Стандарты и методы семейства IDEF

Общая характеристика методов IDEF

Методы IDEF (Integrated DEFinition), как отмечено в историческом введении, изначально были разработаны в рамках реализации программы интегрированной компьютерной поддержки производства ICAM в США в середине 70-х годов с целью улучшения взаимодействия специалистов, занимающихся интеграцией существующих производственных и организационных систем. В основу была положена технология структурированного анализа и проектирования SADT (Structured Analysis and Design Technique), разработанная в начале 70-х годов фирмой SoftTech. Они направлены на различные методы описания и анализа процессов, потоков, структур промышленных и организационных систем с целью улучшения их характеристик. Методы взаимодополняют друг друга, обеспечивая возможность многоаспектного анализа систем. На их основе разработаны федеральные стандарты США (FIPS), их методологические основы используются при разработке новых стандартов CALS.

Кратко охарактеризуем основные методы IDEF.

IDEF0 — метод функционального моделирования; был разработан для описания функций различных систем путем создания наглядной графической модели. Функциональные модели строятся методом декомпозиции от главной (контекстной) функции к более мелким простым с учетом их взаимной связи. Цель моделирования и степень детализации модели определяется разработчиком. Элементы модели каждого уровня представляют собой действия по переработке информационных или материальных ресурсов при определенных условиях (ограничениях, управляющих воздействиях) с использованием определенных механизмов. Как правило, моделирование средствами IDEF0 является начальным этапом изучения любой системы. Модели используются для детального функционального анализа с целью улучшения структуры функций объекта (реинжиниринга). На методе IDEF0 базируется функционально-стоимостной анализ — ФСА (АВС — Activity Based Costing). Стандарт IDEF0 выпущен в 1981 г., последняя его версия — в 1993 г. (FIPS 183).

IDEF1 — метод моделирования информационных потоков внутри системы, позволяющий отображать структуру системы, то есть ее элементы (сущности), их свойства (атрибуты) и взаимосвязи (отношения) между ними. Полученная в процессе моделирования детальная информация позволяет выявить «узкие места» в анализируемом объекте и является основой для принятия решений об улучшении структуры системы и информационных потоков, осуществления правильной политики управления информацией.

IDEF1X — метод моделирования данных и проектирования реляционных баз данных. Он, так же как и IDEF1, относится к типу методологий «сущность-взаимосвязь» (ER — Entity-Relationship), однако сущности здесь понимаются не как реальные объекты, а как их типы, обладающие общими свойствами. Связи между сущностями более сложны. Это позволяет хранить информацию в форме абстрактной схемы (семантической модели), которая связывает хранящиеся в компьютере символы с реальным миром и является верным его отражением. Подобный способ хранения информации является относительно независимым, «нейтральным» и позволяет получить ответ на различные запросы пользователя о свойствах описанной в модели среды. Стандарт IDEF1Х выпущен в 1993 году (FIPS 184).

IDEF2 — метод динамического моделирования систем. В связи с весьма серьезными сложностями анализа динамических систем развитие этого стандарта происходит медленно. Однако в настоящее время существуют алгоритмы и их компьютерные реализации, позволяющие превратить набор статических диаграмм IDEF0 в динамические модели, построенные на базе «раскрашенных сетей Петри» (CPN — Color Petri Nets), т. е. отслеживать изменение состояние систем с помощью фиксации ряда дискретных квазистационарных состояний. Подобный подход широко используется при динамическом моделировании технических систем, описываемых дифференциальными уравнениями различного типа.

IDEF3 -метод получения описания функционирования системы и моделирования как причинно-следственных связей внутри одного бизнес-процесса, так и между различными процессами. Он предоставляет пользователю два типа диаграмм: описания процесса PFD (Process Flow Description) — «внутреннее описание» и описания переходов из одного состояния в другое OSTD (Object State Transition Description) — «внешнее описание», когда дополнительно рассматривается вход и выход объекта. Эти два способа моделирования дополняют друг друга и позволяют описать любой процесс функционирования системы.

IDEF4 — метод объектно-ориентированного проектирования. Средства метода позволяют наглядно отображать структуру объектов и принципы их взаимодействия, позволяя анализировать и оптимизировать и создавать сложные системы. В отличие от других методов, кроме констатации взаимодействия, здесь учитывается его принцип (в частности, физический). Поэтому он, как и IDEF1Х, является методом проектирования.

IDEF5 — метод получения онтологического описания и исследования сложных систем. Основной чертой онтологического анализа является разделение реального мира на классы, определение совокупности их фундаментальных свойств и прогнозирование на этой основе поведения объектов данного класса. Это метод сбора фактов и получения знаний. Типичный пример онтологического исследования — научное. С помощью данного метода онтология системы может быть описана при помощи определенного словаря терминов и правил, на основании которых могут быть сформированы достоверные суждения о состоянии рассматриваемой системы в некоторый момент времени. На основании этих утверждений формируются выводы о дальнейшем развитии системы, проводится возможная ее реорганизация, что полезно при управлении сложными системами, имеющими искусственный характер. На основе онтологического описания строятся системы получения новых знаний — экспертные системы. Исследователь имеет возможность строить разнообразные схемы и диаграммы с помощью языка схем (Schematic Language-SL), комментировать их с помощью языка уточнений (Elaboration Language-EL). Не исключено, что методологические основы IDEF5 в дальнейшем будут использованы для анализа сложных CALS-моделей (например, так называемых виртуальных моделей предприятий) для формирования возможных вариантов бизнес-стратегии.

В CALS-технологиях наибольшее применение нашли методы IDEF0 и IDEF1Х.

Метод IDEF0 является стандартом CALS, однако он не обеспечивает прямой интеграции функциональных моделей с моделями продукции. Для этого разрабатывается один из прикладных протоколов стандарта STEP — ISO 10 303 AP208, который базируется на методологии IDEF0.

Метод IDEF1Х по своей идеологии близок к языку EXPRESS стандарта ISO 10 303 STEP, предназначенного для описания продукции в нейтральном формате (в форме EXPRESS-схем, характерных для реляционных баз данных).

Поэтому методы IDEF0 и IDEF1Х рассмотрим более детально.