一文帶您了解資料模型：概念模型、邏輯模型和實體模型

資料模型是組織資料管理的基石，是建構資訊基礎設施的關鍵組成部分。資料模型為組織提供了清晰的資料結構和邏輯框架，使得資料管理更有效率和永續性。在數位化時代，數據已成為企業最寶貴的資產之一，而數據模型的設計和實施，則決定了數據在企業營運和決策中的有效性和可信度。 良好的資料模型不僅能夠夠簡化複雜的資料景觀，提高資料品質和一致性，也能夠夠優化資料庫效能，支援資料分析和決策。因此，數據模型的意義在於為企業提供了數據驅動的決策支持，促進了業務的創新和競爭力的提升。 在為企業提供了數據驅動的決策支持，促進了業務的創新和競爭力的提升。

資料建模是一個複雜而精細的過程，涉及多個層面的考慮和決策。首先，資料建模需要對業務需求進行深入的理解和分析，以確保所建立的模型能夠準確地反映業務流程和資料關係。其次，資料建模需要考慮到不同資料類型和來源的特性，以及它們之間複雜的交互關係，這就需要建立合適的資料結構和關聯規則。此外，隨著資料量的成長和業務需求的變化，資料建模還需要具備一定的靈活性和可擴展性，以應對未來的挑戰和變化。最後，數據建模涉及多個利害關係人的需求和意見，需要有效的溝通和協調，以達成共識並獲得支持。綜上所述，資料建模的複雜性體現在對業務需求的深入理解、資料結構的設計和優化、以及利害關係人的溝通協調等多個方面，需要綜合考慮和處理各種複雜因素，才能建立起具有效果的資料模型。

資料模型是對現實世界中事物抽象過程的一種描述方式。概念模型（Conceptual data models）、邏輯模型（Logical data models）和物理模型（Physical data models）是這種抽象的三種模型類型。概念模型用於捕捉業務需求和概念結構，邏輯模型則定義了資料的邏輯結構和關係，而物理模型則是在邏輯模型基礎上進行物理實現的具體設計。而資料建模的流程通常包括需求分析、概念建模、邏輯建模、物理建模和驗證等階段，每個階段都有特定的任務和技術工具，需要詳細的規劃和執行。掌握這些概念和流程，可以幫助企業更好地理解和管理其資料資產，並提高資料管理的效率和品質。

什麼是資料模型

資料模型是以資料為視角對現實世界特徵進行模擬和抽象的工具，根據業務需求提取資訊的主要特徵，並繪製業務資訊（物件）之間的關聯關係。資料模型不僅能夠足夠真實地模擬業務場景，同時也是對重要業務模型和規則的固化記錄。它包括三個階段：概念模型、邏輯模型和物理模型，從概念層面的抽象物件到物理層面的固化記錄，貫穿了資料模型的整個演化過程，確保與業務需求和技術限制的完美對齊。

資料模型是資料庫系統的核心和基礎。任何一種資料庫系統都必須建立在一個確定的資料模型上。然而，由於現實世界的複雜性，直接從現實世界建構資料模型是不可行的。首先，需要將現實世界抽象化為資訊世界，並在資訊世界中建立資料模型，然後進一步將資訊世界中的資料模型轉化為電腦可實現的形式，從而支援資料庫系統的運作。 在建構資料模型時，首先需要將現實世界抽象化為資訊世界，並在資訊世界中建立資料模型。然後，進一步將資訊世界中的資料模型轉換為電腦可實現的形式，從而支援資料庫系統的運作。 資料模型的建立是資料庫系統設計的關鍵步驟。一個好的資料模型應該能夠準確地反映現實世界的特徵，並且能夠提供高效的資料儲存和檢索功能。常見的資料模型包括層次模型、網路模型、關係模型等。 總而言之，資料模型是資料庫系統的核心和基礎。任何一種資料庫系統都必須建立在一個確定的資料模型上。然而，由於現實世界的

資料模型是企業營運和管理過程中所涉及的所有業務概念和邏輯規則的表示方式，其基於實體、屬性及其關係的表達方式，成為業務人員、IT人員和開發者之間溝通的橋樑，是系統建置中資料資訊的藍圖。 資料模型設計主要包含概念模型設計、邏輯模型設計和實體模型設計。概念模型設計是透過實體、屬性和關係等基本元素來描述商業概念的關係和特徵。邏輯模型設計是在概念模型基礎上，將其轉換為資料庫可識別的資料結構和關聯規則。實體模型設計則是將邏輯模型轉換為具體資料庫軟體所能理解和操作的實體結構，包括表格的分區、索引等。 資料模型設計需要考慮業務的複雜性和關聯關係，在設計過程中，要滿足資料一致性、完整性和準確性的要求。同時，也需要考慮系統的可

概念模型以真實世界的關係語義為基礎，將資料需求抽象化為業務物件和業務流程，簡化並表達為“實體-關係」（E-R）圖。邏輯模型是在概念模型的基礎上進一步細化和規範化，用於定義資料之間的邏輯關係。實體模型則是邏輯模型的具體實現，描述了真實資料庫表的結構，包括表格、視圖、欄位、資料類型等。實體模型的達成標誌著業務流程和實體關係已固化為資料庫中的表關係，可以被使用、驗證、加工和維護，從而形成完整的資料模型。

物理模型和邏輯模型之間存在基本的一對一映射關係。在邏輯模型中，實體對應於實體模型中的表，屬性對應於欄位。物理模型是對邏輯模型在具體資料庫上的物理實作。

概念模型的特點：

是一個高層次的資料模型，著重定義了重要的商業概念及其相互關係。

包含核心資料實體或其集合，以及實體之間的業務關係。

邏輯模型的特徵：

• 進一步分解和細化了概念資料模型。
• 描述了實體、屬性以及它們之間的關係。
• 在設計時通常遵循“第三範式”，以減少資料冗餘。

實體模型的特點：

• 描述了模型實體的細節，平衡了資料冗餘與效能之間的關係。
• 需要考慮所使用的資料庫產品、欄位類型、長度、索引等因素。
• 必須確定資料庫平台和應用程式架構。

在某種程度上，資料模型可視為資料架構最為重要的成果之一，因為它承載了業務需求從自然語言到資料語言的轉換過程。透過資料模型，抽象的業務概念和邏輯規則被清楚地映射成了具體的資料實體、屬性和關係，為資料庫系統的設計和實作提供了基礎和指導。資料模型的建立使得複雜的業務流程和資訊需求得以清晰表達和高效管理，為企業的營運和決策提供了可靠的支援。因此，資料模型在資料架構中的地位不可忽視，它是建構可靠、高效資料管理系統的關鍵一環。

概念模型(CDM)

概念模型（Conceptual data models，CDM）的核心任務是綜合和概括業務領域中的各個概念實體。這個過程的重點在於分析概念實體及其相互關係，而不是詳細描述各個概念實體的各種屬性。透過以概念實體為線索，對需求分析結果進行審查，確定建模的範圍，劃分建模主題，梳理主要業務關係，建構邏輯資料模型的框架。

概念資料模型是一個結構化的業務視圖，用於支援業務流程、記錄業務事件和追蹤相關績效指標所需的資料。該模型著重於識別業務中使用的數據，而不是其處理流程或物理特徵。該模型的視角獨立於任何底層的業務應用程式。

概念資料模型代表了支援業務需求所需資料的整體結構，獨立於任何軟體或資料儲存結構。其特點包括：

• 業務背景下資料結構的整體視圖。
• 不依賴任何資料庫或實體儲存結構。
• 可能永遠不會在實體資料庫中實現的物件。有些概念和流程可能不會出現在模型中，但它們對企業理解和解釋業務非常重要。
• 支援執行業務流程或企業營運所需的資料。

概念資料模型是業務和IT定義以下內容的工具：

• 資料需求的範圍。
• 跨不同業務單位和被企業全面採用的業務術語和度量。
• 業務物件(Business Data Objects,BDO)及其關係。

以下是概念模型的範例：

#邏輯模型(LDM)

邏輯模型（Logical Data Models， LDM）是概念資料模型的進一步細化，旨在明確資料實體的屬性、關係和約束。根據資料標準，它明確實體的中文和英文名稱、屬性的資料類型和精確度，定義主鍵、唯一索引、實體之間的關係。設計時，遵循第三範式以減少資料冗餘，是業務和技術人員溝通的工具。

在邏輯資料建模中，團隊詳細描述資料元素及其之間的關係，確保資料元素清晰定義、關係準確建立。設計過程中，透過引入情境和細節，幫助團隊更好地理解資料需求，為業務流程改進和應用程式設計提供指導。這種結構化方法為資料庫設計提供基礎，有助於降低成本、提高效率，促進資料重複使用和未來模型的建立。

邏輯資料建模為組織提供了全面的資料視圖，幫助理解和滿足業務需求。它不僅為目前應用程式設計提供基礎，也為未來的資料模型和系統架構奠定了基礎，支持組織的長期發展。透過準確定義資料結構和關係，邏輯模型促進了組織內部的溝通和協作，為有效的資料庫設計和應用程式開發奠定了基礎。

下面是邏輯模型的範例，是對上圖(概念模型)的細化：

物理模型(PDM)

物理資料模型(Physical data models，PDM)是資料建模過程的最後一階段，它將邏輯模型(LDM)中的實體、屬性、關係等概念轉化為適用於特定資料庫管理系統（DBMS）的具體設計。它代表了最初業務需求和邏輯設計的物理實現。

實體資料模型描述了資料庫的結構，定義了資料在物理層面的儲存、組織和存取方式。它提供了資料庫模式的詳細視圖，指定了表、列、資料類型、關係、索引和約束等內容。因此，實體資料模型（PDM）作為一個框架，指導開發人員創建和最佳化實際的資料庫，考慮了儲存、效能改進和資料庫管理系統（DBMS）的具體特性。

設計注意事項：

1. 提高資料儲存效率：透過指定表格、資料類型和長度的結構，增加資料儲存的效率，確保資料庫合理使用空間，減少不必要的開銷。
2. 改善效能：透過策略性地實施索引、對大型表進行分區和對相關資料進行聚類，物理資料模型提高資料庫效能，加快資料檢索速度，提高系統響應性。
3. 強制資料完整性：實體資料模型實作了主鍵、唯一約束和外鍵等完整性約束。這些約束有助於保障儲存在資料庫中的資料的準確性和可靠性，並防止異常情況的發生。
4. 支援可擴展性：實體資料模型允許對大型表進行有效分區，使資料庫能夠處理不斷增長的資料量，同時保持效能。它簡化了資料管理，並隨著資料需求的增加而擴展。
5. 優化查詢：透過採用策略性的索引和精心設計的選擇，實體資料模型加速資料檢索，提高資料庫查詢的效率。
6. 增強資料庫設計溝通：實體資料模型作為視覺輔助工具，幫助開發人員、管理員和業務使用者更容易理解資料庫設計。它促進了有效的溝通，並共同理解了資料的結構和組織方式。
7. 減少冗餘：物理資料模型中採用的標準化技術將表拆分為較小、相關的元件，從而減少了冗餘。這導致了資料庫中簡化且一致的資料表示。
8. 最大化資源效率：由於實體資料模型與所選技術堆疊的特定特性和功能一致，因此它確保了系統資源在DBMS環境中的最佳利用。

下圖是物理模型的ER圖，基本和邏輯模型的ER圖是一致的。

資料模型與元資料(metadata)

元資料（metadata）是關於資料的組織、資料域及其關係的資訊。簡言之，元數據就是描述數據的數據，涵蓋了數據的內容、結構、使用和管理等面向。它提供了數據的背景資訊和上下文，有助於理解數據的含義和用途。依不同應用領域或功能，元資料一般可分為三類：業務元資料、技術元資料及操作元資料。

資料模型是對資料組織和表示的抽象描述，描述了資料之間的關係、屬性和限制。資料模型定義了資料的結構和邏輯，以及資料在系統中的操作和處理方式。

從概念來看，資料模型是元資料的組成部分。在實際應用中，概念模型的描述內容可以被理解為業務元資料的一部分，因為它主要關注業務概念和邏輯規則的定義，幫助業務人員理解資料的含義和業務流程。而邏輯模型和實體模型的描述內容可以被視為技術元資料的一部分。邏輯模型定義了資料之間的關係和約束，而實體模型則描述了資料在資料庫中的儲存方式和物理結構，這些資訊對於資料庫開發人員和系統管理員來說至關重要。此外，操作元資料描述了資料的操作屬性，例如資料的修改、刪除和存取權限等，這些資訊對於資料管理和安全性的維護至關重要。因此，資料模型在整個資料生命週期中扮演關鍵的角色，作為元資料的一部分，它們共同構成了資料管理和利用的基礎。

資料模型和元資料系統在資料生命週期的不同階段發揮不同的作用。資料模型更著重於資訊系統設計和開發階段，用於捕捉和定義業務需求，設計系統架構，並指導資料庫設計和應用開發。它提供了一個抽象的、結構化的視圖，描述了資料之間的關係、限制和流程，幫助業務人員和技術人員理解資料的含義和用途，並指導系統的設計和開發工作。

相較之下，元資料系統更關注資料治理和資料應用等資料消費階段。在這個階段，元資料系統用於管理和維護資料資產，支援資料的收集、儲存、共享和分析。它記錄和管理資料的屬性、結構、位置和使用方式等信息，提供了資料的背景資訊和上下文，幫助管理者了解資料的來源、品質、安全性等方面的情況，支援資料的檢索、分析和報告，促進數據資產的價值最大化和合規性管理。

資料模型主要用於資訊系統設計階段，而元資料系統則更著重於資料治理和資料管理階段。二者相輔相成，共同支撐數據的有效管理與利用。

資料模型與元資料模型(元模型)

資料模型描述了核心業務實體及其關聯關係、定義和業務規則。但元資料模型（元模型，metamodel）常常令人困惑。元模型是元資料的資料模型，它描述核心元資料物件及其關係和關聯的業務規則。

元資料模型（元模型，metamodel）是描述元資料的資料模型，其主要任務是描述核心元資料物件及其關係和關聯的業務規則。在商業智慧（BI）和線上分析處理（OLAP）、資料治理（DG）平台中，元資料模型（metadata model）是一種描述性的資料結構抽象層，用於將技術資料結構轉換為使用者友好的結構。它提供了對資料結構及其表示的詳細描述，確保資料以使用者友好的方式準備，包括資料本身、資料元素的名稱和可見結構。

在商業智慧（BI）和線上分析處理（OLAP）、資料治理（DG）平台中，元模型是基礎組成部分之一，類似於資料模型在應用程式中持久化和查詢數據的基礎作用。它支援元資料的儲存和查詢功能，並且設計受到DG用例以及操作的元資料的驅動。

一個元資料模型（元模型，metamodel）的範例如下：

#資料模型是組織資料管理的基石，是建構資訊基礎設施的關鍵組成部分。它提供了清晰的資料結構和邏輯框架，使得資料管理更有效率和永續性。資料模型分為概念模型、邏輯模型和實體模型三種類型，從抽像到具體的不同階段，確保與業務需求和技術限制的完美對齊。與之相對應，元資料模型是描述元資料的資料模型，其主要任務是描述核心元資料物件及其關係和關聯的業務規則。元資料模型是資料治理平台的基礎組成部分，類似於資料模型在應用程式中的作用，支援元資料的儲存和查詢功能。

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