ПЭИС : 17.Функционально-ориетированное (структурное) проектирование. Диаграммы декомпозиции. Стандарты семейства IDEF

Сущность структурного подхода к проектированию ИС заключается в ее разбиении на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и т. д. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны.

Т. о. идеи структурного анализа и проек-ния заключаются в:

• декомпозиция СИ на множество иерархически подчиненных функций
• представление информации в виде графической нотации.

В качестве инструментальных средств ФОП выступают следующие диаграммы:

• BFD — диаграммы бизнес функций (функциональные спецификации);
• DFD — диаграммы потоков данных;
• STD — диаграмма переходов состояний (матрицы перекрестных ссылок);
• ERD — диаграммы сущность-связь (ER-модель данных или информационно логическая модель сущность-связь);
• SSD — диаграмма структуры программного приложения.

Диаграммы функциональных спецификаций (BFD) позволяют представить общую структуру ИС, отражающую взаимосвязь различных задач (процедур) для получения требуемых результатов. Основными объектами BFD-диаграмм является:

• функция — некоторое действие ИС, необходимое для решения экономической задачи
• декомпозиция функции, т. е. разбиение функций на несколько подфункций.

Диаграммы потоков данных (DFD) ориентированы на какую-либо технологию обработки данных и отражают передачу информации от одной функции к другой в рамках заданной технологии обработки.

Диаграммы потоков данных являются основным средством моделирования функциональных требований проектируемой системы. С их помощью эти требования разбиваются на функциональные компоненты и представляются в виде сети, связанной потоками данных. Главная цель таких средств — продемонстриро¬вать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

Основние объекты

• управляющий процесс — интерфейс между DFD и спецификациями управления, собственно моделирующими и документирующими аспекты реального времени. Фактически управляющий процесс представляет собой преобразователь входных управляющих потоков в выходные. Точное описание этого преобразования должно задаваться в спецификациях управления.
• управляющее хранилище — срез управляющего потока во времени. Содержащаяся в нем управляющая информация может быть использована в любое время после занесения в хранилище.
• управляющий поток — средство, используемое для моделирования передачи управляющей информации. Обычно управляющий поток имеет дискретное, а не непрерывное значение.

Существуют три управляющих потоков:

• Т — поток, является потоком управления процессом, который может вызывать выполнение процесса. При этом процесс как бы включается одной короткой операцией.
• А — поток, является потоком управления процессом, который может изменять выполнение отдельного процесса. Используется для обеспечения непрерывности выполнения процесса до тех пор, пока «включен» поток.
• E/D — поток, является потоком управления процессом, который может переключать выполнение отдельного процесса. Течение по Е-линии вызывает выполнение процесса, которое продолжается до тех пор, пока не возбуждается течение по D-линии.

Узлами диаграммы (прямоугольниками) являются процедуры, а стрелками между узлами показываются потоки данных. Над стрелками задаются имена передаваемых или используемых единиц информации, документов, экранных форм файлов. DFD показывают внешние по отношению к системе источники данных и адресатов, которые принимают информацию от системы, а также идентифицируют хранилища данных (накопителях данных), к которым осуществляется доступ к системе.

Каждая логическая бизнес-функция описывается своей диаграммой потоков данных.

Диаграммы переходов состояний (STD) моделируют поведение системы во времени в зависимости от прошедших событий. Такие диаграммы позволяют осуществить декомпозицию управляющих процессов, происходящих в системе и описать отношение между управляющими потоками. С помощью ДПС можно моделировать дальнейшее функционирование системы, исходя из предыдущих и текущего состояния.

Существует два способа построения STD:

• первый заключается в идентификации всех возможных состояний и анализе всех имеющих смысл переходов между ними;
• по второму способу сначала определяется начальное состояние, затем следующее за ним и т. д.

Диаграммы инфологических моделей «сущность-связь» (ERD) — ориентированы на разработку БД, структура кот. не зависит от конкретных информационных потребностей и позволяет выполнить любые запросы пользователей. Диаграмма «сущность-связь» представляет собой набор множества объектов и их характеристик, а также взаимосвязей между ними, нужных для выявления данных, которые в дальнейшем используются функциями проектирования системы.

Для целей моделирования систем вообще, и структур¬ного анализа в частности, используются три группы средств, иллюстрирующих:

• функции, которые система должна выполнять;
• отношения между данными;
• зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени).

Для разработки моделей данных предназначены диаграммы «сущность-связь» или ER-диаграммы, которые обеспечивают стандартный способ определения данных и связей между ними.

С помощью ERD осуществляется детализация хранилищ данных проектируемой системы, а также документируются сущности системы и способы их взаимодействия. Таким образом, выполняется идентификация объектов, важных для предметной области, свойств этих объектов (атрибутов) и их отношений с другими объектами (связей). Модель ERD была разработана П. Ченом, а также способ ее представления в виде диаграмм. Нотация Чена получила дальнейшее развитие в работах Баркера и других авторов.

Диаграмма структуры программного приложения (SSD) задает взаимосвязь функций и программных модулей, которые их реализуют (меню, формы, отчеты и т. д.) Структура программного приложения представляет собой иерархическую взаимосвязь программных модулей, которые реализуют ИС. SSD служит мостом для перехода от системных требований, которые отображены в предыдущих диаграммах (BFD, DFD, STD, ERD), к реализация ИС.

Семейство стандартов IDEF.

Взаимная совокупность методик и моделей концептуального про¬ектирования IDEF разработана в США. В настоящее время имеются методики функционального, информационного и поведенческого моделирования и проектирования, в которые входят IDEF-модели.

Основными объектами IDEF-диаграмм являются работы и стрелки, которые отражают взаимодействие и связи между ними

Работы обозначают поименованные процессы, функции или задачи, ко¬торые происходят в течение определенного времени и имеют распознавае¬мые результаты. Работы изображаются в виде прямоугольников (блоков). Работы на диаграммах декомпозиции обычно располагаются по диаго¬нали от левого верхнего угла к правому нижнему. Такой порядок называется порядком доминирования. Каждая из работ на диаграмме декомпозиции может быть в свою оче¬редь декомпозирована.

Стрелки представляют собой некоторую информацию. Виды стрелок:

• вход (информация, используемая или преобразуемая работой для получения результата (выхода)). Допускается, что работа может не иметь ни одной стрелки входа. Стрелка входа рисуется как входящая в левую грань работы;
• управление — правила, стратегии, процедуры или стандарты, которыми руководствуется работа. Стрелка управления рисуется как входящая в верхнюю грань работы;
• выход — материал или информация, которые производятся ра¬ботой. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку выхода. Стрелка выхода рисуется как исходящая из правой грани работы.
• механизм — ресурсы, которые выполняют работу. Стрелка механизма рисуется как входящая в нижнюю грань работы.
• вызов — специальная стрелка, указывающая на другую модель работы. Стрелка вызова рисуется как исходящая из нижней грани работы.

Стрелки на контекстной диаграмме служат для опи¬сания взаимодействия системы с окружающим миром. Они могут начи¬наться у границы диаграммы и заканчиваться у работы, или наоборот. Та¬кие стрелки называются граничными. Для связи работ между собой используются внут¬ренние стрелки, т. е. стрелки, которые не касаются границы диаграммы, начинаются у одной и кончаются у другой работы.

IDEF0 реализует методику функционального моделирования сложных систем. Наиболее известной реализацией IDEF0 является методология SADT. Эта методика рекомендуется для начальных стадий проектирования сложных искусственных систем управления, производства, включающих людей, оборудование, программное обеспечение.

IDEF1X и IDEF1 реализуют методики инфологического проекти¬рования баз данных. В IDEF1X имеется графический язык для описания объектов и отношений в приложениях, так называемый язык диаграмм «сущность-связь». Разработка информационной модели по IDEF1X выполняется в несколько этапов:

• выясняются цели проекта, составляется план сбора информации, при этом исходные положения следуют из IDEF0-модели;
• выявляются и определяются основные сущности — элементы ба¬зы данных, в которых будут храниться данные системы;
• выявляются и определяются основные отношения, результаты представляются графически в виде так называемых ER-диаграмм;
• детализируются нестандартные отношения, определяются ключе¬вые атрибуты сущностей. Детализация отношений заключается в замене связей «многие ко многим» на связи «многие к одному» и «один ко многим»;
• определяются атрибуты сущностей.

IDEF2 и IDEF3 реализуют поведенческое моделирование. В этих методиках детализируется ответ: «Как система это делает». В основе поведенческого моделирования лежат модели и методы имитационного моделирова¬ния систем массового обслуживания.

IDEF4 реализует объектно-ориентированный анализ больших систем. Он предоставляет пользователю графический язык для изо¬бражения классов, диаграмм наследования, таксономии методов.

IDEF5 направлен на представление онтологической информации приложения в удобном для пользователя виде. Для этого используют¬ся символические обозначения объектов, их ассоциа¬ций, ситуаций и схемный язык описания отношений классификации. В методике имеются правила связы¬вания объектов в предложения.

IDEF6 направлен на сохранение рационального опыта проектиро¬вания информационных систем, что способствует предотвращению структурных ошибок.

IDEF8 предназначен для проектирования диалогов человека и технической системы.

IDEF9 предназначен для анализа имеющихся условий и ограниче¬ний (в том числе физических, юридических, политических) и их влия¬ния на принимаемые решения в процессе реинжиниринга.

IDEF14 предназначен для представления и анализа данных при проектировании вычислительных сетей на графическом языке с опи¬санием конфигураций, очередей, сетевых компонентов, требований к надежности и т. п.