Методология моделирования предметной области

МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

 

 Структурная  модель предметной области 

 

 В основе  проектирования информационной  системы (ИС) лежит моделирование  предметной области (МПО). Чтобы получить  адекватный предметной области  проект ИС необходимо иметь целостное, системное представление модели, которая должна отражать все аспекты функционирования будущей ИС. При этом под моделью предметной области понимается система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию - быть адекватной этой области.

 Предварительное  моделирование предметной области  позволяет сократить время и сроки  проведения проектировочных работ  и получить эффективный и качественный  проект.

 К МПО предъявляются следующие требования:

 · формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной области;

 · понятность для заказчиков и разработчиков на основе применения графических средств отображения модели;

 · реализуемость, подразумевающая наличие средств физической реализации модели предметной области в ИС;

 · обеспечение оценки эффективности реализации модели предметной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей.

 Для  реализации перечисленных требований, как правило, строится система  моделей, которая отражает структурный и оценочный аспекты функционирования предметной области.

 Структурный  аспект предполагает построение:

 · объектной структуры, отражающей состав взаимодействующих в процессах 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  отображения структурного аспекта  МПО и представления информации о компонентах системы в основном используются графические методы, которые должны обеспечить структурную декомпозицию спецификаций с максимальной степенью детализации. Осуществляется выбор языка представления проектных решений. Язык моделирова- ния - это нотация, в основном графическая, которая используется для описания проектов. Нотация представляет собой совокупность графических объектов, используемых в модели. Нотация является синтаксисом языка моделирования. Язык моделирования должен делать решения проектировщиков понятными пользователю и предоставлять проектировщикам средства достаточно формализованного и однозначного определения проектных решений, подлежащих реализации в виде программных комплексов, образующих целостную систему программного обеспечения.

 Основной  критерий адекватности структурной  модели предметной области заключается  в функциональной полноте разрабатываемой  ИС.

 

 

 Оценочные  аспекты МПО связаны с разрабатываемыми  показателями эффективности автоматизируемых  процессов, к которым относятся:

 · время решения задач;

 · стоимостные затраты на обработку данных;

 · надежность процессов;

 · косвенные показатели эффективности (объемы производства, производительность труда, оборачиваемость капитала, рентабель- ность и т.д.).

 

 Для  расчета показателей эффективности, как правило, используются статические  методы функционально-стоимостного  анализа и динамические методы  имитационного моделирования.

 В основе  различных методологий моделирования  предметной области 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 (определяются компоненты системы - объекты).

 

 На концептуальном  уровне модель отвечает на  вопрос, КАК должна функционировать  система (определяется характер  взаимодействия компонентов системы).

 

 На внутреннем уровне модель отвечает на вопрос, С ПОМОЩЬЮ каких программно-технических средств реализуются требования к системе. Согласно жизненному циклу ИС, описанные уровни моделей соответственно строятся на этапах анализа требований, логического (технического) и физического (рабочего) проектирования.

 

 Рассмотрим особенности построения  МПО на трех уровнях детализации.

   

Объектная структура. Объект - это сущность, которая используется при выполнении некоторой функции или операции. Объекты могут иметь динамическую или статическую природу. Динамические объекты используются в одном цикле воспроизводства, например заказы на продукцию, счета на оплату; статические объекты используются во многих циклах воспроизводства, например, оборудование, персонал.

 

 На внешнем уровне выделяются основные виды материальных объектов (например, сырье и материалы, услуги) и основные виды информационных объектов или документов (например, заказы, накладные).

 

 На концептуальном  уровне уточняется состав классов  объектов, определяются их атрибуты и взаимосвязи. Строится обобщенное представление структуры предметной области.

 

 На внутреннем  уровне концептуальная модель  отображается в виде файлов базы  данных, входных и выходных документов  ИС. Причем динамические объекты  представляются единицами переменной информации или документами, а статические объекты - единицами условно постоянной информации в виде справочников, классификаторов.

 

 Функциональная  структура. Функция (операция) представляет  собой преобразователь входных  объектов в выходные. Функция может быть представлена одним действием или некоторой совокупностью действий. В последнем случае каждой функции может соответствовать некоторый процесс, в котором могут существовать свои подпроцессы, и т.д.

 

 На внешнем  уровне моделирования определяется список основных функций или видов процессов.

 

 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  процесса возможны альтернативные  или циклические последовательности  в зависимости от условий протекания  процесса. Эти условия связаны с происходящими событиями во внешней среде или в самих процессах и с образованием определенных состояний объектов. События вызывают выполнение функций, которые, изменяют состояния объектов и формируют новые события, и т.д., пока не будет завершен некоторый процесс.

 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. Процедурно событие вызывает выполнение новой функции, и поэтому для каждого состояния объекта должны быть заданы описания этих вызовов.

 

 На внешнем  уровне определяются список внешних  событий и список целевых установок, которым должны соответствовать процессы.

 

 На концептуальном  уровне устанавливаются правила, определяющие условия вызова  функций при возникновении событий  и достижении состояний объектов.

 

 На внутреннем  уровне выполняется формализация  правил в виде триггеров или  вызовов программных модулей.

 

 Организационная  структура. Организационная структура  представляет собой совокупность  организационных единиц, как правило, связанных иерархическими и процессными  отношениями. Организационная единица - это подразделение, представляющее  собой объединение людей (персонала) для выполнения совокупности общих функций или 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.

 

 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 определяются способы  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.

 

 Для  правильного отображения взаимодействий  компонентов ИС важно осуществлять их совместное моделирование. Методология структурного системного анализа существенно помогает в решении таких задач.

 

 Структурным  анализом называют метод исследования  системы, которое начинается с ее  общего обзора, затем детализируется, приобретая иерархическую структуру с все большим числом уровней. Для таких методов характерно: разбиение на уровни абстракции с ограниченным числом элементов (3-7); ограниченный контекст, включающий существенные детали каждого уровня; использование строгих формальных правил записи; последовательное приближение к результату. Структурный анализ основан на двух базовых принципах: «разделяй и властвуй» и принципе иерархической упорядоченности. Решение трудных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач (так называемых «черных ящиков») и организация этих задач в древовидные, иерархические структуры значительно повышают понимание сложных систем. Определим ключевые понятия структурного анализа.

 

 Операция - элементарное (неделимое) действие, выполняемое на одном рабочем месте.

 

 Функция - совокупность операций, сгруппированных  по определенному признаку.

 

 Бизнес-процесс - связанная совокупность функций, в ходе выполнения которой потребляются  определенные ресурсы, и создается  продукт (предмет, услуга), представляющая ценность для потребителя.

 

 Подпроцесс - это бизнес-процесс, являющийся  структурным элементом некоторого  бизнес-процесса, представляющий ценность  для потребителя.

 

 Бизнес-модель - структурированное графическое  описание сети процессов и операций, связанных с данными, документами, организационными единицами и другими объектами, отражающими существующую или пред­полагаемую деятельность предприятия.

 

 Существуют  различные методологии структурного  моделирования предметной области, среди которых следует выделить функционально-ориентированные и объектно-ориентированные методологии.

 

 

 

 

 Предметная  область ППП 

 

 Составные  части ППП. Оболочка ППП 

 

 При  определении пакетов прикладных  программ было отмечено, что они  предназначены для решения задач определенного класса. Этот класс задач обычно называют предметной областью пакета. Предметная область определяет некоторую структуру данных, т.е. организацию входных, промежуточных и выходных данных. Эти структурированные данные называются информационной базой пакета, соответствующей своей предметной области.

 

 Для  реализации конкретных действий  пакет должен воспринимать от  пользователя управляющую информацию. Эта управляющая информация представляется  на формальном языке - входном  языке пакета. Описание конкретного задания пользователя на входном языке пакета называют программой на входном языке (ПВЯ).

 

 Пакет  состоит из нескольких программных  единиц. Такие программные единицы  обычно называют программными  модулями. Решение каждой задачи в пакете сводится к выполнению соответствующего алгоритма. Программные модули пакета, реализующие алгоритмы решения задач, предусмотренных в пакете, будем называть обрабатывающими модулями. Обрабатывающие модули выполняют преобразование данных, составляющих информационную базу пакета.

 

 Для  того чтобы преобразовать задание  пользователя в последовательность  вызовов обрабатывающих модулей, в пакет должны входить управляющие  модули.

 

 Чтобы  обеспечить взаимодействие пакета  с пользователем и управляющих  модулей пакета с информационной базой и обрабатывающими модулями, в состав пакета включаются обслуживающие модули.

 

 Таким  образом, ППП можно рассматривать  как объединение входного языка, информационной базы, управляющих, обслуживающих и обрабатывающих  программных модулей.

 

 Взаимодействие  составных частей пакета схематически  показано на рис. 4. Средствами  операционной системы запускается  головной управляющий модуль  пакета (ведущий модуль). Затем организуются  прием задания пользователя, представляемого  в форме программ на входном языке (ПВЯ), и выполнение этого задания путем вызова в нужной последовательности обрабатывающих и обслуживающих модулей.