Название: Исследование систем управления (Г. Л. Русин,Н. А. Щербакова)

Жанр: Гуманитарные

Просмотров: 1230


3. синтаксис диаграмм и моделей sadt

Системы и модели. Под словом «система» понимают совокупность взаимодействующих компонентов и их взаимосвязей. Моделирование – это процесс создания точного описания системы.

Особенно трудным оказывается описание систем средней сложности, таких, как управление и функционирование производственных предприятий и организаций. Эти системы описать трудно, потому что они настолько велики, что практически невозможно перечислить все их компоненты со своими взаимосвязями. И в то же время они недостаточно велики для применения общих упрощающих предположений, как это принято, например в физике. SADT (Structured Analysis and Design Technique – методология структурного анализа и проектирования) – это методология, разработанная специально для того, чтобы облегчить описание и понимание искусственных систем, попадающих в разряд средней сложности [2, 5].

Описание системы с помощью SADT называется моделью. В SADT-моделях используются как естественный, так и графический языки. Для передачи информации о конкретной системе источником естественного языка служат люди, описывающие систему, а источником графического языка – сама методология SADT. Графический язык SADT обеспечивает структуру и точную семантику естественному языку модели. Графический язык организует естественный язык определенным и однозначным образом, за счет чего возможно описывать системы, которые до недавнего времени не поддавались адекватному представлению.

С точки зрения SADT модель может быть сосредоточена либо на функциях системы, либо на ее объектах. SADT-модели, ориентированные на функции, принято называть функциональными моделями, а ориентированные на объекты системы, – моделями данных. Далее рассматривается построение только функциональных моделей.

SADT-модель дает полное, точное и адекватное описание системы, имеющее конкретное назначение. Это назначение, называемое целью модели, вытекает из формального определения модели в SADT: М есть модель системы S, если М может быть использована для получения ответов на вопросы относительно S с точностью А. Таким образом, целью модели является получение ответов на некоторую совокупность вопросов. Эти вопросы руководят созданием модели и направляют его, т. е. сама модель должна дать ответы на эти вопросы с заданной степенью точности. Если модель отвечает не на все вопросы или ее ответы недостаточно точны, то говорят, что модель не достигла своей цели. Определяя модель таким образом, SADT закладывает основы практического моделирования.

Модель имеет единственный субъект. Субъектом моделирования служит сама система. Она всегда связана с окружающей средой. Причем часто трудно сказать, где кончается система и начинается среда. В методологии SADT подчеркивается необходимость точного определения границ системы. SADT-модель всегда ограничивает свой субъект. То есть модель устанавливает точно, что является и что не является субъектом моделирования, описывая то, что входит в систему, и подразумевая то, что лежит за ее пределами. Ограничивая субъект, SADT-модель помогает сконцентрировать внимание именно на описываемой системе и позволяет избежать включения посторонних субъектов.

У модели может быть только одна точка зрения. Определение модели тесно связано с позицией, с которой наблюдается система и создается ее модель. Поскольку качество описания системы резко снижается, если оно не сфокусировано ни на чем, SADT требует, чтобы модель рассматривалась все время с одной и той же позиции. Эта позиция называется «точкой зрения» данной модели. Точку зрения лучше всего представлять как место (позицию) человека или объекта, на которое надо встать, чтобы увидеть систему в действии.

Модели – взаимосвязанные наборы диаграмм. После того как определены субъект, цель и точка зрения модели начинается первая интеграция процесса моделирования по методологии SADT. Субъект определяет, что включить в модель, а что исключить из нее. Точка зрения диктует автору модели выбор нужной информации о субъекте и форму ее подачи. Цель становится критерием окончания моделирования. Конечным результатом этого процесса является набор тщательно взаимоувязанных описаний, начиная с описания самого верхнего уровня всей системы и кончая подробным описанием деталей или операций системы.

Каждое из таких тщательно взаимосогласованных описаний называется диаграммой. SADT-модель объединяет и организует диаграммы в иерархические структуры, в которых диаграммы наверху модели менее детализированы, чем диаграммы нижних уровней.

Синтаксис и применение диаграмм. Диаграмма является основным рабочим элементом при создании модели. Разработчик диаграмм и моделей называется аналитиком, или автором. Диаграммы имеют собственные синтаксические правила, отличающиеся от синтаксических правил моделей. Графика SADT позволяет определить различные системные функции и показать, как функции влияют друг на друга.

Диаграммы содержат блоки и дуги (стрелки). Каждая SADT-диаграмма содержит блоки и дуги. Блоки изображают функции моделируемой системы. Дуги связывают блоки вместе и отображают взаимодействия и взаимосвязи между ними. Диаграмме дается название, которое располагается в центре нижней части ее бланка. На каждой диаграмме написана информация, которая ее стандартно идентифицирует: автор диаграммы, частью какого проекта является работа, дата создания или последнего пересмотра диаграммы, статус диаграммы. Вся идентифицирующая информация располагается в верхней части бланка диаграммы.

Блоки представляют функции. Функциональные блоки на диаграммах изображаются прямоугольниками. Блок представляет функцию или активную часть системы, поэтому названиями блоков служат глаголы или глагольные обороты. SADT требует, чтобы в диаграмме было не менее трех и не более шести блоков. Эти ограничения поддерживают сложность диаграмм и модели на уровне, доступном для чтения, понимания и использования.

В SADT каждая сторона блока имеет определенное назначение. Левая сторона блока предназначена для входов, верхняя – для управления, правая – для выходов, нижняя – для механизмов. Такое обозначение отражает определенные системные принципы: входы преобразуются в выходы, управление ограничивает или предписывает условия выполнения преобразований, механизмы показывают, кто, что и как выполняет функция.

Блоки имеют доминирование. Блоки размещаются на диаграмме по степени важности, как ее понимает автор диаграммы. В SADT этот относительный порядок называется доминированием. Доминирование понимается как влияние, которое один блок оказывает на другие блоки диаграммы. Наиболее доминирующий блок обычно размещается в верхнем левом углу диаграммы, а наименее доминирующий – в правом нижнем углу. Расположение блоков на странице отражает авторское определение доминирования. Порядок доминирования может обозначаться цифрой, размещенной в правом нижнем углу каждого прямоугольника.

Дуги изображают объекты. Дуги на диаграмме изображаются одинарными линиями со стрелками на концах. Для функциональных диаграмм дуга представляет множество объектов (данных). Дуги в SADT могут представлять, например, планы, данные в компьютерах, машины и информацию. Дуги описываются существительными или существительными с определениями, располагающимися достаточно близко к линии дуги. Описания дуг (метки) размещают как можно ближе к линиям дуг, не нарушая читабельность диаграмм.

Дуги изображают взаимосвязи между блоками. Между объектами и функциями возможны четыре отношения: вход, управление, выход, механизм. Каждое из этих отношений изображается дугой, связанной с определенной стороной блока. По соглашению левая сторона блока предназначена для входных дуг, верхняя сторона – для управленческих дуг, правая сторона – для выходных дуг, нижняя сторона – для дуг механизмов. Таким образом, стороны блока чисто графически сортируют объекты, изображаемые касающимися блока дугами.

Входные дуги изображают объекты, используемые и преобразуемые функциями. Управляющие дуги представляют информацию, управляющую действиями функций. Обычно управляющие дуги несут информацию, которая указывает, что должна выполнять функция. Выходные дуги изображают объекты, в которые преобразуются входы. Дуги механизмов отражают, по крайней мере частично, как функции реализуются. Механизмы изображают физические аспекты функции (склады, людей, организации, приборы).

SADT-диаграммы не являются ни блок-схемами, ни просто диаграммами потоков данных. Это предписывающие диаграммы, представляющие преобразования «вход-выход» и указывающие правила этих преобразований. Дуги на них изображают интерфейсы между функциями системы, а также между системой и окружающей средой.

В методологии SADT требуется только пять типов взаимосвязей между блоками для описания их отношений: управление, вход, обратная связь по управлению, обратная связь по входу, выход-механизм.

Дуги представляют наборы объектов. Дуги в SADT обычно изображают набор объектов и могут иметь множество начальных точек (источников) и конечных точек (назначений). Поэтому дуги могут разветвляться и соединяться различными способами. Вся дуга или ее часть может выходить из одного или нескольких блоков и заканчиваться в одном или нескольких блоках.

Разветвления дуг, изображаемые в виде расходящихся линий, означают, что все содержимое дуг или его часть может появиться в каждом ответвлении дуги. Дуга всегда помечается до разветвления, чтобы дать название всему набору. Кроме того, каждая ветвь дуги может быть помечена или не помечена в соответствии с содержанием ветви.

Слияние дуг в SADT, изображаемое как сходящиеся вместе линии, указывает, что содержимое каждой ветви идет на формирование метки для дуги, являющейся результатом слияния исходных дуг. После слияния результирующая дуга всегда помечается для указания нового набора объектов, возникшего после объединения.

Идентификация версий диаграмм С-номерами. Чтобы различать разные версии одной и той же диаграммы, в SADT используется схема контроля конфигурации диаграмм, основанная на хронологических номерах, или С-номерах. Они образуются из инициалов автора и последовательных номеров и ставятся в нижнем правом углу SADT-бланка. Если диаграмма заменяет более старый вариант, то автор помещает предыдущий С-номер в скобках, чтобы указать на связь с предыдущей работой.

Синтаксис моделей и работа с ними. В SADT дополнительно к правилам синтаксиса диаграмм существуют правила синтаксиса моделей. Синтаксис SADT-моделей позволяет аналитику определить границы модели, связать диаграммы в одно целое и обеспечить точное согласование между диаграммами.

Система представляется одним блоком. SADT-модель является иерархически организованной совокупностью диаграмм. Диаграммы состоят из блоков, каждый из которых может пониматься как отдельный тщательно определенный объект. Разделение такого объекта на его структурные части (блоки и дуги, составляющие диаграмму) называется декомпозицией.

Блок и касающиеся его дуги определяют точную границу диаграммы, представляющей декомпозицию этого блока. Эта диаграмма, называемая диаграммой с потомком, описывает все, связанное с этим блоком и его дугами, и не описывает ничего вне этой границы. Декомпозируемый блок называется родительским блоком, а содержащая его диаграмма – соответственно родительской диаграммой.

Принцип ограничения объекта встречается на каждом уровне. Один блок и несколько дуг на верхнем уровне используются для определения границы всей системы. Этот блок описывает общую функцию, выполняемую системой. Дуги, касающиеся этого блока, описывают главные управления, входы, выходы и механизмы этой системы. Диаграмма, состоящая из одного блока и его дуг, определяет границу системы и называется контекстной диаграммой модели. Таким образом, этот блок изображает границу системы: все, лежащее внутри него, является частью описываемой системы, а все, лежащее вне него, образует среду системы.

Идентификация декомпозиции номерами узлов. SADT-модели развиваются в процессе структурной декомпозиции сверху вниз. Название диаграммы совпадает с названием декомпозируемого блока. Каждая диаграмма представляет собой некоторую законченную часть всей модели и идентифицируется «номером узла». Номер узла для контекстной диаграммы имеет следующий вид: название модели или аббревиатура, косая черта, заглавная буква A (Activity), дефис и ноль. Все другие номера узлов образуются добавлением к номеру узла родительской диаграммы номера декомпозируемого блока.

Коды ICOM гарантируют стыковку диаграмм. В SADT принята система обозначений, позволяющая аналитику точно идентифицировать и проверять связи по дугам между диаграммами. Эта схема кодирования дуг – ICOM – получила название по первым буквам английских эквивалентов слов вход (Input), управление (Control), выход (Output), механизм (Mechanism). Коды ICOM чрезвычайно эффективны, поскольку они позволяют аналитику быстро проверять согласованность внешних дуг диаграммы с граничными дугами соответствующего блока родительской диаграммы. Они также обеспечивают согласованность декомпозиции, поскольку все дуги, входящие в диаграмму и выходящие из нее, должны быть учтены.