مخطط تدفق البيانات (DFD) هو تمثيل مرئي لتدفق البيانات من خلال نظام معلومات أو عملية تجارية. تجعل مخططات تدفق البيانات الأنظمة المعقدة أسهل في الفهم وهي مورد شائع للهندسة البرمجية وتحليل الأنظمة وتحسين العمليات وإدارة الأعمال وتطوير البرمجيات الرشيقة.
رسم بياني لتدفق البيانات يستخدم رموزًا رسومية لشرح المسارات، والعمليات ومستودعات التخزين للبيانات من لحظة دخولها النظام وحتى خروجها. يساعد هذا النموذج المرئي المتخصصين على تحديد طرق لتحسين كفاءة وفاعلية الأنظمة والعمليات الحالية، وإنشاء أنظمة وعمليات جديدة.
على سبيل المثال، فإن مخطط تدفق البيانات لعملية مطالبة تأمين من شأنه أن يصور كيفية المطالبة:
يمكن للمحللين فحص مخطط تدفق البيانات للكشف عن الاختناقات في العملية، ويكشف المناطق التي من المرجح أن يحدث فيها الاحتيال ، ومساعدة الأطراف المعنية على فهم العملية وإجراء تحسينات على التصميم.
في السبعينيات، قدَّم مهندسا البرمجيات Larry Constantine وEd Yourdon مخططات تدفق البيانات في كتابهما "Structured Design". بدلًا من التركيز على إجراءات البرمجيات، اعتمدوا في مخططات تدفق البيانات على كيفية تحرك البيانات داخل النظام البرمجي.
ساعد علماء الكمبيوتر Tom DeMarco و Chris Gane و Trish Sarson في تعميم مخططات تدفق البيانات من خلال تطوير رموز وتدوينات موحدة لتدفق البيانات التي لا تزال مستخدمة حتى اليوم.
في البداية، تم استخدام مخططات تدفق البيانات بشكل أساسي في هندسة البرمجيات. بعد اكتشاف قيمتها في فهم وتحسين عمليات الأعمال وسير العمل، بدأ محترفو الأعمال في استخدامها.
بعد تقديم لغة النمذجة الموحدة (UML) في تسعينيات القرن العشرين، لم يعد مبرمجو البرمجيات يعتمدون حصريًا على مخططات تدفق البيانات للهندسة البرمجية. توفر مخططات UML عرضًا تفصيليًا معقدًا للهياكل والسلوكيات في الأنظمة المعقدة الموجهة للكائنات.
اليوم، يتم استخدام مخططات تدفق البيانات بشكل أساسي كأدوات مكملة لمخططات لغة النمذجة الموحدة والمخططات الانسيابية، مما يوفر لمحات عامة عالية المستوى عن النظام أثناء تطوير البرمجيات.
تعتبر مخططات تدفق البيانات مهمة لأنها تسهل فهم تدفق المعلومات من خلال الأنظمة أو العمليات المعقدة. من خلال تصور مكونات النظام بأكمله، يمكن أن تساعد مخططات تدفق البيانات المستخدمين على:
هناك 4 عناصر رئيسية لمخططات تدفق البيانات:
هذه هي نقاط البداية والنهاية لتدفق البيانات في مخطط تدفق البيانات (DFD). يتم وضع الكيانات الخارجية على حواف مخطط تدفق البيانات (DFD) لتمثيل إدخال وإخراج المعلومات إلى النظام أو العملية بالكامل.
يمكن أن يكون الكيان الخارجي شخصًا أو مؤسسة أو نظامًا. على سبيل المثال، يمكن أن يكون العميل كيانًا خارجيًا في مخططات تدفق البيانات الذي يصمم عملية إجراء عملية الشراء واستلام إيصال المبيعات. تُعرف الكيانات الخارجية أيضًا باسم بالمُنهيات والعوامل والمصادر والمُستقبلات.
العمليات هي الأنشطة التي تؤدي إلى تغيُّر البيانات أو تحولها. يمكن أن تتضمن هذه الأنشطة الحوسبة، أو الفرز، أو التحقق، أو إعادة التوجيه أو أي تحويل آخر مطلوب لتطوير هذا الجزء من تدفق البيانات. على سبيل المثال، يُعتبر التحقق من دفع بطاقة الائتمان عملية تحدث داخل مخطط تدفق بيانات الشراء الخاص بالعميل.
هذه هي المواقع في مخطط تدفق البيانات حيث يتم تخزين البيانات لاستخدامها لاحقًا. يمكن أن تمثل مخازن البيانات قواعد البيانات أو المستندات أو الملفات أو أي مستودع لتخزين البيانات. على سبيل المثال، قد تتضمن مخازن البيانات في مخطط تدفق البيانات لاستيفاء المنتج قاعدة بيانات عناوين العملاء، وقاعدة بيانات مخزون المنتج، وجدول بيانات التسليم.
تدفقات البيانات هي المسارات التي تسلكها المعلومات أثناء انتقالها بين الكيانات الخارجية والعمليات ومخازن البيانات. على سبيل المثال، في مخطط تدفق البيانات للتجارة الإلكترونية، المسار الذي يربط بين المستخدم الذي يدخل بيانات الاعتماد الخاصة به مع بوابة التوثيق سيكون تدفق بيانات.
يتم استخدام الرموز والترميزات الموحدة مثل الدوائر، والأشكال البيضاوية، والأسهم، والمستطيلات لتمثيل مكونات مخطط تدفق البيانات بصريًا. هناك مجموعتان شائعتان من الرموز المستخدمة في قوالب مخطط تدفق البيانات في الوقت الحالي: منهجية Yourdon and Coad ومنهجية Gane and Sarson.كل اسم نظام منهما يحمل اسم عالم الكمبيوتر الذي أنشأه.
تختلف المنهجيات في الرموز التي تستخدمها لتمثيل العمليات ومخازن البيانات، لكنها تتشابه في باقي الجوانب.
هناك نوعان من مخططات تدفق البيانات التي تقدم وجهات نظر مختلفة حول نظام أو عملية: مخططات تدفق البيانات المنطقية ومخططات تدفق البيانات المادية.
يوفر مخطط تدفق البيانات المنطقي عرضًا عالي المستوى لتدفقات البيانات المطلوبة لأداء عمليات الأعمال أو النظام، دون الخوض في التفاصيل الفنية أو التنفيذية. ينصب التركيز على البيانات المطلوبة وكيف تتحرك عبر العملية لإكمال هدف الأعمال.
يمكن أن تمثل مخططات تدفق البيانات المنطقية أنشطة الأعمال مثل تنفيذ الطلبات في مستودع، أو قيام العميل بعملية شراء عبر الإنترنت، أو استقبال مريض في مرفق رعاية صحية.
يصور مخطط تدفق الأعمال المادي تنفيذ نظام أو عملية، بما في ذلك البرامج والأجهزة والملفات المطلوبة. تركز مخططات تدفق الأعمال المادية على التقنيات والإجراءات والعمليات الأساسية لنظام أو عملية.
مخططات تدفق الأعمال المادية غالباً ما تُستخدم لتمثيل مهام سير العمل والأنظمة المعقدة، مثل كيفية احتفاظ برنامج سلسلة التوريد بالمخزون في مستودع أو كيفية انتقال السجلات الصحية الإلكترونية بأمان عبر نظام المستشفى.
يتم إنشاء مخططات تدفق البيانات أحيانا بمستويات DFD متعددة لعرض المزيد من التفاصيل بشكل تدريجي حول نظام أو عملية. يبدأ هذا النهج متعدد الطبقات بعرض بسيط وعالي المستوى ويصبح أكثر تعقيدًا مع تعمق مخططات تدفق الأعمال ذات المستوى الأدنى في العمليات والعمليات الفرعية.
يطلق عليه أيضًا اسم "مخطط السياق"، فالمستوى 0 في مخطط تدفق البيانات هو عرض عالي المستوى يصور النظام بأكمله كعملية واحدة. فهو أبسط وأسهل المستويات. يجب أن يكون من السهل فهمه لأي شخص يشاهده، بغض النظر عن المهارة الفنية أو الدور الوظيفي.
يستكشف المستوى 1 في مخطط تدفق البيانات العناصر المكونة للعملية عالية المستوى بمزيد من التفصيل. ما كان عملية واحدة في مخطط تدفق البيانات على مستوى السياق تم تقسيمه إلى عمليات فرعية توفر مزيدًا من المعلومات حول وظيفة ومسارات تدفق البيانات.
يوفر المستوى 2 تفاصيل أكثر دقة من خلال إضافة عمليات فرعية جديدة وتفاعلاتها وعلاقاتها مع تدفقات البيانات ومخازن البيانات. يوفر هذا المستوى عرضًا معقدًا للغاية للعمليات الداخلية لنظام أو عملية.
نظرًا لأن الغرض من مخططات تدفق البيانات هو أن تكون سهلة الوصول والفهم، فمن غير المعتاد تجاوز تعقيدات المستوى 2. ومع ذلك، قد تتطلب الأنظمة شديدة التعقيد تفاصيل تفصيلية معقدة للغاية في المستوى 3 من مخططات تدفق البيانات، والتي تحدد كل جانب من جوانب النظام أو عملية البيانات.
تتبع معظم مخططات تدفق البيانات نفس القواعد الأساسية: