Конспект лекций case cals. Конспект_САСТ-2. Конспект лекций по дисциплине case и cals технологии по направлению подготовки
 Скачать 3.53 Mb.
|
|
1.7 Развитие системных представлений в науке и практике Системность мироздания и процессов его познания впервые была осознана философией приблизительно за 100 лет до возникновения этого понятия в науке и практике. Кибернетика. Историческим предвестником современных системных представлений были работы М.А. Ампера. Используя системные представления, говорил о необходимости формирования науки об управлении государством, ко- торую назвал кибернетикой (наукой об управлении). Почти одновременно с Ам- пером польский ученый-философ Б. Трентовский издал свою книгу "Отношение философии к кибернетике как искусству управления народом", где говорил об управлении государством как системой. Однако идеи кибернетики середины XIX века были забыты и человечество вернулось к ним, когда вышли в свет труды русского ученого А. А. Богданова, создавшего новую науку - тектологию - "всеобщую организационную науку" (его работы вышли в свет в 1911 - 1925 гг). Она не только по своим идеям пред- восхитила идеи современной кибернетики Н. Винера, но и внесла свой ориги- нальный вклад в системные представления. В частности Богданов А.А. дал поня- тие организации и считал, что организация системы тем выше, чем сильнее свойства целого отличаются от простой суммы его частей. В его трудах рассмат- ривалось понятие открытых и замкнутых систем, обратной связи, устойчивости и изменчивости. Следующей ступенью системных представлений были труды советского физиолога Анохина П.К., который в 1932г. создал теорию, ставшей основой ней- рокибернетики. Его теория получила развитие в биологии, физиологии, филосо- фии, в теории принятия управленческих решений. (приоритет идей Антохина П.К. впоследствии признал Н. Винер). Однако общее признание идеи системности приходится на середину ХХ 40 века. Это связано с вышедшей в 1948 году книгой американского математика Н.Винера "Кибернетика". Предметом исследования кибернетики является систе- ма, независимо от ее свойств и особенностей [2,10]. Основной идеей кибернетики Винера является подобие процессов управ- ления и связи в машинах, живых организмах и обществе. Эти процессы заклю- чаются в приеме, передаче, хранении и переработке информации. Система, при- нимая информацию, использует ее для выбора оптимального поведения, которое может быть организовано лишь при использовании свойств обратной связи. Н. Винер почти одновременно со статистиком Р. А. Фишером и Р. Шенноном раз- работали статистическую теорию количества информации отождествив инфор- мацию с отрицательной энтропией, которая становится наряду с понятиями ве- щества и энергии фундаментальными характеристиками явлений природы. И хотя Н. Винер рассматривал свои идеи применительно только к систе- мам, где возможна замена качественной стороны информации количественной; принципы управления применимы только для систем, имеющих четкое фор- мальное описание; а при моделировании интеллекта учитывается только логика, "кибернетика пускала тысячи корней, вербовала тысячи агентов*. Появилась ки- бернетика техническая, биологическая, медицинская, экономическая, лингвис- тическая и .т.д.". Кибернетика Винера внесла свой вклад в теорию имитационного модели- рования на ЭВМ, что позволило производить анализ систем на этапе их проекти- рования, производить синтез систем; привела к всеобщей компьютеризации об- щества, подготовила базу для создания общей теории систем. Системотехника вызвана к жизни появлением больших технических сис- тем, которые могут иметь огромное количество разнообразных составляющих, часто разбросанных по обширной территории и объединенных в одно целое средствами автоматизированного управления, что требует высокой скорости пе- реработки информации. Последнее возможно только с использованием ЭВМ. Приблизительно в середине ХХ столетия, системотехника как наука нача- ла формироваться когда началась ломка сложившихся традиций в инженерной 41 практике. Это объяснялось: 1. потребностями повышения производительности труда и созданием больших систем; 2. формированием нового методологического принципа науки и практики - системного подхода; Цель создания системотехники - "сократить разрывы во времени между научными открытиями и их приложением и между возникновением человече- ских потребностей и производством новых систем, призванных удовлетворить эти потребности" Методологией системотехники является методология системного подхода - методология планирования, разработки и создания систем как единого целого. Создателем системы является системотехник - "инженер инженеров", спе- циалист широкого профиля, способный объединить специалистов разных специ- альностей, связать множество решений частных задач в единое, подчинив общей цели. Системный анализ является родственным к системотехнике направлением, но обычно понимается более широко, охватывая нетехнические вопросы проек- тирования, организации и управления. Объектами его исследования являются большие и сложные системы, кото- рые являются одновременно открытыми (взаимодействующими с внешней сре- дой) и в состав которых входит человеческий фактор. Основу методологии системного анализа так же составляет системный подход, для которого определяющим является представление о целостности ис- следуемых, проектируемых и синтезируемых объектов. Методологически сис- темный анализ направлен на исследование причин сложности систем и их устра- нения. Системный анализ является междисциплинарной наукой объединяющей как неформальные эвристические, так и математические методы. Общая теория систем является следующим шагом развития науки о систе- мах. Ее формирование началось со второй половины ХХ века и еще далеко не 42 завершено. Предметом ее исследования является классы систем, объединенных не только по традиционным признакам (биологические, технические, социальные и т.д. системы), но и по видам отношений элементов в системе. Под термином "отношение" понимается: структура, информация, ограничение, организация, управление и т.п. Наименьшими классами систем являются классы изоморфных систем. В качестве представителя такого класса выбирается абстрактная система, описание которой стандартно и представимо с помощью ЭВМ. Областью исследования науки о системах являются свойства классов сис- тем, которые образуют разбиение множества систем на подмножества, что соот- ветствует в традиционной науке подразделению на отдельные дисциплины и специальности. Знания в науке о системах может быть получено как знания о классах сис- тем математически или путем моделирования на ЭВМ. Развитие системных представлений изображено на рис. 1.7. рис. 1.7. Развитие системных представлений Примерами математически полученных знаний о системах могут служить 43 принципы максимума энтропии и минимума информации, закон необходимого разнообразия Эшби. Примерами знаний, полученных моделированием на ЭВМ являются влия- ние количества переменных и связности системы на ее устойчивость, влияние взаимосвязи между структурами и поведением системы и т.д. 2 МЕТОДИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ 2.1 CASE технологии Современное проектирование сложных информационных систем исполь- зует новые информационные технологии и программные средства поддержки системного инжиниринга - CASE технологии и средства. В основе CASE технологий лежат соответствующие методы и методики, описывающие различные свойства систем, важные, например, с точки зрения их автоматизации, а также позволяющие количественно оценить параметры проек- тов. Основное назначение средств бизнес-моделирования — обеспечение по- нимания функционирования бизнес-процессов компании на всех уровнях орга- низации. Бизнес-модель даёт целостную картину жизнедеятельности организа- ции, согласовывает разные точки зрения на постоянно развивающуюся деятель- ность компании. Для наглядной демонстрации бизнес-процессов компании, ана- лиза её архитектуры в целом и принятия решений об оптимизации её деятельно- сти имеются специальные методики и языки моделирования. Существующие средства проектирования бизнес-процессов применяют один из следующих подходов: 1) использование одной методологии и одной нотации проектирования для решения некоторой задачи (UML); 2) использование одной нотации для отображения нескольких разных то- чек зрения на одну проблему (BPMN); 44 3) использование нескольких методологий и нескольких нотаций для ре- шения некоторой общей задачи (IDEF, DFD). Семейство IDEF состоит из методологий, у каждой из которых есть чёткие границы применения и краткая, лаконичная нотация. Причём методологии в сво- ей основе имеют разные парадигмы. Так, например, SADT/IDEF0, дополненные IDEF3 и DFD, а также IDEF1 представляют собой структурный подход к по- строению бизнес-модели. В то время как IDEF2 использует аппарат имитацион- ного моделирования, а IDEF4 — представляет объектный подход к проектирова- нию. При этом возникает проблема совмещения этих методологий. Решением является выбор точки зрения рассмотрения задачи. Каждый аналитик смотрит на проблему со своей точки зрения и использует свою нотацию. Общее представле- ние о всех нотациях должен иметь руководитель проекта, а аналитики ограничи- ваются знанием только своей области. BPMN использует единую нотацию для отображения разных точек зрения на бизнес-процессы компании. При этом данная нотация в общем сложнее каж- дой отдельно взятой нотации IDEF. В случае UML сделана попытка разработки единой нотации и единой ме- тодологии описания и моделирования бизнес-процессов. Создание UML стало попыткой заменить все остальные объектные парадигмы и выработать унифици- рованный метод построения бизнес-моделей. Однако для бизнес-аналитиков данный подход достаточно сложен, так как требует отказа от хорошо известных и привычных процедурных подходов и перехода к объектно-ориентированному мышлению. Кроме того, UML преподносится как язык моделирования общего назначения, который пытается достигнуть совместимости со всеми возможными языками разработки, что требует от аналитика знания не только нотации в це- лом, но и развитых навыков программирования. Поэтому UML со временем плавно переместился от общих задач бизнес-проектирования в сторону разра- ботки программных систем. Следует отметить также, что нотация UML имеет тенденцию к неограниченному усложнению. 45 Хотя IDEF принадлежит к первому поколению средств моделирования бизнес-процессов, данное средство является при этом востребованным в сфере моделирования бизнес-процессов. Так, например, IDEF0 может применяться при проектировании жизненного цикла бизнес-процесса, т. е. для создания функцио- нальной модели, которая является структурированным отображением функций производственной системы или среды, а также информации и объектов, связы- вающих эти функции. IDEF1 тесно связан с проектированием, разработкой, экс- плуатацией баз данных, т. е. применяется для построения информационной мо- дели, которая представляет структуру информации, необходимую для поддерж- ки функций производственной системы или среды. IDEF2 позволяет построить динамическую модель меняющегося во време- ни поведения функций, информации и ресурсов производственной системы или среды. IDEF3 используется для разработки диаграмм перехода состояний и ав- томатного проектирования, т. е. для сбора информации о состоянии моделируе- мой системы, и представляет собой структурный метод, показывающий причин- но-следственные связи и события. IDEF4 расширяет структурную модель объ- ектно-ориентированными средствами. Диаграммы потоков данных DFD показывают, как обрабатывает информа- цию каждый процесс, а также демонстрируют взаимодействие процессов друг с другом. Методика DFD рассматривается как дополнительное средство модели- рования к IDEF0 наряду с IDEF3. UML - язык моделирования сложных систем. UML привнёс в бизнес- проектирование новую парадигму — структурный подход IDEF был полностью заменён на объектно-ориентированный подход. Концепция моделирования бизнес-процессов на основе нотации BPMN и языка моделирования BPML - это моделирование третьего поколения, позво- ляющее создавать новые процессы «налету». В данной теме изучаются основные элементы языка BPML, при этом BPMN рассматривается как графическая нота- ция языка BPML. Описываются основные элементы этой нотации. 46 2.2. Понятие бизнес-процесса Бизнес-процесс определяется как логически завершённый набор взаимо- связанных и взаимодействующих видов деятельности, поддерживающий дея- тельность организации и реализующий её политику, направленную на достиже- ние поставленных целей [1, 2]. Бизнес-модель определяется как формализованное (графическое, таблич- ное, текстовое, символьное) описание бизнес-процессов, отражающее реально существующую или предполагаемую деятельность предприятия [1]. Моделирование бизнес-процессов включает следующие цели: –– обеспечение понимания структуры организации и динамики происхо- дящих в ней процессов; –– обеспечение понимания текущих проблем организации и возможностей их решения; –– обеспечение единого восприятия заказчиками, пользователями и разра- ботчиками целей и задач организации; –– создание основы для формирования требований к программному обес- печению, автоматизирующему бизнес-процессы организации. Модель бизнес-процесса должна определять: –– процедуры (функции, работы), которые необходимо выполнить для по- лучения заданного конечного результата; –– последовательность выполнения процедур; –– механизмы контроля и управления в рамках рассматриваемого бизнес- процесса; –– субъекты выполнения процедур процесса; –– входящие документы / информацию, используемые каждой процедурой процесса; –– исходящие документы / информацию, генерируемые процедурами про- цесса; –– ресурсы, требующиеся для выполнения каждой процедуры процесса; –– документацию / условия, регламентирующие выполнение процедуры; 47 –– параметры, характеризующие выполнение процедур и процесса в це- лом. 2.3. Подход к моделированию бизнес-процессов При описании деятельности той или иной организации необходимо пом- нить, что крайне важным моментом является постановка и формализация цели описания. Своеобразным шаблоном при моделировании деятельности организации является графическое представление, которое отражает поведение компании как системы, позволяя разложить стратегические цели компании на отдельные со- ставляющие и довести их до конечных исполнителей. При этом вся деятельность разбивается на три уровня: 1) уровень целей; 2) уровень окружающей среды; 3) уровень внутренней организации. Процессы первого уровня формулируют проблемную ситуацию, которую решает организация, и ставят глобальную цель для всей компании, в результате чего формируются: –– миссия, видение и философия организации; –– направление развития бизнеса; –– ключевые показатели, релевантные для оценки достижения глобальной цели (рост, прибыльность, эффективность и пр.). Процессы второго уровня координируются результатами процессов перво- го уровня и связывают текущую деятельность подразделений и исполнителей с формализованными целями организации, в результате чего осуществляется: –– выявление угроз, возможностей, слабых и сильных сторон; –– стратегический анализ и выработка стратегических альтернатив дея- тельности компании; –– выбор способов достижения поставленной глобальной цели для форми- рования конкурентоспособного предложения на рынке; 48 –– определение точек контроля, нормативных значений параметров, харак- теризующих качество выполнения последующих процессов текущей операцион- ной деятельности. На третьем уровне выполняются следующие действия: –– выявляются и формируются элементы организации; –– определяются отношения между элементами, реализующие целена- правленное функционирование организации; –– выбираются способы реализации связей между элементами; –– множество образованных связей и отношений между элементами упо- рядочиваются в структуру организации, а характеристики выбранных способов связей и основные требования к функционированию элементов являются требо- ваниями к информационной системе, которая будет осуществлять данную связь; –– проектируются процессы текущей операционной деятельности, отчёт- ность, документооборот. В результате такого моделирования строятся управляющие процессы, яв- ляющиеся ортогональными к процессам оперативной деятельности. Переход от уровня к уровню понимается именно как процесс, а на графической схеме полу- чается два ортогональных направления процессов: одно (горизонтальное) — оперативное, второе (вертикальное) — управления. Причём информацией для вертикального процесса, кроме внешней информации, является результат про- цессов последующих уровней, в то время как результат процесса предыдущего уровня является управляющей информацией для процессов последующего уров- ня. Таким образом реализуется управляющая обратная связь. 49 2.4. Базовые понятия в области формальных языков описания бизнес-процессов 2.4 .1. Системы управления бизнес-процессами Компьютерные системы, основанные на процессном подходе к управле- нию бизнес-системами, получили название систем управления бизнес- процессами или BPM-систем (Business Process Management) 1 BPM-система должна выполнять две основные роли: –– формировать единый язык описания управления бизнес-процессами; –– обеспечивать быструю интеграцию в рамках единого процесса деятель- ности сотрудников и компьютерных систем предприятия. 2.4 .2. Математические основы языков описания бизнес-процессов В основе большинства языков описания бизнес-процессов лежит одна из двух математических теорий: –– теория сетей Петри; –– концепция «π-исчисления» («Pi calculus»). Теория сетей Петри основана на классической теории графов. Теория включает графическую нотацию — систему графических обозначений, на основе которых можно строить соответствующие графы. Считается, что использование для описания BPM-систем концепции сетей Петри в явном виде неудобно. Тем не менее ряд формальных языков описания бизнес-процессов (например, WPDL и XPDLкоалиции WfMC) включают в себя многие понятия и концепции сетей Петри, такие как узлы, переходы, условия и т.д. Концепция π-исчисления была разработана в конце 80-х г. XX в. Робином Милнером и основана на алгебре параллельных процессов. В отличие от сетей Петри, математическими объектами π-исчисления являются не графы, а выраже- ния над элементами специальных множеств и преобразования над этими выра- 1 Многие термины в области управления бизнес-процессами ещё не устоялись. Поэтому в литературе можно встретить разные названия одинаковых по сути терминов. Так, например, WorkFlow-системы, DocFlow-системы являются частными случаями BPM-систем и т.п. |