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

UOB (Unit Of Behavior, единица поведения) или UOW (Unit Of Work, activity, единица работы) - центральные компоненты модели, предназначенные для описания процесса, действий, принимаемых решений и других процедур, происходящих в системе. В IDEF3 каждый функциональный элемент, изображенный в виде блока, представляет собой определенный сценарий моделируемого процесса и может являться частью другой функции. Следует особо отметить, что стандарт и методология IDEF3 рассматривают функциональный элемент как некоторое обобщенное представление действия или события, то есть как представление некоторого типа действий, которое может иметь в различных ситуациях различные характеристики и свойства. Совокупность этих характеристик и свойств превращает действие, представляемое на диаграмме как некоторый тип действия, в конкретный его экземпляр или образец. Например, действие «Выписать инструмент со склада» может выполняться по-разному:

• просто выписать требование;

• проверить наличие нужного инструмента на складе, зарезервировать часть инструмента, уточнить в техническом отделе соответствие инструмента требованиям техпроцесса, вы-полнить какие-то другие действия и выписать накладную;

• представить процесс выписки требования как набор действий, которые могут выполняться в различном порядке, часть из которых может выполняться или не выполняться в конкретном случае. На IDEF3-диаграммах UOW изображаются прямоугольниками с прямыми углами и имеют идентифицирующие их атрибуты, расположенные в специальных полях, как показано на рисун-ке 5:

• имя, уникальное в рамках данного описания, выраженное отглагольным существительным, обозначающим процесс действия или события, одиночным или в составе словосочетания, содержащее такое существительное с поясняющими словами. При использовании словосо-четания другое имя существительное зависит от отглагольного существительного, и ото-бражает основной выход (результат) функции (например, "Автоматизированное проектиро-вание редуктора"). В процессе моделирования, поскольку модель может уточняться и ре-дактироваться, имя существительное в имени блока может изменяться. Располагается в центральном поле;

• номер блока, состоящий из номера родительской работы и порядкового номера на текущей диаграмме. Идентификатор присваивается при создании и не меняется никогда, даже если блок будет удален, то его идентификатор не будет использоваться для нумерации других функций.Порядковый номер определяет его место в диаграммах сценария и располагается в левом нижнем поле.

Любая UOW может иметь ассоциированный документ, который включает текстовое описание компонентов функции:

• OBJECTS (объекты) - часть документа, в котором перечислены физические объекты, являющиеся составной частью UOW. Описания объектов UOW позволяет определить, когда объект: является агентом, а не процессом; изменяется в результате процесса; участвует в процессе без влияния на него или создается/удаляется в процессе. Например, объектами редуктора являются: верхняя и нижняя крышка редуктора, тихоходный и быстроходный валы, крышки подшипников, уплотнитель-ные детали, резьбовые детали и т.д.;

• FACTS (факты) - часть документа, в котором перечислены сведения о UOW или объектах, входящих в UOW, включая их свойства, и отношения, которые существуют или создаются во время моделируемого процесса. Факты UOW могут также содержать такие свойства, как длительность, частота и или стоимость процесса. Например, «наличие ОС Windows, MS Office»

• DESCRIPTION (описание) - часть документа, в котором содержится дополнительное текстовое описание UOW, которое впоследствии будет использоваться в глоссарии UOW. Например, описанием может быть «расчет и вычерчивание деталей редуктора»;

• CONSTRAINTS (ограничения) - часть документа, содержащая ограничивающие данные, накладываемые на функцию, и представляющие собой факты о UOW, обеспечивающие существование UOW до их выполнения, во время и после их окончания. Ограничениями обычно являются условия, оговаривающие сроки начала процесса, его продолжения или окончания. Например, "автоматизированное проектирование редуктора требует наличие установленного ПО: AutoCAD, версии не ниже 2000 и APM Win Machine".

Обычно эксперт предметной области передает аналитику текстовое описание сценария. В дополнение к этому может существовать документация, описывающая интересующие процессы. Из всей этой информации аналитик должен составить список кандидатов на UOW и кандидатов на объекты (существительные, обозначающие результат выполнения UOW), которые необходимы для перечисленных в списке UOW . В некоторых случаях целесообразно создать графическую модель для представления ее эксперту предметной области. Графическая модель может быть также создана после сеанса сбора информации для того, чтобы детали форматирования диаграммы не смущали участников. Поскольку разные фрагменты модели IDEF3 могут быть созданы разными группами аналитиков в разное время, IDEF3 поддерживает простую схему нумерации UOW в рамках всей модели. Разные аналитики оперируют разными диапазонами номеров, UOW при этом независимо. Пример выделения диапазона приведен в таблице:

IDEF3 позволяет внести информацию в модель различными способами. Например, логика взаимодействия может быть отображена графически в виде комбинации перекрестков. Та же информация может быть отображена в виде объекта ссылки типа ELAB (Elaboration). Это по-зволяет аналитику вносить информацию в удобном в данный момент времени виде. Важно учитывать, что модели могут быть реорганизованы, например, для их представления в более презентабельном виде. Выбор формата для презентации часто имеет важное значение для организации модели, поскольку комбинация перекрестков занимает значительное место на диаграмме и использование иерархии перекрестков затрудняет расположение UOW на диаграмме.

СВЯЗИ (стрелки). Возможный порядок или очередность выполнения действий описыва-мого процесса в IDEF3 задается связями. Связи используются, чтобы непосредственно описать отношения между функциональными блоками. Эти отношения, в зависимости от описываемого процесса, могут быть постоянными, временными, логическими, причинными, условными, природными и другими. В IDEF3 стрелка, как элемент диаграммы описания процесса, необходима для связи элементов диаграммы, указания взаимоотношения UOW и описания динамики происходящих пр-цессов. Связи в IDEF3 однонаправлены и могут быть направлены куда угодно, но обычно диа-граммы IDEF3 стараются построить так, чтобы связи были направлены слева направо. Имя стрелки должно ясно идентифицировать отображаемый объект. В IDEF3 диаграммах описания процесса используются различные типы связей, что дает возможность аналитикам фиксировать дополнительную информацию о специфике отношений между элементами диаграммы. Для отображения временной последовательности выполнения сценариев в диаграммах описания процесса используются два типа связей: связи старшинства и относительные связи (связи неопределенного типа), которые могут быть определены пользователем. В большинстве случаев для описания процессов достаточно простых связей старшинства, но в IDEF3 аналитику предоставляется возможность самому определить особенности связи, описав её в соответствующей форме. Для описания специфических отношений между элементами предназначены четыре дополнительных типа связей. Символы, которые представляют каждый тип связей, изображены на Рис. 1.

Связи старшинства подразделяются на простые связи старшинства (Simple Precedence Links) и принуждающие связи старшинства (Constrained Precedence Links). Связи неопределенного типа между модулями UOB изображаются пунктирной линией. Они указывают, что между модулями существуют некоторые отношения, но на момент описания процесса они не определены. Все связи IDEF3 описания нумеруются. Подобно процессам, нумерация стрелок произво-дится последовательно согласно порядку, в котором они добавлены. Номера стрелок содержат префикс "L" и назначенного, последовательного номера. При этом, связи старшинства обозначаются символом PL (от «precedence link») и порядковым номером, а связи неопределенного типа символом DL (от «dashed link») и своим порядковым номером. В диаграммах IDEF3 между элементами используются три типа стрелок представляющих отношения между элементами в моделируемой системе: старшинства, объектного потока и относительная.

Стрелки типа PRECEDENCE выражают временные отношения старшинства между единицами UOW диаграммы. Показывает, что UOW-источник должен закончиться прежде, чем UOW-цель начнется. Графически стрелка старшинства рисуется слева направо или сверху вниз сплошной линией с одиночной стрелкой. Пример простой связи старшинства приведен на рис. 3. В данном примере модуль А является источником связи, а модуль В её местом назначения. Также говорят, что модуль А является предшественником модуля В, а модуль В является преемником модуля А.

Стрелки сдерживания старшинства. Данный вид связи не используется ни в одном из CASE-продуктов, поддерживающих методологию IDEF3. Эти связи добавляют дополнительные условия к системе, которые не только описывают, как система работает, но и как устанавливаются требования к тому, как система должна себя вести. В дополнение к семантике запуска связей простого старшинства сдерживаемые связи старшинства указывают, что:

• элементу А должен предшествовать элемент В;

• элементу В должен предшествовать элемент A;

• любой элемент должен сопровождаться элементом B, и что элементу B должен предшест-вовать элемент A.

Существует также обобщенное представление сдерживаемых связей предшествования, когда в процессе разработки модели совершенно не понятно, какая именно связь предшествования должна использоваться, но ясно, что должна использоваться именно сдерживаемая связь предшествования. Принуждающие связи старшинства добавляют смысловую нагрузку простым связям, определяя порядок предшествования действий. Двойные однонаправленные стрелки на верхней схеме рисунка 4 задают правило – действие модуля 1 должно предшествовать действию модуля 2. Средняя схема на рисунке 4 задает правило предшествования действий модуля В действиям модуля А. Последняя схема определяет, что модули А и В должны предшествовать друг другу. Таким образом, принуждающие связи старшинства добавляют нормативный компонент описанию схемы процесса, определяя не как выполняются действия модулями, а как они должны выполняться.

Использование стрелок относительной связи RELATIONAL LINK указывает на тот факт, что между взаимодействующими элементами диаграммы описания процесса существует отношения неопределенного типа. Используется для изображения связей между единицами UOW, а также между единицами UOW и объектами ссылок. Отношение показывает, что стрелка является альтернативой стрелке Precedence или потоку объектов (Object Flow) в смысле задания последовательности выполнения UOW - UOW-источник не обязательно должна закончиться, прежде чем UOW-цель начнется. Более того, UOW-цель может закончиться прежде, чем закончится UOW-источник. Относительные связи графически показываются пунктирными линиями.

Стрелки потока объектов. Тип связи OBJECT FLOW наследует все свойства простой связи старшинства и выражает перенос одного или нескольких объектов от одного функционального элемента к другому. Связь применяется для описания того факта, что объект используется в двух или более еди-ницах UOW, например, когда объект порождается в одной UOW и используется в другой. Значение связи потока объектов: между UOW элементов происходит передача объек-та/объектов, причем первый элемент UOW должен завершиться прежде, чем начнет выполняться следующий. Графически стрелки этой связи показываются сплошная линия с двойной стрелкой (см. Рис. 6 Представление связи поток объектов). Тип связи поток объектов предложен разработчиками CASE-средств, поддерживающих моделирование в стандарте IDEF3.

JUNCTION (перекресток, узел). Методология IDEF3 включает элемент «перекресток», что позволяет описать логику взаимодействия между множеством событий и временной синхронизации активизации элементов диаграмм IDEF3. Перекрестки обеспечивают аналитика инструментом, описывающим возможные ветвления и параллельность выполнения ряда действий в описываемом процессе, усиливают описание временных отношений и отношений очередности выполнения различных частей процесса. Окончание одной UOW может служить сигналом к началу нескольких UOW , или же одна UOW для своего запуска может ожидать окончания нескольких UOW.

Перекрестки используются для отображения логики отношений между множеством событий и временной синхронизации активизации элементов диаграмм IDEF, т.е. для отображения логики взаимодействия стрелок (потоков) при слиянии/разветвлении или для отображения множества событий, которые могут или должны быть завершены перед началом следующей UOW. Перекресток не может использоваться одновременно для слияния и для разветвления. В отличие от IDEF0 и DFD в IDEF3 стрелки могут сливаться и разветвляться только через перекрестки. Различают перекрестки для слияния (Fan-in Junction) и разветвления (Fan-out Junction) стрелок. Примеры изображения перекрестков приведены на рисунке 1. Перекресток не может использоваться одновременно для слияния и для разветвления. Все перекрестки на диаграмме нумеруются, каждый номер имеет префикс J. При внесении перекрестка в диаграмму необходимо указать тип перекрестка, указывающий логику и временные параметры отношений между элементами диаграммы.

Для последующего изложения материала необходимо ввести понятие «график запуска». ГРАФИК ЗАПУСКА – это визуальное отображение временной последовательности выполнения UOW. Возможный график запуска для ситуации представленной на рис. 3. Визуальное отображение на графике запуска временной последовательности выполнения UOW поможет правильно понять, как перекрестки описывают логику отношений между элементами диаграммы описания процессов и каким образом перекрестки позволяют синхронизировать по времени выполнение UOW. Стандарт IDEF3 предусматривает, что каждый перекресток может выполнять одну из логических функций И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, быть синхронным или асинхронным. Узлы на диаграммах обозначаются символом J (от Junction) и порядковым номером. Такое разделение позволяет учитывать в диаграммах описания процессов синхронизацию времени активизации:

• Asynchronous AND - асинхронное "И". При слиянии требуется, чтобы все предшествую-щие процессы были завершены. При разветвлении требуется, чтобы все следующие про-цессы были запущены;

• Synchronous AND - синхронное "И". При слиянии требуется, чтобы все предшествующие процессы завершались одновременно. При разветвлении требуется, чтобы все следующие процессы запускались одновременно;

• Asynchronous OR - асинхронное "ИЛИ". При слиянии требуется, чтобы один или несколько предшествующих процессов были завершены. При разветвлении требуется, чтобы один или несколько следующих процессов были запущены;

• Synchronous OR - синхронное "ИЛИ". При слиянии требуется, чтобы один или несколько предшествующих процессов завершались одновременно. При разветвлении требуется, чтобы один или несколько следующих процессов запускались одновременно;

• Exclusive OR - исключающее "или". При слиянии требуется, чтобы только один предше-ствующий процесс завершен. При разветвлении требуется, чтобы запускался только один следующий процесс.

На одной диаграмме IDEF3 может быть присутствовать несколько перекрестков различ-ных типов, причем некоторые сочетания перекрестков слияния/разветвления могут привести к логическим несоответствиям. Во избежание таких ситуаций следует соблюдать следующие правила:

• каждому перекрестку для слияния должен предшествовать перекресток для разветвления;

• перекресток для слияния "И" не может следовать за перекрестком для разветвления типа синхронного или асинхронного "ИЛИ";

• перекресток для слияния "И" не может следовать за перекрестком для разветвления типа исключающего "ИЛИ";

• перекресток для слияния типа исключающего "ИЛИ" не может следовать за перекрестком для разветвления типа "И";

• перекресток, имеющий одну стрелку на одной стороне, должен иметь более одной стрелки на другой.

Для описания отношений между модулями UOB в IDEF3 используется термин активизация (activation). Под активизациями понимается возможный набор состояний части или всех модулей UOB, удовлетворяющих временным или логическим условиям, заданным схемой, при которых активизируется один или несколько изображенных на схеме модулей. Для наглядного представления во времени очередности включения и выключения модулей UOB сложных схем рекомендуются так называемые планы активизации (activation plots) – графики запуска, на которых во времени изображается очередность выполнения действий. На следующих рисунках приведены примеры использования комбинаций перекрестков в виде сценариев IDEF3 и соответствующих им планов активизации. Обратите внимание, каким образом изменение асинхронных узлов (рис. 4) на синхронные изменяет временную диаграмму выполнения операций модулями UOB.

Диаграмма сети изменения состояний объектов (OSTN) отражает объектный взгляд на процесс. Она пронизывает все диаграммы процессов и объединяет в себе все возможные переходы. Диаграммы OSTN используются для иллюстрации трансформаций детали, которые происходят на каждой стадии обработки. OSTN-диаграммы дают возможность графически представить как одни виды объектов преобразуются в другие виды объектов или изменяют свое состояние в ходе выполнения рассматриваемого процесса. Если диаграммы PFDD рассматривают технологический процесс "с точки зрения наблюдателя", то диаграммы OSTN позволяет рассматривать тот же самый процесс "с точки зрения объекта". Состояния объектов и кривые переходов являются ключевым элементом диаграммы OSTN. Для представления состояния объекта используется круг с наименованием объекта внутри окружности, а изменения состояниями – соединительными линиями (рис.1).

Состояние объекта описывается фактами и ограничениями, которые должны выполняться для нахождения объекта в данном состоянии. Условия входа определяют требования для перехода объекта в заданное состояние. Условия выхода говорят о ситуации, в которой объект выходит из заданного состояния. Эти ограничения описываются в списке свойств. Кривые переходов состояний задают возможные способы изменения состояний объектов. Часто удобно подчеркивать участие процессов в изменении состояний объектов. Смысловое содержание понятия объекта определяется самим пользователем. Если под объектами понимаются отдельные детали, узлы, модули, блоки и агрегаты, то диаграммы OSTN могут быть использованы, например, для описания процесса сборки готового изделия на промышленном предприятии. Для представления различных состояний одного и того же объекта также используется символ в виде круга, внутри которого содержится наименование объекта и характеристика или описание его состояния (рис. 2).

На рис.3 представлено отображение процесса окраски с точки зрения OSTN диаграммы. Состояния объекта (в данном случае детали) и изменение состояния являются ключевыми понятиями OSTN диаграммы. Состояния объекта отображаются окружностями, а их изменения направленными линиями. Каждая линия имеет ссылку на соответствующий функциональный блок UOW, в результате которого произошло отображаемое ей изменение состояния объекта.

Для изображения последовательностей переходов объектов из одного вида в другой и изображения перехода одного и того же объекта из одного состояния в другое в OSTN диаграммах используются СВЯЗИ ПЕРЕХОДОВ (Transition Links). Связи переходов могут быть слабыми (Weak Transition Link) и сильными (Strong Transition Link). Слабые связи переходов изображаются сплошными простыми стрелками, как на рисунке 4, и говорят о том, что объекту вида В предшествует объект вида А или что состоянию В некоторого объекта предшествует его состояние А.

Сильные связи переходов изображаются двойными однонаправленными стрелками, как на рисунке 5, и подчеркивают, что объекту вида В должен предшествовать объект вида А или что состояние В объекта достижимо только из состояния А. Примером сильной связи может служить переход воды из твердого состояния в жидкое.

В диаграммах OSTN используются те же виды ссылок, что и в диаграммах PFDD. Исключение составляет лишь ссылка типа «GO TO», которая используется только в диаграммах потоковых процессов PFDD. Ссылки могут относиться как к символу объекта, так и к связи перехода (рис. 6). Соответственно, они интерпретируются как действия, которые необходимо осуществлять для поддер-жания объекта в данном виде или состоянии, или как действия, которые необходимы для преобразования вида или состояния объекта. Для иллюстрации временных соотношений между действиями процессов и переходов состояний объектов в OSTN предлагается использовать ИНТЕРВАЛЬНЫЕ ДИАГРАММЫ. Примеры возможных интервальных диаграмм для верхней схемы рисунка 6 представлены на рисунке 7.

Поскольку процессы поддержания объекта в определенном состоянии и его преобразования могут быть сколь угодно сложными, то допускается использование нескольких ссылок к любому элементу OSTN схемы (рис. 8).

Механизм перекрестков обеспечивает аналитика инструментом для описания и отображения логики возможных альтернативных вариантов преобразований объектов. На диаграммах OSTN перекрестки, как и символы объектов, изображаются кружками, внутри которых содержится условное обозначение логической функции, реализуемой узлом. Как и в PFDD диаграммах узлы могут быть узлами слияния и разветвления. В качестве логических функций могут использоваться И (&), ИЛИ (O) и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (X). На рисунке 9 показан пример использования узла разветвления с логической функцией ИЛИ.Эта схема обозначает, что под действиями модуля UOB объект из состояния А может перейти в одно или сразу несколько состояний из множества возможных В1, В2, …, ВN. Если бы в качестве логической функции использовалась функция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, то это говорило бы, что возможен переход только в одно из возможных состояний ВN. Использование же функции И в узле схемы отображало бы переход объекта из состояния А сразу во все состояния ВN.