Раздел 3. Функциональное моделирование

В данном разделе рассматриваются типовые методы построения функциональных моделей, используемые в функционально-ориентированных методологиях проектирования ИС. Как уже упоминалось ранее, достоинством функционально-ориентированных методологий является реализация структурного подхода к проектированию ИС «сверху-вниз», когда каждый функциональный блок может быть декомпозирован на множество подфункций и т.д. Для таких моделей характерна строгость декомпозиции и наглядность графического представления. Проектирование при использовании функционально-ориентированной методологии начинается с построения функциональных моделей (схем).

В функциональной модели главными структурными компонентами являются функции (операции, работы, действия), которые связываются между собой потоками информационных и материальных объектов.

В качестве примеров методов построения функциональных моделей ниже рассматриваются:

1. IDEF0;

2. IDEF3;

3. DFD.

IDEF0 и IDEF3 входят в семейство стандартов IDEF (Integrated DEFinition), разработанных в США в рамках программы Integrated Computer-Aided Manufacturing.

IDEF0 — это классический метод функционального моделирования, представляющий собой переработанный метод SADT (Structured Analysis and Design Technique). Метод SADT был создан компанией SofTech в конце 60-х гг. как набор рекомендаций по разработке сложных систем, предполагающих активное взаимодействие механизмов и обслуживающего персонала. В конце 70-х гг. ядро SADT было принято ВВС США как часть программы ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing — интегрированная компьютерная поддержка производства) и стало основой IDEF0. Довольно быстро IDEF0 стал стандартом моделирования деятельности в рамках министерства обороны США. В 1993 году был создан документированный открытый стандарт для IDEF0, опубликованный как федеральный стандарт обработки информации (Federal Information Processing Standard — FIPS).

IDEF3 —это метод описания бизнес-процессов. IDEF3 был специально разработан для закрытого проекта ВВС США. Метод ориентирован на получение описания деталей процесса от экспертов в предметной области и разработки схем таких процессов, для которых важно понять последовательность выполнения действий и взаимозависимости между ними. Метод может быть также использован при проектировании бизнес-процессов и анализе систем имитационными методами. IDEF3 получил широкое распространение как средство детализации схем IDEF0.

Метод DFD (Data Flow Diagrams — диаграммы потоков данных) получил популярность как структурное средство для разработки проектов ИС. Диаграммы потоков данных схожи с IDEF0 и IDEF3 и могут быть использованы в сочетании с ними, но обеспечивают возможность одновременного проектирования функций и данных.

IDEF0

IDEF0 — это метод описания системы в целом как множества взаимозависимых функций (действий).

Функции системы исследуются независимо от объектов, обеспечивающих их выполнения. Такая сугубо «функциональная» точка зрения позволяет четко отделить аспекты назначения системы от вопросов ее реализации.

IDEF0 часто используется как способ исследования и проектирования систем на логическом уровне. Результаты анализа с помощью IDEF0 могут применяться при проектировании с использованием IDEF3 и DFD.

Нотация IDEF0

IDEF0 содержит очень небольшую по объему графическую нотацию в сочетании с четкими правилами и рекомендациями по построению качественной и понятной схемы системы.

IDEF0 определяет два графических объекта:

1. блок, с помощью которого обозначается некоторая функция (действие);

2. стрелка, с помощью которой указываются информационные или материальные объекты.

Функция обрабатывает входные объекты и преобразует их в выходные. Функциональный блок обозначается так:

«Формирование отчета» — наименование функции, «1» — номер функции. Наименование функции должно характеризовать процесс и состоять из глагола или отглагольного существительного с дополнением. Наименование должно соответствовать выбранной точки зрения моделирования (см.ниже). Для функционального блока обязательно должно быть указано наименование.

Описание любого функционального блока должно как минимум включать описание объектов, которые создаются в результате выполнения функции («выход»), и объектов, воздействующих на способ преобразования входа в выход (управляющих объектов, управления). Также практически всегда описываются объекты, преобразуемые или потребляемые при выполнении функции, т.е. «вход».

На IDEF0-диаграммах с помощью стрелок можно показывать до четырех типов объектов:

1. Вход (Input, I).

2. Управление, или контроль (Control, C).

3. Выход (Output, O).

4. Исполняющий механизм (Mechanism, M) — то, что используется для собственно выполнения процесса, но остается неизменным (либо изменения незначимы и являются побочным результатом).

Каждый тип жестко привязан к определенной стороне функционального блока, что, собственно, и обеспечивает возможность различения стрелок разных типов.

Одновременно могут использоваться произвольное количество стрелок любого типа.

Как и для функций, стрелкам должны быть присвоены наименования. Иначе возникает существенная возможность неправильного истолкования сути диаграммы. Для наименования стрелок обычно используются имена существительные, поскольку стрелки обозначают объекты.

Описание стрелок

Стрелки входа. Вход — это информация или сырье, потребляемое или преобразуемое функциональным блоком для производства выхода. Стрелки входа всегданаправлены в левую сторону прямоугольника функционального блока. Наличие у некоторого блока входных стрелок не является обязательным, т.к. возможно, что некоторые блоки ничего явным образом не изменяют и не преобразуют.

Стрелки управления. Определяют, чем регулируется выполнение функции. Стрелки управления всегда входят в функциональный блок сверху. Управление контролирует поведение функционального блока для обеспечения получения желаемого выхода. Поэтому каждый блок должен иметь как минимум одну стрелку управления.Управление обычно представляет собой правила, инструкции, стандарты и т.п. Управление можно рассматривать как специфический вид входа.

Стрелки выхода. Выход — информация или продукция, получаемая в результате выполнения функционального блока. Каждый блок должен иметь как минимум одну стрелку выхода. Важно, чтобы наименования входных и выходных стрелок различались. Например, если блок «Проверить оформление документов» имеет вход «Документы», то выходную стрелку можно обозначить как «Проверенные документы» (или: «Правильно оформленные документы», «Неправильно оформленные документы»).

Стрелки механизма исполнения. Механизм — это объект, с помощью которого и посредством которого непосредственно выполняется моделируемое действие. Пример механизма исполнения: персонал, оборудование. Стрелки механизма исполнения часто могут не указываться, если их отображение не способствует достижению цели моделирования.

Соединение блоков

В IDEF0 существует 5 основных типов соединения функциональных блоков.

1. Выход-вход.

Комбинированная стрелка (соединение) выход-вход применяется, когда один блок должен полностью завершить работу перед началом работы второго.

2. Выход-управление.

Используется, когда один блок управляет работой другого, или, иначе, один блок преобладает над другим.

3. Выход-механизм исполнения.

Используется редко и отражает ситуацию, когда выход одного блока является инструментом, обеспечивающим выполнение другого.

4. Выход-обратная связь на вход.

Обычно используется для описания циклов повторной обработки чего-либо.

5. Выход-обратная связь на управление.

Используется для описания обратной связи между управляемым и управляющим блоком.