مقدمة في مخططات تدفق البيانات
مقدمة في مخططات تدفق البيانات
يجيب مخطط الانسياب على السؤال: كيف تنفذ العملية خطوة بخطوة؟ لكن المحللين يحتاجون أيضاً إلى نظرة مكملة: ما البيانات التي تتحرك عبر النظام؟ من أين تأتي؟ إلى أين تذهب؟ وما الذي يحولها؟ هذا هو السؤال الذي صُممت مخططات تدفق البيانات (DFDs) للإجابة عنه.
مخطط تدفق البيانات هو نموذج رسومي يوضح حركة البيانات عبر نظام المعلومات. يتجاهل تدفق التحكم والتوقيت والمنطق الداخلي، ويركز فقط على البيانات في حركتها. يخبر المخطط المحكم أصحاب المصلحة التجاريين بالضبط ما يستهلكه النظام ويُنتجه ويخزنه من معلومات، دون إغراقهم في تفاصيل التنفيذ التقنية.
لماذا نستخدم مخططات تدفق البيانات؟
لنأخذ نظام حجز مواعيد العيادة مثالاً. يوضح مخطط الانسياب منطق القرار: هل الطبيب متاح؟ نعم → تأكيد؛ لا → عرض بدائل. أما مخطط تدفق البيانات، فيوضح: المريض يرسل طلب حجز إلى النظام؛ عملية جدولة الموعد تقرأ من مخزن توافر الأطباء وتكتب في سجل المواعيد؛ يتلقى كل من المريض والطبيب إشعار تأكيد.
كلا النوعين ذو قيمة. استخدم مخططات الانسياب لنمذجة المنطق والقرارات؛ واستخدم مخططات تدفق البيانات لنمذجة البيانات وتحولاتها. يتنقل المحللون المتمرسون بين النوعين بشكل طبيعي كالتنقل بين خريطة عامة وعرض مستوى الشارع.
العناصر الأربعة لمخطط تدفق البيانات
كل مخطط تدفق بيانات، بصرف النظر عن عائلة الترميز أو مستوى التفاصيل، مبني من أربعة أنواع من العناصر بالضبط. إتقان هذه الأربعة يمنحك المفردات الكافية لقراءة أي مخطط تدفق بيانات ورسمه.
1. الكيان الخارجي (المصدر / المصب)
الكيان الخارجي هو شخص أو منظمة أو نظام آخر موجود خارج حدود النظام. إنه مصدر البيانات الواردة (مصدر) أو وجهة البيانات الصادرة (مصب). لا يملك النظام أي سيطرة على ما يحدث داخل الكيان الخارجي — فهو يعرف فقط ما يُتبادل من بيانات.
- في ترميز Gane-Sarson: يُرسم كـمستطيل عادي.
- في ترميز Yourdon-DeMarco: يُرسم أيضاً كـمستطيل عادي (نفس الشكل، نفس المعنى).
- يُسمى باسم: عميل، مورّد، بوابة دفع، عضو مكتبة.
قد يظهر الكيان الخارجي ذاته أكثر من مرة في مخطط كبير لتفادي تقاطع الخطوط؛ ويُشار إلى النسخة المكررة بخط قطري صغير أو ظل في الزاوية.
2. العملية
العملية تحوّل البيانات أو توجّهها أو تُنشئها. تتلقى تدفقات البيانات كمدخلات وتُنتج تدفقات كمخرجات. تمثل العمليات عملاً يؤديه النظام — سواء أكان برمجياً أم بشرياً أم مزيجاً من الاثنين.
- في ترميز Gane-Sarson: يُرسم كـمستطيل ذي زوايا مستديرة مقسوم إلى حجرتين: رقم في أعلى اليسار (لتعريف فريد) وعبارة فعلية في الجسم (التحقق من تسجيل الدخول، معالجة الدفع، تسجيل العضو).
- في ترميز Yourdon-DeMarco: يُرسم كـدائرة مع التسمية بداخلها.
- قاعدة التسمية: استخدم دائماً عبارة فعل + اسم — فحص التوافر، لا مجرد توافر.
3. مخزن البيانات
مخزن البيانات هو مستودع تستريح فيه البيانات بين العمليات — ملف، أو جدول قاعدة بيانات، أو خزانة سجلات ورقية، أو أي تخزين دائم. تتدفق البيانات إلى المخزن عندما تكتب فيه عملية ما؛ وتتدفق منه عندما تقرأ منه عملية.
- في ترميز Gane-Sarson: يُرسم كـمستطيل مفتوح الطرف — خطان أفقيان متوازيان مغلقان من اليسار بخط عمودي قصير ومفتوحان من اليمين — مع بادئة رقمية (D1، D2 ...) وتسمية اسمية (سجل المواعيد، كتالوج المنتجات، سجلات الأعضاء).
- في ترميز Yourdon-DeMarco: خطان أفقيان متوازيان دون أغطية طرف والتسمية بينهما.
- مخزن البيانات لا يحوّل البيانات — يحتفظ بها فحسب.
4. تدفق البيانات
تدفق البيانات هو سهم موجّه مسمى يمثل البيانات في حركتها بين عنصرين من عناصر المخطط. إنه النسيج الرابط للمخطط.
- يُرسم كـسهم مسمى (خط مستقيم أو منحنٍ قليلاً مع رأس سهم).
- يجب أن تسمّي التسمية البيانات المنقولة تحديداً: طلب الحجز، الفاتورة، استعلام البحث. التسميات العامة كـبيانات أو معلومات محظورة — فهي لا تضيف أي قيمة تحليلية.
- رؤوس الأسهم تحدد الاتجاه. السهم ثنائي الاتجاه يعني أن البيانات تتحرك في كلا الاتجاهين بنفس الاسم — استخدمه باعتدال وفقط عندما يكون الاقتران غير قابل للفصل.
دليل الترميز (Gane-Sarson)
يوضح المخطط أدناه العناصر الأربعة بترميز Gane-Sarson — المعيار الأكثر انتشاراً في تحليل الأعمال ويتبعه هذا المقرر. ادرسه جيداً قبل قراءة أي مخطط تدفق بيانات.
قراءة مخطط تدفق البيانات: مثال متجر إلكتروني
قبل رسم أول مخطط لك، تدرب على قراءة مخطط جاهز. يوضح المخطط أدناه مقطعاً من نظام معالجة طلبات متجر إلكتروني. استعرضه بشكل منهجي:
- حدد الكيانات الخارجية (من هو خارج النظام).
- حدد كل عملية (ما العمل الذي يؤديه النظام).
- حدد مخازن البيانات (ما الذي يتذكره النظام).
- تتبع كل تدفق بيانات (ما البيانات المنقولة وفي أي اتجاه).
مقارنة الترميزين: Gane-Sarson مقابل Yourdon-DeMarco
ثمة عائلتا ترميز تهيمنان على الممارسة المهنية:
- Gane-Sarson — مستطيلات مستديرة الزوايا للعمليات، ومستطيلات مفتوحة الطرف للمخازن. مفضلة في تحليل الأعمال والحكومة ومشاريع تقنية المعلومات المؤسسية. التمييز البصري بين العناصر قوي، مما يجعل المخططات سهلة القراءة لغير التقنيين.
- Yourdon-DeMarco — دوائر للعمليات وخطان متوازيان للمخازن. شائعة في الكتب الأكاديمية لعلوم الحاسب وهندسة البرمجيات. تُسمى الدوائر "فقاعات"، ولهذا تُعرف مخططات Yourdon أحياناً بـ"مخططات الفقاعات".
كلا الترميزين يعبّران عن نفس الدلالات. اختر أحدهما وطبّقه باتساق داخل المشروع الواحد. يتبع هذا المقرر ترميز Gane-Sarson طوال دروسه.
القواعد التي يجب أن يستوفيها كل مخطط تدفق بيانات
بالإضافة إلى الترميز، يجب أن يلتزم أي مخطط صالح بمجموعة من القواعد البنيوية:
- لكل عملية تدفق مدخل واحد على الأقل وتدفق مخرج واحد على الأقل — عملية بلا مدخل معجزة؛ وعملية بلا مخرج ثقب أسود.
- تدفقات البيانات يجب أن تربط أنواعاً متوافقة من العناصر. التدفقات بين كيانين خارجيين محظورة. التدفقات المباشرة بين مخزنين محظورة. كل حركة بيانات يجب أن تمر عبر عملية واحدة على الأقل.
- مخازن البيانات يجب أن تُقرأ أو يُكتب فيها من قِبل عملية واحدة على الأقل — مخزن لا يصل إليه أحد لا فائدة منه.
- كل عنصر يجب أن يكون مسمى. العمليات أو التدفقات أو المخازن غير المسماة تدل على تحليل ناقص.
ما الذي لا يُظهره مخطط تدفق البيانات؟
فهم حدود مخططات تدفق البيانات لا يقل أهمية عن فهم نقاط قوتها. مخطط تدفق البيانات لا يُظهر:
- التسلسل أو التوقيت للعمليات — هذا شأن مخططات الانسياب أو مخططات التسلسل.
- منطق القرارات — الشروط والتفرعات غير مرئية في مخطط تدفق البيانات.
- البنية الداخلية للبيانات — لذلك تحتاج مخطط علاقات الكيانات (يُدرس لاحقاً في هذا المقرر).
- التقنية التي تنفذ العمليات — مخطط تدفق البيانات محايد تقنياً بطبيعته.
خلاصة
- مخطط تدفق البيانات ينمذج ما يتحرك من بيانات عبر النظام، لا كيف تنفذ العمليات داخلياً.
- العناصر الأربعة هي: الكيان الخارجي (مستطيل عادي)، العملية (مستطيل مستدير الزوايا مرقّم)، مخزن البيانات (مستطيل مفتوح الطرف)، تدفق البيانات (سهم مسمى) — في ترميز Gane-Sarson.
- سمّ كل عنصر بمصطلحات عمل ذات معنى؛ ورقّم كل عملية.
- لا يجوز لكيانين خارجيين تبادل البيانات مباشرة؛ كل تدفق يجب أن يمر عبر عملية.
- تكمل مخططات تدفق البيانات مخططات الانسياب — معاً يقدمان صورة كاملة عما يفعله النظام وكيف يفعله.