Структурный подход к проектированию информационных систем на основе методологии функционального моделирования IDEF0

     Затем блок, который представляет систему  в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью  нескольких блоков, соединенных интерфейсными  дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом для более детального представления.

     Во  всех случаях каждая подфункция может  содержать только те элементы, которые  входят в исходную функцию. Кроме  того, модель не может опустить какие-либо элементы, т.е., как уже отмечалось, родительский блок и его интерфейсы обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего добавить, и из него не может быть ничего удалено.

     Модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные  части, которые представлены в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны 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, являются точно теми же самыми, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы.

     

     Рисунок 3. Структура SADT – модели. Декомпозиция диаграмм

На рисунке 4 – 6 представлены различные варианты выполнения функций и соединения дуг с блоками.

Рисунок 4. Одновременное выполнение

Рисунок 5. Полное и непротиворечивое соответствие

     Некоторые дуги присоединены к блокам диаграммы  обоими концами, у других же один конец остается неприсоединенным. Неприсоединенные дуги соответствуют входам, управлениям и выходам родительского блока. Источник или получатель этих пограничных дуг может быть обнаружен только на родительской диаграмме. Неприсоединенные концы должны соответствовать дугам на исходной диаграмме. Все граничные дуги должны продолжаться на родительской диаграмме, чтобы она была полной и непротиворечивой.  

     На SADT-диаграммах не указаны явно ни последовательность, ни время. Обратные связи, итерации, продолжающиеся процессы и перекрывающиеся (по времени) функции могут быть изображены с помощью дуг. Обратные связи могут выступать в виде комментариев, замечаний, исправлений и т.д. (рисунок 6).

     

     Рисунок 6. Пример обратной связи

     Механизмы (дуги с нижней стороны) показывают средства, с помощью которых осуществляется выполнение функций. Механизм может быть человеком, компьютером или любым другим устройством, которое помогает выполнять данную функцию (рисунок 7).

     

     Рисунок 7. Пример механизма

     Каждый  блок на диаграмме имеет свой номер. Блок любой диаграммы может быть далее описан диаграммой нижнего уровня, которая, в свою очередь, может быть далее детализирована с помощью необходимого числа диаграмм. Таким образом, формируется иерархия диаграмм.

     Для того чтобы указать положение любой диаграммы или блока в иерархии, 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 модели. На рисунке 8 показано типичное дерево диаграмм.

     

     Рисунок 8. Иерархия диаграмм

2.4 Типы связей между  функциями

     Одним из важных моментов при проектировании ИС с помощью методологии SADT является точная согласованность типов связей между функциями. Различают по крайней мере семь типов связывания:

     

 

     Ниже  каждый тип связи кратко определен  и проиллюстрирован с помощью  типичного примера из SADT. (0) Тип  случайной связности: наименее желательный. Случайная связность возникает, когда конкретная связь между функциями мала или полностью отсутствует. Это относится к ситуации, когда имена данных на SADT-дугах в одной диаграмме имеют малую связь друг с другом. Крайний вариант этого случая показан на рисунке 9.

     

     Рисунок 9. Случайная связность

     Тип логической связности. Логическое связывание происходит тогда, когда данные и функции собираются вместе вследствие того, что они попадают в общий класс или набор элементов, но необходимых функциональных отношений между ними не обнаруживается.

     Тип временной связности. Связанные по времени элементы возникают вследствие того, что они представляют функции, связанные во времени, когда данные используются одновременно или функции включаются параллельно, а не последовательно.

     Тип процедурной связности. Процедурно-связанные элементы появляются сгруппированными вместе вследствие того, что они выполняются в течение одной и той же части цикла или процесса. Пример процедурно-связанной диаграммы приведен на рисунке 10.

     

     Рисунок 10. Процедурная связность

     Тип коммуникационной связности. Диаграммы демонстрируют коммуникационные связи, когда блоки группируются вследствие того, что они используют одни и те же входные данные и/или производят одни и те же выходные данные (рисунок 11).

     

     Рисунок 11. Коммуникационная связность

     Тип последовательной связности. На диаграммах, имеющих последовательные связи, 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 (рисунок 12).

     

     Рисунок 12. Последовательная связность

     Тип функциональной связности. Диаграмма отражает полную функциональную связность, при наличии 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, как показано на рисунке 13.

     

      Рисунок 13. Функциональная связность 

Рисунок 14. Таблица значимости 
 
 
 
 
 
 

3. Методология функционального  моделирования на  основе IDEF0

     IDEF0 используется для создания функциональной модели, отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, связывающие эти функции. Основу подхода и методологию IDEF0 составляет графический язык описания (моделирования) систем, обладающий следующими свойствами:

• графический язык - полное и выразительное средство, способное наглядно представлять широкий спектр деловых, производственных и других процессов и операций предприятия на любом уровне детализации;
• язык обеспечивает точное и лаконичное описание моделируемых объектов, удобство использования и интерпретации этого описания;
• язык облегчает взаимодействие и взаимопонимание системных аналитиков, разработчиков и персонала изучаемого объекта (фирмы, предприятия), т.е. служит средством «информационного общения» большого числа специалистов и рабочих групп, занятых в одном проекте, в процессе обсуждения, рецензирования, критики и утверждения результатов;
• язык прошел многолетнюю проверку и продемонстрировал работоспособность как в проектах ВВС США, так и в других проектах, выполнявшихся государственными и частными промышленными компаниями;
• язык легок и прост в изучении и освоении;
• язык может генерироваться рядом инструментальных средств машинной графики; известны коммерческие программные продукты, поддерживающие разработку и анализ моделей - диаграмм IDEF0, например, продукт Design/IDEF 3.7 (и более поздние версии) фирмы Meta Software Corporation (США).

 
 

     3.1 Синтаксис графического языка IDEF0

     Набор структурных компонентов языка, их характеристики и правила, определяющие связи между компонентами, представляют собой синтаксис языка.

     Компоненты  синтаксиса IDEF0 – блоки, стрелки, диаграммы  и правила. Блоки представляют функции, определяемые как деятельность, процесс, операция, действие или преобразование (см. ниже). Стрелки представляют данные или материальные объекты, связанные с функциями. Правила определяют, как следует применять компоненты; диаграммы обеспечивают формат графического и словесного описания моделей. Формат образует основу для управления конфигурацией модели.

     3.1.1. Блок. Блок описывает функцию. Типичный блок показан на рисунке 15. Внутри каждого блока помещается его имя и номер. Имя должно быть активным глаголом или глагольным оборотом, описывающим функцию. Номер блока размещается в правом нижнем углу. Номера блоков используются для их идентификации на диаграмме и в соответствующем тексте.

     

     Рисунок 15. Блок

Правила блоков:

• размеры блоков должны быть достаточными для того, чтобы включить имя блока;
• блоки должны быть прямоугольными, с прямыми углами;
• блоки должны быть нарисованы сплошными линиями.

 

3.1.2. Стрелка. Стрелка формируется из одного или более отрезков прямых и наконечника на одном конце. Как показано на рисунке 16, сегменты стрелок могут быть прямыми или ломаными; в последнем случае горизонтальные и вертикальные отрезки стрелки сопрягаются дугами, имеющими угол 90 градусов. Стрелки не представляют поток или последовательность событий, как в традиционных блок-схемах потоков или процессов. Они лишь показывают, какие данные

или материальные объекты должны поступить на вход функции для того, чтобы эта функция могла выполняться.

3.1.3 Синтаксические правила.

Рисунок 16. Синтаксические правила

Правила стрелок:

• ломанные стрелки изменяют направление только под углом 90 градусов;
• стрелки должны быть нарисованы сплошными линиями различной толщины;
• стрелки могут состоять только из вертикальных или горизонтальных отрезков; отрезки, направленные по диагонали не допускаются;
• концы стрелок должны касаться внешней границы функционального блока; стрелки должны присоединяться к блоку на его сторонах.

3.2 Правила построения диаграмм

1. В составе модели должна присутствовать контекстная диаграмма A-0, которая содержит только один блок. Номер единственного блока на контекстной диаграмме A-0 должен быть 0.

2. Блоки на диаграмме должны располагаться по диагонали – от левого верхнего угла диаграммы до правого нижнего в порядке присвоенных номеров. Блоки на диаграмме, расположенные вверху слева «доминируют» над блоками, расположенными внизу справа. «Доминирование» понимается как влияние, которое блок оказывает на другие блоки диаграммы. Расположение блоков на листе диаграммы отражает авторское понимание доминирования. Таким образом, топология диаграммы показывает, какие функции оказывают большее влияние на остальные.

3. Неконтекстные диаграммы должны содержать не менее трех и не более шести блоков. Эти ограничения поддерживают сложность диаграмм на уровне, доступном для чтения, понимания и использования.