Объединение структурного и объектного подхода в новом поколении CASE-средств Computer Associates

В статье комментируются различные положения, высказанные авторами статей "Rational Rose, BPwin и другие - аспект анализа бизнес-процессов" и "Пример описания предметной области с использованием Unified Modeling Language (UML) при разработке программных систем"

Создание систем автоматизации предприятий является очень сложной задачей. В технологическом цикле создания программного обеспечения принято выделять следующие этапы [1]:

• анализ - определение того, что система будет делать,
• проектирование - определение подсистем и их взаимодействие,
• реализация - разработка подсистем по отдельности, объединение - соединение подсистем в единое целое,
• тестирование - проверка работы системы,
• установка - введение системы в действие,
• функционирование - использование системы.

В [1] показано, что наиболее критичными являются ранние этапы создания информационных систем - этап анализа и этап проектирования, поскольку именно на этих этапах могут быть допущены наиболее опасные и дорогостоящие ошибки. Существуют различные методологии и CASE-средства, обеспечивающие автоматизацию этих этапов. Такие CASE-средства должны выполнять следующие задачи:

1. Построение модели бизнес-процессов предприятия и анализ этой модели, в том числе стоимостной анализ (ABC) и анализ эффективности бизнес-процессов с помощью имитационного моделирования.
2. Создание структурной модели предприятия и связывание структуры с функциональной моделью. Результатом такого связывания должно быть распределение ролей и ответственности участников бизнес-процессов.
3. Описание документооборота предприятия.
4. Создание сценариев выполнения бизнес-функций, подлежащих автоматизации и полного описание последовательности действий (включающее все возможные сценарии и логику развития).
5. Создание сущностей и атрибутов и построение на этой основе модели данных.
6. Определение требований к информационной системе и связь функциональности информационной системы с бизнес-процессами.
7. Создание объектной модели, на которой в дальнейшем может быть автоматически сгенерирован программный код.
8. Интеграция с инструментальными средствами, обеспечивающими поддержку групповой разработки, системами быстрой разработки, средствами управления проектом, средствами управления требованиями, средствами тестирования, средствами управления конфигурациями, средствами распространения и средствами документирования.

Практика показывает, что одна отдельно взятая нотация или инструмент не могут в полной мере удовлетворить всем перечисленным требованиям. Новое поколение CASE-средств фирмы Computer Associates (CA) представляет собой набор связанных между собой инструментальных средств, в полной мере обеспечивающих решение всех задач анализа, проектирования, генерации, тестирования и сопровождения информационных систем.

Рис.1. Схема взаимодействия CASE-средств Computer Associates.

Так, новая версия инструмента построения функциональных моделей BPwin 4.0 [2, 3] позволяет решить задачи, перечисленные в пунктах 1-4 и, частично,5. BPwin позволяет создавать модели процессов и поддерживает три стандарта (нотации) моделирования - IDEF0, DFD и IDEF3. Каждая из трех нотаций, поддерживаемых в BPwin, позволяет рассмотреть различные стороны деятельности предприятия.

Модель IDEF0 предназначена для описания бизнес-процессов на предприятии, она позволяет понять, какие объекты или информация служат сырьем для процессов, какие результаты производят работы, что является управляющими факторами и какие ресурсы для этого необходимы. Методология структурного моделирования предполагает построение модели AS-IS (как есть), анализ и выявление недостатков существующих бизнес-процессов и построение модели TO-BE (как должно быть), то есть модели, которая должна использоваться при построении автоматизированной системы управлением предприятия.

Нотация IDEF0 позволяет наглядно представить бизнес-процессы и легко выявить такие недостатки как недостаточно эффективное управление, ненужные, дублирующие, избыточные или неэффективные работы, неправильно использующиеся ресурсы и т.д. При этом часто выясняется, что обработка информации и использование ресурсов неэффективны, важная информация не доходит до соответствующего рабочего места и т.д. Признаком неэффективной организации работ является, например, отсутствие обратных связей по входу и управлению для многих критически важных работ. Встроенная система стоимостного анализа (ABC) позволяет количественно оценить стоимость каждой работы и эффективность реализации той или иной технологии.

Диаграммы потоков данных (Data flow diagramming, DFD) используются для описания документооборота и обработки информации. DFD описывают функции обработки информации, документы, объекты, а также сотрудников или отделы, которые участвуют в обработке информации. Наличие в диаграммах DFD элементов для описания источников, приемников и хранилищ данных позволяет более эффективно и наглядно описать процесс документооборота.

Для описания логики взаимодействия информационных потоков более подходит IDEF3, называемая также workflow diagramming, - нотация моделирования, использующая графическое описание информационных потоков, взаимоотношений между процессами обработки информации и объектов, являющихся частью этих процессов. Диаграммы IDEF3 позволяют описать как отдельные сценарии реализации бизнес-процессов, так и полное описание последовательности действий. Диаграммы нового типа - Swim Lane, использующие методологию Process Flow Network и могут быть добавлены в модель, содержащую диаграммы IDEF3. Диаграммы Swim Lane иллюстрируют несколько параллельных потоков, что позволяет отобразить процесс вместе с зависящими от него процессами как параллельные потоки на одной диаграмме (рис.2). Кроме того, на диаграммах Swim Lane можно указать роли исполнителей работ, тем самым более качественно задокументировать роли и ответственности.

Рис.2. Распределение ролей при выполнении работ на диаграмме Swim Lane.

Организационные диаграммы (organization charts) позволяют описать структуру предприятия и создаются на основе предварительно созданных ролей. Благодаря организационным диаграммам можно отобразить как структуру организации, так и любую другую иерархическую структуру (рис.3).

Рис.3. Организационная диаграмма.

В BPwin 4.0 стал возможен экспорт модели в систему имитационного моделирования Arena (Systems Modeling Corp.). Имитационное моделирование - это метод, позволяющий строить модели, учитывающие время выполнения функций. Полученную модель можно "проиграть" во времени и получить статистику происходящих процессов так, как это было бы в реальности. В имитационной модели изменения процессов и данных ассоциируются с событиями. "Проигрывание" модели заключается в последовательном переходе от одного события к другому. Обычно имитационные модели строятся для поиска оптимального решения в условиях ограничения по ресурсам, когда другие математические модели оказываются слишком сложными. Экспорт модели процессов в Arena позволит аналитикам более качественно производить реорганизацию деятельности предприятий и оптимизировать производственные процессы.

BPwin 4.0 поддерживает словари сущностей и атрибутов, что позволяет создавать объекты модели данных непосредственно в среде BPwin, связывать их с объектами модели процессов и экспортировать в систему моделирования данных ERwin. Такая связь гарантирует завершенность анализа, гарантирует, что есть источник данных (Сущность) для всех потребностей данных (Работа) и позволяет делить данные между единицами и функциями бизнес-процессов. Каждая стрелка в модели процессов может быть связана с несколькими атрибутами различных сущностей. Связи объектов способствуют согласованности, корректности и завершенности анализа.

Для построения модели данных Computer Associates предлагает мощный и удобный инструмент - ERwin. ERwin имеет два уровня представления модели - логический и физический. На логическом уровне данные представляются безотносительно конкретной СУБД, поэтому могут быть наглядно представлены даже для неспециалистов. Физический уровень данных - это, по - существу, отображение системного каталога, который зависит от конкретной реализации СУБД. ERwin позволяет проводить процессы прямого и обратного проектирования для СУБД более 20 типов. Это означает, что по модели данных можно сгенерировать схему БД или автоматически создать модель данных на основе информации системного каталога с учетом реализации конкретной СУБД. Кроме того, ERwin позволяет выравнивать модель и содержимое системного каталога после редактирования того, либо другого. ERwin подерживает три нотации (IDEF1X, IE и DIMENSIONAL), что делает его незаменимым как для проектирования оперативных баз данных, так и для создания хранилищ данных.

Создание современных информационных систем, основанных на широком использовании распределенных вычислений, объединении традиционных и новейших информационных технологий, требует тесного взаимодействия всех участников проекта: менеджеров, бизнес- и системных аналитиков, администраторов баз данных, разработчиков. Для этого использующиеся на разных этапах и разными специалистами средства моделирования и разработки должны быть объединены общей системой организации совместной работы. Фирма Computer Associates разработала систему ERwin - хранилище моделей BPwin и ERwin, к которому открыт доступ для участников проекта создания информационной системы.

Хотя перечисленные выше задачи 1-5 достаточно эффективно решаются с помощью структурных средств BPwin и ERwin, современные объектно-ориентированные CASE - методологии и CASE - средства позволяют более эффективно решать задачи проектирования и кодогенерации клиентских приложений. Одним из таких средств является Paradigm Plus фирмы Computer Associates [4]. Paradigm Plus является мощным объектно-ориентированным инструментальным средством, позволяющим эффективно генерировать код приложений. Этот продукт интегрирован с целой линейкой инструментальных средств Computer Associates, что позволяет реализовать коллективную разработку крупных информационных проектов. Последняя версия Paradigm Plus поддерживает широкий набор нотаций, используемых для объектного моделирования, в том числе UML 1.1, CLIPP, TeamFusion, OMT, Booch, OOCL, Martin/Odell, Shlaer/Mellor, Coad/Yourdon. Каждая нотация может быть дополнена диаграммами Use Case (Jacobson), и моделями БД. Paradigm Plus имеет специализированные средства для разработки приложений в многоуровневой архитектуре клиент-сервер (middleware). В частности, поддерживается интеграция с технологиями COM/DCOM, CORBAPlus, IBM Component Broker, Objectbroker, Orbix и VisiBroker.

Paradigm Plus призван обеспечить полный технологический цикл разработки крупных информационных систем. С этой целью он интегрирован с целым рядом инструментальных средств CA и других фирм:

• Средства управления проектом: CA Process Continuum, CA Ad visor;
• Средства управления требованиями: QSS DOORS;
• Средства тестирования: CA Final Exam;
• Средства управленияконфигурациями: CA CCC/Harvest, Rational ClearCase (http://www.interface.ru/fset.asp?Url=/rational/cc/caseh.htm), Microsoft SourceSafe, PVCS;
• Репозитории: CA Repository/OEE, CA Repository/MVS, Microsoft Repository;
• Средства распространения: CA AutoXfer;
• Средства документирования: CA Paradigm Publisher, DocEXPRESS, FrameMaker, Interleaf, Microsoft Word.
  Кроме того, Paradigm Plus интегрирован со следующими средствами разработки: CA Aion, CA RuleServer, CA SQL-Station, Ada, ANSI C/C++, CORBA IDL, Delphi, Forte, GDMO/ASN.1, IBM VisualAge, Java, ParcPlace/Digitalk, PowerBuilder, Microfocus Object COBOL, Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual C++, Microsoft Visual J++, Symantec Visual Cafeґ.

Разработчики крупных информационных систем в процессе создания программного обеспечения сталкиваются с целым рядом трудновыполнимых задач. Работая с объектно-ориентированными технологиями создания приложений, они создают клиент - серверные приложения, которые должны удовлетворять требованиям надежности, управляемости и высокой производительности. Решение этих задач возможно только в условиях высокоэффективного анализа и проектирования. С одной стороны, BPwin позволит построить адекватную модель (модель работ) существующих на предприятии процессов (AS-IS), проанализировать эту модель и построить модель будущих процессов (TO-BE). С другой стороны, разработчики, использующие такие средства объектно - ориентированного анализа и проектирования как Paradigm Plus могут описать требования к информационной системе при помощи диаграмм Use Cases. Бизнес-процессы современных предприятий и организаций весьма сложны. В результате анализа могут быть описаны работы (activity) и функции (use case), информация о которых получена из самых разных источников, поэтому необходима синхронизация работ и функций.

Для связи модели процессов BPwin и объектной модели Paradigm Plus используется утилита BpLink, которая вызывается как отдельная программа из среды Paradigm Plus (рис. 4).

Рис.4. Связывание работ (activity) и функций (use case) с помощью BpLink.

В последних версиях Paradigm Plus 3.6 и 3.7 реализована взаимная интеграция с ERwin 3.5.2. Комбинация физического моделирования баз данных в Paradigm Plus и углубленных возможностей моделирования данных в ERwin предоставляет комплексное решение для моделирования данных. Такая интеграция повышает производительность и сокращает время разработки информационных систем.

В Paradigm Plus обеспечена двунаправленная связь Paradigm Plus и между объектной моделью и моделью данных. Реляционная модель ERwin может быть конвертирована в объектную модель Paradigm Plus и наоборот, объектная модель Paradigm Plus может быть конвертирована в реляционную модель данных. С помощью ERwin можно оптимизировать физическую модель данных с учетом особенностей конкретного сервера БД для обеспечения наивысшей производительности.

Интеграция ERwin и Paradigm Plus обеспечивает:

• Возможность импорта из физической модели ERwin в физическую модель Paradigm Plus;
• Документирование определенных пользователем типов для проверки типов БД;
• Разработку приложений с использованием хранилищ моделей для обеспечения коллективной разработки;
• Объектно-ориентированный анализ и разработку с использованием объектно-ориентированных методов с тесной интеграцией с физической разработкой БД;
• Перенос информации, внесенной на этапе анализа и проектирования в модель данных и использование ее для кодогенерации;
• Автоматическую генерацию отчетов по проекту на основе информации, находящейся в хранилище проектов;
• Использование типов данных ERwin’а на этапе анализа и разработки;
• Моделирование систем с многоуровневой архитектурой в Paradigm Plus, что может быть использовано для разработки корпоративных систем;
• Поддержку компонентной разработки в сочетании с режимом многопользовательской работы с моделями;
• Размещение существующих моделей БД посредством обратного проектирования в хранилище Paradigm Plus и отображение их в нотации Martin&Odell;
• Переход от объектной модели к реляционной модели.

Итак, взаимная интеграция CASE-средств CA позволяет наиболее эффективно использовать преимущества как объектного, так и структурного подхода к созданию информационных систем.

Литература

1. Дэвид А. Марка и Клемент МакГоуэн "МЕТОДОЛОГИЯ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ SADT"
2. С. В. Маклаков "Новые возможности CA BPwin 4.0."Компьютер Пресс, в печати.
3. С. В. Маклаков "ERwin и BPwin. CASE-средства разработки информационных систем." - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000 - 256 с.
4. С. В. Маклаков "Интеграция объектной модели Paradigm Plus 3.7 с моделями процессов BPwin и моделями данных ERwin." Компьютер Пресс, в печати.