Средства представления процессов систем управления

Выше было рассмотрено действие как отдельный модуль про­цесса в системе управления, были определены его содержание, свя­занные с ним события и ресурсы. Однако действия в системе управ­ления протекают параллельно, асинхронно и используют общие (как правило, ограниченные) ресурсы системы. Необходима некоторая методология представления (или спецификации) действий системы, потоков ресурсов и информации и определения их взаимосвязей в виде некоторой диаграммы. Построение такой диаграммы стало бы важным вспомогательным шагом формализации знаний о действиях в системы. Это позволило бы проанализировать полноту множества действий и провести проверку их взаимосвязей.

Для этих целей эффективно использование CASE-технологии (Computer-Aided Software Engineering), представляющей собой ком­пьютерно-ориентированную технологию разработки программного обеспечения. Можно сказать, что CASE-технология это совокупность методологий проектирования и сопровождения программного обес-

печения на всем его жизненном цикле. Она получила широкое рас­пространение и активно внедряется на рынке информационных тех­нологий. Методологическую основу CASE-технологий представляют различные реализации метода структурного анализа.

В CASE-технологии наиболее представительным по объему реализации является направление SADT (Structural Analysis and De­sign Technique) - техника и средства структурного анализа и в том числе его развитие IDEF (Integrated Computer Aided DEFinition Method) - методология интегрального описания, интегральной спе­цификации.

Методология IDEF обеспечивает универсальность описания, простоту детализации описания вширь и вглубь процессов на каждом уровне иерархии описания, что позволяет применить ее для структу­ризации процессов в системах управления. Эта методология относят­ся к структурному типу методов, использующих для описания пред­метной области графические языки типа блок-схем. В методологии введено понятие "Архитектура", представляющее собой средство максимально полного описания сложной системы в виде одной или совокупности разных типов моделей: функциональной, информаци­онной и динамической. Были разработаны соответствующие методы:

1) IDEF0 - для функционального моделирования систем;

2) IDEF1 - для информационного моделирования систем;

3) IDEF2 - для динамического моделирования систем.

Метод IDEF0 применяется для создания:

1) функциональной модели системы в виде иерархического,
нисходящего структурного представления множества действий ис­
следуемой системы. Построением функциональной модели IDEF0
отображается функциональная структура объекта, т.е. производимые
им действия и связи между этими действиями. Функциональную мо­
дель иначе называют функциональной структурой объекта или сис­
темы.

2) информационные модели, т.е. модели вещественных и ин­
формационных объектов в виде данных, необходимых для функцио­
нирования или являющихся результатом этого функционирования.

Модель IDEF0 обеспечивает возможность представления ин­формационных потоков в рассматриваемом объекте на языке, понят­ном не только исследователю системы, но и специалисту-эксперту в предметной области, пользователю, руководителю.

В основе метода IDEF0 лежат следующие концепции: 1) графическое представление модели в виде иерархии блок-схем (или диаграмм), обеспечивающее компактность информации;

2) максимальная наглядность модели, осуществляемая за счет:

• простоты графики блоков и стрелок ^диаграммах;

• использования естественного языка для обозначения бло­
ков и стрелок;

• кратких поясняющих текстов и словаря, сопровождающих
каждую диаграмму;

• постепенной детализации объекта с отображением иерар­
хии функций и четкого очерчивания выявляемых деталей;

• обеспечения быстрого поиска требуемой диаграммы внут­
ри иерархической структуры;

• ограниченности количества блоков-функций на каждой
диаграмме.

3) специальные правила для обеспечения строгости и точности с
целью повышения качества модели;

4) пошаговые процедуры для обеспечения эффективности про­
цессов разработки модели, ее просмотра и объединения;

5) отделение организационной структуры от действий, т.е. ис­
ключение влияния объекта на его функциональную модель, что
обеспечивается выбором соответствующих имен действий и связей в
процессе разработки модели.

В методах IDEF модели систем представляются в виде набора диаграмм. Для их поддержки добавляются необходимые текстовые материалы и словари. Функциональная модель документируется в виде диаграмм и дополняющих их текстов. Графическими средства­ми диаграмм являются блоки и дуги со стрелками.

Блоки используются для представления функций системы и со­провождаются текстами на естественном языке.

Дуги представляют множества объектов - таких, как накладные, платежные поручения, расходные кассовые ордера, приходные кас­совые ордера, наряды на выполнение работ, включающие чертежи, маршрутные карты, инструкции по сборке и перечни деталей и т.п. В общем случае это могут быть:

1) физические объекты,

2) информация,

3) действия,

которые образуют связи между функциональными блоками.

Эти компоненты являются базовыми элементами в методологии IDEF.

Сторона блока, с которым соединяется дуга определяет тип ин­терфейса (рис. 5.1):

1) управляющие производством данные входят в блок сверху;

2) материалы или информация, которые подвергаются произ­
водственной операции, показаны с левой стороны блока;

3) результаты выхода показаны с правой стороны;

4) механизм (человек или автоматизированная система), кото­
рый осуществляет операцию, представляется дугой, входящей в блок
снизу.

		Управлени (С)
Вход (I)		Функциональный блок	Выход (О)
		Механизм (М)

Рис. 5.1

Метки-комментарии при дугах (в круглых скобках) пред­ставляют собой ICOM-метки.

Дуги, представляющие данные, которые не рассматриваются на следующем уровне, т.е. при детализации, называются тоннельными дугами. Например, на диаграмме нулевого уровня среди управляю­щих может быть дуга с директивами общей политики. При декомпо­зиции блока на детализированной диаграмме управление-директива может быть уже исключена.

Вместе с тем на некоторых блоках возможно появление новых ICOM-меток, которые не были представлены на родительской диа­грамме.

В основе методологии IDEF0 лежат следующие правила:

1) функциональный блок (или функция) преобразует Входы в
Выходы (т.е. входную информацию в выходную);

2) управление определяет, когда и как функциональное пре­
образование может или должно произойти;

3) исполнители непосредственно осуществляют функцио­
нальное преобразование.

С дугами связаны надписи (или метки) на естественном языке, описывающие данные, которые они представляют. Дуги показывают, как функции системы взаимосвязаны, как они обмениваются данны­ми и осуществляют управление друг другом. Входы одной функции могут быть Входами, Управлением или Исполнителями для другой.

Функциональные блоки и дуги часто, с целью облегчения по­нимание диаграмм и повышения их информативности, сопровожда­ются:

1) комментариями;

2) рисунками;

3) различной дополнительной информацией.

Дуги могут разветвляться и соединяться. Ветвление означает множественность (многократные идентичные копии одного объекта) или расщепление (различные части одного объекта). Соединение оз­начает объединение или слияние.

Функциональные блоки при взаимодействии выполняют:

1) передачу выходной информации от одной функции к дру­
гой для дальнейшего преобразования;

2) выработку управляющей информации, которая предписы­
вает, что должна делать другая функция.

Возможные варианты взаимовлияния и взаимосвязи функцио­нальных блоков отображает рис. 5.2 - 5.4.

На рис. 5.2 приведена диаграмма без ветвления и без обратных связей, на рис. 5.3 приведена диаграмма с ветвлением и без обратных связей, наконец, на рис.5.4 приведен пример диаграммы, содержащей и ветвление и обратную связь.

В иерархии диаграмм для какой-либо исследуемой системы на диа­грамме самого верхнего уровня, которая называется контекстной диаграммой вся система представляется в виде единственной ком­поненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функ­циями, относящимися к системе в целом. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Аналогично общие имена приводятся и для интерфейсных дуг, которые также представляют полный набор внешних интерфейсов системы в целом.

Например, при разработке системы обеспечения документообо­рота управления финансово-хозяйственной деятельностью предпри­ятия контекстная диаграмма имеет вид, приведенный на рис. 5.5.

Функция

Ф1

		Функция Ф2

Данные, пе­редаваемые от функции Ф1 для вы­полнения функции ФЗ

Данные, пере­даваемые от функции Ф2 для выполне­ния функции ФЗ

Функция Ф1

Рис. 5.2. Диаграмма без ветвления и без обратных связей

Данные, пе­редаваемые от функции Ф1 для вы­полнения функции Ф2

	Функция Ф2

	Функция Ф3

Данные, пере­даваемые от функции Ф1

для выполне­ния функции ФЗ

Рис.5.3. Диаграмма с ветвлением и без обратных связей

Системные требования

Разработка техническо­го задания

Требования

технического задания

Разработка

проекта

Коммента­рии

Предварительная спецификация

Анализ результа­тов предвари­тельной специ­фикации и дора­ботка проекта

Рис.5.4. Диаграмма с ветвлением и с обратной связью

Нормативная документация

Договора,

Соглашения, Указания

Обязательства руководства

Первичные

внешние

документы

Первичные

внутренние документы

Обеспечение документооборота

Управления финансово-хозяйственной

деятельностью предприятия

Внутренние

отчетные

документы

Внешние отчетные документы

Руководство Главный Сотрудники

предприятия бухгалтер финансово-хозяйственных

служб предприятия

Цель: Исследование документооборота управления финансово-хозяйственной дея­тельностью предприятия с целью идентификации участков, подлежащих автоматизации. Точка зрения: Позиция Главного бухгалтера и руководства хозяйственных служб.

Рис. 5.5

На рис. 5.5 показанное описание задачи включает следующие компоненты:

• Вход

Первичные внешние документы Первичные внутренние документы

• Управление

Нормативная документация Договора, соглашения, обязательства Указания руководства Нормативная документация

• Выход

Внутренние отчетные документы Внешние отчетные документы

• Исполнитель

Руководство предприятия Главный бухгалтер

Сотрудники финансово-хозяйственных служб пред­приятия

Весьма важной особенностью методологии IDEF0 является по­степенное введение все больших уровней детализации по мере соз­дания диаграмм, отображающих модель. В результате обеспечивает­ся более полное представление информации, и исследователь распо­лагает хорошо очерченным предметом изучения с приемлемым объ­емом новой информации на каждой следующей диаграмме.

Функциональный блок, который представляет систему в каче­стве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помо­щью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции (подмодули) единого ис­ходного модуля. Данная декомпозиция выявляет полный набор под­модулей, каждый из которых представлен как блок, границы которо­го определены интерфейсными дугами. Каждый из этих подмодулей может быть декомпозирован подобным же образом для более де­тального представления.

Последовательность декомпозиции диаграммы не является про­извольной. В методологии IDEF0 функциональные блоки имеют раз­личные приоритеты и располагаются на странице относительно друг друга в соответствии с важностью тех функций, которые они пред­ставляют. Многие из этих функций являются обобщениями других функций, расположенных на последующих уровнях иерархии.

В IDEFO при постепенном добавлении деталей в процессе де­композиции. Модуль всегда делится не менее чем на три, но не более чем на шесть подмодулей. Верхний предел - шесть - позволяет ис­пользовать иерархию для описания более сложных объектов. Ниж­ний предел - три - гарантирует введение достаточного количества деталей, чтобы полученная декомпозиция представляла интерес.

На рис. 5.6 показана структура IDEFO-модели, из которой вид­но, как каждая компонента может быть декомпозирована на следую­щей диаграмме. Каждая последующая (или детализированная) диа­грамма иллюстрирует внутреннее строение блока на исходной (или родительской) диаграмме.

Построение каждого уровня декомпозиции выполняется макси­мально полно, затем выполняется переход на следующий уровень. В результате уменьшается вероятность появления в модели ошибок, которые могли бы вызвать в дальнейшем необходимость повторного моделирования уже построенных нижних уровней декомпозиции в другой части модели.

Таким образом, подход, применяемый к построению модели IDEF0, дает исследователю эффективное средство для получения принципиального решения по структуре процесса в объекте за при­емлемое время и задокументировать эти решения для структуры мо­дели.

В целом правила IDEF-диаграмм можно сформулировать в сле­дующем виде:

1) формирование для каждой модели цели и точки зрения, с по­
зиций которой рассматривается построение модели системы;

2) итеративность процесса построения модели, т.е. модель раз­
вивается от стадии к стадии;

3) при детализации на каждом уровне рекомендуется создавать
от 3 до 6 блоков;

4) диаграмма не должна иметь пропусков и не должна включать
дополнительные элементы извне области детализации;

5) обеспечение связи между диаграммами посредством нумера­
ции узлов и блоков, введения ссылочных выражений;

6) применение для связи структур данных кодов ICOM и круг­
лых скобок;

7) для надписей (меток) и наименований должны соблюдаться
уникальность и лаконичность;

8) соблюдение синтаксических правил для графики, т.е. блоков
и стрелок;

9) соблюдение семантики интерфейсов блоков диаграмм.

Каждый блок диаграммы в общем случае может изображать ли­бо функцию, либо объекты моделируемой системы. Если блок пред­ставляет функции системы, то дуги между блоками отображают объ­екты системы, т.е. людей, ресурсы, информацию и др., участвующих в реализации этой функции. В этом случае вся модель системы назы­вается функциональной моделью системы.

Если же блок представляет объекты системы, т.е. людей, про­граммы, документы, материалы и др., то связи между блоками ото­бражают функции системы, участвующие в преобразовании этих объектов (или данных). В этом случае вся модель системы называет­ся моделью данных в системе.

Нетрудно заметить, что функциональная модель и модель дан­ных обладают дуализмом моделей. Действительно, если в функцио­нальной модели, в которой блоки обозначают функции, а дуги - объ­екты, произвести переобозначения, т.е. объекты обозначать блоками, а функции - дугами, то в результате будет получена модель данных. Рассмотренное свойство сохраняется и при обратном преобразова­нии.

В заключении следует отметить, что SADT-модель является мо­делью системы. Это означает, что она может быть использована для получения ответов на вопросы относительно системы с некоторой точностью, которая определяется глубиной декомпозиции исходной системы. Следовательно, признаком или критерием окончания де­композиции, т.е. детализации системы, является достижение воз­можности полного и однозначного ответа на поставленные при мо­делировании вопросы.