Краткий путеводитель по методологиям и нотациям описания и моделирования бизнес-процессов. Часть 2

Зачем к устройству с «интуитивно-понятным интерфейсом» инструкция на 100+ страниц?

Вступление

В первой статье этого цикла о кратком описании методологий, методов и нотаций моделирования и описания бизнес-процессов (//infostart.ru/public/1426878/) были затронуты такие важные моменты:

• Дано разграничение понятиям «описание бизнес-процессов» и «моделирование бизнес-процессов»;
• Даны определения «методологии», «методу», «нотации» при моделировании бизнес-процессов;
• Структурированы виды моделирования;
• И дано краткое описание основным методологиям и методам моделирования бизнес-процессов.

А сейчас рассмотрим основные нотации, вернее, так как их достаточно много, то начнем с достаточно большого семейства нотаций IDEF.

Краткое описание нотаций

Семейство IDEF

IDEF (I-CAM DEFinition или Integrated DEFinition) — методологии семейства ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing), это семейство нотаций и методов моделирования, первоначально разработанных ВВС США как часть методологии описания рабочих процессов и информационных систем, в настоящее время находятся в свободном доступе. IDEF широко применяется в течение многих лет и реализован во многих средствах моделирования.

Методология IDEF это наиболее глубоко проработанная и обширная методология, которая позволяет описывать не только бизнес-процессы, но и функциональные блоки (например, маркетинг и финансы), различные объекты в компании и действия над ними (например, весь комплекс процессов обработки и выполнения заказа клиента), а также состояние и динамику развития бизнес-единиц компании в целом.

К семейству IDEFотносятся следующие стандарты:

• Первое поколение методов IDEF:

• IDEF0 — методология функционального моделирования (Function Modeling);
• IDEF1 — методология моделирования информационных потоков (Information Modeling);
• IDEF2 — методология динамического моделирования развития систем (Simulation Modeling);

• Второе поколение методов IDEF:

• IDEF1X — методология построения реляционных структур (баз данных) (IDEF1 Extended, Data Modeling);

• Третье поколение методов IDEF:

• IDEF3 — методология документирования процессов, происходящих в системе (Process Description Capture Method);
• IDEF4 — методология построения объектно-ориентированных систем (Object-Oriented Design);
• IDEF4/C++ — методология построения объектно-ориентированных систем (C++ Object-Oriented Design);
• IDEF5 — стандарт онтологического исследования сложных систем (построения словаря терминов и правил) (Ontology Description Capture);

• Частично разработанные методы IDEF:

• IDEF6 — обоснование проектных действий (Design Rationale Capture);
• IDEF8 — метод разработки интерфейсов взаимодействия оператора и системы (пользовательских интерфейсов) (Human-System Interaction Design);
• IDEF9 — метод исследования бизнес ограничений (Business Constraint Discovery);
• IDEF14 — метод проектирования компьютерных сетей (Network Design).

• Дополнительно необходимые методы IDEF (не разработаны):

• IDEF7 — аудит информационных систем (Information System Auditing);
• IDEF10 — моделирование архитектуры выполнения (Information Artifact Modeling);
• IDEF11 – метод моделирования артефактов (Information Artifact Modeling);
• IDEF12 — организационное моделирование (Organizational Design);
• IDEF13 — трехсхемное проектирование преобразования данных (Three Schema Mapping Design).

IDEF0

IDEF0 (Function Modeling) – это нотация функционального моделирования процессов. Использует очень простой набор символов: прямоугольники процессов и стрелки, изображающие входы, выходы, управление и механизмы. Методологию IDEF0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Technique).

Пример графической диаграммы:

Основные характеристики:

• Контекстная диаграмма для описания процессов верхнего уровня.
• Возможна декомпозиция процессов до вложенных уровней.
• Элементы: функциональный блок, стрелки (ввод, вывод, механизм, контроль, вызов).

Для чего используется:

• Для моделирования процессов верхнего уровня.
• На любых предприятиях для понимания общей картины процессов.

Преимущества:

• Точное выражение понимания процесса аналитиком.
• Легко отлеживаемая логика декомпозиции от уровня к уровню.
• Исчерпывающая и общедоступная документация.

Недостатки:

• Диаграммы может визуально показаться непривлекательной.
• Диаграммы с множеством прямоугольников и стрелок может плохо читаться.

IDEF1

IDEF1 (Integration Definition for Information Modeling) – данная нотация применяется для построения модели информационных потоков в компании, позволяющая отображать и анализировать их структуру и взаимосвязи. Метод IDEF1, разработанный Т. Рэмей (T. Ramey), также основан на подходе П. Чена и позволяет построить модель данных, эквивалентную реляционной модели в третьей нормальной форме.

Пример графической диаграммы:

Основные характеристики:

• Помогает выяснить структуру и содержание существующих потоков информации на любом предприятии.
• Помогает определить какие проблемы, выявленные в результате функционального анализа и анализа потребностей, вызваны недостатком управления соответствующей информацией.
• Выявляет, информационные потоки, требующие дополнительного управления для эффективной реализации модели.

Для чего используется:

• Основная цель: исследование движения потоков информации и принципов управления ими на начальном этапе процесса проектирования.
• Определяет информацию и структуру ее потоков, имеющих отношение к деятельности предприятия.
• Выясняет взаимосвязи между существующими информационными потоками в рамках предприятия.
• Выявляет проблемы, возникающие вследствие недостатка управления.

Преимущества:

• Результаты могут быть использованы для стратегического и тактического планирования деятельности предприятия и ее улучшения.
• Обеспечение последовательного и строго структурированного процесса анализа информационных потоков в рамках деятельности предприятия.
• Позволяет эффективно выявлять и корректировать неполноту и неточности существующей структуры информации, на всем протяжении этапа моделирования.

Недостатки:

• Диаграммы может визуально показаться непривлекательной.
• Диаграммы с множеством прямоугольников и стрелок может плохо читаться.

IDEF2

IDEF2 (Simulation Model Design) – данный метод позволяет построить динамическую модель меняющегося во времени поведения, функций, информации и ресурсов производственной системы или среды.

В связи с весьма серьезными сложностями анализа динамических систем от этого стандарта практически отказались, и его развитие приостановилось на самом начальном этапе. В настоящее время присутствуют алгоритмы и их компьютерные реализации, позволяющие превращать набор статических диаграмм IDEF0 в динамические модели, построенные на базе «раскрашенных сетей Петри» (CPN – Color Petri Nets).

IDEF1X

IDEF1X (IDEF1 Extended) – это расширение нотации IDEF1 предназначенное для описания данных (информации). В ее основе лежит язык семантического моделирования, основанного на концепции «сущность - связь», позволяющей определять данные и связи между ними. Основными элементами модели IDEF1X являются сущности, атрибуты и отношения.

Пример графической диаграммы:

Основные характеристики:

• Теоретической базой построения информационной модели является теория баз данных типа «сущность-связь».
• Основные элементы: сущность (зависимая, независимая, общая, категории, ассоциативная, именующая, характеристическая), атрибут (первичный, составной, альтернативный, потенциальный, внешний ключ, не ключевой), отношение (идентифицирующее, не идентифицирующее, неспецифическое, категоризации).

Для чего используется:

• Используется для создания информационной модели предметной области с помощью идентификации ее сущностей и связей между ними.
• Применяется для описания данных в целях последующей автоматизации их обработки с помощью систем управления базами данных.

Преимущества:

• Простота изучения и возможность автоматизации.
• Используются рядом распространенных CASE-средств (в частности, ERwin, Design/IDEF).
• Жесткая и строгая стандартизация моделирования, что позволяет избежать различной трактовки построенной модели, которая, является значительным недостатком ER-диаграмм.

Недостатки:

• Разработаны специально для построения реляционных информационных систем, и неприменимы для проектирования, например, объектно-ориентированных систем.
• Невозможность адекватно и полно описать предметную область. Поэтому, код клиентского приложения, генерируемый в дальнейшем на основе информации о структуре баз данных, не позволяет построить эффективное приложение со сложной бизнес-логикой. Это вызвано тем, что данные для хранения в базе данных необходимо представить в таблицах, к структуре которой предъявляются требования нормализации.

IDEF3

IDEF3 (Process Description Capture) – данная нотация предназначена для создания модели потоков работ (обычно используется вместе с диаграммами потоков данных DFD). Как правило, используется для сбора информации о состоянии моделируемой системы., т.е., иными словами, она направлена на документирования бизнес-процессов в компании.

Моделирование IDEF3 может быть реализовано двумя альтернативными методами:

• Process Flow Description (PFD) – описание технологических процессов, с указанием того, что происходит на каждом этапе технологического процесса.
• Object State Transition Description (OSTD) – описание переходов состояний объектов, с указанием того, какие существуют промежуточные состояния у объектов в моделируемой системе.

Основу методологии IDEF3 составляет графический язык описания процессов, поэтому модель в нотации IDEF3 может содержать два типа диаграмм:

• Диаграмму описания последовательности этапов процесса (Process Flow Description Diagrams, PFDD),
• Диаграмму сети трансформаций состояния объекта (Object State Transition Network, OSTN).

Пример графической диаграммы:

• Диаграмма описания последовательности этапов PFDD:

• Диаграмма сети трансформаций состояния объекта OSTN:

Основные характеристики:

• Показывает причинно-следственные связи и события.
• Показывает, как организована работа, и какие пользователи работают с моделируемой системой.
• Отражает характер взаимоотношений между процессами обработки информации и объектами, являющимися частью этих процессов и участвующими совместно в одном процессе.
• Процесс строится не сверху вниз, а слева направо и при этом, как правило, ограничен количеством используемых блоков на одну диаграмму.
• В нотации нет ограничения на количество блоков на одной диаграмме (в рамках разумной наглядности) и нет принципа «доминирования» блоков.
• В блок действия диаграммы IDEF3 может входить и выходить только одна стрелка. В противном случае правила построения диаграмм в IDEF3 будут нарушены.

Для чего используется:

• Нотация чаще применяется для моделирования и анализа процессов нижнего уровня и может использоваться при декомпозиции блоков процесса модели IDEF0.
• Нотация поддерживает возможность декомпозиции, то есть каждый отдельный блок в модели, в свою очередь, может быть представлен в виде отдельного подпроцесса.

Преимущества:

• Хорошо приспособлена для сбора данных, требующихся для проведения анализа системы с точки зрения рассогласования/согласования процессов во времени.

Недостатки:

• При некоторых вариантах описания схемы процессов невозможно прочитать однозначно.
• Нотация изначально предназначалась для технических специалистов, поэтому содержит специальные перекрестки, такие как, «XOR», «Synchronous OR», «Asynchronous OR», «Synchronous AND» и «Asynchronous AND», знакомые программистам, но не знакомые для обыкновенных пользователей.

IDEF4

IDEF4 (Object-Oriented Design) – методология описания различных объектов в компании и действий над ними.

Методология IDEF4 вводит объектно-ориентированный подход в набор стандартов IDEF. Является основой для построения методики UML, и сейчас практически не применяется.

Нотация была разработана для обеспечения перехода от предметной области и требований к объектно-ориентированным моделям, где отражается их структура, принципы взаимодействия. Объекты проектируются с достаточной детализацией, что дает возможность анализировать их исходную сущность. IDEF4 обеспечивает связь и дает возможность перейти от основного анализа объектов к их детальному рассмотрению и реализации. IDEF4 обеспечивает связь между результатами базового анализа предметной области и реализацией системы.

Для чего используется:

• Позволяет наглядно отображать структуру объектов и принципы их взаимодействия, дает возможность анализировать и оптимизировать сложные объектно-ориентированные системы.

Преимущества:

• Предлагает разбивать модель на набор диаграмм, т.е. нет попытки уместить все на одной диаграмме.
• Предлагает целую методологию объектно-ориентированного дизайна, а не просто графический синтаксис.

Недостатки:

• Получила более широкое развитие в других нотациях и сейчас практически не используется.

IDEF4/C++

IDEF4/C++ (C++ Object-Oriented Design) — методология построения объектно-ориентированных систем.

Специальный метод описания интеграции, предназначенный для объектно-ориентированного проектирования, целью которого является внедрение при использовании объектно-ориентированного языка программирования C++.

Данная нотация является частным случаем IDEF4, поэтому детальнее рассматриваться в этой статье не будет.

IDEF5

IDEF5 (Ontology Description Capture) – данный метод позволяет разрабатывать, изучать и поддерживать онтологию моделируемой системы. Термин «онтология» включает в себя каталог терминов области знаний; правила, объясняющие, как термины могут комбинироваться, создавая при этом корректные ситуации в области знаний и согласованные выводы, используемые в моделируемой системе.

Для поддержания процесса построения онтологий в IDEF5 существуют специальные онтологические языки:

• Схематический язык (Schematic Language - SL) – это наглядный графический язык, специально предназначенный для изложения компетентными специалистами в рассматриваемой области системы основных данных в форме онтологической информации.
• Язык доработок и уточнений (Elaboration Language - EL) представляет собой структурированный текстовой язык, который позволяет детально характеризовать элементы онтологии.

Всего существует четыре основных вида схем, которые наглядно используются для накопления информации об онтологии в достаточно прозрачной графической форме:

1. Диаграмма классификации обеспечивает механизм для логической систематизации знаний, накопленных при изучении системы. Существует два типа таких диаграмм:
   1. Диаграмма строгой классификации (Description Subsumption - DS),
   2. Диаграмма естественной или видовой классификации (Natural Kind Classification - NKC).
2. Композиционная схема (Composition Schematics) является механизмом графического представления состава классов онтологии и фактически представляют собой инструменты онтологического исследования по принципу «Что из чего состоит».
3. Схемы взаимосвязей (Relation Schematics) позволяют разработчикам визуализировать и изучать взаимосвязи между различными классами объектов в системе. В некоторых случаях схемы взаимосвязей используются для отображения зависимостей между самими же классовыми взаимосвязями.
4. Диаграмма состояния объекта (Object State Schemantic) позволяет документировать тот или иной процесс с точки зрения изменения состояния объекта. В происходящих процессах могут произойти два типа изменения объекта: объект может поменять свое состояние или класс.

Пример графической диаграммы:

Преимущества:

• На начальном этапе графический язык SL может быть очень полезен для формулировки начальных требований к онтологии и определения вектора разработки более подробной онтологии на текстовом языке IDEF5 или в любом другом средстве.
• В рамках IDEF5 изучение онтологии достаточно просто и понятно.

Недостатки:

• Онтология и анализ знаний о предметной области является довольно обширной и трудоемкой темой.
• Проблема графического языка в том, что с его помощью нельзя достаточно четко сформулировать некоторые отношения (аксиомы) онтологии, но для этого можно использовать текстовый язык IDEF5.

IDEF6

IDEF6 (Design Rational Capture Method) – данный метод позволяет использовать рациональный опыт проектирования. Назначение IDEF6 состоит в облегчении получения «знаний о способе» моделирования, их представления и использования при разработке систем управления предприятиями. Под «знаниями о способе» понимаются причины, обстоятельства, скрытые мотивы, которые обуславливают выбранные методы моделирования. Метод IDEF6 акцентирует внимание именно на процессе создания модели.

Основные характеристики:

• Метод позволяет обосновать необходимость проектируемых моделей, выявить причинно-следственные связи и отразить это в итоговой документации системы.

Для чего используется:

• Предназначение заключается в том, чтобы методически обосновать целесообразность проектирование информационных систем и выявить причинно-следственные связи.
• Назначение стандарта состоит в структурировании «знаний о способе» моделирования, их представления и использования при разработке информационных систем. Акцент внимания именно на процессе создания модели.

Преимущества:

• Предпринимает попытки выявления логики, лежащей в основе решения и конечного дизайна.
• Четкое установление целесообразного дизайна помогает избежать повторения прошлых ошибок, предоставляет прямые результаты последствий предлагаемых изменений в конструкции, заставляет яснее изложить цели и предположения и в результате помогает определить окончательные спецификации системы.
• Четкое выявление мотивов, почему выбран и принят конкретный проект и дизайн, стратегия реализации системы на уровне предприятия, информационных систем, является необходимым для поддержания жизненного цикла самой системы.

IDEF8

IDEF8 (User Interface Modeling) – данный метод позволяет разрабатывать необходимые модели графического интерфейса пользователя (Human-System Interaction Design). Метод предназначен для проектирования взаимодействия человека и технической системы.

IDEF8 фокусирует внимание разработчиков интерфейса на программировании желаемого взаимного поведения интерфейса и пользователя на трех уровнях:

• выполняемой операции (что это за операция);
• сценарии взаимодействия, определяемом специфической ролью пользователя (по какому сценарию она должна выполняться тем или иным пользователем);
• на деталях интерфейса (какие элементы управления предлагает интерфейс для выполнения операции).

Некоторые элементы и механизмы IDEF8 позаимствовало из нотации IDEF3, так как IDEF8 использует механизм для сбора и организации обработки информации на различных уровнях абстракции и детализации.

Пример графической диаграммы:

Основные характеристики:

• Нотация используются как способ понимания и моделирования взаимодействия человека и системы, такое моделирование существующих систем помогает выявить недостатки их проектирования или реализации.
• При проектировании системы могут разрабатываться на нескольких уровнях абстракции.
• Может использоваться, чтобы обеспечить дополнительными характеристиками (спецификациями) разработчиков.
• С ее помощью происходит документирование существующей системы или описание дизайна новой системы.

Преимущества:

• Стремится помочь пользователям обеспечить рациональное взаимодействие человека и системы (интерфейса).
• Ориентирована на пользователей, вовлекает пользователей к участию в проектной деятельности, а также оказывает содействие созданию более продуктивной системы итераций через дизайн процесс.

IDEF9

IDEF9 (Business Constraint Discovery) – это нотация, предназначенная для анализа имеющихся условий и ограничений (в том числе физических, юридических или любых других) и их влияния на принимаемые решения в процессе реинжиниринга.

В IDEF9 методе рассматриваются и анализируются ограничения и условия, имеющиеся в бизнес-системе. К таким ограничениям следует относить принципы, правила, конвенции, процедуры, договора, соглашения, правила, а также социальные и физические законы. Эти элементы являются частью механизма при формировании отношений между людьми, информацией, материалами, машинами и системами. Если рассматривать предприятие как на систему, то ограничения формируют архитектуру и поведение этой системы.

IDEF14

IDEF14 (Network Design) – эта нотация предназначена для представления и анализа данных при проектировании вычислительных сетей на графическом языке с описанием конфигураций, очередей, сетевых компонентов, требований к надежности.

Чаще всего методика применяется для модернизации уже существующих сетей.

Проектирование включает в себя определение топологии сети или схемы коммуникаций, реализацию нужного качества обслуживания, анализ функционирования (трафик, дисциплины обслуживания в узлах, протоколы доступа).

Модель топологии дополняется моделями очередей, надежности, материальных затрат. Важную роль играет библиотека методов построения и компонентов сетей.

Методика основана на выполнении ряда шагов: установление целей модернизации, исследование существующей сети, определение типов компонентов в ней, построение модели «как есть», верификация, анализ результатов, корректировка с переходом к модели «как должно быть».

Основные характеристики:

• Нотация может быть использована для моделирования существующих («Как есть» / AS-IS) компьютерных сетей или тех, которые должны быть («Как будет» / ТО-BE). Это позволяет разработчику рассмотреть конфигурацию сети с точки зрения «Что если» и оформить разумное объяснение.
• Нотация позволяет устанавливать требования, определять сетевые компоненты, анализировать существующие сетевые конфигурации и формулировать желаемые характеристики сети.

Для чего используется:

• Основные цели создания нотации IDEF14 возникли из осознанной потребности в хороших сетевых проектах, которые можно было бы быстро и точно реализовать.

Востребованные стандарты, но не доработанные

Данную группу методов (нотаций) определяют как востребованную, но на данный момент они не полностью проработаны. Информации как в русскоязычных источниках, так и в зарубежных крайне мало.

К данной группе относятся:

• IDEF7 (Information System Auditing) – метод описывает проведение методологии аудита информационной системы.
• IDEF10 (Implementation Architecture Modeling) – нотация моделирования архитектуры выполнения.
• IDEF11 (Information Artifact Modeling) – методология информационного моделирования систем (артефактов).
• IDEF12 (Organization Modeling) – нотация организационного моделирования.
• IDEF13 (Three Schema Mapping Design) – нотация трехсхемного проектирования преобразования данных.

Подведем итог

В данной статья я попыталась максимально точно, но и ёмко рассказать о достаточно большом семействе нотаций IDEF. В следующей части посмотрим оставшиеся нотаций, такие как eEPC, BPMN и другие.