Конспект лекций case cals. Конспект_САСТ-2. Конспект лекций по дисциплине case и cals технологии по направлению подготовки
 Скачать 3.53 Mb.
|
|
4. Методики IDEF1 и IDEF1X. Информационная модель и модель данных 4.1. Область применения IDEF1 С абстрактной точки зрения при любом роде деятельности производится обработка информации. Движение информации и её изменение называют ин- формационными потоками. Любому бизнес-процессу должен соответствовать определённый информационный поток. Управление информационными потока- ми называется информационным менеджментом. Стандарт IDEF1 был разработан как инструмент для анализа и изучения взаимосвязей между информационными потоками. Целью является структуриза- ция существующей информации. Применение этой методологии позволяет ре- шить следующие задачи: –– выяснить структуру и содержание существующих потоков информации; –– определить, какие проблемы вызваны недостатком управления соответ- ствующей информацией; –– выявить информационные потоки, требующие дополнительного управ- ления для эффективной реализации модели. Модель IDEF1 включает в рассмотрение не только автоматизированные компоненты, базы данных и соответствующую им информацию, но также и ре- альные объекты, такие как сотрудники, помещения и т. д. В отличие от методов разработки структур баз данных (например, IDEF1X), IDEF1 являет ся аналити- ческим методом и используется для выполнения следующих действий: –– определение самой информации и структуры её потоков; –– определение существующих правил и законов, по которым осуществля- ется движение информационных потоков, а также принципов управления ими; –– выяснение взаимосвязей между существующими информационными потоками; 79 –– выявление проблем, возникающих вследствие недостатка качественного информационного менеджмента. Результаты анализа информационных потоков могут быть использованы для стратегического и тактического планирования деятельности и улучшения информационного менеджмента. Обычно методологию IDEF1 используют при исследовании движения по- токов информации и принципов управления ими на начальном этапе процесса проектирования корпоративной информационно-аналитической системы. Методология IDEF1 позволяет на основе простых графических изображе- ний моделировать информационные взаимосвязи и различия между: –– реальными объектами; –– физическими и абстрактными зависимостями, существующими среди реальных объектов; –– информацией, относящейся к реальным объектам; –– структурой данных, используемой для приобретения, накопления, при- менения и управления информацией. 4.2. Концепции IDEF1 При построении информационной модели изучаются две предметные об- ласти: 1) совокупность физических и интеллектуальных объектов, таких как лю- ди, места, вещи, идеи и т.д., а также все свойства этих объектов и завсимости между ними; 2) информационная область, включающая в себя существующие инфора- ционные отображения объектов первой области и их свойств. Таким образом, IDEF1 есть инструмент для исследования соответствия вышеуказанных областей и установления строгих правил и механизмов измене- ния объектов информационной области при изменении соответствующих им объектов реального мира. 80 4.3. Область применения IDEF1X IDEF1X является методом для разработки реляционных баз данных и ис- пользует условный синтаксис для построения концептуальной схемы. Концепту- альной схемой называется универсальное представление структуры данных, не- зависимое от конечной реализации базы данных и аппаратной платформы. Буду- чи статическим методом разработки, IDEF1X изначально не предназначен для динамического анализа по принципу «как есть», тем не менее, он иногда приме- няется в этом качестве как альтернатива методу IDEF1. Методика IDEF1X разработана для построения реляционных информаци- онных систем, поскольку: –– требует от проектировщика определить ключевые атрибуты, чтобы от- личить одну сущность от другой; –– в тех случаях, когда более чем один атрибут является однозначно иден- тифицирующим сущность, проектировщик должен определить один из этих ат- рибутов первичным ключом, а все остальные вторичными. При совпадении терминологий IDEF1X и IDEF1 их теоретические концеп- ции имеют отличия. Сущность в IDEF1X описывает собой совокупность или на- бор экземпляров, похожих по свойствам, но однозначно отличаемых друг от друга по одному или нескольким признакам. Каждый экземпляр является реали- зацией сущности. Таким образом, сущность в IDEF1X описывает конкретный набор экземпляров реального мира, в отличие от сущности в IDEF1, которая представляет собой абстрактный набор информационных отображений реально- го мира. 4.4. Синтаксис и семантика IDEF1 Методология IDEF1 разделяет элементы структуры информационной об- ласти, их свойства и взаимосвязи на классы. Центральным понятием методоло- гии IDEF1 является понятие сущности. Класс сущностей представляет собой со- 81 вокупность информации, накопленной и хранящейся в рамках предприятия и со- ответствующей определённому объекту или группе объектов реального мира. Основными концептуальными свойствами сущностей в IDEF1 являются: –– устойчивость — информация, имеющая отношение к той или иной сущности, постоянно накапливается; –– уникальность — любая сущность может быть однозначно идентифици- рована из другой сущности. Каждая сущность имеет своё имя и атрибуты (рис. 4.1). Рис. 4.1. Сущность IDEF1 Атрибуты представляют собой характерные свойства и признаки объектов реального мира, относящихся к определённой сущности. Класс атрибутов пред- ставляет собой набор пар, состоящих из имени атрибута и его значения для оп- ределённый сущности. Атрибуты, по которым можно однозначно отличить одну сущность от другой, называются ключевыми атрибутами. Каждая сущность мо- жет характеризоваться несколькими ключевыми атрибутами. Класс взаимосвязей в IDEF1 представляет собой совокупность взаимосвя- зей между сущностями (рис. 4.2). Взаимосвязь между двумя отдельными сущно- стями считается существующей в том случае, когда класс атрибутов одной сущ- ности содержит ключевые атрибуты другой сущности. Каждый из вышеописан- 82 ных классов, согласно методологии IDEF1, имеет своё условное графическое отображение. Рис. 4.2. Взаимосвязь сущностей IDEF1 Имя взаимосвязи всегда выражается в глагольной форме. Если же между двумя или несколькими объектами реального мира не существует установленной зависимости, то с точки зрения IDEF1 между соответствующими им сущностями взаимосвязь также отсутствует. 4.5. Синтаксис и семантика IDEF1X Связи в IDEF1X представляют собой ссылки, соединения и ассоциации между сущностями. Связи — это суть глаголы, которые показывают, как соотно- 83 сятся сущности между собой. Связи отображаются в виде линии между двумя сущностями с точкой на одном конце и глагольной фразой, отображаемой над линией. В зависимости от типа отношения связи могут иметь разную мощность (табл. 4.1). Таблица 4.1 Мощность связей Связь Мощность связи ноль, один или больше один или больше ноль или один точно «n» от «n» до «m» мощность связи описана в тексте примечания «n» Сущность описывается в диаграмме IDEF1X графическим объектом в виде прямоугольника. Каждый прямоугольник, отображающий собой сущность, раз- деляется горизонтальной линией на часть, в которой расположены ключевые по- ля, и часть, где расположены неключевые поля. Верхняя часть называется клю- чевой областью, а нижняя часть — областью данных. Ключевая область содержит первичный ключ для сущности — набор атри- бутов, выбранных для идентификации уникальных экземпляров сущности. Атрибуты первичного ключа располагаются над линией в ключевой облас- ти. Как следует из названия, неключевой атрибут — это атрибут, который не был выбран ключевым. Неключевые атрибуты располагаются под чертой, в об- ласти данных (рис. 4.3). Если сущности в IDEF1X диаграмме связаны, то связь 84 передаёт ключ (или набор ключевых атрибутов) дочерней сущности. Эти атри- буты называются внешними ключами. Внешние ключи определяются как атри- буты первичных ключей родительского объекта, переданные дочернему объекту через их связь. Передаваемые атрибуты называются мигрирующими. Рис. 4.3. Структура сущности При разработке модели зачастую приходится сталкиваться с сущностями, уникальность которых зависит от значений атрибута внешнего ключа. Для этих сущностей (для уникального определения каждой сущности) внешний ключ должен быть частью первичного ключа дочернего объекта. Дочерняя сущность, уникальность которой зависит от атрибута внешнего ключа, называется зависи- мой сущностью. В обозначениях IDEF1X зависимые сущности представлены в виде закруглённых прямоугольников (рис. 4.4). 85 Рис. 4.4. Зависимая от идентификатора сущность Зависимые сущности далее классифицируются на сущности, которые не могут существовать без родительской сущности, и сущности, которые не могут быть идентифицированы без использования ключа родителя (сущности, завися- щие от идентификации). Сущности, независящие при идентификации от других объектов в модели, называются независимыми сущностями. В IDEF1X незави- симые сущности представлены в виде прямоугольников (рис. 4.5). Рис. 4.5. Независимая от идентификатора сущность Концепция зависимых и независимых сущностей усиливается типом взаи- мосвязей между двумя сущностями. При передаче внешнего ключа в дочернюю 86 сущность создаётся идентифицирующая связь между родительской и дочерней сущность. Идентифицирующие взаимосвязи обозначаются сплошной линией между сущностями (табл. 4.2). Таблица 4.2 Типы связей Связь Тип связи идентифицирующая связь неидентифицирующая связь Неидентифицирующие связи, являющиеся уникальными для IDEF1X, так- же связывают родительскую сущность с дочерней. Неидентифицирующие связи используются для отображения другого типа передачи атрибутов внешних клю- чей — передачи в область данных дочерней сущности (под линией). Неидентифицирующие связи отображаются пунктирной линией между объектами. Так как переданные ключи в неидентифицирующей связи не являют- ся составной частью первичного ключа дочерней сущности, то этот вид связи не проявляется ни в одной идентифицирующей зависимости. Основным преимуществом IDEF1X, по сравнению с другими многочис- ленными методами разработки реляционных баз данных, такими как ER и ENALIM, является жёсткая и строгая стандартизация моделирования. Установ- ленные стандарты позволяют избежать различной трактовки построенной моде- ли, что является значительным недостатком ER. 5. Методика IDEF3. Модель процессов 5.1. Назначение методологии IDEF3 предлагает структурный метод описания процессов. Модель описы- вается как упорядоченная последовательность событий. Методика IDEF3 хоро- шо приспособлена для сбора данных. 87 Данная методика не имеет жёстких синтаксических и семантических огра- ничений. Очень часто IDEF3 используют как метод, дополняющий IDEF0. Каждый функциональный блок IDEF0 может быть представлен в виде от- дельного процесса IDEF3. 5.2. Синтаксис и семантика Основой методологии является сценарий (Scenario) бизнес-процесса, осу- ществляющий описание последовательности изменений свойств объекта в рам- ках рассматриваемого процесса. Исполнение каждого сценария сопровождается соответствующим документооборотом, который состоит из двух основных пото- ков — документов, определяющих структуру и последовательность процесса, и документов, отображающих ход его выполнения. 5.2.1. Диаграммы В IDEF3 используется два типа диаграмм, представляющие описание од- ного и того же сценария в разных ракурсах. 1) С помощью диаграмм описания последовательности этапов процесса (Process Flow Description Diagrams, PFDD) документируется последовательность и описание стадий обработки в рамках исследуемого бизнес-процесса. Описание производится с точки зрения стороннего на блюдателя. Ключевыми элементами являются понятия, процесс, логика процесса. 2) Диаграммы перехода состояния объекта (Object State Transition Network, OSTN) используются для иллюстрации трансформаций, которые происходят на каждой стадии бизнес-процесса. При этом описание производится с точки зре- ния самого объекта. 5.2.2. Единица работы Действие в IDEF3 называется единицей работы (Unit of Work, UOW) и обозначается прямоугольником. Действия именуются глаголами или отглаголь- 88 ными существительными. Каждому действию назначается уникальный номер (рис. 5.1). Рис. 5.1. Единица работы 5.2.3. Связи С помощью связей выделяются существенные взаимоотношения между действиями, задавая их последовательность. Все связи однонаправленные. Обычно стрелки рисуют слева направо, выходящими из правой и входящими в левую сторону блоков, либо сверху вниз (что является лишь соглашением, а не нормируется). Выделяют три вида связей (табл. 5.1): –– связь Временно е предшествование показывает, что исходное действие должно завершиться прежде, чем начнётся выполнение конечного действия, а также, что исходное действие может инициировать выполнение конечного дей- ствия; 89 –– связь Объектный поток применяется в случае, когда объект, являющий- ся результатом выполнения исходного действия, необходим для выполнения ко- нечного действия; –– связь Нечёткое отношение используется, если невозможно применить предыдущие типы связей. При помощи связи типа Нечёткое отношение можно, например, описывать параллельные процессы. Корректная интерпретация нечётких связей должна быть документирована в модели. Таблица 5.1 Типы связей Графический символ Название элемента Назначение Временно е предшество- вание (Temporal Precedence) Исходное действие должно завер-шиться прежде, чем конечное действие сможет на- чаться. Объектный поток (Object Flow) Выход исходного дейст- вия является входом ко- нечного действия. Соот- ветственно исходное действие должно завер- шиться до начала ко- нечного. Нечёткое отношение (Relationship) Вид взаимодействия за- даётся отдельно для ка- ждого случая использо- вания. 5.2.4. Соединения Одно действие может порождать несколько. Или для выполнения действия требуется завершение нескольких действий. Для описания ветвлений процессов используют соединения (табл. 5.2). Таблица 5.2 Соединения IDEF3 90 Графический символ Название эле- мента Смысл в случае слияния стрелок (Fan-in Junction) Смысл в случае разветвления стрелок (Fan-out Junction) Асинхронное «И» (Asynchronous AND) Все предшест- вующие процес- сы должны быть завершены. Все следующие процессы должны быть запущены. Синхронное «И» (Synchronous AND) Все предшест- вующие процес- сы завершаются одновременно. Все следующие процессы запус- каются одновре- менно. Асинхронное «ИЛИ» (Asynchronous OR) Один или не- сколько предше- ствующих про- цессов должны быть завершены. Один или не- сколько следую- щих процессов должны быть за- пущены. Синхронное «ИЛИ» (Synchronous OR) Один или не- сколько предше- ствующих про- цессов заверша- ются одновре- менно. Один или не- сколько следую- щих процессов запускаются од- новременно. Исключающее «ИЛИ» (XOR — Exclusive OR) Только один предшествующий процесс завер- шён. Только один сле- дующий процесс запускается. Соединения разбиваются по следующим дихотомиям. 1) Разворачивающие и сворачивающие соединения (ветвление соедине- ний): –– разворачивающие соединения используют для разъединения потоков, так что завершение одного действия вызывает начало нескольких других; –– сворачивающие соединения объединяют потоки, то есть завершение одного или нескольких действий вызывает начало выполнения другого. 2) Синхронные и асинхронные соединения. Иногда необходимо начинать или заканчивать параллельные действия одновременно, что изображается с по- мощью синхронных соединений. В противном случае соединение является асин- хронным. 91 Все соединения на диаграмме должны быть парными. Однако при этом ти- пы соединений не обязаны совпадать. На диаграмме соединения обычно обозна- чаются буквой «J» и цифрой (рис. 5.2). Рис. 5.2. Пример комбинации двух типов соединений 92 6. Другие методики IDEF 6.1. Методика IDEF2. Имитационная модель IDEF2 — методология имитационного моделирования развития систем. В связи с весьма серьёзными сложностями анализа динамических систем от этого стандарта практически отказались, и его развитие приостановилось на самом на- чальном этапе. Однако в настоящее время применяются алгоритмы и их компь- ютерные реализации, позволяющие превращать набор статических диаграмм IDEF0 в динамические модели, построенные на базе «раскрашенных сетей Пет- ри» (Color Petri Nets, CPN). В IDEF2 модель разбивается на четыре подмодели: –– подмодель возможностей, которая описывает агентов; –– подмодель потока сущностей, которая описывает трансформацию сущ- ностей; –– подмодель распределения ресурсов, которая описывает распределение агентов для проведения трансформаций; –– подмодель управления системой, которая описывает внешние воздейст- вия. Преимуществом методики является то, что набор диаграмм может быть непосредственно переведён в имитационную модель. Наверное, основной проблемой на пути развития и внедрения этой методо- логии является то, что бизнес-аналитики обычно плохо знают имитационное мо- делирование (и наоборот). 6.2. Методика IDEF4. Объектно-ориентированные методы проектирования Методология IDEF4 вводит объектно-ориентированный подход в набор стандартов IDEF. Будучи одной из прародительниц методики UML, она была отодвинута впоследствии на периферию и сейчас практически не применяется. 93 6.2.1. Концепции IDEF4 Следуя общей методологии, IDEF4 предлагает разбивать модель на набор диаграмм, а не пытаться втиснуть всё в одну диаграмму. IDEF4 предлагает це- лую методологию объектно-ориентированного дизайна, а не просто графический синтаксис. Модель IDEF4 разбивается на две подмодели: подмодель классов и подмо- дель методов (рис. 6.1). Рис. 6.1. Структура модели IDEF4 Подмодель класса декомпозируется, в свою очередь, на следующие диа- граммы: –– диаграмму наследования; –– диаграмму типов; –– диаграмму протоколов; –– диаграмму экземпляров. Подмодель методов декомпозируется на следующие диаграммы: |