Средства функционального моделирования: CA ERwin Process Modeler, Design/IDEF, ARIS, ORACLE Designer

Как корректно выбрать и без неоправданных рисков приобрести средства функционального моделирования систем: CA ERwin Process Modeler, Design/IDEF, ARIS, ORACLE Designer.

Использование компьютерного моделирования работы систем в РФ неизменно расширяется. Одним из востребованных промышленностью видов компьютерного моделирования в настоящее время является функциональное моделирование; являющееся одним из инструментов системного анализа и поддержки модернизации или создания предприятий.

"… системный анализ - это методология решения проблем, основанная на структуризации систем и количественном сравнении альтернатив" - см. [ 3 ], раздел 1.2.1.

"Применение системного анализа… даёт возможность выделить перечень и указать целесообразную последовательность выполнения взаимосвязанных задач, позволяющих не упустить из рассмотрения важные стороны и связи изучаемого объекта… Иногда говорят, что системный анализ - это методика улучшающего вмешательства в проблемную ситуацию" - см. там же.

С уверенностью можно предположить, что спрос на функциональное моделирование в ближайшее время возрастёт. Как на инструмент для разработки мер политического, социального и экономического характера, направленных на выход РФ из текущих финансовых трудностей.

Условием этого является эффективное использование средств моделирования, основанное на их грамотном выборе и расширенном - по сравнению с текущим - употреблении.

В настоящем не касаемся вопросов собственно моделирования, рассчитывая на подготовленного читателя, и на многообразие материалов по этому предмету.

Сегодня на отечественном рынке программных средств для функционального моделирования предлагается некоторое меню из ряда продуктов:

1. CA ERwin Process Modeler (бывший BPWin, затем AllFusion Process Modeler) - разработан и развивался последовательно компаниями Logic Work, Platinum Technology; в настоящее время  - Computer Associates International, Inc. (CA)[1] США. Моделирование осуществляется на базе методик IDEF0 (федеральный стандарт США FIPSPUB 183), IDEF3, DFD - также методики США; в РФ аналогом IDEF0 служит Р50.1.028 - 2001 - "Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования" - Госстандарт России.
2. Design/IDEF (Meta Software Corp., США). Моделирование на базе IDEF0, IDEF1X,
3. ARIS Toolset - IDS Sheer AG (Германия); в основе - нотация eEPC,
4. EM Tool Kit (Enterprise Modeling Tool Kit).  - Компания Ориентсофт, Белоруссия. Моделирование на базе IDEF0 и регламента - Беларуси ТК РБ 4.2-МР-05-2001.
5. В некоторых случаях до сих пор встречается использование отечественной разработки 1993 года CASE Аналитик - компания Эйтэкс; поддержка DFD.
6. ORACLE Designer, BPM (Business Process Modeler) - см. [ 6 ].
7. Также используются графические средства построения диаграмм IDEF0 в MS Visio.

Общение с учащимися в Учебно - Консалтинговом Центре (УКЦ) компании "Интерфейс" при их обучении на курсах "SADT - методология структурного анализа и проектирования…", с сотрудниками отдела продаж и маркетинга, а также с заказчиками моделирования показывает, что, при заинтересованности в использовании функционального моделирования, выбор средств его компьютерной поддержки - при попытке  серьёзного обоснования их приобретения - осуществляется с большими затруднениями. И часто заканчивается некорректными или неоптимальными решениями.

Периодически предпринимаются попытки разработать материалы, которые могли бы сориентировать начинающих аналитиков в предложениях рынка:

• В статье [ 1 ] приводятся некоторые рекомендации по выбору между двумя конкурентами на отечественном рынке продаж - BPwin (в настоящее время - повторяем - CA ERwin Process Modeler) и ARIS.
• На сайте компании Интерфейс приводится [ 2 ] статья - сопоставление шести программных средств поддержки ФМ более чем по 20 критериям; анализ сконцентрирован на поддержке CASE технологий[3],
• На сайте www.finexpert.ru - статья В.В.Репин Сравнительный анализ нотаций,
• Др.

Однако по-прежнему приобретение средств компьютерной поддержки ФМ осуществляется достаточно хаотично, часто с ориентировкой на второстепенные их характеристики.

Здесь также попытаемся ответить на вопрос: как корректно выбрать программное средство поддержки функционального моделирования работы систем?

Наиболее важным на этом пути считали бы надёжную идентификацию объекта предстоящего моделирования - как члена одной из специфических групп систем. По отношению к которым задача этого выбора обоснованно определена. Такой подход мы встречаем в быту и производственной практике достаточно часто. Так, если мы собираемся обрабатывать деревянную деталь, то нам достаточно ручного или электрифицированного рубанка. Для обработки металлических деталей нам потребуется, скорее всего металлорежущий станок. И т.д.

На рис. 1 приводится структура этих групп, на которые, по нашему мнению, следует классифицировать объекты функционального моделирования; и которые достаточно обоснованно предопределяют выбор того или иного программного средства его поддержки.

На этом рисунке в формате одной из диаграмм IDEF0 функциональной модели "Совместное функционирование систем различного назначения" (CA ERwin Process Modeler) функционирующие системы представлены в виде иерархии, где 5 групп второго уровня иерархии:

1. Функционирование материальных систем,
2. Ф. Информационных систем,
3. Ф. Энергетических систем - в дальнейшем не рассматриваются,
4. Ф. Организационных систем,
5. Ф. Совмещённых систем.

Далее функционирование материальных систем (МС) разделено на четыре группы в двух уровнях:

1. Ф. Естественных (природных) МС,
2. Ф. Искусственных (технических) материальных систем

• Ф. Технических материальных систем,
• Ф. Организационно - технических (интерактивных) материальных систем.

Ф. Функционирование информационных систем (ИС) разделено на:

1. Ф. Организационно - технических информационных систем,
2. Ф. Информационных систем в пакетном режиме (автоматически)

Ф. Функционирование совмещённых систем разделено на:

1. Ф. Материально - информационных систем,
2. Ф. организационно - технических материально - информационных систем

В таблице 1 приведена спецификация этих систем (представленных в столбце Activity Names), пополненная их определениями (Activity Definitions) и замечаниями (Notes); таблица сгенерирована CA ERwin Process Modeler - как отчёт Diagram Object Report, на основе информации упомянутой ФМ.

Рис. 2 представляет IDEF3 диаграмму функциональной модели "Выбор метода моделирования для ФМ", на диаграмме рассмотрено:

• моделирование устройства систем (далее не рассматривается),
• моделирование работы систем, декомпозированное, в свою очередь, на:
• моделирование работы технической материальной системы (см. п. 121, табл. № 1, рис. 4),
• моделирование работы информационной системы, (см. п. 2, табл. 1, рис. 5)
• моделирование работы материально - информационной организационно - технической системы (п. 52, табл.1, рис. 3),
• моделирование работы организационной системы (см. п. 4, табл. 1 ).

На рис. 3 - 6 приведены выборки из рис. 2. Приведённые на них диаграммы разработаны как FEO[4] диаграммы.  Source диаграммой (исходной диаграммой) для них является диаграмма рис. 2. Рисунки 3 - 6 позволяют более удобно воспринять частности каждого из рассмотренных вариантов.

[4] Подробности работы с FEO (for exposition only - только для демонстрации) диаграммами - см. [ 7 ], раздел 5.9. FEO-диаграммы.  

Рис. 1. Структура систем. Node Tree (дерево узлов - структура ФМ) диаграмма IDEF0 функциональной модели "Совместное функционирование систем различного назначения".

 

Рис. 2. Разделение методов моделирования - по группам объектов функционального моделирования. Диаграмма 1.1 IDEF3 монофункциональной модели "Выбор методики функционального моделирования". CA ERwin Process Modeler. Объекты ФМ представлены как Arrow Name.

Рис. 3. Разработка ФМ работы материально - информационной организационно - технической системы (п. 52, табл.1)

Рис. 4. Разработка ФМ технической материальной системы (п. 121, табл. 1).

Рис. 5. Разработка ФМ работы информационной системы (п.2, табл. 1).

Рис. 6. Разработка организационной системы (п. 4, табл. 1).

На этих рисунках приводится также текстовый комментарий по некоторым особенностям разработки и по необходимому для моделирования программному обеспечению.

Сопоставление информации табл. 1 и рис. 2 - 6 позволяет сформировать таблицу 2 распределения объектов функционального моделирования - по соответствующим ППП (пакетам прикладных программ) для ФМ.

Из таблицы следует, что:

Для корректной разработки ФМ только материальной системы (см. табл. 2, столбцы a, b) достаточно методики IDEF0 и IDEF3. Доступ к ним обеспечен:

·        Для IDEF0:

• CA ERwin Process Modeler,
• Design/IDEF,
• EM Tool Kit,
• MS Visio,

·        Для IDEF0 + IDEF3:

• CA ERwin Process Modeler.

Разработка ФМ информационной системы (столбцы c, d, e, f) обеспечивается:

·        В IDEF0:

• CA ERwin Process Modeler,
• Design/IDEF,
• EM Tool Kit,
• MS Visio,

·        В DFD: 

• CA ERwin Process Modeler,
• CASE Аналитик,

·        В IDEF3:

• CA ERwin Process Modeler,

·        В eEPC:

• ARIS Toolset.

Гибридная ФМ информационной системы - одновременно в IDEF0, DFD и IDEF3 может быть разработана при помощи только CA ERwin Process Modeler.

ФМ материальной организационно - технической системы разрабатывается при поддержке CA ERwin Process Modeler в различных сочетаниях подмоделей IDEF0, IDEF3, DFD, предваряющих разработку собственно оргструктуры (см. [ 5 ]) и схемы оргструктуры в формате Organization Chart.

ФМ информационной организационно - технической системы может быть разработана либо при помощи CA ERwin Process Modeler на основе DFD, либо при помощи ARIS Toolset - на основе eEPC.

Организационная система в виде только  Organization Chart может быть разработана при поддержке  CA ERwin Process Modeler или ARIS Toolset.

Небесполезным, вероятно, будет заметить, что при намерении разработки  ФМ организационной системы в информационно - расширенном формате полезным будет использование CA ERwin Process Modeler - см. [ 8 ].

Пополнение функциональных моделей ABC (Activity Based Costing) данными (см. рис. 2 и др.) может быть произведено  CA ERwin Process Modeler и ARIS Toolset.

Пополнение ФМ UDP информацией (UDP - User-Defined Properties - определённые пользователем свойства) - доступно только для CA ERwin Process Modeler и позволяет организовать эффективное рецензирование ФМ.

Итоги

Подводя итог, отметим, что, уже по результатам формальной оценки информации табл. 2, видно преимущество CA ERwin Process Modeler; по широте его возможностей, обеспечивающей выполнение задач функционального моделирования во всём рассматриваемом спектре.

Подчеркнём также принципиальную разницу между моделированием материальных и моделированием информационных систем (см. [ 7 ], раздел 1.5 Моделирование материальных и моделирование информационных систем). Эта разница состоит в некорректности использования DFD для моделирования материальных систем по следующим причинам:

1. В DFD - стрелки символизируют только входные и выходные информационные потоки;
2. в отличие от DFD в IDEF0 - нет ограничений на объекты, которые могут символизировать стрелки (см. IDEF0, раздел 2.2 Arrow: A directed line, composed of one or more arrow segments, that models an open channel or conduit conveying data or objects from source (no arrowhead) to use (with arrowhead) - направленная линия, состоящая из одного или более сегментов, которая представляет открытый канал или трубопровод, транспортирующий данные или объекты от источника (начало стрелки) к пользователю (головка стрелки); уже только это обязывает - практически эксклюзивно - осуществлять моделирование материальных систем - только в IDEF0; а это - основные вопросы бизнеспроцессреинжиниринга;
3. В IDEF0 - кроме стрелок входа и выхода (как и в DFD) - используются стрелки, символизирующие управление (Control Arrow) и механизмы (Mechanism Arrow); Control Arrow (как и Output Arrow) - должны быть указаны в обязательном порядке для каждой Activity ФМ!;
4. В DFD управление может быть представлено только стрелкой входа "ЗАПРОС информации" (см. [ 7 ], раздел 1.2. Функциональное моделирование в методике DFD) на которую распространяется вышеуказанное предметное ограничение - представлять только информационный поток,
5. IDEF0, в отличие от DFD, не имеет ограничений по предмету субъекта управления (стрелка Control Arrow),
6. в отличие от IDEF0, в DFD нет ограничений на топологическую структуру стрелок-связей; что угрожает некорректностями в формировании топологических структур связей ФМ; так как эти топологические ограничения представляют специфику материальных систем.

Также надо отметить, что полномасштабная поддержка IDEF3 моделирования осуществляется только CA ERwin Process Modeler. В настоящее время эта методика моделирования - Process Flow - становится всё более востребованной.

После выбора ПО по указанному решающему критерию, при наличии альтернатив, приводятся в действие остальные критерии, в том числе - рассмотренные в [ 2 ].

Следует отметить, что моделирование информационных систем обеспечено ПО более разнообразно, чем моделирование систем материальных. Борьба на этом рынке идёт, в основном, за обеспечение CASE технологий компьютерной поддержки разработки программного обеспечения. Это касается ARIS, Oracle Designer, и не рассматриваемых здесь программных средств на основе объектно - ориентированных методов моделирования (UML). Об этом, в частности, свидетельствует расшифровка аббревиатуры ARIS (повторим ARIS - Architecture of Integrated Information Systems - архитектура интегрированных информационных систем), пояснения в адрес Oracle Designer (см. [ 6 ]) и методике UML и др.

В сочетании с CA ERwin Data modeler, CA ERwin Process Modeler эффективно поддерживает осуществление CASE технологии.

За счёт интеграции с ППП ARENA CA ERwin Process Modeler поддерживается имитационное моделирование подмоделей IDEF3.

Первостепенную важность имеют возможности обработки информации ФМ, накопленной в процессе моделирования. При активном наполнении CA ERwin Process Modeler функциональной модели информацией, она может играть роль своеобразного информационного портала. Благодаря структуризации информации ФМ. За счёт развитых средств формирования различных информационных срезов по модели может производиться её разносторонний анализ.

С учётом изложенного можно предположить, что, по умолчанию, бизнеспроцессреинжиниринг (БПР) остаётся, практически, монопольно поддерживаемым IDEF0 и лучшим на сегодня ППП CA ERwin Process Modeler (см. [ 9 ]) . Поддержка БПР в действительности и объявлена главной целью IDEF0 - см. текст IDEF0: 9. Applicability. The use of this standard is strongly recommended for projects that: … b. Incorporate a systems or enterprise modeling technique into a business process analysis… - 9. Применение. Использование этого стандарта настоятельно рекомендуется для проектов, которые: …b. Интегрируют технику моделирования систем или предприятия в анализ бизнеспроцессов…

Использование этого стандарта объявлено в тексте IDEF0 как: Background: Сurrently, IDEF0… techniques are widely used in the government, industrial and commercial sectors, supporting modeling efforts for a wide range of enterprises and application domains - В настоящее время IDEF0… техника широко используется в правительственном, промышленном и коммерческом секторах, поддерживая моделирование широкого ряда вопросов из области предприятий и приложений.

В таблице 3 приводим результаты опроса, проводимого и опубликованного на сайте IDEFinfo.Ru  "Какой технологии (функционального моделирования) Вы отдаёте своё предпочтение?" Опрос проводится с 13 апреля 2005 года. На 1 октября 2008 года опрошено 1292 человека.

Результаты опроса показывают, что отечественные моделировщики предпочитают, в настоящее время, IDEF0 - моделирование.

                               Таблица 2. Распределение объектов функционального моделирования - по ППП ФМ.

[1] ERD - Entity Relation Diagrams - диаграммы "сущность - связь". Разрабатываются при использовании CASE технологии разработки ПО.

[1] Перечисленные методики поддерживают разработку ФМ - основу для разработки Organization Chart (см. [ ])

[1] eEPC - аналог IDEF3

[1] eEPC - аналог IDEF3

ЛИТЕРАТУРА:

1.  ARIS Toolset/BPwin: выбор за аналитиком
2.  "CASE-средства: в борьбе со сложностью мира"
3.  В.С. Анфилатов и др. Системный анализ в управлении. М.: Финансы и статистика, 2002.
4.  Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике. М.: Финансы и статистика, 1995.
5.  Й. Беккер и др. Менеджмент процессов. М.: ЭКСМО, 2008.
6. Питер Колетски. Д-р Поль Дорси. ORACLE Designer. Настольная книга пользователя. М,: Лори, 1999.  
7. Дубейковский В. И. Эффективное моделирование с AllFusion Process Modeler 4.1.4 и AllFusion PM. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2007 год. 
8. Дубейковский В.И., Описание организационной структуры предприятия - в формате функциональной модели СА ERwin Process Modeler.
9. Дубейковский В.И. Функциональное моделирование с использованием продукта AllFusion Process Modeler 4.1.4