Функциональное моделирование с использованием продукта AllFusion Process Modeler 4.1.4Дубейковский В.И., 2006 год Технический консультант Отдел внедрения и консалтинга Компания Интерфейс
В этой статье:
Сущность и история функционального моделированияНеизбежное постоянное усложнение систем, создаваемых человеком - искусственных организационно - технических систем в первую очередь - в разных областях деятельности, привело к осознанию необходимости (неотвратимости!) предвидеть результаты длительных и дорогостоящих работ по их созданию и к поиску инструментария для этого. Этот поиск шёл в направлении обретения способности увидеть и оценить функционирование создаваемой системы раньше, чем она будет создана физически. Решение этой задачи связано с технологией моделирования работы систем. Моделью работы системы А является система Б, способная достоверно ответить на вопросы относительно А. Одним из значительных примеров существенного развития методов моделирования с целью поддержки создания сложных систем является постановка в США в конце 1970-х - начале 1980-х годов программы создания интегрированных компьютерноподдерживаемых производств (ICAM) отразившей существенный перелом в промышленно - технической политике. Её выполнение потребовало новых методов работы, что привело к созданию методик моделирования под общим названием IDEF. В дальнейшем некоторые из разработанных методик моделирования получили статус федеральных информационных стандартов США.Такой статус Draft Federal Information Processing Standards Publications (FIPS PUBS) 183 получила 21 декабря 1993 г. и методика функционального моделирования IDEF0i, созданная в составе работ по программе ICAMii. В 1988 г. Министерство науки СССР начало поддерживать аналогичные работы в статусе Государственной научно - технической программы (ГНТП) "Технологии, машины и производства будущего". Разработка в составе этой программы компьютерно - поддерживаемых производств также привело к пониманию неизбежности функционального моделирования - как основы таких сложных проектов. Развитие компьютерной поддержки функционирования производств привело к созданию компьютерных ERPiii - систем, реализующих, в значительной степени, задачи ICAM, и базирующихся на функциональных моделях. Внедрение ERP - систем начинается, в настоящее время, как правило, с разработки функциональной модели деятельности предприятия, внедряющего ERP. И совмещения, затем, функционала ERP c функционалом подвергающегося модернизации предприятия. Следующий шаг в расширении компьютерной поддержки производства - создание систем компьютерной поддержки жизненного цикла продукции (CALSiv - систем, ИПИ в отечественной практике), потребовало создания единого информационного пространства для пулов предприятий, осуществляющих:
Что привело к серьёзному расширению потребности в функциональном моделировании. Ввиду того, что создание систем информационного сотрудничества нескольких предприятий, поддерживающих жизненный цикл продукции, не может быть решено без моделирования их совместной работы. В связи с освоением этих технологий предприятиями Российской Федерации Госстандарт России разработал и ввёл в действие регламент на функциональное моделирование "Р50.1.028 - 2001. Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования". Значительный спрос на функциональное моделирование вызывают работы по созданию систем менеджмента качества (СМК) в соответствии с международными стандартами ISO 9000:2000. Во всех перечисленных случаях создаваемая функциональная модель позволяет сформировать описание работы (функционирования) создаваемой системы и проанализировать, с её помощью, реальность предстоящих улучшений, величины необходимых затрат и другие характеристики создаваемой, или подвергающейся модернизации, системы. А также грамотно скоординировать работу подсистем. Выводы, следующие из такого анализа, позволяют принять решение о целесообразности реализации проекта системы и определить его результаты. Существенное расширение возможностей осуществления функционального моделирования принесло введение в 90-х годах истекшего века его компьютерной поддержки. Широкораспространённым современным средством компьютерной поддержки функционального моделирования является пакет прикладных программ AllFusion Process Modeler 4.1.4, поставляемый компанией Computer Associates International, Inc., США. Помимо IDEF0, AllFusion Process Modeler 4.1.4 поддерживает, также, методику моделирования информационных процессов DFD, а также методику потокового моделирования IDEF3v. Поддерживаются как монометодические модели, так и "гибридные" функциональные модели, состоящие из диаграмм в методиках IDEF0, DFD, IDEF3. IDEF0 поддерживает моделирование как материальных систем, так и систем информационных. IDEF3 также поддерживает моделирование систем обоих видов. Все методики в составе AllFusion Process Modeler 4.1.4 имеют возможность информационного пополнения модели данными о затратах на осуществление функций, о длительности выполнения функций и их повторяемости - в технологии функционально - стоимостного моделирования - Activity Based Costing (ABC). Наиболее эффективно использование этого инструментария AllFusion Process Modeler 4.1.4 - при разработке бизнес - процесс моделей в IDEF0vi. Использование IDEF0 методики позволяет разрабатывать диаграммы бизнес - процессов, что удовлетворяет требованиям разработки процессного производства и напрямую поддерживает бизнеспроцесс реинжиниринг и создание систем менеджмента качества в соответствии с требованиями ISO 9000:2000. IDEF0 основана на ранее разработанной Дугласом Т. Росс методике моделирования SADTvii. Дуглас Т. Росс широко использовал функциональное моделирование в практике работы его компании SofTech, Inc. В своей публикации по SADT методике он указывает: "Она с успехом применялась для описания большого количества сложных искусственных систем из широкого спектра областей - банковское дело, очистка нефти, планирование промышленного производства, системы наведения ракет, организация материально - технического снабжения, методология планирования, технология программирования"viii. Всё более широкое использование функциональное моделирование находит в отечественной практике. Известно использование этого инструментария предприятиями авиационной промышленности России, крупной рыболовной компанией, предприятием международных грузовых автомобильных перевозок, частным охранным предприятием, одним из отечественных металлургических комбинатов, одним из крупных выставочных комплексов, отечественными предприятиями по производству бройлеров, рядом отечественных банков, газотранспортной компанией, компанией по производству безалкогольных напитков, компаниями - автомобильными дилерами, и др.ix Функциональное моделирование является предметом обучения в ряде Российских ВУЗов. В том числе в Академии бюджета и Казначейства Министерства финансов России, в Академии народного хозяйства и др.. Симптоматично, что оно является предметом обучения в Российской Академии государственной службы (РАГС) при Президенте Российской Федерации. Кроме предприятий различных отраслей, к функциональному моделированию обращаются в России, в последнее время, местные органы власти. Краткая суть функционального моделирования в IDEF0Функциональная модель (ФМ) является средством описания работы (функционирования) той или другой системы или объектаx. Может быть использована как для анализа работы существующих систем, так и для подготовки создания новых системxi. Практически без ограничений по предметной области. Определение функциональной модели: "IDEF0 Модель: Графическое описание системы или объекта, которое разработано для определенной цели и с выбранной точки зрения. Набор из одной или большего количества IDEF0 диаграмм, которые изображают функции системы или предметной области в графике, тексте и глоссарии".xii Функциональная модель разрабатывается как некоторый набор диаграмм, текстов и глоссария. Каждая диаграмма разрабатывается как отдельный лист в формате от А4 до А1 или Customer (пользовательский) Основой функциональной модели является Activity - функция, графическим символом которой является прямоугольник (Box - в первоисточнике), в котором вписано имя функции в виде глагола или отглагольного существительного. Каждая функция (прямоугольник Activity) встраивается в ФМ четырьмя типами связей - вход (Input) - всегда стрелка, символизирующая вход, направлена слева, в левую грань прямоугольника функции; выход (Output) - всегда из правой грани прямоугольника направо; управление (Control) - всегда стрелка сверху вниз, на верхнюю грань прямоугольника; механизм (Mechanism) выполнения функции - стрелка снизу к нижней грани прямоугольника Activity - см. рис. 1. Это означает, что осуществление указанной в прямоугольнике функции приводит к преобразованию входа - в выход; что это преобразование осуществляется при помощи механизма и под управлением, символизированным стрелкой Control. Первая диаграмма ФМ называемая ТОР (верхней или контекстной) - диаграммой, имеет только один прямоугольник Activity, который символизирует работу системы в целом. Все связи на этой диаграмме являются связями моделируемой системы со средой функционирования. Каждая Activity, начиная с Activity TOP диаграммы, может быть декомпозирована (разделена) на субфункции, представляемые несколькими Activities - см. рис. 2.
Рис. 1. ТОР диаграмма функциональной модели IDEF0.
Каждая Activity на диаграмме декомпозиции также оснащается теми же 4 видами связей, что и на ТОР диаграмме; эти связи идентифицируются аббревиатурой ICOM, от Input, Control, Output, Mechanism. Каждая Activity любой диаграммы обязательно должна иметь не менее одной стрелки управления и не менее одной стрелки выхода. Оба конца любой стрелки должны быть привязаны (графически - касаться) либо к какой-либо границе диаграммы, либо к одной из сторон бокса Activity. Стрелки могут быть граничными - если они начинаются или оканчиваются на границе диаграммы, или внутридиаграммными, если они начинаются и заканчиваются на прямоугольниках Activities. Рис. 2. Диаграмма декомпозиции, разработанная в методике IDEF0.
На возникающую при формировании системы связей Activities диаграммы декомпозиции топологическую структуру IDEF0 накладывает ограничения, допускающие использование не всех связей, возможных геометрически. Диаграммы декомпозиции называются дочерними диаграммами - для диаграммы, Activity которой подверглась декомпозиции. Эта диаграмма называется родительской. Разработка функциональной модели может быть произведена как ФМ AS IS - "функциональная модель как есть", или как ФМ TO BE - "функциональная модель как должно быть". Первая из них описывает функционирование существующей системы, вторая является проектным описанием работы создаваемой системы, или проектным описанием существующей системы, подвергающейся модернизации. ФМ "как есть" является объектом и отчасти инструментом анализа, и позволяет выявить причины нерационального функционирования исследуемой моделируемой системы. ФМ "как должно быть" является, обычно, основой технического задания на создание или модернизацию системы. Методика IDEF0 является средством моделирования материально - информационных систем - см. рис. 3. Рис. 3. Функциональное моделирование - технология двойного назначения
Помимо IDEF0, информационные системы могут быть отмоделированы, в методике DFD, также поддерживаемой AllFusion Process Modeler 4.1.4, и отличающейся от IDEF0 рядом упрощений в её методических требованиях - см. рис. 4. Рис. 4. Диаграмма функциональной модели в методике DFD
Информационные системы являются частью систем материально - информационных, их нижним иерархическим уровнем. Поэтому, после исчерпания описания материальных функций системы, дальнейшие декомпозиции могут осуществляться, в пределах одной комплексной совмещенной (гибридной) модели, в методике DFD. Краткая характеристика AllFusion Process Modeler 4.1.4AllFusion Process Modeler 4.1.4 является средством программной поддержки моделирования в трёх методиках - IDEF0, DFDxiii, IDEF3xiv (см. рис. 5) - и позволяет строить как гибридные ФМ, состоящие из диаграмм, разработанных в различных методиках, так и ФМ монометодические - в любой из этих методик. IDEF3, в отличие от структурных IDEF0 и DFD, является методикой потокового моделирования. Как IDEF0, так и DFD могут быть декомпозированы в IDEF3 На структуру гибридной модели накладывается ограничение, регламентирующее иерархию диаграмм в разных методиках, входящих в состав ФМ. Это ограничение представлено на рис. 6. Особенности AllFusion Process Modeler 4.1.4Использование пакета прикладных программ AllFusion Process Modeler 4.1.4 для поддержки функционального моделирования делает этот процесс высокоэффективным за счёт:
Рис. 5. Диаграмма функциональной модели в методике IDEF3
Рис. 6. Иерархия диаграмм гибридной функциональной модели, разработанных в различных методиках, поддерживаемых AllFusion Process Modeler 4.1.4.
Рис. 7. Отчёты (Reports) AllFusion Process Modeler 4.1.4.
Типы диаграмм AllFusion Process Modeler 4.1.4AllFusion Process Modeler 4.1.4 позволяет строить несколько типов диаграмм:
Рис. 8. Окно Activity Properties, закладка Box Style
Использование нестандартных диаграмм позволяет информационно обогатить функциональную модель и поддерживает работу по её анализу. Внешние связи AllFusion Process Modeler 4.1.4Внешние связи AllFusion Process Modeler 4.1.4, осуществляемые в процессе разработки функциональной модели, предопределяются функциональными взаимоотношениями со средой, и служат, в основном, целям:
Адаптация разрабатываемой функциональной модели, а вместе с ней и моделируемой системы, к среде функционирования моделируемой системы, состоит в балансировке её внешних связей с требованиями и доступными ресурсами этой среды. Наиболее эффективно внешние информационные связи поддерживаются средствами программной поддержки функционального моделирования. Широта возможностей осуществления таких связей в значительной степени определяет их достоинства. Внешние связи AllFusion Process Modeler 4.1 можно разделить на две группы:
Первая группа связей складывается, в значительной степени, под влиянием особенностей решаемых задач и практики функционального моделирования. В ней находят отражение возможности решения комплексных задач с использованием тех или иных групп программного обеспечения, с участием, также, ППП AllFusion Process Modeler 4.1.4. В значительной степени формирование таких пулов программных средств и - часто - соисполнителей работы - является, итогом творчества системного аналитика и характеризует его профессиональную грамотность и широту его кругозора . Существует, однако, некоторый, более или менее определённый и постоянный, - если не сказать обязательный, - круг внешних функциональных связей, главными из которых являются связи:
Вторая группа связей является частью первой, но отличается от неё тем, что обеспечивает наиболее эффективный - машинный - обмен данными разрабатываемой функциональной модели - с её окружением. Ко второй группе могут быть отнесены:
AllFusion Process Modeler 4.1 поддерживает следующие технологии обмена данными:
Комплекс эффективных решений AllFusion Modeling SuiteСреди ряда продуктовых линеек СА, комплекс решений AllFusion Modeling Suite, обеспечивает эффективную поддержку анализа и совершенствования бизнеса, анализ и оптимизацию работы информационной системы, а также проектирование и внедрение компьютерных информационных систем. В Российскую Федерацию в составе комплекса AllFusion Modeling Suite поставляетсяxii ряд взаимосвязанных программных пакетов, обеспечивающих как собственно моделирование, так и поддерживающих эффективную, в том числе коллективную, работу системных аналитиков, участвующих в разработке моделей:
Три основных пакета, поддерживающих собственно моделирование, - 1, 2, 3 - позволяют осуществлять:
Поддержка этой работы аналитиков может быть осуществлена:
AllFusion ERWin Data Modeler и AllFusion Component Modeler осуществляют компьютерную поддержку разработки программного обеспечения и получают в этой роли всё более широкое признание и применение. AllFusion Process Modeler, совместно с этими программными продуктами, также поддерживает эти разработки, но широко используется и для моделирования работы материальных систем. "AllFusion Process Modeler for automating the capture, validation, analysis and optimization of businessxiii and IT processes;…" Эта особенность AllFusion Process Modeler - одного из наиболее эффективных инструментов поддержки развития бизнеса - обеспечивает его использование в самых разных предметных областях - практически без ограничения предметной области. Цели и причины функционального моделирования с AllFusion Process Modeler 4.1.4Основные причины функционального моделирования:
На основе изложенных технических возможностей функционального моделирования можно указать на несколько наиболее известных и эффективных вариантов применения ФМ:
Рис. 9. Функциональное окружение функциональной модели.
Наиболее распространённая литература по функциональному моделированию.
Лист сносок. i Расшифровка этой аббревиатуры как имени стандарта IDEF0 - Integration Definition for Function Modeling - Интегрированное определение для функционального моделирования - см. текст стандарта. ii "…This standard is based on the Air Force Wright Aeronautical Laboratories Integrated Computer- Aided Manufacturing (ICAM) Architecture, Part II, Volume IV - Function Modeling Manual (IDEF0), June 1981…" см. текст IDEF0. iii ERP - Enterprise Resource Planning - (системы) планирования ресурсов предприятия iv CALS - Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла; ИПИ - Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий - в отечественной практике v В отличие от методики потокового моделирования IDEF3, методики IDEF0 и DFD поддерживают структурное функциональное моделирование систем. vi Note: You use Activity-Based Costing most effectively in Business Process (IDEF0) diagrams - см. текст Overview of Activity Based Costing (ABC) в Bpwin Online Help. vii IDEF0 (Integration DEFinition language 0) is based on SADT‰ (Structured Analysis and Design Technique‰), developed by Douglas T. Ross and SofTech, Inc. - см. раздел The IDEF0 Approach стандарта viii См.Дэвид А. Марка и Клемент Л. МакГоуэн, предисловие Дугласа Т. Росса "SADT. Методология структурного анализа и проектирования", стр. 21. Метатехнология, 1993. McGraw-Hill, Inc., 1988. ix Currently, IDEF0 and IDEF1X techniques are widely used in the government, industrial and commercial sectors, supporting modeling efforts for a wide range of enterprises and application domains. x This standard describes the IDEF0 modeling language (semantics and syntax), and associated rules and techniques, for developing structured graphical representations of a system or enterprise. Use of this standard permits the construction of models comprising system functions (activities, actions, processes, operations), functional relationships, and data (information or objects) that support systems integration. (см. раздел 3. Explanation стандарта) xi IDEF0 may be used to model a wide variety of automated and non-automated systems. For new systems, IDEF0 may be used first to define the requirements and specify the functions, and then to design an implementation that meets the requirements and performs the functions. For existing systems, IDEF0 can be used to analyze the functions the system performs and to record the mechanisms (means) by which these are done - см. раздел The IDEF0 Approach:… xii См. IDEF0, п. 2.28 IDEF0 Model: A graphic description of a system or subject that is developed for a specific purpose and from a selected viewpoint. A set of one or more IDEF0 diagrams that depict the functions of a system or subject area with graphics, text and glossary xiii DFD - Data Flow Diagrams - диаграммы потоков данных. Методика моделироания разработана Chris Gane and Trish Sarson - см. их публикацию STRUCTURED SYSTEM ANALYSIS: Tools and Techniques. Chris Gane and Trish Sarson. Improved System Technologies, Inc. Prentice-Hall Software Series. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey 07632. Русский перевод - К. Гейн,Т. Сарсон. СТРУКТУРЕНЫЙ СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ: средства и методы. В двух частях. Перевод с английского под редакцией А.В.Козлинского. Москва, "Эйтэкс", 1993. xiv См. INFORMATION INTEGRATION FOR CONCURRENT ENGINEERING (IICE) IDEF3 PROCESS DESCRIPTION CAPTURE METHOD REPORT. KNOWLEDGE BASED SYSTEMS, INCORPORATED ONE KBSI PLACE 1500 UNIVERSITY DRIVE EAST COLLEGE STATION, TEXAS 77840-2335 HUMAN RESOURCES DIRECTORATE LOGISTICS RESEARCH DIVISION SEPTEMBER 1995 xv Воспроизведение мультимедийной информации осуществляется имеющимися на компьютере соответствующими программными средствами. xvi UDP - User-Defined Properties - определённые пользователем свойства. xvii Программы комплекса The AllFusion Modeling Suite поставляются как совместно, так и раздельно. Поставка в РФ производится бизнеспартнёрами СА Россия, например, Компанией Interface Ltd. - CA Enterprise Solution Gold Provider. xviii Выделение наше… xix "Под эвристикой понимают отличный от алгоритмического метод решения задач, основанный на неформальных правилах опытных специалистов…" - см. В.С.Анфилатов и др. Системный анализ в управлении. Москва, "ФИНАНСЫ И СТАТИСТИКА", 2002. |