Моделирование бизнес-процессов / Моделирование бизнес-процессов / ! Функционально-структурный анализ

Описание функций и объектов системы предназначено для раскрытия функционального содержания системы и производится с помощью графического языка блоков и дуг. Иногда возникают моменты, когда графика функциональной модели, основанная на статической точке зрения, недостаточно описывает динамику системы, т.е. описания как именно действует система или как она должна функционировать. Для описания динамики системы используется два понятия - свойства системы и действия (правила выполнения ее функций). Используя эти понятия, IDEF0 предоставляет возможность уточнять диаграмму с помощью примечаний, описывающих ее динамику. Понимание системы будет не полным, пока не определены свойства функций и объектов. СВОЙСТВА - это численные и текстовые описания нефункциональных характеристик функций и данных системы в виде именованных величин, описывающих важные аспекты объектов и функций системы. Например, к свойствам объектов относятся скорость, объем и частота доступа, место, время и частота выполнения функций. Свойства статичны по времени - например, базы данных имеют фиксированные размеры с ожидаемой и устойчивой скоростью наполнения в течение некоторого периода времени. Свойства связаны с требованиями системы, которые должны удовлетворяться, иначе система не будет правильно функционировать. Свойства определяются с помощью соответствующих меток. Метка свойства - это замечание "с квадратом", описывающее это свойство, и соединенное с блоком или дугой с помощью зигзагообразной линии. На диаграмму помещаются описания не всех свойств конкретного блока или дуги, а только тех, которые проясняют содержание диаграммы. Для каждого блока или дуги должен составляться глоссарий, связанный с их свойствами. Информация из глоссария может использоваться при составлении словаря данных, что обес-печивает простоту поиска описаний и их доступность. ДЕЙСТВИЯ определяют то, что необходимо для правильного выполнения функций, и каковы будут возможные результаты их выполнения. Законченные функциональные диаграммы IDEF можно считать диаграммами ограничений, потому что они отражают ограничения, накла-дываемые функциями системы, друг на друга, и представляют собой как бы моментальный снимок всех дуг управления, ограничивающих функцию в какой-либо момент работы системы. Не все ограничения на функцию действуют одновременно, в большинстве случаев в какой-либо момент времени на каждую отдельную функцию действуют только некоторые ограниче-ния. Действие может определяться, как работа функции после того, как она "включается" посредством некоторых ее входов/управлений для создания выходов. Таким образом, каждое конкретное действие может использовать не все возможные управления и входы и производить не все возможные выходы. Количество возможных действий функции зависит исключительно от количества возможных взаимодействий ее данных, а не от количества входящих в блок дуг. В IDEF описание правил действия представляется в виде примечаний, предназначенных для описания некоторой функции конкретной модели при отдельном сочетании управления, входа и выхода.

Правила действия формулируется в соответствии с синтаксисом: [Модель/] блок * действие : предусловия--> постусловия и включают:

• имя модели, к которой относится правило, задается в начале правила в том случае, если одновременно могут рассматриваться правила действия более чем для одной модели;

• номер блока позволяет задать правилу уникальное имя для идентификации определенного блока модели;

• уникальный идентификатор действия позволяет задать правилу уникальное имя. Действие идентифицирует одно правило действия для конкретного блока номер которого задан. Сочетание блока и действия однозначно идентифицирует одно правило действия в модели;

• предусловия - это то, что требуется для действия;

• постусловия - это то, является результатом действия.

Например, для функции блок правило действия определяется так: если истинны предусловия, то функция блок выполняется и постусловия делаются истинными. Предусловия и постусловия представляют собой логические выражения, построенные с помощью ICOM-кодов, где каждый ICOM-код идентифицирует единичную дугу управления, входную или выходную дугу конкретного блока. Логические операторы AND, OR и NOT вместе со скобками представляют средства для записи различных сложных логических выражений. Это пример правила действия, которое утверждает необходимость участия всех входных дуг, дуг управления и выходных дуг в действии конкретного блока. Особые ситуации правильного действия блока:

• необходимо отсутствие одной или нескольких дуг. Дуги, не участвующие в конкретном действии, отмечаются горизонтальным штрихом (символизирующим NOT) над ICOM-кодом, если они входят в предусловие. Это означает, что объекты, представляемые этой дугой, должны отсутствовать для того, чтобы действие было выполнено.

• в процессе действия для производства выходов используются только некоторые из имею-щихся дуг. Если входная дуга или дуга управления не участвуют в действии, они просто опускаются в предусловии. Аналогично если только часть выходов блока производится во время действий, то ICOM-коды для этих не создаваемых выходов опускаются в постусловиях.

• полное использование входов или управления в процессе действия. В таких случаях эти входные дуги и дуги управления перечисляются в постусловии со штрихом отрицания NOT над ними. Это означает, что объекты, представленные данными дугами, использованы во время действия функции и недоступны для других блоков или будущих действий.

При моделировании иногда возникают ситуации, в которых аналитику трудно определить все способы действия функции в процессе работы системы. В этих случаях производится построение таблиц истинности, первоначально разработанных в логическом исчислении высказываний и часто применяемых в общей теории систем. Для описания действий каждого блока таблица истинности, представляет собой декартово произведение всех возможных сочетаний присутствия ("true" или Т) и обязательного отсутствия ("false" или F) входных дуг, дуг управления и выходных дуг. Каждый столбец такой таблицы становится тогда потенциальным правилом действия. Если не имеет значения, принимает ли конкретная дуга участие в действии, используется буква D. Обычно не все, что входит в таблицу, становится правилом действия, но каждое действие в таблице определено.

IDEF0-методология представляет собой четко формализованный подход к созданию структурно-функциональных моделей изучаемой системы. Иерархическая совокупность IDEF0-диаграмм образует модель системы, которая носит качественный, описательный, декларативный характер. Она принципиально не может ответить на вопросы о том, как протекают процессы в системе во времени и в пространстве, каковы их характеристики и в какой мере удовлетворяются (или не удовлетворяются) требования, предъявляемые к системе. Все эти вопросы с неизбежностью возникают после того, как определен самый нижний уровень декомпозиции, т.е. определены функции нижнего уровня, с помощью которых работает система. В этом случае рекомендуется переходить к другим моделям - математическим, имитационным моделям, описывающим процессы в функциональных блоках IDEF0-модели. По терминологии, принятой в системологии, IDEF0 - модели относятся к классу концептуальных моделей, которые являются основой построения математических моделей. Пытаться «нагрузить» концептуальную модель количественными соотношениями не следует - это разные уровни абстракции. Этим объясняется существование специальной методологии IDEF2, предназначен-ной для моделирования динамических процессов в функциональных моделях. В отсутствии стандарта, регламентирующего применение методологии IDEF2, целесообразно ставить вопрос о наполнении IDEF0-структур количественным содержанием, т.е. о создании методики построения моделей, адекватно описывающих процессы в изучаемой системе, во времени (динамике). Описание и количественная оценка преобразований требуют создания математических моделей, разворачивающиеся во времени, которые должны отображать (имитировать) физические, экономические, организационные, финансовые, логические и т.п. отношения между сущностями, входящими в IDEF0-модель.

Метод IDEF1, разработанный Т.Рэмей (T.Ramey), основан на подходе П.Чена и позволяет построить модель данных, эквивалентную реляционной модели в третьей нормальной форме. IDEF1 является методом изучения и анализа, в отличие от очень сходного по терминологии и семантике стандарта IDEF1X, предназначенного для разработки структуры реляционных баз данных и оперирующего с конкретными объектами физического мира.

Деятельность любого предприятия можно представить как непрерывное изменение состояния физических и интеллектуальных объектов, имеющих отношение к предприятию, таких как сотрудники, средства производства, производимые продукты, идеи, финансы и т.д.. Для эффективного менеджмента этим процессом, каждое изменение того или иного объекта должно иметь свое документальное отображение. При построении информационной модели проектировщик всегда оперирует с двумя основными глобальными областями, каждой из которой соответствует множество характерных объектов. Первой из этих областей является реальный мир, или же совокупность физических и интеллектуальных объектов, таких, как люди, места, вещи, идеи и т.д., а также все свойства этих объектов и зависимости между ними. Второй же является информационная область. Она включает в себя существующие информационные отображения объектов первой области и их свойств. Информационное отображение, по существу, не является объектом реального мира, однако изменение его, как правило, является следствием некоторого изменения соответствующего ему объекта реального мира. Методология IDEF1 разработана как инструмент для исследования статического соответствия вышеуказанных областей и установления строгих правил и механизмов изменения объектов информационной области при изменении соответствующих им объектов реального мира. Для эффективного менеджмента этим процессом, каждое изменение того или иного объекта должно иметь свое документальное отображение. Этими отображениями служат личные дела сотрудников, отчеты, рекламная продукция, служебные записки и т.д. Их совокупность можно определить, как информационная область предприятия, а движение информации (например, документооборот) и называется информационными потоками. Очевидно, что любому бизнес процессу, а также любому изменению физических объектов должен соответствовать определенный информационный поток. Более того, руководство, при построении стратегических планов развития и управлении деятельностью предприятия, (издавая приказы, распоряжения и т.д.), фактически руководствуется информационными потоками и вносит в них изменения, таким образом осуществляя информационный менеджмент. Стандарт IDEF1 был разработан как инструмент для анализа и изучения взаимосвязей между информационными потоками в рамках деятельности предприятия. Целью подобного исследования является дополнение и структуризация существующей информации и обеспечение качественного менеджмента информационными потоками. Необходимость в подобной реорганизации информационной области, как правило, возникает на начальном этапе построения корпоративной информационной системы, и методология IDEF1 позволяет достаточно наглядно обнаружить "черные дыры" и слабые места в существующей структуре информационных потоков. Применение методологии IDEF1, как инструмента построения наглядной модели информационной структуры предприятия по принципу «Как должно быть» позволяет решить следующие задачи:

• выяснить структуру и содержание существующих потоков информации на предприятии;

• определить какие проблемы, выявленные в результате функционального анализа и анализа потребностей, вызваны недостатком управления соответствующей информацией;

• выявить, информационные потоки, требующие дополнительного управления для эффективной реализации модели.

С помощью IDEF1 происходит изучение существующей информации о различных объектах в области деятельности предприятия. Характерно то, что IDEF1-модель включает в рассмотрение не только автоматизированные компоненты, базы данных и соответствующую им информацию, но также и реальные объекты, такие как сами сотрудники, кабинеты, телефоны и т.д. Миссия методологии IDEF1 состоит в том, чтобы выявить и четко постулировать потребности в информационном менеджменте в рамках коммерческой деятельности предприятия. В отличие от методов разработки структур баз данных (например, IDEF1X), IDEF1 является аналитическим методом и используется преимущественно для выполнения следующих действий:

• определения самой информации и структуры ее потоков, имеющей отношение к деятельности предприятия;

• определение существующих правил и законов, по которым осуществляется движение ин-формационных потоков, а также принципов управления ими;

• выяснение взаимосвязей между существующими информационными потоками в рамках предприятия;

• выявление проблем, возникающих вследствие недостатка качественного информационного менеджмента.

Результаты анализа информационных потоков могут быть использованы для стратегиче-ского и тактического планирования деятельности предприятия и улучшения информационного менеджмента. Однако основной целью использования методологии IDEF1 все же остается исследование движения потоков информации и принципов управления ими на начальном этапе процесса проектирования корпоративной информационно-аналитической системы, которая будет способствовать более эффективному использованию информационного пространства. Наглядные модели IDEF1 обеспечивают базис для построения мощной и гибкой информационной системы.

IDEF1 является аналитическим методом и используется для определения:

• информации и структуры ее потоков, имеющей отношение к деятельности предприятия;

• существующих правил и законов, по которым осуществляется движение информационных потоков, а также принципов управления ими;

• взаимосвязей между существующими информационными потоками в рамках предприятия;

• проблем, возникающих вследствие недостатка качественного информационного менеджмента.

Методология IDEF1 позволяет на основе простых графических изображений моделировать информационные взаимосвязи и различия между:

• реальными объектами;

• физическими и абстрактными зависимостями, существующими среди реальных объектов;

• информацией, относящейся к реальным объектам;

• структурой данных, используемой для приобретения, накопления, применения и управления информацией.

Одним из основных преимуществ методологии IDEF1 является обеспечение последовательного и строго структурированного процесса анализа информационных потоков в рамках деятельности предприятия. Другим отличительным свойством IDEF1 является широко развитая модульность, позволяющая эффективно выявлять и корректировать неполноту и неточности существующей структуры информации, на всем протяжении этапа моделирования. При построении информационной модели проектировщик всегда оперирует с двумя основными глобальными областями, каждой из которой соответствует множество характерных объектов. Первой из этих областей является реальный мир, или же совокупность физических и интеллектуальных объектов, таких, как люди, места, вещи, идеи и т.д., а также все свойства этих объектов и зависимости между ними. Второй же является информационная область. Она включает в себя существующие информационные отображения объектов первой области и их свойств. Информационное отображение, по существу, не является объектом реального мира, однако изменение его, как правило, является следствием некоторого изменения соответствующего ему объекта реального мира. Методология IDEF1 разработана как инструмент для исследования статического соответствия вышеуказанных областей и установления строгих правил и механизмов изменения объектов информационной области при изменении соответствующих им объектов реального мира.

Методология IDEF1 разделяет элементы структуры информационной области, их свойства и взаимосвязи на классы. Центральным понятием методологии IDEF1 является понятие СУЩНОСТИ. Класс сущностей представляет собой совокупность информации, накопленной и хранящейся в рамках предприятия и соответствующей определенному объекту или группе объектов реального мира. Основными концептуальными свойствами сущностей в IDEF1 являются:

• устойчивость. Информация, имеющая отношение к той или иной сущности постоянно нака-пливается;

• уникальность. Любая сущность может быть однозначно идентифицирована из другой сущности.

Каждая сущность имеет своё имя и атрибуты. АТРИБУТЫ представляют собой характерные свойства и признаки объектов реального мира, относящихся к определенной сущности. Класс атрибутов представляет собой набор пар, состоящих из имени атрибута и его значения для оп-ределенной сущности. Атрибуты, по которым можно однозначно отличить одну сущность от другой называются ключевыми атрибутами. Каждая сущность может характеризоваться несколькими ключевыми атрибутами. Класс взаимосвязей в IDEF1 представляет собой совокупность взаимосвязей между сущностями. Взаимосвязь между двумя отдельными сущностями считается существующей в том случае, класс атрибутов одной сущности содержит ключевые атрибуты другой сущности. Каждый из вышеописанных классов имеет свое условное графиче-ское отображение, согласно методологии IDEF1. На рис. 1 приведен пример IDEF1 – диаграммы. На ней представлены две сущности с именами “Отдел” и “Сотрудник” и взаимосвязь между ними с именем “работает в”. Имя взаимосвязи всегда выражается в глагольной форме. Если же между двумя или несколькими объектами реального мира не существует установленной зависимости, то с точки зрения IDEF1, ме-жду соответствующими им сущностями взаимосвязь также отсутствует.

В настоящее время на основе совершенствования методологии IDEF1 создана ее новая версия - методология IDEF1X, разработанная с учетом таких требований, как простота изуче-ния и возможность автоматизации. IDEF1X-диаграммы используются рядом распространенных CASE-средств (в частности, ERwin, Design/IDEF).

IDEF1X - методология моделирования данных, основанная на семантике, т.е. на трактовке данных в контексте их взаимосвязи с другими данными. Методология IDEF1X используется для создания информационной модели в виде набора ERD-диаграмм, которые представляют собой структуру информации, необходимой для поддержки функций производственной системы или среды. Диаграммы “Сущность-связь”(ERD) предназначены для разработки моделей данных и обеспечивают стандартный способ определения данных и отношений между ними. С помощью ERD осуществляется детализация хранилищ данных проектируемой системы, а также документируются сущности системы и способы их взаимодействия, включая идентификацию объектов, важных для предметной области(сущностей), свойств этих объектов (атрибутов) и их отношений с другими объектами(связей).Нотация была введена Ченом (Chen) и получила дальнейшее развитие в работах Баркера (Barker). Методология IDEF1X определяет стандарты терминологии, используемой при информационном моделировании, и графического изображения типовых элементов на диаграммах. IDEF1X является методом разработки реляционных БД основанном на применении условного синтаксиса, специально разработанного для построения концептуальных схем. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ СХЕМА - универсальное представление структуры данных в рамках предприятия, независимое от конечной реализации БД и аппаратной платформы. IDEF1X является статическим методом проектирования логической структуры БД после того, как все информационные ресурсы исследованы (например, с помощью метода IDEF1), определены с помощью функциональной модели информационные потоки предприятия и принято решение о внедрении реляционной БД, как части корпоративной ИС. Однако, в связи с тем, что методология IDEF1X разработана специально для построения реляционных ИС, то создаваемая аналитиком IDEF1X-модель является некорректной для при-менения методов объектно-ориентированной реализации. IDEF1X не следует применять для построения не реляционных систем:

• IDEF1X требует от проектировщика определить ключевые атрибуты, для того чтобы отли-чить одну сущность от другой, в то время как объектно-ориентированные системы не тре-буют задания ключевых ключей, в целях идентификации объектов;

• в тех случаях, когда более чем один атрибут является однозначно идентифицирующим сущность, проектировщик должен определить один из этих атрибутов первичным ключом, а все остальные вторичными.

Поэтому, если существует необходимость проектирования объектно-ориентированной системы, то лучше избрать другие методы моделирования.

Основным преимуществом IDEF1X, по сравнению с другими многочисленными методами разработки реляционных баз данных, такими как ER и ENALIM является жесткая и строгая стандартизация моделирования. Установленные стандарты позволяют избежать различной трактовки построенной модели, которая, несомненно, является значительным недостатком ER. По сравнению с обычным (неупорядоченным) способом проектирования БД преимущества IDEF1X моделей заключается в том, что система сама отслеживает переносимость ключевых признаков к зависимым сущностям. Другой немаловажный момент- структура БД может быть экспортирована в формат внешних (« коммерческих» ) СУБД с архитектурой клиент-сервер без каких-либо доработок.