データモデリング

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データモデリングとER図：業務をデータに置き換える設計図

家を建てるとき、いきなりレンガを積み始めることはありません。部屋がいくつで、どこにドアを付けるかという設計図から描きます。データベースも同じです。業務にどんなデータがあり、それらがどうつながっているかを先に描いておく作業をデータモデリングといい、その成果物がデータモデルです。

モデリングには3つの性格があります。

• 抽象化：現実の数多くの事実から共通点を取り出し、一定の形式で表す
• 単純化：決められた表記法で、誰でも簡単に理解できるようにする
• 明確化：あいまいな部分をなくし、1つの意味にしか読めないようにする

業務を見る観点も3つあります。何を管理するのか（データ観点）、どんな仕事をするのか（プロセス観点）、その仕事がデータにどんな影響を与えるのか（データとプロセスの相関観点）です。データモデリングは、このうちデータ観点が中心です。

概念 → 論理 → 物理、3つの段階で具体化

設計図も、最初は全体像を描き、だんだん細かく描いていきます。モデリングも3つの段階に分けます。

3層スキーマとデータ独立性

同じデータでも、見る人によって必要な姿が違います。ANSI/SPARCは、データベースを3つの層に分けて考えます。層に分ける目的は、ある層を変えてもほかの層が影響を受けにくくすること、つまりデータ独立性です。

外部と概念の間が切り離されていて、概念スキーマが変わっても利用者の画面はそのままであることを論理的データ独立性、概念と内部の間が切り離されていて、格納方法を変えても概念スキーマはそのままであることを物理的データ独立性といいます。

モデリングを誤ると起きる問題も、3つにまとめられます。同じデータを何か所にも持つ重複、業務が少し変わっただけでモデルを大きく直さなければならない非柔軟性、互いに関連するデータのつじつまが合わなくなる非一貫性です。

ER図：エンティティ・リレーションシップ・属性で描く図

データモデルはふつうER図（ERD、Entity Relationship Diagram）で描きます。構成要素は、エンティティ、リレーションシップ（関係）、属性の3つです。表記法は、関係線の端を鳥の足の形で描くIE表記法と、任意の関係を点線で描くBarker表記法がよく使われます。ふつうは次の順番で描きます。

1. エンティティを描く
2. エンティティを適切に配置する — 重要なエンティティを左上に
3. エンティティの間にリレーションシップを結ぶ
4. リレーションシップ名を書く
5. リレーションシップに参加する数（1つ・複数）を書く
6. リレーションシップが必ず必要か（必須・任意）を書く

下の図で段階を進めながら、部署と社員のER図がどう出来上がっていくかを見てください。同じモデルをBarker表記法に切り替えることもできます。

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エンティティと属性

ER図の箱の1つ1つがエンティティで、箱の中に書くのが属性です。まずは、何をエンティティにし、何を属性にするかを決めます。

エンティティ：業務で管理する対象の集まり

エンティティは、業務に必要で、継続して管理すべき対象です。社員、部署、注文のように名前を付けられるものです。1つのエンティティは1つ1つのものではなく集合だという点が大事です。社員エンティティは社員1人ではなく社員全体のことで、その中の1人1人をインスタンスと呼びます。

エンティティになるには、次の条件を満たす必要があります。

• 業務で必要とされ、管理しようとする情報である
• インスタンスを1つずつ区別できる識別子がある
• インスタンスが2つ以上ある — 1つしかないならエンティティにする理由がない
• 業務プロセスがそのエンティティを使う（作る・読む・直す）
• 属性を持つ
• ほかのエンティティとのリレーションシップが少なくとも1つある — コード・統計のエンティティのように、あえてリレーションシップを省く例外もある

エンティティは2つの基準で分類します。

名前は現場で使う言葉で、略語を使わず、単数形の名詞で付け、モデルの中で重ならないようにします。「注文」の代わりに「注文一覧」のような複数を表す名前にはしません。

属性：エンティティを説明する、それ以上分けられない性質

属性は、エンティティが持つ性質のうち業務に必要で、意味のうえでそれ以上分けないものです。社員の氏名・給与が属性で、健太というインスタンスが氏名属性に持つ「健太」が属性値です。4つの関係は次のようにまとめられます。

• 1つのエンティティは、2つ以上のインスタンスの集合である
• 1つのエンティティは、2つ以上の属性を持つ
• 1つの属性は、インスタンスごとに値を1つだけ持つ — 値が複数あるなら別のエンティティに切り出す

下の図で用語を切り替えながら、論理モデルの言葉がテーブルのどこにあたるかを見てください。

属性もいくつかの基準で分類します。

属性が取りうる値の範囲をドメインといいます。データ型とサイズ、制約で決めます。たとえば「成績」のドメインは、0以上100以下の整数です。