Постановка задач и алгоритмы решения

Организационно-экономическая сущность задачи (наименование, цель решения, краткое содержание, метод, периодичность и время решения задачи, способы сбора и передачи данных, связь задачи с другими задачами, характер использования результатов решения, в которых они используются). Экономико-математическая модель задачи (структурная и развернутая форма представления). Входная оперативная информация (характеристика показателей, диапазон изменения, формы представления). Нормативно-справочная информация (НСИ) (содержание и формы представления). Информация, хранимая для связи с другими задачами. Информация, накапливаемая для последующих решений данной задачи. Информация по внесению изменений (система внесения изменений и перечень информации, подвергающейся изменениям). Алгоритм решения задачи (последовательность этапов расчета, схема, расчетные формулы). Контрольный пример (набор заполненных данными форм входных документов, условные документы с накапливаемой и хранимой информацией, формы выходных документов, заполненные по результатам решения экономико-технической задачи и в соответствии с разработанным алгоритмом расчета)

Организация информационной базы

Источники поступления информации и способы ее передачи. Совокупность показателей, используемых в системе. Состав документов, сроки и периодичность их поступления. Основные проектные решения по организации фонда НСИ. Состав НСИ, включая перечень реквизитов, их определение, диапазон изменения и перечень документов НСИ. Перечень массивов НСИ, их объем, порядок и частота корректировки информации. Структура фонда НСИ с описанием связи между его элементами; требования к технологии создания и ведения фонда. Методы хранения, поиска, внесения изменений и контроля. Определение объемов и потоков информации HCI/I. Контрольный пример по внесению изменений в НСИ. Предложения по унификации документации

Альбом форм документов

Может быть исполнен

Система математического обеспечения

Обоснование структуры математического обеспечения. Обоснование выбора системы программирования. Перечень стандартных программ

Принцип построения комплекса технических средств

Описание и обоснование схемы технологического процесса обработки данных. Обоснование и выбор структуры комплекса технических средств и его функциональных групп. Обоснование требований к разработке нестандартного оборудования. Комплекс мероприятий по обеспечению надежности функционирования технических средств.

Расчет экономической эффективности системы

Сводная смета затрат, связанных с эксплуатацией систем. Расчет годовой экономической эффективности, источниками которой являются оптимизация производственной структуры хозяйства (объединения), снижение себестоимости продукции за счет рационального использования производственных ресурсов и уменьшения потерь, улучшения принимаемых управленческих решений

Мероприятия по подготовке объекта к внедрению

Перечень организационных мероприятий по совершенствованию бизнес-процессов, системы. Перечень работ по внедрению системы, которые необходимо выполнить на стадии рабочего проектирования, с указанием сроков и ответственных лиц

Ведомость документов

Отсутствует

6. Стадии «Рабочая документация», «Ввод в действие», «Сопровождение АИС»

На стадии «Рабочая документация» осуществляется создание программного продукта и разработка всей сопровождающей документации. Документация должна содержать все необходимые и достаточные сведения для обеспечения выполнения работ по вводу АИС в действие и ее эксплуатации, а также для поддержания уровня эксплуатационных характеристик (качества) системы. Разработанная документация должна быть соответствующим образом оформлена, согласована и утверждена.

На стадии «Ввод в действие» для АИС устанавливают следующие основные виды испытаний: предварительные испытания, опытная эксплуатация и приемочные испытания. При необходимости допускается дополнительно проведение других видов испытаний системы и ее частей.

В зависимости от взаимосвязей компонентов АИС и объекта автоматизации испытания могут быть автономные и комплексные. В автономных испытаниях участвуют компоненты системы. Их проводят по мере готовности частей системы к сдаче в опытную эксплуатацию. Комплексные испытания проводят для групп взаимосвязанных компонентов (подсистем) или для системы в целом.

Для планирования проведения всех видов испытаний разрабатывается документ «Программа и методика испытаний». Разработчик документа устанавливается в договоре или ТЗ. В качестве приложения в документ могут включаться тесты или контрольные примеры.

Отладка - наиболее трудоемкий процесс проектирования. Скрытые ошибки иногда проявляются после многолетней эксплуатации системы. Полностью избежать ошибок невозможно, что обусловлено астрономическим числом вариантов работы системы. Проверить их все на правильность работы в обозримые сроки практически невозможно.

Затраты на выявление и устранение ошибок на более поздних этапах проектирования возрастают примерно экспоненциально (рис. 1).

Исследователи насчитывают 169 типов ошибок, сведенных в 19 больших классов:

логические;

ошибки манипулирования данными;

ошибки ввода-вывода;

ошибки в вычислениях;

ошибки в пользовательских интерфейсах;

ошибки компоновки;

ошибки в межпрограммных интерфейсах;

ошибки в интерфейсах «Программа -- системное ПО»;

9) ошибки в операционной системе и вспомогательных программах;

ошибки при обращении с внешними устройствами;

ошибки сопряжения с базой данных (БД);

ошибки инициализации БД;

ошибки изменений по запросу извне;

ошибки, связанные с глобальными переменными;

повторяющиеся ошибки;

ошибки в документации;

нарушение технических требований;

неопознанные ошибки;

ошибки оператора.

Не все ошибки исходят от разработчика. По данным разных исследователей, от 6 до 19 % ошибок порождаются ошибками в документации.

Соотношение разработки и испытаний на различных этапах проектирования АИС приведено на рис. 1.

Данная цепочка лишь условно «вытягивается» в линию. Внутри нее всегда существуют возвратные циклы. Для выявления ошибок разработчики создают специальные тесты и проводят этап отладки. Если ошибок не найдено, это еще не означает, что их нет - может быть, тест оказался слишком слабым.

Методика отладки учитывает симптомы возможных ошибок:

• неверная обработка (неправильный ответ, результат) - до 30 %;

неверная передача управления - 16 %;

несовместимость программ с используемыми данными - 15%;

* несовместимость программ по пересылаемым данным - до 9%.

При разработке отладочных заданий решаются следующие задачи:

составление тестов;

выбор точек, зон и маршрутов контроля;

определение перечня контролируемых величин и порядка фиксации их значений;

задание порядка тестирования;

оценка достоверности и трудоемкости отладки.

Отлаживаемая программа должна хотя бы один раз проработать по каждой ветви алгоритма и при этом присвоить переменным ряд значений, захватывая границы диапазона, несколько значений внутри него, нулевые значения и особые точки (если есть). Для специализированных систем разрабатывают специальные языки отладки. Они могут содержать относительно небольшое число команд (20 - 30) с дополнительными настроечными параметрами для решения следующих задач:

* управления выводом;

моделирования процесса исполнения отлаживаемой программы;

выдачи состояния компонент памяти в процессе исполнения программ;

проверки условий достижения определенных состояний в процессе исполнения программы;

установления тестовых значений исходных данных;

осуществления условных переходов в тестировании в зависимости от результатов исполнения других макрокоманд или различных тестов;

выполнения служебных операций по подготовке программы к тестированию.

Процесс отладки нельзя отнести к полностью формализованному, поэтому существуют эмпирические рекомендации по его проведению, которые приведены ниже.

Используйте семантический, заранее продуманный подход к отладке, планируйте процесс отладки и тщательно проектируйте тестовые наборы данных с наиболее простых вариантов, исключая наиболее вероятные источники ошибок.

Для упорядочения процесса тестирования собирайте и анализируйте информацию:

об особенностях и статистике ошибок;

о специфике исходных данных и последовательности изменения переменных в программе и их взаимном влиянии;

о структуре алгоритма и особенностях его программной реализации.

В каждый момент времени определяйте местоположение только одной ошибки.

Используйте средства регистрации и отображения информации об ошибках, включая в программу специальный отладочный код для распечатки выборочных значений переменных, сообщений об окончании отдельных участков программы, трассировки, логических условий и т. п.

Внимательно изучайте полученные выходные данные и сравнивайте их с ожидаемыми, заранее рассчитанными результатами.

Обращайте внимание на данные, тщательно анализируйте работу программы при использовании граничных значений и при неправильном вводе; контролируйте типы данных, диапазоны, размеры полей и точность.

Используйте анализ потоков данных и потоков управления для проверки корректности и установления областей определения данных для разных маршрутов выполнения программы.

Используйте одновременно различные средства отладки, не останавливаясь на одной возможности. Привлекайте автоматизированные средства и одновременно ручную отладку, и тестирование, проверяя текст программы с точки зрения функционирования с учетом наиболее вероятных ошибок.

Документируйте все обнаруженные и исправленные ошибки, их отличия, местоположение и тип. Эта информация будет полезна для предупреждения будущих ошибок.

Измеряйте сложность программ. В программах с высокой сложностью высока вероятность ошибок спецификаций и проектирования, а с низкой сложностью - кодирования и канцелярских ошибок.

Для повышения опыта и тренировки в отладке искусственно помещайте в программы ошибки. После определенного периода отладки программисту следует указать на оставшиеся и не обнаруженные им ошибки. Подобное «засевание» широко используют для оценки числа необнаруженных ошибок (если равномерно обнаруживаются и исправляются и искусственные, и реальные ошибки, то по процентному соотношению обнаруженных внесенных и реальных ошибок можно предположить, сколько еще их осталось).

Предварительные испытания проводят для определения работоспособности системы и решения вопроса о возможности ее приемки в опытную эксплуатацию. Предварительные испытания следует выполнять после проведения разработчиком отладки и тестирования, поставляемых программных и технических средств системы и представления соответствующих документов об их готовности к испытаниям, а также после ознакомления персонала АИС с эксплуатационной документацией.

Опытную эксплуатацию системы проводят с целью определения фактических значений количественных и качественных характеристик системы и готовности персонала к работе в условиях ее функционирования, а также определения фактической эффективности и корректировки, при необходимости, документации.

Приемочные испытания проводят для определения соответствия системы техническому заданию, оценки качества опытной эксплуатации и решения вопроса о возможности приемки системы в постоянную эксплуатацию.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте определение технологии проектирования АИС?

2. Что лежит в основе технологии проектирования?

3. Что такое технологический процесс?

4. Какие требования предъявляются к выбираемой технологии проектирования?

5. Как различается проектирование по степени автоматизации, по степени использования типовых проектных решений, по степени адаптивности проектных решений?

6. Какие два основных класса технологии проектирования Вы знаете? Охарактеризуйте их.

7. На что ориентировано каноническое проектирование АИС?

8. Перечислите стадии и этапы создания АИС. Дайте их характеристику.

9. Что такое техническое задание?

10. Какие необходимо решить задачи при разработке технического задания?

11. Какой состав и содержание технического задания?

12. Что предусматривает эскизный проект?

13. Какие существуют этапы эскизного проекта?

14. Какой набор документов должен быть подготовлен по окончании эскизного проектирования?

15. Какие документы оформляются по согласованию с заказчиком?

16. Что такое технический проект системы?

17. Дайте характеристику составу и содержанию технического проекта.

18. Дайте характеристику стадии «Рабочая документация».

19. Какие для АИС устанавливают основные виды испытаний на стадии «Ввод в действие»?

20. Что такое «Отладка»? Дайте ее характеристику.

21. Для чего проводят «Предварительные испытания»?

22. Какая цель этапов «Опытная эксплуатация» и «Приемочные испытания»?

Список используемой литературы:

1. Ковалев С.М., Ковалев В.М. Современные методологии описания бизнес-процессов: просто о сложном. Ч. 6. // Консультант директора. 2004. № 12.

2. Проектирование экономических информационных систем / Г.-'Н. Смирнова и др. М.: Финансы и статистика, 2003. 512 с.

3. Трояновский В.М. Проектирование информационных систем. М.: МИЭТ, 2002. 108 с.

4. Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика, 2005. 180 с.

5. Грекул В.И. Проектирование информационных систем. http://www.intuit.ru.

6. Модели и методологии разработки информационных систем. http://www.stormsystemst.ru

7. Clegg, Dai, and Richard Barker. CASE-Method Fast-track. A RAD Approach. Adison-Wesley, 1994.



Лекция №5

Методологии описания предметной области

Вопросы лекции:

Введение.

1. Функциональное моделирование бизнес-процессов с использованием стандарта IDEF0.

2. Моделирование потоков данных (процессов) - DFD.

3. Методология ARIS.

4. Объектно-ориентированный подход. Язык UML.

Введение

Бизнес-моделирование может быть реализовано с помощью различных методик, отличающихся подходами к моделированию организации. В соответствии с различными представлениями об организации принято различать методики объектные и функциональные (структурные).

Сущность функционального подхода к моделированию бизнес-процессов сводится к построению схемы технологического процесса в виде последовательности операций, на входе и выходе которых отражаются объекты различной природы: материальные и информационные объекты, используемые ресурсы, организационные единицы.

Достоинство функционального подхода заключается в наглядности и понятности представления бизнес-процессов на различных уровнях абстракции, что особенно важно на стадии внедрения разработанных бизнес-процессов в подразделениях предприятия. Существенным недостатком функционального подхода является некоторая субъективность детализации операций и, как следствие, большая трудоемкость в адекватном построении бизнес-процессов.

Объектно-ориентированный подход предполагает выделение классов объектов и определение действий, в которых участвуют объекты. При этом различают пассивные объекты (материалы, документы, оборудование), над которыми выполняются действия, и активные объекты (организационные единицы, конкретные исполнители, информационные подсистемы), которые совершают эти действия.

Такой подход позволяет выделять операции над объектами и решать задачи целесообразности существования самих объектов.

Недостаток объектно-ориентированного подхода заключается в меньшей наглядности конкретных процессов для лиц, принимающих решения. Вместе с тем выявленные операции в дальнейшем могут быть представлены для наглядности в виде функциональных диаграмм.

В настоящее время для проведения моделирования деловых и информационных процессов разработаны различные методологии и соответствующие инструментальные средства, большинство из которых имеют узкую направленность применения.

Методологии функционального моделирования (диаграммы потоков данных, структурные диаграммы процессов) ориентированы на отображение последовательности функций. При их использовании трудно определить конкретные альтернативы процессов, не видна схема взаимодействия объектов. Объектные модели, наоборот, отражают только обобщенную схему взаимодействия объектов без детализации последовательности выполнения функций. Методологии объектно-ориентированного подхода отражают объекты, функции и события, при которых объекты инициируют выполнение конкретных процессов; при этом теряется общая наглядность модели.

1. Функциональное моделирование бизнес-процессов с использованием стандарта IDEF0

Методология IDEF0 является развитием хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Teqnique).

IDEFO как стандарт был разработан в 1981 г. в рамках обширной программы автоматизации промышленных предприятий Integrated Computer Aided Manufacturing (ICAM) предложенной департаментом военно-воздушных сил США. Семейство стандартов унаследовало свое обозначение от названия этой программы -- ICAM DEFinition -- IDEF. В процессе практической реализации участники программы ICAM столкнулись с необходимостью разработки новых методов анализа процессов взаимодействия в промышленных системах. При этом, кроме усовершенствованного набора функций для описания бизнес-процессов, одним из требований к новому стандарту было наличие эффективной методологии взаимодействия в рамках «аналитик -- специалист». Другими словами, новый метод должен был обеспечить групповую работу над созданием модели с непосредственным участием всех аналитиков и специалистов, занятых в рамках проекта.

Со времени появления стандарт IDEF0 претерпел несколько незначительных изменений, в основном, ограничивающего характера; последняя его редакция была выпущена в декабре 1993 г. Национальным институтом по стандартам и технологиям США (NIST).

Графический язык IDEF0 прост и гармоничен. В основе методологии лежат четыре основных понятия, первым из которых является понятие функционального блока (Activity Box). Функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника (рис. 2.7) и представляет собой некоторую конкретную Функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулировано в глагольном наклонении (например, «производить услуги», а не «производство услуг»).

Каждая из четырех сторон функционального блока имеет свое определенное значение (играет свою роль):

верхняя сторона имеет значение «Управление» (Control);

левая сторона имеет значение «Вход» (Input);

правая сторона имеет значение «Выход» (Output);

нижняя сторона имеет значение «Механизм» (Mechanism).

Каждый функциональный блок в рамках единой рассматриваемой системы должен иметь свой уникальный идентификационный номер.

Второе основное понятие методологии IDEF0 -- интерфейсная дуга (Arrow). Интерфейсные дуги также называют потоками или стрелками. Интерфейсная дуга отображает элемент системы, который обрабатывается функциональным блоком или оказывает иное влияние на функцию, отображенную данным функциональным блоком.

Графическим отображением интерфейсной дуги является однонаправленная стрелка. Каждая интерфейсная дуга должна иметь свое уникальное наименование (Arrow Label). По требованию стандарта, наименование должно быть оборотом существительного.

С помощью интерфейсных дуг отображают различные объекты, в той или иной степени определяющие процессы, происходящие в системе. Такими объектами могут быть элементы реального мира (детали, вагоны, сотрудники и т. д.) или потоки данных и информации (документы, данные, инструкции и т. д.).

Интерфейсные дуги бывают «входящими», «исходящими» и «управляющими» в зависимости от стороны блока, к которой они подходят.

«Источником» (началом) и «приемником» (концом) функциональной дуги могут быть только функциональные блоки. При этом «источником» может быть только выходная сторона блока, а «приемником» -- любая из трех остальных.

Каждый функциональный блок должен иметь, по крайней мере, одну управляющую интерфейсную дугу (т. е. каждый процесс протекает по каким-то правилам) и одну исходящую (выдача некоторого результата).

При построении диаграмм по стандарту IDEF0 необходимо правильно разделять входящие и управляющие интерфейсные дуги, что не всегда просто.

На рис. 2.8 приведен пример диаграммы, изображающий функциональный блок «Обработать заготовку». Для получения детали рабочему выдают заготовку и технологические указания. Неверно считать, что технологические указания (какой-то документ или документы) и заготовка являются входящими объектами. На самом деле в этом процессе заготовка обрабатывается по правилам, отраженным в технологических указаниях, которые должны изображаться управляющей интерфейсной дугой.

Другой пример приведен на рис. 2.9, где описывается процесс обработки и изменения главным технологом технологических указаний.

Здесь технологические указания отображаются входящей интерфейсной дугой, а управляющим объектом являются, например, новые промышленные стандарты, учитывая которые производятся изменения.

Теперь понятно, что входящие и управляющие интерфейсные дуги имеют схожую природу. Тем не менее для систем одного класса всегда есть определенные разграничения. Так, например, в случае рассмотрения предприятий и организаций существуют пять основных видов объектов:

материальные потоки (детали, товары, сырье и т. д.);

финансовые потоки (наличные и безналичные, инвестиции и т. д.);

потоки документов (коммерческие, финансовые и организационные);

потоки информации (информация, данные о намерениях, устные распоряжения и т. д.);

ресурсы (сотрудники, станки, машины и т. д.).

При этом в разных случаях входящими и исходящими интерфейсными дугами могут отображаться все виды объектов, управляющими -- только относящиеся к потокам документов и информации, а дугами-механизмами -- только ресурсы.

Одно из главных отличий стандарта IDEF0 от других методологий классов DFD (Data Flow Diagram) и WFD (Work Flow Diagram) -- обязательное наличие управляющих интерфейсных дуг.

Третье основное понятие стандарта IDEF0 -- это декомпозиция (Decomposition). Декомпозиция применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. При этом уровень детализации процесса определяется непосредственно разработчиком модели.

Декомпозиция дает возможность представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм. Это делает диаграммы менее перегруженными и легко читаемыми.

Модель IDEF0 всегда начинается с представления системы как единого целого -- одного функционального блока с интерфейсными дугами, входящими и выходящими за пределы рассматриваемой области. Такая диаграмма с одним функциональным блоком называется контекстной диаграммой и обозначается идентификатором «АО». В пояснительном тексте к контекстной диаграмме должна быть указана цель (Purpose) построения диаграммы в виде краткого описания и зафиксирована точка зрения (Viewpoint).

Определение и формализация цели разработки модели IDEF0 -- важнейшие аспекты функционального моделирования. Цель, прежде всего, определяет первоочередные области исследования. Так, моделирование деятельности одного и того же предприятия с целью разработки АИС или, например, оптимизации логистических цепочек даст в результате различные модели.

Точка зрения определяет основное направление развития модели и уровень необходимой детализации. Четкая фиксация точки зрения позволяет разгрузить модель, отказаться от детализации и исследования второстепенных элементов для разрабатываемой АИС. Например, функциональные модели одного и того же предприятия, построенные главным технологом и финансовым директором, будут существенно различаться по направленности их детализации. Финансового директора в меньшей степени интересуют аспекты обработки сырья на производственных :танках, а главному технологу не нужны детализированные схемы финансовых потоков. Правильный выбор точки зрения существенно сокращает временные затраты на построение конечной модели.

В процессе декомпозиции функциональный блок, который в контекстной диаграмме отображает систему как единое целое, подвергается детализации на другой диаграмме.

Диаграмма второго уровня содержит функциональные блоки, отображающие главные подфункции функционального блока контекстной диаграммы, и называется дочерней (Child diagram) пo отношению к нему. Каждый из функциональных блоков, принадлежащих дочерней диаграмме, соответственно называется дочерним блоком -- Child Box.

В свою очередь, функциональный блок «предок» называется родительским блоком (Parent Box) по отношению к дочерней диаграмме, а диаграмма, к которой он принадлежит, -- родительской диаграммой (Parent Diagram).

Каждая из подфункций дочерней диаграммы может затем легализироваться с помощью аналогичной декомпозиции соответствующего ей функционального блока. В каждом случае декомпозиции функционального блока все интерфейсные дуги, входящие в данный блок или исходящие из него, фиксируются на дочерней диаграмме. Этим достигается структурная целостность DEFO-модели. Наглядно принцип декомпозиции представлен и рис. 2.10. Следует обратить внимание на взаимосвязь нумерации функциональных блоков и диаграмм -- каждый блок имеет свой уникальный порядковый номер на диаграмме (цифра в правом нижнем углу прямоугольника), а обозначение под ним указывает на номер дочерней для этого блока диаграммы. Отсутствие этого обозначения говорит о том, что декомпозиция для данного блока не существует.

Возможны ситуации, когда отдельные интерфейсные дуги нет смысла рассматривать в дочерних диаграммах ниже какого-то определенного уровня в иерархии, или наоборот, отдельные дуги не имеют практического смысла выше какого-то уровня. Например, интерфейсную дугу, изображающую «деталь» на входе функционального блока «Обработать на токарном станке», не имеет смысла отражать на диаграммах более высоких уровней -- это будет только перегружать диаграммы и делать их сложными для восприятия. С другой стороны, бывает необходимо избавиться от отдельных «концептуальных» интерфейсных дуг и не детализировать их глубже некоторого уровня.

Для решения подобных задач в стандарте IDEF0 предусмотрено понятие туннелирования. Обозначение «туннеля» (Arrow Tunnel) в виде двух круглых скобок у начала интерфейсной дуги означает, что эта дуга не была унаследована от функционального родительского блока и появилась (из «туннеля») только на этой диаграмме. В свою очередь, такое же обозначение у конца (стрелки) интерфейсной дуги рядом с блоком-приемником означает, что в дочерней по отношению к этому блоку диаграмме эта дуга не будет отображаться и рассматриваться. Чаще всего отдельные объекты и соответствующие им интерфейсные дуги не рассматриваются на некоторых промежуточных уровнях иерархии, т. е. они сначала «погружаются в туннель», а затем при необходимости «возвращаются из туннеля».

Четвертое базовое понятие стандарта IDEF0 -- глоссарий (Glossary). Для каждого из элементов IDEF0 (диаграмм, функциональных блоков, интерфейсных дуг) существующий стандарт подразумевает создание и поддержание набора соответствующих определений, ключевых слов, повествовательных изложений * т. д., которые характеризуют объект, отображенный данным элементом. Такой набор называется глоссарием и является описанием сущности данного элемента. Например, для управляющей интерфейсной дуги «распоряжение об оплате» глоссарий Может содержать перечень полей соответствующего дуге документа, необходимый набор виз и т. д. Глоссарий гармонично дополняет наглядный графический язык, снабжая диаграммы необходимой поясняющей информацией.

Обычно IDEFO-модели несут в себе сложную и концентрированную информацию, и для того, чтобы не перегружать их и сделать удобочитаемыми, в соответствующем стандарте приняты следующие принципиальные ограничения сложности:

ограничение числа функциональных блоков на диаграмме тремя и шестью. Верхний предел (шесть) заставляет разработчика использовать иерархии при описании сложных предметов, а нижний предел (три) гарантирует, что на соответствующей диаграмме достаточно деталей, чтобы оправдать ее создание;

ограничение числа подходящих к одному функциональному блоку (выходящих из одного функционального блока) интерфейсных дуг четырьмя.

Следовать этим ограничениям необязательно, однако их использование весьма целесообразно в практической работе.

Стандарт IDEF0 содержит набор процедур, позволяющих разрабатывать и согласовывать модель большим коллективом специалистов -- профессионалов в разных областях деятельности. Обычно процесс разработки является итерационным и состоит из следующих условных этапов.

Создание модели группой специалистов из разных сфер деятельности предприятия. Эта группа в терминах IDEF0 называется авторами (Authors). Построение первоначальной модели является динамическим процессом, в течение которого авторы опрашивают компетентных лиц о структуре различных процессов. На основе имеющихся положений, документов и результатов опросов создается черновик (Model Draft) модели.

Распространение черновика для рассмотрения, согласований и комментариев. На этой стадии происходит обсуждение черновика модели с широким спектром компетентных лиц (в терминах IDEF0 -- читателей) на предприятии. При этом каждая из диаграмм черновой модели письменно критикуется и комментируется, а затем передается автору. Автор, в свою очередь, также письменно соглашается с критикой или отвергает ее с изложением логики принятия решения и вновь возвращает от корректированный черновик на дальнейшее рассмотрение. Этот цикл продолжается до тех пор, пока авторы и читатели не придут к единому мнению.

3.Официальное утверждение модели. Утверждение согласованной модели происходит руководителем рабочей группы в том случае, если у авторов модели и читателей отсутствуют разногласия по поводу ее адекватности. Окончательная модель представляет собой согласованное представление о предприятии (системе) с заданной точки зрения и для заданной цели.

Наглядность графического языка IDEF0 делает модель вполне читаемой и для лиц, не принимавших участия в ее создании, и 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).

2. Моделирование потоков данных (процессов) -- DFD

Диаграммы потоков данных -- основные средства моделирования функциональных требований проектируемой системы. С их помощью эти требования разбиваются на функциональные компоненты (процессы) и представляются в виде сети, связанной потоками данных. Главная цель таких средств -- продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

В соответствии с методологией модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных (DFD -- Data Flow Diagram), описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи пользователю. Диаграммы верхних уровней иерархии (контекстные диаграммы) определяют основные процессы или подсистемы АИС с внешними входами и выходами. Они детализируются с помощью диаграмм нижнего уровня. Декомпозиция, создавая многоуровневую иерархию диаграмм, продолжается до тех юр, пока не будет достигнут такой уровень, на котором процессы становятся элементарными и детализировать их далее невозможно.

При построении DFD можно использовать различные нотации. Эти нотации незначительно отличаются друг от друга графическим изображением символов.

Для построения DFD используются следующие понятия.

Потоки данных -- механизмы, которые отображают передачу информации от одного процесса другому. На схеме они обычно изображаются направленной стрелкой, которая показывает направление движения информации или материалов (если рассматриваются материальные потоки).

Информация может двигаться в одном направлении, обрабатываться и возвращаться назад, в источник. Такая ситуация может моделироваться либо двумя различными потоками, либо одним -- двунаправленным.

Процесс преобразует значения данных. Назначение процесса -- генерация выходных потоков из входных в соответствии с действием, задаваемым именем процесса. Это имя должно содержать глагол в неопределенной форме с последующим дополнением (например, «вычислить максимальную высоту»). Каждый процесс должен иметь уникальный номер для ссылок на него внутри диаграммы. Этот номер может использоваться совместно с номером диаграммы для получения уникального индекса процесса во всей модели.

Хранилище (накопитель) данных -- пассивный объект в составе DFD, в котором данные сохраняются для последующего доступа. Такой объект позволяет на определенных участках определять данные, которые будут сохраняться в памяти между процессами.

Фактически хранилище представляет «срезы» потоков данных во времени. Информация, которую оно содержит, может использоваться в любое время после ее определения, при этом данные могут выбираться в любом порядке. Имя хранилища должно идентифицировать его содержимое и быть существительным. В случае, когда поток данных входит или выходит в/из хранилища и его структура соответствует структуре хранилища, он должен иметь то же самое имя, которое нет необходимости отражать на диаграмме.

Внешняя сущность (источник/приемник информации) -- сущность вне контекста системы, являющаяся источником или приемником системных данных. Ее имя должно содержать существительное, например, «склад». Предполагается, что объекты, представленные такими узлами, не должны участвовать ни в какой обработке.

Декомпозиция DFD осуществляется на основе процессов: каждый процесс может раскрываться с помощью DFD нижнего уровня.

Важную специфическую роль в модели играет специальный вид DFD -- контекстная диаграмма, моделирующая систему наиболее общим образом. Контекстная диаграмма отражает взаимодействие системы с внешним миром, а именно, информационные потоки между системой и внешними сущностями, с Которыми она должна быть связана. Она идентифицирует эти внешние сущности и, как правило, единственный процесс, отражающий главную цель или природу системы, насколько это возможно. Каждый проект должен иметь только одну контекстную диаграмму, при этом нет необходимости в нумерации ее единственного процесса.

Диаграмма первого уровня строится как декомпозиция процесса, который присутствует на контекстной диаграмме. Построенная диаграмма первого уровня также имеет множество процессов, которые в свою очередь могу быть декомпозированы в диаграмму нижнего уровня. Таким образом строится иерархия DFD с контекстной диаграммой в корне дерева. Декомпозиция продолжается до тех пор, пока процессы эффективно описываются с помощью коротких (до одной страницы) мини-спецификаций обработки (спецификаций процессов).

При таком построении иерархии DFD каждый процесс более низкого уровня необходимо соотнести с процессом верхнего уровня. Обычно для этой цели используются структурированные номера процессов. Например, если детализируется процесс номер 2 на диаграмме первого уровня, раскрывая его с помощью DFD, содержащей три процесса, то их номера будут иметь следующую нумерацию: 2.1, 2.2 и 2.3. При необходимости можно перейти на следующий уровень, т. е. для процесса 2.2 получим 2.2.1, 2.2.2 и т. д.

Потоки могут группироваться с помощью введения нового потока. Такой поток называется потоком-предком или групповым потоком и состоит из потоков-потомков.

Обратная операция (расщепление потоков на подпотоки) осуществляется с использованием группового узла (рис. 2.11). Поток может быть расщеплен на любое число подпотоков. При расщеплении подпотоки также должны быть формально определены в словаре данных.

Аналогичным образом осуществляется и декомпозиция потоков через границы диаграмм, позволяющая упростить детализирующую DFD. Пусть имеется поток ЗАГОТОВКИ, входящий в детализируемый процесс. На диаграмме, детализирующей этот процесс, декомпозируемого потока может не быть совсем, но вместо него могут быть детализирующие потоки (как будто бы переданные из детализируемого процесса). Применение таких операций над данными позволяет обеспечить структуризацию данных, увеличивает наглядность и читабельность диаграмм.

Для обеспечения декомпозиции данных и некоторых других сервисных возможностей к DFD добавляются следующие типы объектов.

Групповой узел. Объект предназначен для расщепления и объединения потоков. В некоторых случаях может отсутствовать (фактически вырождаться в точку слияния/расщепления потоков на диаграмме).

Узел-предок. Объект позволяет увязывать входящие и выходящие потоки между детализируемым процессом и детализирующей диаграммой.

Неиспользуемый узел. Объект применяется в случае, когда декомпозиция данных производится в групповом узле, при этом требуются не все элементы входящего в узел потока.

Узел изменения имени. Объект позволяет неоднозначно именовать потоки, при этом их содержимое эквивалентно. Например, если при проектировании разных частей системы один и тот же фрагмент данных получил различные имена, то эквивалентность соответствующих потоков данных обеспечивается узлом изменения имени. При этом один из потоков данных является входным для данного узла, а другой -- выходным.

Также можно использовать текст в свободном формате в любом месте диаграммы.

Главная цель построения иерархического множества DFD заключается в том, чтобы сделать требования ясными и понятными на каждом уровне детализации, а также разбить эти требования на части с однозначно определенными отношениями между ними. При этом целесообразно пользоваться следующими рекомендациями:

* размещать на каждой диаграмме от 3 до 6--7 процессов. Верхняя граница соответствует человеческим возможностям одновременного восприятия и понимания структуры сложной системы с множеством внутренних связей, нижняя граница выбрана исходя из соображений здравого смысла: нет необходимости детализировать процесс диаграммой, содержащей всего один или два процесса;

не загромождать диаграммы несущественными на данном уровне деталями;

декомпозицию потоков данных осуществлять параллельно с декомпозицией процессов; эти две работы должны выполняться одновременно, а не последовательно;

выбирать ясные, отражающие суть дела, имена процессов и потоков для обеспечения читабельности диаграмм, при этом стараться не использовать аббревиатуры;

однократно определять функционально идентичные процессы на самом верхнем уровне (где они необходимы) и ссылаться на них на нижних уровнях;

пользоваться простейшими диаграммными техниками: по возможности описывать что-либо с помощью DFD, а не с помощью более сложных объектов;

отделять управляющие структуры от обрабатывающих структур (процессов), локализовывать управляющие структуры.

В соответствии с рекомендациями моделирование включает следующие этапы.

Расчленение множества требований и организация их в основные функциональные группы.

Идентификация внешних объектов, с которыми должна быть связана система.

Идентификация основных видов информации, циркулирующей между системой и внешними объектами.

Предварительная разработка контекстной диаграммы, на которой основные функциональные группы представляются процессами, внешние объекты -- внешними сущностями, основные виды информации -- потоками данных между процессами и внешними сущностями.

Изучение предварительной контекстной диаграммы и внесение в нее изменений по результатам ответов на возникающие вопросы по всем ее частям.

Построение контекстной диаграммы путем объединения всех процессов предварительной диаграммы в один процесс, а также диаграммы сгруппированных потоков.

Формирование DFD первого уровня на базе процессов, предварительной контекстной диаграммы.

Проверка основных требований по DFD первого уровня.

Декомпозиция каждого процесса текущей DFD с помощью детализирующей диаграммы или спецификации процесса.

Проверка основных требований по DFD соответствующего уровня.

Добавление определений новых потоков в словарь данных при каждом их появлении на диаграммах.

Параллельное процессу декомпозиции изучение требований (в том числе и вновь поступающих), разбиение их на элементарные и идентификация процессов или спецификаций процессов, соответствующих этим требованиям.

После построения двух-трех уровней проведение ревизии с целью коррекции и улучшения читабельности модели.

Построение спецификации процесса (а не простейшей диаграммы) в случае, если некоторую функцию сложно или не возможно выразить комбинацией процессов.

3. Методология ARIS

Одной из современных методологий бизнес-моделирования, получившей широкое распространение в России, является методология ARIS (Architecture of Integrated Information Systems) -- проектирование интегрированных АИС. В настоящий момент методология ARIS является наиболее объемной и содержит около 100 различных бизнес-моделей, используемых для описания, анализа и оптимизации различных аспектов деятельности организации. Часть моделей используется в настроечном модуле интегрированной АИС SAP/R3, который применяется при внедрении системы и ее настройки в соответствии с деятельностью компании.

Методология ARIS предусматривает четыре группы бизнес-моделей (рис. 2.12).

«Оргструктура» состоит из моделей, с помощью которых описывается организационная структура компании, а также элементы внутренней инфраструктуры организации.

«Функции» состоят из моделей, используемых для описания стратегических целей компании, функций и прочих элементов функциональной деятельности организации.

«Информация» состоит из моделей, с помощью которых описывается информация, используемая в деятельности организации.

4. «Процессы» состоят из моделей, используемых для описания бизнес-процессов, а также различных взаимосвязей между структурой, функциями и информацией.

Большим преимуществом методологии ARIS является эргономичность и высокая степень визуализации бизнес-моделей, что делает методологию удобной и доступной в использовании всеми сотрудниками компании, начиная от топ-менеджеров и заканчивая рядовыми сотрудниками. В методологии ARIS смысловое значение имеет цвет, что повышает восприимчивость и читабельность схем бизнес-моделей. Например, структурные подразделения по умолчанию изображаются желтым цветом, бизнес-процессы и операции -- зеленым.

Помимо большего числа моделей по сравнению с другими методологиями, методология ARIS имеет наибольшее число различных объектов, используемых при построении бизнес-моделей, что увеличивает их аналитичность. Например, материальные и информационные потоки на процессных схемах обозначаются разными по форме и цвету объектами, что позволяет быстро определить тип потока.

Несмотря на большое число моделей в методологии ARIS, в проектах по описанию и оптимизации деятельности в общем случае их используется не более десяти. Методология ARIS позиционирует себя как конструктор, из которого под конкретный проект в зависимости от его целей и задач разрабатывается локальная методология, состоящая из небольшого количества требуемых бизнес-моделей и объектов. Наиболее часто используемые в проектах модели приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2 - Наиболее часто используемые на практике модели методологии ARIS

Название модели	Описание и предназначение модели
Английский вариант	Русский вариант
OD -- Objective diagram	Диаграмма целей	Модель описывает стратегические цели компании и их взаимосвязь с другими элементами организации
PST -- Product/Service tree	Дерево продуктов и услуг	Модель описывает продукты и услуги, производимые компанией, и их взаимосвязь с другими элементами организации
FT -- Function tree	Дерево функций	Модель описывает функции, выполняемые в компании, и их иерархию
FAD -- Function allocation diagram	Диаграмма окружения процесса	Процессная модель описывает окружение бизнес-процесса
VACD -- Value added chain diagram	Диаграмма цепочки добавленной стоимости	Процессная модель -- прототип классического стандарта DFD; применяется для описания бизнес-процессов верхнего уровня
PSM -- Process selection matrix	Матрица выбора процесса	Процессная модель -- прототип классического стандарта DFD; является альтернативой модели VACD и применяется для описания бизнес-процессов верхнего уровня
еЕРС -- Extended event driven Process Chain	Расширенная цепочка процессов, управляемая событиями	Процессная модель -- прототип классического стандарта WFD; применяется для описания бизнес-процессов нижнего уровня.
ORG -- Organizational	Модель организационной структуры	Модель описывает организационную структуру компании
ASTD -- Application System type diagram	Диаграмма типов информационных систем	Модель описывает структуру информационных систем, используемых в компании

Модель «Диаграмма целей» -- OD -- применяется для описания стратегических целей компании, их иерархической упорядоченности, а также взаимосвязи целей с продуктами и услугами, производимыми компанией, и бизнес-процессами, поддерживающими их производство.

Модель «Дерево продуктов и услуг» -- PST -- применяется для описания продуктов и услуг, производимых в компании, а также для взаимосвязи со стратегическими целями компании, бизнес-процессами, поддерживающими их производство (рис. 2.14).

Модель «Дерево функций» -- FT -- описывает функции, выполняемые в компании, и их иерархию. Модель часто применяется для построения дерева бизнес-процессов компании (рис. 2.15).

Модель «Диаграмма окружения процесса» -- FAD -- позволяет описать окружение или границы бизнес-процесса, показывая его входы, выходы, поставщиков и клиентов (рис. 2.16).

Модель «Диаграмма цепочки добавленной стоимости» -- VACD -- является прототипом классического DFD-стандарта и используется для описания бизнес-процессов верхнего уровня. Существенным различием этой и других процессных моделей является то, что информационные и материальные потоки на схеме VACD изображаются не стрелками, а объектами. При этом для каждого типа потока используется свой объект. В отличие от классического подхода здесь также используются логические связи между работами, которые позволяют отобразить логическую последовательность выполнения работ. В качестве одного из вариантов логической последовательности может выступать временная последовательность выполнения работ, что характерно для классического подхода WFD.

Модель «Матрица выбора процесса» -- PSM -- является прототипом классического DFD-стандарта и используется как альтернатива VACD-модели. Матрица выбора процессов по отношению к диаграмме цепочки добавленной стоимости является, с одной стороны, более упрощенным вариантом описания процесса, с другой -- содержит дополнительные объекты, позволяющие выявить другие аспекты бизнес-процесса. Простота матрицы выбора бизнес-процессов в том, что на этой модели не отражаются информационные и материальные потоки. Что касается других аспектов, то данная модель позволяет на одной схеме компактно и наглядно показать различные варианты выполнения описываемого бизнес-процесса.

Матрицу выбора процессов целесообразно применять вместо диаграммы цепочки добавленной стоимости в случаях, когда описываемый бизнес-процесс имеет несколько вариантов исполнения, каждый из которых ложится на базовую схему. Модель «Расширенная цепочка процессов, управляемая событиями» -- е ЕРС -- является прототипом классического WFD-стандарта и используется для описания бизнес-процессов нижнего уровня. Существенным отличием е ЕРС-модели от классической WFD-схемы является наличие в модели объекта, который называются событием. С помощью событий изображается факт, время или событие, инициирующие начало выполнения работ процесса, а также факт или время их завершения.

Модель «Организационная структура» -- ORG -- используется для описания организационной структуры компании; отображает структурные подразделения, группы, должности, роли и прочие элементы организационной структуры и связи между ними.

Модель «Диаграмма типов информационных систем» -- ASTD -- используется для описания структуры информационных систем, применяемых в компании. Здесь отображаются типы и модули информационных систем, программные продукты, взаимосвязь между ними и автоматизируемыми бизнес-процессами организации.

4. Объектно-ориентированный подход. Язык унифицированного моделирования UML

Использование языка UML для моделирования организации и ее бизнес-процессов позволяет в полной мере отобразить структурное, статическое и динамическое представление. Получаемая в ходе объектно-ориентированного анализа и проектирования UML-модель организации представляет собой совокупность взаимосвязанных диаграмм, идентифицирующих бизнес-процессы, описывающих их жизненный цикл, структуру организации и взаимодействие процессов функционирования во времени и пространстве с привязкой к используемым ресурсам и получаемым результатам.

UML-модель применительно к бизнес-моделированию может включать в себя следующие диаграммы.

Структурный аспект: Use-Case-диаграммы, идентифицирующие бизнес-процессы и бизнес-транзакции, их взаимосвязь, соподчиненность и взаимодействие; Package-диаграммы, структурно организующие предметную область и иерархически упорядоченную структуру организации.

Динамический аспект: Behavior-диаграммы (Activity, State-chart, Collaboration, Sequence), описывающие поведение (жизненный цикл) бизнес-процессов в их взаимодействии во времени и в пространстве с привязкой к используемым ресурсам и получаемым результатам.

Статический аспект: Class-диаграммы, отражающие совокупность взаимосвязанных объектов. В этих диаграммах рассматриваются логическая структура предметной области, ее внутренние концепции, иерархия объектов и статические связи между ними, структуры данных и объектов; Deployment-диаграммы, отражающие технологические ресурсы организации.

Не обязательно строить все диаграммы: аналитик или разработчик сам определит нужные ему уровень детализации, полноту описания и точку зрения.

UML-модель позволяет получить подробные ответы на стандартные вопросы о деятельности организации, в частности:

каковы виды деятельности организации и предметные области управления (предметно-структурный аспект);

каковы бизнес-процессы организации (функциональный аспект);

кто и где выполняет бизнес-процессы (организационный аспект);

как выполняются бизнес-процессы (методический аспект);

когда выполняются бизнес-процессы (динамический аспект);

...