2.4. Семейство методологий idef.

IDEF — методологии семейства ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing) для решения задач моделирования сложных систем, позволяет отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. При этом широта и глубина обследования процессов в системе определяется самим разработчиком, что позволяет не перегружать создаваемую модель излишними данными.

IDEF — методологии создавались в рамках предложенной ВВС США программы компьютеризации промышленности — ICAM, в ходе реализации которой выявилась потребность в разработке методов анализа процессов взаимодействия в производственных (промышленных) системах.

Принципиальным требованием при разработке рассматриваемого семейства методологий была возможность эффективного обмена информацией между всеми специалистами — участниками программы ICAM.

После опубликования стандарта он был успешно применен в самых различных областях бизнеса, показав себя эффективным средством анализа, конструирования и отображения бизнес-процессов (к слову сказать, он активно применяется и в российских госструктурах, например в Государственной Налоговой Инспекции).

Более того, собственно с широким применением IDEF (и предшествующей методолoгии — SADT) и связано возникновение основных идей популярного ныне понятия — BPR.

В настоящий момент к семейству IDEF можно отнести следующие стандарты:

IDEF0 (Function Modeling) - методология создания информационной модели производственной среды или системы - основана на методе SADT Росса;

IDEF1  (Information Modeling)– методология создания информационной модели производственной среды или системы - основана на реляционной теории Кодда и использовании ER-диаграмм Чена;

IDEF1X (IDEF1 Extended) — Data Modeling — методология построения реляционных структур (баз данных), относится к типу методологий «Сущность-взаимосвязь» (ER — Entity-Relationship) и, как правило, используется для моделирования реляционных баз данных, имеющих отношение к рассматриваемой системе;

IDEF2 — Simulation Model Design — методология динамического моделирования развития систем.

В связи с весьма серьезными сложностями анализа динамических систем от этого стандарта практически отказались, и его развитие приостановилось на самом начальном этапе. В настоящее время присутствуют алгоритмы и их компьютерные реализации, позволяющие превращать набор статических диаграмм IDEF0 в динамические модели, построенные на базе «раскрашенных сетей Петри» (CPN — Color Petri Nets);

IDEF3 — Process Description Capture — Документирование технологических процессов.

Методология документирования процессов, происходящих в системе (например, на предприятии), описываются сценарий и последовательность операций для каждого процесса. IDEF3 имеет прямую взаимосвязь с методологией IDEF0 — каждая функция (функциональный блок) может быть представлена в виде отдельного процесса средствами IDEF3;

IDEF4 — Object-Oriented Design — методология построения объектно-ориентированных систем, позволяют отображать структуру объектов и заложенные принципы их взаимодействия, тем самым позволяя анализировать и оптимизировать сложные объектно-ориентированные системы;

IDEF5 — Ontology Description Capture — Стандарт онтологического исследования сложных систем. С помощью методологии IDEF5 онтология системы может быть описана при помощи определенного словаря терминов и правил, на основании которых могут быть сформированы достоверные утверждения о состоянии рассматриваемой системы в некоторый момент времени. На основе этих утверждений формируются выводы о дальнейшем развитии системы и производится её оптимизация;

IDEF6 — Design Rationale Capture — Обоснование проектных действий. Назначение IDEF6 состоит в облегчении получения «знаний о способе» моделирования, их представления и использования при разработке систем управления предприятиями. Под «знаниями о способе» понимаются причины, обстоятельства, скрытые мотивы, которые обуславливают выбранные методы моделирования. Проще говоря, «знания о способе» интерпретируются как ответ на вопрос: «почему модель получилась такой, какой получилась?» Большинство методов моделирования фокусируются на собственно получаемых моделях, а не на процессе их создания. Метод IDEF6 акцентирует внимание именно на процессе создания модели;

IDEF7 — Information System Auditing — Аудит информационных систем. Этот метод определён как востребованный, однако так и не был полностью разработан;

IDEF8 — User Interface Modeling — Метод разработки интерфейсов взаимодействия оператора и системы (пользовательских интерфейсов). Современные среды разработки пользовательских интерфейсов в большей степени создают внешний вид интерфейса.

IDFE8 фокусирует внимание разработчиков интерфейса на программировании желаемого взаимного поведения интерфейса и пользователя на трех уровнях: выполняемой операции (что это за операция); сценарии взаимодействия, определяемом специфической ролью пользователя (по какому сценарию она должна выполняться тем или иным пользователем); и, наконец, на деталях интерфейса (какие элементы управления, предлагает интерфейс для выполнения операции);

IDEF9 — Scenario-Driven IS Design (Business Constraint Discovery method) — Метод исследования бизнес ограничений был разработан для облегчения обнаружения и анализа ограничений в условиях которых действует предприятие. Обычно, при построении моделей описанию ограничений, оказывающих влияние на протекание процессов на предприятии уделяется недостаточное внимание. Знания об основных ограничениях и характере их влияния, закладываемые в модели, в лучшем случае остаются неполными, несогласованными, распределенными нерационально, но часто их вовсе нет. Это не обязательно приводит к тому, что построенные модели нежизнеспособны, просто их реализация столкнется с непредвиденными трудностями, в результате чего их потенциал будет не реализован. Тем не менее в случаях, когда речь идет именно о совершенствовании структур или адаптации к предсказываемым изменениям, знания о существующих ограничениях имеют критическое значение;

IDEF10 — Implementation Architecture Modeling — Моделирование архитектуры выполнения. Этот метод определён как востребованный, однако так и не был полностью разработан;

IDEF11 — Information Artifact Modeling. Этот метод определён как востребованный, однако так и не был полностью разработан;

IDEF12 — Organization Modeling — Организационное моделирование. Этот метод определён как востребованный, однако так и не был полностью разработан;

IDEF13 — Three Schema Mapping Design — Трёхсхемное проектирование преобразования данных. Этот метод определён как востребованный, однако так и не был полностью разработан;

IDEF14 — Network Design — Метод проектирования компьютерных сетей, основанный на анализе требований, специфических сетевых компонентов, существующих конфигураций сетей. Также он обеспечивает поддержку решений, связанных с рациональным управлением материальными ресурсами, что позволяет достичь существенной экономии.

Рассмотрим более подробно наиболее распространенный методологии проектирования.

Методология IDEFО

IDEF0 — Function Modeling —методология функционального моделирования и графическая нотация, предназначенная для формализации и описания бизнес-процессов. Отличительной особенностью IDEF0 является её акцент на соподчинённость объектов. В IDEF0 рассматриваются логические отношения между работами, а не их временна́я последовательность (WorkFlow).

Стандарт IDEF0 представляет организацию как набор функций, здесь существует правило — наиболее важная функция находится в верхнем левом углу, кроме того есть правило стороны : — стрелка входа приходит всегда в левую кромку активности, — стрелка управления — в верхнюю кромку, — стрелка механизма — нижняя кромка, — стрелка выхода — правая кромка.

Описание выглядит как «чёрный ящик» с входами, выходами, управлением и механизмом, который постепенно детализируется до необходимого уровня. Также для того чтобы быть правильно понятым, существуют словари описания активностей и стрелок. В этих словарях можно дать описания того, какой смысл вы вкладываете в данную активность либо стрелку.

Также отображаются все сигналы управления, которые на DFD (Диаграмме Потоков Данных) не отображались. Данная модель используется при организации бизнес-проектов и проектов, основанных на моделировании всех процессов: как административных, так и организационных.

Она предназначена для структурированного представления функций системы и анализа системных требований. Д.Росс сформулировал основные положения метода SADT почти 20 лет назад.

Системные аналитики всего мира используют этот подход для решения проблем разработки программного обеспечения, анализа телекоммуникационных сетей и управления ими, долгосрочного и стратегического планирования, управления автоматизированным производством, проектирования конструкций, системной поддержки и диагностики, обучения, бизнес-анализа, управления финансами и материально-техническими ресурсами.

Основой конструкции IDEFО-модели (рис.8) является функциональный блок, блоки представляют собой функции или активные элементы системы, дуги - множество различных объектов системы. Между объектами и функциями возможны четыре вида отношений: ВХОД, УПРАВЛЕНИЕ, ВЫХОД и МЕХАНИЗМ.

УПРАВЛЕНИЕ определяет, когда и как это преобразование может или должно произойти;

МЕХАНИЗМ непосредственно осуществляет это преобразование.

Дуги связывают блоки вместе и отображают взаимодействие и взаимное влияние блоков, которые могут выражаться либо в передаче выходной информации от одной функции к другой для дальнейшего преобразования, либо в выработке управляющей информации, которая предписывает, что должна делать другая функция. IDEFO-модели это ни блок-схемы, ни просто диаграммы потоков данных, а предписывающие диаграммы, которые представляют входные-выходные преобразования, а также указывают правила этих преобразований.

Управление

Вход

Ф УНКЦИОНАЛЬНЫЙ

БЛОК IDEFO Выход

Механизм

Рис.8 Конструкция IDEFО-модели

IDEFO-модели состоят из набора иерархически связанных диаграмм.

Каждый функциональный блок IDEFO-диаграммы может быть декомпозирован, т.е. представлен в виде совокупности других взаимосвязанных функциональных блоков, которые детально описывают исходный блок. Некоторые из новых блоков могут быть декомпозированы далее. Входные и выходные дуги блока определяют интерфейс между блоком и его декомпозицией. Каждая диаграмма обычно содержит от 3 до 5 функциональных блоков и является подробным описанием функционального блока, расположенного на предшествующем уровне иерархии. Пример типичной IDEFO-диаграммы показан на рис. 9.

Наибольшая ценность данной методологии заключается в том, что она единственная в своем роде предназначена для проектирования систем общего назначения, с ее помощью легко представляются такие аспекты функционирования систем, как управление, обратная связь и механизм исполнения. Эта методология является самой используемой в настоящее время.

С2

С1 С3

I1 O1

I2 O2

C1 C2 C3

I 1 1

2 O1

I 2 3 O2

Рис. 9. Пример типичной IDEFO-диаграммы

Описание системы с помощью IDEFO 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 IDEFO.

Методология IDEFO 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 IDEFO -диаграмма 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.

IDEFO 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 IDEFO 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 подчеркнутая 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 описываете в виде стрелок, изображаемых одинарными линиями со стрелками на концах.

Стрелки представляют собой некую информацию и именуются существительными.

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.