Теоретические основы автоматизированного управления.-2

81

В заключение отметим, что при проектировании структуры управления организации исследователю необходимо:

•определить множество нормативных функций управления;

•выбрать и обосновать типы структуры управления;

•определить оптимальное количество уровней управления;

•распределить нормативные функции по элементам структуры;

•определить множество горизонтальных и вертикальных связей между элементами структуры.

2.3. Технология структурного анализа и моделирования

Развитие и становление компьютерных технологий моделирования системной деятельности ориентировано на решение задач:

•последовательной декомпозиции исследуемой системы на составляющие ее части;

•выделения и классификации взаимосвязей между элементами на каждом этапе;

•визуального компьютерного представления системы в целом и ее отдельных подсистем в виде иерархического множества функциональных графических диаграмм;

•построения информационной модели исследуемой системы;

•построения динамических моделей функционирования отдельных подсистем и системы в целом.

Одной из наиболее известных компьютерных методологий структурного анализа и проектирования является SADT-технология (Structured Analysis and Design Technique), разработанная Дугласом Россом в 1973 году [19, 20] и нашедшая широкое применение в военной промышленности США, промышленных фирмах, коммерческих структурах для решения широкого спектра задач системного анализа, диагностики, проектирования, стратегического и тактического планирования. По инициативе Министерства обороны США разработан стандарт на методологию функционального моделирования IDEF0, являющуюся составной частью SADT и позволяющую описывать бизнес-процессы в виде иерархической системы взаимосвязанных функций. Основными концептуальными элементами этой методологии являются [20]:

1)графическое представление объекта анализа. Графика SADTдиаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом описывается посредством интерфейсных дуг, выражающих «ограничения», которые, в свою очередь, определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются;

2)строгость и точность декомпозиции. Выполнение правил SADT требует достаточной строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на действия аналитика. Основными правилами SADT-технологии

82

являются:

•ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции (как правило, 3–6 блоков);

•связность диаграмм через иерархическую нумерацию блоков;

•уникальность меток и наименований (отсутствие повторяющихся

имен);

•наличие синтаксических правил для графического отображения блоков и дуг;

•разделение ресурсного входа и целевого управления (правило определения роли данных).

С точки зрения SADT-технологии модель системы может быть представлена либо в виде совокупности ее функций, либо в виде ее формального состава (предметов деятельности, средств деятельности, кадров, технологий). В литературе соответствующие модели принято называть либо активностными моде-

лями либо моделями данных [21].

Активностные модели с требуемой степенью детализации описывают процессы целевого функционирования системы, где элементы состава выступают в виде обеспечивающих частей. Модели данных, в свою очередь, описывают элементы структуры исследуемой системы, где множество функций интерпретируются как процессы взаимодействия этих элементов. В IDEF0методологии используются в основном активностные модели.

Результатом функционального моделирования является многоуровневая графическая модель, представленная в виде совокупности диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, которые имеют ссылки друг на друга.

Основополагающим элементом модели является диаграмма, представленная в виде совокупности функциональных блоков и дуг (отношений между ними) (рис. 2.15). Каждый функциональный блок описывает некоторый процесс (реализует некоторую функцию), либо, в терминологии SADT, — «активность». Блоки на диаграмме изображаются прямоугольниками и размещаются по «ступенчатой» схеме в соответствии с их доминированием, которое понимается как влияние одного блока на другие.

Управление

Механизмы

Рис. 2.15. Функциональный блок SADT-диаграммы

83

Имена функций, выражаемые активным глагольным оборотом (оценить,

принять, спрогнозировать, определить и т.д.), записываются внутри блока, ко-

торый на диаграмме имеет уникальный номер в нижнем правом углу.

Дуги, соединенные с блоками, идентифицируются текстами на естественном языке и описывают материальные и информационные объекты, необходимые для реализации функций либо получаемые при реализации этой функции. В SADT-модели различают 4 вида объектов, связанных с активностями:

входы — материальные или (и) информационные объекты, необходимые для реализации соответствующего процесса (функции);

выходы — результат реализации процесса, выраженный через множество промежуточных материальных или (и) промежуточных продуктов, благ, услуг; управление описывает управляющие воздействия на процесс: цели, огра-

ничения, внешние условия; механизмы определяют в общем случае предметы, средства деятельно-

сти и трудовые ресурсы, реализующие данный процесс.

Дуги, присоединенные к левой стороне блока (вход) или к верхней стороне (управление), по своей сути являются ограничениями и описывают необходимые условия реализации функций. Назначения входа и управления различны: принято, что дуга является управляющей, если не очевидно, что она определяет только вход; каждый функциональный блок должен содержать хотя бы одну управляющую дугу. Дуга, входящая в нижнюю сторону блока, определяет объекты, с помощью которых функции выполняются, и, наконец, дуги, выходящие из блока, описывают объекты, получившиеся в результате выполнения функции. Дуги механизмов могут быть и выходными для некоторых блоков, если процесс, описанный в этом блоке, создает ресурс для других процессов. Другими словами, вход и выход показывают, что делает функция, управление определяет, почему это делается, а механизм показывает, кто это делает.

Построение SADT-модели начинается с представления всей системы в виде простейшей компоненты — одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг — они также представляют полный набор внешних интерфейсов системы с элементами внешней среды.

Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами (рис. 2.16). При этом в целом блоки должны представлять совокупность взаимосвязанных функций, а не просто отдельные действия. В качестве основания декомпозиции могут использоваться модели декомпозиции типа «жизненный цикл». Для обозначения входа воспользуемся буквой I (Input — вход), выхода — буквой O (Output — выход), управления — буквой C (Control — управление) и механизмов — буквой M (Mechanism — механизм). Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, правила функционирования которого определены интерфейсными дугами.

422

O42

423 А42

Рис. 2.16. Структура SADT-модели. Декомпозиция диаграмм

85

Таким образом, модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные части, которые представлены в виде блоков. Содержание каждого из основных блоков показано в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграммы. Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня ( {I1, I2 ,O1} — диаграмма А0), являются точно теми

же, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее ({I1, I2 , O1} — диаграмма А0).

Некоторые дуги присоединены к блокам диаграммы обоими концами ({O02O03} — диаграмма А0), такие дуги называются внутренними, у других же

дуг один конец остается неприсоединенным ( I1,C,O1}. Неприсоединенные дуги

соответствуют входам, управлениям и выходам родительского блока. Такие дуги называются пограничными. Пограничные дуги на первой диаграмме называются внешними. Источник или получатель этих пограничных дуг может быть обнаружен только на родительской диаграмме. Дуги могут разветвляться (O01

— диаграмма А0) и соединяться вместе различным образом. Разветвления дуг означают, что часть содержимого дуги (или весь набор предметов) может появиться в каждом ответвлении дуги. Дуга всегда помечается до разветвления, чтобы дать название всему набору. Кроме того, каждая ветвь дуги может быть помечена в зависимости от следующих условий:

•непомеченная ветвь содержит все предметы, указанные в метке перед разветвлением;

•каждая метка ветви уточняет, что именно содержит эта ветвь.

На SADT-диаграммах не указаны явно ни последовательность, ни время. Обратные связи, комментарии, замечания, исправления изображаются с помощью соответствующих дуг (рис. 2.17).

Предложения по корректировке плана

Целевые показатели, ограничения

Рис. 2.17. Пример обратной связи

Для того чтобы указать положение любой диаграммы или блока в иерархии диаграмм, используются номера диаграмм. Например, А21 является диаграммой, которая детализирует блок 1 на диаграмме А2. Аналогично, А2 детализирует блок 2 на диаграмме А0, которая является самой верхней диаграммой

86

модели. На рис. 2.18 показано типичное дерево диаграмм. Очевидно, что первоначально целесообразно декомпозировать все множество диаграмм в виде иерархического дерева, а затем приступить к созданию структурных схем.

А0 Улучшить учебный процесс

Критерий полноты должен обеспечить содержательность и информативность диаграммы, при этом она не должна быть перегружена большим количеством элементов (блоков и дуг), затрудняющих ее понимание.

Кратность (информационная ценность) формулировок функций и дуг на диаграмме определяет в конечном счете адекватное понимание диаграммы читателями. В этой связи терминологическое изложение функций и интерфейсов должно производиться на общедоступном, но в то же время профессиональном языке (глоссарии) исследуемой предметной области.

Критерий согласованности определяется точностью графических нотаций, определяющих взаимосвязи родительских и дочерних диаграмм, возможностью проведения комплексного анализа взаимосвязей («трассировки дуг») в иерархической структуре моделей. Синтаксические проверки согласованности имен функциональных блоков и обозначений дуг будут намного проще, если эти имена включить в глоссарий, сопровождающий модель.

Правильность — наиболее субъективный критерий оценки качества диаграмм. Это объясняется тем, что окончательные выводы можно сделать либо на основе субъективной оценки мнений специалистов, имеющих наиболее полное представление об объекте исследования, либо после внедрения (практического использования) предлагаемого множества функциональных моделей.

Сложность и понимаемость диаграмм целесообразнее всего рассматривать как агрегированный двойственный критерий. Это означает, что некоторые

88

Рис. 2.21. Процедурная связность

Коммуникационные связи представлены на рис. 2.22, где блоки объединяются вследствие того, что они используют одни и те же входные данные и/или производят одни и те же выходные данные.

Рис. 2.22. Коммуникационная связность

При последовательных связях выход одной функции служит входными данными для следующей функции. Связь между элементами на диаграмме является более тесной, чем на рассмотренных выше уровнях связок, поскольку моделируются причинно-следственные зависимости (рис. 2.23).

2 С

Рис. 2.23. Последовательная связность

Полную функциональную связность между элементами характеризует наличие полной зависимости одной функции от другой. Диаграмма, которая является чисто функциональной, не содержит чужеродных элементов, относящихся к последовательному или более слабому типу связности. Одним из способов определения функционально-связанных диаграмм является рассмотрение двух блоков, связанных через управляющие дуги (рис. 2.24). При этом должно выполняться следующее условие: C = g(B) = g( f (A).

90

Выходящая дуга — это результат выполнения функции, представляющей собой доставку клиенту заказанного продукта.

ПродавецТранспорт

Исполнитель Отправитель

Оборудование

Рис. 2.25. Диаграмма А0 «Продажа заказного продукта»

В качестве «Управления» рассматривается информация об условиях взаимоотношений продавца (отправителя) и покупателя, изложенных в договоре на поставку. Далее процесс декомпозируется на соответствующие основным этапам процессы «Получить заказ клиента», «Выполнить заказ», «Получить оплату заказа» и «Отправить заказ клиенту». Соответствующая диаграмма представлена на рис. 2.26.

Этап 1 — «Получить заказ клиента». Входом является «информация о заказе», получаемая от клиента. Этому входу соответствует дуга I1, которая переносится с родительской диаграммы. Выходом является «Заказ», содержащий: «Описание продукта» (передается блоку «Выполнить заказ») и «Адрес клиента» (передается блоку «Отправить заказ клиенту»). Механизмом является дуга M1 — «Продавец», который обеспечивает исполнение этапа.

Этап 2 — «Выполнить заказ». Дуга «Описание продукта» является управляющей, т.к. она предписывает, каким образом должно происходить выполнение заказа. Входом являются «Материалы, детали», используемые при производстве продукта, а выходом — «Готовый продукт» (передается блоку «Отправить заказ клиенту»). Кроме того, выходом является «Информация о выполнении заказа», которая передается блоку «Получить оплату заказа» в качестве управляющего сигнала. Механизм блока представлен дугами «Исполнитель» и «Оборудование».

Этап 3 — «Получить оплату заказа». Входом являются «Деньги», получаемые от клиента. Этому входу соответствует дуга I3, которая переносится с родительской диаграммы. Выходом является «Информация об оплате», которая передается блоку «Отправить заказ клиенту» в качестве управляющего сигнала. Механизмом является дуга M1 — «Продавец», который обеспечивает исполнение этапа.