Konceptuell modell - Conceptual model

En konceptuell modell är en representation av ett system . Den består av begrepp som används för att hjälpa människor att känna , förstå eller simulera ett ämne som modellen representerar. Det är också en uppsättning begrepp. I kontrast, fysikaliska modeller är fysiska objekt , såsom en leksak modell som kan sättas ihop och göras till arbetet som det objekt som den representerar.

Termen kan syfta på modeller som bildas efter en konceptualiserings- eller generaliseringsprocess . Konceptuella modeller är ofta abstraktioner av saker i den verkliga världen, oavsett om de är fysiska eller sociala. Semantiska studier är relevanta för olika stadier av begreppsbildning . Semantik handlar i grunden om begrepp, den betydelse som tänkande varelser ger till olika delar av deras erfarenhet.

Översikt

Konceptmodeller och konceptuella modeller

Begreppet begreppsmodell är normalt. Det kan betyda "en modell av koncept" eller det kan betyda "en modell som är konceptuell". Man kan skilja mellan vilka modeller som är och vilka modeller som är gjorda av . Med undantag för ikoniska modeller, till exempel en skalmodell av Winchester Cathedral , är de flesta modeller begrepp. Men de är mestadels avsedda att vara modeller för verkliga situationer i världen. Värdet på en modell är vanligtvis direkt proportionellt mot hur väl den motsvarar ett förflutet, nutid, framtid, verkligt eller potentiellt läge. En modell av ett koncept är helt annorlunda eftersom det för att vara en bra modell inte behöver ha den här riktiga korrespondensen. Inom artificiell intelligens används konceptuella modeller och konceptuella grafer för att bygga expertsystem och kunskapsbaserade system ; här är analytikerna intresserade av att representera expertutlåtanden om vad som är sant, inte sina egna idéer om vad som är sant.

Typ och omfattning av konceptuella modeller

Konceptuella modeller (modeller som är konceptuella) sträcker sig i typ från det mer konkreta, såsom den mentala bilden av ett välkänt fysiskt objekt, till den formella allmänheten och abstraktiteten hos matematiska modeller som inte framstår som sinnet för sinnet. Konceptuella modeller varierar också när det gäller omfattningen av ämnet som de tas för att representera. En modell kan till exempel representera en enda sak (t.ex. Frihetsgudinnan ), hela klasser av saker (t.ex. elektronen ) och till och med mycket stora ämnesområden som det fysiska universum. Mångfalden och omfattningen av konceptuella modeller beror på de olika ändamål som användarna hade.

Konceptuell modellering är aktiviteten att formellt beskriva vissa aspekter av den fysiska och sociala världen runt oss i syfte att förstå och kommunicera. "

Grundläggande mål

En begreppsmodells primära mål är att förmedla de grundläggande principerna och grundfunktionaliteten i systemet som det representerar. Dessutom måste en konceptuell modell utvecklas på ett sådant sätt att den ger en lättförståelig systemtolkning för modellens användare. En konceptuell modell, när den implementeras korrekt, bör uppfylla fyra grundläggande mål.

1. Förbättra individens förståelse av det representativa systemet
2. Underlätta effektiv överföring av systemdetaljer mellan intressenter
3. Ge en referenspunkt för systemkonstruktörer för att extrahera systemspecifikationer
4. Dokumentera systemet för framtida referens och tillhandahåll ett medel för samarbete

Den konceptuella modellen spelar en viktig roll i den övergripande systemutvecklingens livscykel. Figur 1 nedan visar den konceptuella modellens roll i ett typiskt systemutvecklingsschema. Det är klart att om den konceptuella modellen inte är fullt utvecklad kanske utförandet av grundläggande systemegenskaper inte implementeras korrekt, vilket ger vika för framtida problem eller systembrister. Dessa misslyckanden förekommer i branschen och har kopplats till; brist på användarinput, ofullständiga eller oklara krav och förändrade krav. Dessa svaga länkar i systemdesign- och utvecklingsprocessen kan spåras till felaktigt utförande av de grundläggande målen med konceptuell modellering. Betydelsen av konceptuell modellering är uppenbar när sådana systemfel mildras genom grundlig systemutveckling och efterlevnad av beprövade utvecklingsmål/tekniker.

Modelleringsteknik

I takt med att systemen har blivit allt mer komplexa har begreppsmodellerings roll dramatiskt expanderat. Med den utökade närvaron förverkligas effektiviteten av konceptuell modellering för att fånga grunden i ett system. Utifrån den insikten har många konceptuella modelleringstekniker skapats. Dessa tekniker kan tillämpas inom flera discipliner för att öka användarens förståelse för systemet som ska modelleras. Några tekniker beskrivs kortfattat i följande text, men många fler finns eller håller på att utvecklas. Några vanligt använda konceptuella modelleringstekniker och metoder inkluderar: arbetsflödesmodellering , arbetskraftsmodellering , snabb applikationsutveckling , objekt-roll-modellering och Unified Modelling Language (UML).

Dataflödesmodellering

Dataflödesmodellering (DFM) är en grundläggande konceptuell modelleringsteknik som grafiskt representerar element i ett system. DFM är en ganska enkel teknik, men som många konceptuella modelleringstekniker är det möjligt att konstruera representativa diagram på högre och lägre nivå. De dataflödesdiagram brukar inte förmedla komplexa system detaljer som parallella utvecklingshänsyn eller tidsinformation, utan arbetar för att föra de stora systemfunktioner i sitt sammanhang. Dataflödesmodellering är en central teknik som används vid systemutveckling som använder strukturerad systemanalys och designmetod (SSADM).

Modellering av entitetsrelationer

Entity -relation -modellering (ERM) är en konceptuell modelleringsteknik som främst används för programvarusystemrepresentation. Entitetsrelationsdiagram, som är en produkt av exekvering av ERM-tekniken, används normalt för att representera databasmodeller och informationssystem. Huvudkomponenterna i diagrammet är entiteter och relationer. Enheterna kan representera oberoende funktioner, objekt eller händelser. Relationerna är ansvariga för att relatera enheterna till varandra. För att bilda en systemprocess kombineras relationerna med enheterna och eventuella attribut som behövs för att ytterligare beskriva processen. Flera diagramkonventioner finns för denna teknik; IDEF1X , Bachman och EXPRESS , för att nämna några. Dessa konventioner är bara olika sätt att se och organisera data för att representera olika systemaspekter.

Event-driven processkedja

Den händelsestyrd processkedjan (EPC) är ett begreppsmodelleringsteknik som främst används för att systematiskt förbättra affärsprocessflöden. Liksom de flesta konceptuella modelleringstekniker består den händelsedrivna processkedjan av enheter/element och funktioner som gör att relationer kan utvecklas och bearbetas. Mer specifikt består EPC av händelser som definierar i vilket tillstånd en process befinner sig eller i vilka regler den fungerar. För att gå vidare genom händelser måste en funktion/ aktiv händelse köras. Beroende på processflödet har funktionen möjligheten att transformera händelsetillstånd eller länka till andra händelsedrivna processkedjor. Andra element finns i en EPC, som alla arbetar tillsammans för att definiera hur och med vilka regler systemet fungerar. EPC -tekniken kan tillämpas på affärsmetoder som resursplanering, processförbättring och logistik.

Gemensam applikationsutveckling

Den dynamiska systemutvecklingsmetoden använder en specifik process som kallas JEFFF för att konceptuellt modellera en systems livscykel. JEFFF är avsett att fokusera mer på den högre utvecklingsplanering som föregår ett projekts initialisering. JAD -processen kräver en serie workshops där deltagarna arbetar för att identifiera, definiera och generellt kartlägga ett framgångsrikt projekt från befruktning till slutförande. Denna metod har visat sig inte fungera bra för storskaliga applikationer, men mindre applikationer rapporterar vanligtvis en viss nettovinst i effektivitet.

Plats/övergångsnät

Denna konceptuella modelleringsteknik, även känd som Petri -nät , gör att ett system kan konstrueras med element som kan beskrivas med direkta matematiska medel. Petrinet, på grund av dess icke -bestämda exekveringsegenskaper och väldefinierade matematiska teori, är en användbar teknik för modellering av samtidiga systembeteenden , dvs samtidiga processkörningar.

Statlig övergångsmodellering

Tillståndsövergångsmodellering använder tillståndsövergångsdiagram för att beskriva systemets beteende. Dessa tillståndsövergångsdiagram använder distinkta tillstånd för att definiera systembeteende och förändringar. De flesta nuvarande modelleringsverktyg innehåller någon form av förmåga att representera tillståndsövergångsmodellering. Användningen av tillståndsövergångsmodeller kan lättast igenkännas som logiska tillståndsdiagram och riktade diagram för maskiner med ändliga tillstånd .

Utvärdering och urval av teknik

Eftersom den konceptuella modelleringsmetoden ibland kan vara avsiktligt vag för att redogöra för ett brett användningsområde kan den faktiska tillämpningen av konceptmodellering bli svår. För att lindra denna fråga och belysa vad du ska tänka på när du väljer en lämplig konceptuell modelleringsteknik kommer ramarna som föreslås av Gemino och Wand att diskuteras i följande text. Innan man utvärderar effektiviteten av en konceptuell modelleringsteknik för en viss tillämpning måste dock ett viktigt koncept förstås; Att jämföra konceptuella modeller genom att specifikt fokusera på deras grafiska eller högsta representationer är kortsiktig. Gemino och Wand gör en bra poäng när de argumenterar för att tonvikt bör läggas på ett konceptuellt modelleringsspråk när man väljer en lämplig teknik. I allmänhet utvecklas en konceptuell modell med någon form av konceptuell modelleringsteknik. Den tekniken kommer att använda ett konceptuellt modelleringsspråk som bestämmer reglerna för hur modellen nås. Att förstå kapaciteten hos det specifika språket som används är inneboende för att korrekt utvärdera en konceptuell modelleringsteknik, eftersom språket återspeglar teknikerna beskrivande förmåga. Det konceptuella modelleringsspråket kommer också att direkt påverka det djup på vilket systemet kan representeras, oavsett om det är komplext eller enkelt.

Med tanke på påverkande faktorer

Med utgångspunkt i några av sina tidigare arbeten erkänner Gemino och Wand några huvudpunkter att tänka på när de studerar de påverkande faktorerna: innehållet som den konceptuella modellen måste representera, den metod som modellen ska presenteras i, modellens användares egenskaper och den konceptuella modellspråkspecifika uppgiften. Den konceptuella modellens innehåll bör övervägas för att välja en teknik som gör att relevant information kan presenteras. Presentationsmetoden för urvalsändamål skulle fokusera på teknikens förmåga att representera modellen på den avsedda djup- och detaljnivån. Egenskaperna hos modellens användare eller deltagare är en viktig aspekt att tänka på. En deltagares bakgrund och erfarenhet bör sammanfalla med den konceptuella modellens komplexitet, annars kan en felaktig bild av systemet eller missförstånd av viktiga systemkoncept leda till problem i systemets förverkligande. Den konceptuella modellspråksuppgiften gör det också möjligt att välja en lämplig teknik. Skillnaden mellan att skapa en systemkonceptuell modell för att förmedla systemfunktionalitet och att skapa en systemkonceptuell modell för att tolka den funktionaliteten kan innebära två helt olika typer av konceptuella modelleringsspråk.

Med tanke på påverkade variabler

Gemino och Wand fortsätter att utöka det påverkade variabla innehållet i sitt föreslagna ramverk genom att överväga fokus för observation och kriteriet för jämförelse. Observationsfokus överväger om den konceptuella modelleringstekniken kommer att skapa en "ny produkt", eller om tekniken bara kommer att åstadkomma en mer intim förståelse av systemet som modelleras. Kriteriet för jämförelse skulle väga den konceptuella modelleringsteknikens förmåga att vara effektiv eller effektiv. En konceptuell modelleringsteknik som möjliggör utveckling av en systemmodell som tar hänsyn till alla systemvariabler på en hög nivå kan göra processen att förstå systemfunktionaliteten mer effektiv, men tekniken saknar nödvändig information för att förklara de interna processerna, vilket gör modell mindre effektiv.

När man bestämmer vilken konceptuell teknik som ska användas kan rekommendationerna från Gemino och Wand tillämpas för att korrekt utvärdera omfattningen av den aktuella konceptuella modellen. Att förstå begreppsmodellernas omfattning kommer att leda till ett mer informerat urval av en teknik som korrekt adresserar just den modellen. Sammanfattningsvis, när man väljer mellan modelleringstekniker, skulle svaret på följande frågor göra det möjligt för en att ta upp några viktiga konceptuella modelleringshänsyn.

1. Vilket innehåll kommer den konceptuella modellen att representera?
2. Hur kommer den konceptuella modellen att presenteras?
3. Vem kommer att använda eller delta i den konceptuella modellen?
4. Hur kommer den konceptuella modellen att beskriva systemet?
5. Vad är de konceptuella modellerna fokus för observation?
6. Kommer den konceptuella modellen att vara effektiv eller effektiv för att beskriva systemet?

En annan funktion hos simuleringskonceptmodellen är att tillhandahålla en rationell och saklig grund för bedömning av lämpligheten för simuleringsapplikationer.

Modeller inom filosofi och vetenskap

Mental modell

Inom kognitiv psykologi och sinnesfilosofi är en mental modell en representation av något i sinnet, men en mental modell kan också hänvisa till en icke -fysikalisk yttre modell av själva sinnet.

Metafysiska modeller

En metafysisk modell är en typ av begreppsmodell som skiljer sig från andra begreppsmodeller genom sitt föreslagna omfång; en metafysisk modell avser att representera verkligheten på ett så brett sätt som möjligt. Detta är att säga att det förklarar svaren på grundläggande frågor som om materia och sinne är en eller två substanser ; eller om människor har fri vilja eller inte .

Konceptuell modell kontra semantisk modell

Konceptuella modeller och semantiska modeller har många likheter, men hur de presenteras, flexibilitetsnivån och användningen är olika. Konceptuella modeller har ett visst syfte i åtanke, därför är de semantiska kärnbegreppen fördefinierade i en så kallad metamodell. Detta möjliggör en pragmatisk modellering men minskar flexibiliteten, eftersom endast de fördefinierade semantiska begreppen kan användas. Prover är flödesscheman för processbeteende eller organisationsstruktur för trädbeteende.

Semantiska modeller är mer flexibla och öppna, och därför svårare att modellera. Potentiellt kan alla semantiska koncept definieras, varför modelleringsstödet är mycket generiskt. Prover är terminologier, taxonomier eller ontologier.

I en konceptmodell har varje koncept en unik och urskiljbar grafisk framställning, medan semantiska begrepp som standard är desamma. I en konceptmodell har varje koncept fördefinierade egenskaper som kan fyllas i, medan semantiska begrepp är relaterade till begrepp som tolkas som egenskaper. I en konceptmodell kan operativ semantik byggas in, som bearbetning av en sekvens, medan en semantisk modell behöver en uttrycklig semantisk definition av sekvensen.

Beslutet om en begreppsmodell eller en semantisk modell används beror därför på "objektet som undersöks", det avsedda målet, den nödvändiga flexibiliteten samt hur modellen tolkas. Vid mänsklig tolkning kan det finnas fokus på grafiska konceptmodeller, vid maskintolkning kan det vara fokus på semantiska modeller.

Epistemologiska modeller

En epistemologisk modell är en typ av begreppsmodell vars föreslagna omfattning är det kända och det kunniga, och det trodde och det trovärdiga.

Logiska modeller

I logik är en modell en typ av tolkning enligt vilken ett särskilt påstående är sant. Logiska modeller kan i stort delas in i sådana som bara försöker representera begrepp, till exempel matematiska modeller; och sådana som försöker representera fysiska objekt, och sakliga förhållanden, bland vilka vetenskapliga modeller finns.

Modelleori är att studera (klasser av) matematiska strukturer som grupper, fält, grafer eller till och med universum i uppsättningsteori, med hjälp av verktyg från matematisk logik. Ett system som ger meningar till ett formellt språk kallas en modell för språket. Om en modell för ett språk dessutom uppfyller en viss mening eller teori (uppsättning meningar), kallas det en modell av meningen eller teorin. Modelleori har nära band till algebra och universell algebra.

Matematiska modeller

Matematiska modeller kan ha många former, inklusive men inte begränsat till dynamiska system, statistiska modeller, differentialekvationer eller spelteoretiska modeller. Dessa och andra typer av modeller kan överlappa varandra, med en given modell som innefattar en mängd olika abstrakta strukturer.

En mer omfattande typ av matematisk modell använder en språklig version av kategoriteori för att modellera en given situation. Liknar entitetsrelationsmodeller , anpassade kategorier eller skisser kan översättas direkt till databasscheman . Skillnaden är att logik ersätts av kategoriteori, vilket ger kraftfulla teorier om modellering, särskilt användbart för att översätta mellan olika modeller (som funktioner mellan kategorier).

Vetenskapliga modeller

En vetenskaplig modell är en förenklad abstrakt syn på en komplex verklighet. En vetenskaplig modell representerar empiriska objekt, fenomen och fysiska processer på ett logiskt sätt. Försök att formalisera de principer för empiriska vetenskaper använda en tolkning på modell verkligheten, på samma sätt logiker axiomatize de principer för logik . Syftet med dessa försök är att konstruera ett formellt system för vilket verkligheten är den enda tolkningen. Världen är en tolkning (eller modell) av dessa vetenskaper, bara i den mån dessa vetenskaper är sanna.

Statistiska modeller

En statistisk modell är en sannolikhetsfördelningsfunktion som föreslås generera data. I en parametrisk modell har sannolikhetsfördelningsfunktionen variabla parametrar, såsom medelvärdet och variansen i en normalfördelning , eller koefficienterna för de olika exponenterna för den oberoende variabeln i linjär regression . En icke -parametrisk modell har en distributionsfunktion utan parametrar, till exempel i bootstrapping , och är endast löst begränsad av antaganden. Modellval är en statistisk metod för att välja en distributionsfunktion inom en klass av dem; t.ex. vid linjär regression där den beroende variabeln är ett polynom av den oberoende variabeln med parametriska koefficienter väljer modellval den högsta exponenten och kan göras med icke -parametriska medel, till exempel med korsvalidering .

I statistik kan det finnas modeller av mentala händelser såväl som modeller av fysiska händelser. Till exempel är en statistisk modell för kundbeteende en modell som är konceptuell (eftersom beteende är fysiskt), men en statistisk modell för kundnöjdhet är en modell av ett koncept (eftersom tillfredsställelse är en mental inte en fysisk händelse).

Sociala och politiska modeller

Ekonomiska modeller

Inom ekonomi är en modell en teoretisk konstruktion som representerar ekonomiska processer genom en uppsättning variabler och en uppsättning logiska och/eller kvantitativa samband mellan dem. Den ekonomiska modellen är en förenklad ram utformad för att illustrera komplexa processer, ofta men inte alltid med hjälp av matematiska tekniker. Ofta använder ekonomiska modeller strukturella parametrar. Strukturella parametrar är underliggande parametrar i en modell eller modellklass. En modell kan ha olika parametrar och dessa parametrar kan ändras för att skapa olika egenskaper.

Modeller inom systemarkitektur

En systemmodell är den konceptuella modellen som beskriver och representerar strukturen, beteendet och fler synpunkter på ett system . En systemmodell kan representera flera vyer av ett system genom att använda två olika tillvägagångssätt. Den första är den icke-arkitektoniska metoden och den andra är den arkitektoniska metoden. Det icke-arkitektoniska tillvägagångssättet väljer en modell för varje vy. Det arkitektoniska tillvägagångssättet, även känt som systemarkitektur , istället för att välja många heterogena och icke -relaterade modeller, kommer endast att använda en integrerad arkitektonisk modell.

Affärsprocessmodellering

I affärsprocessmodellering kallas företagsprocessmodellen ofta för affärsprocessmodell . Processmodeller är kärnbegrepp inom disciplinen processteknik. Processmodeller är:

• Processer av samma karaktär som klassificeras tillsammans till en modell.
• En beskrivning av en process på typnivå.
• Eftersom processmodellen är på typnivå är en process en instans av den.

Samma processmodell används upprepade gånger för utveckling av många applikationer och har därför många instanser.

En möjlig användning av en processmodell är att föreskriva hur saker måste/bör/skulle kunna göras i motsats till själva processen som verkligen är vad som händer. En processmodell är ungefär en förväntan på hur processen kommer att se ut. Vad processen ska vara kommer att avgöras under den faktiska systemutvecklingen.

Modeller i informationssystemdesign

Konceptuella modeller av system för mänsklig aktivitet

Konceptuella modeller av mänskliga aktivitetssystem används i mjuk systemmetodik (SSM), vilket är en metod för systemanalys som handlar om struktureringen av problem i ledningen. Dessa modeller är begreppsmodeller; författarna anger specifikt att de inte är avsedda att representera ett tillstånd i den fysiska världen. De används också i informationskravanalys (IRA), som är en variant av SSM utvecklats för informationssystem konstruktion och programvaruteknik.

Logik-språkliga modeller

Logik-språklig modellering är en annan variant av SSM som använder konceptuella modeller. Denna metod kombinerar emellertid begreppsmodeller med modeller av förmodade verkliga objekt och händelser. Det är en grafisk framställning av modal logik där modala operatörer används för att skilja uttalande om begrepp från uttalanden om verkliga objekt och händelser.

Datamodeller

Entity -relation -modell

Inom programvaruteknik är en entitetsrelationsmodell (ERM) en abstrakt och konceptuell representation av data. Entity-relation-modellering är en databasmodelleringsmetod som används för att producera en typ av konceptuellt schema eller semantisk datamodell för ett system, ofta en relationsdatabas, och dess krav på ett top-down-sätt. Diagram som skapas av denna process kallas enhetsrelationsdiagram, ER-diagram eller ERD.

Entity -relationsmodeller har haft stor tillämpning i byggandet av informationssystem avsedda att stödja aktiviteter som involverar objekt och händelser i den verkliga världen. I dessa fall är de modeller som är konceptuella. Denna modelleringsmetod kan dock användas för att bygga datorspel eller ett släktträd för de grekiska gudarna, i dessa fall skulle den användas för att modellera begrepp.

Domänmodell

En domänmodell är en typ av begreppsmodell som används för att skildra de strukturella elementen och deras konceptuella begränsningar inom ett intresseområde (kallas ibland problemdomänen ). En domänmodell inkluderar de olika enheterna, deras attribut och relationer, plus begränsningarna som styr den konceptuella integriteten hos de strukturella modellelementen som omfattar den problemdomänen. En domänmodell kan också innefatta ett antal konceptuella vyer, där varje vy är relevant för ett visst ämnesområde på domänen eller för en viss delmängd av domänmodellen som är av intresse för en intressent för domänmodellen.

Precis som entitetsrelationsmodeller kan domänmodeller användas för att modellera koncept eller för att modellera verkliga objekt och händelser.

Se även

Referenser

Vidare läsning

• J. Parsons, L. Cole (2005), "Vad betyder bilderna? Riktlinjer för experimentell utvärdering av representationsfidelitet i diagrammatiska konceptuella modelleringstekniker", Data & Knowledge Engineering 55: 327–342; doi : 10.1016/j.datak.2004.12.008
• A. Gemino, Y. Wand (2005), "Komplexitet och tydlighet i konceptuell modellering: Jämförelse av obligatoriska och valfria egenskaper", Data & Knowledge Engineering 55: 301–326; doi : 10.1016/j.datak.2004.12.009
• D. Batra (2005), " Conceptual Data Modeling Patterns ", Journal of Database Management 16: 84–106
• Papadimitriou, Fivos. (2010). "Konceptuell modellering av landskapskomplexitet". Landskapsforskning , 35 (5): 563-570. doi : 10.1080/01426397.2010.504913

externa länkar

• Modeller artikel i Internet Encyclopedia of Philosophy