- •«Белгородский государственный национальный исследовательский университет»
- •Теория систем и системный анализ
- •Предисловие
- •Содержание
- •Тема 1. Системные исследования 9
- •Тема 2. Моделирование и анализ систем. Основные подходы 18
- •Тема 3. Технологии системного моделирования 50
- •Тема 4. Технология объектного моделирования и анализа 125
- •4.2. Требования к объектному моделированию бизнес-систем 151
- •4.3. Case-инструментарий объектного моделирования и анализа 170
- •Тема 5. Технология системно-объектного моделирования и анализа 182
- •Тема 6. Графический язык моделирования бизнес-процессов bpmn. 231
- •Тема 1. Системные исследования
- •1.1. Структура самостоятельного научного направления
- •1.2. Структура системных исследований
- •1.3. Эволюция системного подхода
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 2. Моделирование и анализ систем. Основные подходы
- •2.1. Традиционный системный подход
- •2.1.1. Особенности и проблемы традиционного системного подхода и системного анализа
- •2.1.2. Причины существования проблем традиционного системного подхода и системного анализа
- •2.2. Объектно-ориентированный подход
- •2.2.1. Особенности объектно-ориентированного подхода
- •2.2.2. Необходимость интеграции объектного и системного подходов
- •2.3. Системология – системный подход ноосферного этапа развития науки
- •2.3.1. Основные понятия
- •2.3.2. Системология – язык теории организации, логистики и инжиниринга бизнеса
- •2.3.3. Системологический и объектно-ориентированный подход
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 3. Технологии системного моделирования
- •3.1. Технология системно-структурного моделирования и анализа «3-View Modeling»
- •3.1.1. Диаграммы потоков данных: нормативная система; построение модели; словарь данных; спецификация процесса
- •Нормативная система
- •Построение модели
- •Словарь данных
- •3 {Болт} 7 – от 3 до 7 итераций
- •1 {Болт} – 1 и более итераций
- •Спецификация процесса
- •3.1.2. Диаграммы «сущность-связь»: нотация Чена; нотация Баркера; построение модели
- •Нотация Чена
- •Нотация Баркера
- •Построение модели
- •3.1.3. Диаграммы переходов состояний
- •3.2. Стандарты системного моделирования и анализа серии «Icam deFinition»
- •3.2.1. Стандарт функционального моделирования idef0
- •3.2.2. Стандарт информационного моделирования idef1
- •3.2.3. Стандарт моделирования баз данных idef1x
- •3.2.4. Стандарт моделирования сценариев idef3.
- •3.2.5. Стандарт моделирования онтологий idef5
- •3.3. Case-инструментарий системного моделирования и анализа
- •3.3.1. Назначение и возможности «AllFusion Process Modeler/bPwin»
- •3.3.2. Особенности «bPwin»
- •3.3.3. Недостатки инструментария системного моделирования
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 4. Технология объектного моделирования и анализа
- •4.1.1. Сущности: структурные; поведенческие; группирующие; аннотационные
- •Структурные сущности
- •Поведенческие сущности
- •Группирующие сущности
- •Аннотационные сущности
- •4.1.2. Отношения
- •4.1.3. Диаграммы
- •4.1.4. Процесс объектно-ориентированного моделирования/проектирования: начальная фаза; исследование; построение; внедрение; дополнительные средства
- •Начальная фаза проекта (Inception)
- •Исследование (Elaboration)
- •Построение (Construction)
- •Внедрение (Transition)
- •Дополнительные средства
- •4.2. Требования к объектному моделированию бизнес-систем
- •4.2.1. Внешняя модель бизнес-системы
- •4.2.2. Внутренняя модель бизнес-системы
- •4.2.3. Пример uml-модели бизнес-системы
- •4.2.4. Пример модели информационного обеспечения бизнеса
- •4.3. Case-инструментарий объектного моделирования и анализа
- •4.3.1. Назначение и возможности «ibm Rational Software Architect»
- •4.3.2. Интерфейс «ibm Rational Software Architect»
- •4.3.3. Представление модели в «ibm Rational Software Architect»: представление вариантов использования; логическое представление; представление компонент; представление размещения
- •Представление вариантов использования
- •Логическое представление
- •Представление компонент
- •Представление размещения
- •4.3.4. Недостатки инструментария объектного моделирования
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 5. Технология системно-объектного моделирования и анализа
- •5.1. Методология системно-объектного моделирования и анализа
- •5.1.1. Системологический подход «Узел-Функция-Объект»
- •5.1.2. Адаптивная нормативная система уфо-анализа
- •5.1.3. Классификация бизнес-систем
- •5.2. Процедура системно-объектного моделирования и анализа
- •5.2.1 Алгоритм уфо-анализа.
- •5.2.2. Примеры уфо-моделей.
- •5.3. Case-инструментарий системно-объектного моделирования и анализа
- •5.3.1. Назначение и возможности «ufo-toolkit»
- •5.3.2. Особенности функционирования «ufo-toolkit»
- •5.3.3 Технология представление моделей в «ufo-toolkit»
- •Торгово-закупочная деятельность
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Тема 6. Графический язык моделирования бизнес-процессов bpmn.
- •6.1. Назначение и область применения.
- •6.2. Диаграммы бизнес-процессов (bpd).
- •6.2.1. Элементы потока.
- •6.2.2. Соединяющие элементы.
- •6.2.3. Зоны ответственности и артефакты.
- •6.2.4. Правила соединения Элементов потока.
- •6.3. Соотношение bpmn, xpdl, bpel, bpml.
- •6.3.1. Стандарты sgml и xml
- •6.3.5. Соотношение языков.
- •6.4. Case-инструментарий бизнес-моделирования в нотации bpmn.
- •6.4.1. Назначение и возможности.
- •6.4.2. Особенности функционирования и интерфейса.
- •6.4.3. Примеры моделей в нотации bpmn.
- •6.4.4. Недостатки моделирования в нотации bpmn.
- •Вопросы для повторения
- •Резюме по теме
- •Вместо заключения
- •Представление dfd-диаграммы с помощью уфо-модели
- •Представление idef0-диаграммы с помощью уфо-модели.
- •Представление bpmn-диаграммы с помощью уфо-модели.
- •Глоссарий
- •Список литературы
5.3. Case-инструментарий системно-объектного моделирования и анализа
5.3.1. Назначение и возможности «ufo-toolkit»
Представление о Business Intelligence отечественных специалистов, например [112], позволяет рассматривать программный CASE-инструментарий моделирования бизнес-систем и бизнес-процессов как разновидность BI-инструментария при условии, если он:
обеспечивает «процесс превращения данных в информацию и знания для поддержки принятия улучшенных и неформальных решений»;
встраивается в «информационные технологии (методы и средства) сбора данных, консолидации информации и обеспечения доступа бизнес-пользователей к знаниям»;
позволяет представлять и систематизировать «знания о бизнесе, добытые в результате углубленного анализа детальных данных и консолидированной информации».
При этом в работах [40, 113] отмечается необходимость разработки «CASE-инструментария, ориентированного на рассматриваемую предметную область», а также то, что «такой инструментарий должен обеспечивать:
регистрацию информации по бизнес-процессам;
продуцирование высокоуровневых представлений бизнес-процессов;
сопровождение репозитария;
контроль синтаксиса описания бизнес-процессов;
контроль его полноты и состоятельности;
анализ и верификацию описаний процессов и формирование соответствующих отчетов;
продуцирование спецификаций бизнес-процессов».
Хорошо видно, что реализация при разработке CASE-инструментария требований 1)–7) приводит к удовлетворению условий b) и c) его соответствия Business Intelligence.
Кроме того, в статье [25] отмечается, что наименьший вред организации принесет инструментарий моделирования, «лишающий разработчика той части «творческих» возможностей, которые ведут к разнообразию представления организационных моделей». При этом степень соответствия этому требованию инструментария, использующего нотацию SADT (IDEF0), оценивается как крайне низкая. Последнее требование непосредственным образом связано с тем, что инструментарий моделирования должен быть средством поддержки принятия решений, а не художественного творчества. Таким образом, реализация этого требования при разработке CASE-инструментария приводит к выполнению условия a) его соответствия Business Intelligence.
Следовательно, можно утверждать, что в настоящее время происходит эволюция части CASE-средств, предназначенных для анализа и моделирования. И в результате этой эволюции CASE-инструментарий моделирования бизнес-систем становится средством для Business Intelligence, т.е. BI-инструментарием.
Рассмотрим инструментарий моделирования бизнеса, олицетворяющий этот эволюционный процесс на практике, т.е. программный инструментарий, автоматизирующий УФО-анализ («UFO-toolkit»). Хотя название данного инструмента легко ассоциируется с аббревиатурой УФО (как и было задумано), в данном случае «UFO» – есть сокращение словосочетания «User Familiar Object» из английского компьютерного словаря, означающего «знакомый пользователю объект» (что также полностью соответствует сути дела).
Данный инструментарий, обеспечивающий проведение системологического (системно-объектного) анализа с помощью концептуальных классификационных моделей, является принципиально новым CASE-средством, впервые представляющим собой программную систему, основанную на знаниях.
Условия работы пользователей CASE-средствами (менеджеров, специалистов по консалтингу, аналитиков, инженеров по знаниям, специалистов по информационным технологиям, архитекторов проектов, разработчиков программного обеспечения), как правило, характеризуются следующим образом:
преобладание сложных слабоформализованных задач в слабоструктурированных проблемных областях;
эвристическая природа методов декомпозиции сложных систем и выбора набора абстракций для OOA и моделирования;
сложность взаимосогласованного учета структурных, субстанциальных и функциональных характеристик систем в динамических моделях;
отсутствие на рынке «хороших» (подходящих для таких условий) инструментов и высокая цена «удовлетворительных».
Проблемы, с которыми эти пользователи сталкиваются при осуществлении своей профессиональной деятельности следующие:
отсутствие инструментальных средств системного анализа, которые могут быть применены при объектно-ориентированном проектировании (OOD);
отсутствие инструментальных средств OOA и OOD, обеспечивающих решение задачи выбора подходящего набора абстракций для объектной декомпозиции и моделирования;
отсутствие инструментальных средств OOA и OOD, адаптирующихся к предметной области решаемой задачи, т.е. учитывающих семантику предметной области;
недостаточный уровень автоматизации аналитической деятельности.
Таким образом, наиболее общие и фундаментальные потребности аналитиков и проектировщиков, использующих системный анализ, CASE-технологию и объектно-ориентированный подход, могут быть сформулированы следующим образом:
производить процедуры анализа и синтеза сложных динамических систем наиболее объективным образом;
адекватно и взаимосвязано представлять структуру, состав элементов и функций моделируемых систем;
имитировать функционирование системы на ее объектной модели;
снизить трудоемкость проектирования (за счет уменьшения числа создаваемых моделей, а также, в частности, за счет единообразного (одними и теми же средствами) представления различных (внешних и внутренних) аспектов организационных систем (бизнес-процессов));
иметь возможность учета семантики предметной области и семантического взаимодействия с инструментальным средством;
использовать компонентные технологии при анализе и моделировании.
Описанные выше проблемы и потребности пользователей обусловили основное предназначение инструмента UFO-toolkit и его функциональные возможности. В самых общих чертах инструмент обеспечивает представление любой системы (а также любой ее подсистемы и т.д.) в виде трехэлементной конструкции: «Узел – Функция – Объект» (УФО-элемент). Для выполнения названной функции UFO-toolkit поддерживает классификацию (библиотеку) УФО-элементов, основанную на классификации связей, пересечения которых и образуют «узлы». Таким образом, назначение UFO-toolkit может быть представлено виде UML-диаграммы вариантов использования как показано ниже (см. рис. 5.14).
Рис. 5.14. Диаграмма
вариантов использования UFO-toolkit.
Использование UFO-toolkit для моделирования предполагает предварительную специализацию классификации связей и УФО-библиотеки с учетом конкретной предметной области. Это позволяет создавать шаблоны классификаций и библиотеки для различных предметных областей, которые будут обеспечивать процесс моделирования множествами алфавитных УФО-элементов.
Использование инструмента непосредственно для моделирования организационных систем осуществляется следующим образом:
Построение контекстной модели (объектной К-модели самого верхнего уровня иерархии) анализируемой/проектируемой системы в виде «черного ящика» с указанием входных и выходных связей (функциональных), которые должны быть представлены в классификации связей. Процесс может начинаться либо со стороны классификации связей, либо со стороны контекстной модели.
Выявление функциональных узлов в структуре моделируемой системы, т.е. узлов, функция которых либо уже известна, либо может быть сформулирована в результате проектирования. Для этого используется таблица, в которой строки обозначаются входными связями, а столбцы – выходными. Эти связи также должны быть представлены в классификации связей. При этом процесс начинается с функциональных связей, показанных на контекстной модели. Если для моделирования используются шаблоны (алфавит) УФО-элементов, то обеспечивается возможность автоматической идентификации известных Инструменту узлов. Если шаблоны не используются или в них нет необходимых в данном случае узлов, то в таблицу добавляются внутренние связи, поддерживающие функциональные, показанные на контекстной модели. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет обеспечен баланс «втекающих» и «вытекающих» потоков/связей контекстной модели. При этом ручная идентификация узлов должна сопровождаться модификацией классификации связей и УФО-библиотеке.
Построение иерархической объектной О-модели анализируемой или проектируемой системы. Данная модель в процессе анализа/проектирования представляет собой (на каждом уровне иерархии) совокупность взаимосвязанных функциональных узлов, идентифицированных с помощью таблицы. При этом каждому узлу должна назначаться функция (из всех известных и хранимых в УФО-библиотеке вариантов) в максимально возможной степени точно балансирующая данный узел. Для каждой же функции, в конце концов, должен быть указан объект (из всех известных и хранимых в УФО-библиотеке вариантов), реализующий ее оптимальным с точки зрения данного проекта образом. В результате, следовательно, объектная модель системы представляет собой (на каждом уровне иерархии) совокупность взаимосвязанных функциональных объектов.
Имитация функционирования системы. Данный процесс обеспечивается путем анимации объектной О-модели, которая сводится к визуализации изменения во времени (с возможностью его масштабирования) активностей функциональных объектов.
Схема функционирования UFO-toolkit представлена в виде UML-диаграммы деятельности на рис. 5.15.
В инструменте обеспечена возможность учета при анимации характеристик самих объектов (например: надежности), а также возможность подсчета показателей, позволяющих сравнивать различные варианты объектной модели с точки зрения выбранных для данных узлов функций и для данных функций – объектов (например: временных, стоимостных).
Кроме того, для функций, которые могут быть описаны математически, существует возможность вычисления их значений в ходе имитации, с использованием механизма скриптов. Целью имитации является обнаружение тормозящих или простаивающих связей, функций или объектов, а также определение наилучших структуры и состава проектируемой системы.