2. Інформаційне моделюваня

Інформаційна модель – це опис властивостей і характеристик об'єкта однією з мов кодування: розмовною, науковою, графічною і т. п.

Як і будь-яка інша, інформаційна модель містить не всю інформацію про об'єкт (процес), що моделюється, а тільки ту її частину, яка необхідна для розв'язування розглядуваних задач.

Більшість знань, одержаних у школі, мають характер інформаційних моделей (модель атома, періодична система елементів Менделєєва, опис Сонячної системи, схема кровоносної системи людини і т. д.)

Першою інформаційною моделлю реального об'єкта було слово. Інформаційні моделі можна описувати звичайною та формальною мова­ми, подавати у вигляді таблиць та за допомогою графів.

Найчастіше інформаційні моделі подають у вигляді  таблиць, ієрархічних та мережевих структур. Такі подання   використовуються, зокрема, для організації даних у пам'яті комп'ютера. Подання інформаційних моделей у вигляді таблиць описує відношення «один до одного». Прикладом  табличного подання інформаційних моделей є розклад руху автобусів, графік чемпіонату з футболу, журнал академічної групи, залікова книжка студента. Подання інформаційних моделей у вигляді різних схем з ієрархічною (підпорядкованою) структурою описує відношення «один до багатьох». Прикладом такого опису є опис структури університету, обласної державної адміністрації тощо.

Поняття інформаційного моделювання:

Екземпляр – представлення предмета реального світу за допомогою деякого набору його характеристик, істотних для розв’язку даного інформаційного завдання (що служить контекстом побудови інформаційної моделі). Безліч екземплярів, що мають ті самі характеристики, що й підкоряються тим самим правилам, називається об’єктом. Таким чином, об’єкт є абстракцією предметів реального світу, поєднуваних загальними характеристиками й поведінкою.

Інформаційна модель будь-якої реальної системи складається з об’єктів. Кожний об’єкт у моделі повинен бути забезпечений унікальним і значимим ім’ям (а також ідентифікатором, що служить ключем для вказівки цього об’єкта, зв’язку його з іншими об’єктами моделі). У такий спосіб позначення, найменування об’єкта – це елементарна процедура, що лежить в основі інформаційного моделювання.

Об’єкт являє собою один типовий (але невизначений) екземпляр чогось у реальному світі і є найпростішою інформаційною моделлю. Об’єкти представляють якісь «сутності» предметів реального світу, пов’язані з розв’язуваним завданням.

Більшість об’єктів, з якими доводиться зустрічатися, ставляться до однієї з наступних категорій:

• реальні об’єкти;

• ролі;

• події;

• взаємодії;

• специфікації.

Реальний об’єкт – це абстракція фізично існуючих предметів. Наприклад, на автомобільному заводі це кузов автомобіля, двигун, коробка передач; під час перевезення вантажів це контейнер, засіб перевезення.

Роль – абстракція мети або призначення людини, частини встаткування або установи (організації). Наприклад, в університеті як у навчальному закладі це студент, викладач, декан; в університеті як в установі це приймальна комісія, відділ кадрів, бухгалтерія, деканат.

Подія – абстракція чогось того, що трапилося. Наприклад, вступ заяви від абітурієнта в приймальну комісію Університету, здача (або нездача) іспиту.

Взаємодії – об’єкти, одержувані з відносин між іншими об’єктами. Наприклад, угода, контракт (договір) між двома сторонами, свідчення про утвір, видаваний навчальним закладом його випускникові.

Об’єкти-специфікації використовуються для вистави правил, стандартів або критеріїв якості. Наприклад, перелік знань, умінь і навичок випускника математичного факультету, рецепт прояву фотоплівки.

Для кожного об’єкта повинен існувати його опис – коротке інформаційне твердження, що дозволяє встановити, є деякий предмет екземпляром об’єкта чи ні. Наприклад, опис об’єкта «Абітурієнт університету» може бути наступним: людина у віці до 35 років, що має середню освіту, що подала у приймальну комісію документи й заява про приймання.

Предмети реального світу мають характеристики (такі, наприклад, як ім’я, назва, реєстраційний номер, дата виготовлення, вага і т.д.). Кожна окрема характеристика, загальна для всіх можливих екземплярів об’єкта, називається атрибутом. Для кожного екземпляра атрибут ухвалює певне значення. Так, об’єкт «Книга» має атрибути Автор, Назва, Рік видання, Кількість сторінок.

У кожного об’єкта повинен бути ідентифікатор – безліч із одного або більш атрибутів, значення яких визначають кожний екземпляр об’єкта. Для книги атрибути Автор і Назва спільно утворюють ідентифікатор. У той же час Рік видання й Число сторінок ідентифікаторами бути не можуть – ні нарізно, ні спільно, тому що не визначають об’єкт. Об’єкт може мати й кілька ідентифікаторів, кожний з яких складено з одного або декількох атрибутів. Один з них може бути обраний як привілейований для відповідної ситуації.

Об’єкт може бути представлений разом зі своїми атрибутами декількома різними способами. Графічно об’єкт може бути зображений у вигляді рамки, що містить ім’я об’єкта й імена атрибутів. Атрибути, які становлять привілейований ідентифікатор об’єкта, можуть бути виділені (наприклад, символом * ліворуч від імені атрибута):

Розглянемо інформаційне моделювання на прикладі підприємства.

Діяльність будь-якого підприємства можна представити як безперервну зміну стану фізичних та інтелектуальних об'єктів, що мають відношення до підприємства, таких як співробітники, засоби виробництва, продукція, ідеї, фінанси та ін. Для ефективного управління цим процесом кожна зміна того чи іншого об'єкта повинна мати своє документальне відображення.

Таким відображенням слугують особові справи співробітників, звіти, рекламна продукція, службові записки та ін. їх сукупність назвемо інформаційною сферою підприємства. Рух інформації (наприклад, документообіг) і зміну їх називають інформаційними потоками.

Очевидно, що кожному бізнес-процесу, а також кожній зміні фізичних об'єктів повинен відповідати певний інформаційний потік. Керівництво підприємства при побудові стратегічних планів розвитку й управління діяльністю підприємства, видаючи накази, розпорядження та ін., фактично керується інформаційними потоками і вносить до них зміни, таким чином здійснюючи інформаційний менеджмент.

Інформаційна модель організації є схемою потоків інформації, використовуваної в процесі управління, відображає різні процедури виконання функцій управління організацією і представляє за кожним завданням зв'язок вхідних і вихідних документів та показників.

Під інформаційним потоком будемо розуміти інформацію, яка у даний проміжок часу циркулює у суспільстві, передається суб'єктом інформаційної взаємодії об'єкту і використовується останнім як метазасіб соціальної діяльності.

Можна виділити такі властивості інформаційних потоків:

1. Спрямованість інформаційного потоку.

2. Наявність структури інформаційного потоку.

Спрямованість інформаційних потоків постійно зміню­ється, відбувається переформування їх структури, з декількох масивів інформації утворюється один, впорядкований певними вихідними принципами. При цьому неминуче відбуваються втрати інформації порівняно з тією, що надходить ззовні до системи. Крім того, інформація спотворюється "шумом" у процесі перекодування, відбирання й організації.

Процеси циркуляції інформаційних потоків вирізняються значною різноманітністю. Зустрічні потоки і ті, що перекри­ваються, утворюють зони підвищеної інформаційної ємності, у яких, як правило, виникають проблемні ситуації.

Всі потоки є фільтруючими, їм притаманна властивість надавати пріоритет деяким відомостям у відповідності з певним набором засобів, які впорядковують даний потік.

Інформаційні потоки є також дискретними, тобто містять пропуски певних ланок, в них утворюються накопичення інформаційних відомостей навколо яких-небудь логічних понять, утворюються паралельні підмножини подібної або суміжної інформації. Цим обумовлена "пластичність" інформа­ційних потоків, оскільки кожний дискретний елемент потоку має численні зв'язки. Одна й та ж ланка потоку може одночасно "замикатись" з множиною інших і утворювати з ними складні сплетіння. Кожний зв'язок такого роду - це реалізація якої-небудь змістової функції досліджуваного поняття або об'єкта.

Моделювання – це метод опосередкованого практичного або теоретичного оперування об'єктом, при якому використо­вується допоміжний проміжний або природний "квазіоб'єкт" (модель), який знаходиться у певній об'єктивній відповідності з об'єктом пізнання, здатний замінити його у певних відносинах і дає при його використанні, зрештою, інформацію про власне модельований об'єкт.

Модель – це подумки представлена або матеріально реалізована система, яка, відображаючи або відтворюючи об'єкт дослідження, здатна заміщувати його так, що її вивчення дає нам нову інформацію про цей об'єкт.

Існує два основні способи опису моделей – ст.атичний і динамічний. Статичний опис розглядає структуру моделі, тобто такі її аспекти, у яких можна не брати до уваги час. Динамічний опис розглядає потік подій, тобто зміну модельованих процесів у часі, який не можна брати до уваги з точки зору завдань, вирішуваних організацією. Таким чином, є природним викорис­товувати різні моделі для опису різних аспектів діяльності організації. Очевидно, що розглядати в одній моделі всі аспекти не тільки не потрібно, а й неможливо.

Як інструмент для аналізу і вивчення взаємозв'язків між інформаційними потоками в межах діяльності підприємства був розроблений стандарт IDEF1. Метою подібного дослідження є доповнення і структуризація існуючої інформації і забезпечення якісного менеджменту інформаційними потоками.

Необхідність у подібній реорганізації інформаційної галузі як правило виникає на початковому етапі побудови корпо­ративної інформаційної системи і методологія IDEF1 дозволяє досить наочно виявити слабкі місця в існуючій структурі інформаційних потоків.

Застосування методології IDEF1, як інструменту побудови наочної моделі інформаційної структури підприємства, дозволяє розв'язати такі завдання:

• з'ясувати структуру і зміст наявних потоків інформації на підприємстві;

• визначити, які проблеми, виявлені в результаті функціонального аналізу і аналізу потреб, викликані недоліками управління відповідною інформацією;

• виявити інформаційні потоки, які потребують додаткового управління для ефективної реалізації моделі.

За допомогою IDEF1 відбувається вивчення відповідної інформації про різні об'єкти в галузі діяльності підприємства.

IDEF1-модель включає до розгляду не тільки автоматизовані компоненти, бази даних і відповідну їм інформацію, а й реальні об'єкти, такі як співробітники, кабінети, телефони та ін.

Місія методології IDEF1 полягає в тому, щоб виявити і чітко постулювати потреби в інформаційному менеджменті в межах комерційної діяльності підприємства. IDEF1 є аналітичним методом і застосовується переважно для виконання таких дій:

• визначення самої інформації і структури її потоків, які мають відношення до діяльності підприємства;

• визначення існуючих правил і законів, за якими здійснюється рух інформаційних потоків, а також принципів управління ними;

• з'ясування взаємозв'язків між існуючими інформаційними потоками в межах підприємства;

• виявлення проблем, які виникають внаслідок нестачі якісного інформаційного менеджменту.

Результати аналізу інформаційних потоків можуть бути використані для стратегічного і тактичного планування діяль­ності підприємства і поліпшення інформаційного менеджменту.

Основною метою використання методології IDEF1 залишається дослідження руху потоків інформації та принципів управління ними на початковому етапі процесу проектування корпоративної інформаційно-аналітичної системи, яка сприяти­ме більш ефективному використанню інформаційного простору.

Моделювання інформаційних взаємозв'язків і відмінностей між:

• реальними об'єктами;

• фізичними й абстрактними залежностями, які існують серед реальних об'єктів;

• Інформацією, яка належить до реальних об'єктів;

• структурою даних, яка застосовується для придбання, накопичення, використання й управління інформацією.

Однією з основних переваг методології IDEF1 є забезпе­чення послідовного і чітко структурованого процесу аналізу інформаційних потоків у межах діяльності підприємства. Іншою властивістю IDEF1 є широко розвинута модульність, яка дозволяє ефективно виявляти і корегувати неповноту і неточність існуючої структури інформації протягом усього етапу моделювання.

При побудові інформаційної моделі проектувальник завжди оперує двома основними глобальними галузями, кожній з яких відповідає множина характерних об'єктів. Першою з цих галузей є реальний світ або ж сукупність фізичних та інтелектуальних об'єктів, таких як люди, речі, ідеї та ін., а також усі властивості цих об'єктів і залежності між ними. Другою є інформаційна галузь. Вона включає в себе існуючі інформаційні відображення об'єктів першої галузі і їх властивостей.

Інформаційне відображення не є об'єктом реального світу, однак зміна його, як правило, є наслідком певної зміни відповідного об'єкта реального світу.

Методологія IDEF1 розроблена як інструмент для дослідження статичної відповідності вищезазначених галузей і встановлення правил і механізмів зміни об'єктів інформаційної галузі при зміні відповідних їм об'єктів реального світу.

IDEF – Сокращение от Integration Definition Metodology (Объединение Методологических Понятий). Семейство совместно используемых методов для процесса моделирования. IDEF технология используется, начиная с конца 1980-х годов. Department of Defense USA (Министерство обороны США) является основным пользователем данной технологии. Ей, также, пользуются некоторые крупные корпорации в США.

Те́хніки моделюва́ння IDEF (IDEF Modeling Techniques) — комбінація графічних і мовних символів та правил, розроблених для фіксації процесів і структури інформації в організації.

IDEF0 — це техніка моделювання робіт. IDEF1Х — це техніка моделювання правил, даних.

IDEF0 – методологія функціонального моделювання. За допомогою наочного графічного мови IDEF0, вивчається постає перед розробниками та аналітиками у вигляді набору взаємозалежних функцій (функціональних блоків – у термінах IDEF0). Як правило, моделювання засобами IDEF0 є першим етапом вивчення будь-якої системи;

IDEF1 – методологія моделювання інформаційних потоків усередині системи, що дозволяє відображати і аналізувати їх структуру та взаємозв'язку;

IDEF1X (IDEF1 Extended) – методологія побудови реляційних структур. IDEF1X відноситься до типу методологій "Сутність-взаємозв'язок" (ER – Entity-Relationship) та, як правило, використовується для моделювання реляційних баз даних, що мають відношення до даної системи;

IDEF2 – методологія динамічного моделювання розвитку систем. У зв'язку з дуже серйозними труднощами аналізу динамічних систем від цього стандарту практично відмовилися, і його розвиток призупинився на самому початковому етапі. Проте в даний час присутні алгоритми та їх комп'ютерні реалізації, що дозволяють перетворювати набір статичних діаграм IDEF0 в динамічні моделі, побудовані на базі "Розфарбованих мереж Петрі" (CPN – Color Petri Nets);

IDEF3 – методологія документування процесів, що відбуваються в системі, яка використовується, наприклад, при дослідженні технологічних процесів на підприємствах. За допомогою IDEF3 описуються сценарій і послідовність операцій для кожного процесу. IDEF3 має прямий взаємозв'язок з методологією IDEF0 – кожна функція (функціональний блок) може бути представлена у вигляді окремого процесу засобами IDEF3;

IDEF4 – методологія побудови об'єктно-орієнтованих систем. Засоби IDEF4 дозволяють наочно відображати структуру об'єктів і закладені принципи їх взаємодії, тим самим дозволяючи аналізувати і оптимізувати складні об'єктно-орієнтовані системи;

IDEF5 – методологія онтологічного дослідження складних систем. За допомогою методології IDEF5 онтологія системи може бути описана за допомогою певного словника термінів і правил, на підставі яких можуть бути сформовані достовірні твердження про стан розглянутої системи в певний момент часу. На основі цих тверджень формуються висновки про подальший розвиток системи і виробляється її оптимізація. У рамках цієї статті ми розглянемо найбільш часто використовувану методологію функціонального моделювання IDEF0.