Wednesday, June 19, 2013

Моделирование ЦОАСУ

Первым шагом при работе с какой-либо системой является её осмысление. А осмысление более-менее сложной системы следует начинать с её описания, формального либо неформального. Абстрактное формализованное описание обычно называется моделью. Эта модель описывает структуру и поведение системы и может отображается в виде нескольких взаимосвязанных представлений. Давайте рассмотрим основные подходы в моделировании целеориентированных систем.

Существуют различные причины, по которым требуется выполнить моделирование. В этой статье мы рассмотрим лишь две наиболее распространенные: реинженеринг бизнес-процессов и автоматизация управления. 

В обоих случаях сначала бизнес аналитик анализирует реально существующую либо проектируемую систему и строит формальная модель со структурой и поведением системы в её первоначальном виде. Такая модель называется бизнес или доменной моделью. Дальнейший процесс существенно отличается:
  • Процесс реинженеринга
    • На основе первоначальной модели строиться улучшенная модель, которая решает определенные бизнес проблемы - оптимизация процесса управления, минимизация затрачиваемых ресурсов, увеличение количества и/или производимого продукта и т.п.
    • Улучшенная модель внедряется и трансформирует систему управления
  • Процесс автоматизации
    • Как и в случае реинженеринга, может быть выполнена доработка системы, т.к. автоматизация может существенно повлиять на процесс управления, и нет необходимости переносить рудименты ручного управления в новый мир.
    • Далее, в бизнес модели определяются функции, информационные потоки, элементы системы, которые должны быть автоматизированы. Уточняются их количественные и качественные характеристики. Новая модель, описывающая автоматизированную часть системы, называется требованиями.
    • На основании требований, создается архитектура, которая также является моделью. Архитектура описывает структуру автоматизации, разбивает ее на подсистемы и компоненты, определяет их функции и обрабатываемую информацию.
    • Требования также могут использоваться для генерации тестов, которыми проверяется соответствие автоматизации заявленным характеристикам.
    • На основе архитектуры реализуется автоматизированное решение, которое в конечном итоге внедряется в систему управления.

Модель целеориентированной системы содержит следующую информацию:
  • Системы (С) и среды (СР) разбиваемые на подсистемы (ПС) и подсреды (ПСР) и называемые контекстами. Контексты позволяют разделить крупную модель на более мелкие логически завершенные части, которые могут описываться отдельно, но при этом не теряют своих связей с целым.
  • Элементы (Э) из которых состоят система и среда, их взаимосвязи (ЭС) и параметры (ЭП) определяющие их состояния.
  • Роли (Р), которые элементы играют в процессе управления. Существуют 4 основные элементарные роли и одна групповая:
    • Активные элемент (РА) или Лицо принимающие решения (ЛПР) - роль элемента, который активно участвует в процессе управления, выполняет функции управления, получает и достигает цели, принимает решения, выполняет действия, приводящие к изменению состояния системы и/или среды. Например: копатель, водитель, их заказчики и начальники - это все активные элементы.
    • Ресурс (РР) - роль элемента, который необходим для выполнения определенных функций управления, но сам по себе функции выполнять не может. Примерами ресурсов могут служить материалы и инструмента/оборудование. Лопата является ресурсом, который использует копатель. Топливо, автомобиль - это ресурсы водителя.
    • Объект действия (РД) - роль элемента, на которого направлены действия aктивных элементов, приводящие к изменению его состояния. Например: участок земли является объектом действия копателя, автомобиль с грузом является объектом действия водителя.
    • Обозреваемый элемент (РО) - роль элемента, который поставляет информацию, используемую в процессе управления. Например: погода является обозреваемым объектом для копателя, дорога и машины на дороги - обозреваемые объекты для водителя. Следует заметить, что другие роли также способны поставлять важную информацию и могут рассматриваться как обозреваемые объекты.
    • Групповой (композитный) элемент (РГ) - групповая роль. Такая роль полезна для рекурсивной декомпозиции систем управления. Она может представлять подразделения, отделы и группы в виде единственного сверх-элемента, и далее дробится на более мелкие и специфичные роли.
  • Функции управления (Ф), которые активные элементы выполняют для обработки информации и достижения своих целей. Функции, согласно модели НОРД цикла, могут подразделяться на:
    • Наблюдение (ФН) - функция получения первичных данных (базовых фактов, наблюдений)
    • Интерпретация (ФИ) - функция интерпретации/осмысления полученных данных, получении фактов, необходимых для принятия решений.
    • Решение (ФР) - функция принятия решений на основе поставленных целей верхнего порядка и текущей информации о ситуации и структуре системы.
    • Действие (ФД) - функция реализации действий, приводящих к изменению состояния системы и среды, либо делегирование действий подчиненым элементам на нижних уровнях управления.
    • Также полезно рассматривать Функциональные группы (ФГ), которые могут рекурсивно дробиться на более низкоуровневые и специфичные функции.
  • Информационные потоки (И), передаваемые между элементами системы и обрабатываемые функциями управления. Подразделяются на:
    • Цели (ИЦ) для достижения в процессе управления
    • Действия (ИД) для реализации поставленных целей/планов и изменения состояния системы и/или среды. Согласно принципам дуализма, действие представляет собой элементарную цель на определенном уровне абстракции. Действия представляют собой конечную точку в потоке управления. Они не могут дробиться на более мелкие цели, в то время как цели - могут.
    • Эскалации (ИЭ) - это сообщения о том, что поставленные цели не могут быть достигнуты в том виде, в котором они определены. Эскалации, как правило, передаются в направлении, обратном поставленным целям.
    • Интерпретации (ИИ) - различные факты, требуемые для принятия решений. Интерпретации представляют собой наиболее общий вид аналитической информации.
    • Наблюдения (ИН) - исходные, базовые аналитические данные. Согласно принципам дуализма, наблюдение представляет собой наиболее элементарную интерпретацию на определенном уровне абстракции. Наблюдение представляет начальную точку в потоке анализа. Они не могут дробиться на более мелкие интерпретации, в то время как интерпретации - могут.
    • Результаты (ИР) - интерпретации (включая наблюдения), которые однозначно связаны с достигаемыми целями управления. Результаты обеспечивают обратную связь в системе управления.
    • Структурная (дополнительная, справочная) информация (ИС) - описывает структуру управляющей системы и среды.
  • Автоматизация (А) - различные средства, применяемые для автоматизации системы управления. Подразделяются на:
    • Автоматизированные системы (АС) - отдельно разрабатываемые, покупаемые и устанавливаемые автоматизированные решения
    • Автоматизированные подсистемы (АП) - составные части сложных систем автоматизации, которые в свою очередь могут дробиться на более мелкие компоненты
    • Автоматизированные компоненты (АК) - элементарные, неделимые части, из которых состоят системы автоматизации

Элементы модели могут находится в сложных взаимосвязях друг с другом. Основные зависимости представлены на семантической модели ниже:


В идеале, модель системы в ЦОАСУ должна быть описана с высокой степенью детализации и точности, чтобы ее было достаточно для создания тотальной автоматизации. Такая автоматизации должна полностью заметить людей в системе управления. Безусловно, если представить такую сложную модель в виде какого-то одного универсального графического представления, то прочесть и понять его будет практически невозможно. Поэтому для визуализации модели в ЦОАСУ используется набор взаимосвязанных графических представлений (диаграмм).



Я хочу еще раз подчеркнуть, что диаграммы в ЦОАСУ не представляют собой какую-то конкретную изолированную модель. Они являются всего лишь представлениями одной общей модели. Поэтому любое изменение модели должно сопровождаться изменениями во всех диаграммах, которые отражают измененные элементы модели либо зависимости между ними. Более подробно об использование различных видов диаграмм я расскажу в последующих статьях.

Последнее, что я хочу упомянуть, это возможность формального перехода между различными моделями.



  • Бизнес / доменная модель описывает систему до ее автоматизации - ее структуру, роли элементов, функции управления, информационные потоки и взаимосвязи между ними
  • При подготовке требований к бизнес модели добавляется разрабатываемая система автоматизации и определяются:
    • Автоматизируемые активные элементы
    • Релизуемые функции управления
    • Потребляемые и производимые информационные потоки
    • Интерфейсы с другими автоматизированными системами
    • Уточняются количественные и качественные характеристики модели, необходимые для разработки автоматизации
  • На этапе создания архитектуры берется модель с требованиями и далее:
    • Система автоматизации разбивается на подсистемы и компоненты
    • Для каждого компонента определяются реализуемые функции, входные и выходные потоки, определяющие его интерфейс
    • Уточняются технологические параметры реализации каждого компонента
    • Если архитектурная модель достаточно подробная, то по ней может быть сгенерирован код - т.е. реализована MDA - Model Driven Architecture

Безусловно, сложность создаваемые таким образом моделей получается высокой. Без специальных инструментов их создавать и тем более поддерживать очень сложно. Такие инструментальные средства уже находятся в разработке. Но об этом я расскажу позже.

No comments:

Post a Comment