס לפילוסופיה ובמסגרת רוב תחומי הנושא נוכל לקבל את העובדה שמקרים, ועוד יותר מכך מינים, קיימים לנצח.

תהליכים מתוארים כמלבן עם תווית (שם) של התהליך:

תהליכים משמשים בתוכניות למעבר של אובייקט אחד למשנהו. זה יידון ביתר פירוט להלן.

בנוסף לתהליכים, תוכניות כאלה משתמשות פעולות לוגיות. הכל כאן די פשוט למי שמכיר פרדיקטים, אלגברה בוליאנית או תכנות. IDEF5 משתמש בשלושה אופרטורים לוגיים בסיסיים:

• לוגי AND (AND);
• לוגי OR (OR);
• בלעדי OR (XOR).

תקן IDEF5 (http://idef.ru/documents/Idef5.pdf - רוב המידע ממקור זה) מגדיר את התמונה של אופרטורים לוגיים בצורה של עיגולים קטנים (בהשוואה לתצוגות ומופעים) עם תווית ב- צורה של סמלים. עם זאת, בסביבה הגרפית IDEF5 שאנו מפתחים, התרחקנו מהכלל הזה מסיבות רבות. אחד מהם הוא הזיהוי הקשה של המפעילים הללו. לכן, אנו משתמשים בסימון הטקסטואלי של אופרטורים עם מספר זיהוי:

אולי נסיים עם חפצים כאן.

יחסים

ישנם יחסים בין אובייקטים, שמשמעותם באונטולוגיה היא כללים הקובעים את האינטראקציה בין אובייקטים ומהם נגזרות מסקנות חדשות.

בדרך כלל, מערכות יחסים נקבעות לפי סוג הסכימה המשמשת באונטולוגיה. ערכתי הוא קבוצה של אובייקטים אונטולוגיים ויחסים ביניהם. יש את הסוגים העיקריים הבאים של תוכניות:

1. תוכניות קומפוזיציה.
2. תוכניות סיווג.
3. דיאגרמות מעבר.
4. דיאגרמות פונקציונליות.
5. תוכניות משולבות.

כמו כן לפעמים יש סוג כזה של תכנית כמו קיומי. סכימה קיומית היא אוסף של אובייקטים ללא קשרים. דיאגרמות כאלה פשוט מראות שבתחום נושא מסוים יש קבוצה מסוימת של אובייקטים.

ובכן, עכשיו, לפי הסדר, על כל סוג של תוכנית.

תוכניות קומפוזיציה

סוג זה של דיאגרמה משמש לייצוג הרכב של אובייקט, מערכת, מבנה וכו'. דוגמה טיפוסית היא חלקי רכב. בצורתה המוגדלת ביותר, המכונית מורכבת מגוף ותיבת הילוכים. בתורו, הגוף מחולק למסגרת, דלתות וחלקים אחרים. ניתן להמשיך את הפירוק הזה - הכל תלוי ברמת הפירוט הנדרשת במשימה הספציפית הזו. דוגמה לתכנית כזו:

יחסי קומפוזיציה מוצגים כחץ עם ראש חץ בסוף (בניגוד למשל ליחסי סיווג, שבו ראש החץ נמצא בתחילת החץ, פרטים נוספים בהמשך). יחסים כאלה יכולים להיות מסומנים בתווית כמו באיור (חלק).

תוכניות סיווג

תוכניות סיווג נועדו לבטא את ההגדרה של מינים, תת-מינים שלהם ומופעים של מינים. לדוגמה, מכוניות יכולות להיות מכוניות או משאיות. כלומר, לתצוגת "מכונית" יש שתי תצוגות משנה. VAZ-2110 הוא מופע ספציפי של תת-הסוג "מכונית נוסעים", ו-GAZ-3307 הוא מופע של תת-הסוג "משאית":

ליחסים בסכימות סיווג (תת-מין או מופע ספציפי) יש צורה של חץ עם קצה בהתחלה, וכמו במקרה של סכימות קומפוזיציה, יכול להיות תווית עם שם הקשר.

תוכניות מעבר

ערכות מסוג זה נחוצות כדי להציג את תהליכי המעבר של אובייקטים ממצב אחד לאחר בהשפעת תהליך מסוים. לדוגמה, לאחר תהליך צביעת צבע אדום, מכונית שחורה הופכת לאדומה:

קשר מעבר מסומן על ידי חץ עם ראש בקצה ועיגול במרכז. כפי שניתן לראות מהתרשים, תהליכים מתייחסים ליחסים, לא לאובייקטים.

בנוסף למעבר הרגיל המוצג באיור, ישנו מעבר קפדני. הוא משמש במקרים בהם המעבר במצב נתון אינו ברור, אך חשוב לנו להדגיש אותו. לדוגמה, התקנת מראה אחורית על מכונית אינה פעולה משמעותית אם ניקח בחשבון את תהליך הרכבת הרכב באופן גלובלי. עם זאת, במקרים מסוימים יש צורך להפריד בין פעולה זו:

מעבר קפדני מסומן בדומה למעבר רגיל, למעט החסימה הכפולה בסופו.

מעברים רגילים וקפדניים יכולים גם להיות מסומנים כמיידיים. לשם כך, מתווסף משולש למעגל המרכזי. מעברים מיידיים משמשים במקרים בהם זמן המעבר כה קצר עד שהוא חסר חשיבות לחלוטין בתוך תחום הנושא הנבדק (פחות מפרק הזמן המשמעותי המינימלי).
למשל, אם יש ולו נזק קטן לרכב, הוא יכול להיחשב פגום ומחירו יורד בחדות. עם זאת, רוב הנזקים מתרחשים באופן מיידי, בניגוד להזדקנות ולבלאי:

הדוגמה מציגה מעבר קפדני, אבל אתה יכול גם להשתמש במעבר רגיל כמעבר מיידי.

דיאגרמות פונקציונליות

דיאגרמות כאלה משמשות לציון מבנה האינטראקציה בין אובייקטים. לדוגמה, מכונאי רכב מבצע אחזקת רכב, ומנהל שירות רכב מקבל בקשות לתיקון ומעביר אותן למכונאי רכב:

יחסים פונקציונליים מתוארים כקו ישר ללא טיפ, אך לפעמים עם תווית, שהיא שם הקשר.

תוכניות משולבות

תוכניות משולבות הן שילוב של תוכניות שנדונו בעבר. רוב הסכמות במתודולוגיית IDEF5 משולבות, שכן אונטולוגיות המשתמשות רק בסוג אחד של סכמה הן נדירות.

כל העיצובים משתמשים לרוב באופרטורים לוגיים. על ידי שימוש בהם, ניתן ליישם יחסים בין שלושה, ארבעה או יותר אובייקטים. אופרטור לוגי יכול לבטא ישות כללית כלשהי שעליה מתבצע תהליך או המשתתפת בקשר אחר כלשהו. לדוגמה, אתה יכול לשלב את הדוגמאות הקודמות לאחת באופן הבא:

במקרה ספציפי, הסכימה המשולבת משתמשת בסכמת קומפוזיציה (מראה + מכונית ללא מראה = מכונית עם מראה) ובסכמת מעבר (מכונית עם מראה הופכת למכונית אדומה בהשפעת תהליך הצבע האדום). יתרה מכך, מכונית עם מראה לא באה לידי ביטוי במפורש - במקום זאת, מצוין האופרטור הלוגי AND.

מסקנה

במאמר זה ניסיתי לתאר את האובייקטים והקשרים העיקריים במתודולוגיית IDEF5. השתמשתי בתחום הרכב כדוגמה כי התברר שהרבה יותר קל לבנות דיאגרמות באמצעות הדוגמה שלהם. עם זאת, ניתן להשתמש בסכימות IDEF5 בכל תחום ידע אחר.

אונטולוגיות וניתוח ידע בתחום הוא נושא נרחב וגוזל זמן. עם זאת, במסגרת IDEF5, הכל מתברר כל כך לא כל כך קשה; לפחות, היסודות של נושא זה נלמדים בפשטות. מטרת המאמר שלי היא למשוך קהל חדש לבעיית ניתוח הידע, אם כי באמצעות כלי IDEF5 פרימיטיבי כמו שפה גרפית.

הבעיה של שפה גרפית היא שבעזרתה אי אפשר לנסח בבירור כמה יחסים (אקסיומות) של האונטולוגיה. יש שפת טקסט IDEF5 עבור זה. עם זאת, בשלב הראשוני, שפה גרפית יכולה להיות שימושית מאוד לניסוח דרישות אונטולוגיה ראשוניות והגדרת הווקטור לפיתוח אונטולוגיה מפורטת יותר בשפת הטקסט IDEF5 או בכל כלי אחר.

אני מקווה שמאמר זה יהיה שימושי למתחילים בתחום זה, אולי אפילו למי שעוסק בסוגיית הניתוח האונטולוגי כבר זמן רב. כל החומר העיקרי במאמר זה תורגם ופורש מתקן IDEF5 שאליו התייחסתי קודם (לְשַׁכְפֵּל). קיבלתי השראה גם מספר נפלא של מחברים מ-NOU INTUIT (קישור לספר שלהם).

מקור: www.habr.com