制造系統(tǒng)工程

1、制造系統(tǒng)工程,第三章 制造系統(tǒng)的建模方法,3.1 制造系統(tǒng)建模概述,定義：運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕７椒▽⒅圃煜到y(tǒng)抽象的表達(dá)出來， 通過研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特性，對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行分析、綜合及優(yōu)化用模型化的方法研究制造系統(tǒng)的目的：1 更好地理解和表達(dá)系統(tǒng)，以支持對(duì)系統(tǒng)的分析和綜合2 支持新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或支持現(xiàn)有系統(tǒng)的重構(gòu)3支持對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)測(cè)和控制,3.1 制造系統(tǒng)建模概述,分類：按生產(chǎn)模式分：連續(xù)性制造系統(tǒng)（如化工系統(tǒng)）離散型制造系統(tǒng)（如機(jī)

2、械制造系統(tǒng)）按按形式分：全局系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型局部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型（如FMS模型）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度模型,3.1 制造系統(tǒng)建模概述,分類：按方法分：數(shù)學(xué)解析模型（如狀態(tài)空間模型）圖示概念模型（如FMS模型）圖示-解析混合模型（如Petri網(wǎng)模型）按功能分制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述模型系統(tǒng)分析模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施模型系統(tǒng)運(yùn)行管理模型,3.1 制造系統(tǒng)建模概述,制造系統(tǒng)中需要用模型加以描述的對(duì)象包括1）產(chǎn)品2）資

3、源3）信息4）組織和決策5）企業(yè)過程制造系統(tǒng)的任何建模方法或模型都是針對(duì)上述一個(gè)或幾個(gè)方面為重點(diǎn)，包羅萬象的模型是不存在的。,3.2 廣義模型化方法,根據(jù)大系統(tǒng)理論，制造系統(tǒng)是一個(gè)典型的復(fù)雜大系統(tǒng)，具有規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能復(fù)雜、因素眾多等大系統(tǒng)共性。利用大系統(tǒng)理論實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)好、效益高、穩(wěn)定、可靠、優(yōu)化、協(xié)調(diào)、是制造系統(tǒng)面臨的重要課題。大系統(tǒng)模型化方面，現(xiàn)有理論繼承了控制理論和運(yùn)籌學(xué)中的模型化方法，主要采用數(shù)學(xué)

4、模型,3.2.1 廣義模型化方法的提出,僅僅依靠數(shù)學(xué)模型難以描述復(fù)雜的大系統(tǒng)1，不確定性問題2，不確知性問題3，主動(dòng)性問題4，適用性問題,3.2.1 廣義模型化方法的提出,1，不確定性問題A 模糊性 –由于人的思維、語言、行為方面的模糊性所導(dǎo)致的不確定性。人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是模糊的，主觀上是不確定的，從而造成思維、語言、行為方面的模糊性B 隨機(jī)性-關(guān)于某種事件發(fā)生與否、存在與否的不確定性在隨機(jī)事件中，事件本身的概念內(nèi)涵是確

5、定的，但何時(shí)發(fā)生，發(fā)生與否都是不確定的,3.2.1 廣義模型化方法的提出,2，不確知性問題人們對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)能力存在局限性，因而對(duì)事物不能確切的了解由于大系統(tǒng)的復(fù)雜性，系統(tǒng)的所有方面難以為人們完全確知，因此難以建立適用的、完整的、確定的系統(tǒng)模型,3.2.1 廣義模型化方法的提出,3，主動(dòng)性問題大系統(tǒng)往往是一個(gè)人機(jī)集成的系統(tǒng)，在大系統(tǒng)分析和綜合方面都要考慮人的因素。但由于人具有主動(dòng)性，靈活性和智能性，很難建立模型，因此很難用簡(jiǎn)單

6、的傳遞函數(shù)模型來描述,3.2.1 廣義模型化方法的提出,4，適用性問題所謂適用性，一方面是要求數(shù)學(xué)模型具有足夠的精確性，用于描述真實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、功能、特性。另一方面是可以利用數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的求解方法，對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行有效的分析與綜合模型的精確性與方法的有效性之間往往是矛盾的。如果模型精確復(fù)雜，就缺乏有效的分析與綜合方法，反之如果方法有效，就要求簡(jiǎn)化模型，那么模型就不能精確的描述真實(shí)系統(tǒng)。,3.2.2 廣義模型的概念,廣義模型化

7、的方法被提出并受到廣泛的重視廣義模型是一種由知識(shí)模型、數(shù)學(xué)模型、關(guān)系模型相互結(jié)合的集成模型，這種模型充分考慮到大系統(tǒng)的不確定性、不確知性、主動(dòng)性和適用性問題。,3.2.2 廣義模型的概念,1 知識(shí)模型 KM運(yùn)用人工智能和知識(shí)工程的方法和技術(shù)如知識(shí)表達(dá)方法、知識(shí)獲取技術(shù)所建立的知識(shí)模型主要用于表達(dá)人們關(guān)于事物的定性知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，以便利用知識(shí)進(jìn)行定性分析和邏輯推理，求解有關(guān)問題,3.2.2 廣義模型的概念,2 數(shù)學(xué)模型 MM運(yùn)

8、用控制理論、系統(tǒng)辨識(shí)或運(yùn)籌學(xué)及其他數(shù)學(xué)的方法和技術(shù)所建立的數(shù)學(xué)模型如狀態(tài)方程、傳遞函數(shù)、微分方程等主要用于定量的描述事物的有關(guān)動(dòng)態(tài)過程與靜態(tài)特性，對(duì)問題進(jìn)行定量分析和數(shù)值計(jì)算,3.2.2 廣義模型的概念,3 關(guān)系模型 RM運(yùn)用“圖論”方法（Graph Theory）和邏輯學(xué)所建立的各種關(guān)系模型例如：賦值的有向圖、無向圖、樹圖、網(wǎng)絡(luò)圖、邏輯式等,3.2.2 廣義模型的概念,實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)具體任務(wù)的需求和環(huán)境條件的可能，靈活的U

9、N用上述三種模型。在知識(shí)模型、數(shù)學(xué)模型、關(guān)系模型相結(jié)合的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行集成，建立使用與實(shí)際大系統(tǒng)的廣義模型從廣義模型的概念可知，廣義模型可以全面的（定性、定量、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)）描述實(shí)際系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、功能和特性,3.2.3 廣義模型化方法,1 系統(tǒng)建模原則2 建?；痉椒? 建?；静襟E,3.2.3 廣義模型化方法,1 系統(tǒng)建模和原則1）分離性將系統(tǒng)和環(huán)境分離，控制者與被控制對(duì)象分離，考慮大系統(tǒng)、子系統(tǒng)、子子系

10、統(tǒng)的劃分，以便明確模型化的對(duì)象及其范疇，并盡量簡(jiǎn)化建模問題,3.2.3 廣義模型化方法,1 系統(tǒng)建模和原則2）因果性因果關(guān)系分析是建立“關(guān)系模型”“知識(shí)模型”“數(shù)學(xué)模型”的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的輸出（環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用）、輸出（系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的作用）；控制著的輸出、輸入；被控制對(duì)象的輸入輸出；大系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的相互作用；系統(tǒng)中的正反饋或負(fù)反饋?zhàn)饔玫龋家鶕?jù)因果關(guān)系來確定或判別。,3.2.3 廣義模型化方法,1 系統(tǒng)建模和原則3）主次性大

11、系統(tǒng)是因素眾多的系統(tǒng)，是多變量、多輸出、多輸入、多參數(shù)、多指標(biāo)、多干擾的系統(tǒng)。在大系統(tǒng)模型化中，要根據(jù)系統(tǒng)分析與綜合的實(shí)際需要和可能條件，在眾多因素中，分清主次，把握主要因素，略去次要因素，以便建立適用的模型。所建立的模型即要有足夠的精確性，反映實(shí)際系統(tǒng)特性，又不過分復(fù)雜，便于進(jìn)行系統(tǒng)分析與綜合。,3.2.3 廣義模型化方法,1 系統(tǒng)建模和原則4）時(shí)空性為判斷模型的類型，需要對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的時(shí)空特性進(jìn)行分析。例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、狀態(tài)

12、、性能隨時(shí)間變化的規(guī)律，在空間分布的特性等，以便選取相應(yīng)的模型類別。,3.2.3 廣義模型化方法,2 建模基本方法1）“演繹-歸納”建模法演繹建模法是根據(jù)有關(guān)系統(tǒng)的一般原理、定律的知識(shí)，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的具體信息、數(shù)據(jù)，進(jìn)行從一般到特殊的演繹推理和論證，建立面向系統(tǒng)的模型這種演繹建模法需要掌握與實(shí)際系統(tǒng)有關(guān)的大量信息，對(duì)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)有詳細(xì)了解，從而，可以利用嚴(yán)格的演繹方法，建立系統(tǒng)的內(nèi)模型，具有唯一解,3.2.3 廣義

13、模型化方法,2 建?；痉椒?）“演繹-歸納”建模法歸納建模法即利用歸納法建立系統(tǒng)模型，利用對(duì)實(shí)際系統(tǒng)輸入、輸出的觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)行記錄或試驗(yàn)資料，進(jìn)行從特殊到一般的過那推理和總結(jié)，建立系統(tǒng)的外部等效模型。這種歸納建模法不需要關(guān)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的完備信息，而是利用輸入、輸出觀測(cè)試驗(yàn)和運(yùn)行記錄，進(jìn)行歸納總結(jié)和數(shù)據(jù)擬合，建立實(shí)際系統(tǒng)的外模型,3.2.3 廣義模型化方法,2 建模基本方法1）“演繹-歸納”建模法 由于大系統(tǒng)的復(fù)雜性

14、、單純采用演繹法或歸納法建模都有困難一方面，難以全面掌握大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的完備信息，關(guān)于大系統(tǒng)的特性，有些理論還不成熟，原理和規(guī)律還不太清楚另一方面，由于系統(tǒng)規(guī)模龐大，難以進(jìn)行大量的觀測(cè)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集以及信息處理，可能需要耗費(fèi)巨額資金、人力和時(shí)間。因此采用兩者結(jié)合的演繹歸納建模法，有可能在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)信息不完備的條件下，利用部分的觀測(cè)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集建立使用與實(shí)際大系統(tǒng)的廣義模型。,3.2.3 廣義模型化方法,2 建模基本方法2

15、）“分解-聯(lián)合”建模法其實(shí)大系統(tǒng)往往由若干子系統(tǒng)相互聯(lián)系而組成，可以分解為若干子系統(tǒng)。因此在大系統(tǒng)模型化中，也可采用“分解-聯(lián)合”建模法,3.2.3 廣義模型化方法,2 建?；痉椒?）“分解-聯(lián)合”建模法A 分解建模。 將大系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，不計(jì)幾個(gè)子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系，分別應(yīng)用“演繹-歸納”建模法，建立各個(gè)子系統(tǒng)的局部的“子系統(tǒng)”B 聯(lián)合建模。將各自系統(tǒng)的子模型聯(lián)合起來，構(gòu)成大系統(tǒng)的全局的總模型。這是要應(yīng)用“演繹-歸納”

16、建模法，建立各子系統(tǒng)之間的關(guān)系模型。利用各種關(guān)系模型，將各子模型聯(lián)合起來組成總模型,3.2.3 廣義模型化方法,2 建?；痉椒?）“分解-聯(lián)合”建模法關(guān)系模型，反應(yīng)各子系統(tǒng)之間的定性、定量、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的相互影響、相互聯(lián)系?？梢岳孟鄳?yīng)方法，分別建立每?jī)蓚€(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)系模型，從而逐步建立所需的關(guān)系模型。,3.2.3 廣義模型化方法,2 建?；痉椒?）“人機(jī)結(jié)合”建模法“人機(jī)結(jié)合”建模方法是將控制者（人）的模型與被控制對(duì)象（機(jī)

17、）的模型相結(jié)合根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的具體情況，靈活運(yùn)用例如，控制者的知識(shí)模型與被控對(duì)象機(jī)理模型相結(jié)合，這是“人機(jī)協(xié)調(diào)”與“擬人化”方法在模型化方面的體現(xiàn)。,3.2.3 廣義模型化方法,3 建?；静襟E1）廣義模型需求分析a 模型對(duì)象：控制者、被控對(duì)象；b 模型粒度：宏觀、中觀、微觀；c 模型智能：自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自組織；d 模型特性：定性、定量、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)；e 模型格式：知識(shí)、數(shù)學(xué)、關(guān)系,3.2.3 廣義模型化方法,3 建?；?/p>

18、步驟2）廣義模型環(huán)境調(diào)研a 知識(shí)源：專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，因果關(guān)系；b 數(shù)據(jù)源：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)行記錄，結(jié)構(gòu)參數(shù)；c 時(shí)空特性：時(shí)變、定常、集總、分布；d 不確定性、不確知性；e 計(jì)算機(jī)資源、通信資源；f 觀測(cè)、試驗(yàn)條件。,3.2.3 廣義模型化方法,3 建?；静襟E3）廣義模型方案設(shè)計(jì)在廣義模型需求分析及環(huán)境調(diào)研基礎(chǔ)上，根據(jù)建模原則，參照廣義模型體系，可以進(jìn)行面向?qū)嶋H系統(tǒng)的廣義模型方案設(shè)計(jì)。包括模型對(duì)象、粒度、智能、特性和格式

19、的選擇和擬定,3.2.3 廣義模型化方法,3 建模基本步驟4）廣義模型建模方法配置按所涉及的廣義模型方案，配置相應(yīng)的建模方法。例如，控制者知識(shí)模型-人工智能專家系統(tǒng)方法，被控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型-控制理論系統(tǒng)辨識(shí)方法等。,3.2.3 廣義模型化方法,3 建模基本步驟5）廣義模型技術(shù)支持采用計(jì)算機(jī)輔助建模技術(shù)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，建立模型庫等。,3.2.3 廣義模型化方法,3 建模基本步驟6）廣義模型建造調(diào)試應(yīng)用“分解-聯(lián)合”，“演繹

20、-歸納”、“人機(jī)結(jié)合”方法，以及有關(guān)具體建模方法。技術(shù)支持手段和設(shè)備，建造廣義模型的各子模型、關(guān)系模型、并構(gòu)成總模型，在計(jì)算機(jī)上聯(lián)調(diào),3.2.3 廣義模型化方法,3 建?；静襟E7）廣義模型運(yùn)行維護(hù)所建造的廣義模型投入試運(yùn)行，在試運(yùn)行過程中，進(jìn)行模型的校正、增刪和更新等維護(hù)工作。,3.2.3 廣義模型化方法,3 建?；静襟E8）廣義模型評(píng)價(jià)鑒定根據(jù)試運(yùn)行結(jié)果，對(duì)廣義模型的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)和鑒定由此可見，廣義模型化的步驟是一個(gè)具

21、有多重信息反饋的模型設(shè)計(jì)、建造調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)的過程,3.3 IDEF0與IDEF1X建模方法,IDEF是ICAM DEFinition method 的縮寫,是美國(guó)空軍在70年代末80年代初ICAM(Integrated Computer Aided Manufacturing)工程在結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上發(fā)展的一套系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)方法。IDEF0方法是其中的一個(gè)內(nèi)容,在ICAM中用來建立加工制造業(yè)的體系結(jié)構(gòu)模型,其基本內(nèi)容是 SAD

22、T(System Analysis and Design Technology)的活動(dòng)模型方法。它是由Softech 公司發(fā)展起來的。,3.3 IDEF0與IDEF1X建模方法,3.3 IDEF0與IDEF1X建模方法,其中， IDEF0和IDEF1方法經(jīng)過不斷的完善和應(yīng)用，已成為建立制造系統(tǒng)功能模型和信息模型的重要工具。IDEF0：用于描述系統(tǒng)的功能活動(dòng)及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)的功能模型。IDEF1：用于描述系統(tǒng)的信息及其聯(lián)系，建立系

23、統(tǒng)的信息模型。,3.3.1 IDEF0方法,1 IDEF0方法的特點(diǎn)IDEF0方法利用所規(guī)定的圖形符號(hào)和自然語言，按照自頂向下，逐層分解的結(jié)構(gòu)化方法描述和建立系統(tǒng)的功能模型，即刻畫系統(tǒng)中的功能活動(dòng)及其相互關(guān)系。IDEF0方法已被廣泛應(yīng)用于制造系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)領(lǐng)域，并取得了令人滿意的效果,3.3.1 IDEF0方法,1 IDEF0方法的特點(diǎn)a 通過簡(jiǎn)單的圖形符號(hào)和自然語言來清楚、全面的描述系統(tǒng)b采用嚴(yán)格的自頂向下

24、、逐層分解的結(jié)構(gòu)化方法來建立系統(tǒng)功能模型c明確系統(tǒng)功能和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)之間的差別，即“做什么”和“如何做”的差別d通過嚴(yán)格的人員分工、評(píng)審、文檔管理等程序來控制所建模型的完整性與準(zhǔn)確性。,3.3.1 IDEF0方法,3.3.1 IDEF0方法,2 IDEF0的基本符號(hào)說明IDEF0方法采用簡(jiǎn)單的圖形符號(hào)和簡(jiǎn)潔的文字，來說描述系統(tǒng)的功能活動(dòng)以及各功能活動(dòng)之間的關(guān)系。在該方法中，將系統(tǒng)功能稱為活動(dòng)，將表示系統(tǒng)功能的圖形稱為活動(dòng)圖形，在活動(dòng)

25、圖形中，用方框和箭頭表示系統(tǒng)的各種活動(dòng)及其相互之間的關(guān)系,3.3.1 IDEF0方法,2 IDEF0的基本符號(hào)說明a 活動(dòng) 指某種系統(tǒng)功能或任何其他事物，用盒子來表示。盒子右下角，標(biāo)注活動(dòng)在整個(gè)圖中的序號(hào)b 輸入、輸出、控制與機(jī)制 盒子四邊的箭頭代表了該功能活動(dòng)的輸入、輸出、控制與機(jī)制c ICOM碼d 結(jié)點(diǎn)號(hào) 用以表示圖形在整個(gè)模型中的層次關(guān)系e 模型名 每層次的功能模型圖都應(yīng)賦予一個(gè)名字。,3.3.1 IDEF0方法,

26、2 IDEF0的基本符號(hào)說明可以通過各種規(guī)定的箭頭的畫法，可以清楚地表示功能活動(dòng)之間的反饋、迭代、數(shù)據(jù)共享、觸發(fā)順序等關(guān)系。a 分支箭頭表示多個(gè)活動(dòng)需要同一數(shù)據(jù)，或同一數(shù)據(jù)的不同組成部分b 聯(lián)合箭頭 表示多個(gè)活動(dòng)產(chǎn)生同一類數(shù)據(jù)c 雙向箭頭 表示互為輸入或互為控制的兩個(gè)活動(dòng)d 虛箭頭 可以用來表示活動(dòng)的觸發(fā)順序e 通道箭頭 表征有的箭頭在不同層次上對(duì)分析問題沒有用處。,3.3.1 IDEF0方法,3 IDEF0的建模步驟a

27、明確建模的范圍、觀點(diǎn)和目的b 建立系統(tǒng)的內(nèi)外關(guān)系圖c 分解A-0圖，建立A0圖d 將A0圖逐層分解，建立底層圖形e 對(duì)圖形進(jìn)行文字說明,3.3.1 IDEF0方法,將父圖分解為子圖的時(shí)候應(yīng)注意a 保持在同一水平上分解，在建立從好同一層次的圖形后，再建立下一層的圖形b 對(duì)于同一水平層次上的各個(gè)方框，選擇最艱難，即最不熟悉也最不清楚的部分往下分解，然后再選擇其他的方框,3.3.1 IDEF0方法,建立某張活動(dòng)圖形時(shí)，應(yīng)注意以下幾

28、方面問題。1）為避免箭頭擠在一起，要把同一張圖上的各個(gè)方框安排成從左上角到右下角的對(duì)角線排列，不要排成水平或垂直的形式2）一般情況下開放在左上方的方框通過控制箭頭支配放在右下方的方框，這樣做易于理解其作用，但少量的其他方式的安排也是允許的3）方框右下角標(biāo)注編號(hào)一般是是從左到右，從上到下4）一般情況下，每張圖最多6個(gè)方框，至少3個(gè)方框5）建立接口箭頭時(shí)，方框和箭頭的詳細(xì)程度應(yīng)吻合6）建立圖形時(shí)，子圖的邊界箭頭應(yīng)始終保持與附圖箭

29、頭一致,3.3.2 IDEF1X方法,IDEF0方法用于建立系統(tǒng)功能模型，只反映了系統(tǒng)功能或處理的詳細(xì)內(nèi)容以及邏輯關(guān)系，并沒有詳細(xì)說明系統(tǒng)內(nèi)部信息的組織結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系。為了全面準(zhǔn)確的描述系統(tǒng)內(nèi)部的各種信息，必須建立系統(tǒng)的信息模型IDEF1X是建立系統(tǒng)信息模型的有效方法之一，還可以作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù),3.3.2 IDEF1X方法,IDEF1X方法的特點(diǎn)a 支持概念模式的信息模型b 完整和清晰的概念集c 逐步求精的建模步

30、驟d 具有明確含義的圖形記號(hào)集e 規(guī)范化的建模過程,3.3.2 IDEF1X方法,1 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模式一個(gè)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)模式結(jié)構(gòu)從邏輯上可分為外部級(jí)、概念級(jí)和內(nèi)部級(jí)三級(jí)外部模式（子模式或用戶模式）是數(shù)據(jù)庫用戶看到的數(shù)據(jù)視圖，是三級(jí)模式中最接近用戶的級(jí)。內(nèi)部模式（存儲(chǔ)模式）是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的表示。概念模式（邏輯模式）是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的單一、確定的表示,3.3.2 IDEF1X方法,1 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模式

31、采用支持概念模式的IDEF1X方法，可保證對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行確切和一致的定義，保證數(shù)據(jù)的完整性，并可實(shí)現(xiàn)向多種外部模式和內(nèi)部模式的轉(zhuǎn)化。,3.3.2 IDEF1X方法,2 IDEF1X的基本要素及其語法定義基本要素包括實(shí)體、聯(lián)系、屬性和關(guān)鍵字1）實(shí)體a實(shí)體 是客觀世界中具有相同屬性和特征的顯示或抽象事物的集合。b實(shí)體的描述 實(shí)體用盒子來表示，其中方角盒子表示獨(dú)立實(shí)體，圓角盒子表示從屬實(shí)體。c實(shí)體的構(gòu)造規(guī)則,3.3.2 IDEF1X方法

32、,3）實(shí)體的構(gòu)造規(guī)則a 每一個(gè)實(shí)體必須使用唯一的實(shí)體名，實(shí)體名必須具有單一的含義。相同的含義必須使用同一實(shí)體名而不能用于不同的實(shí)體b一個(gè)實(shí)體可以有一個(gè)或多個(gè)屬性，有些屬性可以是自身所具有的，有些屬性是通過聯(lián)系而集成得到的c一個(gè)實(shí)體應(yīng)由一個(gè)或多個(gè)能唯一標(biāo)示實(shí)體中每個(gè)實(shí)體的屬性d任何實(shí)體都可以與模型中的任何其他實(shí)體有任意聯(lián)系e如果一個(gè)外來關(guān)鍵字是一個(gè)實(shí)體的全部或部分，那么該實(shí)體就是從屬實(shí)體，如果一個(gè)實(shí)體根本沒有外來關(guān)鍵字，那么該實(shí)

33、體一定是獨(dú)立實(shí)體,3.3.2 IDEF1X方法,2 IDEF1X的基本要素及其語法定義2） 實(shí)體的屬性a 定義：用來描述實(shí)體的某種性質(zhì)和特征的，實(shí)體的每個(gè)屬性都必須具有一個(gè)單一且確定的值b描述：實(shí)體的屬性被列在表示試題的矩形框內(nèi)，每行列一個(gè)屬性c使用規(guī)則：?jiǎn)沃饕?guī)則；非空規(guī)則；非重復(fù)規(guī)則；屬性名稱唯一，且相同名稱描述相同含義；一個(gè)實(shí)體可以由任意多個(gè)繼承屬性，而每個(gè)繼承屬性都必須是某個(gè)相關(guān)實(shí)體主關(guān)鍵字的一部分,3.3.2 IDEF1

34、X方法,2 IDEF1X的基本要素及其語法定義3） 實(shí)體的聯(lián)系本方法中，規(guī)定了三種實(shí)體間的聯(lián)系：鏈接聯(lián)系、分類聯(lián)系和非確定聯(lián)系。連接聯(lián)系還可以被分為：標(biāo)定性聯(lián)系、非標(biāo)定性聯(lián)系分類聯(lián)系還可以被分為：完全分類聯(lián)系、不完全分類聯(lián)系,3.3.2 IDEF1X方法,3） 實(shí)體的聯(lián)系a 連接聯(lián)系的描述方法;b 連接聯(lián)系的使用規(guī)則b 分類聯(lián)系的描述方法;b 分類聯(lián)系的使用規(guī)則c 非確定性聯(lián)系的描述方法;c 非確定性聯(lián)系的使用規(guī)則

35、,3.3.2 IDEF1X方法,2 IDEF1X的基本要素及其語法定義4） 實(shí)體的關(guān)鍵字實(shí)體的屬性中，用來唯一地表示實(shí)體的每個(gè)實(shí)例的一個(gè)屬性或多個(gè)屬性的組合常被稱為該實(shí)體的關(guān)鍵字。實(shí)體可以有一個(gè)或者多個(gè)關(guān)鍵字。（主關(guān)鍵字和次關(guān)鍵字）a 主關(guān)鍵字和次關(guān)鍵字b 外來關(guān)鍵字使用規(guī)則,3.3.2 IDEF1X方法,2 IDEF1X方法的建模過程a準(zhǔn)備階段b定義實(shí)體c定義聯(lián)系d定義鍵e定義屬性,3.3.2 IDEF1X方法,1）

36、準(zhǔn)備階段，建模者要做的主要工作是確定建模目標(biāo)，確定建模范圍；制定建模計(jì)劃組織隊(duì)伍收集源資料,3.3.2 IDEF1X方法,2）定義實(shí)體，應(yīng)考慮如下問題它是否能被描述，或它有哪些性質(zhì)或?qū)傩允欠翊嬖诙鄠€(gè)該類事物每個(gè)該類事物是否能被區(qū)分或標(biāo)記它是否數(shù)據(jù)或描述某事物的，如果是，則是屬性，而不是實(shí)體,3.3.2 IDEF1X方法,3）定義聯(lián)系a每一個(gè)子系統(tǒng)建立實(shí)體聯(lián)系矩陣，將實(shí)體間的聯(lián)系在矩陣中用標(biāo)記標(biāo)出來，而先不管聯(lián)系的類型

37、b將實(shí)體按照出現(xiàn)的順序排列在圖上，將相互有聯(lián)系的實(shí)體連線，并調(diào)整布局，使實(shí)體擺放協(xié)調(diào)，避免連線的交叉c將聯(lián)系分類。按照IDEF1X的規(guī)定標(biāo)出標(biāo)定聯(lián)系。,3.3.2 IDEF1X方法,4）定義鍵a將不確定型聯(lián)系轉(zhuǎn)化為確定型聯(lián)系b識(shí)別和定義每個(gè)實(shí)體的主鍵和次鍵c根據(jù)規(guī)則和聯(lián)系的類型進(jìn)行鍵 遷移d根據(jù)規(guī)則確認(rèn)鍵和聯(lián)系e用功能視圖表達(dá)實(shí)體、主鍵、外來鍵以及實(shí)體間的互相聯(lián)系,3.3.2 IDEF1X方法,5）定義屬性定義屬性應(yīng)按