Лекция 4. Лекция_4. Лекция 4 caseсредства для моделирования процессов. Диаграммы ide принципы построения. План лекции
 Скачать 378.94 Kb.
|
|
Лекция №4 CASE-СРЕДСТВА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ. ДИАГРАММЫ IDEF0. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ. План лекции: 1. Основы функционального анализа и проектирования систем. 2. Назначение и состав методологии SADT (IDEF0). 3. Элементы графической нотации IDEF0. 4. Типы связей между работами. 5. Правила и рекомендации построения диаграмм IDEF0. 1. Основы функционального анализа и проектирования систем Перед разработкой системы заказчик и разработчик должны ясно представлять, какие функциональные возможности будут заложены в систему и как будет организовано функциональное взаимодействие внутри системы. При разработке функциональной модели (определении функциональных требований) может возникнуть множество проблем: - заказчик не может точно выразить, решение каких задач возлагается на информационную систему. Зачастую заказчик даже не знает, что такое требование и как его формулировать; - представители заказчика (начальники разных уровней, эксперты-технологи, рядовые пользователи) по-своему видят работу будущей системы и часто их требования к системе носят взаимоисключающий характер. Особенно характерна такая ситуация, когда разрабатываемая система будет внедряться на нескольких объектах автоматизации; - заказчик зачастую не знает возможностей современных вычислительных систем и стремится рассматривать процесс автоматизации как простой перенос элементарных видов деятельности, выполняемых вручную, на компьютеры. При этом он не задумывается об оптимизации бизнес- процессов внутри организации с приходом новых технологий; - заказчик не верит в возможность выполнения некоторых функций «бездушными» машинами. Построение функциональной модели должно решить большую часть этих проблем. При ее разработке сначала строится модель существующей организации работы AS-IS (как есть) на основе должностных инструкций, приказов, отчетов, нормативной документации и т.д. Она позволяет выяснить, «что мы делаем сегодня» перед тем, как «перепрыгнуть» на то, «что мы будем делать завтра». Анализ модели позволяет понять, где находятся слабые места, в чем будут состоять преимущества новых процессов и насколько глубоким изменениям подвергнется существующая организация деятельности предприятия (компании, отдела). Признаками неэффективной организации деятельности могут быть: - бесполезные, неуправляемые и дублирующие работы; - работы без результата; - неэффективный документооборот (нужный документ не оказывается в нужное время в нужном месте) и т.д. Найденные в модели недостатки исправляются при создании модели TO-BE (как будет) – модели новой организации работы предприятия. Модель TO-BE нужна для анализа альтернативных путей решения задачи и выбора наилучшего из них. Следует указать на распространенную ошибку при создании модели TO-BE – это создание идеализированной модели. Примером может служить создание модели на основе знаний руководителя, а не конкретного исполнителя работ. Руководитель знаком с тем, как предполагается выполнение работы по руководствам и должностным инструкциям и часто не знает, как на самом деле подчиненные выполняют работы. В результате получается приукрашенная, искаженная модель, которая несет ложную информацию и которую невозможно в дальнейшем использовать для анализа. Такая модель называется SHOULD-BE(как должно было быть). Построение системы на основе модели AS-IS приводит к автоматизации предприятия по принципу «все оставить как есть, только чтобы компьютеры стояли», т.е. система будет автоматизировать несовершенные бизнес-процессы и дублировать, а не заменять существующий документооборот. В результате внедрение и эксплуатация такой системы приводит лишь к дополнительным издержкам на закупку оборудования, создание программного обеспечения и их сопровождение. Построение системы на основе модели SHOULD-BE приводит к тому, что такая система просто не будет использоваться. Таким образом, наиболее эффективная технология построения функциональной модели заключается в разработке модели TO-BE на основе предварительно построенных моделей AS-ISи SHOULD-BE. В настоящее время двумя наиболее популярными методологиями построения функциональных моделей являются SADT и DFD. 2. Назначение и состав методологии SADT (IDEF0) Методология SADT (Structured Analysis and Design Technique – методология структурного анализа и проектирования) представляет собой совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели системы. Программное обеспечение телефонных сетей, диагностика, долгосрочное и стратегическое планирование, автоматизированное производство и проектирование, конфигурация компьютерных систем, обучение персонала, управление финансами и материально-техническим снабжением – вот некоторые из областей эффективного применения SADT. Широкий спектр областей указывает на универсальность и мощь методологии SADT. Стоит отметить, что IDEF0 рекомендована для использования Госстандартом РФ и активно применяется в отечественных госструктурах (например, в Государственной налоговой инспекции РФ). Данная методология при описании функционального аспекта информационной системы конкурирует с методами, ориентированными на потоки данных (DFD). В отличие от них IDEF0 позволяет: - описывать любые системы, а не только информационные (DFD предназначена для описания программного обеспечения); - создать описание системы и ее внешнего окружения до определения окончательных требований к ней. Иными словами, с помощью данной методологии можно постепенно выстраивать и анализировать систему даже тогда, когда трудно еще представить ее воплощение. Основу методологии IDEF0 составляет графический язык описания процессов. Модель в нотации IDEF0 представляет собой совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм. Каждая диаграмма является единицей описания системы и располагается на отдельном листе. Модель (AS-IS, TO-BE или SHOULD-BE) может содержать 4 типа диаграмм: - контекстную диаграмму; - диаграммы декомпозиции; - диаграммы дерева узлов; - диаграммы только для экспозиции (for exposition only, FEO). Контекстная диаграмма (диаграмма верхнего уровня), являясь вершиной древовидной структуры диаграмм, показывает назначение системы (основную функцию) и ее взаимодействие с внешней средой. В каждой модели может быть только одна контекстная диаграмма. После описания основной функции выполняется функциональная декомпозиция, т. е. определяются функции, из которых состоит основная. Далее функции делятся на подфункции и так до достижения требуемого уровня детализации исследуемой системы. Диаграммы, которые описывают каждый такой фрагмент системы, называются диаграммами декомпозиции. После каждого сеанса декомпозиции проводятся сеансы экспертизы – эксперты предметной области указывают на соответствие реальных процессов созданным диаграммам. Найденные несоответствия устраняются, после чего приступают к дальнейшей детализации процессов. Диаграмма дерева узлов показывает иерархическую зависимость функций (работ), но не связи между ними. Их может быть несколько, поскольку дерево можно построить на произвольную глубину и с произвольного узла. Диаграммы для экспозиции строятся для иллюстрации отдельных фрагментов модели с целью отображения альтернативной точки зрения на происходящие в системе процессы (например, с точки зрения руководства организации). 3. Элементы графической нотации IDEF0 Методология IDEF0 нашла широкое признание и применение, в первую очередь, благодаря простой графической нотации, используемой для построения модели. Главными компонентами модели являются диаграммы. На них отображаются функции системы в виде прямоугольников, а также связи между ними и внешней средой посредством стрелок. Использование всего лишь двух графических примитивов (прямоугольник и стрелка) позволяют быстро объяснить правила и принципы построения диаграмм IDEF0 людям, незнакомым с данной методологией. Это достоинство позволяет подключить и активизировать деятельность заказчика по описанию бизнес-процессов с использованием формального и наглядного графического языка. На следующем рисунке показаны основные элементы графической нотации IDEF0. Рисунок 1 - Элементы графической нотации IDEF0 Прямоугольник представляет собой работу (процесс, деятельность, функцию или задачу), которая имеет фиксированную цель и приводит к некоторому конечному результату. Имя работы должно выражать действие (например, «Изготовление детали», «Расчет допускаемых скоростей», «Формирование ведомости ЦДЛ № 3»). Взаимодействие работ между собой и внешним миром описывается в виде стрелок. В IDEF0 различают 5 видов стрелок: - вход (англ. input) – материал или информация, которые используются и преобразуются работой для получения результата (выхода). Вход отвечает на вопрос «Что подлежит обработке?». В качестве входа может быть как материальный объект (сырье, деталь, экзаменационный билет), так и не имеющий четких физических контуров (запрос к БД, вопрос преподавателя). Допускается, что работа может не иметь ни одной стрелки входа. Стрелки входа всегда рисуются входящими в левую грань работы; - управление (англ. control) – управляющие, регламентирующие и нормативные данные, которыми руководствуется работа. Управление отвечает на вопрос «В соответствии с чем выполняется работа?». Управление влияет на работу, но не преобразуется ей, т.е. выступает в качестве ограничения. В качестве управления могут быть правила, стандарты, нормативы, расценки, устные указания. Стрелки управления рисуются входящими в верхнюю грань работы. Если при построении диаграммы возникает вопрос, как правильно нарисовать стрелку сверху или слева, то рекомендуется ее рисовать как вход (стрелка слева); - выход (англ. output) – материал или информация, которые представляют результат выполнения работы. Выход отвечает на вопрос «Что является результатом работы?». В качестве выхода может быть как материальный объект (деталь, автомобиль, платежные документы, ведомость), так и нематериальный (выборка данных из БД, ответ на вопрос, устное указание). Стрелки выхода рисуются исходящими из правой грани работы; - механизм (англ. mechanism) – ресурсы, которые выполняют работу. Механизм отвечает на вопрос «Кто выполняет работу или посредством чего?». В качестве механизма могут быть персонал предприятия, студент, станок, оборудование, программа. Стрелки механизма рисуются входящими в нижнюю грань работы; - вызов (англ. call) – стрелка указывает, что некоторая часть работы выполняется за пределами рассматриваемого блока. Стрелки выхода рисуются исходящими из нижней грани работы. 4. Типы связей между работами После определения состава функций и взаимосвязей между ними, возникает вопрос о правильной их композиции (объединении) в модули (подсистемы). При этом подразумевается, что каждая отдельная функция должна решать одну, строго определенную задачу. В противном случае необходима дальнейшая декомпозиция или разделение функций. При объединении функций в подсистемы необходимо стремиться, чтобы внутренняя связность (между функциями внутри модуля) была как можно сильнее, а внешняя (между функциями, входящими в разные модули), как можно слабее. Опираясь на семантику связей методологии IDEF0, введем классификацию связей между функциями (работами). Данная классификация является расширением. Типы связей приводятся в порядке уменьшения их значимости (силы связывания). В приводимых примерах утолщенными линиями выделяются функции, между которыми имеется рассматриваемый тип связи. 1. Иерархическая связь (связь «часть» – «целое») имеет место между функцией и подфункциями, из которых она состоит. Рисунок 2 - Иерархическая связь 2. Регламентирующая (управляющая, подчиненная) связь отражает зависимость одной функции от другой, когда выход одной работы направляется на управление другой. Функцию, из которой выходит управление, следует считать регламентирующей или управляющей, а в которую входит – подчиненной. Различают прямую связь по управлению, когда управление передается с вышестоящей работы на нижестоящую, и обратную связь по управлению, когда управление передается от нижестоящей к вышестоящей. 3. Функциональная (технологическая) связь имеет место, когда выход одной функции служит входными данными для следующей функции. С точки зрения потока материальных объектов данная связь показывает технологию (последовательность работ) обработки этих объектов. Различают прямую связь по входу, когда выход передается с вышестоящей работы на нижестоящую, и обратную связь по входу, когда выход передается с нижестоящей к вышестоящей. 4. Потребительская связь имеет место, когда выход одной функции служит механизмом для следующей функции. Таким образом, одна функция потребляет ресурсы, вырабатываемые другой. 5. Логическая связь наблюдается между логически однородными функциями. Такие функции, как правило, выполняют одну и ту же работу, но разными (альтернативными) способами или, используя разные исходные данные (материалы). 6. Коллегиальная (методическая) связь имеет место между функциями, алгоритм работы которых определяется одним и тем же управлением. Аналогом такой связи является совместная работа сотрудников одного отдела (коллег), подчиняющихся начальнику, который отдает указания и приказы (управляющие сигналы). Такая связь также возникает, когда алгоритмы работы этих функций определяются одним и тем же методическим обеспечением (СНИП, ГОСТ, официальными нормативными материалами и т. д.), служащим в качестве управления. 7. Ресурсная связь возникает между функциями, использующими для своей работы одни и те же ресурсы. Ресурсно-зависимые функции, как правило, не могут выполняться одновременно. 8. Информационная связь имеет место между функциями, использующими в качестве входных данных одну и ту же информацию. 9. Временная связь возникает между функциями, которые должны выполняться одновременно до или одновременно после другой функции. Кроме указанных на рисунке случаев, эта связь имеет место также между другими сочетаниями управления, входа и механизма, поступающими в одну функцию. 10. Случайная связь возникает, когда конкретная связь между функциями мала или полностью отсутствует. Из приведенных выше типов связей наиболее сильной является иерархическая связь, которая, по сути, и определяет объединение функций в модули (подсистемы). Несколько слабее являются регламентирующие, функциональные и потребительские связи. Функции с этими связями обычно реализуются в одной подсистеме. Логические, коллегиальные, ресурсные и информационные связи одни из самых слабых. Функции, обладающие ими, как правило, реализуют в разных подсистемах, за исключением логически однородных функций (функций, связанных логической связью). Временная связь свидетельствует о слабой зависимости функций друг от друга и требует их реализации в отдельных модулях. Таким образом, при объединении функций в модули наиболее желательными являются первые пять видов связей. Функции, связанные последними пятью связями, лучше реализовывать в отдельных модулях. 5. Правила и рекомендации построения диаграмм IDEF0 В IDEF0 существуют соглашения (правила и рекомендации) по созданию диаграмм, которые призваны облегчить чтение и экспертизу модели. Некоторые из этих правил CASE-средства поддерживают автоматически, выполнение других следует обеспечить вручную. 1. Перед построением модели необходимо определиться, какая модель (модели) системы будет построена. Это подразумевает определение ее типа AS-IS, TO-BE или SHOULD-BE, а также определения позиции, с точки зрения которой строится модель. «Точку зрения» лучше всего представлять себе как место (позицию) человека или объекта, в которое надо встать, чтобы увидеть систему в действии. Например, при построении модели работы продуктового магазина можно среди возможных претендентов, с точки зрения которых рассматривается система, выбрать продавца, кассира, бухгалтера или директора. Обычно выбирается одна точка зрения, наиболее полно охватывающая все нюансы работы системы, и при необходимости для некоторых диаграмм декомпозиции строятся диаграммы FEO, отображающие альтернативную точку зрения. 2. На контекстной диаграмме отображается один блок, показывающий назначение системы. Для него рекомендуется отображать по 2–4 стрелки, входящие и выходящие с каждой стороны. 3. Количество блоков на диаграммах декомпозиции рекомендуется в пределах 3–6. Если на диаграмме декомпозиции два блока, то она, как правило, не имеет смысла. При наличии большого количества блоков диаграмма становится перенасыщенной и трудно читаемой. 4. Блоки на диаграмме декомпозиции следует располагать слева направо и сверху вниз. Такое расположение позволяет более четко отразить логику и последовательность выполнения работ. Кроме этого маршруты стрелок будут менее запутанными и иметь минимальное количество пересечений. 5. Отсутствие у функции одновременно стрелок управления и входа не допускается. Это означает, что запуск данной функции не контролируется и может произойти в любой произвольный момент времени либо вообще никогда. Блок с наличием только управления можно рассматривать как вызов в программе функции (процедуры) без параметров. Если у блока имеется вход, то он эквивалентен вызову в программе функции с параметрами. Таким образом, блок без управления и входа эквивалентен функции, которая в программе ни разу не вызывается на исполнение. 6. У каждого блока должен быть как минимум один выход. Работы без результата не имеют смысла и не должны моделироваться. Исключение составляют работы, отображаемые в модели AS-IS. Их наличие свидетельствует о неэффективности и несовершенстве технологических процессов. В модели TO-BE эти работы должны отсутствовать. 7. При построении диаграмм следует минимизировать число пересечений, петель и поворотов стрелок. 8. Обратные связи и итерации (циклические действия) могут быть изображены с помощью обратных дуг. Обратные связи по входу рисуются «нижней» петлей, обратная связь по управлению – «верхней». 9. Каждый блок и каждая стрелка на диаграммах должны обязательно иметь имя. Допускается использовать ветвление (декомпозицию) или слияние (композицию) стрелок. Это связано с тем, что одни и те же данные или объекты, порожденные одной работой, могут использоваться сразу в нескольких других работах. И наоборот, одинаковые или однородные данные и объекты, порожденные разными работами, могут использоваться в одном месте. При этом допускается задание различным ветвям стрелки уточняющих имен после разветвления (до слияния). Если какая-либо ветвь после ветвления не именована, то считается, что ее имя соответствует имени стрелки, записанному до ветвления. 10. При построении диаграмм для лучшей их читаемости может использоваться механизм туннелирования стрелок. Например, чтобы не загромождать лишними деталями диаграммы верхних уровней (родительские), на диаграммах декомпозиции начало дуги помещают в тоннель. Рисунок 3 - Туннелирование стрелок В данном примере при построении модели проведения новогоднего утренника механизм «два топора» не будет отображаться на диаграммах верхних уровней, при чтении которых может возникнуть справедливый вопрос: «А зачем нужны два топора на новогоднем утреннике?». Аналогичным образом можно выполнять туннелирование с обратной целью – недопущения отображения стрелки на диаграммах низших уровней. В этом случае круглые скобки ставятся на конце стрелки. 11. Все стрелки, входящие и выходящие из блока, при построении для него диаграммы декомпозиции должны быть отображены на ней. Исключение составляют затуннелированные стрелки. Имена стрелок, перенесенных на диаграмму декомпозиции, должны совпадать с именами, указанными на диаграмме верхнего уровня. 12. Если две стрелки проходят параллельно (начинаются из одной и той же грани одной работы и заканчиваются на одной и той же грани другой работы), то по возможности следует их объединить и называть единым термином. 13. Каждый блок на диаграммах должен иметь свой номер. Для того чтобы указать положение любой диаграммы или блока в иерархии, используются номера диаграмм. Блок на диаграмме верхнего уровня обозначается 0, блоки на диаграммах второго уровня – цифрами от 1 до 9 (1, 2, …, 9), блоки на третьем уровне – двумя цифрами, первая из которых указывает на номер детализируемого блока с родительской диаграммы, а вторая номер блока по порядку на текущей диаграмме (11, 12, 25, 63) и т. д. Контекстная диаграмма имеет обозначение «А – 0», диаграмма декомпозиции первого уровня – «А0», диаграммы декомпозиции следующих уровней – состоят из буквы «А», за которой следует номер декомпозируемого блока (например, «А11», «А12», «А25», «А63»). На рисунке показано типичное дерево диаграмм (диаграмма дерева узлов) с нумерацией. Рисунок 4 - Иерархия диаграмм В современных CASE-средствах механизмы нумерации работ поддерживается автоматически. CASE-средства обеспечивают также автоматическое построение диаграмм дерева узлов, которые содержат только иерархические связи. Вершиной такой диаграммы может быть любой узел (блок), и она может быть построена на любую глубину. ICOM-коды (аббревиатура от Input, Control, Output и Mechanism) предназначены для идентификации граничных стрелок. ICOM-код содержит префикс, соответствующий типу стрелки (I, С, О или М), и порядковый номер. |