Функциональная модель IDEF0. Графический язык модели. Примеры.

Метод SADT (IDEF0) (Structured Analysis and Design Technique) считается классическим методом процессного подхода к управлению. Основной принцип процессного подхода заключается в структурировании деятельности организации в соответствии с ее бизнес-процессами, а не организационно-штатной структурой. Именно бизнес-процессы, формирующие значимый для потребителя результат, представляют ценность, и именно их улучшением предстоит в дальнейшем заниматься. Модель, основанная на организационно-штатной структуре, может продемонстрировать лишь хаос, царящий в организации (о котором в принципе руководству и так известно, иначе оно бы не инициировало соответствующие работы), на ее основе можно только внести предложения об изменении этой структуры. С другой стороны, модель, основанная на бизнес-процессах, содержит в себе и организационно-штатную структуру предприятия.В соответствии с этим принципом бизнес-модель должна выглядеть следующим образом:1. Верхний уровень модели должен отражать только контекст системы — взаимодействие моделируемого единственным контекстным процессом предприятия с внешним миром. 2. На втором уровне модели должны быть отражены основные виды деятельности (тематически сгруппированные бизнес-процессы) предприятия и их взаимосвязи. В случае большого их количества некоторые из них можно вынести на третий уровень модели. Но в любом случае под виды деятельности необходимо отводить не более двух уровней модели. 3. Дальнейшая детализация бизнес-процессов осуществляется посредством бизнес-функций — совокупностей операций, сгруппированных по определенным признакам. Бизнес-функции детализируются с помощью элементарных бизнес-операций. 4. Описание элементарной бизнес-операции осуществляется посредством задания алгоритма ее выполнения.Метод SADT разработан Дугласом Россом (SoftTech, Inc.) в 1969 г. для моделирования искусственных систем средней сложности. Данный метод успешно использовался в военных, промышленных и коммерческих организациях США для решения широкого круга задач, таких как долгосрочное и стратегическое планирование, автоматизированное производство и проектирование, разработка ПО для оборонных систем, управление финансами и материально-техническим снабжением и др. Метод SADT поддерживается Министерством обороны США, которое было инициатором разработки семейства стандартов IDEF (Icam DEFinition), являющегося основной частью программы ICAM (интегрированная компьютеризация производства), проводимой по инициативе ВВС США. Метод SADT реализован в одном из стандартов этого семейства — IDEF0, который был утвержден в качестве федерального стандарта США в 1993 г., его подробные спецификации можно найти на сайте http://www.idef.com. Существует также российская версия данного стандарта. Вместе со стандартом IDEF0 обычно используются стандарт моделирования процессов IDEF3 и стандарт моделирования данных IDEF1Х.Метод SADT представляет собой совокупность правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Основные элементы этого метода основываются на следующих концепциях:• Графическое представление блочного моделирования. Графика блоков и дуг SADT-диаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом описывается посредством интерфейсных дуг, выражающих «ограничения», которые, в свою очередь, определяют когда и каким образом функции выполняются и управляются. • Строгость и точность. Выполнение правил SADT требует достаточной строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на действия аналитика. Правила SADT включают: ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции (правило 3-6 блоков — ограничение мощности краткосрочной памяти человека), связность диаграмм (номера блоков), уникальность меток и наименований (отсутствие повторяющихся имен), синтаксические правила для графики (блоков и дуг), разделение входов и управлений (правило определения роли данных). • Отделение организации от функции, т.е. исключение влияния административной структуры организации на функциональную модель.Метод SADT может использоваться для моделирования самых разнообразных процессов и систем. В существующих системах метод SADT может быть использован для анализа функций, выполняемых системой, и указания механизмов, посредством которых они осуществляются.Состав функциональной моделиРезультатом применения метода SADT является модель, которая состоит из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга. Диаграммы — главные компоненты модели, все функции организации и интерфейсы на них представлены как блоки и дуги соответственно. Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как входная информация, которая подвергается обработке, показана с левой стороны блока, а результаты (выход) показаны с правой стороны. Механизм (человек или автоматизированная система), который осуществляет операцию, представляется дугой, входящей в блок снизу (Рис. 1).Рисунок 1. Функциональный блок и интерфейсные дуги

Одной из наиболее важных особенностей метода SADT является постепенное введение все больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель.На Рис. 2, где приведены четыре диаграммы и их взаимосвязи, показана структура SADT-модели. Каждый компонент модели может быть декомпозирован на другой диаграмме. Каждая диаграмма иллюстрирует «внутреннее строение» блока на родительской диаграмме.Рисунок 2. Структура SADT-модели. Декомпозиция диаграмм

Построение SADT-модели заключается в выполнении следующих действий:• сбор информации об объекте, определение его границ; • определение цели и точки зрения модели; • построение, обобщение и декомпозиция диаграмм; • критическая оценка, рецензирование и комментирование.Построение диаграмм начинается с представления всей системы в виде простейшего компонента — одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок отражает систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг — они также соответствуют полному набору внешних интерфейсов системы в целом.Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки определяют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых показана как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом в целях большей детализации.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 изображены в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из диаграммы предыдущего уровня. На каждом шаге декомпозиции диаграмма предыдущего уровня называется родительской для более детальной диаграммы.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.Стратегии декомпозицииПри построении иерархии диаграмм используются следующие стратегии декомпозиции:• Функциональная декомпозиция — декомпозиция в соответствии с функциями, которые выполняют люди или организация. Может оказаться полезной стратегией для создания системы описаний, фиксирующей взаимодействие между людьми в процессе их работы. Очень часто, однако, взаимосвязи между функциями весьма многочисленны и сложны, поэтому рекомендуется использовать эту стратегию только в начале работы над моделью системы. • Декомпозиция в соответствии с известными стабильными подсистемами — приводит к созданию набора моделей, по одной модели на каждую подсистему или важный компонент. Затем для описания всей системы должна быть построена составная модель, объединяющая все отдельные модели. Рекомендуется использовать разложение на подсистемы, только когда разделение на основные части системы не меняется. Нестабильность границ подсистем быстро обесценит как отдельные модели, так и их объединение. • Декомпозиция по физическому процессу — выделение функциональных стадий, этапов завершения или шагов выполнения. Хотя эта стратегия полезна при описании существующих процессов (таких, например, как работа промышленного предприятия), результатом ее часто может стать слишком последовательное описание системы, которое не будет в полной мере учитывать ограничения, диктуемые функциями друг другу. При этом может оказаться скрытой последовательность управления. Эта стратегия рекомендуется только если целью модели является описание физического процесса как такового или только в крайнем случае, когда неясно, как действовать.Одна из наиболее частых проблем, возникающих в процессе построения SADT-моделей, — когда же следует завершить построение конкретной модели? На этот вопрос не всегда легко ответить, хотя существуют некоторые эвристики для определения разумной степени полноты. Здесь представлены правила, которыми пользуются опытные аналитики для определения момента завершения моделирования. Они носят характер рекомендаций. Только длительная практика позволит приобрести знания, необходимые для принятия правильного решения об окончании моделирования.Рекомендуется прекращать моделирование, когда уровень детализации модели удовлетворяет ее цель. Опыт показал, что для отдельной модели, которая создается независимо от какой-либо другой модели, декомпозиция одного из ее блоков должна прекращаться, если:• Блок содержит достаточно деталей. Одна из типичных ситуаций, встречающихся в конце моделирования — это блок, который описывает систему с нужным уровнем подробности. Проверить достаточность деталей обычно совсем легко, необходимо просто спросить себя, отвечает ли блок на все или на часть вопросов, составляющих цель модели. Если блок помогает ответить на один или более вопросов, то дальнейшая декомпозиция может не понадобиться. • Необходимо изменить уровень абстракции, чтобы достичь большей детализации, блока. Блоки подвергаются декомпозиции, если они недостаточно детализированы для удовлетворения цели модели. Но иногда при декомпозиции блока выясняется, что диаграмма начинает описывать, как функционирует блок, вместо описания того, что блок делает. В этом случае происходит изменение уровня абстракции — изменение сути того, что должна представлять модель (т.е. изменение способа описания системы). В SADT изменение уровня абстракции часто означает выход за пределы цели модели и, следовательно, это указывает на прекращение декомпозиции. • Необходимо изменить точку зрения, чтобы детализировать блок. Изменение точки зрения происходит примерно так же, как изменение уровня абстракции. Это чаще всего характерно для ситуаций, когда точку зрения модели нельзя использовать для декомпозиции конкретного блока, т. е. этот блок можно декомпозировать, только если посмотреть на него с другой позиции. Об этом может свидетельствовать заметное изменение терминологии. • Блок очень похож на другой блок той же модели или на блок другой модели. Иногда встречается блок, чрезвычайно похожий на другой блок модели. Два блока похожи, если они выполняют примерно одну и ту же функцию и имеют почти одинаковые по типу и количеству входы, управления и выходы. Если второй блок уже декомпозирован, то разумно отложить декомпозицию и тщательно сравнить два блока. Если нужны ничтожные изменения для совпадения первого блока со вторым, то внесение этих изменений сократит усилия на декомпозицию и улучшит модульность модели (т.е. сходные функции уточняются согласованным образом). • Блок представляет тривиальную функцию. Тривиальная функция — это такая функция, понимание которой не требует никаких объяснений. В этом случае очевидна целесообразность отказа от декомпозиции, потому что роль SADT заключается в превращении сложного вопроса в понятный, а не в педантичной разработке очевидных деталей. В таких случаях декомпозиция определенных блоков может принести больше вреда, чем пользы. Тривиальные функции лучше всего описываются небольшим объемом текста. Следует заметить, что «тривиальный» не означает «бесполезный». Тривиальные функции выполняют очень важную роль, поясняя работу более сложных функций, а иногда и соединяя вместе основные подсистемы. Поэтому при анализе не следует пропускать тривиальные функции. Наоборот, их существование должно быть зафиксировано и они должны быть детализированы, как и любые другие функции. Однако следует предостеречь от больших затрат времени на анализ тривиальных функций системы. Усиленное внимание к мелочам может привести к созданию модели, которой будет недоставать абстракции, что сделает ее трудной для понимания и использования.Общее число уровней в модели (включая контекстный) не должно превышать 5-6. Практика показывает, что этого вполне достаточно для построения полной функциональной модели современного предприятия любой отрасли.Метод SADT в наибольшей степени подходит для описания процессов верхнего уровня управления. Его основные преимущества заключаются в следующем :• полнота описания бизнес-процесса (управление, информационные и материальные потоки, обратные связи); • комплексность декомпозиции; • возможность агрегирования и детализации потоков данных и информации (разделение и слияние дуг); • наличие жестких требований, обеспечивающих получение моделей стандартного вида; • простота документирования процессов; • соответствие подхода к описанию процессов стандарту ISO 9000:2000.В то же время метод SADT обладает рядом недостатков:• сложность восприятия (большое количество дуг на диаграммах); • большое количество уровней декомпозиции; • трудность увязки нескольких процессов, представленных в различных моделях одной и той же организации.___(Функциональна модель IDEF0 — методология и графическая нотация, предназначенная для формализации и описания бизнес-процессов. Отличительной особенностью IDEF0 является её акцент на соподчинённость объектов. В IDEF0 рассматривается логические отношения между работами, а не их временна́я последовательность (WorkFlow).Так же отображаются все сигналы управления, которые на ПДП не отображались. Данная модель является одной из самых прогресивных моделей и используется при организации бизнес проектов и проектов основанных на моделировании всех процессов как административных, так и организационных.Графический язык IDEF0 удивительно прост и гармоничен. В основе методологии лежат четыре основных понятия:-Первым из них является понятие функционального блока (Activity Box). Функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника (см. рис. 1) и олицетворяет собой некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. -По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулировано в глагольном наклонении (например, “производить услуги”, а не “производство услуг”).Каждая из четырех сторон функционального блока имеет своё определенное значение (роль), при этом:• Верхняя сторона имеет значение “Управление” (Control);• Левая сторона имеет значение “Вход” (Input);• Правая сторона имеет значение “Выход” (Output);• Нижняя сторона имеет значение “Механизм” (Mechanism).Каждый функциональный блок в рамках единой рассматриваемой системы должен иметь свой уникальный идентификационный номер.Вторым “китом” методологии IDEF0 является понятие интерфейсной дуги (Arrow). Также интерфейсные дуги часто называют потоками или стрелками. Интерфейсная дуга отображает элемент системы, который обрабатывается функциональным блоком или оказывает иное влияние на функцию, отображенную данным функциональным блоком.Графическим отображением интерфейсной дуги является однонаправленная стрелка. Каждая интерфейсная дуга должна иметь свое уникальное наименование (Arrow Label). По требованию стандарта, наименование должно быть оборотом существительного.С помощью интерфейсных дуг отображают различные объекты, в той или иной степени определяющие процессы, происходящие в системе. Такими объектами могут быть элементы реального мира (детали, вагоны, сотрудники и т.д.) или потоки данных и информации (документы, данные, инструкции и т.д.).В зависимости от того, к какой из сторон подходит данная интерфейсная дуга, она носит название “входящей”, “исходящей” или “управляющей”. Кроме того, “источником” (началом) и “приемником” (концом) каждой функциональной дуги могут быть только функциональные блоки, при этом “источником” может быть только выходная сторона блока, а “приемником” любая из трех оставшихся.Необходимо отметить, что любой функциональный блок по требованиям стандарта должен иметь по крайней мере одну управляющую интерфейсную дугу и одну исходящую. Это и понятно – каждый процесс должен происходить по каким-то правилам (отображаемым управляющей дугой) и должен выдавать некоторый результат (выходящая дуга), иначе его рассмотрение не имеет никакого смысла.)