Построение функциональной модели ИС

Методология IDEF0

Для построения функциональных моделей обычно используется методология IDEF0, которая хорошо представлена в пакетах Design/IDEF и BPwin (All Fusion Process Modeler 4.1) [3].

Методология IDEF0, более известная как методология SADT (Structure Analysis and Design Technique) предназначена для представления функ-ций системы и анализа требований к системам. Она является одной из самых известных и широко используемых методологий проектирования ИС.

Построение IDEF0-моделей в среде этих двух пакетов практически не отличается, но в BPwin возможно построение интегрированных функциональных моделей, объединяющих три вида методологий: IDEF0, IDEF3 и Data Flow Diagramm (диаграмм потоков данных, DFD).

В IDEF0 реализованы идеи системного анализа, под которыми понимают исследования, начинающиеся с общего обзора системы, а затем детализируют ее в виде иерархической структуры с определенным числом уровней, на каждом из которых не более 8 элементов. В результате система разбивается на функциональные части, дается их описание, исследуются информационные потоки и формализуется структура данных. В основе структурного анализа используются два базовых принципа: принцип «разделяй и властвуй» и принцип иерархического упорядочения.

Первый принцип системного анализа позволяет решение трудных проблем выполнять путем разбиения их на множество более мелких независимых задач, легких для понимания и решения. При этом свою работу системный аналитик начинает методом «сверху-вниз», реализуя первый принцип системного подхода: движение от общего к частному в различных аспектах. Это, прежде всего, движение мысли по иерархической структуре организации (как системы) сверху вниз, рассмотрение отдельных подсистем. Процессы функционирования департаментов и подразделений делятся на подпроцессы, а те - на отдельные действия. Сложные свойства организации в целом, ее департаментов, подразделений и отдельных сотрудников декомпозируются на менее сложные и далее - на квазипростые (если декомпозировать далее нет необходимости) и простые (если декомпозировать далее уже невозможно) свойства.

Второй принцип в дополнение к первому декларирует, что эти независимые задачи должны быть организованы в виде древовидных иерархических структур. Реализация второго принципа предусматривает единство анализа и синтеза, то есть предполагается, что каждый шаг по анализу организации выполняется с постоянным прицелом на ее последующую реструктуризацию, на синтез более эффективной структуры и разработку более эффективного алгоритма функционирования организации.

Выявление в объекте функционально самостоятельных составных час-тей (третий принцип) предполагает выяснение того, кто и что делает в организации.

В нотации IDEF0 система представляется в виде комбинации блоков и дуг. Блоки используются для предоставления функций системы и сопровождаются текстами на естественном языке. Дуги представляют собой множества объектов (как физических, так и информационных) или действия, которые образуют связи между функциональными блоками.

В методологии IDEF0 функциональный блок, который на самом верхнем уровне иерархии представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных между собой интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции (подсистемы) единого исходного модуля. Каждый из этих подмодулей может быть декомпозирован подобным образом для более детального представления. Количество уровней иерархии не ограничивается, процесс декомпозиции блоков заканчивается тогда, когда каждый из модулей самого нижнего уровня декомпозиции может быть реализован в проектируемой системе одним программным модулем.

Методология IDEF0 используется для создания функциональной модели, которая является структурированным изображением функции производственной системы, а также содержит информацию об объектах, связывающих эти функции.

Результатом применения IDEF0-методологии является функциональная модель, которая состоит из диаграмм, фрагментов текста и глоссария, имеющих ссылки друг на друга.

Диаграммы являются главными компонентами модели.

Основными элементами диаграмм являются функциональные блоки и дуги, которые представляются соответственно прямоугольниками и стрел-

ками.

Блоки на диаграмме представляют функции, которые показывают, что должно выполняться, и поэтому имена функций содержат глагольный оборот. Каждый блок имеет свой номер, который размещается обычно в нижнем правом углу.

Дуги представляют собой материальные объекты или информацию, в которых блоки нуждаются или их производят. Каждая дуга имеет метку - имя, которое записывается над дугой в виде оборота существительного. Дуги могут разветвляться и соединяться, образовывать обратные связи, итерации.

В IDEF0 используется четыре типа дуг: входные (INPUT), управления (CONTROL), выходные (OUTPUT) и механизма (MECHANIZM), представ-ляющие собой ICOM-объекты (аббревиатура из первых букв английских названий дуг). В качестве иллюстрации приведем контекстную диаграмму функциональной модели кардиологического терапевтического отделения (рис. 3).

Рис. 3. Контекстная диаграмма методологии IDEF0

Входы (INPUT) - это материалы или информация, которые используются или преобразуются функциональным блоком для получения результата. Они входят в функциональный блок слева. Допускается отсутствие входных дуг.

Управление (CONTROL) - это правила, стратегии, процедуры или стандарты, которыми руководствуется функциональный блок. Дуги управления входят в функциональный блок сверху. Должна быть обязательно хотя бы одна дуга.

Механизмы (MECHANIZM) - это ресурсы, которые выполняют работу в функциональном блоке (персонал, станки, транспорт и т.д.). Эти дуги входят в функциональный блок снизу. По усмотрению системного аналитика дуги механизма могут не отображаться на диаграмме.

Дуги механизмов или управления могут быть входами других блоков.

Выходы (OUTPUT) - это данные, которые получаются в результате выполнения функции или могут быть материалом или информацией, которая производится функциональным блоком. Выходные дуги выходят справа от функционального блока. Обязательно должна быть хотя бы одна дуга, иначе функциональный блок не имеет смысла.

Контекстная диаграмма является верхним уровнем иерархии функци-ональной модели и представляет собой наиболее обобщенную схему функционирования предметной области.

Для декомпозиции функционального блока необходимо после его выделения щелкнуть ЛКМ по ярлыку в панели инструментов . В появившемся диалоговом окне (рис. 4) следует выбрать методологию, в нотации которой будет выполняться его декомпозиция и количество блоков декомпозиции.

Рис. 4. Окно выбора методологий и количества блоков декомпозиции.

Щелкнув по клавише ОК, получают диаграмму декомпозиции первого уровня, которая содержит: выбранное выше количество блоков и ICOM-коды, то есть названия всех дуг контекстной модели. Необходимо дать названия блокам, подсоединить к ним по смыслу ICOM-объекты и построить требуемые соединительные (внутренние) дуги, присвоив им названия (рис. 5).

Если ICOM-объекты не используются на каком-либо уровне иерархии, то дуги, соединяющие эти объекты, можно поместить в туннель. Причем если в туннель помещен конец дуги (конец дуги помещается в квадратные скобки), то дуга и соответствующий ей ICOM-объект отсутствует на диаграмме-родителе. Если в туннель помещено начало дуги, то дуга и соответствующий ей ICOM-объект отсутствуют на диаграмме-потомке (дуга ВРАЧ на рис. 3).

Рис. 5. IDEF0-диаграмма второго уровня иерархии

Для того чтобы извлечь дугу из туннеля, необходимо курсор поместить между квадратных скобок, а затем вызвать щелчком ПКМ контекстное меню и выполнить команду Arrow Tunnel. В появившемся диалоговом окне извлечь дугу из туннеля.

Для перемещения объекта необходимо вначале его выделить, затем, при нажатой на нем ЛКМ, переместить указатель объекта, который при этом появится вместо курсора, в нужное место и отпустить ЛКМ.

При удалении объекта его необходимо выделить, а затем нажать на клавишу <Delete>.

Для редактирования графических параметров объекта его следует выделить. После этого установить указатель мыши на необходимый маленький квадратик и, удерживая ЛКМ, перемещать курсор до получения желае-мого графического состояния редактируемого объекта.

Для пропорционального изменения размеров функционального блока его следует потянуть за угловой квадратик.

У выделенного объекта можно изменять тип линий, толщину и цвет, а также его фон. Это делается с помощью верхней инструментальной панели стандартным для Windows-приложений способом.

Для редактирования имен объектов необходимо с ним совместить курсор, с помощью ПКМ вызвать контекстное меню и воспользоваться командой Name.

Для удаления какой-либо из диаграмм, ее необходимо открыть, выполнить команду Edit/Delete diagram и щелкнуть по кнопке Delete. Другой вариант удаления – выполнить команду Diagram / Diagram manager.

Для сохранения модели требуется выполнить команду File/Save. Если модель сохраняется впервые, то при выполнении этой команды откроется окно диалога Save Diagram As. В разделе “Имя файла” надо набрать на клавиатуре имя файла (рекомендуется давать имя файла латинскими буквами) и нажать <OK>.

Для создания в автоматическом режиме отчета по IDEF0-модели необходимо находиться на любой IDEF0-странице и выполнить команду Tools/Report. После этого открывается меню, в котором следует выбрать один из семи отчетов, а также тип, стиль и размер шрифта.

Рис. 6. Дерево узлов

Иерархия IDEF0-модели может быть представлена в виде дерева узлов. Для этого необходимо воспользоваться командой Node Tree diagrams в навигаторе, запускающей Мастер построения диаграммы (Node Tree Wizard), который позволяет задать необходимые опции для выбора нужного типа диаграммы.