Метод функционального моделирования

В связи с расширяющимся применением информационных технологий в экономике Российской Федерации постановлением Госстандарта России от 2 июля 2001 г. приняты и введены в действие рекомендации по стандартизации Р 50.1.028—2001 [14]. Они являются специальными средствами IDEF0 описания и анализа таких сложных производственно-технических и организационно ‑ экономических систем, как фирмы, предприятия, производства и другие субъекты производственно-хозяйственной деятельности.

Особенности и приемы применения методологии IDEF0 основаны на подходе, получившим название SADT (Structured Analysis and Design Technique), который разработал Дуглас Россом (SoftТесh, Inс.) в 1969 г. для моделирования искусственных систем средней сложности. Он был утвержден в качестве федерального стандарта США в 1993 г., его подробные спецификации можно найти на сайте https://www.idef.соm.

Метод SADT представляет собой совокупность правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Основные элементы этого метода основываются на следующих концепциях:

- графическое представление блочного моделирования. Графический язык блоков и дуг SADT -диаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом описывается посредством интерфейсных дуг, выражающих «ограничения», которые, в свою очередь, определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются;

- строгость и точность. Выполнение правил SADT требует достаточной строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на действия аналитика. Правила SADT включают:

o ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции (правило 3-6 блоков — ограничение мощности краткосрочной памяти человека),

o связность диаграмм (номера блоков), уникальность меток и наименований (отсутствие повторяющихся имен),

o синтаксические правила для графики (блоков и дуг), разделение входов и управлений (правило определения роли данных);

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

Метод SADT может использоваться для моделирования самых разнообразных процессов и систем. В существующих системах метод SADT может быть использован для анализа функций, выполняемых системой, и указания механизмов, посредством которых они осуществляются.

Состав функциональной модели. Результатом применения метода SADT является модель, которая состоит из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга. Глоссарий – это список определений для ключевых слов, фраз и аббревиатур, связанных с блоками, стрелками или моделью IDEF0 в целом. Диаграммы являются главными компонентами модели, все функции организации и интерфейсы на них представлены как блоки и дуги (стрелки) соответственно. Блоки используют для описания функций, это прямоугольники, содержащие их имена и номера.

Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как входная информация, которая подвергается обработке, показана стрелками с левой стороны блока. Результаты (выходы) показаны стрелками с правой стороны. Механизм (человек или автоматизированная система), с помощью которого осуществляют операцию, представляется дугой, входящей в блок снизу (рис. 5.1).

Построение SADT-модели. Построение SADT-модели заключается в выполнении следующих действий:

- сбор информации о предметной области, ее границах;

- определение цели и точки зрения модели;

- построение, обобщение и декомпозиция диаграмм;

- критическая оценка, рецензирование и комментирование.

Рис. 5.1.Функциональный блок и интерфейсные дуги

Построение диаграмм начинается с представления всей системы в виде простейшего компонента — одного блока А0 и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок отражает систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг - они также соответствуют полному набору внешних интерфейсов системы в целом.

Одной из наиболее важных особенностей метода SADT является постепенное введение все больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель.

На рис. 5.2, где приведены четыре диаграммы и их взаимосвязи, показана структура SADT - модели. Каждый компонент модели может быть декомпозирован на другой диаграмме. Каждая диаграмма иллюстрирует «внутреннее строение» блока на родительской диаграмме.

Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки определяют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых показана как блок, границы которого определены интерфейсными дугами.

Рис. 5.2. Структура SADT-модели. Декомпозиция диаграмм

Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом в целях большей детализации. Во всех случаях каждая подфункция может содержать только те элементы, которые входят в исходную функцию. Кроме того, модель не может опустить какие-либо элементы, т.е., как уже отменялось, родительский блок и его интерфейсы обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего добавить и из него не может быть ничего удалено.

Модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные части, которые изображены в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из диаграммы предыдущего уровня. На каждом шаге декомпозиции диаграмма предыдущего уровня называется родительской для более детальной диаграммы.

Синтаксис диаграмм определяется следующими правилами:

- диаграммы содержат блоки и дуги;

- блоки представляют функции;

- блоки имеют доминирование (выражающееся в их ступенчатом расположении, причем доминирующий блок располагается в верхнем левом углу диаграммы);

- дуги изображают наборы объектов, передаваемых между блоками;

- дуги изображают взаимосвязи между блоками: выход-управление; выход ‑ вход; обратная связь по управлению; обратная связь по входу;

Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются точно теми же самыми, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма изображают одну и ту же часть системы.

Не присоединенные дуги соответствуют входам, управлениям и выходам родительского блока. Источник или получатель этих пограничных дуг может быть обнаружен только на родительской диаграмме. Не присоединенные концы должны соответствовать дугам на исходной диаграмме. Все граничные дуги должны продолжаться на родительской диаграмме, чтобы она была полной и непротиворечивой.

Механизмы (дуги с нижней стороны) показывают средства, с помощью которых осуществляется выполнение функций. Механизм может быть человеком, компьютером или любым другим устройством, которое помогает выполнять данную функцию.

Каждый блок на диаграмме имеет свой номер. Блок любой диаграммы может быть далее описан диаграммой нижнего уровня, которая, в свою очередь, детализируется с помощью необходимого числа диаграмм. В результате формируется иерархия диаграмм. Все детали графического языка функционального моделирования подробно рассмотрены в специальной литературе [ 2, 13].