Основные принципы и виды моделей

Наиболее популярной методологией IDEF является методология IDEF0 [1 – 4]. Методологию IDEF0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Technique – Техника структурного анализа и дизайна) [5]. 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). В России приняты официальные рекомендации по применению методологии IDEEF0 [6].

Целью методологии является построение функциональной схемы исследуемой системы, описывающей все необходимые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности системы. Другими словами, в IDEF0 моделируемая система представляется как совокупность взаимосвязанных работ (функций, активностей). Методология IDEF0 получила столь широкое распространение в бизнес‑моделировании потому, что эта методология легко представляет такие системные характеристики, как управление, обратная связь, исполнители. Кроме того, методология IDEF0 имеет развитые процедуры поддержки коллективной работы.

В основе методологии лежат четыре основных понятия: функциональный блок, дуга (стрелка), декомпозиция, глоссарий.

Функциональный блок, или работа (Activity Box) представляет собой некоторую конкретную функцию (работу) в рамках рассматриваемой системы. Блок должен иметь название в глагольном наклонении (например, "Проверить документ" или "Проверка документа"). На диаграмме функциональный блок изображается прямоугольником (3.2). Каждая из четырех сторон функционального блока имеет свое определенное значение (роль) и определяет тип интерфейса, т. е. способ взаимодействия дуги с блоком:

– верхняя сторона имеет значение "Управление" (Control);

– левая сторона имеет значение "Вход" (Input);

– правая сторона имеет значение "Выход (Output);

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

Рис. 3.2. Функциональный блок

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 дуг отображают различные объекты, которые передаются между блоками, обрабатываются блоками, определяют правила обработки и механизмы обработки. Такими объектами могут быть элементы реального мира (детали, вагоны, сотрудники и т.д.) или потоки данных и информации (документы, данные, инструкции и т.д.). Стрелки снабжаются надписями – названиями.

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

В IDEF0 различают пять типов стрелок.

Вход (Input) – материальные объекты или информация, которые используются или преобразуются работой для получения результата (выхода). Допускается, что блок может не иметь ни одной стрелки входа.

При описании технологических процессов не возникает проблем определения входов. Вход – это нечто, что перерабатывается в блоке для получения результата. При моделировании ИС, когда стрелками являются не физические объекты, а данные, определение входа может вызвать трудности. Например, чтобы показать переработку данных блоком, целесообразно на входе указать "Документ", а на выходе – "Заполненный документ". Например, не может быть входом блока "Прием экзамена" стрелка "Студент", а выходом – стрелка "Экзаменационная ведомость", т. к. студент не перерабатывается в ведомость. В данном примере можно использовать входную стрелку "Неаттестованный студент" и выходную стрелку "Аттестованный студент". Очень часто сложно определить, являются ли данные входом или управлением. В этом случае подсказкой может служить информация о том, перерабатываются/изменяются ли данные в блоке или нет. Если изменяются, то, скорее всего, это вход, если нет – управление. Например, задание на курсовой проект является управлением, а не входом.

Управление (Control) – правила, стратегии, процедуры, стандарты, ограничения на бюджет и время, которыми руководствуется работа. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку управления. Управление влияет на работу, но не преобразуется работой. В случае возникновения неопределенности в статусе стрелки (управление или вход) рекомендуется рисовать стрелку управления.

Выход (Output) – материальный объект или информация, которые производятся работой. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку выхода. Работа без результата не имеет смысла и не должна моделироваться.

Механизм (Mechanism) – ресурсы, которые выполняют работу, например персонал предприятия, станки, устройства и т. д. По усмотрению аналитика стрелки механизма могут не изображаться в модели.

Вызов (Call) –специальнаястрелка, указывающая на другую модель работы. Стрелка вызова используется при расщеплении модели и указывает, что некоторая работа представлена отдельной моделью. Расщепление моделей необходимо для коллективной работы над моделью. Руководитель проекта может создать декомпозицию верхнего уровня и провести расщепление модели на отдельные модели. Аналитики работают над отдельными моделями, а затем сливают отдельные модели в единую модель. Отдельная ветвь модели может быть отщеплена для использования в качестве независимой модели.

Таким образом, любой функциональный блок по требованиям стандарта должен иметь, по крайней мере, одну управляющую дугу и одну исходящую. То есть 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.

Декомпозиция (Decomposition) является основным понятием стандарта IDEF0. Принцип декомпозиции применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. Декомпозиция позволяет постепенно и структурировано представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм, что делает ее менее перегруженной и легко усваиваемой.

Глоссарий (Glossary) – это набор соответствующих определений, ключевых слов, повествовательных изложений и т.д., которые характеризуют объект, отображенный данным элементом. Этот набор является описанием сущности данного элемента. Глоссарий дополняет наглядный графический язык, снабжая диаграммы необходимой дополнительной информацией.

Модель в методологии IDEF0 – это совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм. Каждая диаграмма является единицей описания системы и располагается на отдельном листе. Модель может содержать четыре типа диаграмм:

1. Контекстная диаграмма, которая представляет всю систему как один блок и показывает контекст системы, т. е. связь системы с внешним миром. Модель может иметь только одну контекстную диаграмму.

2. Диаграммы декомпозиции, которые получаются в результате разбиения контекстной диаграммы на отдельные активности. Такой процесс называется функциональной декомпозицией, а диаграммы, получившиеся в результате декомпозиции, называются диаграммами декомпозиции. После декомпозиции контекстной диаграммы производится декомпозиция каждой получившейся диаграммы и т. д.

Декомпозиция продолжается до достижения нужного уровня подробности описания. После каждого сеанса декомпозиции проводятся сеансы экспертизы – эксперты предметной области проверяют соответствие реальных бизнес-процессов созданным диаграммам. Найденные несоответствия исправляются, и только после прохождения экспертизы без замечаний можно приступать к следующему сеансу декомпозиции. Так достигается соответствие модели реальным бизнес-процессам на каждом уровне модели. Синтаксис описания системы в целом и каждого ее фрагмента одинаков во всей модели.

3. Диаграммы дерева узлов показывают иерархическую зависимость работ. То есть в виде дерева показывается, какие активности получились в результате декомпозиции каждой активности. Диаграмм деревьев узлов может быть в модели несколько, поскольку дерево может быть построено на различную глубину и начиная с любой диаграммы (не обязательно с контекстной).

4. Диаграммы только для экспозиции (FEO – for exposition only) строятся для иллюстрации альтернативной точки зрения, для хранения старых версий. FEO – это просто картинка. Дело в том, что методология не поддерживает альтернативные варианты декомпозиции. Если необходимо хоть как-то сохранить альтернативный вариант декомпозиции, то применяют диаграмму только для экспозиции.

Рассмотрим подробнее различные виды диаграмм.