Технологии реинжиниринга и параллельного проектирования

Взаимосвязанная совокупность методик IDEF для концептуального проектирования разработана по программе Integrated Computer Aided Manufacturing в США. В этой совокупности имеются методики функцио­нального, информационного и поведенческого моделирования и проекти­рования, в ее состав в настоящее время входят IDEF-методики, часть из которых имеет статус международного стандарта.

Методики IDEF задают единообразный подход к моделированию при­ложений, но не затрагивают проблем единообразного представления данных в процессах информационного обмена между разными компьютерными сис­темами и приложениями. Необходимость решения этих проблем в интегри­рованных АС привела к появлению ряда унифицированных форматов пред­ставления данных в межкомпьютерных обменах, среди которых наиболее известными являются форматы IGES, DXF (в машиностроительных прило­жениях), EDIF (в электронике) и некоторые другие. Однако ограниченные возможности этих форматов обусловили продолжение работ в направлении создания более совершенных методик и представляющих их стандартов. На эту роль в настоящее время претендует совокупность стандартов STEP.

Методика IDEF0

Как отмечено выше, наиболее известной методикой функционального моделирования сложных систем является методика SADT (Structured Analysis and Design Technique), положенная в основу стандарта IDEF0.

IDEF0 - это более четко очерченное представление методики SADT. SADT - методика, рекомендуемая для начальных стадий проектирования сложных искусственных систем управления, производства, бизнеса, вклю­чающих людей, оборудование, ПО. Начиная с момента создания первой версии, методика успешно применялась для проектирования телефонных сетей, систем управления воздушными перевозками, производственных предприятий и др.

Разработку SADT-модели начинают с формулировки вопросов, на кото­рые модель должна давать ответы, т. е. формулируют цель моделирования. Далее строят иерархическую совокупность диаграмм с лаконичным описа­нием функций. При этом рассмотрение ведется с позиций определенной точ­ки зрения (аспекта), иначе модель окажется размытой и малополезной.

Недостатки SADT-моделей - их слабая формализованность для авто­матического выполнения проектных процедур на их основе. Однако нали­чие графического языка диаграмм, удобного для восприятия человеком, обусловливает полезность и применимость методики SADT.

Описание объектов и процессов в SADT (IDEF0) выполняется в виде совоку­пности взаимосвязанных блоков (рис. 3). Блоки выражают функции (работы), поэтому их названиями являются глаго­лы. Типичные примеры функций: плани­ровать, разработать, классифицировать, измерить, изготовить, отредактировать, рассчитать, продать. Число блоков на одном уровне иерархии - не более 6. Число уровней иерархии не ограни­чено, но обычно их не более 5. Блоки нумеруются (номер записывается в правом нижнем углу). Дуги (стрелки) отображают множества объектов (данных), их имена - существительные. Управление определяет условия выполнения, примеры управления: требования, чертеж, стандарт, указания, план. Механизм выражает используемые средства, например: компьютер, оснастка, заказчик, фирма. Входы и выходы могут быть любыми объектами.

Блоки рис. 3 в англоязычной литературе называют блоками ICOM (Input-Control-Output-Mechanism).

Рассмотрим пример функциональной модели для процесса создания САПР на предприятии, на котором ранее автоматизация проектирования была развита слабо.

Диаграмма верхнего (нулевого) уровня АО включает единственный блок ICOM «Разработать САПР». В качестве исполнителей фигурируют специализированная организация, занимающаяся проектированием автома­тизированных систем и называемая консалтинговой фирмой, а также пред­ставители организации-заказчика, объединенные в создаваемый на пред­приятии отдел САПР.

Технологии реинжиниринга и параллельного проектирования - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис. 3. Блок IDEFO-диаграмм

Диаграмма первого уровня, показанная на рис. 4, а, включает блоки А1 - обследования предприятия, А2 - проектирования САПР, A3 - реали­зации САПР и А4 - испытаний системы. Диаграммы следующего второго уровня, раскрывающие первые блоки Al, A2 и A3, представлены на рис. 4, б, в и г соответственно (на этих рисунках не отмечены данные, соот­ветствующие внутренним стрелкам диаграмм, а также стрелки условия «финансы»). При обследовании предприятия специалисты консалтинговой фирмы вместе с работниками отдела САПР изучают структуру предприятия, типичные маршруты проектирования, информационные потоки и на этой базе разрабатывают модель «As Is». Далее создается новая модель «То Be» с учетом не только требований автоматизации проектирования, но и буду­щих информационных потребностей процессов управления и делопроиз­водства. Модель «То Be» составляет основу технического предложения на создание САПР.

Технологии реинжиниринга и параллельного проектирования - №2 - открытая онлайн библиотека

Технологии реинжиниринга и параллельного проектирования - №3 - открытая онлайн библиотека

Технологии реинжиниринга и параллельного проектирования - №4 - открытая онлайн библиотека

в

Технологии реинжиниринга и параллельного проектирования - №5 - открытая онлайн библиотека

г

Рис. 4. Функциональная модель процесса создания САПР:

а - IDEFO-диаграмма первого уровня; б - IDEFO-диаграмма обследования предприятия; в - IDEFO-диаграмма проектирования САПР; г - IDEFO- диаграмма реализации проекта САПР

При проектировании САПР выбирают аппаратно-программную плат­форму, базовое ПО проектирующих и обслуживающих подсистем, разраба­тывают структуру корпоративной сети, определяют типы сетевого обору­дования, серверов и рабочих станций, выявляют необходимость разработки оригинальных программных компонентов.

Реализация проекта САПР включает подготовку помещений, монтаж кабельной сети, обучение будущих пользователей САПР, закупку и инстал­ляцию ТО и ПО.

Разработка SADT-моделей состоит из ряда этапов:

1. Сбор информации. Источниками информации могут быть докумен­ты, наблюдение, анкетирование и т. п. Существуют специальные методики выбора экспертов и анкетирования.

2. Создание модели. Используется нисходящий стиль: сначала разраба­тываются верхние уровни, затем нижние.

3. Рецензирование модели. Реализуется в итерационной процедуре рас­сылки модели на отзыв и ее доработки по замечаниям рецензентов, в за­вершение собирается согласительное совещание.

Связи функциональной модели, отражающей функции, со структурной моделью, отражающей средства выполнения функций, выражаются с по­мощью специальных словарей, дающих однозначное толкование вводимым именам ресурсов.

Дальнейшее использование IDEFO-модели - конкретизация задач вы­бора ресурсов, разработка планов реализации, переход к имитационным моделям и т. п.

Методика IDEF3

Поведенческое моделирование сложных систем используют для иссле­дования динамики их функционирования. В основе поведенческого моде­лирования лежат модели и методы имитационного моделирования систем массового обслуживания, сети Петри, возможно применение конечно-автоматных моделей, описывающих поведение системы, как последова­тельности смены состояний.

Поведенческие аспекты приложений отражает методика IDEF3. Если методика IDEFO связана с функциональными аспектами и позволяет отве­чать на вопросы «Что делает система?», то в IDEF3 детализируются и кон­кретизируются IDEFO-функции, IDEF3-модель отвечает на вопросы «Как система это делает?». Язык IDEF3 - язык диаграмм, помогающий разра­ботчику моделей наглядно представить моделируемые процессы. В IDEF3 входят два типа описаний:

1) процесс-ориентированные в виде последова­тельности операций;

2) объект-ориентированные, представляемые диа­граммами перехода состояний, характерными для конечно-автоматных мо­делей.

На рис. 5 представлен пример процесс-ориентированной IDEF3-диаграммы. Здесь функции (операции) показаны прямоугольниками с гори­зонтальной чертой, отделяющей верхнюю секцию с названием функции от нижней секции, содержащей номер функции. Связи, отражающие последо­вательность выполнения функций, изображаются сплошными линиями-стрелками. Для указания разветвлений и слияний связей (их принято назы­вать перекрестками) используют квадраты, у которых одна или обе верти­кальные стороны представлены двойными линиями, а внутри квадрата за­писан один из символов &, О или X. При разветвлении эти символы означают реакцию всех, некоторых или только одной из последующих функций на входное воздействие соответственно. Аналогичный смысл имеют символы &, О или X при слиянии - последующая функция начинает выполняться после окончания всех, некоторых или только одной из вход­ных операций.

Технологии реинжиниринга и параллельного проектирования - №6 - открытая онлайн библиотека

Рис. 5. IDEF3-диаграмма последовательности операций

На рис. 6 представлен пример объект-ориентированной IDEF3-диаграммы. В таких диаграммах имеются средства для изображения со­стояний системы, активностей, переходов из состояния в состояние и усло­вий перехода.

Технологии реинжиниринга и параллельного проектирования - №7 - открытая онлайн библиотека

Рис. 6. IDEF3-диаграмма перехода состояний

Диаграммы IDEFO или IDEF3 могут быть преобразованы в имитацион­ные модели, если задать дополнительные свойства функций, характери­зующие затраты ресурсов. Чаще всего имитационные модели представляют в виде сетей Петри. Преобразование связано с введением времени в функ­циональную IDEFO или в поведенческую IDEF3-модель, с заменой функций переходами, а объектов, отождествляемых со стрелками блоков ICOM, с метками в сетях Петри.