Файл: Содержание задание для самостоятельной практической работы по дисциплине системы обработки и хранения данных.pdf

2
Содержание
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ»....................................................................................... 3
1. МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ........................................................... 3
1.1. Функциональная методология IDEF0 ............................................................................................................ 3
1.1.1. Создание контекстной диаграммы ............................................................................................................ 14
1.1.2. Создание диаграмм декомпозиции .............................................................................................................. 30
1.1.3.
Создание диаграммы дерева узлов ......................................................................................................... 38
1.1.4.
Создание FEO-диаграммы ...................................................................................................................... 40
1.1.5.
Расщепление и слияние моделей ........................................................................................................... 41

3
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ
ДАННЫХ»
На основе методологии IDEF0 разработать модель системы по самостоятельно выбранной предметной области.
Модель должна включать в себя:

контекстную диаграмму;

диаграммы декомпозиции;

диаграмму дерева узлов;

FEO-диаграмму.
1. МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
1.1. Функциональная методология IDEF0
Наиболее популярной методологией
IDEF является методология
IDEF0 [1 – 4]. Методологию IDEF0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured
Analysis and Design Technique – Техника структурного анализа и дизайна) [5].
Исторически IDEF0 как стандарт был разработан в 1981 году в рамках обширной программы автоматизации промышленных предприятий, которая носила обозначение
ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing). Семейство стандартов IDEF унаследовало свое обозначение от названия этой программы (IDEF=Icam DEFinition), и последняя его редакция была выпущена в декабре 1993 года Национальным
Институтом по Стандартам и Технологиям США (NIST). В России приняты официальные рекомендации по применению методологии IDEEF0 [6].
Целью методологии является построение функциональной схемы исследуемой системы, описывающей все необходимые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности системы. Другими словами, в IDEF0 моделируемая система представляется как совокупность взаимосвязанных работ (функций, активностей). Методология IDEF0 получила столь широкое распространение в бизнес–моделировании потому, что эта методология легко представляет такие системные характеристики, как управление, обратная связь, исполнители. Кроме того, методология IDEF0 имеет развитые процедуры поддержки коллективной работы.
В основе методологии лежат четыре основных понятия: функциональный блок, дуга (стрелка), декомпозиция, глоссарий.
Функциональный блок, или работа (Activity Box) представляет собой некоторую конкретную функцию (работу) в рамках рассматриваемой системы. Блок

4 должен иметь название в глагольном наклонении (например, "Проверить документ" или "Проверка документа"). На диаграмме функциональный блок изображается прямоугольником (рис. 1.1). Каждая из четырех сторон функционального блока имеет свое определенное значение (роль) и определяет тип интерфейса, т. е. способ взаимодействия дуги с блоком:
– верхняя сторона имеет значение "Управление" (Control);
– левая сторона имеет значение "Вход" (Input);
– правая сторона имеет значение "Выход (Output);
– нижняя сторона имеет значение "Механизм" (Mechanism).
Дуга (Arrow) отображает элемент системы, который обрабатывается функциональным блоком или оказывает иное влияние на функцию, представленную данным функциональным блоком. Интерфейсные дуги часто называют потоками или стрелками.
С помощью дуг отображают различные объекты, которые передаются между блоками, обрабатываются блоками, определяют правила обработки и механизмы обработки. Такими объектами могут быть элементы реального мира (детали, вагоны, сотрудники и т.д.) или потоки данных и информации (документы, данные, инструкции и т.д.). Стрелки снабжаются надписями – названиями.
В зависимости от того, к какой из сторон функционального блока подходит данная интерфейсная дуга, она носит название "входящей", "исходящей",
"управляющей", "механизмом" или вызовом.
Рисунок 1.1. Функциональный блок
В IDEF0 различают пять типов стрелок.
Вход (Input) – материальные объекты или информация, которые используются или преобразуются работой для получения результата (выхода). Допускается, что блок может не иметь ни одной стрелки входа.
При описании технологических процессов не возникает проблем определения входов. Вход – это нечто, что перерабатывается в блоке для получения результата. При моделировании информационной системы, когда стрелками являются не физические
Функция
Управление
Выход
Вход
Механизм

5 объекты, а данные, определение входа может вызвать трудности. Например, чтобы показать переработку данных блоком, целесообразно на входе указать "Документ", а на выходе – "Заполненный документ". Например, не может быть входом блока "Прием экзамена" стрелка "Студент", а выходом – стрелка "Экзаменационная ведомость", т. к. студент не перерабатывается в ведомость. В данном примере можно использовать входную стрелку "Не аттестованный студент" и выходную стрелку "Аттестованный студент". Очень часто сложно определить, являются ли данные входом или управлением. В этом случае подсказкой может служить информация о том, перерабатываются/изменяются ли данные в блоке или нет. Если изменяются, то, скорее всего, это вход, если нет – управление. Например, задание на курсовой проект является управлением, а не входом.
Управление (Control) – правила, стратегии, процедуры, стандарты, ограничения на бюджет и время, которыми руководствуется работа. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку управления. Управление влияет на работу, но не преобразуется работой. В случае возникновения неопределенности в статусе стрелки (управление или вход) рекомендуется рисовать стрелку управления.
Выход (Output) – материальный объект или информация, которые производятся работой. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку выходаМеханизм
(Mechanism) – ресурсы, которые выполняют работу, например персонал предприятия, станки, устройства и т. д. По усмотрению аналитика стрелки механизма могут не изображаться в модели.
Вызов (Call) – специальная стрелка, указывающая на другую модель работы. Стрелка вызова используется при расщеплении модели и указывает, что некоторая работа представлена отдельной моделью. Расщепление моделей необходимо для коллективной работы над моделью. Руководитель проекта может создать декомпозицию верхнего уровня и провести расщепление модели на отдельные модели. Аналитики работают над отдельными моделями, а затем сливают отдельные модели в единую модель.
Отдельная ветвь модели может быть отщеплена для использования в качестве независимой модели.
Таким образом, любой функциональный блок по требованиям стандарта должен иметь, по крайней мере, одну управляющую дугу и одну исходящую. То есть каждый процесс должен происходить по каким-то правилам
(отображаемым управляющей дугой) и должен выдавать некоторый результат
(выходящая дуга), иначе его рассмотрение не имеет никакого смысла.
Декомпозиция (Decomposition) является основным понятием стандарта
IDEF0. Принцип декомпозиции применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. Декомпозиция позволяет постепенно и структурировано

6 представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм, что делает ее менее перегруженной и легко усваиваемой.
Глоссарий (Glossary) – это набор соответствующих определений, ключевых слов, повествовательных изложений и т.д., которые характеризуют объект, отображенный данным элементом. Этот набор является описанием сущности данного элемента. Глоссарий дополняет наглядный графический язык, снабжая диаграммы необходимой дополнительной информацией.
Модель в методологии IDEF0 – это совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм. Каждая диаграмма является единицей описания системы и располагается на отдельном листе. Модель может содержать четыре типа диаграмм:
1. Контекстная диаграмма, которая представляет всю систему как один блок и показывает контекст системы, т. е. связь системы с внешним миром. Модель может иметь только одну контекстную диаграмму.
2. Диаграммы декомпозиции, которые получаются в результате разбиения контекстной диаграммы на отдельные активности. Такой процесс называется функциональной декомпозицией, а диаграммы, получившиеся в результате декомпозиции, называются диаграммами декомпозиции. После декомпозиции контекстной диаграммы производится декомпозиция каждой получившейся диаграммы и т. д. Декомпозиция продолжается до достижения нужного уровня подробности описания. После каждого сеанса декомпозиции проводятся сеансы экспертизы – эксперты предметной области проверяют соответствие реальных бизнес–процессов созданным диаграммам. Найденные несоответствия исправляются, и только после прохождения экспертизы без замечаний можно приступать к следующему сеансу декомпозиции. Так достигается соответствие модели реальным бизнес–процессам на каждом уровне модели. Синтаксис описания системы в целом и каждого ее фрагмента одинаков во всей модели.
3. Диаграммы дерева узлов показывают иерархическую зависимость работ. То есть, в виде дерева показывается, какие активности получились в результате декомпозиции каждой активности. Диаграмм деревьев узлов может быть в модели несколько, поскольку дерево может быть построено на различную глубину и начиная с любой диаграммы (не обязательно с контекстной).
4. Диаграммы только для экспозиции (FEO – for exposition only) строятся для иллюстрации альтернативной точки зрения, для хранения старых версий. FEO – это просто картинка. Дело в том, что методология не поддерживает альтернативные варианты декомпозиции. Если необходимо хоть как-то сохранить альтернативный вариант декомпозиции, то применяют диаграмму только для экспозиции.
Рассмотрим подробнее различные виды диаграмм.

7
Модель IDEF0 всегда начинается с представления системы как единого целого – одной активности с дугами, простирающимися за пределы рассматриваемой области. Такая диаграмма с одной активностью называется контекстной диаграммой.
Дуги контекстной диаграммы должны описывать все основные связи моделируемой системы с внешним миром.
Методология IDEF0 подразумевает, что модель является не просто совокупностью диаграмм, а содержит всю необходимую информацию о моделируемой области.
Информация о модели задается в свойствах модели.
В
BPwin информация задается в диалоге свойств модели
(Model
Properties) [18].
В общих свойствах (General) указываются имя модели, название проекта, автор модели, временные рамки модели (Time Frame) – AS-IS и
ТО-ВЕ. Обычно сначала строится модель существующей организации работы – AS-IS
(как есть).
Анализ функциональной модели позволяет понять, где находятся наиболее слабые места, в чем будут состоять преимущества новых бизнес–процессов и насколько глубоким изменениям подвергнется существующая структура организации бизнеса.
Детализация бизнес– процессов позволяет выявить недостатки организации даже там, где функциональность на первый взгляд кажется очевидной.
Найденные в модели
AS-IS недостатки можно исправить при создании модели ТО-ВЕ (как будет)
– модели новой организации бизнес–процессов. Иногда текущая AS-IS и будущая ТО-ВЕ модели различаются очень сильно, так что переход от начального к конечному состоянию становится неочевидным.
В этом случае необходима третья модель, описывающая процесс перехода от начального к конечному состоянию системы, поскольку такой переход – это тоже бизнес– процесс.
Цель моделирования (Purpose) определяется из ответов на следующие вопросы:

Почему этот процесс должен быть смоделирован?

Что должна показывать модель?

Что может получить клиент?
Точка зрения (Viewpoint) – это перспектива, с которой наблюдалась система при построении модели. Хотя при построении модели учитываются мнения различных людей, все они должны придерживаться единой точки зрения на модель. Точка зрения должна соответствовать цели и границам моделирования. Как правило, выбирается точка зрения человека, ответственного за моделируемую работу в целом.

8
Даются также определение модели (Definition) и описание области действия модели (Scope).
Указываются источники получения данных о модели (Source), например, "Опрос экспертов предметной области и анализ документации".
Статус модели (Status) – это рабочая версия (новая модель, не прошедшая экспертиз) – WORKING, черновой вариант (модель прошла первичную экспертизу) –
DRAFT, рекомендовано (прошла экспертизу) – RECOMMENDED, публикация
(окончательный вариант) – PUBLICATION.
Каждая активность может быть подвергнута декомпозиции на другой –
"дочерней" диаграмме (Child Diagram). Каждая диаграмма нижнего уровня показывает "внутреннее" строение активности на родительской диаграмме
(Parent Diagram). Каждая из активностей дочерней диаграммы может быть далее детализирована путем аналогичной декомпозиции. В каждом случае декомпозиции функционального блока все интерфейсные дуги, входящие в данный блок или исходящие из него, фиксируются на дочерней диаграмме.
Этим достигается структурная целостность IDEF0-модели.
Чтобы сделать диаграммы удобочитаемыми, в стандарте IDEF0 приняты ограничения сложности: на диаграмме может быть от трех до шести активностей (в
BPwin
– от 2 до 8), при этом количество подходящих к одной активности и выходящих из одной активности дуг предполагается не более четырех.
Работы на диаграммах декомпозиции обычно располагаются в так называемом порядке доминирования – по диагонали от левого верхнего угла к правому нижнему. Согласно этому принципу расположения в левом верхнем углу располагается самая важная работа или работа, выполняемая по времени первой. Далее вправо вниз располагаются менее важные или выполняемые позже работы. Такое расположение облегчает чтение диаграмм, кроме того, на нем основывается понятие взаимосвязей работ.
Все активности модели нумеруются. Номер состоит из префикса и числа. Может быть использован префикс любой длины, но обычно используют префикс А. Контекстная активность имеет номер А0. Активности, полученные в результате декомпозиции контекстной активности номера
А1,
А2,
A3 и т. д. Работы декомпозиции нижнего уровня имеют номер родительской активности и очередной порядковый номер, например активности декомпозиции A3 будут иметь номера
А31,
А32,
АЗЗ,
А34 и т. д.
Активности образуют иерархию, где каждая активность может иметь одну родительскую и несколько дочерних работ, образуя дерево. Такое дерево называют деревом узлов, а вышеописанную нумерацию – нумерацией по узлам.

9
Диаграммы IDEF0 имеют двойную нумерацию. Во-первых, диаграммы имеют номера по узлу. Контекстная диаграмма всегда имеет номер А-0, декомпозиция контекстной диаграммы – номер А0, остальные диаграммы декомпозиции – номера по соответствующему узлу
(например,
Al,
A2,
А21, А213 и т. д.). BPwin автоматически поддерживает нумерацию по узлам, т. е. при проведении декомпозиции создается новая диаграмма и ей автоматически присваивается соответствующий номер.
Чтобы отличать различные версии одной и той же диаграммы, используется специальный номер – C-number, который должен присваиваться автором модели вручную. C-number – это произвольная строка, но рекомендуется придерживаться стандарта, когда номер состоит из буквенного префикса и порядкового номера, причем, в качестве префикса используются инициалы автора диаграммы, а порядковый номер отслеживается автором вручную, например GVI021.
Если активность не повергалась декомпозиции, то левый верхний угол прямоугольника активности автоматически перечеркивается.
Стрелки на контекстной диаграмме служат для описания взаимодействия системы с окружающим миром. Они могут начинаться у границы диаграммы и заканчиваться у работы, или наоборот. Такие стрелки называются граничными. Граничные стрелки мигрируют (переносятся) из родительской диаграммы в дочернюю диаграмму. Границы дочерней диаграммы соответствуют границам декомпозируемой активности. Поэтому входные стрелки располагаются на левой границе диаграммы декомпозиции и т. п. Для большего удобства граничные стрелки могут снабжаться так называемыми ICOM- кодами.
ICOM
(аббревиатура от
Input,
Control,
Output и
Mechanism) – коды, предназначенные для идентификации граничных стрелок. Код
ICOM содержит префикс, соответствующий типу стрелки
(I,
С,
О
или М), и порядковый номер. Граничные стрелки необходимо соединить с соответствующими входами, выходами и т. п. активностей диаграммы декомпозиции.
Стрелки, соединяющие активности на диаграмме, называются внутренними. В
IDEF0 различают пять типов связей работ.
Связь по входу (output-input), когда стрелка выхода вышестоящей работы (далее – просто выход) направляется на вход нижестоящей работы
(рис. 1.2). На рис. 1.5 – 1.6 в основном показаны только рассматриваемые связи. Работа без результата не имеет смысла и не должна моделироваться.
А1
А2

10
Рисунок 1.2. Связь по входу
Связь по управлению (output-control), когда выход вышестоящей работы направляется на управление нижестоящей (рис. 1.3). Связь по управлению показывает доминирование вышестоящей работы.
Рисунок 1.3. Связь по управлению
Обратная связь по входу (output-input feedback), когда выход нижестоящей работы направляется на вход вышестоящей (рис. 1.4). Такая связь, как правило, используется для описания циклов.
Рисунок 1.4. Обратная связь по входу
Обратная связь по управлению (output-control feedback), когда выход нижестоящей работы направляется на управление вышестоящей (рис. 1.5). Обратная связь по управлению часто свидетельствует об эффективном управлении бизнес – процессами.
Связь выход-механизм (output-mechanism), когда выход одной работы направляется на механизм другой. Эта взаимосвязь используется реже остальных и показывает, что одна работа подготавливает ресурсы, необходимые для проведения другой работы (рис. 1.6).
А2
А1
А1
А2
А1
А2