8.Моделирования проблемной области (требования, уровни представления, подходы к построению структурных моделей проблемной области на различных уровнях представления).

В основе реинжиниринга бизнес-процессов и проектирования корпоративной ИС лежит моделирование проблемной области. Под проблемной областью понимается взаимосвязанная совокупность управляемых объектов предприятия (предметная область), субъектов управления, автоматизируемых функций управления и программно-технических средств их реализации.

Для того чтобы получить адекватный проблемной области проект ИС в виде системы правильно работающих программ, необходимо иметь целостное, системное представление модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной системы. При этом под моделью понимается некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой проблемной области, отвечающей основному требованию – адекватности этой области.

К моделям проблемных областей предъявляются следующие требования: •формализованность, обеспечивающая однозначное описание структуры проблемной области; •понятность для заказчиков и разработчиков на основе применения графических средств отображения модели; •реализуемость, подразумевающая наличие средств физической реализации модели проблемной области в ИС; •обеспечение оценки эффективности реализации модели проблемной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей. •Структурный аспект функционирования ИС предполагает построение: •объектной структуры, отражающей состав взаимодействующих материальных и информационных объектов предметной области; •функциональной структуры, отражающей взаимосвязь функций (действий) по преобразованию объектов в процессах; •структуры управления, отражающей события и бизнес-правила, которые воздействуют на выполнение процессов; •организационной структуры, отражающей взаимодействие организационных единиц предприятия и персонала в процессах; •технической структуры, описывающей топологию расположения и способы коммуникации комплекса технических средств.

Для создания этих структур исп-ся графические методы построения диаграмм. Для расчета показателей эффективности ИС, реализующей модель проблемной области, как правило, используются статические методы функционально-стоимостного анализа (ABC) и динамические методы имитационного моделирования.

В основе различных методологий моделирования проблемных областей ИС лежат принципы последовательной детализации абстрактных категорий. Обычно модели строятся на трех уровнях: на внешнем уровне (определении требований), на концептуальном уровне (спецификации требований) и внутреннем уровне (реализации требований).

На внешнем уровне модель отвечает на вопрос, что должна делать система, то есть определяется состав основных компонентов системы: объектов, функций, событий, организационных единиц, технических средств. На концептуальном уровне модель отвечает на вопрос: как должна функционировать система, иначе говоря, определяется характер взаимодействия компонентов системы. На внутреннем уровне модель отвечает на вопрос: с помощью каких программно-технических средств реализуются требования к системе.

Рассмотрим особенности построения моделей проблемной области на трех уровнях детализации.

Объектная структура

Объект - это сущность, которая используется при выполнении некоторой функции или операции (преобразования, обработки, формирования и т. д.). Объекты могут иметь динамическую или статическую природу: динамические объекты используются в одном цикле воспроизводства, например заказы на продукцию, счета на оплату, платежи; статические объекты используются во многих циклах воспроизводства, например оборудование, персонал, запасы материалов

На внешнем уровне детализации модели выделяются основные виды материальных объектов (например, сырье и материалы, полуфабрикаты, готовые изделия, услуги) и основные виды информационных объектов или документы (например, заказы, накладные, счета и т. д.).

На концептуальном уровне построения модели проблемной области уточняется состав классов объектов, определяются их атрибутный состав и взаимосвязи между собой. Таким образом строится обобщенное представление структуры предметной области.

Далее концептуальная модель на внутреннем уровне отображается в виде файлов базы данных, входных и выходных документов ИС. Модель базы данных как постоянно поддерживаемого информационного ресурса отображает хранение условно-постоянной и накапливаемой переменной информации, используемой в повторяющихся информационных процессах.

Функциональная структура

Функция (операция) представляет собой некоторый преобразователь входных объектов в выходные. Последовательность взаимосвязанных по входам и выходам функций составляет бизнес- процесс. Бизнес-процессы и информационные процессы, как правило, неразрывны, то есть функции материального процесса не могут осуществляться без информационной поддержки. Например, функция отгрузки готовой продукции осуществляется на основе документа «Заказ», который, в свою очередь, порождает документ «Накладная», сопровождающий партию отгруженного товара.

Функция может быть представлена одним действием или некоторой совокупностью действий. На внешнем уровне моделирования определяется список основных бизнес-функций или видов бизнес-процессов. Обычно таких функций насчитывается 15-20. На концептуальном уровне выделенные функции декомпозируются и строятся иерархии взаимосвязанных функций. На внутреннем уровне отображается структура информационного процесса в компьютере: определяются иерархические структуры программных модулей, реализующих автоматизируемые функции.

Структура управления

В совокупности функций бизнес-процесса возможны альтернативные или циклические последовательности в зависимости от различных условий протекания процесса. Эти условия связаны с происходящими событиями во внешней среде или в самих процессах и образованием определенных состояний объектов (например, заказ принят, отвергнут, отправлен на корректировку). События вызывают выполнение функций, которые, в свою очередь, изменяют состояния объектов и формируют новые события, и т.д., пока не будет завершен некоторый бизнес-процесс. Тогда последовательность событий составляет конкретную реализацию бизнес-процесса.

Каждое событие описывается с двух точек зрения: информационной и процедурной. Информационно событие отражается в виде некоторого сообщения, фиксирующего факт выполнения некоторой функции изменения состояния или появления нового объекта. Процедурно событие вызывает выполнение новой функции, и поэтому для каждого состояния объекта должны быть заданы описания этих вызовов. Таким образом, события выступают в связующей роли для выполнения функций бизнес-процессов.

На внешнем уровне определяются список внешних событий вызываемых взаимодействием предприятия с внешней среде (платежи налогов, процентов по кредитам, поставки по контрактам и т.д.), и список целевых установок, которым должны соответствовать бизнес-процессы (регламент выполнения процесса), поддержка уровня материальных запасов, уровень качества продукции и т.д.). На концептуальном уровне устанавливаются бизнес-правила определяющие условия вызова функций при возникновении ее бытии и достижении состояний объектов. На внутреннем уровне выполняется формализация бизнес-правил в виде триггеров или вызовов программных модулей.

Организационная структура

Организационная структура представляет собой совокупность взаимосвязанных организационных единиц, как правило, связанных иерархическими и процессными отношениями. Организационная единица - это подразделение, представляющее собой объединение людей (персонала) для выполнения совокупности общих функций или бизнес-процессов. В функционально-ориентированной организационной структуре организационная единица выполняет набор функций, относящихся к одной функции управления и входящих в различные процессы. В процессно-ориентированной структуре организационная единица выполняет набор функций, входящих в один тип процесса и относящихся к разным функциям управления.

На внешнем уровне строится структурная модель предприятия в виде иерархии подчинения организационных единиц или списков взаимодействующих подразделений. На концептуальном уровне для каждого подразделения задается организационно-штатная структура должностей (ролей персонала). На внутреннем уровне определяются требования к правам доступа персонала к автоматизируемым функциям информационной системы.

Техническая структура

Топология определяет территориальное размещение технических средств по структурным подразделениям предприятия, а коммуникация - технический способ реализации взаимодействия структурных подразделений. На внешнем уровне модели определяются типы технических средств обработки данных и их размещение по структурным подразделениям. На концептуальном уровне определяется способ коммуникаций между техническими комплексами структурных подразделений: физическое перемещение документов, машинных носителей, обмен информацией по каналам связи и т. д. На внутреннем уровне строится модель «клиент-серверной» архитектуры вычислительной сети.

Методологии структурного моделирования проблемной области: функционально-ориентированные и объектно-ориентированные методологии. В функциональных моделях (DFD-диаграммах потоков данных, SADT-диаграммах) главными структурными компонентами являются функции (операции, действия, работы), которые на диаграммах связываются между собой потоками объектов.

Достоинством функциональных моделей является реализация структурного подхода к проектированию ИС по принципу «сверху - вниз», когда каждый функциональный блок может быть декомпозирован на множество подфункций. Для функциональных моделей характерны процедурная строгость декомпозиции ИС.

Недостатки функциональных моделей: •неясность условий выполнения процессов обработки информации, которые динамически могут изменяться; •повторяемость использования одинаковых функций, а следовательно, и программных модулей в различных процессах., в этом случае одни и те же функции в различных иерархиях могут быть спроектированы несколько раз.

Перечисленные недостатки функциональных моделей снимаются в объектно-ориентированных моделях, в которых главным структурообразующим компонентом выступает класс объектов с набором функций, которые могут обращаться к атрибутам этого класса (скрытие данных).

В объектно-ориентированном подходе изменяется и принцип проектирования ИС. Сначала выделяются классы объектов, а далее в зависимости от возможных состояний объектов (жизненного цикла объектов) определяются методы обработки (функциональные процедуры), что обеспечивает наилучшую реализацию динамического поведения информационной системы.

Для объектно-ориентированного подхода разработаны графические методы моделирования проблемной области, обобщенные в языке унифицированного моделирования UML [22]. Однако по наглядности представления модели пользователю-заказчику объектно-ориентированные модели явно уступают функциональным моделям.