Методология системно-объектного моделирования и анализа

Цели и задачи изучения темы

Тема 5. Технология системно-объектного моделирования и анализа

Резюме по теме

Вопросы для повторения

1. В чем суть основных шагов по моделированию и анализу системы в терминах UML?

2. Что такое «прецедент»?

3. Какие существуют отношения между прецедентами?

4. Что такое «кооперация»? Что такое «взаимодействие»?

5. Какие существуют отношения между классами?

6. Что такое «сообщение»?

7. Как выглядит и для чего применяется диаграмма активности?

8. Что такое рациональный Унифицированный Процесс создания ПО? Объясните, почему РУП является итеративным и инкрементным процессом.

9. Что такое фазы РУП? Что такое рабочие процессы РУП?

10. Каковы основные цели в фазе «Исследование»?

11. Какие основные диаграммы используются в фазе «Исследование»?

12. Что такое модель анализа? Что такое модель проектирования?

13. Чем отличается объектно-ориентированный анализ от объектно-ориентированного проектирования?

14. В чем состоит суть дихотомии «интерфейс/реализация»?

15. Что такое каноническая форма представления системы?

16. Каким образом описываются структурные свойства и поведение объектов?

17. Каковы особенности объектной декомпозиции, отличающие ее от алгоритмической?

18. Чем отличаются друг от друга П-модель и О-модель организации?

19. Что такое субъект бизнес-системы и чем он отличается от актера?

20. Какие существуют CASE-средства, поддерживающие UML?

В данном разделе рассмотрена технология объектного моделирования и анализа сложных систем: сущности, отношения и диаграммы UML, а также процедура объектного моделирования; требования к объектному моделированию организационных систем и их информационного обеспечения; а также CASE-инструментарий объектного моделирования и анализа (IBM Rational Software Architect).

Целью изучения данной темы является теоретическое и практическое освоение оригинальной технологий системно-объектного моделирования и анализа сложных систем.

При этом ставятся следующие задачи:

- изучение методологии системно-объектного моделирования, т.е. системологического подхода, с помощью которого система представляется в виде трехсторонней конструкции «Узел-Функция-Объект»;

- ознакомление с процедурой системно-объектного моделирования сложных систем, т.е. с алгоритмом построения УФО-моделей и средствами формализации системно-объектного УФО-анализа;

- изучение CASE-инструментария системно-объектного моделирования и анализа (UFO-toolkit).

5.1.1. Системологический подход «Узел-Функция-Объект»

Решение проблемы синтеза системного и объектно-ориентированного подходов позволяет создать метод системно-объектного анализа и моделирования. Этот метод обеспечивает интеграцию функциональной (процедурной) и объектной (субстанциальной) декомпозиции систем (например, организационной или информационной) с учетом ее взаимодействия со средой.

Рассмотрим, каким образом может быть решена данная проблема средствами ноосферного системного подхода – системологии [2, 5, 6, 27].

Для обеспечения единства системного и объектного подходов необходимо, в первую очередь, преодолеть различия этих подходов с точки зрения направленности процесса декомпозиции. Как было отмечено выше, системному подходу (анализу) свойственна так называемая процедурная (функциональная) декомпозиция системы, а объектному подходу – объектная. При этом они рассматриваются как ортогональные всеми специалистами, как по системному анализу, так и по объектному подходу.

Рассмотрим вариант интеграции функциональной и объектной декомпозиции системы средствами представленного концептуального аппарата теории системологического анализа и моделирования (см. п. 2.3 настоящего пособия).

Решение поставленного вопроса следует начать с обсуждения понятия «структурная декомпозиция», которое часто используется специалистами аналитиками, вероятно, ввиду того, что некоторые методы и подходы системного анализа именуются «структурными технологиями» (например, SADT). Дело в том, что любой метод анализа и проектирования всегда будет структурным. Всегда в процессе анализа и моделирования выявляется и моделируется некоторая структура. Однако, структура (сама по себе) есть чистая абстракция, что делает ее, конечно, удобным предметом формального исследования, особенно средствами классической математики, которая ни для чего более, собственно, и не предназначена. Но выявления структуры «самой по себе» недостаточно при проведении содержательного (читай системного) анализа сложных, например организационных, систем. Вот почему формализация процедур системного анализа средствами классической математики резко снижает выразительные возможности системных методов. Например, до сих пор так никто и не знает, как могут быть применены для практических нужд системного анализа известные и очень математические рассуждения по поводу систем (в теоретико-множественном их понимании) М. Месаровича, Д. Михайло и Я. Такахара, в книге которых и сами авторы не делают даже малейшего намека на такую возможность [8].

В действительности, структура всегда является структурой чего-либо и вариантов существует не так уж много: это или функции, или объекты. Таким образом, вопрос состоит только в том, о какой структуре идет речь. В традиционном системном анализе речь идет о функциональной структуре (структуре процессов) без внимания к реализующим эти функции объектам, т.е. субстанции системы. В ООА речь идет о структуре объектов (субстанции) системы, функциональность которых рассматривается только с точки зрения ответственности компонент ПО.

Настоящие системные (т.е. системологические) представления о реальной действительности позволяют объединить процессы выявления и функциональной, и объектной структуры. Согласно данным представлениям, как было отмечено выше (см. п. 2.3), во-первых, система всегда есть функциональный объект, функционирование которого, с одной стороны, поддерживает надсистему, а, с другой стороны, само поддерживается функционированием подсистем. Во-вторых, свойства системы есть внутренние способности этой системы поддерживать связи некоторого вида и/или препятствовать осуществлению связей какого-либо вида, т.е. характеризуются связями с другими системами. Любая же связь между системами есть процесс обмена между ними элементами определенных глубинных ярусов связанных систем. Таким образом, свойства системы представляют собой проявления ее активности включаться в связи, в обменные потоки с другими системами в структуре надсистемы [2, 5].

Следовательно, анализ средствами функциональной системологии свойств системы как целостного функционального объекта «основывается прежде всего на обнаружении тех потоков, в которые он включен как элемент надобъекта, т.е. как «проточный» элемент в сети замкнутых обменных потоков надобъекта. Естественно, что обнаружение этих качеств будет одновременно и достаточно полной характеристикой функций этого объекта, и выразителем его целостности, ибо в качественных характеристиках не может не проявиться в этом случае балансность втекающих и вытекающих потоков» [5, с. 43].

Описанные представления позволяют говорить о том, что структура, в действительности (при системном, конечно, ее рассмотрении) не может быть или только функциональной, или только объектной (субстанциальной). Это на самом деле одна и та же структура, а их разделение есть результат произвола мышления аналитика, ограниченного рамками привычной методологии.

Во-первых, каждая система характеризуется определенными видами связей с другими системами. Если связи отсутствуют, то данную систему рассматривать вообще не имеет никакого смысла. При этом, с точки зрения других систем, любая конкретная система представляется перекрестком, т.е. узлом, связей, по которым что-либо поступает к ней («втекает») от других и что-либо поступает от нее («вытекает») к другим. Таким образом, необходимо учитывать, что любая система обязательно является и потребителем каких-то видов ресурсов (материальных и информационных) других систем, и поставщиком каких-то видов ресурсов для других систем. Качественная узловая характеристика системы является основной и характеризует ее целостно как элемент (подсистему) системы более высокого яруса, т.е. надсистемы. Можно сказать, что узел входящих и выходящих связей характеризует миссию данной системы в структуре надсистемы, так как он определяет, что и от кого поступало к системе и что и кому поступало от нее, т.е. характеризует предназначение системы.

Во-вторых, с точки зрения втекающих и вытекающих потоков/связей, каждая система характеризуется функциональными способностями (процессами, функциями), обеспечивающими преобразование «втекающих» по связям ресурсов в «вытекающие» ресурсы. Эти функциональные способности (процессы) обеспечивают баланс «притока» и «оттока» по функциональным связям узла, занимаемого данной системой. При этом баланс одного и того же узла может быть обеспечен, в принципе, разными наборами функциональных способностей (наборами процессов), т.е. разными функциональными зависимостями выхода от входа. Формальная функциональная характеристика системы является второстепенной и характеризует теоретическую способность (потенциальную возможность) системы сбалансировать определенный узел.

В-третьих, с точки зрения функциональных способностей балансировать определенный узел, каждая система характеризуется как материальный объект, реализующий эти функциональные способности (функциональные зависимости), т.е. физически осуществляющий эти процессы. При этом один и тот же набор функциональных способностей может быть реализован, в принципе, различными по своей природе и конструкции объектами. Необходимо только, чтобы производительности этих объектов по входу и выходу соответствовали количественным характеристикам втекающих и вытекающих потоков объектов, связанных с данной системой. Количественная объектная характеристика системы является третьестепенной и характеризует практическую действительную ее способность сбалансировать определенный узел.

Данные рассуждения приводят к необходимости единовременного представления любой системы с трех точек зрения (см. рис. 5.1):

- как структурного элемента надсистемы в виде перекрестка связей с другими системами – узла, который будем обозначать (Lⁱⁿ)L^out, где L – связь/поток;

- как функционального элемента, выполняющего определенную роль с точки зрения поддержания надсистемы путем балансирования данного узла – функции, которую будем обозначать L^out(Lⁱⁿ);

- как субстанциального элемента, реализующего данную функцию в виде некоторого материального образования, обладающего конструктивными, эксплуатационными и т.д. характеристиками – объекта, который будем обозначать L^outlⁱⁿ.

Следовательно, разбиение системы на подсистемы, представляющие собой трехэлементные конструкции «Узел – Функция – Объект» (УФО-элементы), обеспечит единство функциональной (т.е. той, которая раньше и считалась системной) и объектной декомпозиций, так как является наиболее адекватным реальной действительности способом представления структуры, состава и функциональности системы, с учетом ее взаимодействия со средой.

Подход «Узел – Функция – Объект» (УФО-подход) позволяет рассматривать любую систему или предметную область как совокупность взаимодействующих УФО-элементов (как УФО-конфигурацию), так как любое явление действительности (см., например, таблицу 5.1) представляет собой структурную часть еще более целого (взаимодействует с другими явлениями); функционирует определенным образом и при этом является каким-то материальным образованием. Описанный подход позволяет обеспечить функциональное и объектное моделирование одновременно, т.е. в одной модели, в ходе системно-объектного УФО-анализа.

Таблица 5.1. Аспекты системного подхода Узел-Функция-Объект.

Узел - (L^in)L^out	Интенция	Причина	Потребность	Мотив	Требования (Задание)
Функция- L^out(L^in)	Потенция	Условие	Возможность	Алиби	Проектирование
Объект- L^outl^in	Экстенция	Следствие	Деятельность	Вещественные доказатель-ства	Реализация

Дата добавления: 2014-12-27