МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ЧОРНОМОРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ПЕТРА МОГИЛИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

з дисципліни

«Системний аналіз та проектування комп’ютерних систем.

Частина ІІ. Системний аналіз бізнес-процесів об’єктів комп’ютеризації»

для студентів ІІІ курсу

напряму підготовки: 6.050101 «Комп’ютерні науки»

галузі знань: 0501 «Інформатика та обчислювальна техніка»

Укладач: д.т.н., професор Фісун М.Т.

Розглянуто на засідання кафедри інтелектуальних інформаційних систем

Протокол №___ від «____» _______________2012 р.

Миколаїв - 2012

	ВСТУП ………………………………………………………………..	4
1	СИСТЕМНИЙ ПІДХІД ПРИ СТВОРЕННІ ІНФОРМАЦІЙНО-УПРАВЛЯЮЧИХ СИСТЕМ (ІУС) ……………………………………………	7
1.1	Загальні відомості про автоматизовані системи управління та інформаційно-управляючі системи …………………………	7
1.2	Основні принципи створення АСУ (ІУС) ……………………………………	11
1.3	Методології та підходи до створення ІУС ……………………………………	16
2	ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ ЗАСОБИ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ІУС …………………………………………………………	20
2.1	Загальні відомості про CASE …………………………………………………….	20
2.2	Методологія функціонального моделювання IDEF0 …………………………	25
2.2.1	Моделі IDEF0 ……………………………………………………………………………	26
2.2.2	Дії ……………………………………………………………………………………………	28
2.2.3	Межі і зв'язки …………………………………………………………………………	28
2.2.4	Тунелі ……………………………………………………………………………………	35
2.3	Побудова моделей IDEF0 ………………………………………………………	36
2.3.1	Діаграми …………………………………………………………………………………	37
2.3.2	Цикл "експерт-аналітик" ……………………………………………………………… 39
2.3.3	Побудова моделей ……………………………………………………………………	40
2.3.4	Точка зору …………………………………………………………………………………	40
2.3.5	Розгалуження і сполучення моделей ………………………………………….	42
2.3.6	Межі моделювання ……………………………………………………………………	44
2.3.7	Вибір найменування контекстного блоку …………………………………….	45
2.3.8	Визначення стрілок на контекстній діаграмі ……………………………….	45
2.3.9	Нумерація блоків і діаграм ………………………………………………………	47
2.3.10	Зв'язок між діаграмою і її батьківським функціональним блоком ………	47
2.3.11	Два підходи до початку моделювання ("завширшки" і "в глибину") ……	48
2.3.12	Завершення моделювання ………………………………………………………	49
2.3.13	Інші діаграми IDEF0 …………………………………………………………………	49
3	МЕТОДОЛОГІЯ ОПИСУ ПРОЦЕСІВ БІЗНЕСУ IDEF3 ……………..	52
3.1	Призначення діаграм IDEF3 …………………………………………………	52
3.2	Два типи діаграм в IDEF3………………………………………………………	53
3.3	Синтаксис і семантика моделей IDEF3 ………………………………………	55
3.3.1	Моделі IDEF3………………………………………………………………………………	55
3.3.2	Типи зв'язків……………………………………………………………………………….	56
3.3.3	З'єднання та розгалуження……………………………………………………………	60
3.3.4	Покажчики………………………………………………………………………………	66
3.3.5	Вимоги IDEF3 до опису процесів бізнесу…………………………………………	68
4	СТРУКТУРНИЙ АНАЛІЗ ПОТОКІВ ДАНИХ (DFD — DATA FLOW DIAGRAMS) …………………………………………………………………..	70
4.1	Призначення діаграм потоків даних …………………………………………	70
4.2	Синтаксис і семантика діаграм потоків даних ………………………………	71
4.2.1	Функціональні блоки ……………………………………………………………………	72
4.2.2	Зовнішні сутності …………………………………………………………………………	73
4.2.3	Стрілки (потоки даних) …………………………………………………………………	74
4.2.4	Сховища даних ……………………………………………………………………………… 74
4.2.5	Галуження і об'єднання ………………………………………………………………	75
4.3	Побудова діаграм потоків даних ……………………………………………	76
4.3.1	Два підходи до побудови DFD-моделей ………………………………………………	76
4.3.2	Нумерація об'єктів ………………………………………………………………………	77
	ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦИИ ……………….............	79

ВСТУП

Представлений матеріал є частиною курса дисципліни «Системний аналіз», передбачений галузевим стандартом стандартом вищої освіти «Освітньо-професійна програма підготовки бакалаврів за напрямом «Комп’ютерні науки» [3]. В цій частині розкріваються питання блоку змістових модулів ГСВО ОПП «3.11.02 – Системний аналіз бізнес-процесів об’єктів комп ’ ютеризації»

Системний аналіз представляє системну методологію вирішення складних прикладних проблем, спираючись на принципи системного підходу і загальної теорії систем, розвитку та методологічно узагальнюючи концептуальний (ідейний) і математичний апарат кібернетики, дослідження операцій та системотехніки [5].

Основний загальний принцип системного підходу полягає в розгляді частин явища чи складної системи з урахуванням їх взаємодії. Системний підхід включає в себе виявлення структури системи, типізацію зв'язків, визначення атрибутів, аналіз впливу зовнішнього середовища. Системний підхід розглядають як напрям наукового пізнання і соціальної політики. Він є базою для узагальнюючої дисципліни "Теорія систем" (інша використовувана назва - "Системний аналіз"). Теорія систем - це дисципліна, в якій конкретизуються положення системного підходу, вона присвячена дослідженню і проектуванню складних економічних, соціальних, технічних систем, найчастіше слабоструктурованих. Характерними прикладами таких систем є комп’ютерні системи. При проектуванні систем цілі досягаються в багатокрокових процесах прийняття рішень. Інтерпретація і конкретизація системного підходу мають місце в ряді відомих підходів з іншими назвами, які також можна розглядати як компоненти системотехніки. Такі структурний, блочно-ієрархічний, об'єктно-орієнтована підходи. При структурному підході, як різновиду системного, потрібно синтезувати варіанти системи з компонентів (блоків) і оцінювати варіанти при їх частковому переборі з попереднім прогнозуванням характеристик компонентів.

Блочно-ієрархічний підхід до проектування використовує ідеї декомпозиції складних описів об'єктів і відповідно засобів їх створення на ієрархічні рівні і аспекти, вводить поняття стилю проектування (висхідний і спадний), встановлює зв'язок між параметрами сусідніх ієрархічних рівнів.

Ряд важливих структурних принципів, використовуваних при розробці інформаційних систем і насамперед їх програмного забезпечення (ПЗ), виражений в об'єктно-орієнтованій методології (ООМ) [1] до проектування систем взагалі і до програмування (ООП) зокрема. Такий підхід допрограмування має такі переваги у вирішенні проблем управління складністю та інтеграції ПЗ:

1) вносить в моделі додатків велику структурну визначеність, розподіляючи представлені у додатку дані і процедури між класами об'єктів; 2) скорочує обсяг специфікацій завдяки введенню в опису ієрархії об'єктів і відносин наслідування між властивостями об'єктів різних рівнів ієрархії;

3) зменшує вірогідність спотворення даних внаслідок помилкових дій за рахунок обмеження доступу до певних категорій даних в об'єктах. Опис в кожному класі об'єктів допустимих звернень до них і прийнятих форматів повідомлень полегшує узгодження та інтеграцію ПЗ.

Для всіх підходів до проектування складних систем характерні також такі особливості:

1. Структуризація процесу проектування, що виражається декомпозицією проектних завдань і документації, виділенням стадій, етапів, проектних процедур. Ця структуризація є сутністю блочно-ієрархічного підходу до проектування.

2. Ітераційний характер проектування.

3. Типізація та уніфікація проектних рішень і засобів проектування.

Структурний системний аналіз як практичний метод є інструментом людського розуму для аналізу ситуацій вже тисячоліття (з моменту виникнення і розуму, і ситуацій). Науковий підхід в цій області склався порівняно недавно. В даний час під цим терміном розуміється «метод дослідження системи, який починається з її загального огляду і потім деталізує, набуваючи ієрархічної структури з все великим числом рівнів» [8]. Два базові принципи були визначенні, а саме: принцип «розділяй і володарюй» та принцип так званого «ієрархічного впорядковування». Розуміння цих принципів, знання наочної області і загальної логіки наукового аналізу цілком достатньо для вирішення прикладних завдань, хоча точного визначення структурного системного аналізу до великої досади прихильників «чистої науки» і не існує.

Звертаючись безпосередньо до змісту ціх матеріалів, перш за все необхідно уточнити деякі деталі, що стосуються терміну «системний структурний аналіз». Три ідеї, що знаходяться основі цього терміну, слідуючи [8], виділимо як основоположні:

• ідея розбиття досліджуваного процесу на функціональні блоки – під процеси виходячи з ряду принципів, наприклад «визначеності» (вихід кожного блоку не повинен не залежати від складності процесу, що відбувається), «єдності» і т.д.;

• ідея ієрархії, що означає можливість деталізації (декомпозиції) будь-яких потрібних нам процесів, реалізована у вигляді «ієрархічних структур»;

• ідея використання графічних нотацій з можливістю «текстового» роз'яснення доповнення.

Даний курс розрахований на 6 лекцій та 6 лабораторних робіт з побудови діаграм IDEF0, IDEF3 і DFD. Методичні матеріали до виконання лабораторних робіт представлено окремо.

1. Системний підхід при створення інформаційно-управляючих систем (іус)

1.1. Загальні відомості про автоматизовані системи управління та інформаційно-управляючі системи

Центральним поняттям у визначенні АСУ є поняття системи взагалі і системи управління зокрема.

Під системою звичайно розуміють множину елементів, які знаходяться у відношеннях і зв’язках один з одним, яка створює певну цілісність, єдність.

Будь-яку систему можна розчленити (не обов’язково єдиним чином) на кінцеве число частин, званих підсистемами, кожну з яких, в свою чергу, можна розбити на кінцеве число більш дрібних підсистем до отримання підсистем першого рівня, так званих елементів системи.

Під структурою системи розуміють порядок внутрішніх зв’язків між її окремими елементами, який визначає функціональне призначення системи та її взаємодію із зовнішнім середовищем.

Бажаний стан системи називають метою системи, а функцію, яка визначає зміну стану виходів, - цільовою функцією системи.

Системою управління (СУ) будемо називати систему, в якій реалізується процес управління шляхом взаємодії СУ з об’єктом управління (ОУ), тобто, система управління (керуюча система) не має самостійного смислу без об’єкта, яким вона повинна керувати (див. рис.1.1).

Вхід вплив вихід

ОУ Загальна структура, принципи побудови та класифікація інформаційно-управляючіх систем

1. Автоматизовані системи управління та інформаційно-управляючі системи

У

СУ

СУ

зворотній зв’язок

Рис.1.1. Загальна схема взаємодії системи управління і об’єкта управління

Розрізняють автоматичні (без участі людини) та автоматизовані (за участю людини) системи управління. Принципова відміна АСУ від традиційної системи управління полягає в тому, що в АСУ частина управлінських робіт (в САУ – всі), а саме: збір, аналіз і перетворення інформації – виконується за допомогою засобів обчислювальної техніки.

Так, в [6] наводиться наступне визначення АСУП: “Автоматизована система управління виробничим об’єдненням (підприємством) являє собою систему управління, засновану на застосуванні електронно-обчислювальної техніки і економіко-математичних методів для вирішення основних задач управління виробничо-господарською діяльністю об’єднання (підприємства). Для створення АСУП використовуються засоби загальносистемного, організаційно-економічного, технічного, інформаційного, програмного, математичного, лінгвістичного та правового забезпечення”.

Таким чином, загальну структуру АСУП можна представити як систему, що складається із двох частин : функціональної і забезпечувальної (рис. 1.2).

Автоматизована система управління

Функціональна частина АС Забезпечувальна частина АС

(функціональні підсистеми АС) (забезпечувальні підсистеми АС)

Функціональна підсистема 1 Технічне забезпечення АС

Функціональна підсистема 2 Програмне забезпечення АС

Функціональна підсистема 3 Інформаційне забезпечення АС

.......................................... Математичне забезпечення АС

........................................ Лінгвістичне забезпечення АС

Функціональна підсистема N Організаційно-правове

забезпечення АС

Рис. 1.2. Загальна структура автоматизованої системи

Функціональна частина – це задачі організаційного управління (розрахунки різних планів, нормування робіт і т.д.), які вирішуються на ЕОМ, а забезпечувальна частина – це ті засоби, які забезпечують їх вирішення, тобто це додатковий об’єкт, який виник при автоматизованому управлінні. Функціональна і забезпечувальна частини АСУП в свою чергу поділяються на підсистеми.

Перелік та зміст функціональної частини АС, яка складається з так званих функціональних підсистем, залежить, в першу чергу, від типу АС (АСУП, САПР – системи автоматизованого проектування, АСУ банком і т.д.) та, в деякій мірі, від особливостей конкретного об’єкту комп’ютеризації. Перелік же забезпечувальних підсистем для всіх типів АС є типовим [6]:

• технічне забезпечення;

• програмне забезпечення;

• інформаційне забезпечення;

• математичне забезпечення;

• організаційно-правове забезпечення;

• лінгвістичне забезпечення;

• ергономічне забезпечення;

1. інші.

Від типу АС та особливостей конкретного об’єкту комп’ютеризації в забезпечувальних підсистемах залежить тільки розвиненість названих підсистем та самі проектні рішення цих підсистем. Наприклад, для АС бухгалтерського обліку, як типового представника інформаційно-управляючої системи, повинні бути розвинуті підсистеми „Інформаційне забезпечення” та “Організаційно-правове забезпечення” і менш розвинутою підсистема «Математичне забезпечення”, а для систем автоматизованого проектування (САПР) - навпаки.

Існує багато ознак класифікації АС внаслідок різноманіття об’єктів, на яких вони можуть застосовуватися. Перерахуємо деякі з них.

За принципом управління розрізняють АСУ галузевого характеру, територіальні та змішанні.

За рівнем ієрархії АСУ з галузевим принципом управління поділяються на:

ЗДАС – загальнодержавну систему збору, обліку та обробки інформації для управління;

ГАСУ – галузеві АСУ;

АСУО – АСУ об’єднанням;

АСУП – АСУ підприємством;

АСУЦ – АСУ цехом;

АСУ ТП – АСУ технологічними процесами.

Територіальні АСУ за цією ознакою поділяються на державні, обласні, міські, районні.

За функціональною ознакою, тобто за характером задач, що вирішуються, відокремлені такі АСУ: автоматизовані системи планових розрахунків (АСПР), державної статистики, податкової адміністрації і т.д.

За типом процесу, який є об’єктом автоматизації, або за призначенням розпізнають автоматизовані системи організаційного управління (до них, зокрема, належать АСУП і ГАСУ), АСУ ТП, системи автоматизації проектування (САПР), автоматизовані системи управління випробуваннями (АСУВ) та інші.

Як вже говорилося, у сучасній термінології замість АСУ частіше використовується термін ІУС взагалі, зокрема, замість АСУП – ІУС підприємства (ІУСП).

ІУСП являє собою формальну модель ведення бізнесу підприємства. За її допомогою здійснюється відображення всіх основних процесів, що відбуваються на підприємстві. Задача такої інформаційної системи - з високим ступенем точності і вірогідності відслідковувати процеси, виявляти тенденції, на основі яких керівник приймає управлінське рішення і відразу ж одержує можливість оперативно побачити результат. Така система повинна охоплювати повний цикл задач управління виробництвом. Безумовно, усі ці цілі важко досяжні. Історія розвитку АСУП (ІУСП) нараховує вже більш ніж 40 років і виходить своїми коренями до спроб, початих фірмою IBM у 1960 році, автоматизувати обробку специфікацій виробів (Bill of Materials - ВОМ). Активне впровадження автоматизованих систем управління підприємствами (АСУП) у нашій країні довелося на 70-і роки. Вони проектувалися численними академічними і галузевими інститутами з урахуванням досвіду закордонних країн.