Моделирование бизнеса и архитектура информационной системы. Модель Захмана

МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

В 1987 году Джон Захман опубликовал полезную схему развития архитектуры информационной системы. Дж. Захман определил архитектуру предприятия как "набор описательных представлений (моделей), которые применимы для описания предприятия в соответствии с требованиями управленческого персонала (качество) и которые могут развиваться в течение определенного периода (динамичность)". Термин "архитектура" здесь не случаен, он подчеркивает существующую аналогию между внутренней структурой абстрактного объекта – предприятия и сложного искусственного объекта, такого как, например, здание. Для удобства описания Захман предложил так называемую Модель архитектуры предприятия (Zachman Framework for Enterprise Architecture). В исторически сложившемся переводе названия на русский язык используется именно термин "модель", отражающий, прежде всего, четкую формальную структуру предложенной Захманом конструкции, хотя по глубине подхода и значимости, скорее, должен был быть применен перевод оригинала " framework " как "методики".

Модель Захмана преследует две основные цели – с одной стороны, логически разбить все описание архитектуры на отдельные разделы для упрощения их формирования и восприятия, с другой – обеспечить возможность рассмотрения целостной архитектуры с выделенных точек зрения или соответствующих уровней абстракции.

В то время, когда были опубликованы работы Захмана, традиционным подходом при формировании описания системы являлось использование концепции "жизненного цикла". На каждом из этапов жизненного цикла рассматриваются вопросы, связанные как с функциями системы, так и с данными. Захман предложил вместо традиционного подхода, связанного с рассмотрением отдельных аспектов работы системы как бы в различные моменты времени, использовать рассмотрение системы с различных перспектив.

Исторически модель Захмана впервые была создана именно для ИТ‑систем [1]. Этот подход в дальнейшем был обобщен для рассмотрения не только ИТ‑систем, но и для описания предприятия в целом, так что предложенная модель может использоваться как средство для описания архитектур сложных производственных систем любого типа.

Основная идея заключается в том, чтобы обеспечить возможность последовательного описания каждого отдельного аспекта системы в координации со всеми остальными. Для любой достаточно сложной системы общее число связей, условий и правил обычно превосходит возможности для одновременного рассмотрения. В то же время отдельное, в отрыве от других, рассмотрение каждого аспекта системы чаще всего приводит к неоптимальным решениям, как в плане производительности, так и стоимости реализации.

Собственно модель представляется в виде таблицы, имеющей пять строк и шесть столбцов, которая приведена на рис. 3.1 (в русском переводе [2]). Заметим, что в модели именно пять строк, просто отображенная на рисунке шестая строка соответствует уже не уровню описания архитектуры, а уровню работающей системы или предприятия в целом.

Рис. 3.1. Модель Захмана

Перспективы (строки в таблице) могут, в частном случае, соответствовать различному уровню управления предприятием, если речь идет об архитектуре предприятия или использования информационной системы.

Две верхние строки соответствуют наиболее общим представлениям и достаточно широко описывают существующее окружение, планы и цели. Если проводить аналогию со строительством, то эти уровни содержат сведения о местонахождении и назначении постройки ("особняк" для отдыха в престижном коттеджном поселке в элитной зоне), а также диаграммы, планы и картинки, которые архитектор обсуждает с хозяином будущего дома. Следующий уровень "логической модели" уже является более конкретным, но все равно еще достаточно абстрактным. Это схемы, которые архитектор дома должен показывать подрядчикам.

Аналогично, в применении к деятельности предприятия верхняя строка " Контекст " соответствует уровню интересов высшего руководства и собрания акционеров. Второй уровень " Модель предприятия " соответствует интересам бизнес-менеджеров и владельцев процессов. Третий уровень " Модель системы (Логический уровень)" – это уровень, на котором бизнес-менеджеры, бизнес-аналитики и менеджеры, отвечающие за ИТ, должны работать вместе. Уровни с четвертого и далее описывают детали, которые представляют интерес для ИТ-менеджеров, проектировщиков, разработчиков.

На каждом из этих уровней участники, вообще говоря, рассматривают одни и те же категории вопросов, соответствующих столбцам в таблице, – только с различным уровнем абстракции и детализации. В содержание этих колонок входят:

– используемые данные (что?)

– процессы и функции (как?)

– места выполнения этих процессов (где?)

– организации и персоналии–участники (кто?)

– управляющие события (когда?)

– цели и ограничения, определяющие работу системы (зачем?)

Основные правила заполнения таблицы следующие:

· каждая клетка таблицы независима от других, вместе они образуют функционально полное пространство для описания системы ("базис");

· порядок следования колонок несущественен;

· каждая клетка содержит соответствующее описание аспекта реализации системы в виде определенной модели или, возможно, простого описания (текстового документа);

· базовые модели для каждой из колонок являются уникальными;

· соответствующие модели в клетках каждого ряда в совокупности образуют полное описание системы с выбранной перспективы;

· заполнение клеток должно проводиться последовательно "сверху вниз", попытка пропуска одного из рядов является, скорее, "шаманством" (в том плане, что нельзя создать хорошо работающую систему, "перепрыгнув" определенные уровни ее описания на этапе проектирования).

Рассмотрим заполнение строк.

Первая строка соответствует уровню планирования бизнеса в целом (бизнес-модель). На этом уровне вводятся достаточно общие основные понятия, определяющие бизнес – например, продукты и услуги, клиенты, расположение объектов бизнеса, а также формулируется бизнес-стратегия (колонка 6 – "Мотивация"). Фактически, данная строка определяет контекст всех последующих строк.

Вторая строка (концептуальная модель) предназначена для определения в терминах бизнеса структуры организации, ключевых и вспомогательных бизнес-процессов.

Третий уровень (логическая модель) соответствует рассмотрению с точки зрения Системного Архитектора. Здесь бизнес-процессы описываются уже в терминах информационных систем, включая различные типы данных, правила их преобразования и обработки для выполнения определенных на уровне 2 бизнес-функций.

На четвертом уровне – технологической или физической модели – осуществляется привязка данных и операций над ними к выбранным технологиям реализации. Например, здесь может быть определен выбор реляционной СУБД, или средств работы с неструктурированными данными, или объектно-ориентированной среды.

Пятый уровень соответствует детальной реализации системы, включая конкретные модели оборудования, топологию сети, производителя и версию СУБД, средства разработки и собственно готовый программный код. Многие из работ на данном уровне часто выполняются субподрядчиками.

Последний, шестой уровень описывает работающую систему. На этом уровне могут быть введены, в том числе, такие объекты, как инструкции для работы c системой, фактические базы данных. Надо заметить, что в исходной работе Захмана содержание этого уровня не детализируется. При развитии модели, как будет показано ниже, отмечены возможности рассмотрения аспектов функционирования работающей системы с точки зрения, например, конечного пользователя или эксплуатирующих служб.

Рассмотрим теперь, как осуществляется последовательная детализация отдельных аспектов описания системы, для чего обратим внимание на различные колонки таблицы. Напомним, что порядок расположения колонок в таблице, вообще говоря, произволен.

Первая колонка отвечает на вопрос " ЧТО?" и определяет используемые в системе данные. На верхнем уровне достаточным будет простое перечисление основных объектов, используемых в бизнесе. На втором уровне данные объекты объединяются в семантическую модель высокого уровня и обычно описываются в виде диаграммы "сущности-связи" (E-R диаграммы) с отражением основных связей и наиболее существенных бизнес-ограничений. На третьем уровне эта модель приводится к нормализованной форме, определяются все атрибуты и ключи. Четвертый уровень представляет собой физическую модель данных в системе (в объектно-ориентированном подходе – иерархию классов). Пятый уровень содержит описание модели на языке управления данными для формирования таблиц, готовые библиотеки классов, табличные пространства СУБД. Наконец, последний уровень может описывать фактические наборы данных, в том числе такие характеристики, как журналы доступа, размеры реально занимаемого дискового пространства, статистику обращений и т. п. Конечно, можно отметить определенное несовершенство данной модели при использовании объектно-ориентированного подхода – фактически модель предписывает раздельное рассмотрение данных (свойств) и функций (методов) классов.

Колонка функций (ответ на вопрос " КАК?") предназначена для последовательной детализации описания того, как миссия предприятия реализуется на уровне отдельных операций. В частности, на первом уровне достаточным будет простое перечисление бизнес-процессов. Второй уровень будет содержать модель бизнес-процессов, которая впоследствии детализируется в операции над данными и архитектуру приложений (уровень 3), методы классов (уровень 4), программный код (уровень 5) и, наконец, исполняемые модули. При этом, начиная с 4-го уровня, рассмотрение ведется уже не в рамках Предприятия в целом, а по отдельным подсистемам или приложениям.

Следующая колонка (вопрос " ГДЕ?") определяет пространственное распределение компонент системы и сетевую организацию. На уровне планирования бизнеса здесь достаточно определить расположение всех производственных объектов. На следующем уровне эти объекты объединяются в модель со связями, характеризующими взаимодействие между собой, – будь то обмен информацией или поставки товаров. На третьем уровне системной архитектуры осуществляется привязка компонент информационной системы к узлам сети. Четвертый уровень служит для определения физической реализации в терминах аппаратных платформ, системного программного обеспечения, а также средств промежуточного уровня (так называемое "middleware"), используемых для интеграции различных компонент информационной системы между собой. Типичным примером могут являться брокеры запросов или средства обмена сообщениями. На пятом уровне определяются используемые протоколы и спецификации каналов связи. Последний уровень описывает функционирование реализованной сети.

Колонка таблицы, отвечающая на вопрос " КТО?", определяет участников процесса. На уровне планирования бизнеса здесь представлен список подразделений предприятия и выполняемые ими функции. На следующем уровне приводится полная организационная диаграмма, а также могут быть определены общие требования к информационной безопасности. Далее последовательно определяются участники бизнес-процессов и их роли, требования к интерфейсам пользователя и правила доступа к отдельным объектам, физическая их реализация на уровне кода или операторов определения доступа к таблицам в СУБД. Последний уровень описывает обученных пользователей системы.

Пятая колонка отвечает на вопрос " КОГДА?" и определяет временные характеристики бизнес-процессов и работы системы. Детализация осуществляется сверху вниз, начиная от календарного плана (уровень 1) и основных параметров, характеризующих выполнение бизнес-процессов, – например, требование ко времени оформления сделки (уровень 2). На третьем уровне определяются события, вызывающие изменение состояния информационных объектов и инициацию операций над ними. На следующем уровне эти события транслируются в программные вызовы (триггеры) или передаваемые сообщения. Пятый уровень определяет физическую реализацию обработки таких событий. Наконец, на 6-м уровне – фактическая история функционирования системы.

Последняя колонка (" ПОЧЕМУ?" или "ЗАЧЕМ?") служит для определения мотивации и задает порядок перехода от задач бизнеса к требованиям и элементам информационных систем. Исходной точкой является бизнес-стратегия, которая затем последовательно транслируется в бизнес-план, затем в правила и ограничения для реализации бизнес-процессов, а на уровне 4 – в соответствующие приложения, необходимые для включения в состав информационных систем и, в дальнейшем, в их физическую реализацию.

Важным принципом модели Захмана является необходимость последовательного перехода при углублении детализации рассмотрения. Пропуск отдельных элементов, например, прямой переход от описания модели бизнес-процесса к физической реализации системы требует "привлечения магии" и почти всегда приводит к неудаче. На практике это часто случается при попытке разработки программы на основании только устного описания требований пользователя.

Рассмотрим, как может использоваться модель Захмана на практике. Во-первых, данную модель удобно применять для классификации всей информации, описывающей предприятие и информационные системы этого предприятия, выявления "белых пятен" и координации работ. Во-вторых, данную модель можно использовать на метауровне – для сравнения различных реализаций создания архитектур предприятия. В‑третьих, она может являться удобным средством для использования в отдельных проектах. Например, в проекте по созданию корпоративного информационного портала необходимо определить элементы в строках 3-5 колонки 4 – соответственно, требования пользователей к представлению данных, интерфейсы и спецификацию по разграничению доступа с учетом существующих "унаследованных" компонент информационной системы. Эта существующая технологическая архитектура, в свою очередь, рассматривается в ячейке на пересечении четвертой строки и третьего столбца таблицы.

У модели Захмана имеются недостатки. Один из них заключается в том, что при применении модели на практике возникают определенные трудности, связанные с отсутствием "встроенного механизма" распространения изменений между элементами таблицы. Действительно, предположим, что изменилась организация процесса поставок в компании (схема логистики). Это потребует отслеживания "вручную" всех взаимосвязей, проверки актуальности и внесения изменений в модели и другие артефакты во всех потенциально "затрагиваемых" ячейках.

Другим ограничением модели является отсутствие рассмотрения системы в динамике. Действительно, каждый элемент таблицы может содержать как описание существующего состояния ("как есть"), так и целевого, а также всех промежуточных состояний. При этом сама модель не содержит средств для четкого разделения этих различных "временных срезов".

Кроме модели Захмана известны и другие модели архитектуры предприятия [2].