نمودار جریان داده (DFD) چیست؟ (نمونه، ابزارهای طراحی، روش‌ها و نماد‌ها و نشانه‌ها)

نمودار جریان داده (DFD) چیست؟

نمودار جریان داده (DFD) یک نمایش گرافیکی یا تصویری است که با استفاده از مجموعه‌ای استاندارد از نمادها و نشانه‌گذاری‌ها، عملیات یک کسب‌وکار را از طریق حرکت داده‌ها توصیف می‌کند.

این نمودارها معمولاً بخشی از یک روش‌شناسی رسمی مانند «روش ساخت‌یافته تحلیل و طراحی سیستم‌ها» (SSADM) هستند.
در نگاه اول، نمودارهای جریان داده ممکن است شبیه فلوچارت‌ها یا زبان مدل‌سازی یکپارچه (UML) به نظر برسند، اما هدف آن‌ها نمایش جزئیات منطق نرم‌افزار نیست.

نمودارهای جریان داده چگونه استفاده می‌شوند؟

نمودارهای جریان داده (DFD) نمایش الزامات تجاری یک برنامه را آسان می‌کنند، زیرا به‌جای توضیح متنی، توالی مراحل پردازش و جریان اطلاعات را به‌صورت تصویری یا گرافیکی نشان می‌دهند.

هنگامی که  DFDها در کل فرایند توسعه به‌کار گرفته می‌شوند، ابتدا برای مستندسازی نتایج تحلیل کسب‌وکار استفاده می‌شوند. سپس این نمودارها به‌تدریج اصلاح می‌شوند تا نشان دهند که اطلاعات چگونه در جریان‌های برنامه حرکت کرده و تغییر می‌کنند.

در این نمودارها، هر دو نوع فرایند، خودکار (اتوماتیک) و دستی، نمایش داده می‌شوند.

نمودارهای جریان داده از چه زمانی وجود داشته‌اند؟

نمودارهای جریان داده (DFD) در اواخر دههٔ ۱۹۷۰ میلادی وارد مهندسی نرم‌افزار شدند و در واقع، پیش‌درآمدی بر UML (زبان مدل‌سازی یکپارچه) محسوب می‌شوند.
محبوبیت DFDها با انتشار کتاب «طراحی ساخت‌یافته» (Structured Design) نوشتهٔ متخصصان رایانه، لری کنستانتین (Larry Constantine) و اد یوردون (Ed Yourdon) افزایش یافت. این کتاب خود از مدل‌های محاسباتی «نمودار جریان داده» که توسط دیوید مارتین (David Martin) و جرالد استرین (Gerald Estrin) از دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس ارائه شده بود، الهام گرفته بود.

ایدهٔ طراحی ساخت‌یافته منجر به یک تغییر پارادایم بزرگ در مهندسی نرم‌افزار شد، یعنی پیدایش طراحی شیء‌گرا (Object-Oriented Design)، که هنوز هم به‌طور گسترده مورد استفاده است.
نمادها و نشانه‌گذاری‌هایی که بعدها به استاندارد در روش‌شناسی DFD تبدیل شدند، توسط متخصصان رایانه تام دمارکو (Tom DeMarco)، کریس گین (Chris Gane) و تریش سارسن (Trish Sarson) ارائه شدند.

نخستین DFDها موجب نوعی «رنسانس» نه‌تنها در مهندسی نرم‌افزار، بلکه در توسعهٔ نرم‌افزار و فرایندهای کسب‌و‌کار نیز شدند.
ترسیم جریان داده‌ها در یک سیستم پردازش داده کمک کرد تا جریان داده‌ها در خود فرایندهای کسب‌وکار نیز روشن‌تر شود، از جمله شناسایی منابع ذخیره‌سازی داده، تعریف گردش‌کارها (workflow) و پیوند طراحی سیستم‌ها با فرایندهایی که این سیستم‌ها برای آن‌ها ایجاد شده بودند.

بهترین ابزار برای طراحی و اجرای نمودار جریان داده در فرایندهای سازمانی

با توجه به اینکه امروزه بیشتر فرایندهای کاری در بستر سامانه‌ها و نرم‌افزارهای سازمانی انجام می‌شوند، ابزارهای تحلیل و مدل‌سازی داده نیز باید در همین محیط‌ها قابل پیاده‌سازی باشند. در این میان، نرم افزار BPMS پگاه آفتاب به‌عنوان یکی از قدرتمندترین راهکارهای مکدیریت فرایند در ایران، امکان طراحی، اجرا و کنترل فرایندها را به‌صورت یکپارچه در اختیار سازمان قرار می‌دهد.

با تکیه بر BPMS و بهره‌گیری از استاندارد مدل‌سازی BPMN، می‌توان فرایندهایی را که با کمک نمودار جریان داده (DFD) تحلیل و ترسیم شده‌اند، در محیط نرم‌افزار به‌صورت عملیاتی پیاده کرد و در سیستم‌های سازمانی مورد استفاده قرار داد.

 

 

ترکیب DFD با BPMS مزایای متعددی برای کسب‌وکارها دارد؛ از جمله شفاف‌سازی جریان اطلاعات، شناسایی گلوگاه‌ها، بهینه‌سازی عملکرد، و برقراری ارتباط مؤثر میان سیستم‌ها و واحدهای مختلف. نتیجهٔ این هم‌افزایی، افزایش بهره‌وری و چابکی در مدیریت فرایندهای سازمانی خواهد بود.

تفاوت بین نمودار جریان دادهٔ منطقی و نمودار جریان دادهٔ فیزیکی

نمودارهای جریان دادهٔ منطقی جریان اطلاعات را به‌صورت انتزاعی‌تر و مفهومی‌تر نشان می‌دهند.

به این معنا که آن‌ها فرایندها، سیستم‌ها و فعالیت‌های کلی را مشخص می‌کنند، اما وارد جزئیات فنی یا فناوری نمی‌شوند.

 

ویژگی	نمودار جریان دادهٔ منطقی (Logical DFD)	نمودار جریان دادهٔ فیزیکی (Physical DFD)
ماهیت و هدف	تمرکز بر نمایش مفهومی جریان داده و فرایندها بدون اشاره به نحوهٔ اجرای واقعی آن‌ها	تمرکز بر چگونگی اجرای واقعی جریان داده در سیستم‌ها، برنامه‌ها و پایگاه‌های داده
سطح تجرید	سطح بالا (انتزاعی و مفهومی)	سطح پایین (عملیاتی و اجرایی)
مخاطبان اصلی	مدیران، تحلیلگران کسب‌وکار و معماران سازمانی	توسعه‌دهندگان نرم‌افزار، طراحان سیستم و تیم‌های فناوری اطلاعات
جزئیات فنی	فاقد جزئیات فنی؛ تمرکز بر «چه کاری انجام می‌شود»	شامل جزئیات فنی؛ تمرکز بر «چگونه انجام می‌شود»
عناصر مورد استفاده	فرایندها، جریان داده‌ها، موجودیت‌ها و پایگاه‌های دادهٔ منطقی	سخت‌افزار، نرم‌افزار، فایل‌ها، رابط‌ها و پایگاه‌های دادهٔ واقعی
هدف اصلی	درک کلی از نیازمندی‌ها و جریان اطلاعات در سازمان	مستندسازی نحوهٔ پیاده‌سازی فیزیکی سیستم
کاربرد در چرخهٔ توسعه	مرحلهٔ تحلیل و طراحی مفهومی	مرحلهٔ طراحی فنی و پیاده‌سازی سیستم
نمونهٔ کاربردی	نمایش تعاملات بین بخش‌های مختلف سازمان یا سیستم بدون اشاره به ابزار یا فناوری خاص	نمایش نحوهٔ انتقال داده بین برنامه‌ها، سرورها و پایگاه‌های داده در یک سامانهٔ واقعی

 

در مقابل، نمودارهای جریان دادهٔ فیزیکی جزئیات بیشتری از جریان واقعی اطلاعات را نمایش می‌دهند، به‌ویژه در مورد سیستم‌های اطلاعاتی، برنامه‌ها و پایگاه‌های داده.
این نمودارها معمولاً شامل عناصر بیشتری هستند تا دقیق‌تر نشان دهند:

• چه اطلاعاتی در جریان است،
• چه اقداماتی بر روی داده انجام می‌شود یا با داده انجام می‌گیرد،
• و چه منابعی در انجام آن اقدامات دخیل‌اند.

تعبیرهای مختلفی از واژه‌های «منطقی» و «فیزیکی» در ارتباط با DFD وجود دارد.
به‌طور معمول، معماران سازمانی و مدیران خطوط کسب‌وکار بیشتر از DFDهای منطقی استفاده می‌کنند و در DFDهای فیزیکی جزئیات کمتری ارائه می‌دهند.
در مقابل، تیم‌های توسعهٔ نرم‌افزار معمولاً رویکردی معکوس دارند و بیشتر به استفاده از DFDهای فیزیکی تمایل نشان می‌دهند تا DFDهای منطقی.

 

نمادها و نشانه‌گذاری‌ها در نمودارهای جریان داده (DFD)

نمادها و نشانه‌گذاری‌های مورد استفاده در DFD بسته به مدل روش‌شناسی به‌کاررفته، متفاوت هستند. برخی سازمان‌ها نیز قراردادهای خاص خود را ایجاد کرده‌اند، هرچند این کار معمولاً توصیه نمی‌شود.

انواع مختلف نشانه‌گذاری در DFD عبارت‌اند از:

• Gane and Sarson
• Yourdon and DeMarco
• SSADM
• UML (که معمولاً برای مدل‌سازی معماری نرم‌افزار به کار می‌رود، اما می‌تواند در DFD نیز استفاده شود)

با وجود تفاوت در سبک‌ها، تمام DFDها چهار عنصر اصلی را نمایش می‌دهند:

1. موجودیت‌های خارجی (External Entities):
   داده یا اطلاعات از این نهادها وارد سیستم می‌شود یا از آن خارج می‌گردد.
2. جریان‌ها (Flows):
   مسیر حرکت اطلاعات به داخل، خارج و درون سیستم را تعریف می‌کنند.
3. انباره‌ها یا ذخیره‌ها (Stores):
   مکان‌هایی که داده در آن‌ها نگهداری می‌شود، مانند پایگاه‌های داده یا جداول اطلاعاتی.
4. فرایندها (Processes):
   داده‌ها را تغییر داده یا پردازش می‌کنند.

هر روش DFD از نمادهای خاص خود برای نمایش این عناصر استفاده می‌کند. تفاوت این نمادها گاهی آن‌قدر زیاد است که برای افراد فنی، خواندن DFDهایی که بر اساس روش دیگری ترسیم شده‌اند دشوار می‌شود.

 

 

برای مثال:

• در نشانه‌گذاری Gane and Sarson، نهادها با جعبه‌های گوشه‌تیز و فرایندها با جعبه‌های گوشه‌گرد نشان داده می‌شوند.
• در روش Yourdon and DeMarco، نهادها نیز گوشه‌تیز هستند، اما فرایندها با دایره‌ها نمایش داده می‌شوند.
• روش SSADM تقریباً برعکس روش Gane and Sarson عمل می‌کند.
• در Yourdon and DeMarco، انباره‌های داده با دو خط موازی نمایش داده می‌شوند، در حالی که سایر روش‌ها از نمادهای متفاوتی استفاده می‌کنند.

به همین دلیل، بسیار مهم است که یک سازمان یک روش‌شناسی و مجموعه نماد مشخص را انتخاب کرده و در تمام مدل‌سازی‌ها از همان استفاده کند تا از سردرگمی و ناسازگاری جلوگیری شود.

 

سطوح  و لایه‌های مختلف در نمودار جریان داده (DFD)

در نمودارهای جریان داده، سطوح یا لایه‌ها برای نمایش درجات متفاوتی از جزئیات دربارهٔ یک سیستم یا فرایند به‌کار می‌روند. هرچه سطح پایین‌تر می‌آید، جزئیات بیشتری نمایش داده می‌شود. این سطوح شامل موارد زیر هستند:

• سطح ۰
  این بالاترین سطح DFD است که به آن نمودار زمینه (Context Diagram) نیز گفته می‌شود و نمایی کلی و ساده از کل سیستم را نشان می‌دهد، بدون ورود به جزئیات فرایندها. فقط تعامل سیستم با نهادهای خارجی و جریان‌های داده بین آن‌ها نمایش داده می‌شود.

• سطح ۱
  هنوز هم دیدی نسبتاً کلی از سیستم ارائه می‌دهد، اما شامل زیر‌فرایندها (Subprocesses) و جزئیات بیشتری نسبت به سطح 0 است. این سطح معمولاً سیستم اصلی را به چند بخش یا فرایند کلیدی تقسیم می‌کند.
• سطح ۲ 
  در این سطح، جزئیات بیشتری اضافه می‌شود و زیر‌فرایندهای سطح 1 بیشتر شکسته و توضیح داده می‌شوند. این سطح معمولاً برای تحلیل دقیق‌تر جریان داده و ارتباطات داخلی استفاده می‌شود.
• سطح ۳
  این سطح جزئیات بسیار بالایی دارد و در سیستم‌های پیچیده ممکن است برای روشن‌سازی دقیق همهٔ فرایندها و تعاملات داده‌ها استفاده شود، اگرچه در عمل کمتر رایج است.

از نظر تئوری، سطوح بیشتری نیز می‌توان تعریف کرد، اما در عمل به‌ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند، چون جزئیات آن‌ها بیش از حد است و از محدودهٔ معمولی DFDها فراتر می‌رود.

 

چگونه یک نمودار جریان داده (DFD) بسازیم؟

گرچه روش دقیق ایجاد DFD به ابزار مورد استفاده بستگی دارد، مراحل پایه‌ای زیر برای طراحی یک DFD معمولاً دنبال می‌شوند:

1. انتخاب فرایند یا سیستم که قرار است نمودار آن رسم شود.
2. شناسایی ذی‌نفعان و عناصر مرتبط و دسته‌بندی آن‌ها به:
   • موجودیت‌های خارجی (External Entities)
   • جریان‌ها (Flows)
   • فرایندها (Processes)
   • انباره‌ها یا ذخیره‌ها (Stores)
3. رسم نمودار زمینه (Context Diagram) با اتصالات پایه‌ای و ساده.
4. ایجاد نمودارهای جزئی‌تر سطح ۱ که از فرایندهای نمودار زمینه منشعب می‌شوند و شامل جریان‌های متصل، انباره‌ها، فرایندهای اضافی و نهادهای خارجی هستند.
5. تکرار مراحل و افزودن جزئیات بیشتر تا سطح مورد نیاز یا جزئیات لازم برای تحلیل کامل حاصل شود.

در طول طراحی، مهم است که در هر سطح نمودار را بررسی کنید تا از نبود فرایند یا جریان‌های اضافی یا گمشده مطمئن شوید.

 

نمونه‌هایی از نمودارهای جریان داده (DFD)

بهترین نمونه‌های DFD معمولاً در مستندات یا آموزش‌های مربوط به یک روش‌شناسی خاص ارائه می‌شوند.

بررسی نمونه‌های DFD بدون آشنایی با روش‌شناسی مورد استفاده، می‌تواند تفسیر گرافیک و ساختار نمودار را دشوار کند.

اکثر نمونه‌های DFD، نمایش کسب‌وکار یا دید عملکردی یک فرایند را نشان می‌دهند، که این ویژگی آن‌ها را از فلوچارت‌ها یا UML متمایز می‌کند؛ زیرا فلوچارت و UML بیشتر جریان‌های نرم‌افزاری یا معماری نرم‌افزار را نمایش می‌دهند.

به عنوان مثال، یک نمودار DFD از برنامه آشپزی یک مدرسه با استفاده از روش Gane and Sarson  می‌تواند جریان داده‌ها، فرایندها، ذخیره‌ها و نهادهای خارجی مرتبط با این برنامه را نمایش دهد.

 

 

ابزارهای طراحی نمودار جریان داده (DFD)

اگرچه رسم DFD به صورت دستی ممکن است، این روش به‌ندرت انجام می‌شود و معمولاً تنها به‌عنوان ابزاری موقت برای بحث و توضیح کاربرد دارد.

DFDها می‌توانند با استفاده از ابزارهای گرافیکی یا ارائه نیز ایجاد شوند، به‌ویژه آن‌هایی که امکان ساخت نمادهای سفارشی را دارند. با این حال، بسیاری از کاربران، این روش را محدودکننده می‌دانند، زیرا این ابزارها اغلب نیاز دارند صفحه با اندازهٔ مشخصی تعیین شود.

اکثر DFDها با استفاده از ابزارهای تخصصی DFD ساخته می‌شوند که گاهی با ویژگی‌های اضافی مرتبط با روش‌شناسی مورد استفاده همراه هستند. ابزارهای زیادی برای این کار موجودند، شامل نسخه‌های اختصاصی و متن‌باز. همچنین ابزارهای ابری نیز برای ایجاد DFD در دسترس هستند.

با توجه به اینکه بسیاری از ابزارها با یک روش‌شناسی خاص مرتبط هستند، انتخاب ابزار متناسب با روش‌شناسی اهمیت دارد. قابلیت واردات و صادرات بین ابزارها ممکن است محدود باشد، بنابراین سازمان‌ها بهتر است یک ابزار استاندارد برای استفاده انتخاب کنند.

نمونه‌هایی از ابزارهای ایجاد DFD عبارت‌اند از:

• Canva
• ConceptDraw
• Creately
• Lucidchart از شرکت Lucid Software Inc.
• Miro
• SmartDraw
• Venngage
• Visual Paradigm
• Wondershare EdrawMax از شرکت Edraw

مزایای نمودار جریان داده (DFD)

نمودارهای جریان داده (DFD) مزایای متعددی ارائه می‌دهند:

وضوح بهتر: DFD یک نمای تصویری و قابل فهم از نحوه حرکت داده‌ها در یک سیستم یا فرایند ارائه می‌کند.

درک عمیق‌تر: نمایش بصری فرایندها و تغییرات داده‌ها، درک فرایند را افزایش می‌دهد و می‌تواند بینش‌های جدید ایجاد کند.

بهبود روابط بین منابع داده: شناسایی ذخیره‌های داده، فرایندهای آنی و دسته‌ای، و ارتباط بین آن‌ها در قالب DFD واضح‌تر می‌شود و نگهداری آن‌ها ساده‌تر خواهد بود.

رفع اشکال و عیب‌یابی: نمایش تصویری فرایندها کمک می‌کند تا گلوگاه‌ها یا مشکلات احتمالی جریان داده به‌سادگی شناسایی شوند.

بهبود مستندسازی: نمایش تصویری جریان داده در سیستم‌ها و فرایندها، ارتباط با دیگران و انتقال اطلاعات را آسان‌تر می‌کند.

 

نکته مهم: اگرچه مزایای DFD قابل توجه است، اما ایجاد و نگهداری آن‌ها دشوار می‌تواند باشد.
مدیریت داده‌ها و تبدیل آن‌ها به بینش‌های مفید آسان نیست و نیازمند رعایت اصول کلیدی برای حل چالش‌های داده‌ای است.