Практикум по применению idef0 для функционального описания программного обеспечения сапр. Программа компьютерного моделирования BPwin (AllFusion Process Modeler) Для чего используется методология idef0

Цель работы:

• изучение основных принципов методологии IDEF0,
• создание нового проекта в BPWin,
• формирование контекстной диаграммы,
• проведение связей.

Описание системы с помощью IDEF0 называется функциональной моделью. Функциональная модель предназначена для описания существу­ющих бизнес-процессов, в котором используются как естественный, так и графический языки. Для передачи информации о конкретной системе источником графического языка является сама 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 наименее 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.

Типы стрелок

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 дугиперед разветвлением;
• ветви, помеченные после точки разветвления, содержат все объектыили 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 меткедуги после слияния;
• помеченные перед слиянием ветви содержат все или некоторые объекты из перечисленных в общей метке после слияния,

Количественный анализ диаграмм

Для проведения количественного анализа диаграмм перечислим показатели модели:

• 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.

Инструментарий BPWin

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 репозитария 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.

Пример

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.

Контекстная диаграмма

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 доступав 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 изменениесодержимого БД, например при составлении экспертных оценок. Поэтому, на диаграмме необходимо предусмотреть такую возможность.

Рис. 2.12.

Корректировка диаграммы

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 нарис. 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.

Контрольные вопросы

Список Контрольных вопросов :

1. Что представляет собой модель в нотации IDEF0?
2. Что обозначают работы в IDEF0?
3. Назовите порядок наименования работ?
4. Какое количество работ должно присутствовать на одной диаграмме?
5. Что называется порядком доминирования?
6. Как располагаются работы по принципу доминирования?
7. Каково назначение сторон прямоугольников работ на диаграммах?
8. Перечислите типы стрелок.
9. Назовите виды взаимосвязей.
10. Что называется граничными стрелками?
11. Объясните принцип именования разветвляющихся и сливающихся стрелок.
12. Какие методологии поддерживаются BPWin?
13. Перечислите основные элементы главного окна BPWin.
14. Опишите процесс создания новой модели в BPWin.
15. Как провести связь между работами?
16. Как задать имя работы.
17. Опишите процесс декомпозиции работы.
18. Как добавить работу на диаграмму?
19. Как разрешить туннелированные стрелки?
20. Может ли модель BPWin содержать диаграммы нескольких методологий?

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Описание Диаграмм бизнес процесса «Учет компьютерной техники предприятия»

Описание IDEF0 диаграммы

Для построения бизнес процесса была использована IDEF0 диаграмма. 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). Было построено три уровня диаграммы:

1. Контекстная

2. Функциональная декомпозиция

Рисунок 1 - Контекстная диаграмма «Учет компьютерной техники предприятия»

На рисунке 1 представлена контекстная диаграмма бизнес процесса «Учет компьютерной техники предприятия». Она отображает систему в целом и ее взаимодействие с основными внешними потоками информации.

На контекстной диаграмме обозначены стрелки.

Виды стрелок:

· вход (входные материалы: компьютеры и комплектующие)

· выход (выходом является отчет)

· стрелками управления являются документы и руководители

· стрелками механизмов являются сотрудники и оборудование

Входная информация для обработки:

Компьютеры - ПК (персональные компьютеры) находящиеся на предприятии

Комплектующие - материалы, необходимые для модернизации компьютеров (видеокарты, материнские платы, процессоры, корпуса, блоки питания, модули памяти)

Выходные потоки:

Отчет - готовый отчет по учету компьютерной техники предприятия

Входные управления:

Правила - условия, которые необходимо соблюсти, что бы достичь поставленной цели.

Приказы - поставленная задача предприятию (провести учет компьютерной техники на предприятии с помощью тех или иных информационных систем)

Руководители - директора и главные управляющие предприятием.

Входные ресурсы:

ПК - компьютеры, с помощью которых ведется учёт.

Сотрудники - специалисты, выполняющие назначенные руководством указания. После построения концептуальной модели проведена функциональная декомпозиция - система разбита на подсистемы и каждая подсистема описана отдельно (диаграммы декомпозиции).

На рисунке 2 представлена функциональная декомпозиция, состоящая из четырех работ.

Рисунок 2 - Функциональная декомпозиция «Учет компьютерной техники предприятия»

Были выделены следующие виды работ:

1) Оформление поставок - процесс, в котором происходит присвоение id товару, отправка на хранение, на склад и занесение информации о товаре в программу.

В работу Оформление поставок входит семь граничных стрелок (вход, управление, механизм) и выходит внутренняя стрелка (связь по входу).

Стрелка связь по входу между работами Оформление поставок и Обслуживание компьютера (компьютер);

Стрелки входа, выхода, управления повторяются в последующих работах.

2) Обслуживание компьютера - процесс, в котором происходит сборка, ремонт и модернизация компьютеров.

В работу Обслуживание компьютера входит четыре граничных стрелки (вход, управление, механизм, выход) и несколько внутренних стрелок (связь по входу, обратная связь по входу).

Стрелка управление - правила, приказы, руководитель;

Стрелка связь по входу между работами Обслуживание компьютера и Расстановка (занесение данных в базу), между работами Обслуживание компьютера и Составление отчета (занесение данных в базу);

3) Расстановка - процесс, в котором происходит расстановка компьютеров по офисам (кабинетам).

Стрелки управление - правила, приказы, руководитель;

Стрелка механизма - сотрудники;

Стрелка связь по входу между Расстановка и Составление отчета (присвоение id);

4) Составление отчета - завершающий этап учетного процесса, который состоит из обобщающих итоговых показателей, полученных с помощью выполнения предыдущих данных текущего учета.

Затем каждая подсистема разбивается на более мелкие декомпозиции и так далее, до достижения нужной степени подробности.

На рисунке 3 представлена диаграмма, показывающая работу Оформления поставок более подробно.

В результате детализации были выделены основные функции. В раздел «Оформление поставок» входит семь главных стрелок (вход, выход, управление, механизм).

Стрелка входа - компьютеры и комплектующие;

Стрелками управления являются правила, приказы и руководитель. Стрелки разветвляющие;

Стрелки механизма, разветвляющие - ПК, сотрудники;

Стрелки входа, управления, механизмы повторяются во всех работах.

1) Присвоение номера - присвоение индивидуального номера компьютерам и комплектующим.

Стрелки входа - компьютеры и комплектующие. Стрелка компьютеры повторяется в последующих работах, кроме составления отчета;

Стрелки управления - правила, приказы и руководитель;

Стрелки механизма - ПК и Сотрудники;

Стрелка связь по входу между работами Присвоение номера и Отправка товара на склад (перемещение), между «Присвоение номера» и «Постановка на баланс» (внесение в базу);

2) Отправка товара на склад - оправка товара с присвоенным номером на склад.

Стрелка выхода - компьютер;

Стрелки управления - правила, приказы и руководитель.

Стрелка связь по входу между работами «Отправка товара на склад» и «Постановка на баланс» (количество);

3) Постановка на баланс - занесение информации в компьютер.

Стрелки управления - правила, приказы и руководитель;

Стрелки механизма - ПК и Сотрудники;

На рисунке 4 представлена диаграмма, детализирующая обслуживание компьютера более подробно.

В результате детализации были выделены основные функции, выполняющиеся в процессе Обслуживания компьютера.

В работу Обслуживание компьютера входит 4 граничные стрелки (вход, выход, управление, механизм). Внутренние стрелки (обратная связь по входу, связь по входу).

1) Сборка компьютеров - конфигурация компьютеров по индивидуальному заказу руководителей.

Стрелка входа - компьютеры;

Стрелки управления - правила, приказы и руководитель;

Стрелки механизма - Сотрудники;

Стрелка связь по входу между работами: «Сборка компьютеров» и «Ремонт компьютеров» (компьютер);

2) Ремонт компьютеров - сборка утвержденных к улучшению компьютеров.

Стрелка входа - компьютеры;

Стрелка выхода - занесение в базу;

Стрелки управления - правила, приказы и руководитель;

Стрелки механизма - Сотрудники;

Стрелки входа, выхода, управления, механизма являются разветвляющимися;

Стрелка связь по входу между работами: «Ремонт компьютеров» и «Upgrade» (комплектующие);

3) Upgrade - усовершенствование, улучшение, обновление компьютера.

Стрелка выхода - занесение в базу;

Стрелки управления - правила, приказы и руководитель;

Стрелки механизма - Сотрудники;

Стрелки управления, механизма являются разветвляющимися;

На рисунке 5 представлена диаграмма «Составление отчета» более подробно. В декомпозицию работы Составление отчета входит 4 граничных стрелки (вход, выход, управление, механизмы). Внутренние стрелки (обратная связь по входу, связь по входу).

В результате работы были выведены следующие функции:

1) Сбор данных - сбор информации для анализа и принятия решений.

Стрелка входа - присвоение id;

Стрелки управления - правила, приказы и руководитель;

Стрелки входа, управления, механизма являются разветвляющимися;

Стрелка связь по входу между работами: Сбор данных и Проверка данных (записи);

2) Проверка данных - проверка информации и отправка ее на составление отчета.

Стрелка входа - присвоение id, занесение данных в базу;

Стрелка выхода - Отчет;

Стрелки управления - правила, приказы и руководитель;

Стрелки механизма - Сотрудники, ПК;

Стрелки входа (присвоение id), управления, механизма являются разветвляющимися;

Стрелкой обратной связи по входу с «Проверки данных» на «Сбор данных» (повторная проверка).

Описание DFD диаграммы

В декомпозиции работы «Обслуживание компьютера» Рисунок 1 определено четыре внутренние работы, две внешние сущности и два хранилища данных.

Рисунок 1 - Обслуживание компьютера

1) Сборка компьютера - процесс сборки компьютера из существующих комплектующих.

2) Составление отчета - процесс, который состоит из обобщающих итоговых показателей, полученных с помощью выполнения работ текущего учета.

3) Диагностика - проверка на работоспособность

4) Upgrade - усовершенствование, улучшение, обновление компьютера.

Внешние сущности: компьютеры и комплектующие

Хранилища данных:

1) Склад - место, где хранятся собранные и модернизированные компьютеры.

2) БД - база данных, в которой хранятся все отчеты и вся информация о проделанных работах.

Собираем сведения о компьютере и подбираем комплектующие для его сборки. Затем собираем компьютер и отправляем его на склад для хранения, но помимо этого, после его сборки мы можем сначала его отправить на диагностику, проверить на работоспособность, а потом только на склад. После диагностики собранного компьютера отправляем данные для составления отчета о проделанной работе и заносим информацию в Базу Данных.

Так же у нас есть еще одна внешняя сущность, это компьютер. Мы его отправляем на модернизацию, после чего на диагностику для проверки работоспособности, затем составляем отчет и заносим информацию о проделанной работе в Базу Данных. Либо после модернизации отправляем товар на склад, и после чего проводим диагностику, составляем отчет и заносим информацию в Базу данных.

В декомпозиции работы «Составление отчета» Рисунок 2 определено три внутренние работы, три внешние сущности и два хранилища данных.

1) Сбор данных - сбор сведений о компьютерах и комплектующих.

2) Проверка - проверка данных на точность.

3) Отчет - написание отчета о проделанной работе.

Внешние сущности: комплектующие, компьютеры, руководитель.

Хранилище данных - Данные о компьютерах и комплектующих, данные отчета.

Сбор сведений о компьютерах и комплектующих, затем отправка их на хранение. После чего проверяем данные на точность, составляем отчет и снова отправляем их на хранение в первое хранилище данных (рисунок 2), либо данные отчета отправляем во второе хранилище данных (рисунок 2) после чего на проверку руководителю.

Руководитель проверяет, делает пометки, исправления и отправляет на повторную проверку. После чего отчет отправляется на хранение до повторной проверки руководителя.

Описание IDEF3 диаграммы

В декомпозиции работы Обслуживание компьютера (рис. 1) определено несколько перекрестков, которые соединяют одну или несколько работ, несколько внутренних работ.

1) Ремонт - сборка компьютера сборными комплектующими

2) Сборка - приведение компьютера в нормальный вид

3) Upgrade - модернизация компьютера

4) Компьютеры - товар после сборки и модернизации

5) Отправить на склад - отправить на хранение после улучшения (сборки)

6) Диагностика - проверка на работоспособность.

7) Отчет - информация о проделанной работе.

Перекрестки - соединители:

1) J2 - все действия начинаются одновременно.

2) J6 - Перекресток слияния. Узел, собирающий множество стрелок в одну, указывая на необходимость условия завершенности работ-источников стрелок для продолжения процесса.

3) J7 - показано, что эти условия одновременно выполняться не могут.

4) J9 - эти действия заканчиваются одновременно после чего составляется отчет по проделанной работе.

На диаграмме IDEF3 показано, что перекрёсток J2 имеет две разветвляющие стрелки на работы (сборка и upgrade), которые начинают выполняться одновременно. Только после выполнения этих работ выходит готовый продукт (компьютер), соединяет перекресток J6. После чего идет соединение перекрестком J7, который показывает что две работы (отправка товара на склад и диагностика) одновременно выполняться не могут. После выполнения предыдущих работ идет процесс составление отчета по проведенной работе, который соединен перекрестком J9.

IDEF0 диаграммы строятся с помощью программы BPWin. Предназначены они для графического моделирования происходящих бизнес-процессов

О методологии IDEF0

Методология IDEF0 широко используется благодаря простой и понятной для понимания графической нотации, применение которой для построения модели очень удобное. Главное место в методологии отводится диаграммам. На диаграммах отображают функции системы посредством геометрических прямоугольников, а также имеющиеся связи между функциями и внешней средой. Связи отображаются с помощью стрелок. В этом можно убедиться, увидев, что предлагает IDEF0 диаграмма, примеры которой можно найти в данной статье.

Тот факт, что в моделировании используется всего два графических примитива, позволяет довольно быстро объяснить действующие правила взаимодействий IDEF0 тем людям, которые не имеют никакого представления об этом Посредством диаграмм IDEF0 подключение заказчика к происходящим процессам осуществляется более быстро благодаря использованию наглядного языка графики. Можно увидеть, что предлагает IDEF0 диаграмма, примеры которой представлены ниже.

Элементы, используемые для IDEF0

Как уже упоминалось, используется 2 типа геометрических примитивов: прямоугольники и стрелки. Прямоугольники обозначают определённые процессы, функции, работы или задачи, что имеют цели и ведут к обозначенному результату. Взаимодействие процессов между собой и внешней средой обозначается с помощью стрелок. В IDEF0 различают 5 различных типов стрелок.

Возможности использования IDEF0

Методологию IDEF0 можно применять для описи функционального аспекта любой информационной системы.

Типы связей между процессами IDEF0

В интересах модели создавать такие связи построений, чтобы внутренние связи были как можно сильней, а внешние - как можно слабей. Это сильная сторона моделирования с помощью IDEF0. Примеры диаграмм вы можете увидеть сами и убедиться в правдивости этих слов. Для облегчения установления связей подобные соединяются в модули. Между модулями устанавливаются внешние связи, а внутри модулей - внутренние. Различают несколько типов связей.

1. Иерархическая («часть» - «целое») связь.

2. Управляющая (регламентирующая, подчинённая):

2) обратная связь управления.

3. Функциональная или технологическая:

2) обратная входная.

3) потребительская;

4) логическая;

5) методическая или коллегиальная;

6) ресурсная;

7) информационная;

8) временная;

9) случайная.

Построение блоков и связей в диаграммах

Методология IDEF0 предоставляет целый ряд правил и рекомендаций по своему использованию и улучшению качества использования. Так, в диаграмме отображается один блок, на котором можно задать название системы, её назначение. К блоку или от блока ведёт 2-5 стрелок. Можно больше или меньше, но как минимум две стрелки необходимы для входа/выхода, а остальные для дополнительных работ и их указания на диаграмме. Если стрелок больше 5, следует задуматься об оптимальности построения модели, и нельзя ли сделать её ещё более детализированной.

Построение блоков в диаграммах декомпозиции

Количество блоков, которое будет на одной диаграмме, рекомендовано в численности 3-6. Если их меньше, то такие диаграммы вряд ли будут нести смысловую нагрузку. Если количество блоков будет огромным, то прочитать такую диаграмму будет весьма сложно, учитывая наличие ещё и дополнительных стрелок. Для улучшения восприятия информации размещать блоки рекомендуется сверху вниз и слева направо. Такое расположение позволит отразить логику исполнения последовательности процессов. А также стрелки будут создавать меньшую путаницу, обладая минимальным количеством пересечений друг с другом.

Если запуск определённой функции никак не контролируется, и процесс может быть запущен в произвольный момент, то такую ситуацию обозначают отсутствием стрелок, означающих управление и вход. Но наличие такой ситуации может говорить потенциальным партнерам об определенной нестабильности и необходимости внимательнее присмотреться к потенциальному партнеру.

Блок, у которого есть только стрелка входа, говорит о том, что процесс получает входные параметры, но управление и корректировка во время исполнения не происходят. Блок, у которого есть только стрелка управления, используется для обозначения работ, которые вызываются только по особому распоряжению управляющей системы. Они управляются и корректируются на всех своих этапах.

Но пример построения IDEF0 диаграммы может убедить, что наиболее полноценным и охватывающим типом является диаграмма со стрелками входа и управления.

Именование

Для улучшения визуального восприятия каждый блок и каждая стрелка должны иметь своё собственное имя, которое позволит идентифицировать их среди множества других блоков и стрелок. Так выглядят в IDEF0 примеры диаграмм. Информационная система, построенная с помощью них, позволит разобраться во всех недостатках и сложностях моделей.

Часто используется слияние стрелок, и встают вопросы об их именовании. Но слияние возможно только в случае передачи однородных данных, поэтому отдельные имена не нужны, хотя в программе BPWin их можно задать. Также, если происходит расхождение стрелок, то их можно отдельно наименовать, чтобы понимать, что за что отвечает.

Если после ветвления нет наименования, то считается, что имя точно такое, как было до ветвления. Так может быть, если два блока требуют одинаковую информацию. Контекстная диаграмма IDEF0, пример которой можно найти в данной статье, подтвердит эти слова.

Информация о стрелках

Стрелки, входящие и выходящие из одного блока при построении диаграммы композиции, должны отображаться на ней. Имена геометрических фигур, перенесённых на диаграмму, должны в точности повторять информацию высшего уровня. Если две стрелы параллельны относительно дуг друга (т.е. начинаются на грани одного процесса и заканчиваются обе на одной грани другого процесса), то возможно, для оптимизации модели их следует объединить и подобрать подходящее имя, что прекрасно отображается в IDEF0 (примеры диаграмм в Visio можно посмотреть).

Пример реализации методологии IDEF0 на конкретной модели

Вы уже узнали, что такое IDEF0 диаграмма, примеры и правила построения таких диаграмм частично увидели. Теперь следует обратиться и к практике. Для лучшего понимания объяснение будет идти не на какой-то «общей» модели, а на конкретном примере, который позволит лучше и полнее понять особенности работы с IDEF0 в программе BPWin.

В качестве примера выступит скорость движения поезда из точки А в точку Б. Необходимо принять во внимание, что поезд не может развивать скорость больше взятой за допустимую. Эта грань устанавливается на основе опыта эксплуатации и влияния составов на железнодорожном пути. Следует понимать, что целью состава является доставка пассажиров, которые, в свою очередь, заплатили, чтобы в безопасности и с комфортом добраться до пункта назначения. Полезна IDEF0 диаграмма, примеры которой можно найти в этой статье.

Исходной информацией выступают:

1. данные про линию путей;
2. паспорт всей дистанции;
3. план пути.

Управляющие данные:

1. Указание начальника, заведующего службой путей.
2. Сведения о существующем потоке передвижения составов.
3. Сведения о запланированных ремонтах, реконструкциях и изменении путей.

Результатом модели является:

1. Ограничение допустимых скоростей с указанием причины ограничения.
2. Допустимые скорости при движении на раздельных пунктах и во время перегона составов.

Когда построена контекстная диаграмма, она должна быть детализирована, и затем создана композитная диаграмма, которая будет диаграммой первого уровня. На ней будут изображены все основные функции системы. Методология и диаграмма IDEF0, для которой делается декомпозиция, именуется родительской. IDEF0 декомпозиции называют дочерней.

Заключение

После декомпозиции на первом уровне проводится декомпозиция второго уровня - и так до тех пор, пока дальнейшая декомпозиция не потеряет своего смысла. Всё это делается для получения максимально детализированной графической схемы происходящих и планируемых процессов. Это готовый пример IDEF0 диаграммы, по которому вы можете ориентироваться уже сейчас.

Методология SADT (Structured Analysis and Design Technique – методология структурного анализа и проектирования) представляет собой совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели системы.

Начало разработки данной методологии было положено Дугласом Россом (США) в середине 60-х гг. ХХ в. С тех пор системные аналитики компании SofTech, Inc. улучшили SADT и использовали ее в решении широкого круга проблем. Программное обеспечение телефонных сетей, диагностика, долгосрочное и стратегическое планирование, автоматизированное производство и проектирование, конфигурация компьютерных систем, обучение персонала, управление финансами и материально-техническим снабжением – вот некоторые из областей эффективного применения SADT. Широкий спектр областей указывает на универсальность и мощь методологии SADT. В программе «Интеграции компьютерных и промышленных технологий» (Integrated Computer Aided Manufacturing, ICAM) Министерства обороны США была признана полезность SADT. Это привело к публикации ее части в 1981 г., называемой IDEF0 (Icam DEFinition), в качестве федерального стандарта на разработку программного обеспечения. Под этим названием SADT стала применяться тысячами специалистов в военных и промышленных организациях . Последняя редакция стандарта IDEF0 была выпущена в декабре 1993г. Национальным институтом по стандартам и технологиям США (National Institute Standards and Technology, NIST).

Данная методология при описании функционального аспекта информационной системы конкурирует с методами, ориентированными на потоки данных (DFD). В отличие от них IDEF0 позволяет:

Описывать любые системы, а не только информационные (DFD предназначена для описания программного обеспечения);

Создать описание системы и ее внешнего окружения до определения окончательных требований к ней. Иными словами, с помощью данной методологии можно постепенно выстраивать и анализировать систему даже тогда, когда трудно еще представить ее воплощение.

Таким образом, IDEF0 может применяться на ранних этапах создания широкого круга систем. В то же время она может быть использована для анализа функций существующих систем и выработки решений по их улучшению.

Основу методологии IDEF0 составляет графический язык описания процессов. Модель в нотации IDEF0 представляет собой совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм. Каждая диаграмма является единицей описания системы и располагается на отдельном листе.

Модель (AS-IS, TO-BE или SHOULD-BE) может содержать 4 типа диаграмм [ , ]:

Контекстную диаграмму;

Диаграммы декомпозиции;

Диаграммы дерева узлов;

Диаграммы только для экспозиции (for exposition only, FEO).

Контекстная диаграмма (диаграмма верхнего уровня), являясь вершиной древовидной структуры диаграмм, показывает назначение системы (основную функцию) и ее взаимодействие с внешней средой. В каждой модели может быть только одна контекстная диаграмма. После описания основной функции выполняется функциональная декомпозиция, т. е. определяются функции, из которых состоит основная.

Далее функции делятся на подфункции и так до достижения требуемого уровня детализации исследуемой системы. Диаграммы, которые описывают каждый такой фрагмент системы, называются диаграммами декомпозиции . После каждого сеанса декомпозиции проводятся сеансы экспертизы – эксперты предметной области указывают на соответствие реальных процессов созданным диаграммам. Найденные несоответствия устраняются, после чего приступают к дальнейшей детализации процессов.

Диаграмма дерева узлов показывает иерархическую зависимость функций (работ), но не связи между ними. Их может быть несколько, поскольку дерево можно построить на произвольную глубину и с произвольного узла.

Диаграммы для экспозиции строятся для иллюстрации отдельных фрагментов модели с целью отображения альтернативной точки зрения на происходящие в системе процессы (например, с точки зрения руководства организации).

6.3. Элементы графической нотации IDEF0

Методология IDEF0 нашла широкое признание и применение, в первую очередь, благодаря простой графической нотации, используемой для построения модели. Главными компонентами модели являются диаграммы. На них отображаются функции системы в виде прямоугольников, а также связи между ними и внешней средой посредством стрелок. Использование всего лишь двух графических примитивов (прямоугольник и стрелка) позволяют быстро объяснить правила и принципы построения диаграмм IDEF0 людям, незнакомым с данной методологией. Это достоинство позволяет подключить и активизировать деятельность заказчика по описанию бизнес-процессов с использованием формального и наглядного графического языка.

На следующем рисунке показаны основные элементы графической нотации IDEF0 .

Рис. 6.1. Элементы графической нотации IDEF0

Прямоугольник представляет собой работу (процесс, деятельность, функцию или задачу) , которая имеет фиксированную цель и приводит к некоторому конечному результату. Имя работы должно выражать действие (например, «Изготовление детали», «Расчет допускаемых скоростей», «Формирование ведомости ЦДЛ № 3»).

Взаимодействие работ между собой и внешним миром описывается в виде стрелок. В IDEF0 различают 5 видов стрелок :

- вход (англ. input) – материал или информация, которые используются и преобразуются работой для получения результата (выхода). Вход отвечает на вопрос «Что подлежит обработке?». В качестве входа может быть как материальный объект (сырье, деталь, экзаменационный билет), так и не имеющий четких физических контуров (запрос к БД, вопрос преподавателя). Допускается, что работа может не иметь ни одной стрелки входа. Стрелки входа всегда рисуются входящими в левую грань работы;

- управление (англ. control) – управляющие, регламентирующие и нормативные данные, которыми руководствуется работа. Управление отвечает на вопрос «В соответствии с чем выполняется работа?». Управление влияет на работу, но не преобразуется ей, т.е. выступает в качестве ограничения. В качестве управления могут быть правила, стандарты, нормативы, расценки, устные указания. Стрелки управления рисуются входящими в верхнюю грань работы. Если при построении диаграммы возникает вопрос, как правильно нарисовать стрелку сверху или слева, то рекомендуется ее рисовать как вход (стрелка слева);

- выход (англ. output) – материал или информация, которые представляют результат выполнения работы. Выход отвечает на вопрос «Что является результатом работы?». В качестве выхода может быть как материальный объект (деталь, автомобиль, платежные документы, ведомость), так и нематериальный (выборка данных из БД, ответ на вопрос, устное указание). Стрелки выхода рисуются исходящими из правой грани работы;

- механизм (англ. mechanism) – ресурсы, которые выполняют работу. Механизм отвечает на вопрос «Кто выполняет работу или посредством чего?». В качестве механизма могут быть персонал предприятия, студент, станок, оборудование, программа. Стрелки механизма рисуются входящими в нижнюю грань работы;

- вызов (англ. call) – стрелка указывает, что некоторая часть работы выполняется за пределами рассматриваемого блока. Стрелки выхода рисуются исходящими из нижней грани работы.

6.4. Типы связей между работами

После определения состава функций и взаимосвязей между ними, возникает вопрос о правильной их композиции (объединении) в модули (подсистемы). При этом подразумевается, что каждая отдельная функция должна решать одну, строго определенную задачу. В противном случае необходима дальнейшая декомпозиция или разделение функций.

При объединении функций в подсистемы необходимо стремиться, чтобы внутренняя связность (между функциями внутри модуля) была как можно сильнее, а внешняя (между функциями, входящими в разные модули), как можно слабее. Опираясь на семантику связей методологии , введем классификацию связей между функциями (работами). Данная классификация является расширением . Типы связей приводятся в порядке уменьшения их значимости (силы связывания). В приводимых примерах утолщенными линиями выделяются функции, между которыми имеется рассматриваемый тип связи.

1. Иерархическая связь (связь «часть» – «целое») имеет место между функцией и подфункциями, из которых она состоит.

Рис. 6.2. Иерархическая связь

2. Регламентирующая (управляющая, подчиненная) связь отражает зависимость одной функции от другой, когда выход одной работы направляется на управление другой. Функцию, из которой выходит управление, следует считать регламентирующей или управляющей, а в которую входит – подчиненной. Различают прямую связь по управлению , когда управление передается с вышестоящей работы на нижестоящую (рис. 6.3), и обратную связь по управлению , когда управление передается от нижестоящей к вышестоящей (рис. 6.4).

3. Функциональная (технологическая) связь имеет место, когда выход одной функции служит входными данными для следующей функции. С точки зрения потока материальных объектов данная связь показывает технологию (последовательность работ) обработки этих объектов. Различают прямую связь по входу , когда выход передается с вышестоящей работы на нижестоящую (рис. 6.5), и обратную связь по входу , когда выход передается с нижестоящей к вышестоящей (рис.6.6).

Рис. 6.5. Прямая связь по входу	Рис. 6.6. Обратная связь по входу

4. Потребительская связь имеет место, когда выход одной функции служит механизмом для следующей функции. Таким образом, одна функция потребляет ресурсы, вырабатываемые другой.

Рис. 6.7. Потребительская связь

5. Логическая связь наблюдается между логически однородными функциями. Такие функции, как правило, выполняют одну и ту же работу, но разными (альтернативными) способами или, используя разные исходные данные (материалы).

Рис. 6.8. Логическая связь

6. Коллегиальная (методическая) связь имеет место между функциями, алгоритм работы которых определяется одним и тем же управлением. Аналогом такой связи является совместная работа сотрудников одного отдела (коллег), подчиняющихся начальнику, который отдает указания и приказы (управляющие сигналы). Такая связь также возникает, когда алгоритмы работы этих функций определяются одним и тем же методическим обеспечением (СНИП, ГОСТ, официальными нормативными материалами и т. д.), служащим в качестве управления.

Рис. 6.9. Методическая связь

7. Ресурсная связь возникает между функциями, использующими для своей работы одни и те же ресурсы. Ресурсно-зависимые функции, как правило, не могут выполняться одновременно.

Рис. 6.10. Ресурсная связь

8. Информационная связь имеет место между функциями, использующими в качестве входных данных одну и ту же информацию.

Рис. 6.11. Информационная связь

9. Временная связь возникает между функциями, которые должны выполняться одновременно до или одновременно после другой функции.

Кроме указанных на рисунке случаев, эта связь имеет место также между другими сочетаниями управления, входа и механизма, поступающими в одну функцию.

Рис. 6.12. Временная связь

10. Случайная связь возникает, когда конкретная связь между функциями мала или полностью отсутствует.

Рис. 6.13. Случайная связь

Из приведенных выше типов связей наиболее сильной является иерархическая связь, которая, по сути, и определяет объединение функций в модули (подсистемы). Несколько слабее являются регламентирующие, функциональные и потребительские связи. Функции с этими связями обычно реализуются в одной подсистеме. Логические, коллегиальные, ресурсные и информационные связи одни из самых слабых. Функции, обладающие ими, как правило, реализуют в разных подсистемах, за исключением логически однородных функций (функций, связанных логической связью). Временная связь свидетельствует о слабой зависимости функций друг от друга и требует их реализации в отдельных модулях.

Таким образом, при объединении функций в модули наиболее желательными являются первые пять видов связей. Функции, связанные последними пятью связями, лучше реализовывать в отдельных модулях.

В IDEF0 существуют соглашения (правила и рекомендации) по созданию диаграмм, которые призваны облегчить чтение и экспертизу модели [ , ]. Некоторые из этих правил CASE-средства поддерживают автоматически, выполнение других следует обеспечить вручную.

1. Перед построением модели необходимо определиться, какая модель (модели) системы будет построена. Это подразумевает определение ее типа AS-IS, TO-BE или SHOULD-BE, а также определения позиции, с точки зрения которой строится модель. «Точку зрения» лучше всего представлять себе как место (позицию) человека или объекта, в которое надо встать, чтобы увидеть систему в действии. Например, при построении модели работы продуктового магазина можно среди возможных претендентов, с точки зрения которых рассматривается система, выбрать продавца, кассира, бухгалтера или директора. Обычно выбирается одна точка зрения, наиболее полно охватывающая все нюансы работы системы, и при необходимости для некоторых диаграмм декомпозиции строятся диаграммы FEO, отображающие альтернативную точку зрения.

2. На контекстной диаграмме отображается один блок, показывающий назначение системы. Для него рекомендуется отображать по 2–4 стрелки, входящие и выходящие с каждой стороны.

3. Количество блоков на диаграммах декомпозиции рекомендуется в пределах 3–6. Если на диаграмме декомпозиции два блока, то она, как правило, не имеет смысла. При наличии большого количества блоков диаграмма становится перенасыщенной и трудно читаемой.

4. Блоки на диаграмме декомпозиции следует располагать слева направо и сверху вниз. Такое расположение позволяет более четко отразить логику и последовательность выполнения работ. Кроме этого маршруты стрелок будут менее запутанными и иметь минимальное количество пересечений.

5. Отсутствие у функции одновременно стрелок управления и входа не допускается. Это означает, что запуск данной функции не контролируется и может произойти в любой произвольный момент времени либо вообще никогда.

Рис. 6.14. Функция без управления и входа

Блок с наличием только управления можно рассматривать как вызов в программе функции (процедуры) без параметров. Если у блока имеется вход, то он эквивалентен вызову в программе функции с параметрами. Таким образом, блок без управления и входа эквивалентен функции, которая в программе ни разу не вызывается на исполнение.

На рис. 6.7–6.12, отображающих фрагменты диаграмм IDEF0, встречаются блоки без входа и управления. Это не стоит рассматривать как ошибку, так как подразумевается, что одна из этих стрелок должна быть.

6. У каждого блока должен быть как минимум один выход.

Рис. 6.15. Функция без выхода

Работы без результата не имеют смысла и не должны моделироваться. Исключение составляют работы, отображаемые в модели AS-IS. Их наличие свидетельствует о неэффективности и несовершенстве технологических процессов. В модели TO-BE эти работы должны отсутствовать.

7. При построении диаграмм следует минимизировать число пересечений, петель и поворотов стрелок.

8. Обратные связи и итерации (циклические действия) могут быть изображены с помощью обратных дуг. Обратные связи по входу рисуются «нижней» петлей, обратная связь по управлению – «верхней» (см. рис. 6.4 и 6.6).

9. Каждый блок и каждая стрелка на диаграммах должны обязательно иметь имя. Допускается использовать ветвление (декомпозицию) или слияние (композицию) стрелок. Это связано с тем, что одни и те же данные или объекты, порожденные одной работой, могут использоваться сразу в нескольких других работах. И наоборот, одинаковые или однородные данные и объекты, порожденные разными работами, могут использоваться в одном месте.

Рис. 6.16. Ветвление стрелок

При этом допускается задание различным ветвям стрелки уточняющих имен после разветвления (до слияния). Если какая-либо ветвь после ветвления не именована, то считается, что ее имя соответствует имени стрелки, записанному до ветвления.

Так, на рис. 6.16 управления, входящие в блоки «Изготовление деталей» и «Сборка изделия», имеют уточняющие значения и являются составной частью более общего управления «Чертежи». Для работы блока «Контроль качества» используются все чертежи.

На диаграмме не допускается рисовать стрелки, когда до и после ветвления они не именованы. На рис. 6.17 стрелка, входящая в блок «Формирование типовых ведомостей», не имеет имени до и после ветвления, что является ошибкой.

Рис. 6.17. Неправильное именование стрелок

10. При построении диаграмм для лучшей их читаемости может использоваться механизм туннелирования стрелок. Например, чтобы не загромождать лишними деталями диаграммы верхних уровней (родительские), на диаграммах декомпозиции начало дуги помещают в тоннель.

Рис. 6.18. Туннелирование стрелок

В данном примере при построении модели проведения новогоднего утренника механизм «два топора» не будет отображаться на диаграммах верхних уровней, при чтении которых может возникнуть справедливый вопрос: «А зачем нужны два топора на новогоднем утреннике?».

Аналогичным образом можно выполнять туннелирование с обратной целью – недопущения отображения стрелки на диаграммах низших уровней. В этом случае круглые скобки ставятся на конце стрелки. На контекстной диаграмме (см. рис. 6.21) затуннелирован механизм «Инженер службы пути», входящий в блок «Определение допускаемых скоростей». Такое решение принято, так как инженер непосредственно участвует во всех работах, отображенных на диаграмме декомпозиции этого блока (см. рис. 6.22). Чтобы не показывать эту связь и не загромождать диаграмму декомпозиции, стрелка была затуннелирована.

11. Все стрелки, входящие и выходящие из блока, при построении для него диаграммы декомпозиции должны быть отображены на ней. Исключение составляют затуннелированные стрелки. Имена стрелок, перенесенных на диаграмму декомпозиции, должны совпадать с именами, указанными на диаграмме верхнего уровня.

12. Если две стрелки проходят параллельно (начинаются из одной и той же грани одной работы и заканчиваются на одной и той же грани другой работы), то по возможности следует их объединить и называть единым термином.

Рис. 6.19. Объединение связей

13. Каждый блок на диаграммах должен иметь свой номер. Для того чтобы указать положение любой диаграммы или блока в иерархии, используются номера диаграмм. Блок на диаграмме верхнего уровня обозначается 0, блоки на диаграммах второго уровня – цифрами от 1 до 9 (1, 2, …, 9), блоки на третьем уровне – двумя цифрами, первая из которых указывает на номер детализируемого блока с родительской диаграммы, а вторая номер блока по порядку на текущей диаграмме (11, 12, 25, 63) и т. д. Контекстная диаграмма имеет обозначение «А – 0», диаграмма декомпозиции первого уровня – «А0», диаграммы декомпозиции следующих уровней – состоят из буквы «А», за которой следует номер декомпозируемого блока (например, «А11», «А12», «А25», «А63»). На рисунке показано типичное дерево диаграмм (диаграмма дерева узлов) с нумерацией.

Рис. 6.20. Иерархия диаграмм

В современных CASE-средствах механизмы нумерации работ поддерживается автоматически. CASE-средства обеспечивают также автоматическое построение диаграмм дерева узлов, которые содержат только иерархические связи. Вершиной такой диаграммы может быть любой узел (блок), и она может быть построена на любую глубину.

6.6. Пример построения модели IDEF0 для системы определения допускаемых скоростей

Расчет допускаемых скоростей движения поездов является трудоемкой инженерной задачей. При проходе поездом какого-либо участка фактическая скорость движения поезда не должна превышать предельно допускаемую. Эта предельно допускаемая скорость устанавливается исходя из опыта эксплуатации и специально проводимых испытаний по динамике движения и воздействию на путь подвижного состава. Непревышение этой скорости гарантирует безопасность движения поездов, комфортабельные условия езды пассажиров и т. п. Они определяются в зависимости от типа подвижного состава (марки локомотива и типа вагонов), параметров верхнего строения пути (типа рельсов, балласта, эпюры шпал) и плана (радиуса кривых, переходных кривых, возвышения наружного рельса и т. д.). Как правило, для установления допускаемых скоростей необходимо определить не менее двух (на прямых) и пяти (в кривых) скоростей, из которых и выбирается окончательная допускаемая скорость, как наименьшая из всех рассчитанных. Расчет этих скоростей регламентируются Приказом МПС России № 41 от 12 ноября 2001 г. «Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм Федерального железнодорожного транспорта».

Как было отмечено, построение модели IDEF0 начинается с представления всей системы в виде простейшей компоненты (контекстной диаграммы). Данная диаграмма отображает назначение (основную функцию) системы и необходимые входные и выходные данные, управляющую и регламентирующую информацию, а также механизмы.

Контекстная диаграмма для задачи определения допускаемых скоростей показана на рис.6.21. Для построения модели использовался продукт BPwin 4.0 фирмы Computer Associates.

Рис. 6.21. Контекстная диаграмма системы определения допускаемых скоростей (методология IDEF0)

В качестве исходной информации , на основе которой выполняется определение допускаемых скоростей, используются:

Данные проекта новой линии или проекта реконструкции (содержат всю необходимую информацию для реализации проекта, а именно километраж, оси раздельных пунктов, план линии и др.);

Подробный продольный профиль (содержит информацию, аналогичную рассмотренной выше);

Паспорт дистанции пути (содержит информацию, аналогичную рассмотренной выше, а также сведения о верхнем строении пути (ВСП));

Данные о результатах съемки плана пути вагоном-путеизмерителем;

Ведомость возвышений наружного рельса в кривых (содержит информацию о плане пути).

Часть исходной информации может быть взята из разных источников. В частности сведения о плане (параметрах кривых) могут быть взяты из проекта новой линии или проекта реконструкции, подробного продольного профиля, паспорта дистанции пути и т.д.

Управляющими данными являются:

Указание начальника службы пути дороги или Департамента пути и сооружений ОАО «РЖД» на расчет;

Приказ № 41, содержащий нормативно-справочную информацию, порядок и формулы определения допускаемых скоростей;

Сведения о текущем или планируемом поездопотоке (данные о марках обращающихся локомотивов и типах используемых вагонов);

Сведения о планируемых ремонтах пути, реконструкции и переустройстве сооружений и устройств.

Результатом работы системы должны быть:

Ведомости допускаемых скоростей, содержащие все типы рассчитанных скоростей и позволяющие установить причину их ограничения;

Ведомости Приказа начальника дороги об установлении допускаемых скоростей на перегонах и раздельных пунктах (Приказ «Н») согласно принятой на дороге форме. Утвержденный Приказ «Н» официально закрепляет допускаемые скорости движения поездов;

Типовые формы № 1, 1а и 2, содержащие планируемые допускаемые скорости для разработки графика движения поездов.

Скорости, содержащиеся в Приказе «Н» и типовых формах, могут отличаться от рассчитанных и показываемых в ведомостях допускаемых скоростей. Это связано с тем, что в них отражают ограничения скорости не только по конструкции подвижного состава, параметров ВСП и кривых, но и по состоянию устройств и сооружений (деформация земляного полотна, перекос опор контактной сети и т. д.). Кроме того, они корректируются с учетом планируемых ремонтов пути, реконструкции и переустройства сооружений и устройств и т.д.

После построения контекстная диаграмма детализируется с помощью диаграммы декомпозиции первого уровня. На этой диаграмме отображаются функции системы, которые должны быть реализованы в рамках основной функции. Диаграмма, для которой выполнена декомпозиция, по отношению к детализирующим ее диаграммам называется родительской . Диаграмма декомпозиции по отношению к родительской называется дочерней .

Диаграмма декомпозиции первого уровня для рассматриваемой задачи приведена на рис.6.22. Как правило, при построении диаграммы декомпозиции исходная функция (декомпозируемая) разбивается на 3–8 подфункций (блоков). При этом блоки на диаграмме декомпозиции рекомендуется располагать слева направо сверху вниз, чтобы лучше была видна последовательность и логика взаимодействия подфункций.

Рис. 6.22. Диаграмма декомпозиции первого уровня (методология IDEF0)

Очередность выполнения функций для решения рассматриваемой задачи следующая:

Ввод и корректировка нормативно-справочной информации и данных по участкам дороги (блоки 1 и 2);

Подготовка задания на расчет (блок 3). В нем указывается, для какого участка и пути, а также марки локомотива и типа вагонов следует выполнить расчет;

Расчет допускаемых скоростей в соответствии с порядком и формулами, указанными в Приказе № 41 (блок 4). В качестве исходной информации выступают данные по пути участка (план, верхнее строение пути и т. д.) и нормативы, выбираемые на основании задания на расчет;

Формирование ведомостей допускаемых скоростей (блок 5). На базе результатов расчета создаются несколько видов выходных документов, которые, с одной стороны, позволяют выявить причину ограничений скорости, с другой стороны, выступают в качестве основы для подготовки регламентированных документов;

Формирование и подготовка проекта Приказа «Н» и типовых ведомостей (блоки 6 и 7).

После построения диаграммы декомпозиции первого уровня для указанных на ней функций строятся отдельные диаграммы (диаграммы декомпозиции второго уровня). Затем процесс декомпозиции (построения диаграмм) продолжается до тех пор, пока дальнейшая детализация функций не теряет смысла. Для каждой атомарной функции, описывающей элементарную операцию (т. е. функции, не имеющей диаграмму декомпозиции), составляется подробная спецификация, определяющая ее особенности и алгоритм реализации. В качестве дополнения к спецификации могут использоваться блок-схемы алгоритмов. Таким образом, процесс функционального моделирования заключается в постепенном выстраивании иерархии функций.

6.7. ICOM-коды

Стрелки, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются теми же самыми, что и стрелки, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы (см. рис. и ). Как следствие этого, границы функции верхнего уровня – это то же самое, что и границы диаграммы декомпозиции.

ICOM-коды (аббревиатура от Input, Control, Output и Mechanism) предназначены для идентификации граничных стрелок. ICOM-код содержит префикс, соответствующий типу стрелки (I, С, О или М), и порядковый номер (см. рис.).