В методологии idef0 верхний уровень модели называется. Принципы построения модели idef0. Типы связей между процессами IDEF0
Основной из трех методологий, поддерживаемых BPwin, является IDEF0. IDEF0, относится к семейству IDEF, которое появилось в конце шестидесятых годов под названием SADT (Structured Analysis and Design Technique). IDEF0 может быть использована для моделирования широкого класса систем. Для новых систем применение IDEF0 имеет своей целью определение требований и указание функций для последующей разработки системы, отвечающей поставленным требованиям и реализующей выделенные функции. Применительно к уже существующим системам IDEF0 может быть использована для анализа функций, выполняемых системой и отображения механизмов, посредством которых эти функции выполняются. Результатом применения IDEF0 к некоторой системе является модель этой системы, состоящая из иерархически упорядоченного набора диаграмм, текста документации и словарей, связанных друг с другом с помощью перекрестных ссылок. Двумя наиболее важными компонентами, из которых строятся диаграммы IDEF0, являются бизнес-функции или работы (представленные на диаграммах в виде прямоугольников) и данные и объекты (изображаемые в виде стрелок), связывающие между собой работы. При этом стрелки, в зависимости от того в какую грань прямоугольника работы они входят или из какой грани выходят, делятся на пять видов:
· Стрелки входа (входят в левую грань работы) - изображают данные или объекты, изменяемые в ходе выполнения работы.
· Стрелки управления (входят в верхнюю грань работы) - изображают правила и ограничения, согласно которым выполняется работа.
· Стрелки выхода (выходят из правой грани работы) - изображают данные или объекты, появляющиеся в результате выполнения работы.
· Стрелки механизма (входят в нижнюю грань работы) - изображают ресурсы, необходимые для выполнения работы, но не изменяющиеся в процессе работы (например, оборудование, людские ресурсы…)
· Стрелки вызова (выходят из нижней грани работы) - изображают связи между разными диаграммами или моделями, указывая на некоторую диаграмму, где данная работа рассмотрена более подробно.
Все работы и стрелки должны быть именованы. Первая диаграмма в иерархии диаграмм IDEF0 всегда изображает функционирование системы в целом. Такие диаграммы называются контекстными. В контекст входит описание цели моделирования, области (описания того, что будет рассматриваться как компонент системы, а что как внешнее воздействие) и точки зрения (позиции, с которой будет строиться модель). Обычно в качестве точки зрения выбирается точка зрения лица или объекта, ответственного за работу моделируемой системы в целом.
Рисунок 7.1. Функциональный блок и интерфейсные дуги
Работы на диаграммах изображаются в виде прямоугольников (функциональные блоки). Каждая работа изображает какую-либо функцию или задачу и именуется глаголом или глагольной фразой, обозначающей действие, например «Изготовление изделия», «Обслуживание клиента» и т.д. Стрелки помечаются существительным и обозначают объекты или информацию, связывающую работы между собой и с внешним миром.
После описания контекста проводится функциональная декомпозиция- система разбивается на подсистемы и каждая подсистема описывается в том же синтаксисе, что и система в целом. Затем каждая подсистема разбивается на более мелкие и так до достижения нужного уровня подробности. В результате такого разбиения, каждый фрагмент системы изображается на отдельной диаграмме декомпозиции.
После того как контекст описан, проводится построение следующих диаграмм в иерархии. Каждая последующая диаграмма является более подробным описанием (декомпозицией) одной из работ на вышестоящей диаграмме. Пример декомпозиции контекстной работы показан на Рис.7.2 и Рис.7.4. Описание каждой подсистемы проводится аналитиком совместно с экспертом предметной области. Обычно экспертом является человек, отвечающий за эту подсистему и, поэтому, досконально знающий все ее функции. Таким образом, вся система разбивается на подсистемы до нужного уровня детализации, и получается модель, аппроксимирующая систему с заданным уровнем точности. Получив модель, адекватно отображающую текущие бизнес-процессы (так называемую модель AS IS), аналитик с легкостью может увидеть все наиболее уязвимые места системы. После этого, с учетом выявленных недостатков, можно строить модель новой организации бизнес-процессов (модель TO BE).
Одной из наиболее важных особенностей методологии SADT является постепенное введение все больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель.
На рисунке 7.2, где приведены три диаграммы и их взаимосвязи, показана структура IDEF0.-модели. Каждый компонент модели может быть декомпозирован на другой диаграмме. Каждая диаграмма иллюстрирует "внутреннее строение" блока на родительской диаграмме.
Рисунок 7.2 - Пример контекстной диаграммы
Как видно на Рис.7.2, BPwin позволяет выделять работы и стрелки разными цветами, а также привязывать имена стрелок к самим стрелкам (стрелка по имени “Отчетность”), что повышает наглядность и читаемость диаграммы.
Рисунок 7.3 - Пример диаграммы декомпозиции
Рисунок 7.4 - Пример контекстной диаграммы
Рисунок 7.5 - Пример диаграммы декомпозиции
Иерархия диаграмм
Построение IDEF0-модели начинается с представления всей системы в виде простейшей компоненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг - они также представляют полный набор внешних интерфейсов системы в целом.
Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом для более детального представления.
Во всех случаях каждая подфункция может содержать только те элементы, которые входят в исходную функцию. Кроме того, модель не может опустить какие-либо элементы, т.е., как уже отмечалось, родительский блок и его интерфейсы обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего добавить, и из него не может быть ничего удалено.
Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются точно теми же самыми, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы.
Рисунк 7.6 - Структура SADT-модели. Декомпозиция диаграмм
Рисунок 7.7 - Соответствие должно быть полным и непротиворечивым
Некоторые дуги присоединены к блокам диаграммы обоими концами, у других же один конец остается неприсоединенным. Неприсоединенные дуги соответствуют входам, управлениям и выходам родительского блока. Источник или получатель этих пограничных дуг может быть обнаружен только на родительской диаграмме. Неприсоединенные концы должны соответствовать дугам на исходной диаграмме. Все граничные дуги должны продолжаться на родительской диаграмме, чтобы она была полной и непротиворечивой.
Как было отмечено, механизмы (дуги с нижней стороны) показывают средства, с помощью которых осуществляется выполнение функций. Механизм может быть человеком, компьютером или любым другим устройством, которое помогает выполнять данную функцию (рисунок 7.8).
Рис. 7.8. Пример механизма
Каждый блок на диаграмме имеет свой номер. Блок любой диаграммы может быть далее описан диаграммой нижнего уровня, которая, в свою очередь, может быть далее детализирована с помощью необходимого числа диаграмм. Таким образом, формируется иерархия диаграмм.
Для того, чтобы указать положение любой диаграммы или блока в иерархии, используются номера диаграмм. Например, А21 является диаграммой, которая детализирует блок 1 на диаграмме А2. Аналогично, А2 детализирует блок 2 на диаграмме А0, которая является самой верхней диаграммой модели. На рисунке 7.9 показано типичное дерево диаграмм.
Рисунок 7.9 - Иерархия диаграмм
IDEF0 - нотация графического моделирования, используемая для создания функциональной модели, отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, связывающих эти функции. Стандарт IDEF0 (Integration Definition for Function Modeling) утвержден в США в 1993 как Федеральный стандарт обработки информации. В России находится в статусе руководящего документа с 2000 года и в настоящее время в качестве стандарта не утвержден. Тем не менее методология IDEF0 является одним из популярных подходов для описания бизнес-процессов. К ее особенностям можно отнести:
использование контекстной диаграммы;
поддержка декомпозиции;
доминирование;
выделение 4 типов стрелок.
Контекстная диаграмма. Самая верхняя диаграмма, на которой объект моделирования представлен единственным блоком с граничными стрелками. Эта диаграмма называется A-0 (А минус нуль). Стрелки на этой диаграмме отображают связи объекта моделирования с окружающей средой. Диаграмма A-0 устанавливает область моделирования и ее границу. Пример диаграммы A-0 приведен на Рис. 1.
Рисунок 1. Диаграмма A-0 в нотации IDEF0
Поддержка декомпозиции. Нотация IDEF0 поддерживает последовательную декомпозицию процесса до требуемого уровня детализации. Дочерняя диаграмма, создаваемая при декомпозиции, охватывает ту же область, что и родительский процесс, но описывает ее более подробно. Согласно методологии IDEF0 при декомпозиции стрелки родительского процесса переносятся на дочернюю диаграмму в виде граничных стрелок.
Доминирование. Блоки модели IDEF0 на неконтекстной диаграмме должны располагаться по диагонали - от левого верхнего угла диаграммы до правого нижнего в порядке присвоенных номеров. Блоки на диаграмме, расположенные вверху слева, "доминируют" над блоками, расположенными внизу справа. "Доминирование" понимается как влияние, которое блок оказывает на другие блоки диаграммы. Расположение блоков на листе диаграммы отражает авторское понимание доминирования. Таким образом, топология диаграммы показывает, какие функции оказывают большее влияние на остальные.
Выделение 4 типов стрелок. Выделяются следующие типы стрелок: "Вход", "Выход", "Механизм", "Управление". Входы преобразуются или расходуются процессом, чтобы создать то, что появится на его выходе. Управления определяют условия, необходимые процессу, чтобы произвести правильный выход. Выходы - данные или материальные объекты, произведенные процессом. Механизмы идентифицируют средства, поддерживающие выполнение процесса. Таким образом, блок IDEF0 показывает преобразование входа в выход с помощью механизмов с учетом управляющих воздействий.
Описание назначения графических символов, используемых в нотации IDEF0, приведено в Таблице 1.
| Название | Графический символ | Описание |
|---|---|---|
 | Процесс обозначается прямоугольным блоком. Внутри каждого блока помещается его имя и номер. Имя должно быть активным глаголом, глагольным оборотом или отглагольным существительным. Номер блока размещается в правом нижнем углу. Номера блоков используются для идентификации на диаграмме и в соответствующем тексте. | |
 | Стрелки обозначают входящие и исходящие из процесса объекты (данные). Каждая сторона функционального блока имеет стандартное значение с точки зрения связи блок-стрелка. В свою очередь, сторона блока, к которой присоединена стрелка, однозначно определяет ее роль. Стрелки, входящие в левую сторону блока - входы. Стрелки, входящие в блок сверху - управления. Стрелки, покидающие процесс справа - выходы, т.е. данные или материальные объекты, произведенные процессом. Стрелки, подключенные к нижней стороне блока, представляют механизмы. |
|
| Туннелированная стрелка |   | Туннелированные стрелки означают, что данные, передаваемые с помощью этих стрелок, не рассматриваются на родительской диаграмме и/или на дочерней диаграмме. Стрелка, помещенная в туннель там, где она присоединяется к блоку, означает, что данные, выраженные этой стрелкой, не обязательны на следующем уровне декомпозиции. Стрелка, помещаемая в туннель на свободном конце, означает, что выраженные ею данные отсутствуют на родительской диаграмме. Туннелированные стрелки могут быть использованы на диаграммах процессов в нотациях IDEF0, "Процесс", "Процедура". |
| Элемент обозначает место, сущность или субъект, которые находятся за границами моделируемой системы. Внешние ссылки используются для обозначения источника или приемника стрелки вне модели. На диаграммах внешняя ссылка изображается в виде квадрата, рядом с которым показано наименование Внешней ссылки. Внешние ссылки могут быть использованы на диаграммах процессов в любых нотациях. |
||
 | Элемент, обозначающий другую диаграмму. Междиаграммная ссылка служит для обозначения перехода стрелки на диаграмму другого процесса без отображения стрелки на вышележащей диаграмме (при использовании иерархических моделей). В качестве междиаграммной ссылки не может выступать диаграмма процесса в нотациях EPC и BPMN. Междиаграммные ссылки могут быть использованы на диаграммах процессов в нотациях IDEF0, "Процесс", "Процедура". |
|
 | Элемент обозначает ссылку на типовую модель процесса. Наиболее часто повторяющиеся процессы в рамках модели бизнес-процессов могут быть выделены в качестве типовых в отдельную папку в Навигаторе . Диаграмма типового процесса формируется один раз в одном месте Навигатора . Далее на любой диаграмме может быть использован процесс-ссылка на типовой процесс. Параметры типового процесса заполняются непосредственно в Окне свойств типового процесса. Постоянный список субъектов, принимающих участие в выполнении типового процесса, формируется также в Окне свойств типового процесса. Список субъектов, принимающих участие при выполнении типового процесса в рамках вышележащего процесса, формируется в Окне свойств процесса-ссылки на типовой процесс. Процессы-ссылки могут быть использованы на диаграммах процессов в любых нотациях. |
|
 | Выносной элемент, предназначенный для нанесения комментариев. Элемент может быть использован на диаграммах процессов в любых нотациях. |
|
 |
Одна картинка стоит тысячи словНародная мудрость
Зачастую в моей работе возникает необходимость не просто изучить и решить определенную проблему, но выявить ее местонахождение в общей модели работы компании. Мало понимать, что определенное подразделение работает неправильно, важно понимать, каким образом оно взаимодействует с другими. Иначе невозможно выявить все существующие проблемы и выбрать оптимальный метод решения поставленной задачи. А для этого требуется изучить работу компании и составить ее функциональную модель.
Конечно, в теории функциональная модель работы компании должна быть у руководителя, причем, не важно, идет речь об организации работы склада или об IT системе от лида до заявки. Но в реальности практически никогда ее не оказывается, а потому в процессе изучения и поиска решения поставленной клиентом задачи я также создаю функциональную модель работы компании или определенного процесса (функции) самостоятельно.
Несколько слов о преимуществах графики
Как известно, функциональные модели IDEF0 - это всегда графические схемы. У них есть свои особенности и правила составления. Об этом мы поговорим чуть-чуть позже. А сейчас я хотел бы привести пару примеров эффективности графики. Почему я делаю на этом акцент? Скорей всего, после моего утверждения о необходимости функциональной модели работы компании, очень многие подумали, что это все необязательно, можно и на словах пояснить как работает та или иная функция в компании. Вот об этом я и хочу поговорить.И для начала сделаем небольшой экскурс в историю. Вернемся в далекий 1877 год, в период Русско-Турецкой войны. Именно тогда полиграфист Сытин впервые применил графику при описании военных действий. Сейчас для нас все это привычно, при описании любого сражения у каждого перед глазами возникают карты со стрелками, которые наглядно показывают ход сражения. А в те времена военные действия описывались словами. Для каждого боя - много-много слов. И понять в итоге, что же происходит, было очень сложно.
А потому идея Сытина была поистине революционной - он начал печатать литографические копии карт с обозначением укреплений и расположений воинских частей. Назывались эти карты “Для читателей газет. Пособие”. Идея оказалась настолько актуальной, что первый же тираж “Пособий” разошелся мгновенно. И потом такие приложения были очень востребованы. Причина очевидна. Графика помогала понять то, что при помощи одних слов разобрать было практически невозможно.
Аналогичный пример беспомощности словесных описаний я могу привести также из своей практики. Один из моих заказчиков очень просил взяться за внедрение ERP-системы для его компании. На вопрос, есть ли у них какое-то техническое задание, я получил ответ: “Да, есть. Но в нем 400 страниц”. При этом клиент очень жаловался, что мои коллеги, к которым он обращался ранее, либо отказывались от проекта вообще, либо называли явно завышенные цены. После того, как я увидел, что в техническом задании действительно 400 страниц, и состоит оно исключительно из текстового описания, я понял причины поведения разработчиков. Прочитать такой объем текста, вникнуть в него, разобраться во всех нюансах только для того, чтобы понять задачу и назвать цену - это и правда очень сложно.
Этому клиенту я предложил альтернативный вариант - описать все, что можно, графически в виде нотаций. Показал ему примеры моделирования. В итоге они сейчас переосмысливают свои пожелания и оформление технического задания.
Знаю я также много других примеров, когда графическое моделирование бизнес-процессов помогало в работе как моим коллегам, бизнес-консультантам и разработчикам, так и самим бизнесменам.
Почему это важно для моей работы
Моя работа всегда связана с внесением изменений в существующую систему. А для того, чтобы внести изменения и получить нужный результат, нужно изучить то, что существует уже сейчас. И не важно, что именно мы делаем – настраиваем или устанавливаем с нуля CRM-систему, создаем эффективную ERP-систему, занимаемся интеграцией различных систем для повышения автоматизации работы в целом. В любом случае, для начала, необходимо получить представление о существующей схеме работы, и только после этого можно предлагать какие-то изменения и продумывать варианты решения поставленной задачи.После изучения существующего положения вещей я, как и любой другой сторонний специалист, создаю коммерческое предложение, в котором максимально подробно раскрываю мое видение текущей ситуации, а также действия, которые необходимо выполнить для решения поставленной задачи, и, конечно, ожидаемый результат.
Такие отчеты об обследовании работы получаются объемные, занимают не одну страницу, что с одной стороны, необходимо, а с другой – усложняет восприятие. Вначале я, как и многие, думал, что объемные отчеты - это хорошо, ведь человек платит за работу и нужно ему предоставить максимум подробной информации.
Типичные ошибки
Функциональное моделирование выполняют при помощи самых разных инструментов, в том числе, не предназначенных для моделирования. В последнем случае нет проверки на ошибки и ограничения стандарта. Желание повысить наглядность и отсутствие опыта при этом часто оканчиваются ошибками.Использование различных цветов
Все элементы на диаграмме одинаково важны. При функциональном моделировании нет более или менее важных элементов. Исчезновение любого приведет к нарушению процесса и производственному браку.Часто при моделировании на бумаге или в различных программах пользователи пытаются повысить наглядность за счет использования разных цветов. Это одна из самых распространенных ошибок. На самом деле, применение разноцветных стрелок и блоков только вносит дополнительную путаницу, а также искажает восприятие схемы.
Ваша модель должна читаться в черно-белом виде, без каких-то дополнительных цветовых решений. Такой подход одновременно помогает избежать недоразумений и дисциплинирует создателя модели, в результате читабельность и грамотность модели повышаются.
Слишком большое количество блоков
При составлении модели часто стараются отобразить на одном листе все нюансы работы компании со всеми подробностями. В результате получается очень большое количество блоков с большим количеством управляющих стрелок. Читабельность при этом теряется.Оптимальный вариант – это детализация, достаточная для понимания вопроса, и не более того. Подробная детализация работы каждого подразделения или даже сотрудника может раскрываться при выборе подробного просмотра того или иного процесса. И создается такая структура только если это действительно нужно для работы или принятия решения.
Нарушение структуры при внесении корректировок
Внимательно следите за тем, чтобы не возникло путаницы или процессов без входящих, исходящих и других важных элементов. Например, если в приведенном выше примере, я посчитаю нужным сместить точку зрения на копирайтера, я удалю из схемы автора. И тогда управляющие элементы «опыт автора и сторонние источники», а также план публикации становятся ненужными. Ведь ими пользуется автор. Копирайтер работает с аудиофайлом. И если они останутся в общей схеме, то при детализации будут вести непонятно куда и вносить путаницу.Аналогично, если я решу добавить какой-то блок, важно убедиться, чтобы он также имел все необходимые атрибуты. Здесь очень важна внимательность, так как при моделировании сложных бизнес-процессов изменения в одной части модели могут повлечь за собой изменения в другой. Их обязательно нужно внести.
Правила названия управляющих элементов и блоков
Важно запомнить простое правило: управляющие стрелки называют именами существительными, блоки – глаголами. Так принято в стандарте IDEF0, и такой подход помогает избежать путаницы и ошибок.Чаще всего ошибки допускают при названии блоков. Например, вместо «Создать статью» пишут «Создание статьи». Блоки в данном подходе – это действия, а потому они должны быть всегда глаголами.
Выгоды использования IDEF0
- Самая первая выгода очевидна – это наглядность. Вы сами начинаете понимать, как работает та или иная система, и можете также наглядно пояснить, где в этой системе «тонкие места» и как ваши решения помогут избавиться от них.
- Взаимопонимание и отсутствие разночтений. При обсуждении работы компании с использованием функциональной модели у вас имеются наглядные и понятные интуитивно блоки задач с управляющими элементами. Кроме того, функциональное моделирование предполагает создание в случае необходимости глоссария, в котором раскрываются условные обозначения и термины. В результате вы с клиентом, руководителем, другими сотрудниками при обсуждении проблемы говорите на одном языке.
- Простота и высокая скорость создания модели. Конечно, научиться моделированию не так просто, как кажется. Ведь схема - это, по сути, сверхплотная подача информации, что очень хорошо для понимания, но для реализации такой подачи требуется особый подход. Мозг аналитика выступает в данном случае как очень мощный пресс с одной стороны, и фильтр – с другой. Но с опытом этот процесс становится очень быстрым. В результате вы получаете инструмент, который поможет и самому разобраться, что же происходит в той или иной системе, и при помощи созданного в сжатые сроки наглядного пособия проиллюстрировать важные моменты коллегам или заказчикам.
- Дисциплина и отсутствие ошибок. Стандарт IDEF0 предполагает строгие рамки и правила. Такой подход дисциплинирует, а привычка действовать в рамках стандарта помогает избежать ошибок по невнимательности. Любые нарушения стандарта становятся сразу заметны.
В чем трудность применения IDEF0
Важно понимать, что только в самых простых случаях два бизнес-аналитика создадут для описания работы компании абсолютно одинаковые функциональные модели. Любая модель – это отражение опыта аналитика, глубины понимания работы бизнеса, который он стремится описать, а также, в некотором роде, его личная точка зрения на этот бизнес. Т.е. человек разрабатывает бизнес-модель с точки зрения руководителя, как будто этим руководителем является именно он.При этом я считаю, что бизнес-аналитик - это не совсем профессия, бизнес-аналитикой занимается каждый руководитель бизнеса или разработчик каких-то систем, который анализирует бизнес и стремится выстроить наиболее эффективную систему. Именно для этих людей и для этих целей предназначен инструмент IDEF0.
А потому очень важно при составлении функциональной бизнес модели «как есть» постоянно советоваться с руководителем компании, чтобы не совершить ошибки, которая повлечет за собой автоматически ошибки на этапах декомпозиции. Также на последующих этапах могут потребоваться дополнительные согласования с руководителями структурных подразделений и сотрудниками. Только если ваша функциональная модель «как есть» будет действительно отражать реальное положение вещей, можно вносить какие-то изменения и предложения. А для достижения качественных результатов в такой работе требуется, прежде всего, практический опыт и знание особенностей того или иного вида бизнеса.
Еще статьи по данной теме.
Р 50.1.028-2001
Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции
МЕТОДОЛОГИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Continuous acquisition and life-cycle support.
Methodology of functional modelling
ОКС 25.040.40
Дата введения 2002-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНЫ Научно-исследовательским Центром CALS-технологий "Прикладная Логистика" при участии Всероссийского научно-исследовательского института стандартизации (ВНИИстандарт)
ВНЕСЕНЫ Техническим комитетом по стандартизации ТК 431 "CALS-технологии"
3 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ
Введение
Постоянное усложнение производственно-технических и организационно-экономических систем - фирм, предприятий, производств и других субъектов производственно-хозяйственной деятельности - и необходимость их анализа с целью совершенствования функционирования и повышения эффективности обусловливают необходимость применения специальных средств описания и анализа таких систем. Эта проблема приобретает особую актуальность в связи с появлением интегрированных компьютеризированных производств и автоматизированных предприятий.
В США в конце 70-х годов была предложена и реализована Программа интегрированной компьютеризации производства ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing), направленная на увеличение эффективности промышленных предприятий посредством широкого внедрения компьютерных (информационных) технологий.
Реализация программы ICAM потребовала создания адекватных методов анализа и проектирования производственных систем и способов обмена информацией между специалистами, занимающимися такими проблемами. Для удовлетворения этой потребности в рамках программы ICAM была разработана методология моделирования IDEF (ICAM Definition), позволяющая исследовать структуру, параметры и характеристики производственно-технических и организационно-экономических систем. Общая методология IDEF состоит из трех частных методологий моделирования, основанных на графическом представлении систем:
IDEF0 используется для создания функциональной модели, отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, преобразуемые этими функциями;
IDEF1 применяется для построения информационной модели, отображающей структуру и содержание информационных потоков, необходимых для поддержки функций системы;
IDEF2 позволяет построить динамическую модель меняющихся во времени поведения функций, информации и ресурсов системы.
К настоящему времени наибольшее распространение и применение имеют методологии IDEF0 и IDEF1 (IDEF1X).
Методология IDEF0, особенности и приемы применения которой описываются в настоящих рекомендациях, основана на подходе, получившем название SADT (Structured Analysis & Design Technique - метод структурного анализа и проектирования). Основу этого подхода и методологии IDEF0 составляет графический язык описания (моделирования) систем.
В связи с расширяющимся применением информационных технологий и, в частности, CALS-технологий в народном хозяйстве Российской Федерации в настоящих рекомендациях приводятся основные сведения о методологии IDEF0 и графическом языке описания моделей, а также практические указания по методике разработки таких моделей.
1 Область применения
Настоящие рекомендации по стандартизации предназначены для использования при анализе и синтезе производственно-технических и организационно-экономических систем методами функционального моделирования в различных отраслях экономики. Рекомендации содержат описание комплекса средств для наглядного представления широкого спектра деловых, производственных и других процессов и операций предприятия на любом уровне детализации, а также организационные и методические приемы применения этих средств.
2.1 блок: Прямоугольник, содержащий имя и номер и используемый для описания функции.
2.2 ветвление: Разделение стрелки на два или большее число сегментов. Может означать "развязывание пучка" (см. 2.27).
2.3 внутренняя стрелка: Входная, управляющая или выходная стрелка, концы которой связывают источник и потребителя, являющиеся блоками одной диаграммы. Отличается от граничной стрелки.
2.4 входная стрелка: Класс стрелок, отображающих вход IDEF0-блока, то есть данные или материальные объекты, которые преобразуются функцией в выход. Входные стрелки связываются с левой стороной блока IDEF0.
2.5 выходная стрелка: Класс стрелок, отображающих выход IDEF0-блока, то есть данные или материальные объекты, произведенные функцией. Выходные стрелки связываются с правой стороной блока IDEF0.
2.6 глоссарий: Список определений для ключевых слов, фраз и аббревиатур, связанных с узлами, блоками, стрелками или с моделью IDEF0 в целом.
2.7 граничная стрелка: Стрелка, один из концов которой связан с источником или потребителем, а другой не присоединен ни к какому блоку на диаграмме. Отображает связь диаграммы с другими блоками системы и отличается от внутренней стрелки.
2.9 дерево узлов: Представление отношений между родительскими и дочерними узлами модели IDEF0 в форме древовидного графа. Имеет то же значение и содержание, что и перечень узлов (см. 2.23).
2.10 диаграмма А-0 (А минус ноль): Специальный вид (контекстной) диаграммы IDEF0, состоящей из одного блока, описывающего функцию верхнего уровня, ее входы, выходы, управление, и механизмы, вместе с формулировками цели модели и точки зрения, с которой строится модель.
2.11 диаграмма: Часть модели, описывающая декомпозицию блока.
2.12 диаграмма-иллюстрация (FEO): Графическое описание, используемое для сообщения специфических фактов о диаграмме IDEF0. При построении диаграмм FEO можно не придерживаться правил IDEF0.
2.13 дочерний блок: Блок на дочерней (порожденной) диаграмме.
2.14 дочерняя диаграмма: Диаграмма, детализирующая родительский (порождающий) блок.
2.15 имя блока: Глагол или глагольный оборот, помещенный внутри блока и описывающий моделируемую функцию.
2.16 интерфейс: Разделяющая граница, через которую проходят данные или материальные объекты; соединение между двумя или большим числом компонентов модели, передающее данные или материальные объекты от одного компонента к другому.
2.17 код ICOM (аббревиатура Input - вход, Control - управление, Output - выход, Mechanism - механизм): Код, обеспечивающий соответствие граничных стрелок дочерней диаграммы со стрелками родительского блока; используется для ссылок.
2.18 контекст: Окружающая среда, в которой действует функция (или комплект функций на диаграмме).
2.19 контекстная диаграмма: Диаграмма, имеющая узловой номер А- (А минус ) (), которая представляет контекст модели. Диаграмма А-0, состоящая из одного блока, является необходимой (обязательной) контекстной диаграммой; диаграммы с узловыми номерами А-1, А-2, (А минус 1, А минус 2)+, - дополнительные контекстные диаграммы.
2.20 метка стрелки: Существительное или оборот существительного, связанные со стрелкой или сегментом стрелки и определяющие их значение.
2.21 модель IDEF0: Графическое описание системы, разработанное с определенной целью (см. 2.46) и с выбранной точки зрения (см. 2.39). Комплект документов IDEF0, которые изображают функции системы с помощью графики (диаграмм), текста и глоссария.
2.22 номер блока: Число (0-6), помещаемое в правом нижнем углу блока и однозначно идентифицирующее блок на диаграмме.
2.23 перечень узлов: Список, часто ступенчатый, показывающий узлы модели IDEF0 в упорядоченном виде. Имеет то же значение и содержание, что и дерево узлов (см. 2.9).
2.24 примечание к модели: Текстовый комментарий, являющийся частью диаграммы IDEF0 и используемый для записи факта, не нашедшего графического изображения.
2.25 родительская диаграмма: Диаграмма, которая содержит родительский блок.
2.26 родительский блок: Блок, который подробно описывается дочерней диаграммой.
2.27 связывание/развязывание: Объединение значений стрелок в составное значение (связывание в "пучок"), или разделение значений стрелок (развязывание "пучка"), выраженные синтаксисом слияния или ветвления стрелок.
2.28 сегмент стрелки: Сегмент линии, который начинается или заканчивается на стороне блока, в точке ветвления или слияния, или на границе (несвязанный конец стрелки).
2.29 семантика: Значение синтаксических компонентов языка.
2.30 синтаксис: Структурные компоненты или характеристики языка и правила, которые определяют отношения между ними.
2.31 слияние: Объединение двух или большего числа сегментов стрелок в один сегмент. Может означать "связывание пучка" (см. 2.27).
2.32 С-номер: Номер, создаваемый в хронологическом порядке и используемый для идентификации диаграммы и прослеживания ее истории; может быть использован в качестве ссылочного выражения при определении конкретной версии диаграммы. Обычно С-номер состоит из инициалов автора модели и хронологических данных (даты создания очередной версии диаграммы).
2.33 стрелка: Направленная линия, состоящая из одного или нескольких сегментов, которая моделирует открытый канал или канал, передающий данные или материальные объекты от источника (начальная точка стрелки), к потребителю (конечная точка с "наконечником"). Имеется четыре класса стрелок: входная, выходная, управляющая стрелка механизма (включает стрелку вызова). (См. сегмент стрелки, граничная стрелка, внутренняя стрелка).
2.34 стрелка вызова: Вид стрелки механизма, который обозначает обращение из блока данной модели (или части модели) к блоку другой модели (или другой части той же модели) и обеспечивает связь между моделями или между разными частями одной модели.
2.35 стрелка механизма: Класс стрелок, которые отображают механизмы IDEF0, то есть средства, используемые для выполнения функции; включает специальный случай стрелки вызова. Стрелки механизмов связываются с нижней стороной блока IDEF0.
2.36 стрелка, помещенная в туннель (туннельная стрелка): Стрелка (со специальной нотацией), не удовлетворяющая обычному требованию, согласно которому каждая стрелка на дочерней диаграмме должна соответствовать стрелкам на родительской диаграмме. Туннельные стрелки - дополнительное средство графического языка, облегчающее чтение и понимание диаграмм.
2.37 текст: Любой текстовый (не графический) комментарий к графической диаграмме IDEF0.
2.38 тильда: Небольшая ломаная (волнистая) линия, используемая для соединения метки с конкретным сегментом стрелки или примечания модели с компонентом диаграммы.
2.39 точка зрения: Указание на должностное лицо или подразделение организации, с позиции которого разрабатывается модель. Для каждой модели точка зрения единственная.
2.40 узел: Блок, порождающий дочерние блоки; родительский блок. (См. перечень узлов, дерево узлов, узловой номер, узловая ссылка, номер узла диаграммы).
2.42 узловой номер диаграммы: Часть узловой ссылки диаграммы, которая соответствует номеру родительского блока.
2.43 узловой номер: Код, присвоенный блоку и определяющий его положение в иерархии модели; может быть использован в качестве подробного ссылочного выражения.
2.44 управляющая стрелка: Класс стрелок, которые в IDEF0 отображают управления, то есть условия, при выполнении которых выход блока будет правильным. Данные или объекты, моделируемые как управления, могут преобразовываться функцией, создающей соответствующий выход. Управляющие стрелки связываются с верхней стороной блока IDEF0.
2.45 функция: Деятельность, процесс или преобразование (моделируемые блоком IDEF0), идентифицируемое глаголом или глагольной формой, которая описывает, что должно быть выполнено.
2.46 цель: Краткая формулировка причины создания модели.
3 Сокращения
ICAM - интегрированная компьютеризация производства.
ICOM - вход (Input), управление (Control), выход (Output), механизм (Mechanism).
IDEF0 - методология, используемая для создания функциональной модели.
IDEF1 - методология, используемая для создания информационной модели.
IDEF2 - методология, используемая для создания динамической модели.
FEO - диаграмма-иллюстрация.
4 Концепция IDEF0
Методология IDEF0 основана на следующих концептуальных положениях.
4.1 Модель - искусственный объект, представляющий собой отображение (образ) системы и ее компонентов. Считается, что
М моделирует А, если М отвечает на вопросы относительно А.
Здесь М - модель, А - моделируемый объект (оригинал). Модель разрабатывают для понимания, анализа и принятия решений о реконструкции (реинжиниринге) или замене существующей, либо проектировании новой системы. Система представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих частей, выполняющих некоторую полезную работу. Частями (элементами) системы могут быть любые комбинации разнообразных сущностей, включающие людей, информацию, программное обеспечение, оборудование, изделия, сырье или энергию (энергоносители). Модель описывает, что происходит в системе, как ею управляют, что она преобразует, какие средства использует для выполнения своих функций и что производит.
4.2 Блочное моделирование и его графическое представление. Основной концептуальный принцип методологии IDEF - представление любой изучаемой системы в виде набора взаимодействующих и взаимосвязанных блоков, отображающих процессы, операции, действия (определения - см. ниже), происходящие в изучаемой системе. В IDEF0 все, что происходит в системе и ее элементах, принято называть функциями. Каждой функции ставится в соответствие блок. На IDEF0-диаграмме, основном документе при анализе и проектировании систем, блок представляет собой прямоугольник. Интерфейсы, посредством которых блок взаимодействует с другими блоками или с внешней по отношению к моделируемой системе средой, представляются стрелками, входящими в блок или выходящими из него. Входящие стрелки показывают, какие условия должны быть одновременно выполнены, чтобы функция, описываемая блоком, осуществилась.
4.3 Лаконичность и точность. Документация, описывающая систему, должна быть точной и лаконичной. Сведения о свойствах и характеристиках системы в форме традиционных текстов в этом смысле неудовлетворительны, поскольку зачастую содержат избыточную информацию, допускают неоднозначное толкование и т.д. Графический язык позволяет лаконично, однозначно и точно показать все элементы (блоки) системы и все отношения и связи между ними, выявить ошибочные, лишние или дублирующие связи и т.д.
4.4 Передача информации. Средства IDEF0 облегчают передачу информации от одного участника разработки модели (отдельного разработчика или рабочей группы) к другому. К числу таких средств относятся:
Диаграммы, основанные на простой графике блоков и стрелок, легко читаемые и понимаемые;
Метки на естественном языке для описания блоков и стрелок, а также глоссарий и сопроводительный текст, уточняющие смысл элементов диаграммы;
Последовательная декомпозиция диаграмм, строящаяся по иерархическому принципу, при котором на верхнем уровне отображаются основные функции, а затем происходит их детализация и уточнение;
Древовидные схемы иерархии диаграмм и блоков, обеспечивающие обозримость модели в целом и входящих в нее деталей, что особенно важно при моделировании больших систем.
4.5 Строгость и формализм. Разработка моделей IDEF0 требует соблюдения ряда строгих формальных правил, обеспечивающих преимущества методологии в отношении однозначности, точности и целостности сложных многоуровневых моделей. Эти правила описываются ниже. Здесь отмечается только основное из них: на всех стадиях и этапах разработки и корректировки модели должны строго, формально соблюдаться синтаксические и семантические правила графического языка, а результаты - тщательно документироваться с тем, чтобы при ее эксплуатации не возникало вопросов, связанных с неполнотой или некорректностью документации. Программный продукт Design/IDEF 3.7 (и более поздние версии) фирмы Meta Software Corporation поддерживает автоматическое соблюдение большинства из перечисленных правил.
4.6 Итеративное моделирование. Разработка модели в IDEF0 представляет собой пошаговую, итеративную процедуру. На каждом шаге итерации разработчик предлагает вариант модели, который подвергают обсуждению, рецензированию и последующему редактированию, после чего цикл повторяется. Такая организация работы способствует оптимальному использованию знаний системного аналитика, владеющего методологией и техникой IDEF0, и знаний специалистов - экспертов в предметной области, к которой относится объект моделирования.
4.7 Отделение "организации" от "функций". При разработке моделей следует избегать изначальной "привязки" функций исследуемой системы к существующей организационной структуре моделируемого объекта (предприятия, фирмы). Это помогает избежать субъективной точки зрения, навязанной организацией и ее руководством. Организационная структура должна явиться результатом использования (применения) модели. Сравнение результата с существующей структурой позволяет, во-первых, оценить адекватность модели, а во-вторых - предложить решения, направленные на совершенствование этой структуры.
5 Синтаксис графического языка IDEF0
Набор структурных компонентов языка, их характеристики и правила, определяющие связи между компонентами, представляют собой синтаксис языка. Компоненты синтаксиса IDEF0 - блоки, стрелки, диаграммы и правила. Блоки представляют функции, определяемые как деятельность, процесс, операция, действие или преобразование (см. ниже). Стрелки представляют данные или материальные объекты, связанные с функциями. Правила определяют, как следует применять компоненты; диаграммы обеспечивают формат графического и словесного описания моделей. Формат образует основу для управления конфигурацией модели.
Блок описывает функцию. Типичный блок показан на рисунке 1. Внутри каждого блока помещаются его имя и номер. Имя должно быть активным глаголом или глагольным оборотом, описывающим функцию. Номер блока размещается в правом нижнем углу. Номера блоков используются для их идентификации на диаграмме и в соответствующем тексте.
Рисунок 1
5.2 Стрелка
Стрелка формируется из одного или нескольких отрезков прямых и наконечника на одном конце. Как показано на рисунке 2, сегменты стрелок могут быть прямыми или ломаными; в последнем случае горизонтальные и вертикальные отрезки стрелки сопрягаются дугами, имеющими угол 90°. Стрелки не представляют поток или последовательность событий, как в традиционных блок-схемах потоков или процессов (потоковых диаграммах). Они лишь показывают, какие данные или материальные объекты должны поступить на вход функции для того, чтобы эта функция могла выполняться.
Рисунок
2
5.3 Синтаксические правила
5.3.1 Блоки
Для блоков установлены следующие синтаксические правила:
Размеры блоков должны быть достаточными для того, чтобы включить имя и номер блока;
Блоки должны быть прямоугольными, с прямыми углами;
Блоки должны быть нарисованы сплошными линиями.
5.3.2 Стрелки
Для стрелок установлены следующие синтаксические правила:
Ломаные стрелки изменяют направление только под углом 90°;
Стрелки должны быть нарисованы сплошными линиями. Можно использовать линии различной толщины;
Стрелки могут состоять только из вертикальных или горизонтальных отрезков; отрезки, направленные по диагонали, не допускаются;
Концы стрелок должны касаться внешней границы функционального блока, но не должны пересекать ее;
Стрелки должны присоединяться к блоку на его сторонах. Присоединение в углах не допускается.
6 Семантика языка IDEF0
Семантика определяет содержание (значение) синтаксических компонентов языка и способствует правильности их интерпретации. Интерпретация устанавливает соответствие между блоками и стрелками, с одной стороны, и функциями и их интерфейсами - с другой.
6.1 Семантика блоков и стрелок
Поскольку IDEF0 есть методология функционального моделирования, имя блока, описывающее функцию, должно быть глаголом или глагольным оборотом. Например, имя блока "Выполнить проверку" означает, что блок с таким именем превращает непроверенные детали в проверенные. После присваивания блоку имени, к соответствующим его сторонам присоединяются входные, выходные и управляющие стрелки, а также стрелки механизма, что и определяет наглядность и выразительность изображения блока IDEF0 (см. рисунок 3).
Рисунок 3
Чтобы гарантировать точность модели, следует использовать стандартную терминологию. Блоки именуются глаголами или глагольными оборотами, и эти имена сохраняются при декомпозиции. Стрелки и их сегменты, как отдельные, так и связанные в "пучок", помечаются существительными или оборотами существительного. Метки сегментов позволяют конкретизировать данные или материальные объекты, передаваемые этими сегментами, с соблюдением синтаксиса ветвлений и слияний.
Каждая сторона функционального блока имеет стандартное назначение с точки зрения связи блок/стрелки. В свою очередь, сторона блока, к которой присоединена стрелка, однозначно определяет ее роль. Стрелка (и), входящая (ие) в левую сторону блока, - вход (ы). Входы преобразуются или расходуются функцией, чтобы создать то, что появится на ее выходе. Стрелка (и), входящая (ие) в блок сверху, - управление (я). Управление (я) определяет (ют) условия, необходимые функции, чтобы произвести правильный выход. Стрелка (и), покидающая (ие) блок справа, - выход (ы), то есть данные или материальные объекты, произведенные функцией.
Стрелки, подключенные к нижней стороне блока, представляют механизмы, то есть все то, с помощью чего осуществляется преобразование входов в выходы. Стрелки, направленные вверх, идентифицируют средства, поддерживающие выполнение функции. Другие средства могут наследоваться из родительского блока. Стрелки механизма, направленные вниз, являются стрелками вызова. Стрелки вызова обозначают обращение из данной модели или из данной части модели к блоку, входящему в состав другой модели или другой части модели, обеспечивая их связь, то есть разные модели или разные части одной и той же модели могут совместно использовать один и тот же элемент (блок).
Стандартное расположение стрелок показано на рисунке 3.
6.2 Имена и метки
Как указывалось, имена функций - глаголы или глагольные обороты.
Примеры таких имен:
производить детали
наблюдать за выполнением
разработать детальные чертежи
планировать ресурсы
проектировать систему
изготовить компонент
наблюдать
эксплуатировать
проверять деталь
Стрелки идентифицируют данные или материальные объекты, необходимые для выполнения функции или производимые ею. Каждая стрелка должна быть помечена существительным или оборотом существительного, например:
спецификации
конструкторские требования
инженер-конструктор
отчет об испытаниях
конструкция детали
плата в сборе
директива
требования
Пример размещения меток стрелок и имени блока показан на рисунке 4.
Рисунок 4
6.3 Сводка семантических правил для блоков и стрелок
а) Имя блока должно быть глаголом или глагольным оборотом.
б) Каждая сторона функционального блока имеет стандартное отношение блок/стрелки:
Входные стрелки должны связываться с левой стороной блока;
Управляющие стрелки должны связываться с верхней стороной блока;
Выходные стрелки должны связываться с правой стороной блока;
Стрелки механизма (кроме стрелок вызова) должны указывать вверх и подключаться к нижней стороне блока;
Стрелки вызова механизма должны указывать вниз, подключаться к нижней стороне блока, и помечаться ссылкой на вызываемый блок.
в) Сегменты стрелок, за исключением стрелок вызова, должны помечаться существительным или оборотом существительного, если только единственная метка стрелки не относится к стрелке в целом.
г) Чтобы связать стрелку с меткой, следует использовать ломаную молниеобразную выносную линию ().
д) В метках стрелок не должны использоваться следующие термины: функция, вход, управление, выход, механизм, вызов.
6.4 Диаграммы IDEF0
IDEF0-модели состоят из документов трех типов: графических диаграмм, текста и глоссария. Эти документы имеют перекрестные ссылки друг на друга. Графическая диаграмма - главный компонент IDEF0-модели, содержащий блоки, стрелки, соединения блоков и стрелок и ассоциированные с ними отношения. Блоки представляют основные функции моделируемого объекта. Эти функции могут быть разбиты (декомпозированы) на составные части и представлены в виде более подробных диаграмм; процесс декомпозиции продолжается до тех пор, пока объект не будет описан на уровне детализации, необходимом для достижения целей конкретного проекта.
Диаграмма верхнего уровня обеспечивает наиболее общее описание объекта моделирования. За этой диаграммой следует серия дочерних диаграмм, дающих более детальное представление об объекте.
6.5 Контекстная диаграмма верхнего уровня
Каждая модель должна иметь контекстную диаграмму верхнего уровня, на которой объект моделирования представлен единственным блоком с граничными стрелками. Эта диаграмма называется А-0 (А минус ноль). Стрелки на этой диаграмме отображают связи объекта моделирования с окружающей средой. Поскольку единственный блок представляет весь объект, его имя - общее для всего проекта. Это же справедливо и для всех стрелок диаграммы, поскольку они представляют полный комплект внешних интерфейсов объекта. Диаграмма А-0 устанавливает область моделирования и ее границу. Пример диаграммы А-0 показан на рисунке 5.
Рисунок 5
Контекстная диаграмма А-0 также должна содержать краткие утверждения, определяющие точку зрения должностного лица или подразделения, с позиций которого создается модель, и цель, для достижения которой ее разрабатывают. Эти утверждения помогают руководить разработкой модели и ввести этот процесс в определенные рамки. Точка зрения определяет, что и в каком разрезе можно увидеть в пределах контекста модели. Изменение точки зрения приводит к рассмотрению других аспектов объекта. Аспекты, важные с одной точки зрения, могут не появиться в модели, разрабатываемой с другой точки зрения на тот же самый объект.
Формулировка цели выражает причину создания модели, то есть содержит перечень вопросов, на которые должна отвечать модель, что в значительной мере определяет ее структуру. Наиболее важные свойства объекта обычно выявляются на верхних уровнях иерархии; по мере декомпозиции функции верхнего уровня и разбиения ее на подфункции, эти свойства уточняются. Каждая подфункция, в свою очередь, декомпозируется на элементы следующего уровня, и так происходит до тех пор, пока не будет получена релевантная структура, позволяющая ответить на вопросы, сформулированные в цели моделирования. Каждая подфункция моделируется отдельным блоком. Каждый родительский блок подробно описывается дочерней диаграммой на более низком уровне. Все дочерние диаграммы должны быть в пределах области контекстной диаграммы верхнего уровня.
Методология IDEF0
Методология IDEF0 предписывает построение иерархической системы диаграмм - единичных описаний фрагментов системы. Сначала проводится описание системы в целом и ее взаимодействия с окружающим миром (контекстная диаграмма), после чего проводится функциональная декомпозиция - система разбивается на подсистемы и каждая подсистема описывается отдельно (диаграммы декомпозиции). Затем каждая подсистема разбивается на более мелкие и так далее до достижения нужной степени подробности.
Каждая IDEF0-диаграмм а содержит блоки и дуги. Блоки изображают функции моделируемой системы. Дуги связывают блоки вместе и отображают взаимодействия и взаимосвязи между ними.
Функциональные блоки (работы) на диаграммах изображаются прямоугольниками, означающими поименованные процессы, функции или задачи, которые происходят в течение определенного времени и имеют распознаваемые результаты. Имя работы должно быть выражено отглагольным существительным, обозначающим действие.
IDEF0 требует, чтобы в диаграмме было не менее трех и не более шести блоков. Эти ограничения поддерживают сложность диаграмм и модели на уровне, доступном для чтения, понимания и использования.
Каждая сторона блока имеет особое, вполне определенное назначение. Левая сторона блока предназначена для входов, верхняя - для управления, правая - для выходов, нижняя - для механизмов. Такое обозначение отражает определенные системные принципы: входы преобразуются в выходы управление ограничивает или предписывает условия выполнения преобразований, механизмы показывают, что и как выполняет функция.
Блоки в IDEF0 размещаются по степени важности, как ее понимает автор диаграммы. Этот относительный порядок называется доминированием. Доминирование понимается как влияние, которое один блок оказывает на другие блоки диаграммы. Например, самым доминирующим блоком диаграммы может быть либо первый из требуемой последовательности функций, либо планирующая или контролирующая функция, влияющая на все другие.
Наиболее доминирующий блок обычно размещается в верхнем левом углу диаграммы, а наимение доминирующий - в правом углу.
Расположение блоков на странице отражает авторское определение доминирования. Таким образом, топология диаграммы показывает, какие функции оказывают большее влияние на остальные. Чтобы подчеркнуть это, аналитик может перенумеровать блоки в соответствии с порядком их доминирования. Порядок доминирования может обозначаться цифрой, размещенной в правом нижнем углу каждого прямоугольника: 1 будет указывать на наибольшее доминирование, 2 - на следующее и т. д.
Взаимодействие работ с внешним миром и между собой описывается в виде стрелок, изображаемых одинарными линиями со стрелками на концах. Стрелки представляют собой некую информацию и именуются существительными.
В IDEF0 различают пять типов стрелок.
Вход - объекты, используемые и преобразуемые работой для получения результата (выхода). Допускается, что работа может не иметь ни одной стрелки входа. Стрелка входа рисуется как входящая в левую грань работы.
Управление -.информация, управляющая действиями работы. Обычно управляющие стрелки несут информацию, которая указывает, что должна выполнять работа. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку управления, которая изображается как входящая в верхнюю грань работы.
Выход - объекты, в которые преобразуются входы. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку выхода, которая рисуется как исходящая из правой грани работы.
Механизм - ресурсы, выполняющие работу. Стрелка механизма рисуется как входящая в нижнюю грань работы. По усмотрению аналитика стрелки механизма могут не изображаться на модели.
Вызов - специальная стрелка, указывающая на другую модель работы. Стрелка вызова рисуется как исходящая из нижней части работы и используется для указания того, что некоторая работа выполняется за пределами моделируемой системы.
Рис. 2.1 Типы стрелок
В методологии IDEF0 требуется только пять типов взаимодействий между блоками для описания их отношений: управление, вход, обратная связь по управлению, обратная связь по входу, выход-механизм. Связи по управлению и входу являются простейшими, поскольку они отражают прямые воздействия, которые интуитивно понятны и очень просты.
Рис. 2.2. Связь по выходу
Рис. 2.3. Связь по управлению
Отношение управления возникает тогда, когда выход одного блока непосредственно влияет на блок с меньшим доминированием.
Обратная связь по управлению и обратная связь по входу являются более сложными, поскольку представляют собой итерацию или рекурсию. А именно выходы из одной работы влияют на будущее выполнение других работ, что впоследствии повлияет на исходную работу.
Обратная связь по управлению возникает тогда; когда выход некоторого блока влияет на блок с большим доминированием.
Связи «выход-механизм» встречаются нечасто. Они отражают ситуацию, при которой выход одной функции становится средством достижения цели для другой.
Рис. 2.4. Обратная связь по входу
Рис. 2.5. Обратная связь по управлению
Связи «выход-механизм» характерны при распределении источников ресурсов (например, требуемые инструменты, обученный персонал, физическое пространство, оборудование, финансирование, материалы).
В IDEF0 дуга редко изображает один объект. Обычно она символизирует набор объектов. Так как дуги представляют наборы объектов, они могут иметь множество начальных точек (источников) и конечных точек (назначений). Поэтому дуги могут разветвляться и соединяться различными способами. Вся дуга или ее часть может выходить из одного или нескольких блоков и заканчиваться в одном или нескольких блоках.
Разветвление дуг, изображаемое в виде расходящихся линий, означает, что все содержимое дуг или его часть может появиться в каждом ответвлении. Дуга всегда помечается до разветвления, чтобы дать название всему набору. Кроме того, каждая ветвь дуги может быть помечена или не помечена в соответствии со следующими правилами:
непомеченные ветви содержат вес объекты, указанные в метке дуги перед разветвлением;
ветви, помеченные после точки разветвления, содержат все объекты или их часть, указанные в метке дуги перед разветвлением.
Слияния дуг в IDEFO, изображаемое как сходящиеся вместе линии, указывает, что содержимое каждой ветви идет на формирование метки для дуги, являющейся результатом слияния исходных дуг. После слияния результирующая дуга всегда помечается для указания нового набора объектов, возникшего после объединения. Кроме того, каждая ветвь перед слиянием может помечаться или не помечаться в соответствии со следующими правилами:
Рис. 2.6. Связь выход-механизм
непомеченные ветви содержат вес объекты, указанные в общей метке дуги после слияния;
помеченные перед слиянием ветви содержат все или некоторые объекты из перечисленных в общей метке после слияния,
количество блоков на диаграмме - N;
уровень декомпозиции диаграммы - L ;
сбалансированность диаграммы - В;
число стрелок, соединяющихся с блоком, - А
Данный набор факторов относится к каждой диаграмме модели. Далее будут перечислены рекомендации по желательным значениям факторов диаграммы.
Необходимо стремиться к тому, чтобы количество блоков на диаграммах нижних уровней было бы ниже количества блоков на родительских диаграммах, т. е. с увеличением уровня декомпозиции убывал бы коэффициент. Таким образом, убывание этого коэффициента говорит о том. что по мере декомпозиции модели функции должны упрощаться, следовательно, количество блоков должно убывать.
Диаграммы должны быть сбалансированы. Это означает, что в рамках одной диаграммы не должно происходить ситуации, изображенной на рис. 2.7: у работы 1 входящих стрелок и стрелок управления значительно больше, чем выходящих. Следует отметить, что данная рекомендация может не выполняться в моделях, описывающих производственные процессы. Например, при описании процедуры сборки в блок может входить множество стрелок, описывающих компоненты изделия, а выходить одна стрелка -- готовое изделие.
Рис. 2.7. Пример несбалансированной диаграммы
Введем коэффициент сбалансированности диаграммы
Необходимо стремиться, чтобы Кь был минимален для диаграммы.
Помимо анализа графических элементов диаграммы необходимо рассматривать наименования блоков. Для оценки имен составляется словарь элементарных (тривиальных) функций моделируемой системы. Фактически в данный словарь должны попасть функции нижнего, уровня декомпозиции диаграмм. Например, для модели БД элементарными могут являться функции «найти запись», «добавить запись в БД», в то время как функция «регистрация пользователя» требует дальнейшего описания.
После формирования словаря и составления пакета диаграмм системы необходимо рассмотреть нижний уровень модели. Если на нем обнаружатся совпадения названий блоков диаграмм и слов из словаря, то это говорит, что достаточный уровень декомпозиции достигнут. Коэффициент, количественно отражающий данный критерий, можно записать как L*C - произведение уровня модели на число совпадений имен блоков со словами из словаря. Чем ниже уровень модели (больше L), тем ценнее совпадения.
При запуске BPWin по умолчанию появляется основная панель инструментов, палитра инструментов и Model Explorer.
При создании новой модели возникает диалог, в котором следует указать, будет ли создана модель заново, или она будет открыта из репозитория ModelMart, внести имя модели и выбрать методологию, в которой будет построена модель (рис. 2.8).
Рис.2.8 Диалог создания модели
BPWin поддерживает три методологии - IDEF0, IDEF3 и DFD. В BPWin возможно построение смешанных моделей, т. е. модель может содержать одновременно как диаграммы IDEF0, так и IDEF3 и DFD. Состав палитры инструментов изменяется автоматически, когда происходит переключение с одной нотации на другую.
Модель в BPWin рассматривается как совокупность работ, каждая из которых оперирует с некоторым набором данных. Если щелкнуть по любому объекту модели левой кнопкой мыши, появляется всплывающее контекстное меню, каждый пункт которого соответствует редактору какого-либо свойства объекта.
Построение модели системы должно начинаться с изучения всех документов, описывающих ее функциональные возможности. Одним из таких документов является техническое задание, а именно разделы "Назначение разработки", "Цели и задачи системы" и "Функциональные характеристики системы " .
После изучения исходных документов и опроса заказчиков и пользователей системы необходимо сформулировать цель моделирования и определить точку зрения на модель. Рассмотрим технологию ее построения на примере системы "Служба занятости в рамках вуза", основные возможности которой были описаны в лабораторной работе № 1.
Сформулируем цель моделирования: описать функционирования системы, которое было бы понятно ее пользователю, не вдаваясь в подробности, связанные с реализацией. Модель будем строить с точки зрения пользователей (студент, преподаватель, администратор, деканат, фирма).
Начнем с построения контекстной IDEF0-диаграммы. Согласно описанию системы основной функцией является обслуживание ее клиентов посредством обработки запросов, от них поступающих. Таким образом, определим единственную работу контекстной диаграммы как «Обслужить клиента системы». Далее определим входные и выходные данные, а также механизмы и управление.
Для того чтобы обслужить клиента, необходимо зарегистрировать его в системе, открыть доступ к БД и обработать его запрос. В качестве входных данных будут использоваться «имя клиента», «пароль клиента», «исходная БД», «запрос клиента». Выполнение запроса ведет либо к получению информации от системы, либо к изменению содержимого БД (например, при составлении экспертных оценок), поэтому выходными данными будут являться «отчеты» и «измененная БД». Процесс обработки запросов будет выполняться монитором системы под контролем администратора.
Таким образом, определим контекстную диаграмму системы (рис. 2.9).
Рис 2.9. Контекстная диаграмма системы
Проведем декомпозицию контекстной диаграммы, описав последовательность обслуживания клиента:
Определение уровня доступа в систему.
Выбор подсистемы.
Обращение к подсистеме.
Изменение БД (при необходимости).
Получим диаграмму, изображенную на рис. 2.10.
Закончив декомпозицию контекстной диаграммы, переходят к декомпозиции диаграммы следующего уровня. Обычно при рассмотрении третьего и более нижних уровней модели возвращаются к родительским диаграммам и корректируют их.
Рис. 2.10. Декомпозиция работы «Обслуживание, клиента системы»
Декомпозируем последовательно все блоки полученной диаграммы. Первым этапом при определении уровня доступа в систему является определение категории пользователя. По имени клиента осуществляется поиск в базе пользователей, определяя его категорию. Согласно определенной категории выясняются полномочия, предоставляемые пользователю системы. Далее проводится процедура доступа в систему, проверяя имя и пароль доступа. Объединяя информацию о полномочиях и уровне доступа в систему, для пользователя формируется набор разрешенных действий. Таким образом, определение уровня доступа в систему будет выглядеть как показано на рис. 2.11.
Рис. 2.11. Декомпозиция работы «Определение уровня доступа в систему»
После прохождения процедуры доступа в систему монитор анализирует запрос клиента, выбирая подсистему, которая будет обрабатывать запрос. Декомпозиция работы «Обращение к подсистеме» не отвечает цели и точке зрения модели. Пользователя системы не интересуют внутренние алгоритмы ее работы. В данном случае ему важно, что выбор подсистемы будет произведен автоматически, без его вмешательства, поэтому декомпозиция обращения к подсистеме только усложнит модель.
Декомпозируем работу «Обработка запроса клиента», выполняемую подсистемой обработки запросов, определения категорий и полномочий пользователей. Перед осуществлением поиска ответа на запрос необходимо открыть БД (подключиться к ней). В общем случае БД может находиться на удаленном сервере, поэтому может потребоваться установление соединения с ней. Определим последовательность работ:
Открытие БД.
Выполнение запроса.
Генерация отчетов.
После открытия БД необходимо сообщить системе об установлении соединения с БД, после чего выполнить запрос и сгенерировать отчеты для пользователя (рис. 2.12).
Необходимо отметить, что в «Выполнение запроса» включается работа различных подсистем. Например, если запрос включает в себя тестирование, то его будет исполнять подсистема профессиональных и психологических тестов. На этапе выполнения запроса может потребоваться изменение содержимого БД, например при составлении экспертных оценок. Поэтому, на диаграмме необходимо предусмотреть такую возможность.
Рис. 2.12.
При анализе полученной диаграммы возникает вопрос, по каким правилам происходит генерация отчетов? Необходимо наличие заранее сформированных шаблонов, по которым будет производиться выборка из БД, причем эти шаблоны должны соответствовать запросам и должны быть заранее определены. Кроме того, клиенту должна быть предоставлена возможность выбора формы отчета.
Скорректируем диаграмму, добавив в нее стрелки «Шаблоны отчетов» и «Запросы на изменение БД» и туннельную стрелку «Клиент системы». Туннелирование «Клиента системы» применено для того, чтобы не выносить стрелку на диаграмму верхнего, так как функция выбора формы отчета не является достаточно важной для отображения ее на родительской диаграмме.
Изменение диаграммы потянет за собой корректировку всех родительских диаграмм (рис. 2.13 - 2.15).
Декомпозицию работы «Выполнение запроса» целесообразно провести при помощи диаграммы DFD (лабораторная работа № 3), так как методология IDEF0 рассматривает систему как совокупность взаимосвязанных работ, что плохо отражает процессы обработки информации.
Рис. 2.13. Декомпозиция работы «Обработка запроса клиента»
Рис. 2.14. Декомпозиция работы «Обслуживание клиента системы»(вариант 2)
Рис. 2.15. Контекстная диаграмма системы (вариант 2)
Перейдем к декомпозиции последнего блока «Изменение БД». С точки зрения клиента, данные системы располагаются в одной БД. Реально в системе присутствует шесть БД:
БД пользователей,
БД студентов,(вариант 2)
БД вакансий,
БД успеваемости,
БД тестов,
БД экспертных оценок,
БД резюме.
Согласно цели моделирования клиенту важно понимать, что поступившие данные не сразу обновляются в системе, а проходят дополнительный этап обработки и контроля. Алгоритм изменения можно сформулировать следующим образом:
Определяется БД, в которой будет изменяться информация.
Оператором формируется временный набор данных и предоставляется администратору.
Администратор осуществляет контроль данных и вносит их в БД.
Данную модель реализовать другим способом, предоставив возможность обновления БД непосредственно по запросам, минуя процесс контроля данных. В этом случае необходимо обеспечить контроль целостности БД для избежания ее повреждения. В этом случае диаграмма будет выглядеть следующим образом (рис. 2.17).
Рис. 2.16. Декомпозиция работы «Изменение БД»
Рис. 2.17. Декомпозиция работы «Изменение БД» (вариант 2) Для первого варианта, изображенного на рис. 2.12
Проведение дальнейшей декомпозиции «Изменения БД» будет усложнять модель, объясняя, как осуществляется физическое изменение БД в системе. При этом пользователь не получит никакой дополнительной информации о работе системы службы занятости. Декомпозицию этой работы целесообразно проводить в процессе проектирования БД системы на этапе создания логической модели БД.
Декомпозиция работы «Выполнение запроса» будет проведена в следующей лабораторной работе, иллюстрируя применение диаграмм DFD для описания процессов обработки информации.
Проведем количественный анализ моделей, изображенных на рис. 2.12 и 2.13, согласно вышеописанной методике. Рассмотрим поведение коэффициента ^ у этих моделей. У родительской диаграммы «Обработка запроса клиента» коэффициент равен 4/2 = 2, а диаграммы декомпозиции 3/3 = 1. Значение коэффициента убывает, что говорит об упрощении описания функций с понижением уровня модели.
Рассмотрим изменение коэффициента К b у двух вариантов моделей.
для второго варианта
Коэффициент К b не меняет своего значения, следовательно, сбалансированность диаграммы не меняется.
Будем считать, что уровень декомпозиции рассмотренных диаграмм достаточен для отражения цели моделирования, и на диаграммах нижнего Уровня в качестве наименований работ используются элементарные функции (с точки зрения пользователя системы).
Подводя итоги рассмотренного примера необходимо отметить важность рассмотрения нескольких вариантов диаграмм при моделировании системы. Такие варианты могут возникать при корректировке диаграмм, как это было сделано с «Обработкой запроса клиента» или при создании альтернативных реализаций функций системы (декомпозиция работы «Изменение БД»). Рассмотрение вариантов позволяет выбрать наилучший и включить его в пакет диаграмм для дальнейшего рассмотрения.
