ما هو الرسم التخطيطي لعلاقة الكيان؟

تحدد مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) ضمن النموذج العلائقي لتصميم قاعدة البيانات، كيفية اتصال الإدخالات في قاعدة البيانات. ومخططات التقارير الإلكترونية (ERD) هي نموذج بيانات مفاهيمي عالي المستوى يمهد الطريق لتصميم قاعدة بيانات أكثر تقدمًا وتحليلها.

كما يُمكن أن تساعد نمذجة علاقات الكيانات في استخلاص الروايات والمعارف من مجموعة متباينة على ما يبدو من نقاط البيانات.

يستخدم محللو الأعمال ومهندسو قواعد البيانات مخططات علاقة الكيانات كأدوات لنمذجة البيانات بهدف تقدير نطاق قواعد البيانات التي تحتاجها مؤسساتهم، ثم التخطيط لكيفية تخزين البيانات.

توجه مخططات علاقة الكيانات قسم هندسة البرمجيات في مشروع قاعدة البيانات من خلال تحديد متطلبات بنية أنظمة المعلومات وهيكل قاعدة البيانات. في نهج المخطط الثلاثي لهندسة برمجيات أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS)، فإن مخطط علاقة الكيانات يُمثل المستوى المفاهيمي.

تكامل البيانات هو عملية هندسة بيانات معقدة تتألف من العديد من الأجزاء الصغيرة. يمكن أن يساعد مخطط علاقة الكيانات مهندسي البيانات على تصور النظام العام وتقليل احتمالية حدوث أخطاء.

يمكن أن تكشف مقارنة قواعد البيانات الموجودة بمخطط علاقة الكيانات عن أخطاء في تصميم قاعدة البيانات قد تسبب مشكلات. وتتطلب قواعد البيانات المعقدة التي تحتوي على العديد من الجداول معرفة واسعة بلغة SQL لإجراء عملية تصحيح الأخطاء. يلخص مخطط علاقة الكيانات قاعدة البيانات حتى يتمكن المهندسون من تحديد الأخطاء المحتملة بسرعة.

عند تنفيذ مشاريع إعادة تصميم عمليات الأعمال، قد يكون من المفيد الحصول على نظرة شاملة لجميع البيانات داخل أنظمة معلومات المؤسسة. وتُستخدم مخططات علاقة الكيانات لتطوير حلول منظومة بيانات أحدث وأكثر كفاءة لتسهيل المراحل الأخرى من عملية إعادة تصميم عمليات الأعمال (BPR).

تمثل مخططات علاقة الكيانات ومخططات قاعدة البيانات ومخططات تدفق البيانات بشكل مرئي طريقة ترتيب البيانات في النظام.

• توضح الرسوم التخطيطية لعلاقة الكيان الكيانات داخل قاعدة البيانات وعلاقاتها ببعضها البعض. وغالبًا ما تصور مخططات التقارير الإلكترونية مخططات قاعدة البيانات.

• تحدد مخططات قواعد البيانات كيفية نمذجة كيانات العالم الحقيقي في قاعدة بيانات علائقية. فهي تحتوي على القواعد والمبادئ التوجيهية التي تحدد تنظيم قاعدة البيانات، مثل أسماء الجداول والحقول وأنواع البيانات.

• مخططات تدفق البيانات هي نوع من المخططات الانسيابية التي تصور تدفق البيانات من خلال عملية أو نظام. وهي توضح كيفية انتقال البيانات من المعالجة إلى مواقع التخزين الداخلية والخارجية.

تشتمل مخططات علاقات الكيانات على كيانات وسمات تلك الكيانات والعلاقات بينها. كما تنقل بعض مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) العلاقة الأساسية (الكاردينالية)، والتي تحدد العلاقة بين كيانين.

الكيان في مخطط علاقة الكيانات هو شيء قابل للتعريف، مثل شخص أو دور أو حدث أو مفهوم أو شيء، يمكن تخزين معلومات عنه في قاعدة بيانات علائقية. وتصور كثير من أنماط مخططات علاقة الكيانات الكيانات في شكل مستطيلات.

• الأشخاص أو الأدوار: الطلاب أو مندوبي المبيعات أو المدراء التنفيذيين أو العملاء.
• الأحداث: المعاملات أو الاشتراكات أو إلغاء الاشتراكات.
• المفاهيم: الملفات الشخصية أو الشخصيات.
• الكائنات: المنتجات أو الفواتير أو رسائل البريد الإلكتروني.

تتشابه الكيانات مع الأسماء من الناحية النحوية. فهي عناصر أساسية في قاعدة البيانات، مع سمات وعلاقات تنقل معلومات حول هذه الكيانات، تمامًا كما توفر الصفات والأفعال مزيدًا من المعلومات حول الأسماء في الجملة.

أنواع الكيانات هي فئة من الكيانات. إذا كانت الكيانات مشابهة للأسماء، فإن أنواع الكيانات هي فئات الأسماء: الأطعمة، والرياضة، والبلدان. تُعرف الكيانات الفردية داخل نوع الكيان باسم المثيلات. ضمن نوع الكيان، قد تكون الخضروات هي مثيلات البروكلي والجزر والهليون.

يتم تصنيف الكيانات على أنها إما قوية أو ضعيفة. تحتوي الكيانات القوية على معلومات تعريف كافية في سماتها بحيث لا تحتاج إلى مزيد من التوضيح. وفي الوقت نفسه، لا توجد الكيانات الضعيفة إلا كنتيجة أو كعواقب لكيان آخر. ويعرف الكيان القوي المرتبط بكيان ضعيف معين باسم الكيان الأصلي أو المالك.

ضع في اعتبارك أن قاعدة البيانات تمثل نمذجة طلب العميل في أعمال التجارة الإلكترونية. فكل طلب هو كيان قوي لأنه يمكن تعريفه على أنه مثيل فريد بناءً على المشتري والوقت والتاريخ. ومع ذلك، فإن البنود داخل كل أمر هي كيانات ضعيفة، ولا تشكل أي معنى إلا في سياق الأوامر الخاصة بها. ويُعرف هذا الاعتماد بتبعية الوجود أو قيد المشاركة.

تظهر الكيانات القوية كمستطيلات صلبة، بينما تمثل مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) كيانات ضعيفة كمستطيل مزدوج.

يربط الكيان الترابطي المثيلات بين مجموعتي كيانات وله سماته الخاصة التي توفر مزيدًا من المعلومات حول تلك العلاقة. في مخطط التقرير الإلكتروني (ERD) الذي تستخدمه الجامعة، يحدد الكيان الطلاب والأساتذة ليكون لديهم كثير من الروابط مع بعضهم البعض. وسيظهر الكيان الترابطي الذي يربط بين الاثنين الطلاب الذين يأخذون دورات يدرسها الأساتذة.

تستخدم قواعد البيانات العلائقية الكيانات الترابطية لإبلاغ جداول الوصلات، والتي تجمع الحقول من جداول قواعد بيانات أخرى متعددة. في مخططات التقرير الإلكتروني، يتم تصوير الكيانات الترابطية كشكل مُعين داخل مستطيل.

والسمات هي الصفات والخصائص والمزايا التي تحدد الكيان أو نوع الكيان. في تصميم مخطط علاقة الكيانات الكلاسيكي، تظهر السمات كأشكال بيضوية وتُعرض بجوار الكيان المقابل في مخطط علاقة الكيانات (ERD).

• لا يمكن تبسيط السمات البسيطةأو تقسيمها إلى سمات أخرى. الرمز البريدي هو مثال على سمة بسيطة.

• يتم تجميع السمات المركبة من سمات أخرى، والتي قد تكون أو لا تكون بسيطة. العنوان هو سمة مركبة تحتوي على رقم الشارع واسم الشارع والرمز البريدي والمدينة ومعلومات التعريف الأخرى.

• يتم حساب السمات المشتقة بناءً على سمات أخرى. وتُشتق قيمة راتب الموظف من ساعات عمله ومدة فترة الدفع وأجره. وتصوّر مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) السمات المشتقة على أنها أشكال بيضاوية متقطعة.

• يمكن أن تحتوي السمات متعددة القيم على أكثر من قيمة واحدة لكل سجل، بينما لا يمكن للسمة ذات القيمة الواحدة ذلك.

مفاتيح الكيانات هي السمات التي تميز كل كيان عن غيره في مجموعة البيانات. ويمكن تعيين أي سمة كمفتاح، بشرط أن تفي بهذا الدور. على سبيل المثال، في مجموعة كيانات الأشخاص، قد تكون السمة الرئيسية المناسبة هي رقم الهوية الوطنية. وفي المقابل، لن تكون الألقاب سمة رئيسية في هذا السياق حيث يمكن أن يتشارك أكثر من شخص في اللقب نفسه.

• المفتاح الفائق: سمة واحدة أو أكثر يمكنها تعريف كيان ما بشكل فريد ضمن مجموعة كيانات.

• المفتاح المرشح: أبسط مفتاح فائق ممكن—حيث لا يمكن أن تكون أي سمة من سمات المفتاح المرشح مفتاحًا فائقًا بحد ذاته. فقد تتكون المفاتيح المرشحة من سمة واحدة أو أكثر، شريطة ألا تكون كل سمة بمفردها مفتاحًا فائقًا.

• المفتاح الأساسي: يتم اختيار المفتاح المرشح لتعريف مجموعة الكيانات بشكل فريد. ونظرًا لأن المفتاح الأساسي هو ما يميز كل كيان عن غيره، فقد لا يشترك إدخالان في قاعدة بيانات في نفس قيمة المفتاح الأساسي. وفي مخطط للتقارير الإلكترونية، سيتم وضع خط تحت المفتاح الأساسي لكل كيان. ويُعتبر أي كيان يحتوي على مفتاح أساسي كيانًا قويًا. 

• المفتاح الخارجي: هو سمة تحدد علاقة أحد الكيانات بكيان آخر. تعتمد الكيانات الضعيفة على المفاتيح الخارجية لتصبح كيانات قوية. فعلى سبيل المثال، سيحتاج الكيان الضعيف "الحساب المصرفي" إلى مفتاح خارجي يربطه بالبنك ذي الصلة.

العلاقات هي الخطوط المتصلة التي تربط الكيانات في نموذج تخطيط موارد المؤسسة معًا. وهي تشير إلى كيفية ارتباط الكيانات داخل نموذج مخطط التقرير الإلكتروني (ERD) ببعضها البعض. وإذا كانت الكيانات هي الأسماء، والسمات هي الصفات، فإن العلاقات هي الأفعال.

في نموذج مخطط التقرير الإلكتروني (ERD) التقليدي، تُصور العلاقات على شكل مُعين. وتربط العلاقات الضعيفة كيانًا ضعيفًا بمالكه وتظهر على أنها مُعينات مزدوجة.

قد تكون مشاركة الكيان في علاقة ما كاملة، وفي هذه الحالة تكون مجموعة الكيانات بالكامل منخرطة في العلاقة أو في جزء منها. وفي حالة المشاركة الجزئية، قد تشارك بعض أو كل الكيانات داخل المجموعة في العلاقة في أي وقت محدد.

العلاقة الأساسية (الكاردينالية) هي جودة العلاقة التي تحدد عدد المثيلات في كيان واحد والتي تتعلق بمثيلات كيان آخر.

• تشير العلاقات من واحد إلى واحد (1:1) إلى أن السجل داخل أحد الكيانات قد تتم الإشارة إليه من خلال سجل واحد فقط في الكيان الآخر. فالعلاقة بين جامعات الكيانات ورؤسائها هي علاقة من واحد إلى واحد لأن كل جامعة لديها رئيس واحد فقط. وعلى العكس من ذلك، فكل رئيس مسؤول عن جامعة واحدة فقط.

• تصور العلاقات من واحد إلى متعدد (1:M) الحالات التي يرتبط فيها كل سجل داخل كيان واحد بسجلات متعددة في كيان آخر. فتوجد علاقات من واحد إلى متعدد بين الجامعات والإدارات. وقد تحتوي الجامعة على أقسام متعددة، لكن كل قسم هو جزء من جامعة واحدة فقط.

• تظهر علاقات متعدد إلى متعدد (M: M) أنه يمكن توصيل سجل واحد أو أكثر داخل كلا الكيانين. كيانات الطلاب والأساتذة لديها علاقة متعدد إلى متعدد لأنه مثلما يقوم أستاذ واحد بالتدريس لفصل به العديد من الطلاب، فقد يسجل طالب واحد أيضًا في فصول مع أساتذة آخرين.

وتمثل مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) العلاقة الأساسية (الكاردينالية) من خلال الاختلافات في خطوط الاتصال بين الكيانات. تعتمد طريقة عرض العلاقة الأساسية (الكاردينالية) على أسلوب مخطط التقرير الإلكتروني (ERD) المستخدم.

تتم صياغة معظم مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) في واحد من ثلاثة نماذج لعلاقة الكيان: المفاهيمية والمنطقية والمادية. وتصور هذه الثلاثة الكيانات جنبًا إلى جنب مع سماتها وعلاقاتها، لكن تختلف حالات استخدامها والجماهير المستهدفة. ويعد نموذج البيانات المفاهيمية هو الأقل تفصيلاً، في حين تقدم مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) المادية المعلومات الأكثر دقة.

• توفر النماذج المفاهيمية لمخططات علاقة الكيانات عرضًا عالي المستوى للبيانات داخل مخططات علاقة الكيانات (ERD)، حيث يستخدمها محللو الأعمال لمشاريع تصميم قواعد البيانات واسعة النطاق مثل مستودعات البيانات. وعادةً ما تحتوي نماذج البيانات المفاهيمية على كيانات وعلاقات بينما لا تتعمق في جداول قاعدة البيانات وحجمها.

• نماذج التقرير الإلكتروني المنطقية مشابهة للنماذج المفاهيمية، ولكن بتفاصيل أكثر قليلاً، حيث يتم في نموذج البيانات المنطقي، تعريف الأعمدة أو السمات داخل كل كيان، وكذلك الكيانات التشغيلية وكيانات المعاملات. ويستخدم محللو الأعمال نماذج بيانات منطقية لمشاريع تصميم قواعد البيانات على نطاق أصغر.

• نماذج ER المادية هي المخططات الملموسة لمشاريع تصميم قواعد البيانات. وهي تشمل الحد الأقصى من التفاصيل، مثل درجة العلاقة والمفاتيح الأساسية والخارجية. يقوم مصممو ومهندسو قواعد البيانات بإنشاء نماذج بيانات مادية من النماذج المفاهيمية والمنطقية التي يقدمها لهم محللو الأعمال.

منذ أن قدم عالم الكمبيوتر ومنظر قواعد البيانات بيتر تشين مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) في سبعينيات القرن العشرين، ظهرت أنواع متعددة من المخططات لملء مجموعة متزايدة من حالات الاستخدام.

تبدو مخططات التقارير الإلكترونية (ERD) التي قدمها تشين مشابهة للمخططات الانسيابية الكلاسيكية، مع أشكال مختلفة متصلة بالخطوط. وتظهر العلاقات الأساسية (الكاردينالية) مع الأحرف 1 وM وN على طول خطوط الاتصال. ويمثل كل من M وN "كثير" في علاقة واحد إلى متعدد أو متعدد إلى متعدد؛ إن تصوير الأخير بتدوين M: N أو N: M يعني أن عدد الكيانات في العلاقة لا يجب أن يكون متساويًا على كلا الجانبين.

يصور أسلوب تشين المشاركة الكلية بخط توصيل واحد والجزئية بخط توصيل مزدوج.

سُميت قدم الغراب بسبب خط الربط ثلاثي الجوانب الذي يوضح العديد من العلاقات، وقد حلت تسمية قدم الغراب محل رموز تشن ذات الجداول. يمثل كل جدول كيانًا ويحتوي على جميع سماته. يسمح تدوين قدم الغراب لمُنشئي ERD بإظهار معلومات تتعلق بالعلاقة الأساسية.

ألهمت مخططات هيكل بيانات تشارلز باخمان تشين لإنشاء نموذج ERD مباشرة. استخدم باخمان خطوطًا ذات أسهم للإشارة إلى درجات العلاقات.

قدمت القوات الجوية الأمريكية لغة تعريف التكامل لنمذجة المعلومات (IDEF1X) في الثمانينيات لدعم تطوير نماذج البيانات الدلالية. لقد تقدم عمل تشن خطوة إلى الأمام من خلال عرض السمات داخل جدول مشترك وتقديم مزيد من الخيارات للعلاقة الأساسية (الكاردينالية).

تم إنشاء أسلوب باركر بواسطة ريتشارد باركر في عام 1981، وهو المعيار للاستخدام في Oracle. ويشترك تدوين باركر في نمط قدم الغراب لتوصيل الخطوط مع استخدام الخطوط المتقطعة أيضًا لتمثيل المشاركة الجزئية أو الاختيارية.