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ER図（実体関係図）は、システム内の異なるエンティティ間の関係を示します。これらの図は、システム内にどのような情報が存在し、それらがどのように接続されているかを一目で把握するのに特に役立ちます。また、実際のシナリオでユーザー、ソフトウェア、データベースがどのように相互作用するかをチームが徹底的に検討する際にも役立ちます。
ER図の起源、用途、例、構成要素、そして当社のER図ツールを使用した描き方など、ER図について詳しく解説します。
ER図（実体関係図）とは、システム内における人、オブジェクト、コンセプトなどのエンティティが互いにどのように関連しているかを示すフローチャートの一種です。ER図は、ソフトウェアエンジニアリング、ビジネス情報システム、教育、研究の分野で、リレーショナルデータベースの設計やデバッグに最もよく使用されます。ERDやERモデルとも呼ばれ、長方形、ひし形、楕円、結合線などの定義された記号のセットを使用して、エンティティ、リレーションシップ、およびそれらのアトリビュート（属性）の相互関連性を描写します。これらは文法構造を反映しており、エンティティが名詞、リレーションシップが動詞に対応します。
ER図はデータ構造図（DSD）と関連していますが、DSDはエンティティ間の関係ではなく、エンティティ内の要素の関係に焦点を当てています。また、ER図は、プロセスやシステムの情報の流れをマッピングするデータフロー図（DFD）と併せて使用されることもあります。
コンピューター科学者であり応用数学者でもあるピーター・チェン（Peter Chen）氏は、1970年代にデータベース設計のためのERモデリングを開発したことで知られています。コンピューター科学という分野が存在する以前から、物事の相互関連性の描写は古代ギリシャのアリストテレス、ソクラテス、プラトンの著作にまで遡ります。より最近では、チャールズ・サンダース・パースやゴットロープ・フレーゲといった19世紀から20世紀の哲学者・論理学者の著作にも見られます。
1960年代から1970年代にかけて、チャールズ・バックマン（Charles Bachman）氏とA.P.G.ブラウン（A.P.G. Brown）氏がチェン氏のアプローチの前身となる手法を開発していました。バックマン氏はバックマン図と呼ばれるデータ構造図の一種を開発し、ブラウン氏の実世界システムモデリングに関する著作を出版しました。ジェームズ・マーティン（James Martin）氏がERDをさらに洗練させました。チェン、バックマン、ブラウン、マーティンらの研究は、ソフトウェア設計で広く使用されている統一モデリング言語（UML）の開発にも貢献しました。
ER図は、リレーショナルデータベースのモデリングと設計に使用されます。論理データモデルはロジックやビジネスルールに使用され、物理データモデルは技術的な実装に使用されます。ソフトウェアエンジニアリングにおいて、ER図は情報システムプロジェクトの要件を決定する際の最初のステップとなることがよくあります。その後、特定のデータベースをモデリングするためにも使用されます。リレーショナルデータベースには対応する関係テーブルがあり、必要に応じてそのように表現することができます。
ERDは通常、新しいデータベースプロジェクトの開始時に要件の概要を説明し、ユーザー、ソフトウェア、データベース、およびその他のエンティティ間の情報の流れを表現するモデルをチームが構築するのを支援するために使用されます。前提条件や依存関係を早い段階で可視化できるため、実装を開始する前の計画策定や意思決定の質が向上します。
初期段階における一般的なメリットとしては、問題をより早く発見できること、複雑なシステムに関する混乱を解消できること、リスクを軽減できることなどが挙げられます。
ER図は、既存のデータベースを分析してロジックやデプロイの問題を発見し、解決するために使用されます。図を描くことで、何がうまくいっていないのかを明らかにできます。
これらの図は、ビジネスプロセスのためのリレーショナルデータベースの設計や分析に使用されます。エンティティ、アクション、相互作用を伴うフィールドデータを使用するあらゆるビジネスプロセスは、リレーショナルデータベースからメリットを得られる可能性があります。プロセスを効率化し、情報をより簡単に見つけ出し、成果を向上させることができます。
ER図は、ビジネスプロセスリエンジニアリングで使用されるデータベースの分析や、新しいデータベース設定のモデリングに役立ちます。
データベースは現在、教育目的および後での検索のためにリレーショナル情報を保存する方法となっているため、ER図はそれらのデータ構造を計画する上で価値があります。
多くの研究が構造化データに焦点を当てているため、データを分析するための有用なデータベースを構築する上で、ER図が重要な役割を果たすことができます。
ER図は、エンティティ、リレーションシップ、アトリビュート（属性）で構成されています。また、関係を数値で定義するカーディナリティも描写します。以下が用語集です：
エンティティとは、あらゆる種類のデータオブジェクトのことです。これらのオブジェクトには、コンピューター、プリンター、従業員、顧客、場所、イベント、コンセプトなどがあります。
エンティティタイプ：エンティティタイプとは、顧客や製品など、定義可能なもののグループを指します。一方、エンティティは特定の顧客や製品そのものを指します。
エンティティセット： エンティティセットはエンティティタイプと同じですが、先月購入した顧客など、特定の時点で定義されます。関連する用語に「インスタンス」があり、この場合、特定の顧客がエンティティセットのインスタンスとなります。
エンティティのカテゴリ：エンティティのカテゴリには、強（ストロング）、弱（ウィーク）、連想（アソシエーティブ）があります。強エンティティは自身の属性のみで定義できますが、弱エンティティは定義できません。連想エンティティは、エンティティセット内のエンティティ（または要素）同士を接続します。
エンティティキー：エンティティキーは、エンティティセット内のエンティティを一意に定義するアトリビュート（属性）です。エンティティキーには、スーパーキー、候補キー、主キーがあります。スーパーキーは、エンティティセット内のエンティティをまとめて定義するアトリビュートのセット（1つ以上）です。候補キーは最小のスーパーキーであり、スーパーキーとしての機能を維持しつつアトリビュートの数が最も少ないものを意味します。エンティティセットには複数の候補キーが存在する場合があります。主キーは、エンティティセットを一意に識別するためにデータベース設計者によって選択された候補キーです。
リレーションシップは、エンティティが互いにどのように作用し合うか、または関連し合っているかを定義します。リレーションシップは動詞として捉えることができます。たとえば、特定の顧客が製品を購入するとします。この場合、2つのエンティティは「顧客」と「製品」であり、描写されるリレーションシップは「購入」という行為になり、これによって2つのエンティティが接続されます。リレーションシップは通常、ひし形、または結合線上のラベルとして表示されます。
再帰的リレーションシップ：再帰的リレーションシップでは、同じエンティティがリレーションシップに複数回参加します。
アトリビュートは、データベース内のエンティティのプロパティを定義するものです。たとえば、名前、住所、決済情報などの異なる値を持つ顧客エンティティセットが存在する場合があります。
記述的アトリビュート：記述的アトリビュートは、（エンティティではなく）リレーションシップのプロパティまたは特性を指します。
アトリビュート의カテゴリ：アトリビュートのカテゴリには、単純、複合、誘導（派生）のほか、単一値や多価（マルチバリュー）があります。単純アトリビュートはアトミック（不可分）であり、電話番号のようにそれ以上分割することはできません。複合アトリビュートは、あるアトリビュートから派生したサブアトリビュートです。誘導アトリビュートは、生年月日から計算される年齢のように、別のアトリビュートから計算または誘導されるものです。多価アトリビュートは、1人の人物に対する複数の電話番号のように、複数の値を持つアトリビュートです。単一値アトリビュートは、1つのアトリビュート値のみを持ちます。これらのタイプは、単純単一値アトリビュートや複合多価アトリビュートのように組み合わせることができます。
カーディナリティは、2つのエンティティまたはエンティティセット間のリレーションシップの数値的属性を定義します。主な3つのカーディナリティ関係は、1対1、1対多、多対多です。1対1の例としては、1人の顧客に1つの郵送先住所が対応する場合が挙げられます。1対多（または関係の方向によっては多対1）の例としては、1人の顧客が複数の製品を購入するものの、それらの製品すべてがその1人の顧客へと単一の線で戻る場合が挙げられます。多対多の例では、グループとしての顧客が複数の製品に関連付けられ、製品もまた複数の顧客に関連付けられます。
カーディナリティの表示：カーディナリティの表示は、記号が表示される場所に応じて、ルックアacross（対向）またはセームサイド（同側）として表示できます。
カーディナリティの制約：カーディナリティの制約とは、リレーションシップに適用される最小数または最大数です。
ER図の構成要素は品詞に例えることができます。以下は、ER図と文法図の比較を示しています：
普通名詞 - エンティティタイプの例：顧客
固有名詞 - エンティティの例：サリー・スミス
動詞 - リレーションシップタイプの例：購入する
形容詞 - エンティティのアトリビュートの例：新規の
副詞 - リレーションシップのアトリビュートの例：デジタルで
データベースクエリ言語のERROLは、実際に自然言語の構造を模倣しています。ERROLは再形成された関係代数（RRA）に基づいており、ERモデルと言語的側面を捉えながら連動します。
以下の画像は、いくつかのERD表記システムを示しています。詳細については、ERDの記号と表記法のページをご覧ください。
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オブジェクト指向の規則を使用してERスタイルの関係を表現したい場合、一部のチームはUML表記法を適用することもあります。これは、ERDがUML図の一種になるという意味ではありません。代わりに、エンティティの関係とカーディナリティを記述するためにUML表記法が使用されることを意味します。UML表記法では、リレーションシップは2つのエンティティを接続する実線として表示されます。カーディナリティは線上に示され（たとえば、1..1は1対1、1..*は1対多を示します）、エンティティ間の関係を定義するために動詞句（「〜によって作成された」や「〜によって注文された」など）を追加できます。
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以下は、各表記システムで作成されたERDの例です。
ERモデルとデータモデルは、通常、最大3つの詳細レベルで描画されます：
このモデルは、詳細が最も少ない最高レベルのビューを示します。その価値は、モデル全体の範囲を捉え、システムアーキテクチャを描写することにあります。より小規模なシステムの場合は、論理モデルから始めることができます。
このモデルは概念モデルよりも詳細に描かれ、運用およびトランザクションエンティティを定義します。論理モデルは、実装される技術からは独立しています。
各論理モデルから1つ以上の物理モデルが開発される場合があります。物理モデルは、実際のデータベースを生成して実装するのに十分な技術的詳細を示す必要があります。
システムが成長するにつれて、すべての運用の詳細を単一の読みやすいビジュアルに収めることが困難になる場合があります。必要に応じて、複数のグラフを使用し、必要に応じて異なるレベルのERDを作成できます。一方、小規模なシステムは、多くの場合、簡単に表現できます。
ER図やモデルは、あらゆる種類のデータベースに最適であるとは限りません。ユースケースに適したビジュアルではない可能性があるいくつかの理由を以下に示します：
リレーショナルデータ専用：ER図の唯一の目的はエンティティ間の関係を示すことであるため、非リレーショナルデータベースの設計には適していません。
非構造化データには不向き：データが異なるフィールド、行、または列にきれいに記述されていない限り、ER図の有用性は限定的です。半構造化データについても、データの一部しか役に立たないため同様です。
既存のデータベースとの統合の難しさ：アーキテクチャが異なるため、ERモデルを使用して既存のデータベースと統合することは困難を伴う場合があります。
関連して、主要な永続化レイヤーが非リレーショナルである場合は、従来のERDとは異なるモデリングアプローチが必要になる場合があります。
目的と範囲：分析またはモデリングする対象の目的と範囲を定義します。
エンティティ：関連するエンティティを特定します。準備ができたら、それらを長方形（またはシステムで選択した形状）で描き始め、名詞としてラベルを付けます。
リレーションシップ：エンティティがどのように関連しているかを決定します。それらの間に線を引いてリレーションシップを示し、ラベルを付けます。一部のエンティティは関連していない場合もありますが、問題ありません。異なる表記システムでは、リレーションシップはひし形、長方形、または結合線の真上にラベル付けされる場合があります。
アトリビュート：エンティティの主要なアトリビュートを追加して、さらに詳細を重ねます。アトリビュートは多くの場合、楕円として表示されます。
カーディナリティ：リレーションシップが1対1、1対多、多対多のいずれであるかを示します。
大規模なシステムを図式化する場合は、各ビジュアルの読みやすさを維持するために、作業を複数の図（たとえば、1つの概念の概要に加えて1つ以上の物理モデル）に分割することを検討してください。
図を最初から作成することも、Lucidchartのあらかじめ用意されたER図テンプレートのいずれかから始めて時間を節約することもできます。重要なのは、目的に必要な詳細レベルを示すことです。必要な詳細に応じて、概念、論理、または物理モデルを描画できます。
エディターの左側にある「その他の図形」をクリックし、図形ライブラリの一覧で「実体関係（ERD）」ボックスがチェックされていることを確認します。
キャンバスに図形を追加し始め、目的の図形をクリックして目的の場所にドロップすることで、すべてのエンティティとリレーションシップを表現します。すべてのエンティティとリレーションシップにラベルが付けられており、図が保存する必要のあるすべてのデータをサポートしていることを確認してください。
任意の図形をクリックし、表示される円の1つから線をドラッグして他の図形に接続し、エンティティ間の関係を示します。重複するエンティティやリレーションシップがないか注意してください。また、データベースの問題をトラブルシューティングしている場合は、リレーションシップの抜け穴や、不足しているエンティティやアトリビュートがないか注意してください。
ERDは視覚的で標準化されているため、チームが一緒にレビューして洗練させるコラボレーションの成果物としても機能します。メール、Slack、または共有可能なリンクのいずれかを介して、ネットワーク図を他のユーザーと簡単に共有できます。画面の右上隅にある「共有」をクリックすると、ポップアップが表示されます。図の共有方法を選択し、適切な権限レベルを設定してください。
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