Программы разработки моделей idef0. Методология IDEF0

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.

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?

На рис. 3.12 типовая IDEF0-диаграмма показана вместе с находя­щейся на ее полях служебной информацией, которая состоит из хоро­шо выделенных верхнего и нижнего колонтитулов (заголовка и "под­вала"). Элементы заголовка используются для отслеживания процесса создания модели. Элементы "подвала" отображают наименование мо­дели, к которой относится диаграмма, и показывают ее расположение относительно других диаграмм модели.

Рис. 3.12

Построение моделей

Ни одна модель не должна строиться без ясного осознания объек­та и целей моделирования . При выборе цели моделирования необхо­димо ответить на следующие вопросы:

• Почему моделируется данный процесс?
• Что выявит данная модель?
• Как ознакомившиеся с этой моделью смогут ее применить?

Следующее предложение может служить примером формулиро­вания цели моделирования : выявить задачи каждого работника компании и понять, в основном, взаимосвязь между отдельно взятыми за­дачами для разработки руководства по обучению новых сотрудников. Модели строятся для того, чтобы ответить на набор поставленных вопросов. Такие вопросы формулируются на ранних стадиях модели­рования и впоследствии служат основой для четкого и краткого опре­деления цели моделирования. Примерами таких вопросов могут быть:

• Каковы задачи менеджера?
• Каковы задачи клерка?
• Кто контролирует работу?
• Какая технология нужна для выполнения каждого шага и т.п.

Точка зрения

С методической точки зрения при моделировании полезно ис­пользовать мнение экспертов, имеющих разные взгляды на предмет­ную область, однако каждая отдельно взятая модель должна разраба­тываться исходя из единственной заранее определенной точки зрения. Часто другие точки зрения в краткой форме документируются в при­крепленных диаграммах FEO (см. ниже) исключительно для нагляд­ности изложения.

Точку зрения нужно подбирать достаточно аккуратно, основой для выбора должна служить поставленная цель моделирования. На­именованием точки зрения может являться название должности, под­разделения (например, руководитель отдела или менеджер по прода­жам). Как и в случае с определением цели моделирования, четкое определение точки зрения необходимо для обеспечения внутренней целостности модели и предотвращения постоянного изменения ее структуры. Может оказаться необходимым построение моделей с раз­ных точек зрения для детального отражения всех особенностей, выде­ленных в системе функциональных блоков.

Границы моделирования

Одним из положительных результатов построения функциональ­ных моделей оказывается четкое определение границ моделирования системы в целом и ее основных компонентов. Хотя и предполагается, что в процессе работы над Моделью будет происходить некоторое изменение границ моделирования , их вербальное (словесное) описа­ние должно поддерживаться с самого начала для обеспечения коорди­нации работы участвующих в проекте аналитиков. Как и при опреде­лении цели моделирования, отсутствие границ затрудняет оценку степени завершенности модели, поскольку границы моделирования имеют тенденцию к расширению с увеличением размеров модели.

Границы моделирования имеют два компонента: ширину охвата и глубину детализации. Ширина охвата обозначает внешние границы моделируемой системы. Глубина детализации определяет степень подробности, с которой нужно проводить декомпозицию функцио­нальных блоков.

Чтобы облегчить правильное определение границ моделирования при разработке IDEFO-моделей, существенные усилия затрачиваются на разработку и рецензирование контекстной диаграммы IDEFO (диаграммы "самого верхнего" уровня). Иногда даже прибегают к по­строению дополнительной диаграммы для отображения уровня более высокого, чем контекстный для данной модели, что позволяет обозна­чить систему, внутри которой располагается объект для моделирова­ния. Существенные затраты на разработку контекстной диаграммы вполне оправданы, поскольку она является своего рода "точкой отсче­та" для остальных диаграмм модели, и вносимые в нее изменения кас­кадом отражаются на все лежащие ниже уровни.

Когда границы моделирования понятны, также становится яс­ным, какие объекты системы по тем или иным причинам не вошли в модель.

Выбор наименования контекстного блока

Рекомендуется следующая последовательность действий при по­строении модели "с нуля": формулирование цели моделирования, выбор точки зрения, определение границ моделирования. Наименова­ние контекстного блока - функционального блока самого высокого уровня - обобщает определение границ моделирования.

Правила подбора имени для контекстного блока в целом не отли­чаются от общих правил именования функциональных блоков , поэто­му для них обычно подбирают обобщающие названия типа "Управле­ние отделом по работе с клиентами", "Обработка заказов" и т.п.

Определение стрелок на контекстной диаграмме

Стрелки IDEF0-диаграмм обычно проще проектировать в следую­щем порядке: выход, вход, механизм исполнения, управление. Каж­дый функциональный блок обозначает отдельную функцию, и эта функция часто имеет четко описываемые результаты работы. Наличие неясностей при анализе выходов того или иного функционального блока - возможный сигнал необходимости проведения реинжиниринга рассматриваемого бизнес-процесса.

Определение выходов . После идентификации возможных выходов полезно провести анализ модели на предмет предвидения всех возможных сценариев поведения процесса. Это означает, что если существует вероятность возникновения той или иной ситуации в ходе процесса, модель ее отражает. Многие начинающие аналитики забывают отразить негативные результаты работы функциональных блоков. Например, блок "Провести экзамен по вождению" определенно произведет поток водителей, только что получивших права, но вполне правомерно ожидать и поток лиц, не сдавших экзамен. Негативные результаты часто используются в качестве обратных связей, их анализ должен проводиться для каждого блока. Также важным является необходимость включения в модель "спорных" стрелок, решение о наличии которых в модели могут принимать рецензирующие модель эксперты.

Определение входов . Входы можно рассматривать как особым об­разом преобразуемые функциональными блоками сырье или инфор­мация для получения выхода. В производственных отраслях опреде­лить, как входное сырье преобразуется в готовую продукцию, обычно довольно просто. Однако при моделировании информационных пото­ков входной поток данных может представляться не потребляемым и не обрабатываемым вообще. Случаи, когда входящие и исходящие стрелки называются одинаково, крайне редки и в основном указыва­ют на бесполезность данного блока для системы в целом или на некор­ректный выбор имени для исходящей стрелки. Решением может служить применение более подробного описания для входящих и ис­ходящих потоков данных. Например, вход может иметь название "Предварительный диагноз пациента", а выход - "Уточненный диаг­ноз пациента".

Определение механизмов исполнения . После создания входов и выходов можно приступить к рассмотрению механизмов исполнения или ресурсов, относящихся к функциональному блоку. В понятие ме­ханизма исполнения входят персонал, оборудование, информацион­ные системы и т.п. Например, функциональный блок "Собрать де­таль" может потребовать использования какого-либо оборудования, например, гаечного ключа. При приеме экзаменов на водительские права механизмом исполнения является инспектор ГИБДД. Как пра­вило, определить механизмы исполнения для функциональных бло­ков довольно просто.

Определение управления . Наконец, должно быть определено управление, контролирующее ход работы функционального блока. Все функциональные блоки в IDEF0 должны иметь хотя бы одно управление. В случаях когда неясно, относить ли стрелку ко входу или к управлению, следует ее рисовать как управление. Важно помнить, что управление можно рассматривать как особую форму входа функ­ционального блока.

Когда контекстная диаграмма представляется завершенной, по­пробуйте задать следующие вопросы:

• Обобщает ли диаграмма моделируемый бизнес-процесс?
• Согласуется ли диаграмма с границами моделирования, точкой зрения и целью моделирования?
• Подходит ли выбранный уровень детализации стрелок для кон­текстного блока? (Обычно на контекстной диаграмме рекоменду­ется рисовать не более шести стрелок каждого типа.)

Нумерация блоков и диаграмм

Все функциональные блоки IDEF0 нумеруются . В номерах допус­кается использование префиксов произвольной длины, но в подав­ляющем большинстве моделей используется префикс А. Номер блока проставляется за префиксом. Контекстный блок всегда имеет но­мер АО.

Префикс повторяется для каждого блока модели. Номера исполь­зуются для отражения уровня декомпозиции, на котором находится блок. Блок АО декомпозируется в блоки Al, A2, A3 и т.д.; блок А1 - в А11, А12, А13 и т.д.; блок - А11 в А111, А112, А113 и т.д. Для каждо­го уровня декомпозиции в конце номера добавляется одна цифра.

Два подхода к началу моделирования

Модели могут проектироваться как с использованием подхода "в ширину", когда каждая диаграмма максимально детализируется перед своей декомпозицией, так и с подходом "в глубину", когда сна­чала определяется иерархия блоков, а затем создаются соединяющие их стрелки. Естественно, возможно применение комбинации этих подходов , причем иерархия блоков может иногда немного меняться после того, как нарисованы стрелки. Это происходит в случае, когда создание стрелок может изменить понимание внутренней архитекту­ры моделируемого объекта.

Когда остановиться

Сформулированная цель моделирования содержит вопросы, на которые должна отвечать модель. Когда становится возможным по­лучение ответов на них с помощью модели, последняя считается удов­летворяющей поставленным требованиям и рассматривается как за­вершенная . При построении декомпозиции первого уровня нужно следить за тем, чтобы все блоки на диаграмме лежали внутри опреде­ленных ранее границ моделирования. Перед декомпозированием бло­ка нужно удостовериться, не приведет ли это к превышению установ­ленной ранее глубины детализации данной модели. Еще одно правило состоит в том, что IDEF0-моделирование должно продолжаться до тех пор, пока стрелки предшествования (вход и выход) преобладают на диаграммах.

При необходимости дальнейшей детализации отдельных процес­сов может быть использована методология IDEF3 .

Другие диаграммы IDEF0

В дополнение к контекстным диаграммам и диаграммам декомпо­зиции при разработке и представлении моделей могут применяться другие виды IDEF0-диаграмм .

Дерево модели. Дерево модели - обзорная диаграмма, показы­вающая структуру всей модели. На рис. 4.11 приведен фрагмент такой диаграммы. Обычно вершина дерева соответствует контекстному блоку, под вершиной выстраивается вся иерархия блоков модели. Од­нако не запрещается назначать вершиной произвольный блок, помещая под ним все его детские блоки. Из-за высокой итеративности функционального моделирования можно ожидать, что дерево модели будет неоднократно изменяться существенным образом до тех пор, пока не будет получена его стабильная версия. Обзор модели с ис­пользованием дерева помогает сконцентрироваться на функциональ­ной декомпозиции модели.

Презентационные диаграммы. Презентационные диаграммы (For Exposition Only diagrams - FEO diagrams) часто включают в мо­дели, чтобы проиллюстрировать другие точки зрения или детали, выходящие за рамки традиционного синтаксиса IDEF0. Диаграммы FEO допускают нарушение любых правил построения диаграмм IDEF0 в целях выделения важных с точки зрения аналитика частей модели. Ес­тественно, если диаграмма FEO включена в модель исключительно для отображения другой точки зрения на систему, она, скорее всего, внешне будет выглядеть как обыкновенная IDEF0-диаграмма , удовле­творяя всем ограничениям IDEF0.

Один из способов использования FEO-диаграмм состоит в отделе­нии функционального блока от его окружения посредством создания диаграммы с единственным блоком и всеми относящимися к нему стрелками наподобие контекстной диаграммы (рис. 4.12). Это может оказаться полезным в ситуациях, когда необходимо быстро получить информацию об интерфейсе (стрелках) функционального блока, а со­ответствующая диаграмма декомпозиции содержит слишком много объектов.

Кроме того, встречаются следующие виды презентационных диа­грамм:

• копия IDEF0-диаграммы , которая содержит все функциональные блоки и стрелки, относящиеся только к одному из функциональных блоков, - это позволяет отразить взаимодействие между этим блоком и другими объектами диаграммы;

• копия IDEF0-диаграммы , которая содержит все функциональные блоки и стрелки, непосредственно относящиеся только ко входу и/или выходу родительского блока;
• различные точки зрения, как правило, на глубину одного уровня декомпозиции.

IDEF0 methods are intended to model the functions of a process, creating a graphical model that displays: what controls the function, who makes it, what resources are used and how they are connected with other functions. The IDEF0 tool is used to model the decisions, actions, and activities of a software system during the development process . IDEF0 diagram graphically depicts a model of a desired version of the application. ConceptDraw PRO allows you to create and communicate the IDEF0 diagrams of any complexity.

Подходом, основанным на методологии общего описания и функционального моделирования бизнес- процессов, является методология IDEF0. В основе ее лежит методология интегрированного компьютеризированного производства (Integrated Computer-Aided Manufacturing - ICAM), использовавшаяся в военно-воздушных аэрокосмических лабораториях США в процессе разработки и создания новых видов самолетов и космических аппаратов. Позднее на этой основе был разработан и введен в действие в 1993 г. федеральный стандарт США по информационным технологиям - Публикация? 183 (Federal Information Processing Standard, Publication 183).

В настоящее время этот стандарт является основой для общего функционального описания и моделирования различных бизнес-процессов и используется на многих предприятиях и в организациях, производящих самые различные виды продукции и услуги.

IDEF 0 используется для создания функциональной модели , отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, преобразуемые этими функциями.

Основу графического языка IDEF0, синтаксис и семантика которого определены с абсолютной строгостью, составляют блоки и соединяющие их стрелки, которые формируют иерархию детализируемых диаграмм.

Рисунок 1. Иерархия детализируемых диаграмм в IDEF0.

Блоки представляют собой некоторые функции, определенные как деятельности, процессы или преобразования. Их наименования вписываются в рамку блока в виде глагольной фразы или отглагольного существительного. Существует четкая иерархическая нумерация блоков, которая всегда позволяет идентифицировать место каждого блока в общей совокупности диаграмм.

Стрелки могут быть четырех видов:

Рисунок 2. Позиционирование стрелок в модели IDEF0.

• Входы ( Input ) и Выходы ( Output ) (подходят слева к блокам и выходят справа от них) — представляют собой данные, объекты, материалы и т.п., относящиеся к выполняемым блоками функциям (это, как правило, перерабатываемые ресурсы и результаты выполнения отдельных функций блоков);
• Механизмы выполнения функций ( Mechanism ) (подходят снизу к блокам) — представляют собой долговременные ресурсы, необходимые для выполнения соответствующих работ (это могут быть конкретные работники, подразделения организации, машины, оборудование, компьютерная техника и т.п.);
• Управление или регламентирующие документы ( Control ) (подходят сверху к блокам) − представляют собой условия, директивы, руководящие документы и т. п., управляющие выполнением данной функции.

Компоненты синтаксиса IDEF0 - блоки, стрелки, диаграммы и правила.

Блоки представляют функции, определяемые как деятельность, процесс, операция, действие или преобразование.
Стрелки представляют данные или материальные объекты, связанные с функциями.
Правила определяют, как следует применять компоненты; диаграммы обеспечивают формат графического и словесного описания моделей. Формат образует основу для управления конфигурацией модели.

Блок описывает функцию. Внутри каждого блока помещаются его имя и номер. Имя должно быть глагольной фразой или отглагольным существительным. Номер блока размещается в правом нижнем углу. Номера блоков используются для их идентификации на диаграмме и в соответствующем тексте.

Стрелка формируется из одного или нескольких отрезков прямых и наконечника на одном конце. Сегменты стрелок могут быть прямыми или ломаными; в последнем случае горизонтальные и вертикальные отрезки стрелки сопрягаются дугами, имеющими угол 90°. Стрелки не представляют поток или последовательность событий, как в традиционных блок-схемах потоков или процессов (потоковых диаграммах). Они лишь показывают, какие данные или материальные объекты должны поступить на вход функции для того, чтобы эта функция могла выполняться.

Рисунок 3. Стрелки на IDEF0-диаграмме.

Для блоков установлены следующие синтаксические правила :

• размеры блоков должны быть достаточными для того, чтобы включить имя и номер блока;
• блоки должны быть прямоугольными, с прямыми углами;
• блоки должны быть нарисованы сплошными линиями.

Для стрелок установлены следующие синтаксические правила :

• ломаные стрелки изменяют направление только под углом 90°;
• стрелки должны быть нарисованы сплошными линиями. Можно использовать линии различной толщины;
• стрелки могут состоять только из вертикальных или горизонтальных отрезков; отрезки, направленные по диагонали, не допускаются;
• концы стрелок должны касаться внешней границы функционального блока, но не должны пересекать ее;
• стрелки должны присоединяться к блоку на его сторонах. Присоединение в углах не допускается.

IDEF0-модели состоят из документов трех типов:

• графических диаграмм,
• текста
• глоссария.

Эти документы имеют перекрестные ссылки друг на друга. Графическая диаграмма - главный компонент IDEF0-модели, содержащий блоки, стрелки, соединения блоков и стрелок и ассоциированные с ними отношения. Блоки представляют основные функции моделируемого объекта. Эти функции могут быть разбиты (декомпозированы) на составные части и представлены в виде более подробных диаграмм. Процесс декомпозиции продолжается до тех пор, пока объект не будет описан на уровне детализации, необходимом для достижения целей конкретного проекта.

Ещё одним понятием IDEF0 является глоссарий . Для каждого из элементов IDEF0: диаграмм, блоков, стрелок существующий стандарт подразумевает создание и поддержание набора соответствующих определений, ключевых слов, повествовательных изложений и т.д., которые характеризуют объект, отображенный данным элементом. Этот набор называется глоссарием и является описанием сущности данного элемента. Глоссарий гармонично дополняет наглядный графический язык, снабжая диаграммы необходимой дополнительной информацией.

Диаграмма верхнего уровня обеспечивает наиболее общее описание объекта моделирования. За этой диаграммой следует серия дочерних диаграмм, дающих более детальное представление об объекте.

Каждая модель должна иметь контекстную диаграмму верхнего уровня, на которой объект моделирования представлен единственным блоком с граничными стрелками. Эта диаграмма называется А-0 (А минус ноль). Стрелки на этой диаграмме отображают связи объекта моделирования с окружающей средой. Поскольку единственный блок представляет весь объект, его имя - общее для всего проекта. Это же справедливо и для всех стрелок диаграммы, поскольку они представляют полный комплект внешних интерфейсов объекта. Диаграмма А-0 устанавливает область моделирования и ее границу.

Рисунок 4. Пример контекстной диаграммы верхнего уровня.

Контекстная диаграмма А-0 также должна содержать краткие утверждения, определяющие точку зрения должностного лица или подразделения, с позиций которого создается модель, и цель, для достижения которой ее разрабатывают. Формулировка цели выражает причину создания модели, то есть содержит перечень вопросов, на которые должна отвечать модель, что в значительной мере определяет ее структуру. Наиболее важные свойства объекта обычно выявляются на верхних уровнях иерархии; по мере декомпозиции функции верхнего уровня и разбиения ее на подфункции, эти свойства уточняются. Каждая подфункция, в свою очередь, декомпозируется на элементы следующего уровня, и так происходит до тех пор, пока не будет получена структура, позволяющая ответить на вопросы, сформулированные в цели моделирования. Каждая подфункция моделируется отдельным блоком. Каждый родительский блок подробно описывается дочерней диаграммой на более низком уровне. Все дочерние диаграммы должны быть в пределах области контекстной диаграммы верхнего уровня.

Часто бывают случаи, когда отдельные стрелки не имеет смысла продолжать рассматривать в дочерних диаграммах ниже какого-то определенного уровня в иерархии, или наоборот — отдельные блоки не имеют практического смысла выше какого-то уровня. С другой стороны, иногда возникает необходимость избавиться от отдельных “концептуальных” стрелок и не детализировать их глубже некоторого уровня. Для решения подобных задач в стандарте IDEF0 предусмотрено понятие туннелирования . Обозначение “туннеля” в виде двух круглых скобок вокруг начала стрелки обозначает, что эта стрелка не была унаследована от функционального родительского блока и появилась (из “туннеля”) только на этой диаграмме. В свою очередь, такое же обозначение вокруг конца стрелки в непосредственной близи от блока - приёмника означает тот факт, что в дочерней по отношению к этому блоку диаграмме эта стрелка отображаться и рассматриваться не будет. Чаще всего бывает, что отдельные объекты и соответствующие им интерфейсные стрелки не рассматриваются на некоторых промежуточных уровнях иерархии - в таком случае, они сначала “погружаются в туннель”, а затем, при необходимости “возвращаются из туннеля”.

Наглядность графического языка IDEF0 делает модель вполне читаемой и для лиц, которые не принимали участия в проекте ее создания, а также эффективной для проведения показов и презентаций. В дальнейшем, на базе построенной модели могут быть организованы новые проекты, нацеленные на производство изменений на предприятии (в системе).

При проведении сложных проектов обследования предприятий, разработка моделей в стандарте IDEF0 позволяет наглядно и эффективно отобразить весь механизм деятельности предприятия в нужном разрезе. Однако самое главное - это возможность коллективной работы, которую предоставляет IDEF0 .