18. Построение системного проекта с использованием idef – технологии.

Построение системного проекта с использованием IDEF-технологии

Методика построения функциональной модели.

      Методология IDEF0 (более известная как методология SADT-Structure Analysis and Design Technique) предназначена для представления функций системы и анализа требований к системам и является одной из самых известных и широко используемых методологий проектирования АСУ.        В терминах IDEF0 система представляется в виде комбинации блоков и дуг. Блоки используются для представления функций системы и сопровождаются текстами на естественном языке. Дуги представляют множества объектов(как физических, так и информационных) или действия, которые образуют связи между функциональными блоками. Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса.        Управляющие выполнением функции данные входят в блок сверху, в то время как информация, которая подвергается воздействию функции, показана с левой стороны блока; результаты выхода показаны с правой стороны.        Механизм (человек или автоматизированная система), который осуществляет функцию, представляется дугой, входящей в блок снизу (рис. 1). 

Рис.1.Контекстная диаграмма

      В основе методологии IDEF0 лежат следующие правила:

1. Функциональный блок (или Функция) преобразует Входы в Выходы (т.е. входную информацию в выходную), Управление определяет, когда и как это преобразование может или должно произойти Исполнители непосредственно осуществляют это преобразование. 

2. С дугами связаны надписи (или метки) на естественном языке, описывающие данные, которые они представляют. 

3. Дуги показывают, как функции между собой взаимосвязаны, как они обмениваются данными и осуществляют управление друг другом. 

4. Выходы одной функции могут быть Входами, Управлением или Исполнителями для другой. 

5. Дуги могут разветвляться и соединяться. 

6. Функциональный блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных между собой интерфейсными дугами. 

7. Эти блоки представляют основные подфункции (подмодули) единого исходного модуля. 

8. Данная декомпозиция выявляет полный набор подмодулей, каждый из которых представлен как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. 

9. Каждый из этих подмодулей может быть декомпозирован подобным же образом для более детального представления. 

1.2. Методика построения информационной модели.

      Важнейшая цель информационной модели заключается в выработке непротиворчи-вой интерпретации данных и взаимодействий между ними с тем, что необходимо для инте-грации, совместного использования и управления целостностью данных.       Появление понятий концептуальной схемы данных привело к методологии семанти-ческого моделирования данных, т.е. к определению значений данных в контексте их взаи-мосвязей с другими данными.       Методология IDEF1X - один из подходов к семантическому моделированию дан-ных, основанный на концепции "Сущность - Отношение" (Entity-Relationship ), это инстру-мент для анализа информационной структуры систем различной природы. Информацион-ная модель, построенная с помощью IDEF1X-методологии, представляет логическую структуру информации об объектах системы. Эта информация является необходимым дополнением функциональной IDEF0-модели, детализирует объекты, которыми манипулируют функции системы.        Концептуально IDEF1X-модель можно рассматривать как проект логической схемы базы данных для проектируемой системы.       Основными объектами информационной модели являются сущности и отношения.       Сущность представляет множество реальных или абстрактных предметов (людей, объектов, мест, событий, состояний, идей, пар предметов и т.д.), обладающих общими ат-рибутами или характеристиками. Отдельный элемент этого множества называется "экземпляром сущности".Каждая сущность может обладать любым количеством отношений с другими сущностями.       Сущность является "независимой", если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями.       Сущность называется "зависимой", если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности. 

Пример независимой сущности приведен на рис. 2, зависимой на рис. 3.

      Сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через отношение, обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый образец сущности и может обладать любым количеством отношений с другими сущностями модели.       Если внешний ключ целиком используется в качестве первичного ключа сущности или его части, то сущность явяется зависимой от идентификатора. И наоборот, если используется только часть внешнего ключа или вообще не используются внешние ключи, то сущность является независимой от идентификатора.            Сущность обладает одним или несколькими атрибутами. Правила атрибутов:

1. Каждый атрибут должен иметь уникальное имя, одному и тому же имени должно соотвествовать одно и то же значение. Одно и то же значение не может соотвествовать различным именам. 

2. Сущность может обладать любым количеством атрибутов. Каждый атрибут принадлежит в точности одной сущности. 

3. Сущность может обладать любым количеством наследуемых атрибутов, но наследуемый атрибут должен быть частью первичного ключа соотвествующей сущности-родителя или общей сущности. 

4. Для каждого экземпляра сущности должно существовать значение каждого его атрибута (правило необращения в нуль). 

5. Ни один из экземпляров сущности не может обладать более чем одним значением для связанного с ней атрибута (правило неповторения). 

      Сущности связаны друг с другом отношениями.       Отношение связи, называемое также "отношение родитель-потомок", - это связь между сущностями, при которой каждый экземпляр одной сущности, называемой роди-тельской сущностью, при которой каждый экземпляр одной сущности, называемой родительской сущностью, ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров другой сущности, называемой сущностью-потомком, а каждый экземпляр сущности-потомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущности-родителя.       Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущно-стью-родителем, то отношение называется "идентифицирующим отношением". В против-ном случае отношение называется неидентифицирующим Пример неидентифицирующего отношения приведен на рис. 4.

Рис. 4

      Отношение связи изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком с точкой на конце линии у сущности-потомка. Идентифицирующее отношение изображается сплошной линией (см. рис 6), пунктирная линия изображает не-идентифицирующее отношение (см. рис. 5).       Отношению дается имя, выражаемое грамматическим оборотом глагола. Имя отношения всегда формируется с точки зрения родителя, так что может быть образовано предложение, если соединить имя сущности-родителя, имя отношения, выражение мощности и имя сущности-потомка.       Отношение дополнительно определяется с помощью указания мощности: какое количество экземпляров сущности-потомка может существовать для сущности-родителя.       Так как некоторые реально существующие объекты являются категориями других реально существующих объектов, то некоторые сущности должны, в некотором смысле, быть категориями других сущностей.

Рис. 5

Рис. 6

Основные принципы работы с пакетом Design/IDEF. Построение функциональной модели..

      После запуска программы новый проект создается с помощью пункта New меню File. Первая модель, которая создается в проекте, должна быть функциональная модель (IDEF0), поэтому в появившемся окне "Select New Page Type" следует выбрать методоло-гию IDEF0 (см. рис. 7). После нажатия на кнопку "OK" создается страница верхнего уровня модели. На данной странице находится только один блок, который должен представлять систему в виде единого модуля. Все остальные блоки будут располагаться на страницах более низкого уровня. Название блока должно отражать цель всего проекта.

Рис. 7

Построение информационной модели. Информационная модель может создаваться как в рамках имеющегося проекта, так и в виде самостоятельного проекта, поэтому имеются два пути создания модели: 1) Создание информационной модели для имеющегося проекта. Для этого следует вызвать пункт "New Page…" меню Create и в списке "Methodology" указать тип IDEF1X. После это-го в текущем проекте будет создана новая IDEF1X-страница. 2) Создание самостоятельной информационной модели. Для этого используется пункт "New" меню File. В появившемся окне в списке "Methodology" также необходимо указать тип IDEF1X.       Имеется возможность перемещения листов информационных моделей из одного проекта в другой. Это производится с помощью процедур импорта/экспорта. Сначала кон-кретная страница экспортируется в файл процедурой "Export…" меню File, затем открыва-ется новый проект и вызывается процедура "Import…".       Для интегрирования функциональной и информационной моделей используется процедура "IDEF 0/1X Integration…" меню Glossary.

Открытие информационной модели.

Открытие имеющейся модели производится с помощью процедуры "Open…" меню File.

Создание и редактирование блоков Сущностей.

      Создание нового блока сущности происходит путем вызова пункта "Entity" меню Create или нажатием соответствующей кнопки на панели инструментов (панель инструмен-тов изображена на рис. 14). После того, как курсором мыши будет указано место и размеры будущего блока, появляется окно "Define Entity", где необходимо ввести название сущно-сти, псевдоним (если есть), определение и атрибуты (см. рис 15). Атрибуты сущности до-бавляются кнопкой "Add". Для каждого атрибута кроме имени указывается также его тип, то есть является ли он первичным ключом, дискриминатором и т.д. (см. рис. 16).       Изменение атрибутов имеющейся сущности можно производить с помощью двой-ного щелчка мышью по ней.       Изменение положения блока, размеров и др. производится как и для любого объекта путем выделения и перетаскиванием мышью.

Создание и редактирование связей между блоками сущностей.

      Для создания связей используется пункт "Relationship" меню Create или соответст-вующая кнопка на панели инструментов. После вызова необходимо мышью указать на ис-ходящий блок, затем на входящий и в появившемся окне (см. рис. 17) указать название свя-зи, определение и тип (идентифицирующая, неидентифицирующая и др.).       Для изменения типа выбранной связи (идентифицирующая/неидентифицирующая) можно использовать команду "Toggle Relationship" меню Create или соответствующую кнопку на панели инструментов.

Построение динамической модели на основе сети Петри. Проверка синтаксиса функциональной модели и вывод динамической модели.

      Динамическая модель строится на основании функциональной модели и синтезиру-ется пакетом Design/IDEF автоматически во время проверки синтаксиса функциональной модели. Для того, чтобы проверка стала возможной, необходимо разрешить эмуляцию CPN-моделей. Это делается путем установки метки CPN в окне Edit-Set Options…-Methodology-Simulations. После установки метки в строке меню главного окна появляется новое меню CPN.       Для проверки синтаксиса необходимо вызвать команду "Check CPN Syntax…" в данном меню и в появившемся окне указать параметры проверки. По окончании проверки появляется окно с отчетом, где указываются ошибки (если есть), а на функциональной мо-дели появляются элементы сети Петри.