Глава 1
Назначение методологии структурного анализа
Постоянное усложнение производственно-технических и организационно-экономических систем (фирм, предприятий, производств, и других субъектов производственной или хозяйственной деятельности) привели к созданию специальных средств описания и анализа таких систем. Одним из таких средств является структурный анализ.
Вообще, концептуально в основе структурного анализа лежит выявление структуры в системе (в данном случае информационной).
Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленных целей.
Структурой же системы называется совокупность устойчивый связей объекта, обеспечивающих его целостность и сохранение свойств при различных внешних и внутренних изменениях. С другой стороны, структура системы – частичное упорядочивание элементов системы и отношений между ними по какому-либо признаку. Структура невозможна без системы, ровно как и система всегда структурирована.
Таким образом, структурный анализ – это систематический пошаговый подход к анализу требований и проектированию спецификаций системы независимо от того, является ли она существующей или создается вновь. В основе структурного анализа лежит выявление структуры как относительно устойчивой совокупности отношений. Основным понятием структурного анализа служит структурный элемент (или объект). Структурным объектом является элемент, выполняющий одну из элементарных функций, связанных с моделируемым процессом, предметом или явлением.
Структурный анализ предполагает исследование системы с помощью ее графического модельного представления, которое начинается с общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру со все большим числом уровней. Цель структурного анализа заключается в преобразовании общих, расплывчатых знаний об исходной предметной области в точные мысли, описывающие различные подсистемы моделируемой организации.
Декомпозиция является условным приемом, позволяющим представить систему виде, удобном для восприятия, и оценить ее сложность. В результате декомпозиции системы по определенным признакам выделяются отдельные структурные элементы и связи между ними. Декомпозиция служит средством, позволяющим избежать затруднений в понимании системы. Глубина декомпозиции определяется сложностью и размерностью системы, а так же целями моделирования. Любая организация, как правило, имеет большое количество подсистем, поэтому число структурных элементов и связей между ними велико.
Методология структурного анализа представляет методы и средства для исследования структуры и деятельности организации. Она определяет основные принципы и приемы использования моделей. Другими словами, методология структурного анализа и проектирования определяет шаги работы, которые должны быть выполнены, их последовательность, правила распределения и назначения определений методов.
При моделировании систем вообще и в частности, для целей структурного анализа используются различные модели, отображающие:
· функции, которые система должна выполнять;
· процессы, обеспечивающие выполнение указанных функций;
· данные, необходимые при выполнении функций, и отношения между этими данными;
· Организационные структуры, обеспечивающие выполнение функций;
· Материальные и информационные потоки, возникающие в ходе выполнения функций.
Одним из наиболее важных этапов проведение структурного анализа организации является выбор методологии. Наибольшее распространение получили модели:
· SADT (Structured Analysis and Design Technique);
· структурного системного анализа Гейна-Сарсона;
· структурного анализа и проектирования Иодана/Де Марко;
· развития системы Джексона;
· развития структурных систем Варнье-Орра;
· анализа и проектирования систем реального времени Уорда-Меллора и Хатли;
· информационного моделирования Мартина;
· объектно-ориентированный метод Буча.
История возникновения стандарта IDEF0
Методологию IDEF0 можно считать конечным этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Teqnique). SADT же возникла в конце 60-х годов в ходе революции, вызванной структурным программированием. Когда большинство специалистов билось над созданием программного обеспечения, немногие старались разрешить более сложную задачу создания крупномасштабных систем, включающих как людей и машины, так и программное обеспечение, аналогичных системам, применяемым в телефонной связи, промышленности, управлении и контроле за вооружением. Тогда специалисты, традиционно занимавшиеся созданием крупномасштабных систем, стали осознавать необходимость большей упорядоченности. Таким образом, разработчики начали формализовать процесс создания системы, разбивая его на следующие фазы:
· анализ - определение того, что система будет делать,
· проектирование - определение подсистем и их взаимодействие,
· реализация - разработка подсистем по отдельности, объединение - соединение подсистем в единое целое,
· тестирование - проверка работы системы,
· установка - введение системы в действие,
· функционирование - использование системы.
Эта последовательность всегда выполнялась итерационно, потому что система полностью никогда не удовлетворяла требованиям пользователей, поскольку их требования часто менялись. И, тем не менее, с этой моделью создания системы, ориентированной на управление, постоянно возникали сложности. Эксплуатационные расходы, возникавшие после сдачи системы, стали существенно превышать расходы на ее создание и продолжали расти с огромной скоростью из-за низкого качества исходно созданной системы. Некоторые считали, что рост эксплуатационных расходов обусловлен характером ошибок, допущенных в процессе создания системы. Исследования показали, что большой процент ошибок в системе возник в процессе анализа и проектирования, гораздо меньше их было допущено при реализации и тестировании, а цена (временная и денежная) обнаружения и исправления ошибок становилась выше на более поздних стадиях проекта. Например, исправление ошибки на стадии проектирования стоит в 2 раза, на стадии тестирования - в 10 раз, а на стадии эксплуатации системы - в 100 раз дороже, чем на стадии анализа. На обнаружение ошибок, допущенных на этапе анализа и проектирования, расходуется примерно в 2 раза больше времени, а на их исправление - примерно в 5 раз, чем на ошибки, допущенные на более поздних стадиях. Кроме того, ошибки анализа и проектирования обнаруживались часто самими пользователями, что вызывало их недовольство.
Традиционные подходы к созданию систем приводили к возникновению многих проблем. Не было единого подхода. Привлечение пользователя к процессу разработки не контролировалось. Проверка на согласованность проводилась нерегулярно или вообще отсутствовала. Результаты одного этапа не согласовывались с результатами других. Процесс с трудом поддавался оценкам, как качественным, так и количественным. Утверждалось, что когда создатели систем пользуются методологиями типа структурного программирования и проектирования сверху вниз, они решают либо не поставленные задачи, либо плохо поставленные, либо хорошо поставленные, но неправильно понятые задачи. Кроме того, ошибки в создании систем становились все менее доступны выявлению с помощью аппаратных средств или программного обеспечения, а наиболее катастрофические ошибки допускались на ранних этапах создания системы. Часто эти ошибки были следствием неполноты функциональных спецификаций или несогласованности между спецификациями и результатами проектирования. Проектировщики знали, что сложность систем возрастает, и, что определены они часто весьма слабо. Рост объема и сложности систем является жизненной реалией. Эту предпосылку нужно было принять как неизбежную. Вскоре был выдвинут тезис: совершенствование методов анализа есть ключ к созданию систем, эффективных по стоимости, производительности и надежности. Для решения ключевых проблем традиционного создания систем широкого профиля требовались новые методы, специально предназначенные для использования на ранних стадиях процесса. Методы, подобные SADT, на начальных этапах создания системы позволяли гораздо лучше понять рассматриваемую проблему. А это сокращает затраты как на создание, так и на эксплуатацию системы, а кроме того, повышает ее надежность. SADT - это способ уменьшить количество дорогостоящих ошибок, за счет структуризации на ранних этапах создания системы, улучшения контактов между пользователями и разработчиками и сглаживания перехода от анализа к проектированию.
Дуглас Т. Росс часть своих теорий относящихся к методологии и языку описания систем, назвал "Методология структурного анализа и проектирования" (SADT). Исходная работа над SADT началась в 1969 г. Первое ее крупное приложение было реализовано в 1973 г. при разработке большого аэрокосмического проекта, когда она была несколько пересмотрена сотрудниками SofTech, Inc. В 1974 г. SADT была еще улучшена и передана одной из крупнейших европейских телефонных компаний. Появление SADT на рынке произошло в 1975 г. после годичного оформления в виде продукта. К 1981 г. SADT уже использовали более чем в 50 компаниях при работе более чем над 200 проектами, включавшими более 2000 людей и охватывавшими дюжину проблемных областей, в том числе телефонные сети, аэрокосмическое производство, управление и контроль, учет материально-технических ресурсов и обработку данных. Ее широкое распространение в настоящее время в европейской, дальневосточной и американской аэрокосмической промышленности (под названием IDEFO) позволяет эти цифры существенно увеличить.