Методология IDEF0

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.

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. 2.1Типы 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,

 

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.

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.

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.

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. Декомпозиция работы «Обработка запроса клиента»

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 Кb у двух вариантов моделей.

для второго варианта

Коэффициент Кb 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.

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? 
Расскажи друзьям