Конспект лекций case cals. Конспект_САСТ-2. Конспект лекций по дисциплине case и cals технологии по направлению подготовки
 Скачать 3.53 Mb.
|
|
3. Методика IDEF0/SADT. Функциональная модель 3.1. Методология SADT/IDEF0 SADT-моделью называется описание системы с помощью SADT. В SADT- моделях используются как естественный, так и графический языки. Естествен- ный язык служит для передачи информации о конкретной системе. При этом ис- точником естественного языка являются люди, описывающие систему. Графиче- ский язык SADT определённым образом организует естественный язык. Источ- ником графического языка служит сама методология SADT. С точки зрения SADT модель может быть сосредоточена либо на функциях системы, либо на её объектах. SADT-модели, ориентированные на функции, принято называть функциональными моделями, а ориентированные на объекты системы — моделями данных. Функциональная модель представляет с требуемой степенью детализации систему функций, которые отражают свои взаимоотношения через объекты сис- темы. Модели данных представляют собой подробное описание объектов систе- 63 мы, связанных системными функциями. Полная методология SADT поддержи- вает создание множества моделей для более точного описания сложной системы. Методология SADT/IDEF0 представляет собой совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT ото- бражает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Основные элементы методологии SADT/IDEF0 основываются на следую- щих концепциях: –– графическое представление блочного моделирования — графика блоков и дуг SADT-диаграммы — отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и вы- ходящими из него; –– строгость и точность — выполнение правил SADT требует достаточной строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на действия аналитика; –– связность диаграмм — блоки нумеруются специальным образом; –– уникальность меток и наименований — отсутствие повторяющихся имён; –– синтаксические правила для графических символов (блоков и стрелок); –– разделение входов и управлений — правило определения роли данных; –– отделение организации от функции, т.е. исключение влияния организа- ционной структуры на функциональную модель. Методология SADT/IDEF0 может использоваться для моделирования ши- рокого круга систем и определения требований и функций, а затем для разработ- ки системы, которая удовлетворяет этим требованиям и реализует эти функции. Для уже существующих систем SADT/IDEF0 может быть использована для ана- лиза функций, выполняемых системой, а также для указания механизмов, по- средством которых они осуществляются. 64 3.1.1. Методологические понятия Одним из основных понятий стандарта IDEF0 является декомпозиция (Decomposition). Принцип декомпозиции применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. При этом уровень детализации процесса определя- ется непосредственно разработчиком модели. Декомпозиция позволяет посте- пенно и структурированно представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм. Модель IDEF0 всегда начинается с представления системы как единого целого –– одного функционального блока с интерфейсными дугами, уходящими за пределы рассматриваемой области. Такая диаграмма с одним функциональ- ным блоком называется контекстной диаграммой и обозначается идентификато- ром «А-0». В пояснительном тексте к контекстной диаграмме должна быть указана цель (Purpose) построения диаграммы в виде краткого описания и зафиксирована точка зрения (Viewpoint). Фактически цель определяет соответствующие области в исследуемой системе, на которых необходимо фокусироваться в первую оче- редь. Точка зрения определяет основное направление развития модели и уровень необходимой детализации. Чёткое фиксирование точки зрения позволяет разгру- зить модель, отказавшись от детализации и исследования отдельных элементов, не являющихся необходимыми, исходя из выбранной точки зрения на систему. В процессе декомпозиции функциональный блок, который в контекстной диаграмме отображает систему как единое целое, подвергается детализации на другой диаграмме. Получившаяся диаграмма второго уровня содержит функ- циональные блоки, отображающие главные подфункции функционального блока контекстной диаграммы, и называется дочерней (Child Diagram) по отношению к нему, а каждый из функциональных блоков, принадлежащих дочерней диаграм- ме, соответственно называется дочерним блоком (Child Box). В свою очередь, функциональный блок-предок называется родительским блоком по отношению к дочерней диаграмме (Parent Box), а диаграмма, к которой он принадлежит, –– 65 родительской диаграммой (Parent Diagram). Каждая из подфункций дочерней диаграммы может быть далее детализирована путём аналогичной декомпозиции соответствующего ей функционального блока. В случае декомпозиции функцио- нального блока все интерфейсные дуги, входящие в данный блок или исходящие из него, фиксируются на дочерней диаграмме. Каждый блок имеет свой уникальный порядковый номер на диаграмме (цифра в правом нижнем углу прямоугольника), а обозначение под правым уг- лом указывает на номер дочерней для этого блока диаграммы. Отсутствие этого обозначения говорит о том, что декомпозиции для данного блока не существует. Для каждого из элементов IDEF0 (диаграмм, функциональных блоков, ин- терфейсных дуг) существующий стандарт подразумевает создание и поддержа- ние набора соответствующих определений, ключевых слов, повествовательных изложений и т.д., которые характеризуют объект, отображённый данным эле- ментом. Этот набор называется глоссарием (Glossary) и является описанием сущности данного элемента. 3.1.2. Точка зрения С методической точки зрения при моделировании полезно использовать мнения экспертов, имеющих разные взгляды на предметную область. Однако при разработке каждой модели должна существовать единственная, заранее оп- ределённая точка зрения. Обычно наименованием точки зрения является название должности или подразделения. Может оказаться необходимым построение моделей с разных точек зрения для детального отражения всех особенностей моделируемой системы. Тогда в прикреплённых диаграммах кратко документируют и другие точки зрения. 3.1.3. Иерархия диаграмм Построение IDEF0-модели начинается с представления всей системы в ви- де простейшей компоненты — одного блока и стрелок, изображающих интер- фейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет 66 всю систему как единое целое, то имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг — они также представляют полный набор внеш- них интерфейсов системы в целом. Далее блок, который представляет систему в качестве единого модуля, де- тализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединённых интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исход- ной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каж- дая из которых представлена как блок, границы которого определены интер- фейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть разбита подобным образом для более детального представления. Во всех случаях каждая подфунк- ция может содержать только те элементы, которые входят в исходную функцию. Кроме того, модель не может опустить какие-либо элементы, так как родитель- ский блок и его интерфейсы обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего доба- вить, и из него не может быть ничего удалено. Модель IDEF0 представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные части, которые представлены в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является де- композицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграм- мы. Стрелки, входящие в блок и выходящие из него, на диаграмме верхнего уровня являются теми же, что и стрелки, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из неё, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы. Все граничные дуги должны продолжаться на родительской диа- грамме, чтобы она была полной и непротиворечивой. 67 3.1.4. Принципы ограничения сложности IDEF0-диаграмм Обычно IDEF0-модели несут в себе сложную и концентрированную ин- формацию. Поэтому, чтобы ограничить их перегруженность и сделать удобочи- таемыми, в стандарте приняты соответствующие ограничения сложности: –– ограничение количества функциональных блоков на каждом уровне де- композиции тремя–шестью (верхний предел (шесть) заставляет разра-ботчика использовать иерархии при описании сложных предметов, а нижний предел (три) гарантирует, что на соответствующей диаграмме достаточно деталей, что- бы оправдать её создание); –– ограничение количества подходящих к одному функциональному блоку (выходящих из одного функционального блока) интерфейсных дуг четырьмя. 3.1.5. Дисциплина групповой работы над разработкой IDEF0- модели Стандарт IDEF0 содержит набор процедур, позволяющих разрабатывать и согласовывать модель большой группой людей, принадлежащих к разным об- ластям деятельности моделируемой системы. Обычно процесс разработки явля- ется итеративным и состоит из следующих условных этапов. –– Создание модели группой специалистов, относящихся к различным сферам деятельности предприятия, называемых авторами (Authors). Построение первоначальной модели является динамическим процессом, в течение которого авторы опрашивают компетентных лиц о структуре различных процессов. На основе имеющихся положений, документов и результатов опросов создаётся черновик (Model Draft) модели. –– Распространение черновика для рассмотрения, согласований и коммен- тариев. На этой стадии происходит обсуждение черновика модели с широким спектром компетентных лиц (читателями). При этом каждая из диаграмм черно- вой модели письменно критикуется и комментируется, а затем передаётся авто- ру. Автор в свою очередь также письменно соглашается с критикой или отверга- ет её с изложением логики принятия решения и вновь возвращает откорректиро- 68 ванный черновик для дальнейшего рассмотрения. Этот цикл продолжается до тех пор, пока авторы и читатели не придут к единому мнению. –– Официальное утверждение модели. Утверждение согласованной модели происходит руководителем рабочей группы в том случае, если у авторов модели и читателей отсутствуют разногласия по поводу её адекватности. Окончательная модель является согласованным представлением о системе с заданной точки зрения и для заданной цели. 3.2. Синтаксис и семантика моделей SADT/IDEF0 Нотация IDEF0 крайне проста. Она содержит только две сущности — бло- ки и стрелки. Функциональные блоки (Activity Box) задают действия. Функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника. Он задаёт некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулиро- вано в глагольном наклонении (например, «проверить документацию», а не «проверка документации»). Для выполнения действия могут потребоваться входные данные (сырьё, информация и т.д.). В результате мы получаем что-либо на выходе. 3.2.1. Интерфейсные дуги Потоки информации обозначаются интерфейсными дугами (называемые также потоками или стрелками) (Arrow). Интерфейсная дуга отображает элемент системы, который обрабатывается функциональным блоком или оказывает иное влияние на функцию, отображённую данным функциональным блоком (см. рис. 3.1). Графическим отображением интерфейсной дуги является однонаправлен- ная стрелка. Каждая интерфейсная дуга должна иметь своё уникальное наимено- вание (Arrow Label). По требованию стандарта, наименование должно быть обо- ротом существительного. Началом и концом каждой функциональной дуги мо- 69 гут быть только функциональные блоки, при этом источником может быть толь- ко выходная сторона блока, а приёмником — любая из трёх оставшихся. Каждый функциональный блок должен иметь, по крайней мере, одну управляющую ин- терфейсную дугу и одну исходящую. Типизацию категорий информации можно описать аббревиатурой ICOM: I (Input), вход — то, что потребляется в ходе выполнения процесса; C (Control), управление — ограничения и инструкции, влияющие на вы- полнение процесса; O (Output), выход — то, что является результатом выполнения процесса; M (Mechanism), исполняющий механизм — то, что используется для вы- полнения процесса, но остаётся неизменным. Рис. 3.1. Функциональный блок и интерфейсные дуги Стрелки входа указывают на сырьё или информацию, потребляемые или преобразуемые функциональным блоком для производства чего-либо на выходе. Поскольку возможно существование блока, ничего не преобразующего и не из- меняющего, то наличие входных стрелок не является обязательным. Стрелки входа направлены в левую сторону прямоугольника. 70 Стрелки управления отвечают за управлением тем, когда и как выполняет- ся функциональный блок. Поскольку управление контролирует поведение функ- ционального блока при создании чего-либо на выходе, то как минимум одна стрелка управления должна присутствовать у каждого блока. Стрелка управле- ния направлена в верхнюю сторону прямоугольника. Управление остаётся неизменным при работе блока. Если же некая инст- рукция или правило должно быть изменено блоком, то соответствующую ин- формацию следует рассматривать не как управление, а как входные данные. В случае, когда неясно, относить стрелку к входу или к управлению, следует отне- сти её к управлению, вплоть до разрешения неясности. Стрелки выхода указывают на наличие продукции или информации, полу- чаемых в результате работы функционального блока. У каждого блока должен быть хотя бы один выход. Стрелки выхода направлены из правой стороны пря- моугольника. Стрелки механизма исполнения указывают на ресурсы, которые непосред- ственно выполняют моделируемое действие (например, персонал, техника, обо- рудование). Они могут отсутствовать, если не являются необходимыми для дос- тижения поставленной цели моделирования. Стрелки механизма исполнения на- правлены в нижнюю сторону прямоугольника. 3.2.2. Комбинированные стрелки Выделяют пять основных видов комбинированных стрелок: выход–вход, выход–управление, выход–механизм исполнения, выход–обратная связь на управление, выход–обратная связь на вход. Стрелка выход–вход применяется, когда один из блоков должен полно- стью завершить работу перед началом работы другого блока (рис. 3.2). 71 Рис. 3.2. Комбинированная стрелка выход–вход Стрелка выход–управление показывает, что один блок управляет работой другого (рис. 3.3). Рис. 3.3. Комбинированная стрелка выход–управление Стрелки выход–механизм исполнения показывают, что выход одного функционального блока применяется в качестве инструментария для работы второго (рис. 3.4). 72 Рис. 3.4. Комбинированная стрелка выход–механизм исполнения Стрелка выход–обратная связь на управление применяется в случае, когда зависимый блок корректирует исполнение управляющего блока (рис. 3.5). Стрелка выход–обратная связь на вход обычно применяется для описания циклов повторной обработки чего-либо (рис. 3.6). Стрелка изображается под блоком. Кроме того, возможно применение данной связи при повторном исполь- зовании бракованной продукции. Рис. 3.5. Комбинированная стрелка выход–обратная связь на управление 73 Рис. 3.6. Комбинированная стрелка выход–обратная связь на вход 3.2.3. Разъединение и соединение стрелок Выход функционального блока может быть использован в нескольких бло- ках. В IDEF0 предусматривается соединение и разъединение стрелок. Разъеди- нённые или объединённые стрелки могут иметь наименования, отличающиеся от наименования исходной стрелки. Совокупность исходной и разъединённых или объединённых стрелок называется связанными стрелками. Эта техника применя- ется для того, чтобы отразить использование только части сырья или информа- ции, обозначаемых исходной стрелкой (рис. 3.7). 74 Рис. 3.7. Разъединение и переименование стрелок 3.2.4. Туннели По методике все элементы, присутствующие на вышележащих диаграм- мах, должны присутствовать и на нижележащих. Но это может загромождать разработку излишними подробностями. Для управления уровнем детализации используются туннели. Если одна из стрелок отсутствует на родительской диа- грамме (обычно в связи с несущественностью на определённом уровне абстрак- ции) и не связана с другими стрелками родительской диаграммы, то точка входа или выхода этой стрелки обозначается туннелем. Графически это обозначается обрамлением соответствующего конца стрелки круглыми скобками. Стрелка, выходящая из туннеля, называется стрелкой импорта ресурсов (рис. 3.8). Рис. 3.8. Стрелка, выходящая из туннеля Стрелка, входящая в туннель, называется стрелкой подразумевания ресур- са (рис. 3.9). 75 Рис. 3.9. Стрелка, входящая в туннель 3.3. Пример. Метамодель IDEF0 В качестве примера опишем метамодель IDEF0, то есть обозначим элемен- ты диаграммы наиболее общими понятиями и проведём декомпозицию [11]. Для уменьшения объёма составим только контекстную диаграмму и её декомпози- цию. Вначале рисуется контекстная диаграмма, состоящая, как правило, из од- ного блока (рис. 3.10). Здесь изображены все элементы в общем виде. Входной поток разбит на группы: –– материальные потоки; –– информационные потоки; –– энергетический поток; –– финансовый поток. Аналогично разбит и выходной поток: –– материальные потоки; –– информационные потоки; –– финансовый поток. 76 Рис. 3.10. Контекстная диаграмма Далее происходит первая декомпозиция — декомпозиция контекстной диаграммы (рис. 3.11). На ней представлены основные действия, которые долж- ны быть выполнены для реализации модели. Далее производится декомпозиция каждой диаграммы в отдельности. Пре- доставляем читателю возможность это сделать самостоятельно. 77 Рис. 3.11. Декомпозиция контекстной диаграммы |