Стандарты проектирования ИС

IDEF - семейство стандартов обследования организаций и проектирования информационных систем

 

Исторически первым в 1981 году был разработан стандарт IDEF0 в рамках обширной программы автоматизации промышленных предприятий, которая носила обозначение ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing). Методология IDEF0 является следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Teqnique), которая была предложена департаментом Военно-Воздушных Сил США. Собственно семейство стандартов IDEF унаследовало свое обозначение от названия этой программы (IDEF=ICAM DEFinition). В процессе практической реализации, участники программы ICAM столкнулись с необходимостью разработки новых методов анализа процессов взаимодействия в промышленных системах. При этом кроме усовершенствованного набора функций для описания бизнес-процессов, одним из требований к новому стандарту было наличие эффективной методологии взаимодействия в рамках “аналитик-специалист”. Другими словами, новый метод должен был обеспечить групповую работу над созданием модели, с непосредственным участием всех аналитиков и специалистов, занятых в рамках проекта.

 

В результате поиска соответствующих решений родилась методология функционального моделирования IDEF0. C 1981 года стандарт IDEF0 претерпел несколько незначительных изменения, в основном ограничивающего характера, и последняя его редакция была выпущена в декабре 1993 года Национальным Институтом По Стандарам и Технологиям США (NIST).

 

В конце 90-ых годов, когда на постсоветском рынке в должной мере появилась конкуренция и рентабельность деятельности предприятий стала резко падать, руководители ощутили огромные сложности при попытках оптимизировать затраты, чтобы продукция оставалась одновременно и прибыльной и конкурентоспособной. Как раз в этот момент совершенно четко проявилась необходимость иметь перед своими глазами модель деятельности предприятия, которая отражала бы все механизмы и принципы взаимосвязи различных подсистем в рамках одного бизнеса.

 

Само же понятие "моделирование бизнес-процессов" пришло в быт большинства аналитиков одновременно с появлением на рынке сложных программных продуктов, предназначенных для комплексной автоматизации управления предприятием. Подобные системы всегда подразумевают проведение глубокого предпроектного обследования деятельности компании. Результатом этого обследование является экспертное заключение, в котором отдельными пунктами выносятся рекомендации по устранению "узких мест" в управлении деятельностью. На основании этого заключения, непосредственно перед проектом внедрения системы автоматизации, проводится так называемая реорганизация бизнес-процессов, иногда достаточно серьезная и болезненная для компании. Это и естественно, сложившийся годами коллектив всегда сложно заставить "думать по-новому". Подобные комплексные обследования предприятий всегда являются сложными и существенно отличающимися от случая к случаю задачами. Для решения подобных задач моделирования сложных систем существуют хорошо обкатанные методологии и стандарты. К таким стандартам относятся методологии семейства IDEF. С их помощью можно эффективно отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. При этом широта и глубина обследования процессов в системе определяется самим разработчиком, что позволяет не перегружать создаваемую модель излишними данными.

 

 

В настоящее время к семейству IDEF можно отнести следующие стандарты:

IDEF0 - Function Modeling - методология  функционального моделирования. С помощью наглядного графического языка IDEF0, изучаемая система предстает перед разработчиками и аналитиками в виде набора взаимосвязанных функций (функциональных блоков - в терминах IDEF0). Как правило, моделирование средствами IDEF0 является первым этапом изучения любой системы;

IDEF1 - Information Modeling – методология  моделирования информационных потоков  внутри системы, позволяющая отображать  и анализировать их структуру  и взаимосвязи;

IDEF1X (IDEF1 Extended) - Data Modeling –  методология построения реляционных структур. IDEF1X относится к типу методологий “Сущность-взаимосвязь” (ER – Entity-Relationship) и, как правило, используется для моделирования реляционных баз данных, имеющих отношение к рассматриваемой системе;

IDEF2 - Simulation Modeling – методология динамического моделирования развития систем. В связи с весьма серьезными сложностями анализа динамических систем от этого стандарта практически отказались, и его развитие приостановилось на самом начальном этапе. Однако в настоящее время присутствуют алгоритмы и их компьютерные реализации, позволяющие превращать набор статических диаграмм IDEF0 в динамические модели, построенные на базе “раскрашенных сетей Петри” (CPN – Color Petri Nets);

IDEF3 - Process Description Capture – методология документирования процессов, происходящих в системе, которая используется, например, при исследовании технологических процессов на предприятиях. С помощью IDEF3 описываются сценарий и последовательность операций для каждого процесса. IDEF3 имеет прямую взаимосвязь с методологией IDEF0 – каждая функция (функциональный блок) может быть представлена в виде отдельного процесса средствами IDEF3;

IDEF4 - Object-oriented Design – методология  построения объектно-ориентированных  систем. Средства IDEF4 позволяют наглядно отображать структуру объектов и заложенные принципы их взаимодействия, тем самым позволяя анализировать и оптимизировать сложные объектно-ориентированные системы;

IDEF5 - Ontology Description Capture – методология  онтологического исследования сложных систем. С помощью методологии IDEF5 онтология системы может быть описана при помощи определенного словаря терминов и правил, на основании которых могут быть сформированы достоверные утверждения о состоянии рассматриваемой системы в некоторый момент времени. На основе этих утверждений формируются выводы о дальнейшем развитии системы и производится её оптимизация;

IDEF6 - Design Rationale Capture;

IDEF7 - Information System Audit Method;

IDEF8 - User Interface Modeling;

IDEF9 - Scenario-driven Info Sys Design Spec;

IDEF10 - Implementation Architecture Modeling;

IDEF11 - Information Artifact Modeling;

IDEF12 - Organization Modeling;

IDEF13 - Three Schema Mapping Design;

IDEF14 - Network Design.

Особенности функционального моделирования IDEF0:

• графическое представление: функцию изображают в виде блока, а взаимодействие блоков друг с другом описывается посредством интерфейсных дуг, выражающих "ограничения", которые, в свою очередь,

определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются;

• строгость и точность выполнение правил методологии

1. ограничение количества  блоков на каждом уровне декомпозиции (правило 3—6 блоков),

2. связность диаграмм (номера  блоков),

3.уникальность меток и  наименований (отсутствие повторяющихся  имен),

4.синтаксические правила для графики (блоков и дуг),

5.разделение входов и  управлений (правило определения  роли данных);

• отделение организации от функции, т.е. исключение влияния административной структуры организации на функциональную модель.

•постепенное введение все большего числа уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель.

Функциональный блог и интерфейсные дуги.

Построения функциональной модели включает следующие действия:

1. Сбор информации об  объекты, определение его границу

2. Определение цели и  очки зрения модели

3. Построение, обобщение  и декомпозиция диаграммы

4. Критическая оценка, рецензирование  и комментирование.

В лекции было 5 рисунков: выход-вход  , выход-управление  , обратная связь по управлению  , обратная связь по входу  , выход механизм  .

Типы связей между функциональными блоками в модели IDEF0.

Различают связи 7 типов:

1. Случайная связь –  показывает, что конкретная связь  между функциями незначительна  или полностью отсутствует.

2. Логическая связь –  данные и функции собираются  вместе благодаря тому, что они  попадают в общий класс или  набор элементов, но необходимых  функциональных отношений между  ними не обнаруживается.

3. временная связь представляет  функции, связанные во времени, когда  данные используются одновременно  или функции включаются параллельно, а не последовательно.

4. Процедурная связь –  функции сгруппированы вместе, благодаря  тому, что они выполняются в течении одной и той же части цикла или процесса.

5. Коммуникационная связь  – функции группируются, благодаря  тому, что они используют одни  и те же входные данные или производят одни и те же выходные данные.

6. Последовательная связь  – выход одной функции служит  входными данными для следующей  функции.

7. Функциональная связь  – все элементы функции влияют  на выполнение одной и только одной функции. Диаграмма является чисто функциональной, не содержит чужеродных элементов, относящихся к более слабым видом связи.

C=g(B)=g(f(A))

 

Стандарт IDEF3 – это методология описания процессов, рассматривающая последовательность их выполнения и причины следственной связи между ситуациями и событиями для структурного представления знаний о системе. При помощи IDEF3 описывают логику выполнения работ, очередность их запуска и завершения. Основной единицей модели IDEF3 является диаграмма. Важным компонентом модели является функциональный элемент (действие, работа, единица работы VOW, единица поведения VOB).

Диаграммы IDEF3 отображают действие в виде прямоугольника. Действия именуются с использованием глаголов или отглагольных существительных, каждому из действий присваивается уникальный идентификационный номер. Этот номер не используется вновь даже в том случае, если в процессе построения модели действие удаляется. В диаграммах IDEF3 номер действия обычно предваряется номером его родителя (рис. 2.13).

Существенные взаимодействия между действиями изображаются с помощью связей. Все связи в IDEF3 являются однонаправленными.

1)  Временное предшествование – данный тип связи показывает, что исходное действие должно полностью завершиться, прежде чем начнется выполнение конечного действия.

2)  Объектный поток – используется в том случае, когда некоторый объект является результатом выполнения исходного действия, необходим для выполнения конечного действия.

3)  Нечеткое отношение – связь эта используется для отображения взаимоотношений между параллельно выполняющимися действиями, сами по себе связи этого типа не предполагают никаких ограничений. Значение каждой такой связи должно быть определено аналитиком отдельно для каждого случая.

Завершение одного действия может инициировать начало выполнения сразу нескольких др. действий, или наоборот, когда определенные действия может требовать завершения предыдущих действий до начала своего выполнения.

Соединение (перекрестки) разбивают или соединяют внутренние потоки и используются для изображения, ветвления процесса. Различают разворачивающиеся соединения и сворачивающиеся перекрестки (объединяют потоки). Перекрестки различают по типам:

X – исключающее ИЛИ

О – логический ИЛИ

|&|- логическое И

Перекрестки делятся:

синхронные и асинхронные

Разделение перекрестков типа О (или) , |&|(и) позволяет описать процесс асинхронизации времени активации.

Соединения «и» инициируют выполнение конечных действий. Все действия, присоединенные к сворачивающему соединению «и», должны завершиться, прежде чем начнется выполнение следующего действия. На рис. 2.14 после обнаружения пожара инициируются включение пожарной сигнализации, вызов пожарной охраны, и начинается тушение пожара. Запись в журнал производится только тогда, когда все три перечисленных действия завершены.

Соединение исключающее «или» означает, что вне зависимости от количества действий, связанных со сворачивающим или разворачивающим соединением, инициировано будет только од- но из них, и поэтому только оно будет завершено перед тем, как любое действие, следующее за сворачивающим соединением, сможет начаться. На рис. 2.15 соединение «исключающее «или»» используется для отображения того факта, что студент не может одновременно быть направлен на лекции по двум разным курсам.

Соединение «или» предназначено для описания ситуаций, которые не могут быть описаны двумя предыдущими типами соединений.

График запуска – это визуальное отображение временной последовательности выполнения функций элементов.

 

 

Метод IDEF1X, входящий в семейство стандартов IDEF, использует разновидность модели «сущность-связь» и реализован в ряде распространенных CASE-срсдств (в частности, ERwin).

Сущность в методе IDEF1X является независимой от идентификаторов, или просто независимой, если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с друга ми сущностями. Сущность называется зависимой от идентификаторов, или просто зависимой, если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности (рис. 2.33).

Каждой сущности присваивается уникальное имя и номер, разделяемые косой чертой «/» и помещаемые над блоком.

Связь может дополнительно определяться с помощью указания мощности (количества экземпляров сущности-потомка, которое может существовать для каждого экземпляра сущности-родителя). В IDEF1X могут быть выражены следующие мощности связей:

• каждый экземпляр сущности-родителя может иметь нуль, один или более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одною связанного с ним экземпляра сущности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности-потомка.

Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то связь называется идентифицирующей, в противном случае — неидентифицирующей.

Идентифицирующая связь между сущностью-родителем и сущностью-потомком изображается сплошной линией (рис. 2.35). Сущность-потомок в идентифицирующей связи является зависимой от идентификатора сущностью. Сущность-родитель в идентифицирующей связи может быть как независимой, так и зависимой от идентификатора сущностью.

Пунктирная линия изображает неидентифицирующую связь (рис. 2.36). Сущность-потомок в не идентифицирующей связи будет независимой от идентификатора, если она не является также сущностью-потом ком в какой-либо идентифицирующей связи.