ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ Лекция 4 Специфические модели системного анализа. Стандарты семейства IDEF.
ТЕМА 4. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА. СТАНДАРТЫ СЕМЕЙСТВА IDEF Содержание 4 ой лекции: 1. Методологии моделирования предметной области. 2. Функционально ориентированные и объектно ориентированные методологии описания предметной области. 3. Функциональная методика IDEF 0. 4. Методология описания бизнес процессов IDEF 3. 2
1. Методологии моделирования предметной области В основе проектирования информационной системе (ИС) лежит моделирование предметной области. Для того чтобы получить адекватный предметной области проект ИС в виде системы правильно работающих программ, необходимо иметь целостное, системное представление модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной системы. При этом под моделью предметной области понимается некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию – быть адекватной этой области. 3
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. 4
К моделям предметных областей предъявляются следующие требования: a) формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной области; b) понятность для заказчиков и разработчиков на основе применения графических средств отображения модели; c) реализуемость, подразумевающая наличие средств физической реализации модели предметной области в ИС; d) обеспечение оценки эффективности реализации модели предметной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей. Для реализации перечисленных требований, как правило, строится система моделей, которая отражает структурный и оценочный аспекты функционирования предметной области. 5
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. 6
2. Функционально ориентированные и объектно ориентированные методологии описания предметной области Процесс бизнес моделирования может быть реализован в рамках различных методик, отличающихся прежде всего своим подходом к тому, что представляет собой моделируемая организация. В соответствии с различными представлениями об организации методики принято делить на объектные и функциональные (структурные). Объектные методики рассматривают моделируемую организацию как набор взаимодействующих объектов – производственных единиц. Объект определяется как осязаемая реальность – предмет или явление, имеющие четко определяемое поведение. Целью применения данной методики является выделение объектов, составляющих организацию, и распределение между ними ответственностей за выполняемые действия. 7
Функциональные методики, наиболее известной из которых является методика IDEF, рассматривают организацию как набор функций, преобразующий поступающий поток информации в выходной поток. Процесс преобразования информации потребляет определенные ресурсы. Основное отличие от объектной методики заключается в четком отделении функций (методов обработки данных) от самих данных. С точки зрения бизнес моделирования каждый из представленных подходов обладает своими преимуществами. Объектный подход позволяет построить более устойчивую к изменениям систему, лучше соответствует существующим структурам организации. Функциональное моделирование хорошо показывает себя в тех случаях, когда организационная структура находится в процессе изменения или вообще слабо оформлена. Подход от выполняемых функций интуитивно лучше понимается исполнителями при получении от них информации об их текущей работе. 8
3. Функциональная методика IDEF 0 Объектами функционального моделирования и структурного анализа по методологии IDEF 0 являются организационно экономические и производственно тех ническиесистемы. Методология IDEFO основана на следующих концептуальных положениях: Модель — искусственный объект, представляющий собой отображение (образ) системы ее компонентов. Считается, что М моделирует А, если М отвечает но вопросы относительно А. Функциональный блок, отображающий моделируемую систему в целом (блок АО), и блоки на любом уровне декомпозиции являются преобразующими блоками. Преобразующий блок — блок IDEFO диаграммы, преобразующий входы в выходы под действием управлений при помощи «меха низмов » . 9
Структура функционального блока 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 материальных объектов, рас пределенное во времени. Информационный поток распределенное во времени. — множество дискретное информационных множество объектов, 10
Информация, участвующая в процессах, операциях, действиях и деятельности в целом, может быть классифицирована на три группы: 1) ограничительная; 2) описательная; 3) 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 управления (моделирования) и на любом этапе функционирования системы в целом; б) в рамках функционирования конкретного блока. 11
Методологию IDEF 0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Teqnique). Исторически IDEF 0 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). Целью методики является построение функциональной схемы исследуемой системы, описывающей все необходимые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности системы. В основе методологии лежат четыре основных понятия: функциональный блок, интерфейсная дуга, декомпозиция, глоссарий. 12
Функциональный блок (Activity Box) представляет собой некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулировано в глагольном наклонении (например, "производить услуги"). На диаграмме функциональный блок изображается прямоугольником 13
Каждая из четырех сторон функционального блока имеет свое определенное значение (роль), при этом: верхняя сторона имеет значение "Управление" (Control); левая сторона имеет значение "Вход" (Input); правая сторона имеет значение "Выход" (Output); нижняя сторона имеет значение "Механизм" (Mechanism). Интерфейсная 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. 14
Необходимо отметить, что любой функциональный блок по требованиям стандарта должен иметь, по крайней мере, одну управляющую интерфейсную дугу и одну исходящую. Это и понятно – 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. Обязательное наличие управляющих интерфейсных дуг является одним из главных отличий стандарта IDEF 0 от других методологий классов DFD (Data Flow Diagram) и WFD (Work Flow Diagram). 15
Декомпозиция (Decomposition) является основным понятием стандарта IDEF 0. Принцип декомпозиции применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. При этом уровень детализации процесса определяется непосредственно разработчиком модели. Декомпозиция позволяет постепенно и структурировано представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм, что делает ее менее перегруженной и легко усваиваемой. Модель IDEF 0 всегда начинается с представления системы как единого целого – одного функционального блока с интерфейсными дугами, простирающимися за пределы рассматриваемой области. Такая диаграмма с одним функциональным блоком называется контекстной диаграммой. 16
Схема декомпозиции функциональных блоков модели
4. Методология описания бизнес процессов IDEF 3 — способ описания процессов, основной целью которого является обеспечение структурированного метода для описания положение вещей как упорядоченную последовательность событий (действий или работ) с одновременным описанием объектов, имеющих непосредственное отношение к процессу. Технология IDEF 3 хорошо приспособлена для сбора данных, требующихся для проведения структурного анализа системы. В отличие от большинства технологий моделирования бизнес процессов, IDEF 3 не имеет жестких синтаксических или семантических ограничений, делающих неудобным описание неполных или нецелостных систем. Кроме того, автор модели (системный аналитик) избавлен от необходимости смешивать свои собственные предположения о функционировании системы с экспертными утверждениями в целях заполнения пробелов в описании предметной области. На рис. Рассмотрим пример описания процесса с использованием методологии IDEF 3. 20
Описание процесса в методологии IDEF 3
Технология IDEF 3 также может быть использована как метод проектирования бизнес процессов. IDEF 3 моделирование органично дополняет традиционное моделирование с использованием стандарта IDEFO. В настоящее время оно получает все большее распространение как вполне жизнеспособный путь построения моделей проектируемых систем для дальнейшего анализа имитационными методами. Имитационное тестирование часто используют для оценки эксплуатационных качеств разрабатываемой системы, более подробно методы имитационного анализа будут рассмотрены позднее.
4. 1. Синтаксис и семантика моделей IDEF 3 Модели IDEF 3 Основой модели IDEF 3 служит так называемый сценарий бизнес процесса, который выделяет последовательность действий или подпроцессов анализируемой системы. Поскольку сценарий определяет назначение и границы модели, довольно важным является подбор подходящего наименования для обозначения действий. Для подбора необходимого имени применяются стандартные рекомендации по предпочтительному использованию глаголов и отглагольных существительных. Например, "Обработать заказ клиента" или "Применить новый дизайн" — вполне подходящие названия сценариев.
Диаграммы Главной организационной единицей модели IDEF 3 является диаграмма. Взаимная организация диаграмм внутри модели IDEF 3 особенно важна в случае, когда модель заведомо создается для последующего опубликования или рецензирования, что является вполне обычной практикой при проектировании новых систем. В этом случае системный аналитик должен позаботиться о таком информационном наполнении диаграмм, чтобы каждая из них была самодостаточной и в то же время понятной читателю.
Единица работы. Действие Аналогично другим технологиям моделирования действие, или в терминах IDEF 3 "единица работы" (Unit of Work — UOW) — другой важный компонент модели. Диаграммы IDEF 3 отображают действие в виде прямоугольника. Как уже отмечалось, действия именуются с использованием глаголов или отглагольных существительных, каждому из действий присваивается уникальный идентификационный номер. Этот номер не используется вновь даже в том случае, если в процессе построения модели действие удаляется. В диаграммах IDEF 3 номер действия обычно предваряется номером его родителя
Связи выделяют существенные взаимоотношения между действиями. Все связи в IDEF 3 являются однонаправленными, и, хотя стрелка может начинаться или заканчиваться на любой стороне блока, обозначающего действие, диаграммы IDEF 3 обычно организовываются слева направо таким образом, что стрелки начинаются на правой и заканчиваются на левой стороне блоков. В табл. 1 приведены три возможных типа связей.
Примеры типов связей: Связь типа "Предшествование" между действиями 1. 1 и 1. 2 Объектная связь между действиями 1. 1 и 1. 2 Связь типа "Нечеткое отношение"
Соединения Завершение одного действия может инициировать начало выполнения сразу нескольких других действий, или, наоборот, определенное действие может требовать завершения нескольких других действий для начала своего выполнения. Соединения разбивают или соединяют внутренние потоки и используются для описания ветвления процесса. Разворачивающие соединения используются для разбиения потока. Завершение одного действия вызывает начало выполнения нескольких других. Сворачивающие соединения объединяют потоки. Завершение одного или нескольких действий вызывает начало выполнения только одного другого действия. В табл. 2 объединены три типа соединений.
Таблица 2. Синхронные соединения модели IDEF 3 Графическое обозначение Тип Вид Разворачивающее И Сворачивающее ИЛИ Все действия начнутся одновременно Все действия закончатся одновременно Может быть, несколько Разворачивающее действий начнутся одновременно Сворачивающее Эксклюзивное ИЛИ Правила инициации Может быть, несколько действий закончатся одновременно Одновременное начало Разворачивающее действий невозможно Сворачивающее Одновременное окончание действий невозможно
Пример во многих спортивных состязаниях выстрел стартового пистолета, запуск секундомера и начало состязания должны произойти одновременно. В противном случае состязание будет нечестным. Синхронное соединение
Указатели — это специальные символы, которые ссылаются на другие разделы описания процесса. Они выносятся на диаграмму для привлечения внимания читателя к каким либо важным аспектам модели. Указатель изображается на диаграмме в виде прямоугольника, похожего на изображение действия. Имя указателя обычно включает его тип (например, ОБЪЕКТ, UOB и т. п. ) и идентификатор. На рис. изображен указатель типа ОБЪЕКТ.
Типы указателей модели IDEF 3 Тип указателя Назначение ОБЪЕКТ (OBJECT) Для описания того, что в действии принимает участие какой-либо заслуживающий отдельного внимания объект ССЫЛКА (GOTO) Для реализации цикличности выполнения действий. Указатель ССЫЛКА может относиться и к соединению ЕДИНИЦА ДЕЙСТВИЯ (Unit of Behavior — UOB) Для помещения на диаграмму дополнительного экземпляра уже существующего действия без зацикливания. Например, если действие "Подсчет наличных" выполняется несколько раз, в первый раз оно создается как действие, а последующие его появления на диаграмме оформляются указателями UOB ЗАМЕТКА (NOTE) Для документирования любой важной информации общего характера, относящейся к изображенному на диаграммах. В этом смысле ССЫЛКА служит альтернативой методу помещения текстовых заметок непосредственно на диаграммах УТОЧНЕНИЕ (Elaboration — ELAB) Для уточнения или более подробного описания изображенного на диаграмме. Указатели УТОЧНЕНИЕ обычно используются для описания логики ветвления у соединений
Вопросы для самопроверки Назовите методологии моделирования предметной области. Краткая характеристика методологию функционально ориентированного описания предметной области. 3. Краткая характеристика методологию объектно ориентированного описания предметной области. 4. Синтаксис и семантика моделей IDEF 0. 5. Синтаксис и семантика моделей IDEF 3. 1. 2. Спасибо за внимание! 33
Скачать презентацию ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ Лекция 4 Специфические модели системного
ОТС Лекция 4.pptx