Файл: Моделирование предметной области «Учет продаж» с помощью UML (Методы и средства).pdf

Натурные модели

Отличительной чертой этих моделей является их подобие реальным системам (они материальны), а отличие состоит в размерах, числе и материале элементов и т. п. По принадлежности к предметной области модели подразделяют на следующие:

Физические модели. Это – реальные изделия, образцы, экспериментальные и натурные модели, когда между параметрами системы и модели одинаковой физической природы существует однозначное соответствие. Выбор размеров таких моделей ведется с соблюдением теории подобия. Физические модели подразделяются на объемные (модели и макеты) и плоские (тремплеты):

• в данном случае под (физической) модельюпонимают изделие или устройство, являющееся упрощенным подобиемисследуемого объекта или позволяющее воссоздать исследуемый процесс илиявление. Например, предметные модели, как уменьшенная копия оригинала (глобус как модель Земли, игрушечный самолёт с учётом его аэродинамики);
• под тремплетом понимают изделие, являющееся плоскиммасштабным отображением объекта в виде упрощенной ортогональной проекцииили его контурным очертанием. Тремплетеотанарныевырезают из пленки, картона и т. п. и применяют при исследованиии проектировании зданий, установок, сооружений;
• под макетом понимают изделие, собранное из моделей и/или тремплетов.

Физическое моделирование – основа нашихзнаний и средство проверки наших гипотез и результатов расчетов.Физическая модель позволяет охватить явление или процесс во всём ихмногообразии, наиболее адекватна и точна, но достаточно дорога, трудоемкаи менее универсальна [9].

Математические модели

Математические модели – формализуемые, то есть представляют собой совокупность взаимосвязанных математических и формально–логических выражений, как правило, отображающих реальные процессы и явления (физические, психические, социальные и т. д.). По форме представления бывают:

• аналитические модели. Их решения ищутся в замкнутом виде, в видефункциональных зависимостей. Удобны при анализе сущности описываемогоявления или процесса и использовании в других математических моделях, ноотыскание их решений бывает весьма затруднено;
• численные модели. Их решения – дискретный ряд чисел(таблицы). Модели универсальны, удобны для решения сложных задач, но ненаглядны и трудоемки при анализе и установлении взаимосвязей междупараметрами. В настоящее время такие модели реализуют в виде программныхкомплексов – пакетов программ для расчета на компьютере. Программные комплексы бываютприкладные, привязанные к предметной области и конкретному объекту,явлению, процессу, и общие, реализующие универсальные математическиесоотношения (например, расчет системы алгебраических уравнений);
• формально–логические информационные модели – это модели, созданные на формальномязыке.

---

Построение математических моделей возможно следующими способами:

• аналитическим путем, то есть выводом изфизических законов, математических аксиом или теорем;
• экспериментальным путем, то есть посредствомобработки результатов эксперимента и подбора аппроксимирующих (приближенно совпадающих) зависимостей [3].

Промежуточные виды моделей

К промежуточным видам моделей можно отнести:

1) трёхмерная компьютерная модель;

2) графические модели. Занимают промежуточное место между эвристическими и математическими моделями. Представляют собой различные изображения:

• графы;
• схемы;
• эскизы. Этому упрощенному изображению некоторогоустройства в значительной степени присущи эвристические черты;
• чертежи. Здесь уже конкретизированы внутренние и внешниесвязи моделируемого (проектируемого) устройства, его размеры;
• графики;
• полигональная модель в компьютерной графике как образ объекта, «сшитый» из множества многоугольников.

3) аналоговые модели. Позволяют исследовать одни физические явления или математические выражения посредством изучения других физических явлений, имеющих аналогичные математические модели;

4) и др. [12]

Выбор типа модели зависит от объема и характера исходной информации о рассматриваемом устройстве и возможностей инженера, исследователя. По возрастанию степени соответствия реальности модели можно расположить в следующий ряд: эвристические (образные) – математические – натурные (экспериментальные).

В данной работе для моделирования предметной области будут применены графические модели – схемы, отображающие взаимодействие элементов бизнес–процесса «Учет продаж» между собой.

Предварительное моделирование предметной области позволяет сократить время и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и качественный проект. Без проведения моделирования предметной области велика вероятность допущения большого количества ошибок в решении стратегических вопросов, приводящих к экономическим потерям и высоким затратам на последующее перепроектирование системы. Вследствие этого все современные технологии проектирования ИС основываются на использовании методологии моделирования предметной области.

К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:

• формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной области;
• понятность для заказчиков и разработчиков на основе применения графических средств отображения модели;
• реализуемость, подразумевающая наличие средств физической реализации модели предметной области в ИС;
• обеспечение оценки эффективности реализации модели предметной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей [6].

---

Для реализации перечисленных требований, как правило, строится система моделей, которая отражает структурный и оценочный аспекты функционирования предметной области.

Структурный аспект предполагает построение:

• объектной структуры, отражающей состав взаимодействующих в процессах материальных и информационных объектов предметной области;
• функциональной структуры, отражающей взаимосвязь функций (действий) по преобразованию объектов в процессах;
• структуры управления, отражающей события и бизнес–правила, которые воздействуют на выполнение процессов;
• организационной структуры, отражающей взаимодействие организационных единиц предприятия и персонала в процессах;
• технической структуры, описывающей топологию расположения и способы коммуникации комплекса технических средств [11].

Для отображения структурного аспекта моделей предметных областей в основном используются графические методы, которые должны гарантировать представление информации о компонентах системы. Главное требование к графическим методам документирования – простота. Графические методы должны обеспечивать возможность структурной декомпозиции спецификаций системы с максимальной степенью детализации и согласований описаний на смежных уровнях декомпозиции.

С моделированием непосредственно связана проблема выбора языка представления проектных решений, позволяющего как можно больше привлекать будущих пользователей системы к ее разработке. Язык моделирования – это нотация, в основном графическая, которая используется для описания проектов. Нотация представляет собой совокупность графических объектов, используемых в модели. Нотация является синтаксисом языка моделирования. Язык моделирования, с одной стороны, должен делать решения проектировщиков понятными пользователю, с другой стороны, предоставлять проектировщикам средства достаточно формализованного и однозначного определения проектных решений, подлежащих реализации в виде программных комплексов, образующих целостную систему программного обеспечения [6].

Графическое изображение нередко оказывается наиболее емкой формой представления информации. При этом проектировщики должны учитывать, что графические методы документирования не могут полностью обеспечить декомпозицию проектных решений от постановки задачи проектирования до реализации программ ЭВМ. Трудности возникают при переходе от этапа анализа системы к этапу проектирования и в особенности к программированию. Главный критерий адекватности структурной модели предметной области заключается в функциональной полноте разрабатываемой ИС.

---

В основе различных методологий моделирования предметной области ИС лежат принципы последовательной детализации абстрактных категорий. Обычно модели строятся на трех уровнях: на внешнем уровне ( определении требований ), на концептуальном уровне ( спецификации требований ) и внутреннем уровне ( реализации требований ). Так, на внешнем уровне модель отвечает на вопрос, что должна делать система, то есть определяется состав основных компонентов системы: объектов, функций, событий, организационных единиц, технических средств. На концептуальном уровне модель отвечает на вопрос, как должна функционировать система? Иначе говоря, определяется характер взаимодействия компонентов системы одного и разных типов. На внутреннем уровне модель отвечает на вопрос: с помощью каких программно–технических средств реализуются требования к системе? С позиции жизненного цикла ИС описанные уровни моделей соответственно строятся на этапах анализа требований, логического (технического) и физического (рабочего) проектирования. Рассмотрим особенности построения моделей предметной области на трех уровнях детализации [6].

Объектная структура

Объект – это сущность, которая используется при выполнении некоторой функции или операции (преобразования, обработки, формирования и т.д.) [2]. Объекты могут иметь динамическую или статическую природу: динамические объекты используются в одном цикле воспроизводства, например заказы на продукцию, счета на оплату, платежи; статические объекты используются во многих циклах воспроизводства, например, оборудование, персонал, запасы материалов.

На внешнем уровне детализации модели выделяются основные виды материальных объектов (например, сырье и материалы, полуфабрикаты, готовые изделия, услуги) и основные виды информационных объектов или документов (например, заказы, накладные, счета и т.д.).

На концептуальном уровне построения модели предметной области уточняется состав классов объектов, определяются их атрибуты и взаимосвязи. Таким образом строится обобщенное представление структуры предметной области.

Далее концептуальная модель на внутреннем уровне отображается в виде файлов базы данных, входных и выходных документов ЭИС. Причем динамические объекты представляются единицами переменной информации или документами, а статические объекты – единицами условно–постоянной информации в виде списков, номенклатур, ценников, справочников, классификаторов. Модель базы данных как постоянно поддерживаемого информационного ресурса отображает хранение условно–постоянной и накапливаемой переменной информации, используемой в повторяющихся информационных процессах [7].

---

Большинство современных методов объектного моделирования основаны на использовании языка UML. Унифицированный язык моделирования UML представляет собой язык для определения, представления, проектирования и документирования программных систем, организационно–экономических систем, технических систем и других систем различной природы. UML содержит стандартный набор диаграмм и нотаций самых разнообразных видов.

Стандарт UML версии 1.1, принятый OMG в 1997 г., содержит следующий набор диаграмм:

Структурные модели:

• диаграммы классов – для моделирования статической структуры классов системы и связей между ними;
• диаграммы компонентов – для моделирования иерархии компонентов (подсистем) системы;
• диаграммы размещения – для моделирования физической архитектуры системы [14].

Модели поведения:

• диаграммы вариантов использования – для моделирования функциональных требований к системе (в виде сценариев взаимодействия пользователей с системой);
• диаграммы взаимодействия:
• диаграммы последовательности и кооперативные диаграммы – для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами;
• диаграммы состояний – для моделирования поведения объектов системы при переходе из одного состояния в другое;
• диаграммы деятельности – для моделирования поведения системы в рамках различных вариантов использования, или потоков управления [14].

UML обладает механизмами расширения, предназначенными для того, чтобы разработчики могли адаптировать язык моделирования к своим конкретным нуждам, не меняя при этом его метамодель. Наличие механизмов расширения принципиально отличает UML от таких средств моделирования, как IDEF0, IDEF1X, IDEF3, DFD и ERM. Перечисленные языки моделирования можно определить как сильно типизированные (по аналогии с языками программирования), поскольку они не допускают произвольной интерпретации семантики элементов моделей. UML, допуская такую интерпретацию (в основном за счет стереотипов), является слабо типизированным языком. К его механизмам расширения относятся:

• стереотипы;
• тегированные (именованные) значения;
• ограничения [8].

Стереотип – это новый тип элемента модели, который определяется на основе уже существующего элемента. Стереотипы расширяют нотацию модели и могут применяться к любым элементам модели. Стереотипы классов – это механизм, позволяющий разделять классы на категории. Разработчики ПО могут создавать свои собственные наборы стереотипов, формируя тем самым специализированные подмножества UML (например, для описания бизнес–процессов, Web–приложений, баз данных и т.д.). Такие подмножества (наборы стереотипов) в стандарте языка UML носят название профилей языка.

---