Методология функционального моделирования ГОСТ Р 50 1 028

Методология функционального моделирования (ГОСТ Р 50. 1. 028 -2001)

Основные термины ь Блок – прямоугольник, содержащий имя и номер и используемый для описания функции. Каждой функции ставится в соответствие блок. ь Входная стрелка – стрелка, отображающая входной поток блока, т. е. данные, которые преобразуются функцией в выход. ь Выходная стрелка – стрелка, отображающая выходной поток блока, т. е. данные, произведенные функцией. ь Внутренняя стрелка – входная или выходная стрелка, связывающая блоки одной диаграммы. ь Граничная стрелка – стрелка, один из концов которой не присоединен ни к одному из блоков диаграммы. ь Сегмент стрелки – линия, которая начинается или заканчивается на стороне блока, в точке ветвления или слияния, или на границе. ь Декомпозиция – разделение моделируемой функции на функции-компоненты. ь Диаграмма – часть модели, описывающая декомпозицию блока.

Содержание общей методологии IDEF 0 n IDEF 0 – используется для создания функциональной модели, отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, преобразуемые этими функциями. n IDEF 1 – применяется для построения информационной модели, отображающей структуру и содержание информационных потоков, необходимых для поддержки функций системы. n IDEF 2 – позволяет построить динамическую модель меняющихся во времени поведения функций, информации и ресурсов системы. В настоящее время наибольшее распространение имеют методологии IDEF 0 и IDEF 1.

Концепция IDEF 0 ь Модель – искусственный объект, представляющий собой отображение (образ) системы и ее компонентов. ь Блочное моделирование и его графическое представление – представление изучаемой системы в виде набора взаимодействующих и взаимосвязанных блоков, отображающих процессы, операции, действия, происходящие в изучаемой системе. ь Лаконичность и точность – графический язык позволяет лаконично, однозначно и точно показать все элементы системы и все отношения и связи между ними, выявить ошибочные, лишние и дублирующие связи и т. д. ь Передача информации – Простота передачи информации достигается благодаря использованию следующих средств IDEF 0: - легко читаемые и понимаемые диаграммы; - метки на естественном языке, глоссарий и сопроводительный текст; - последовательная декомпозиция диаграмм, строящаяся по иерархическому принципу; - древовидные схемы иерархии диаграмм и блоков. ь Строгость и формализм – соблюдение на всех стадиях и этапах разработки правил графического языка, документирование результатов. ь Итеративное моделирование – На каждом шаге итерации модель подвергают обсуждению, рецензированию и последующему редактированию. ь Отделение организации от функций – при разработке моделей следует избегать первоначальной «привязки» функций системы к существующей организационной структуре моделируемого объекта. Организационная структура должна явиться результатом использования модели.

Правила графического языка IDEF 0 Блок – представляет функцию моделируемого объекта - Размеры блоков должны быть достаточными для включения имени и номера. - Блоки должны быть прямоугольными. - Блоки рисуются сплошными линиями.

Стрелки - формируются из одного или нескольких отрезков прямых и наконечника на одном конце; не представляют последовательность событий, они лишь показывают, какие данные должны поступить на вход функции, чтобы она могла выполняться. ь Ломаные стрелки изменяют направление только под углом 90°. ь Стрелки могут состоять только из вертикальных или горизонтальных отрезков, направление отрезков по диагонали не допускается. ь Концы стрелок должны только касаться границы блока, не пересекая ее. ь Присоединение стрелок к блоку допускается только на сторонах, в углах не допускается. ь Каждая стрелка должна быть помечена существительным или оборотом существительного. Для связи метки со стрелкой используется молниеобразная линия – тильда. В метках не должны использоваться термины: функция, вход, управление, выход, механизм и вызов.

Связь блоков и стрелок Каждая сторона блока имеет стандартное назначение с точки зрения связи блок/стрелка ь Стрелка, входящая в левую сторону блока означает вход. ь Стрелка покидающая блок справа – выход. ь Стрелка входящая в блок сверху – управление. ь Стрелка, подключенная снизу – механизм. ь Стрелка механизма, направленная вниз, является стрелкой вызова и должна помечаться ссылкой на вызываемый блок. ь С каждой стороны может быть произвольное количество стрелок.

Диаграммы IDEF 0 - главный компонент модели Диаграммы состоят из блоков, стрелок, соединения блоков со стрелками и ассоциированных с ними отношений. Блоки могут быть декомпозированы (разбиты) на составные части и представлены в виде более подробных диаграмм. Диаграммы верхнего уровня обеспечивают наиболее общее описание объекта моделирования и называются родительскими. Диаграммы нижнего уровня называются дочерними и дают более детальное представление об объекте.

Контекстная диаграмма верхнего уровня (Диаграмма А-0) Объект моделирования представлен единственным блоком с граничными стрелками. Диаграмма устанавливает область моделирования и ее границу.

Дочерние и родительские диаграммы Дочерняя диаграмма получается путем разложения родительского блока на составные части и содержит дочерние блоки и стрелки, которые обеспечивают дополнительную детализацию родительского блока. Родительской называется диаграмма, которая содержит один или более родительских блоков.

Правила формирования кода

Текст, глоссарий и диаграмма-иллюстрация Текст приводится с целью дополнительных пояснений к диаграмме, если они необходимы. При большом объеме текст располагается на отдельной странице. Глоссарий предназначен для определения аббревиатур, ключевых слов и фраз, используемых в качестве имен и меток на диаграммах. Содержание глоссария должно быть одинаково понимаемо всеми участниками разработки. Глоссарий составляется с любой необходимой степенью подробности. Диаграмма-иллюстрация (FEO) используется для дополнительного пояснения основной диаграммы в тех случаях, когда это необходимо. Диаграмма FEO не должна подчиняться синтаксическим правилам IDEF 0.

Свойства диаграмм n n Параллельное выполнение функций. Ветвление и слияние сегментов стрелок призванное уменьшить графическую загруженность диаграмм. Для правильного описания связей используются метки. Если после ветвления метки отсутствуют, это значит, что все указанные до ветвления объекты принадлежат каждому из сегментов.

n Отношения блоков на диаграммах 1. доминирование – блоки, расположенные выше и левее доминируют над блоками, расположенными ниже и правее.

Отношения между блоками диаграммы и другими диаграммами Все граничные стрелки на дочерних диаграммах должны соответствовать стрелкам родительского блока

ICOM – коды (первые буквы слов: Input, Control, Output, Mechanism) Связывают граничные стрелки на дочерней диаграмме со стрелками родительского блока. Номер, стоящий перед буквой соответствует порядковому номеру стрелки, который определяется слева направо и сверху вниз. Иногда буквенные коды, определяющие роли граничных стрелок, могут меняться при переходе от родительского блока к дочерней диаграмме.

Правила построения диаграмм 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. В составе модели должна быть контекстная диаграмма А-0 с одним блоком номер которого 0. Расположение блоков преимущественно диагональное. Должно быть не менее 3 -х и не более 6 -ти блоков. Каждый блок неконтекстной диаграммы получает порядковый номер в правом нижнем углу (от 1 до 6). Каждый блок, подвергнутый декомпозиции, должен иметь ссылку на дочернюю диаграмму; ссылка помещается под правым нижним углом блока. Имена блоков и метки стрелок должны быть уникальными. При наличии стрелок со сложной топологией для удобства ее идентификации метку целесообразно повторить. Для облегчения чтения диаграммы следует обеспечивать максимальное расстояние между блоками и поворотами стрелок. Блоки всегда должны иметь хотя бы одну управляющую и одну входную стрелку, но выходных стрелок могут не иметь. Если одни и те же данные служат и для управления, и для входа, то чертится только стрелка управления.

Правила построения диаграмм (продолжение 1) 11. 12. 13. Максимальное расстояние между параллельными стрелками делает диаграмму прозрачнее. Стрелки связываются, если они представляют сходные данные и их источник не указан на диаграмме. Показ обратных связей:

Правила построения диаграмм (продолжение 2) 14. Циклические обратные связи отображают только для того, чтобы их выделить. 15. Объединение стрелок (с целью упрощения схемы) при наличии общего источника или приемника. При условии, что природа данных не очень разнородна.

Правила построения диаграмм (продолжение 3) 16. 17. Если возможно, стрелки присоединяются к блокам в одной и той же позиции. Блоки дочерней диаграммы являются сопряженными через среду (диаграмму или родительский блок), если они имеют связи с источником, генерирующим данные, без конкретного определения того, как отдельные части данных относятся к какому-либо блоку.

Правила построения диаграмм (продолжение 4) 18. При соединении большого числа блоков необходимо избегать необязательных пересечений стрелок. Следует минимизировать число петель и поворотов каждой стрелки.

Правила построения диаграмм (продолжение 5) 19. Тип интерфейса, показанный на рисунке, предпочтителен, поскольку в этом случае определяются конкретные данные, относящиеся к каждому блоку.

Правила построения диаграмм (продолжение 6) 20. Необходимо использовать (там, где это целесообразно) выразительные возможности ветвящихся стрелок.

Узлы Узловые номера Узловой номер базируется на положении блока в иерархии модели и формируется добавлением номера блока к номеру диаграммы, на которой он появляется. Например, узловой номер блока 2 на диаграмме А 25 будет А 252. Контекстная диаграмма и дочерняя диаграмма верхнего уровня – исключения в указанной схеме узловой нумерации. Узловой номер блока на контекстной диаграмме – А 0. Номера блоков на дочерней диаграмме верхнего уровня всегда: А 1, А 2, … А 6. Например, модель может иметь следующие узловые номера: А 0 контекстная диаграмма А 1, А 2, … , А 6 дочерняя диаграмма верхнего уровня А 11, А 12, А 13, … , А 61, … , А 66 дочерняя диаграмма нижнего уровня А 111, А 112, … , А 161, … , А 666 дочерняя диаграмма нижнего уровня и т. д.

Перечень узлов Представляет информацию об узлах модели в форме списка А 0 Формировать паспорт на трубопровод А 1 Ввести общие данные по трубопроводу А 11 Ввести реквизиты предприятия А 12 Ввести данные по ответственному лицу А 121 Ввести ФИО А 122 Ввести номер приказа А 123 Ввести дату приказа А 13 Ввести параметры среды -----------------А 14 Ввести данные по результатам пусковых испытаний -----------------А 15 Ввести данные по сварке -----------------А 2 Ввести данные по элементам трубопровода ------------------------А 3 Создать изометрическую схему ------------------------А 4 Создать спецификацию ------------------------А 5 Ввести результаты толщинометрии ------------------------А 6 Ввести данные по результатам ремонтов и ревизий ------------------------

Дерево узлов Представляет модель в виде единственной диаграммы. Стандартный формат изображения отсутствует. Единственные требования представления: наглядность и понятность.

Основные виды функций используемых при моделировании n n n Деятельность – совокупность процессов, преобразующих множество материальных и/или информационных потоков во множество материальных и/или информационных потоков с другими свойствами. В модели IDEF 0 деятельность описывается блоком А 0 на контекстной диаграмме. Процесс – совокупность операций, преобразующая материальный и/или информационный потоки в соответствующие потоки с другими свойствами. Операция – совокупность действий, преобразующих объекты, входящие в состав материального и/или информационного потока в соответствующие объекты с другими свойствами. Действие – преобразование какого-либо свойства материального или информационного объекта в другое свойство. Элементарная (простая) функция – функция, используемая для детализации действия. Элементарными являются следующие функции: вычислительные; текстовые; загрузки и выгрузки информации; обработки численных или текстовых данных и т. п. Все функции находятся между собой в отношениях иерархической подчиненности по принципу «сверху вниз» . Согласно методологии IDEF 0 каждая функция выполняется посредством механизма.

Организация процесса функционального моделирования n n Состав участников проекта: - руководитель проекта; - разработчики модели; - технический совет; - эксперты предметной области; - библиотекарь - дополнительный специфический участник – «Источники информации» . Функции участников проекта

Пример составления функциональной модели процесса формирования паспорта на аппарат колонного типа

Контекстная диаграмма А-0

Дочерняя диаграмма верхнего уровня А 0

Дочерняя диаграмма А 1

Дочерняя диаграмма А 12

Дочерняя диаграмма А 121

Wn. psk. mcd

Фрагмент дерева

Фрагмент перечня узлов А 0 Осуществлять информационную поддержку аппарата А 1 Проектировать аппарат А 11 Выполнить технологический расчет аппарата А 12 Выполнить механический расчет аппарата А 121 Выполнить расчет на ветровую нагрузку А 1211 Разбить аппарат по высоте на «z» участков А 1212 Определить период собственных колебаний А 1213 Определить изгибающий момент от ветровой нагрузки А 1214 Определить расчетные усилия от сейсмических воздействий А 122 Выполнить расчет корпуса и опоры аппарата на прочность А 123 Выполнить расчет укрепления отверстий А 124 Выполнить расчет фланцевых соединений А 13 Создать рабочие чертежи на аппарат -----------------А 14 Создать пояснительную записку на аппарат -----------------А 2 Изготовить аппарат ------------------------А 3 Эксплуатировать аппарат ------------------------А 4 Формировать паспорт ------------------------

Глоссарий H : высота аппарата, м; S : толщина стенки аппарата, м; D : внутренний диаметр обечайки аппарата, м; Df : диаметр фундамента, м G : вес колонны в рабочем состоянии, Н; CF: коэффициент неравномерности сжатия грунта, Н/м 3; Е : модуль продольной упругости, Па; с : сумма прибавок к расчетной толщине стенки, м.