Функциональная модель описывает процесс функционирования системы. Для ее составления часто применяют методику IDEF

Методологию IDEF0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Teqnique). Исторически IDEF0 как стандарт был разработан в 1981 году в рамках обширной программы автоматизации промышленных предприятий, которая носила обозначение ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing). Семейство стандартов IDEF унаследовало свое обозначение от названия этой программы (IDEF=Icam DEFinition), и последняя его редакция была выпущена в декабре 1993 года Национальным Институтом по Стандартам и Технологиям США (NIST).

Целью методики является построение функциональной схемы исследуемой системы, описывающей все необходимые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности системы.

В основе методологии лежат четыре основных понятия: функциональный блок, интерфейсная дуга, декомпозиция, глоссарий.

Функциональный блок (Activity Box) представляет собой некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулировано в глагольном наклонении (например, "производить услуги"). На диаграмме функциональный блок изображается прямоугольником (рис. 3.1). Каждая из четырех сторон функционального блока имеет свое определенное значение (роль), при этом:

1. верхняя сторона имеет значение "Управление" (Control);

2. левая сторона имеет значение "Вход" (Input);

3. правая сторона имеет значение "Выход" (Output);

4. нижняя сторона имеет значение "Механизм" (Mechanism).

Рис. 3.1. - Функциональный блок

Интерфейсная дуга (Arrow) отображает элемент системы, который обрабатывается функциональным блоком или оказывает иное влияние на функцию, представленную данным функциональным блоком. Интерфейсные дуги часто называют потоками или стрелками. С помощью интерфейсных дуг отображают различные объекты, в той или иной степени определяющие процессы, происходящие в системе. Такими объектами могут быть элементы реального мира (детали, вагоны, сотрудники и т.д.) или потоки данных и информации (документы, данные, инструкции и т.д.).

В зависимости от того, к какой из сторон функционального блока подходит данная интерфейсная дуга, она носит название "входящей", "исходящей" или "управляющей".

Необходимо отметить, что любой функциональный блок по требованиям стандарта должен иметь, по крайней мере, одну управляющую интерфейсную дугу и одну исходящую. Это и понятно – каждый процесс должен происходить по каким-то правилам (отображаемым управляющей дугой) и должен выдавать некоторый результат (выходящая дуга), иначе его рассмотрение не имеет никакого смысла.

Обязательное наличие управляющих интерфейсных дуг является одним из главных отличий стандарта IDEF0 от других методологий классов DFD (Data Flow Diagram) и WFD (Work Flow Diagram).

Декомпозиция (Decomposition) является основным понятием стандарта IDEF0. Принцип декомпозиции применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. При этом уровень детализации процесса определяется непосредственно разработчиком модели.

Декомпозиция позволяет постепенно и структурированно представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм, что делает ее менее перегруженной и легко усваиваемой.

Последним из понятий IDEF0 является глоссарий (Glossary). Для каждого из элементов IDEF0 — диаграмм, функциональных блоков, интерфейсных дуг — существующий стандарт подразумевает создание и поддержание набора соответствующих определений, ключевых слов, повествовательных изложений и т.д., которые характеризуют объект, отображенный данным элементом. Этот набор называется глоссарием и является описанием сущности данного элемента. Глоссарий гармонично дополняет наглядный графический язык, снабжая диаграммы необходимой дополнительной информацией.

Модель IDEF0 всегда начинается с представления системы как единого целого – одного функционального блока с интерфейсными дугами, простирающимися за пределы рассматриваемой области. Такая диаграмма с одним функциональным блоком называется контекстной диаграммой. В пояснительном тексте к контекстной диаграмме должна быть указана цель (Purpose) построения диаграммы в виде краткого описания и зафиксирована точка зрения (Viewpoint). Определение и формализация цели разработки IDEF0-модели является крайне важным моментом. Фактически цель определяет соответствующие области в исследуемой системе, на которых необходимо фокусироваться в первую очередь.

Точка зрения определяет основное направление развития модели и уровень необходимой детализации. Четкое фиксирование точки зрения позволяет разгрузить модель, отказавшись от детализации и исследования отдельных элементов, не являющихся необходимыми, исходя из выбранной точки зрения на систему. Правильный выбор точки зрения существенно сокращает временные затраты на построение конечной модели.

В процессе декомпозиции функциональный блок, который в контекстной диаграмме отображает систему как единое целое, подвергается детализации на другой диаграмме. Получившаяся диаграмма второго уровня содержит функциональные блоки, отображающие главные подфункции функционального блока контекстной диаграммы, и называется дочерней (Child Diagram) по отношению к нему (каждый из функциональных блоков, принадлежащих дочерней диаграмме, 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 – родительской диаграммой (Parent Diagram). Каждая из подфункций дочерней диаграммы может быть далее детализирована путем аналогичной декомпозиции соответствующего ей функционального блока. В каждом случае декомпозиции функционального блока все интерфейсные дуги, входящие в данный блок или исходящие из него, фиксируются на дочерней диаграмме. Этим достигается структурная целостность IDEF0–модели.

Иногда отдельные интерфейсные дуги высшего уровня не имеет смысла продолжать рассматривать на диаграммах нижнего уровня, или наоборот — отдельные дуги нижнего отражать на диаграммах более высоких уровней – это будет только перегружать диаграммы и делать их сложными для восприятия. Для решения подобных задач в стандарте IDEF0 предусмотрено понятие туннелирования. Обозначение "туннеля" (Arrow Tunnel) в виде двух круглых скобок вокруг начала интерфейсной дуги обозначает, что эта дуга не была унаследована от функционального родительского блока и появилась (из "туннеля") только на этой диаграмме. В свою очередь, такое же обозначение вокруг конца (стрелки) интерфейсной дуги в непосредственной близи от блока–приемника означает тот факт, что в дочерней по отношению к этому блоку диаграмме эта дуга отображаться и рассматриваться не будет. Чаще всего бывает, что отдельные объекты и соответствующие им интерфейсные дуги не рассматриваются на некоторых промежуточных уровнях иерархии, – в таком случае они сначала "погружаются в туннель", а затем при необходимости "возвращаются из туннеля".

Обычно IDEF0-модели несут в себе сложную и концентрированную информацию, и для того, чтобы ограничить их перегруженность и сделать удобочитаемыми, в стандарте приняты соответствующие ограничения сложности.

Рекомендуется представлять на диаграмме от трех до шести функциональных блоков, при этом количество подходящих к одному функциональному блоку (выходящих из одного функционального блока) интерфейсных дуг предполагается не более четырех.

Стандарт IDEF0 содержит набор процедур, позволяющих разрабатывать и согласовывать модель большой группой людей, принадлежащих к разным областям деятельности моделируемой системы. Обычно процесс разработки является итеративным и состоит из следующих условных этапов:

1. Создание модели группой специалистов, относящихся к различным сферам деятельности предприятия. Эта группа в терминах IDEF0 называется авторами (Authors). Построение первоначальной модели является динамическим процессом, в течение которого авторы опрашивают компетентных лиц о структуре различных процессов, создавая модели деятельности подразделений. При этом их интересуют ответы на следующие вопросы:

Что поступает в подразделение "на входе"?

a. Какие функции и в какой последовательности выполняются в рамках подразделения?

b. Кто является ответственным за выполнение каждой из функций?

c. Чем руководствуется исполнитель при выполнении каждой из функций?

d. Что является результатом работы подразделения (на выходе)?

На основе имеющихся положений, документов и результатов опросов создается черновик (Model Draft) модели.

2. Распространение черновика для рассмотрения, согласований и комментариев. На этой стадии происходит обсуждение черновика модели с широким кругом компетентных лиц (в терминах IDEF0 — читателей) на предприятии. При этом каждая из диаграмм черновой модели письменно критикуется и комментируется, а затем передается автору. Автор, в свою очередь, также письменно соглашается с критикой или отвергает ее с изложением логики принятия решения и вновь возвращает откорректированный черновик для дальнейшего рассмотрения. Этот цикл продолжается до тех пор, пока авторы и читатели не придут к единому мнению.

3. Официальное утверждение модели. Утверждение согласованной модели происходит руководителем рабочей группы в том случае, если у авторов модели и читателей отсутствуют разногласия по поводу ее адекватности. Окончательная модель представляет собой согласованное представление о предприятии (системе) с заданной точки зрения и для заданной цели.

Наглядность графического языка IDEF0 делает модель вполне читаемой и для лиц, которые не принимали участия в проекте ее создания, а также эффективной для проведения показов и презентаций. В дальнейшем на базе построенной модели могут быть организованы новые проекты, нацеленные на производство изменений в модели.

Информационная модель предназначена для отображения и анализа материальных и информационных потоков, циркулирующих в системе, а также между системой и внешней средой.

Основными понятиями информационной модели являются: внешний объект, задача, хранилище данных, информационный поток, материальный поток, хранилище материальных объектов.

Внешний объект – это находящийся вне системы, источник или получатель данных (пользователь системы или же другая система). Внешние объекты обозначаются латинскими буквами в прямоугольнике со сглаженными углами. Рядом с буквой желательно указывать пояснение, характеризующее объект. Система может декомпозироваться на несколько уровней. В соответствии с этим, внешний объект также может декомпозироваться. Части объекта нумеруются, номер добавляется к идентификатору объекта.

Задача – это процедура обработки или преобразования информации в системе. Практически под задачей будем понимать работу или серию работ, которая должна быть выполнена заранее определенным способом в установленные сроки в определенном месте и определенным субъектом деятельности. Задачи подразделяются на работу с людьми, работу с машинами, работу с информацией. На схемах задачи обозначаются таким образом:

Рисунок 3.2 – Обозначение задачи на схеме

Хранилище данных – это физический объект для хранения информации (например, компьютерный файл). На схемах хранилище данных обозначается:

Рисунок 3.3 – Схематическое представление хранилища данных

Хранилища данных классифицируются по времени и способу хранения информации. По времени хранения информации хранилища данных делятся на основные и временные. Временные хранилища данных после использования удаляются. По способу хранения хранилища делятся на автоматизированные и неавтоматизированные. Идентификатор хранилища данных отражает его классификацию. Он состоит из буквы, определяющей его тип, и номера. Существуют такие обозначения букв, обозначающих тип хранилища данных:

D – основное автоматизированное;

M – основное неавтоматизированное;

T – временное неавтоматизированное.

Информационные потоки – это потоки данных, перемещающиеся между внешними объектами, задачами, хранилищами данных. Изображаются в виде стрелок с заданием направления перемещения. Бывают одно- и двунаправленные. Двунаправленный информационный поток используется на схемах для обозначения наличия как входящих, так и исходящих потоков. Использование двунаправленных потоков разрешается на всех уровнях, кроме самого нижнего. Информационный поток может декомпозироваться. Обозначается пунктирной стрелкой.

Материальный поток – это поток материальных объектов в виде вещества или энергии. Изображается на схеме следующим образом:

Рисунок 3.4 – Обозначение на схеме материального потока

Существуют ограничения на взаимосвязь между компонентами информационной модели:

Информационные и материальные потоки никогда не должны соединяться.

Внешние объекты могут соединяться между собой только внешними потоками, а также могут соединяться с задачами, но не могут соединяться с хранилищами напрямую.

Задача может соединяться с внешними объектами, другими задачами, хранилищами данных и ресурсов.

Хранилище данных может соединяться только с задачей при помощи информационных потоков.

Хранилище материальных объектов может соединяться только с задачами при помощи материальных потоков.

Хранилища данных и ресурсов должны иметь как входящие, так и исходящие потоки.

Начинается построение модели с самого верхнего (первого) уровня, который используется для определения внешнего облика системы. На схеме первого уровня изображают:

внешние объекты;

основные входы и выходы;

основные подсистемы (задачи);

границы системы (обычно изображают штриховой линией).

Затем модель декомпозируется по задачам. Диаграмму декомпозиции изображают в увеличенном прямоугольнике задачи, связи декомпозируемой задачи также изображают на схеме.

Контрольные вопросы:

Назовите основные формальные модели систем.

Что такое морфологическая модель, из каких частей она состоит?

Что такое гиперкомплексная матрица и зачем она нужна?

Назначение функциональной модели.

Стандарт IDEF формального описания функциональных моделей.

Основные типы взаимосвязей между блоками IDEF моделей.

Методика построения функциональных моделей с помощью IDEF.

Принципы коллективной работы при создании IDEF моделей.

Информационная модель системы.

Основные компоненты информационной модели.

Порядок построения информационной модели.

Ограничения на взаимосвязи при построении информационных моделей.

Дата добавления: 2015-06-04