Файл: Анализ и оценка средств реализации структурных методов анализа и проектирования экономической информационной системы (Сравнительный анализ и оценка средств реализации структурных методов анализа и проектирования информационных систем).pdf

Существенные взаимоотношения между действиями изображаются с помощью связей. Возможные типы связей:

- сплошная линия, связывающая единицы работ, показывает, что работа-источник должна закончиться прежде, чем начнется работа-цель.

- пунктирная линия, для изображения связей между единицами работ и между единицами работ и объектами ссылок.

- стрелка с двумя наконечниками, для описания того, что объект используется в двух или более единицах работы.

Все соединения на диаграммах должны быть парными, из чего следует, что любое разворачивающее соединение имеет парное себе сворачивающее. Однако типы соединений не должны обязательно совпадать. Соединения могут комбинироваться при создании более сложных ветвлений.

Действия в IDEF3 могут быть декомпозированы или разложены на составляющие для более детального анализа. Метод IDEF3 позволяет декомпозировать действие несколько раз, что обеспечивает документирование альтернативных потоков процесса в одной модели.

Пример построения диаграммы предметной области в нотации IDЕF3 показан на рисунках приложения 2.

IDEF3 фиксирует поведенческие аспекты реальных и проектируемых систем, позволяет описать времен­ную последовательность происходящих событий, связанных причинно-следственными зависимостями. В отличие от языков и систем имитационного моделирования (например, SIMAN, SLAM, GPSS, WITNESS, Dynamo, Pilgrim), позволяющих реализовать математические модели процес­сов, IDEF3 ограничивается структурированным описанием объ­екта и может использоваться как подготовитель­ная стадия разработки.

Существует две разновидности описательных моделей IDEF3:

1) OSTD/OSTN (Object State Transition Description/Network) — описание (сеть) состояний и переходов;

2) PFD/PFDD (Process Flow Description/Diagram) — описание (диаграмма) потока процессов.

2.3 Моделирование потоков данных

Диаграммы потоков данных (Data Flоw Diagrams — DFD) представляют собой иерархию функциональных процессов, связанных друг с другом потоками данных. Цель данного представления — продемонстрировать, каким образом каждый процесс преобразует входные данные в выходные и выявить отношения между этими процессами.

Диаграммы потоков данных являются основным средством моделирования функциональных требований к проектируемой системе.

Для построения диаграммы DFD используются традиционно две различные нотации, соответствующие методам Йордона-ДеМарко и Гейна-Сэрсона. Эти нотации незначительно отличаются друг от друга графическим изображением символов. Рассмотрим особенности методологии DFD в нотации Гейна-Cэрсона.

При создании диаграммы потоков данных используются 4 основных понятия:

1) Потоки данных - являются абстракциями, применяемыми для моделирования передачи информации / физических компонент из одной части системы в другую.

2) Внешняя сущность - это материальный объект вне контекста информационной системы, являющийся источником/ приемником системных данных. Ее имя должно содержать существительное, к примеру, «место хранения товаров». Предполагается, что объекты, выделенные как внешние сущности, не должны участвовать ни в какой обработке.

3) Назначение процесса (работы) - продуцирование выходных потоков из входных в соответствии с действиями, задаваемыми именем процесса (имя должно содержать глагол в неопределенной форме с последующим дополнением, к примеру, «получить документы по реализации продукции»). Каждый процесс должен иметь уникальный номер для ссылок на него внутри диаграммы, который может использоваться совместно с номером диаграммы для получения в модели уникального индекса процесса (рис. 6).

а) внешняя сущность

б) процесс

Рисунок 6. Изображение основных понятий в DFD

4) Хранилище (или накопитель) данных позволяет на указанных участках модели определять данные, которые будут сохраняться между процессами в памяти. Хранилище фактически представляет собой «срезы» потоков данных во времени. Информация из хранилища может использоваться в любое время после получения, данные могут выбираться в любом порядке.

Основные элементы диаграммы DFD в нотации Гейна-Сэрсона показаны в таблице 5.

В состав DFD также входят словари данных (каталоги всех элементов данных в DFD, включая групповые и индивидуальные потоки данных, хранилища и процессы и их атрибуты) и мини спецификации (описывают DFD-процессы нижнего уровня, то есть представляют собой алгоритмы описания задач, выполняемых процессами).

Процесс построения DFD начинается с создания так называемой основной диаграммы типа «звезда», на которой представлен моделируемый процесс и все внешние сущности, с которыми он взаимодействует. В случае сложного основного процесса он сразу представляется в виде декомпозиции на ряд взаимодействующих процессов. Для всех внешних сущностей строится таблица событий, описывающая их взаимодействие с основным потоком. После декомпозиции основного процесса для каждого под процессом строится аналогичная таблица внутренних событий.

Пример построения диаграммы предметной области в нотации DFD показан на рисунках приложения 3.

2.4 Диаграммы переходов состояний (SDT)

Диаграммы переходов состояний моделируют поведение системы во времени в зависимости от происшедших событий.

SDТ (State Transition Diagrams) – диаграммы переходов состояний, предназначена для моделирования аспектов функционирования системы, зависящих от времени или реакции на события.

С помощью диаграмм перехода состояний можно моделировать последующее функционирование системы исходя из предыдущих и текущего состояний.

В SDT-диаграммах узлы соответствуют состояниям ди­намической системы, а дуги — переходу системы из одного со­стояния в другое. Узел, из которого выходит дуга, является на­чальным состоянием, узел, в который дуга входит, — следующим. Дуга помечается именем входного сигнала или события, вызы­вающего переход, а также сигналом или действием, сопровож­дающим переход.

Применяются 2 способа построения модели STD. Первый заключается в идентификации всех возможных состояний и дальнейшем исследовании всех не бессмысленных связей (то есть переходов) между ними. По второму способу строится сначала начальное состояние, затем следующее за ним и т.д.

Основными элементами данной модели служат понятия начальное (терминальное) состояние, переход, условие и действие, описывающие поведение системы во времени в контексте наступающих событий.

На рисунке 7 представлены условные обозначения в SDT-диаграммах.

Рисунок 7. Условные обозначения диаграмм переходов состояний:

а – терминальное состояние; б – промежуточное; в - переход

На рисунке 8 представлена диаграмма переходов состояний для программы, активно не взаимодействующей с окружающей сре­дой, имеющей простой интерфейс, которая производит неко­торые вычисления и выводит простой результат.

Рисунок 8. Пример SDT-диаграммы

Диаграммы переходов состояний обычно используются для описания отношения между входными и выходными управляющими потоками на управляющем процессе-предке и позволяют осуществлять декомпозицию управляющих процессов .

Глава 3. Сравнительный анализ и оценка средств реализации структурных методов анализа и проектирования информационных систем

В настоящее время известно около 90 разновидностей методологий структурного системного анализа, которые можно классифицировать по отношению к школам (для моделирования программных систем или вообще систем), по порядку построения модели (декларирующие первичность функционального или информационного моделирования), по типу целевых систем (информационные системы или системы реального времени). Несмотря на такое обилие методов, практически во всех используются 3 группы средств:

1) DFD (Dаta Flоw Diagrams) - диаграммы потоков данных или SАDT-диаграммы, иллюстрирующие функции, которые должна выполнять система;

2) ЕRD (Entity-Relationship Diagrams) - диаграммы "сущность-связь", моделирующие отношения между данными;

3) SТD (State Transition Diagrams) - диаграммы переходов состояний, моделирующие зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени).

Так как в настоящее время практически нет альтернативы методологиям ЕRD и STD, используемых для, соответственно, информационного и поведенческого моделирования, интерес представляет сравнительный анализ средств функционального моделирования, а именно, DFD и SАDT-диаграмм.

С этой точки зрения все разновидности структурного системного анализа могут быть разбиты на две группы - применяющие методы и технологию DFD (в различных нотациях) и использующие SADT-методологию.

Сравнительный анализ данных методов структурного анализа проводится по следующим параметрам.

1. Адекватность средств решаемым задачам. Модели SАDT (IDEF0) используются традиционно для моделирования организационных систем (бизнес-процессов). С другой стороны, не существует принципиальных ограничений на использовании модели DFD в качестве средства моделирования бизнес-процессов.

Практически любой класс систем успешно моделируется при помощи DFD-ориентированных методов, а SADT-диаграммы оказываются значительно менее выразительными и удобными при моделировании ПО.

2. Выразительные средства. В SАDT отсутствуют вообще выразительные средства для моделирования особенностей ИС, а DFD с самого начала создавались как средства проектирования ИС (тогда как SADT — как средство моделирования систем вообще) и имеют более богатый набор элементов, более адекватно отражающих специфику таких систем (к примеру, хранилища данных являются прообразами файлов или баз данных, внешние сущности отражают взаимодействие моделируемой системы с внешним миром).

В модели SADT жестко типизированы дуги (вход, выход, управление, механизм), однако применительно к программам смысловое различие между входами и выходами стирается. При этом анализ системы при помощи потоков данных и процессов, их преобразующих, является более прозрачным и недвусмысленным.

3. Согласованность с другими средствами структурного анализа. Так как SADT-диаграммы предназначены для моделирования систем общего класса, в них отсутствуют средства описания данных и событий, то согласование модели, к примеру, с моделями ЕRD- или SТD практически невозможно.

 В свою очередь, модели DFD-, ERD- и STD- дополняют взаимно друг друга и по сути являются согласованными представлениями различных аспектов одной и той же модели.

Интеграция DFD→STD может быть осуществлена за счет расширения классической DFD специальными средствами проектирования систем реального времени (потоками, управляющими процессами, хранилищами данных). Интеграция DFD→ЕRD осуществляется с использованием отсутствующего объекта в SADT - хранилища данных, структура которого описывается в модели ЕRD и согласуется в DFD по соответствующим потокам и другим хранилищам.

4. Интеграция с последующими этапами. Важная характеристика любой методологии - ее совместимость с последующими этапами применения результатов анализа. DFD могут быть легко преобразованы в модели проектирования (структурные карты) - это близкие модели.

5. Ограничения модели. Жесткие ограничения SADT, запрещающие использовать более 6—7 блоков на диаграмме, в ряде случаев вынуждают искусственно детализировать процесс, что затрудняет понимание модели заказчиком, резко увеличивает ее объем и, как следствие. В качестве примера можно рассмотреть модель операций по снятию денег с вклада физического лица в банке. Для моделирования этих операций целесообразно использовать единственную диаграмму DFD, так как все операции без исключения имеют одни и те же входы (сберегательная книжка и расходный ордер) и выходы (сберегательная книжка и наличные деньги), различаются лишь механизмами начисления процентов. Если попытаться структурировать данные операции в соответствии с ограничениями SADT путем группирования по какому-либо признаку (срочные, пенсионные и т.п.), то получится минимум 6 диаграмм, сложность каждой из которых не меньше сложности единственной DFD диаграммы.