SADT-модели систем

Методологические основы общей теории систем, в частности принцип иерархичности систем, и кибернетики, такие как принципы обратной связи и «черный ящик», используемые для формализации и исследования систем управления, нашли развитие в теории структурного анализа и проектировании систем (SADT). Концепция SADT – это представление организации в виде системы функций. Графический язык создан методологией построения архитектуры моделируемой системы. Методология структурного анализа претендует на общность предложенного метода описания и анализа системы с помощью структурных моделей и использование его для систем широкого профиля. На основе методологии SADT созданы три класса структурных моделей, именуемых SADT-моделями:

1) функциональная модель, которая является структурированным изображением системы функций;

2) информационная модель, которая представляет структуру ин-формации, необходимой для поддержания системы функций;

3) динамическая модель меняющегося во времени поведения функций, информации и ресурсов производственной системы или среды.

Методология SADT возникла в конце 1960-х гг. в связи с созданием структурного программирования. Ее появление на рынке произошло в 1975 г., а к 1981 г. SADT использовалась более чем в 50 компаниях при работе над 200 проектами аэрокосмической промышленности Европы, Америки и стран Востока. Основные достоинства методологии SADT состоят в разработке структурных методов, способствующих применению компьютерных технологий для анализа и лучшего понимания путей повышения эффективности управления.

Модель, разработанная на основе методологии SADT, — это описание системы с помощью специального графического языка (блоков и связей-дуг), текста и глоссария (краткого пояснения). По сравнению с графическими языками кибернетики и общей теории систем получаем менее формализованное, доступное для понимания широкому кругу специалистов в области управления описание системы. Остановимся на особенностях построения SADT-модели системы как совокупности взаимосвязанных функций.

На языке методологии SADT элементы модели представлены блоками, отображающими функции, и связями-дугами, отображающими взаимодействие функций. Функция – это все то, что может быть выражено глаголами в активной форме, например: планировать, контролировать, регулировать, разрабатывать и т.д. Дуги отражают материальные объекты или информацию, в которой нуждается или которую производит функция.

Назначение дуг состоит в определении входа, выхода, управления функцией, механизма выполнения функции, а также обратной связи. Входящие с левой и верхней стороны блока дуги представляют информацию, необходимую для выполнения функции. Дуга, входящая с верхней стороны, может определять управление. Принято, что дуга называется управляющей, если неочевидно, что она определяет только вход. Каждый функциональный блок имеет, по крайней мере, одну управляющую дугу. Управление описывает условие или обстоятельства, которые управляют функцией.

Выходящие дуги с правой стороны блока изображают информацию или материальные потоки, полученные в результате выполнения функции. Связка «вход – выход» означает, что блок представляет переход функции от состояния «до» к состоянию «после». К нижней части блока присоединяется дуга «механизм», обозначающая либо человека, либо автоматизированную систему управления (АСУ), ориентированную на выполнение функции. Таким образом, вход и выход показывают, что делает функция, управление объясняет, на основе чего это делается, а механизм — как это делается. В целом, дуги объясняют смысл и ограничивают влияние каждого блока (см. рис. 19).

Рис. 19. Фрагмент SADT-модели

Цель модели состоит в определении ее назначения и формулируется, например, таким образом: «понять обязанности каждого работающего в организации, чтобы упорядочить и сделать эффективным управление персоналом». Построение модели ведется по следующему сценарию.

Блоки и дуги объединяются в диаграмму. Диаграмма состоит из трех - шести взаимосвязанных функций. Нижний предел «3» гарантирует введение достаточного количества деталей, чтобы полученная диаграмма была информативна. Верхний предел «6» позволяет использовать иерархию для описания сложных систем.

Описание системы функций с помощью SADT-модели – это представление ее в виде иерархии диаграмм. Построение модели начинается с представления всей системы в виде простейшей абстракции – одного блока и дуг, изображающих интерфейс с функциями вне системы (корневая диаграмма). Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, отображает общую цель системы. На следующем шаге корневая диаграмма детализируется построением диаграммы с несколькими блоками, соединенными интерфейсными дугами. Каждый блок декомпозируется для более детального представления, и так до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень детализации (рис. 20).

Рис. 20. Фрагмент декомпозиции SADT-модели

Исследование системы управления на основе функциональной SADT-модели начинается с того, что очерчивается граница системы, изучается ее контекст, формулируется цель, обосновывается позиция (точка зрения) изучения системы. Для этого предусмотрены следующие стандартные этапы работ:

• сбор информации об исследуемой области;

• документирование полученной информации;

• построение модели;

• уточнение модели посредством итеративного рецензирования.

Сбор информации проводится по следующей схеме: чтение документации, опросы или интервью (диалоги), совещания, наблюдение за работой, анкетирование, использование собственных знаний. Результатом этого этапа служит установление цели модели и точки зрения, т.е. позиции, с которой будет исследоваться система, а также пользователя модели для ее итеративного рецензирования в процессе разработки. Важным решением на этом этапе является определение границы системы, т.е. достижение общего согласия относительно понимания системы. При этом вносится ясность относительно входящих в систему объектов. Объекты, включенные в очерченный контекст, в процессе разработки модели могут исключаться или дополняться.

Документирование полученной информации сводится к составлению списка данных и списка функций. Под данными в структурном анализе понимаются как информация, так и объекты. Например, при исследовании отдела сбыта в качестве объектов выступают: база данных по потребителям, план поставок, бланки документов на товар, отгрузку и т.д. Здесь также рассматриваются транспортные средства – кран, контейнер, грузовой автомобиль и др., т.е. все то, что необходимо для реализации функции «отгрузить товар». Список функций – это список всех действий. Для его формирования следует пользоваться списком данных.

Следующий этап построения модели – это создание ее графической конфигурации в виде иерархии диаграмм. Верхний, нулевой, уровень – это обобщенная диаграмма (рис. 20). Первый уровень – диаграмма, детализирующая диаграмму нулевого уровня и содержащая, как правило, от трех до шести блоков. Затем строятся диаграммы второго уровня, каждая из которых детализирует блок-функцию первого уровня, и т.д. На диаграмме границы каждого блока определены интерфейсными дугами. Различаются внешний и внутренний интерфейсы.

Следует обратить внимание на то, что при определении согласованности между функциями и их графической интерпретацией необходимо изучить типы связности. Известно, по крайней мере, семь типов связности: случайная, логическая, временная, процедурная, коммуникационная, последовательная и функциональная. На основании типа связности выстраивается интерфейс дуг. Все разработки диаграммы и связанные с ними глоссарии оформляются в виде SADT-папки, т.е. в виде проекта на данную функцию и в конечном счете на исследуемую систему.

Методология SADT широко использует компьютерное построение структурных моделей системы. Этим достигаются оперативность и вариативность разработок при исследовании и проектировании систем управления, а также преодоление барьера размерности задачи. Приведенная литература, особенно монография Д.А. Марка, К. МакГоуэн[18], служит превосходным методическим материалом для изучения инструментария SADT.