Добавлен: 25.10.2018
Просмотров: 4726
Скачиваний: 13
1. Моделирование систем с использованием стандарта IDEF0
1.1. Концепция стандарта IDEF0
Методология структурно-функционального моделирования (SADT - Structured Analysis and Design Technique -Технология структурного анализа и проектирования) легла в основу стандарта IDEF0 (Integration Definition for Function Modeling).
Стандарт IDEF0 — это технология описания системы в целом как множества взаимозависимых действий, или функций.
Стандарт IDEF0 имеет функциональную направленность, т.е. функции системы исследуются независимо от объектов, которые обеспечивают их выполнение.
«Функциональная» точка зрения на систему позволяет достаточно точно отделить аспекты назначения системы от аспектов ее физической реализации.
Наиболее часто стандарт IDEF0 применяется как технология исследования и проектирования систем на логическом уровне. По этой причине он, как правило, используется на ранних этапах разработки проекта, до IDEF3 (Integration Definition method for Process Description Capture) моделирования для сбора данных и моделирования процесса "как есть".
Результаты IDEF0 анализа могут применяться при проведении проектирования с использованием моделей IDEF3 и диаграмм потоков данных (DFD – Data Flow Diagram).
Методология IDEF0 основана на следующих концептуальных положениях.
Модель — искусственный объект, представляющий собой отображение (образ) системы и ее компонентов.
Считается, что М моделирует А, если М отвечает на вопросы относительно А.
Здесь М — модель, А — моделируемый объект (оригинал).
Модель разрабатывают для понимания, анализа и принятия решений о реконструкции (реинжиниринге) или замене существующей, либо проектировании новой системы.
Система представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих частей, выполняющих некоторую полезную работу.
Частями (элементами) системы могут быть любые комбинации разнообразных элементов/сущностей, включающие людей, информацию, программное обеспечение, оборудование, изделия, сырье или энергию (энергоносители).
Модель описывает, что происходит в системе, как ею управляют, что она преобразует, какие средства использует для выполнения своих функций и что производит.
Блочное моделирование и его графическое представление. Основной концептуальный принцип методологии IDEF0 — представление любой изучаемой системы в виде набора взаимодействующих и взаимосвязанных блоков, отображающих процессы, операции, действия (определения — см. п.1.2.1), происходящие в изучаемой системе.
В IDEF0 все, что происходит в системе и ее элементах, принято называть функциями. Каждой функции ставится в соответствие блок.
На IDEF0-диаграмме, основном документе при анализе и проектировании систем, блок представляет собой прямоугольник.
Интерфейсы, посредством которых блок взаимодействует с другими блоками или с внешней по отношению к моделируемой системе средой, представляются стрелками, входящими в блок или выходящими из него.
Входящие стрелки показывают, какие условия должны быть одновременно выполнены, чтобы функция, описываемая блоком, осуществилась.
Лаконичность и точность. Документация, описывающая систему, должна быть точной и лаконичной.
Сведения о свойствах и характеристиках системы в форме традиционных текстов в этом смысле неудовлетворительны, поскольку зачастую содержат избыточную информацию, допускают неоднозначное толкование и т.д. Графический язык позволяет стандарта IDEF0 лаконично, однозначно и точно показать все элементы (блоки) системы и все отношения и связи между ними, выявить ошибочные, лишние или дублирующие связи и т.д.
Передача информации. Средства IDEF0 облегчают передачу информации от одного участника разработки модели (отдельного разработчика или рабочей группы) к другому.
К числу таких средств относятся:
-
диаграммы, основанные на простой графике блоков и стрелок, легко читаемые и понимаемые;
-
метки на естественном языке для описания блоков и стрелок, а также глоссарий и сопроводительный текст, уточняющие смысл элементов диаграммы;
-
последовательная декомпозиция диаграмм, строящаяся по иерархическому принципу, при котором на верхнем уровне отображаются основные функции, а затем происходит их детализация и уточнение;
-
древовидные схемы иерархии диаграмм и блоков, обеспечивающие обозримость модели в целом и входящих в нее деталей, что особенно важно при моделировании больших систем.
Строгость и формализм. Разработка моделей IDEF0 требует соблюдения ряда строгих формальных правил (синтаксис и семантика моделей IDEF0 приведена в Приложении 2), обеспечивающих преимущества методологии в отношении однозначности, точности и целостности сложных многоуровневых моделей.
Здесь же мы отметим только основное из них: на всех стадиях и этапах разработки и корректировки модели должны строго, формально соблюдаться синтаксические и семантические правила графического языка, а результаты моделирования — тщательно документироваться с тем, чтобы при эксплуатации модели не возникало вопросов, связанных с неполнотой или некорректностью документации.
Итеративное моделирование. Разработка модели в IDEF0 представляет собой пошаговую, итеративную процедуру.
На каждом шаге итерации разработчик предлагает вариант модели, который подвергают обсуждению, рецензированию и последующему редактированию, после чего цикл повторяется.
Такая организация работы способствует оптимальному использованию знаний системного аналитика, владеющего методологией и техникой IDEF0, и знаний специалистов — экспертов в предметной области, к которой относится объект моделирования.
Отделение «организации» от «функций». При разработке IDEF0-моделей следует избегать изначальной «привязки» функций исследуемой системы к существующей организационной структуре моделируемого объекта (предприятия, фирмы).
Это помогает избежать субъективной точки зрения, навязанной организацией и ее руководством.
Организационная структура должна явиться результатом использования (применения) модели.
Сравнение результата с существующей структурой позволяет, во-первых, оценить адекватность модели, а во-вторых — предложить решения, направленные на совершенствование этой структуры.
1.2. Методика разработки функциональных моделей в среде IDEF0 []
Объектами функционального моделирования и структурного анализа по методологии IDEF0 являются организационно-экономические и производственно-технические системы.
Функциональный блок - блок А0 (см. Приложение 2), отображающий моделируемую систему в целом, и блоки на любом уровне декомпозиции являются преобразующими блоками.
Преобразующий блок — блок IDEF0-диаграммы, преобразующий входы в выходы под действием управлений при помощи «механизмов» (см. Приложение 2).
Преобразование — цель и результат работы любого блока на диаграмме любого уровня декомпозиции. Преобразованию в блоке могут подвергаться материальные и информационные объекты, образующие соответствующие потоки.
Материальный поток — непрерывное или дискретное множество материальных объектов, распределенное во времени.
Информационный поток — множество информационных объектов, распределенное во времени.
Информация, участвующая в процессах, операциях, действиях и деятельности в целом, может быть классифицирована на три группы:
-
ограничительная;
-
описательная;
-
предписывающая (управляющая).
Ограничительная информация — сведения о том, что нельзя делать:
а) никогда, ни при каких обстоятельствах (кроме, быть может, форс-мажорных), в любой фазе жизненного цикла и на любом этапе функционирования системы в целом;
б) в рамках функционирования конкретного блока.
Ограничительная информация содержится в законах, подзаконных актах, международных, государственных и отраслевых стандартах, а также в специальных внутренних положениях и документах предприятия, в частности, в технических требованиях, условиях, регламентах и т.д.
Описательная информация — сведения об атрибутах объекта (потока), преобразуемого функциональным блоком. Эта информация содержится в чертежах, технических и иных описаниях, реквизитах и других документах, являясь неотъемлемым компонентом объекта в течение всего жизненного цикла. Данная информация сама преобразуется (изменяется) в результате выполнения функции.
Предписывающая (управляющая) информация — сведения о том, как, при каких условиях и по каким правилам следует преобразовать объект (поток) на входе в объект (поток) на выходе блока. Эта информация в технологических (в широком смысле) инструкциях, руководствах, документах, определяющих «настройки» и характеристики блока.
Схематическое изображение связей преобразующего блока в соответствии с соглашениями системы IDEF0 показано на рис. 1.1.
Ограничительная и предписывающая информация изображается стрелками, присоединяемыми к блоку на стороне управления, а описательная информация поступает на вход блока и формируется на его выходе, отображаясь стрелками входа и выхода соответственно.
Материальный поток и описывающий его информационный поток везде, где это не вызывает недоразумений, можно изображать одной стрелкой.
Рис. 1.1
1.2.1. Классификация функций, моделируемых блоками IDEF0
Практика построения функциональных моделей требует введения классификации явлений и событий, отображаемых в моделях.
Такая классификация облегчает выбор глубины декомпозиции моделируемых систем и способствует выработке единообразных подходов и приемов моделирования в конкретных предметных областях.
Здесь предлагается классификация, ориентированная на достаточно широкий крут организационно-экономических и производственно-технических систем.
Классификация делит все функции таких систем на четыре основных и два дополнительных вида.
Каждая рубрика в классификации представляет собой класс преобразующих блоков, экземпляры которого возникают и используются при моделировании конкретной системы.
А. Основные виды функций, моделируемых блоками IDEF0
1. Деятельность (синонимы: дело, бизнес) — совокупность процессов, выполняемых (протекающих) последовательно или/и параллельно, преобразующих множество материальных или/и информационных потоков во множество материальных или/и информационных потоков с другими свойствами.
Деятельность осуществляется в соответствии с заранее определенной и постоянно корректируемой целью, с потреблением финансовых, энергетических, трудовых и материальных ресурсов, при выполнении ограничений со стороны внешней среды.
В модели IDEF0 деятельность описывается блоком А0 на основной контекстной диаграмме А—0 (см. Приложение 2).
При моделировании крупных, многопрофильных структур (фирм, организаций, предприятий), которые по своему статусу занимаются различными видами деятельности, последние представляют собой различные экземпляры класса «деятельность» и могут найти отражение в дополнительной контекстной диаграмме А—1 (см. Приложение 2).
В этом случае общая модель сложной структуры будет состоять из ряда частных моделей, каждая из которых относится к конкретному виду деятельности.
2. Процесс (синоним: бизнес-процесс) — совокупность последовательно или/и параллельно выполняемых операций, преобразующая материальный или/и информационный потоки в соответствующие потоки с другими свойствами.
Процесс протекает в соответствии с управляющими директивами, вырабатываемыми на основе целей деятельности. В ходе процесса потребляются финансовые, энергетические, трудовые и материальные ресурсы и выполняются ограничения со стороны других процессов и внешней среды.
3. Операция — совокупность последовательно или/и параллельно выполняемых действий, преобразующих объекты, входящие в состав материального или/и информационного потока, в соответствующие объекты с другими свойствами.
Операция выполняется:
а) в соответствии с директивами, вырабатываемыми на основе директив, определяющих протекание процесса, в состав которого входит операция;
б) с потреблением всех видов необходимых ресурсов;
в) с соблюдением ограничений со стороны других операций и внешней среды.
4. Действие — преобразование какого-либо свойства материального или информационного объекта в другое свойство.
Действие выполняется в соответствии с командой, являющейся частью директивы на выполнение операции, с потреблением необходимых ресурсов и с соблюдением ограничений, налагаемых на осуществление операции.
Б. Дополнительные виды функций, моделируемых блоками IDEF0
5. Субдеятельность — совокупность нескольких процессов в составе деятельности, объединенная некоторой частной целью (являющейся «подцелью» деятельности).
6. Подпроцесс — группа операций в составе процесса, объединенная технологически или организационно.
Понятия группы А образуют естественную иерархию блоков на IDEF0-диаграммах при декомпозиции, предусматривая четыре уровня последней.
При анализе сложных видов деятельности могут потребоваться промежуточные уровни декомпозиции, основанные на применении функций группы Б.
Уровни декомпозиции, детализирующие действия, естественно считать состоящими из элементарных или простых функций.
1.2.2 Организационно-технические структуры и механизмы IDEF0-моделей
Все функции, входящие в приведенную выше классификацию, находятся между собой в отношениях иерархической подчиненности по принципу «сверху вниз»: деятельность — субдеятельность — процесс — подпроцесс — операция — действие.
Согласно методологии IDEF0 каждая функция выполняется посредством механизма.
В большинстве систем, анализируемых при помощи функциональных моделей, такими механизмами служат организационно-технические структуры.
Одним из концептуальных принципов функционального моделирования является «отделение «организации» от функций».
Вместе с тем анализ показывает, что между иерархией функций (преобразований) и иерархией механизмов существует определенное соответствие, иллюстрируемое рис. 1.2.
Рис. 1.2
Элементы иерархии механизмов определяются следующим образом.
Организационно-техническая система — организационная структура, персонал и комплекс технических средств (оборудование), необходимые для осуществления деятельности.
Организационно-техническая подсистема — часть организационно-технической системы, обеспечивающая протекание процесса (субдеятельности).
Организационно-технический комплекс (модуль) — часть организационно-технической подсистемы, предназначенная для выполнения операции.