IDEF1X

IDEF1X(Integration DEFinition for Information Modeling, IDEF1X)는 의미 데이터 모델 개발을 위한 데이터 모델링 언어다. IDEF1X는 환경이나 시스템 내에서 정보의 구조와 의미론을 나타내는 그래픽 정보 모델을 생산하는데 사용된다.^[1]

IDEF1X는 자원으로서의 데이터 관리, 정보 시스템의 통합, 컴퓨터 데이터베이스 구축을 지원하는 역할을 할 수 있는 의미론적 데이터 모델의 구축을 허용한다. 이 표준은 소프트웨어 엔지니어링 분야의 모델링 언어 IDEF 계열의 일부다.

개요

데이터 모델링 기법은 데이터를 자원으로 관리하기 위해 데이터를 표준적이고 일관성 있고 예측 가능한 방식으로 모델링하는 데 사용된다. 조직 내에서 데이터 자원을 정의하고 분석하는 표준 수단이 필요한 프로젝트에 사용할 수 있다. 그러한 프로젝트에는 데이터 모델링 기법을 방법론에 통합하거나, 데이터를 자원으로 관리하거나, 정보 시스템을 통합하거나, 컴퓨터 데이터베이스를 설계하는 것이 포함된다. IDEF1X 표준의 주요 목적은 다음을 제공하는 것이다.^[1]

• 조직의 데이터 리소스를 완벽하게 이해하고 분석하기 위한 수단
• 데이터의 복잡성을 표현하고 전달하는 공통적인 수단
• 기업 운영에 필요한 데이터의 전체적인 뷰를 제시하는 기술
• 사용자가 검증하여 물리적 데이터베이스 설계로 변환할 수 있는 응용프로그램 독립적인 데이터 뷰 정의 방법
• 기존 데이터 리소스에서 통합 데이터 정의를 도출하는 기술.

IDEF1X의 주요 목표는 통합을 지원하는 것이다. 통합에 대한 접근방식은 "개념 스키마"라고 불리는 데이터 자원의 단일 의미적 정의의 포착, 관리 및 사용에 초점을 맞춘다. "개념 스키마"는 데이터의 단일 적용에 치우치지 않고 데이터가 물리적으로 저장되거나 접근되는 방식과 무관한 기업 내 데이터에 대한 단일 통합 정의를 제공한다. 이 개념 스키마의 주요 목적은 데이터의 무결성을 통합, 공유 및 관리하는 데 사용할 수 있는 데이터의 의미와 상호관계에 대한 일관된 정의를 제공하는 것이다. 개념 스키마는 세 가지 중요한 특성을 가져야 한다.^[1]

• 비즈니스 인프라와 일관되고 모든 애플리케이션 영역에 걸쳐 진실됨
• 이전에 정의된 데이터를 변경하지 않고도 새 데이터를 정의할 수 있는 확장 가능
• 필요한 사용자 보기와 다양한 데이터 저장 및 액세스 구조로 변환 가능.

역사

의미론적 데이터 모델의 필요성은 통합 컴퓨터 보조 제조(ICAM) 프로그램의 결과로 1970년대 중반 미 공군에 의해 처음으로 인식되었다. 이 프로그램의 목적은 컴퓨터 기술의 체계적인 적용을 통해 제조 생산성을 높이는 것이었다. ICAM 프로그램은 제조 생산성 향상에 관련된 사람들을 위한 더 나은 분석 및 통신 기법의 필요성을 확인했다. 그 결과, ICAM 프로그램은 다음과 같은 IDEF(ICAM Definition) 방법이라고 알려진 일련의 기술을 개발하였다.^[1]

• IDEF0은 환경이나 시스템 내의 활동이나 프로세스의 구조화된 표현인 "기능 모델"을 생산하는데 사용되었다.
• IDEF1은 환경이나 시스템 내에서 정보의 구조와 의미론을 나타내는 "정보 모델"을 생산하는데 사용되었다.
• IDEF2는 "다이내믹스 모델"을 생산하는 데 사용되었다.

IDEF 정보 모델링(IDEF1)에 대한 초기 접근법은 현재의 연구 및 산업 요구에 기초하여 1981년 ICAM 프로그램에 의해 발표되었다. 이 접근법의 이론적 근원은 에드가 F의 초기 연구에서 비롯되었다. 관계 모델 이론에 대한 코드와 개체 관계 모델에 대한 피터 첸. 초기 IDEF1 기법은 휴즈 항공기의 R. R. Brown 박사와 Mr. L. Ramey와 Mr. D. S. Coleman의 작업에 바탕을 두고 있었다. 애플턴 컴퍼니(DACOM)는 찰스 바흐만, 피터 첸, M. A. 멜카노프, G.M. 니젠 박사의 비판적 검토와 영향력을 가지고 있다.^[1]

1983년, 미 공군은 ICAM 프로그램에 따라 통합 정보 지원 시스템(I2S2) 프로젝트를 시작했다. 이 프로젝트의 목적은 이기종 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어의 네트워크를 논리적으로 그리고 물리적으로 통합할 수 있는 기술을 제공하는 것이었다. 이 프로젝트의 결과, 그리고 업계 경험으로 정보 모델링에 대한 향상된 기술의 필요성이 인정되었다.^[1]

공군 IDEF 프로그램의 계약 관리자 관점에서 IDEF1X는 ICAM IISS-6201 프로젝트의 결과물이었고 IISS-6202 프로젝트에 의해 더욱 확대되었다. IISS-6202 프로젝트에서 파악된 데이터 모델링 향상 요건을 충족하기 위해, 하청업체 DACOM은 LDDT(논리 데이터베이스 설계 기법)와 그 지원 소프트웨어(ADAM)에 대한 라이센스를 취득했다. 모델링 기법의 기술 내용 관점에서 IDEF1X는 LDDT의 명칭을 변경하였다.

2008년 9월 2일에 관련 NIST 표준인 FIPS 184가 철회되었다(연방 레지스터 vol. 73 / 페이지 51276[1]에 대한 결정).

2012년 9월부터 IDEF1X는 국제표준 ISO/IEC/IEEE 31320-2:2012의 일부분이다.^[2] 표준은 관계형 및 확장형 관계형 데이터베이스를 지원하는 FIPS 184와 하향 호환되는 "키형" 언어와 객체 데이터베이스 및 객체 지향 모델링에 적합한 새로운 "아이덴티티형" 언어의 두 개념 모델링 언어로 구성된 IDEF1X97의 구문과 의미론을 설명한다.

논리적 데이터베이스 설계 기법

논리 데이터베이스 설계 기법(LDDT)은 1982년 IDEF 프로그램 밖에 있는 데이터베이스 설계 그룹의 Robert G. Brown에 의해 개발되었으며 IDEF1에 대한 지식이 없었다. 그럼에도 불구하고 IDEF1과 LDDT의 중심 목표는 관련 실체를 모델링하여 기업이 필요로 하는 지속적 정보의 데이터베이스 중립적 모델을 생산하는 것이다. LDDT는 관계형 데이터 모델, E-R 모델 및 데이터 일반화의 요소를 데이터 모델링과 데이터베이스 설계로의 변환을 지원하기 위해 특별히 의도된 방식으로 결합했다.

LDDT에는 환경(네임스페이스) 계층 구조, 다중 레벨 모델, 일반화/전문화의 모델링, 그리고 잘 정의된 역할 명명 시설에서 지원하는 기본 및 외래 키에 의한 관계 명시적 표현이 포함되었다. 기본 키와 역할 이름을 가진 외래 키는 때때로 미묘한 고유성과 참조 무결성 제약사항을 표현하며, 어떤 유형의 데이터베이스가 설계되었든 간에 궁극적으로 알려지고 존중되어야 한다. 데이터베이스 설계가 LDDT 모델의 무결성 제약 조건 기반 키를 데이터베이스 액세스 키 또는 인덱스로 사용했는지 여부는 완전히 별개의 결정이었다. LDDT 모델의 정밀도와 완전성은 모델을 데이터베이스 설계로 비교적 매끄럽게 변환하는 데 중요한 요소였다. 초기 LDDT 모델은 IBM의 계층적 데이터베이스인 IMS를 위한 데이터베이스 설계로 변환되었다. 이후 모델들은 Cullinet의 네트워크 데이터베이스, IDMS, 그리고 다양한 관계형 데이터베이스를 위한 데이터베이스 설계로 변환되었다.

LDDT 소프트웨어 ADAM은 뷰(모델) 항목, 뷰 병합, 선택적(하위 세트) 보기, 네임스페이스 상속, 표준화, 뷰의 품질보증 분석, 도면요소 관계 그래프 및 보고서 생성, SQL 데이터 선언문으로 표현되는 관계형 데이터베이스로의 변환, 참조 무결성 검사 SQL을 지원했다. 논리 모델은 구조 모델링 언어로 직렬화되었다.

LDDT의 그래픽 구문은 IDEF1의 구문과 달랐으며, 더 중요한 것은 LDDT는 IDEF1에 존재하지 않는 상호 관련 모델링 개념을 많이 포함하고 있었다. 그러므로 IDEF1을 확장하는 대신에 Mary E. DACOM의 Loomis는 가능한 경우 IDEF1과 호환되는 용어를 사용하여 LDDT의 상당 부분 집합의 구문과 의미에 대한 간략한 요약을 작성했다. DACOM은 결과 IDEF1X에 라벨을 붙여 1985년에 발행한 ICAM 프로그램에 공급했다.(IEEE 1998, 페이지 iii) (Bruce 1992, 페이지ii)^[1] DACOM도 ADAM 소프트웨어를 C로 변환하여 레버리지라는 이름으로 판매했다.

IDEF1X 빌딩 블록

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  엔티티 구문

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  도메인 계층

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  속성 예

• 

  기본 키 구문

엔티티

동일한 특성을 공유하고 동일한 관계에 참여할 수 있기 때문에 동일한 클래스의 인스턴스로 인식되는 실제 또는 추상적인 것(사람, 사물, 장소, 이벤트, 아이디어, 사물의 조합 등)의 클래스의 표현.

도메인

속성 인스턴스의 실제 값이 그려지는 동일한 데이터 유형(고정 또는 무한 확장 가능)의 명명된 데이터 값 집합. 모든 속성은 정확히 하나의 기본 도메인에서 정의되어야 한다. 다중 속성은 동일한 기본 도메인을 기반으로 할 수 있다.

특성

기업의 일부 또는 전체에 공통적인 속성 또는 특성. 속성은 엔터티의 맥락에서 도메인의 사용을 나타낸다.

열쇠들.

각 엔터티 인스턴스를 고유하게 식별하는 값을 가진 엔터티의 속성 또는 속성 조합. 그러한 각 집합은 후보 키를 구성한다.

기본 키

엔터티의 고유 식별자로 선택된 후보 키.

외부 키

관련 상위 또는 일반 엔티티 인스턴스의 기본 키에 있는 값과 일치하는 값을 가진 자식 또는 범주 엔티티 인스턴스의 속성 또는 속성 조합. 외부 키는 특정 연결이나 분류 관계를 통해 지배기업이나 일반실체의 주요 키가 "마이그레이션"된 결과로 볼 수 있다. 외부 키의 속성 또는 속성 조합은 하위 또는 범주 엔터티에서의 역할을 반영하는 역할 이름을 할당할 수 있다.

• 

  관계 카디널리티 구문

• 

  관계 구문 식별

• 

  분류 관계 구문

• 

  비특정 관계 구문

관계들

두 엔터티의 인스턴스 간 또는 동일한 엔터티의 인스턴스 간 연결.

연결 관계

연관성 외에 의미론도 없는 관계. 제약 조건, 카디널리티를 참조하십시오.

분류 관계

두 실체의 사례가 동일한 실제 또는 추상적인 것을 나타내는 관계. 하나의 실체(일반 실체)는 완전한 사물의 집합을 나타내고, 다른 실체(범주 실체)는 그러한 사물의 하위 유형 또는 하위 분류(sub-classification)를 나타낸다. 범주 엔터티는 모든 일반 엔터티 인스턴스가 공유하지 않고 하나 이상의 특성 또는 다른 엔터티의 인스턴스와의 관계를 가질 수 있다. 범주 엔터티의 각 인스턴스는 동시에 일반 엔터티의 인스턴스다.

비특정관계

어느 한 실체의 인스턴스가 다른 실체의 인스턴스 수와 관련될 수 있는 관계.

수준 보기

IDEF1X에는 세 가지 수준의 관점이 정의되어 있다: 엔티티 관계(ER), 키 기반(KB), 완전 귀속(FA)이다. 그들은 추상화 수준이 다르다. ER 수준이 가장 추상적이다. 그것은 주제 영역의 가장 근본적인 요소인 실체와 그들의 관계를 모델링한다. 그것은 보통 다른 수준보다 범위가 더 넓다. KB 레벨은 키를 추가하고 FA 레벨은 모든 속성을 추가한다.

IDEF1X 항목

세 가지 스키마 접근 방식

소프트웨어 엔지니어링의 세 가지 스키마 접근방식은 개념 모델을 데이터 통합 달성의 열쇠로 홍보하는 정보 시스템과 시스템 정보 관리를 구축하는 접근방식이다.^[4]

스키마는 보통 도표로 묘사되고 때로는 언어 설명이 수반되는 모델이다. 이 접근법에 사용되는 세 가지 스키마는 다음과 같다.^[5]

• 사용자 보기에 대한 외부 스키마
• 외부 스키마 통합 개념 스키마
• 물리적 스토리지 구조를 정의하는 내부 스키마.

그 중심에서 개념 스키마는 개념의 온톨로지(Ontology)를 사용자가 생각하고 이야기하면서 정의한다. 물리적 스키마는 데이터베이스에 저장된 데이터의 내부 형식을 설명하고, 외부 스키마는 애플리케이션 프로그램에 제시된 데이터의 보기를 정의한다.^[6] 프레임워크는 외부 스키마타에 다중 데이터 모델을 사용할 수 있도록 시도했다.^[7]

모델링 지침

모델링 프로세스는 모델 개발의 5단계로 나눌 수 있다.

0단계 – 프로젝트 시작

프로젝트 개시 단계의 목표는 다음과 같다.

• 프로젝트 정의 – 수행해야 하는 작업, 이유 및 수행 방법에 대한 일반적인 설명
• 소스 재료 – 인덱싱 및 파일링을 포함한 소스 재료 취득 계획
• 작성자 규약 – 작성자가 모델을 만들고 관리하도록 선택한 규약(선택적 방법)의 기본 선언.

1단계 – 엔티티 정의

기업 정의 단계의 목적은 모델링되는 문제 영역에 속하는 기업을 식별하고 정의하는 것이다.

2단계 – 관계 정의

관계 정의 단계의 목적은 기업 간의 기본 관계를 식별하고 정의하는 것이다. 이 모델링 단계에서 일부 관계는 구체적이지 않을 수 있으며 후속 단계에서 추가적인 정교화가 필요할 것이다. 2단계의 기본 출력은 다음과 같다.

• 관계행렬
• 관계 정의
• 도면요소 수준 다이어그램.

• 

  도면요소관계행렬

• 

  도면요소 수준 다이어그램

• 

  도면요소 수준 다이어그램 예제

• 

  참조도

3단계 - 주요 정의

핵심 정의 단계의 목표는 다음과 같다.

• 2단계에서 비특정 관계 세분화
• 각 엔티티에 대한 주요 속성 정의
• 기본 키를 마이그레이션하여 외부 키 설정
• 관계 및 키 확인.

• 

  참조 다이어그램 예제

• 

  비특정 관계 개선

• 

  함수 뷰의 범위

• 

  속성 예제

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  무반복 규칙 미세화

• 

  규칙 미세화

• 

  경로 주장

• 

  3단계 기능 보기 다이어그램의 예

4단계 - 속성 정의

속성 정의 단계의 목적은 다음과 같다.

• 특성 풀 개발
• 속성 소유권 설정
• 원숭이 속성 정의
• 데이터 구조를 검증하고 세분화하십시오.

• 

  반복 안 함 규칙 적용

• 

  4상 함수의 예

IDEF1X 메타 모델

메타 모델은 모델 시스템의 구성의 모델이다. 다른 모델과 마찬가지로, 모델 주제(이 경우 IDEF1X)를 표현하고 추론하는 데 사용된다. 메타모델은 IDEF1X, 즉 IDEF1X의 구조가 무엇이며 서로 어떻게 관련되는지 추론하는 데 사용된다. 표시된 모델은 IDEF1X의 IDEF1X 모델이다. 이러한 메타 모델은 리포지토리 설계, 도구 설계와 같은 다양한 목적으로 사용될 수 있으며, 유효한 IDEF1X 모델 세트를 지정하기 위해 사용될 수 있다. 목적에 따라 다소 다른 모델이 나온다. "하나의 올바른 모델"은 없다. 예를 들어 빌딩 모델을 점진적으로 지원하는 도구의 모델은 불완전하거나 일관성이 없는 모델을 허용해야 한다. 그러나 형식화를 위한 메타 모델은 형식화의 개념과의 연계를 강조하므로 불완전하거나 일관성이 없는 모델은 허용되지 않는다.

메타 모델은 두 가지 중요한 한계가 있다. 첫째로, 그들은 구문을 명시하지만 의미론은 명시하지 않는다. 둘째, 메타 모델은 자연어 또는 형식 언어의 제약으로 보완되어야 한다. IDEF1X의 형식 이론은 의미론과 필요한 제약조건을 정확하게 표현하기 위한 수단을 모두 제공한다.

IDEF1X의 메타모델은 인접한 도표에 제시되어 있다. 보기의 이름은 mm이다. 도메인 계층 구조와 제약 조건도 주어진다. 제약조건은 메타모델의 형식 이론에서 문장으로 표현된다. 메타 모델은 유효한 IDEF1X 모델 세트를 통상적인 방법으로 비공식적으로 정의하며, 유효한 IDEF1X 모델에 해당하는 샘플 인스턴스 테이블로 정의한다. 또한 메타 모델은 다음과 같은 방법으로 유효한 IDEF1X 모델 집합을 공식적으로 정의한다. 메타 모델은 IDEF1X 모델로서 그에 상응하는 형식 이론을 가지고 있다. 그 이론의 의미론들은 표준적인 방법으로 정의된다. 즉, 이론의 해석은 개인의 영역과 일련의 과제들로 구성된다.

• 이론의 각 상수에는 도메인의 개체가 할당된다.
• 이론의 각 n-ari 함수 기호에 도메인 위의 n-ari 함수가 할당된다.
• 이론의 각 n-ari 술어 기호에는 도메인을 통한 n-ari 관계가 할당된다.

의도된 해석에서, 개인의 영역은 생산, 부분과 벤더와 같은 실체, qty_on_hand와 같은 도메인, 연결 관계, 범주 클러스터 등과 같은 뷰로 구성된다. 이론의 모든 공리가 해석에서 사실이라면 그 해석을 이론의 모델이라고 한다. IDEF1X 메타모델과 그 제약조건에 해당하는 IDEF1X 이론의 모든 모델은 유효한 IDEF1X 모델이다.

참고 항목

• 개념 모델(컴퓨터 과학)
• 까마귀발 표기법
• ER/스튜디오
• 엔터프라이즈 설계자(소프트웨어)
• IDEF0
• IDEF5
• ISO 10303
• 로직 워크스
• 약한 실체

참조

이 글은 국립표준기술원 웹사이트 https://www.nist.gov의 공공 도메인 자료를 통합한 것이다.

추가 읽기

• 토마스 A. 브루스(1992년). Idef1X 정보 모델을 이용한 품질 데이터베이스 설계. 도르셋 하우스 출판사.
• Y. 티나 리&시게키 우메다(2000년) "공급망 시뮬레이션을 위한 IDEF1x 정보 모델"

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 IDEF1X와 관련된 미디어가 있다.

• ISO/IEC/IEEE 31320-2:2012
• FIPS 간행물 184 국립표준기술원(NIST) 컴퓨터 시스템 연구소에서 IDEF1X 표준 1993년 12월 발표 (NIST 08 9월 02에 의해 발행됨, 숫자 주문 색인에 의한 인출된 FIPS 참조)
• 연방 관보 73 / 페이지 51276 철회 결정
• www.idef.com에서 IDEF1X 개요
• Essential Strategies, Inc.의 IDEF1X 개요