Синтаксис и семантика моделей IDEF0

Методология функционального моделирования IDEF0—это тех­нология описания системы в целом как множества взаимозависимых действий или функций. Важно отметать функциональную направлен­ность: IDEF0-функции системы исследуются независимо от объектов, которые обеспечивают их выполнение. "Функциональная" точка зре­ния позволяет четко отделить аспекты назначения системы от аспек­тов ее физической реализации. На рис.1 приведен пример типовой диаграммы IDEF0.

Рис.1 . Пример диаграммы IDEF0

Наиболее часто IDEF0 применяется как технология исследования и проектирования систем на логическом уровне. По этой причине IDEF0, как правило, используется на ранних этапах разработки проек­та, до IDEF3-моделировання, для сбора данных и моделирования про­цесса "как есть". Результаты IDEF0-аналнза могут применяться при проведении проектирования с использованием моделей IDEF3 и диа­грамм потоков данных.

IDEF0 сочетает в себе небольшую по объему графическую нота­цию (она содержит только два обозначения: блоки и стрелки) со стро­гими и четко определенными рекомендациями, предназначенными для построения качественной и понятной модели системы.

Методология IDEF0 в некоторой степени напоминает рекоменда­ции, существующие в книгоиздательском деле: часто набор напечатанных IDEF0-моделей организуется в брошюру (называемую, в тер­минах IDEF0, комплект), имеющую содержание, глоссарий и другие элементы, характерные для законченной книги.

Первый шаг при построении модели IDEF0 заключается в опреде­лении назначения модели — набора вопросов, на которые должна от­вечать модель, Набор вопросов можно сравнить с предисловием, в ко­тором раскрывается назначение книги.

Границы моделирования предназначены для обозначения ширины охвата предметной области и глубины детализации и являются логическим продолжением уже определенного назначения модели. Как читающий модель, так и непосредственно ее автор должны понимать степень детальности ответов на поставленные в назначении модели

Следующим шагом предполагаемая целевая аудитория, нужд которой создается модель. Зачастую от этого зависит уровень детализации, с которым должна создаваться модель. Перед построением модели необходимо иметь представление о том, какие Сведения о предмете моделирования уже известны, какие дополнительные материалы и/или техническая документация для понимания модели могут быть необходимы для целевой аудитории, какие язык и стиль изложения являются наиболее подходящими.

Под точкой зрения понимается перспектива, с которой наблюдалась система при построении модели. Точка зрения выбирается таким образом, чтобы учесть уже обозначенные границы моделирования и назначение модели. Однажды выбранная точка зрения остается неизменной для всех элементов модели. При необходимости могут быть созданы другие модели, отображающие систему с других точек зрения. Приведем несколько точек зрения при построении моделей: клиент, поставщик, владелец, редактор.

Действие, обычно в IDEF0 называемое функцией, обрабатывает или переводит входные параметры (сырье, информацию и т.п.) в вы­ходные. Поскольку модели IDEFO моделируют систему как множест­во иерархических (вложенных) функций, в первую очередь должна быть определена функция, описывающая систему в целом — кон­текстная функция. Функции изображаются на диаграммах как по­именованные прямоугольники или функциональные блоки. Имена функций в IDEFO подбираются по сходным правилам наименования действий в IDEF3 — с использованием глаголов или отглагольных существи­тельных. Важно подбирать имена так, чтобы они отражали систему с точки зре­ния, выбранной для моделирования.

Пример функционального блока при­веден на рис.2.

Рис.2 Функциональный блок IDEF0

Выше мы определяли IDEF0-модели как иерархическое множество вложен­ных блоков. Любой блок может быть декомпозирован на состав­ляющие его блоки. Декомпозицию часто ассоциируют с моделирова­нием "сверху вниз", однако это не совсем верно. Функциональную декомпозицию корректнее определять как моделирование "снаружи внутрь", при котором мы рассматриваем систему наподобие лукови­цы, с которой последовательно снимаются слои.

Границы и связи

Описание любого блока должно как минимум включать описание объектов, которые блок создает в результате своей работы ("выхода") и объектов, которые блок потребляет или преобразует ("вход").

В IDEF0 также моделируются управление и механизмы исполне­ния. Под управлением понимаются объекты, воздействующие на способ, которым блок преобразует вход в выход. Механизм исполне­ния — объекты, которые непосредственно выполняют преобразова­ние входа в выход, но остаются неизменными.

Для типизации категорий информации на IDEF0-диаграммах используется аббревиатура ICOM, означающая четыре возможных типа стрелок:

I (Input) — вход — то, что потребляется в ходе выполнения процесса;

С (Control) — управление — ограничения и инструкции, влияю­щие на ход выполнения процесса;

О (Output) — выход — то, что является результатом выполнения процесса;

М (Mechanism) — исполняющий механизм — то, что использует­ся для выполнения процесса, но остается неизменным.

На рис.3 представлены четыре возможных типа стрелок в IDEFO, каждый из которых соединяется с определенной стороной функционального блока.

Рис.3. Каждый тип стрелки соединяются с определенной стороной функционального блока.

Для названия стрелок, как правило, употребляются имена сущест­вительные. Как и в случае с функциональными блоками, присвоение имен всем стрелкам на диаграмме является необходимым условием для понимания сути изображенного.

Стрелки входа. Вход представляет собой сырье или информа­цию, потребляемую или преобразуемую функциональным блоком для производства выхода. Стрелки входа всегда направлены в левую сто­рону прямоугольника, обозначающего в IDEF0 функциональный блок. Наличие входных стрелок на диаграмме не является обязатель­ным, так как возможно, что некоторые блоки ничего не преобразуют и не изменяют. Примером блока, не имеющего входа, может служить "принятие решения руководством", где анализируется несколько факторов, но ни один из них непосредственно не преобразуется и не по­требляется в результате принятия какого-либо решения.

Стрелки управления. Стрелки управления отвечают за регулиро­вание того, как и когда выполняется функциональный блок. Так как управление контролирует поведение функционального блока для обеспечения создания желаемого выхода, каждый функциональный блок должен иметь как минимум одну стрелку управления. Стрелки управления всегда входят в функциональный блок сверху.

Управление часто существует в виде правил, инструкций, зако­нов, политики, набора необходимых процедур или стандартов. Влияя на работу блока, оно само остается неизменным. Может оказаться, что целью функционального блока является как раз изменение того или иного правила, инструкции, стандарта и т.п. В этом случае стрелка, со­держащая соответствующую информацию, должна рассматриваться не как управление, а как вход функционального блока.

Управление можно рассматривать как специфический вид входа. В случаях когда неясно, относить ли стрелку к входу или к управле­нию, предпочтительно относить ее к управлению до момента, пока не­ясность не будет разрешена.

Стрелки выхода. Выход—это продукция или информация, полу­чаемая в результате работы функционального блока. Каждый блок должен иметь как минимум один выход. Действие, которое не имеет никакого четко определяемого выхода, желательно не моделировать вообще.

При моделировании непроизводственных предметных областей выходами, как правило, являются данные, в каком-либо виде обраба­тываемые функциональным блоком. В этом случае важно, чтобы на­звания стрелок входа и выхода были достаточно различимы по своему смыслу. Например, блок "Прием пациентов" может иметь стрелку "Данные о пациенте" как на входе, так и на выходе. В такой ситуации входящую стрелку можно назвать "Предварительные данные о паци­енте", а исходящую — "Подтвержденные данные о пациенте".

Стрелки механизма исполнения. Механизмы являются ресур­сом, который непосредственно исполняет моделируемое действие. С помощью механизмов исполнения могут моделироваться: ключевой персонал, техника и/или оборудование. Стрелки механизма испол­нения могут отсутствовать, в случае если оказывается, что они не яв­ляются необходимыми для достижения поставленной цели модели­рования.

Комбинированные стрелки. В IDEF0 существует пять основных видов комбинированных стрелок: выход-вход, выход-управле­ние, выход-механизм исполнения, выход-обратная связь на управление и выход-обратная связь на вход.

Стрелка выход-вход применяется, когда один из блоков должен полностью завершить работу перед началом работы другого блока. Так, на рис. 4 формирование счета должно предшествовать приему заказа.

Рис.4. Комбинация стрелок выход-вход

Стрелка выход — управление отражает ситуацию преобладания одного блока над другим, когда один блок управляет работой другого. На рис.5 принципы формирования инвестиционного портфеля влияют на поведение брокеров на бирже.

Рис.5 Комбинированная стрелка выход-управление

Стрелки выход — механизм исполнения встречаются реже и отра­жают ситуацию, когда выход одного функционального блока применяется в качестве инструментария для работы другого блоха. На рис.6 зажим, используемый для закрепления детали, должен быть собран для того, чтобы выполнить сборку детали.

Обратные связи на вход и на управление применяются в случаях, когда зависимые блоки формируют обратные связи для управляющих ими блоков. На рис.7 получаемая от брокеров информация о текущих биржевых курсах применяется для корректировки стратегии иг­ры на бирже.

Рис.6 Комбинированная стрелка выход-механизм исполнения

Рис.7. Комбинированная стрелка выход-обратная связь на управление

Стрелка выход — обратная связь на вход обычно применяется для описания циклов повторной обработки чего-либо (рис.8). Кроме то­го, связи выход- обратная связь на вход могут применяться в случае, если бракованная продукция может заново использоваться в качестве сырья, как это происходит, например, в процессе производства окон­ного стекла, когда разбитое стекло перемалывается и переплавляется заново вместе с исходным сырьем.

Рис.8 Комбинированная стрелка выход - обратная связь на вход

Разъединение и соединение стрелок. Выход функционального блока может использоваться в нескольких других блоках. Фактически чуть ли не главная ценность IDEF0 заключается в том, что эта методо­логия помогает выявить взаимозависимости между блоками системы. Соответственно IDEF0 предусматривает как разъединение, так и со­единение стрелок на диаграмме. Разъединенные на несколько частей стрелки могут иметь наименования, отличающиеся от наименования исходной стрелки. Исходная и разъединенные (или объединенные) стрелки в совокупности называются связанными. Такая техника обычно применяется для того, чтобы отразить использование в про­цессе только части сырья или информации, обозначаемой исходной стрелкой (рис.9). Аналогичный подход применяется по отношению к объединенным стрелкам.

Рис.9 Разъединенная на две части и переименованная стрелка

Туннели

Понятие связанных стрелок используется для управления уров­нем детализации диаграмм. Если одна из стрелок диаграммы отсутст­вует на родительской диаграмме (например, ввиду своей несущест­венности для родительского уровня) и не связана с другими стрелками той же диаграммы, точка входа или выхода этой стрелки на диаграмме обозначается туннелем. На рис.10, например, стрелка "корпоратив­ная информационная система" — важный механизм исполнения для данной диаграммы, но, возможно, она более нигде не применяется в модели. Туннель в данном случае используется как альтернатива загромождению родительских диаграмм стрелками, несущественными для их уровня.

Рис.10 Пример применения туннеля

Кроме того, туннели используются для отражения ситуации, когда стрелка, присутствующая на родительской диаграмме, отсут­ствует в диаграмме декомпозиции соответствующего блока. На рис.11 туннель у стрелки "модель производственного отдела" озна­чает, что на диаграмме декомпозиции производственного отдела отсутствует стрелка механизма управления с соответствующим на­именованием.

Рис. 11. Пример применения туннеля