Синтаксис и семантика IDEF3-диаграмм

Стандарт IDEF3 базируются на концепции моделирования бизнес-процессов организации.

Бизнес-процесс – это совокупность технологических и организационно-деловых процессов, выполняемая целенаправленно в рамках заранее заданной организационной структуры. При этом важнейшим атрибутом процесса является время. Иными словами, в отличие от IDEF0, IDEF3 предназначен для моделирования деятельности, развернутой во времени.

Бизнес-процессы могут быть разного масштаба: масштаба предприятия – в него вовлечены работники нескольких подразделений; бизнес-процесс может не выходить за рамки отдела или производственного цеха и т.п. Внутри одного бизнес-процесса, часть составляющих его технологических и организационно-деловых процессов может быть организована в отдельный вложенный бизнес-процесс меньшего масштаба. Отдельные технологические и организационно-деловые процессы могут раскладываться на операции (законченные части процесса, выполняемые на одном рабочем месте, такие как «выписать накладную», «составить договор»), которые в свою очередь делятся на функции (законченные части операции, выполняемые одними и теми же средствами – позвонить, записать, фрезеровать и т.п.).

Концепция бизнес-процессов позволяет по-новому взглянуть на работу предприятия, уточнить и возможно перераспределить обязанности (роли) работников, оценить эффективность использования ресурсов, увидеть недостатки, искусно скрытые в организационной структуре. Таким образом, выявление и идентификация, анализ и внесение изменений в бизнес-процессы могут быть использованы как средства для достижения эффективной работы предприятия. Основную роль в этом играет моделирование бизнес-процессов. Основная цель моделирования при этом состоит в том, чтобы идентифицировать и документировать требуемые аспекты работы системы. Мощность модели в этом случае заключается в ее способности упростить реальную систему, что дает возможность предсказывать факты о системе на основании соответствующих фактов, полученных из модели.

Метод моделирования процессов IDEF3 объединяет положительные черты описания (как наиболее точного представления, но в тоже время слишком субъективного) и моделирования. Метод IDEF3 устраняет конфликт противоречивости описаний различных специалистов.

Моделирование в стандарте IDEF3 производится с использованием графического представления процесса, материальных и информационных потоков в этом процессе, взаимоотношений между операциями и объектами в процессе. При помощи IDEF3 описывается логика выполнения работ, очередность их запуска и завершения, т.е. IDEF3 предоставляет инструмент моделирования сценариев действий сотрудников организации, отделов, цехов и т.п. Например, порядок обработки заказа или события, на которые необходимо реагировать за определенное время, выполнение действий по производству товара и т.д.

Метод IDEF3 использует категорию сценариев для упрощения структуры описаний сложного многоэтапного процесса. Сценарии определяют граничные условия описания. При этом под сценарием (Scenario) понимается повторяющаяся последовательность ситуаций или действий, которые описывают типичный процесс, присутствующий в системе или описание последовательности изменений свойств объекта в рамках рассматриваемого процесса (например, описание последовательности обработки менеджером заявки).

IDEF3 предоставляет инструментарий для наглядного исследования и моделирования сценариев выполнения процессов. Метод позволяет проводить описание с необходимой степенью подробности посредством декомпозиции. IDEF3, как инструмент моделирования, фиксирует следующую информацию о процессе:

· функции, которые реализуются при выполнении процесса;

· логику выполнения функций процесса;

· отношения между работами в ходе выполнения процесса;

· состояния и изменения, которым подвергаются объекты;

· время выполнения и контрольные точки синхронизации работ;

· ресурсы, которые необходимы для выполнения работ.

Основное назначение метода IDEF3 состоит в том, чтобы предоставить специалисту (эксперту) предметной области инструмент, при помощи которого он сможет представлять знания о выполнении операций в системе или организации в целом. Цель описания может состоять как в документальном оформлении и распространении знаний о процессе, так и в идентификации противоречивости или несовместимости выполнения отдельных операций. Приобретение знаний допускается прямым сбором утверждений о практике выполнения процессов и возникновении различных ситуаций в процессе в форме, которая является наиболее естественной. Описание процесса в IDEF3 представляет собой структурированную базу знаний, которая состоит из набора диаграмм описания процесса, объектных диаграмм изменения состояний объектов и уточняющих форм.

В стандарте IDEF3 существуют два типа диаграмм, представляющие описание одного и того же сценария процесса в разных аспектах. Диаграммы, относящиеся к первому типу называются диаграммами описания последовательности выполнения процесса (Process Flow Description Diagrams - PFDD). Второй тип диаграмм описывает состояния объекта и трансформаций в процессе и называется сеть изменений состояний объекта (Object State Transition Network - OSTN).

Если диаграммы PFDD описывают процесс, то диаграммы OSTN используются для иллюстрации трансформаций объекта, которые происходят на каждой стадии выполнения соответствующих работ (с точки зрения объекта). Состояния объекта и изменение состояния являются ключевыми понятиями OSTN диаграммы.

Ключевыми понятиями диаграммы PFDD являются понятия процесс и логика процесса. Эти диаграммы обеспечивают механизм визуализации для центрированных процессом описаний сценария. Графическими элементами диаграммы процесса, являются единицы работ (Unit Of Work - UOW-элементы), связи, перекрестки, ссылки и примечания. Объекты ссылки и примечания - конструкции, которые являются общими для диаграмм процесса и объектов.

Описание процесса представляет собой всевозможные ситуации, которые могут иметь место в моделируемой системе в логических и временных отношениях. Каждый UOW-элемент представлен полем, отображающим его название (рис.11). Номер идентификатора назначается последовательно.

В правом нижнем углу UOW-элемента располагается ссылка для указания либо на элементы из функциональной модели IDEF0, либо для указания на конкретных исполнителей, которые будут выполнять указанную работу.

Рис.11. Синтаксис UOW-элемента

IDEF3-элемент диаграммы описания процесса типа связь необходим для связи элементов диаграммы и описания динамики происходящих процессов. Связи используются, прежде всего, для обозначения отношений между функциональными UOW-элементами. Для отображения временной последовательности выполнения сценариев в диаграммах описания процесса используются два основных типа связей: связи старшинства (precedence) и относительные связи (relation). Для описания специфических отношений между элементами предназначены четыре дополнительных типа связей, как показано на рис.12. Использование в IDEF3-диаграммах описания процесса различных типов связей дает возможность пользователям метода фиксировать дополнительную информацию о специфике отношений между элементами диаграммы.

Рис.12. Типы связей в диаграммах описания процесса

Связи старшинства выражают временные отношения старшинства между элементами диаграммы. При этом первый элемент должен завершиться прежде, чем начнет выполняться следующий. Графически, стрелка предшествования (старшинства) отображается сплошной линией с одиночной стрелкой, как показано на рис.13.

Рис.13. Простая связь старшинства

Сдерживаемые связи старшинства указывают (в дополнение к семантике запуска связей простого старшинства) некоторые дополнительные условия функционирования системы. Эти дополнительные условия не только выражают то, как система работает, но и устанавливают требования к тому, как система должна себя вести.

Существует также обобщенное представление сдерживаемых связей предшествования, когда в процессе разработки модели неясно какая именно связь предшествования должна использоваться, но ясно, что должна использоваться именно сдерживаемая связь предшествования (рис.14).

Рис.14. Обобщенное представление сдерживаемых связей предшествования

Использование относительной связи указывает на тот факт, что между взаимодействующими элементами диаграммы описания процесса существует отношение неопределенного типа. Относительные связи графически показываются как пунктирные линии.

Для отображения движения объектов используется тип связи поток объектов, который показывается как сплошная линия с двойной стрелкой (рис. 15). Этот тип связи выражает перенос одного или нескольких объектов от одного функционального элемента к другому. Этот вид связи элементов IDEF3 наследует все свойства простой связи старшенства. Таким образом, между UOW-элементами происходит передача объекта(ов), причем первый элемент UOW должен завершиться прежде, чем начнет выполняться следующий.

Рис.15. Представление связи поток объектов

Перекрестки используются для отображения логики отношений между множеством событий и временной синхронизации активизации элементов диаграмм IDEF3. Различают перекрестки слияния (Fan-in Junction) и разветвления (Fan-out Junction) стрелок (рис.16).

Перекресток не может использоваться одновременно для слияния и для разветвления. При внесении перекрестка в диаграмму необходимо указать тип перекрестка. Тип перекрестка определяет логику и временные параметры отношений между элементами диаграммы. Все перекрестки в PFDD0-диаграмме нумеруются, а каждый номер имеет префикс «J».

Тип перекрестка обозначается как:

& - логический И,
O - логический ИЛИ,
X – логический перекресток НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТИ (исключающее ИЛИ).

Рис.16. Перекрестки разветвления и слияния

Стандарт IDEF3 предусматривает разделение перекрестков типа & и O на синхронные и асинхронные (рис.17). Это разделение позволяет учитывать в диаграммах описания процессов синхронизацию времени активизации.

Рис.17. Обозначение синхронных и асинхронных
перекрестков

Существенным в методе IDEF3 является понятие график запуска. График запуска – это визуальное отображение временной последовательности выполнения UOW-элементов. Возможный график запуска для ситуации, представленной на рис.17 приведен на рис.18.

Рис.18. Пример графика запуска

Визуальное отображение на графике запуска временной последовательности выполнения UOW-элементов помогает правильно понять, как перекрестки описывают логику отношений между элементами диаграммы описания процессов и каким образом перекрестки позволяют синхронизировать по времени выполнение UOW-элементов.

Метод IDEF3 использует пять логических типов для моделирования возможных последовательностей действий процесса в сценарии, которые приведены в табл.6.

Примеры использования перекрестков, а также графики запуска для них показаны на рис.19...27.

Рис.19. Использование перекрестков асинхронный AND

Рис.20. Возможный график запуска для рис.19

Таблица 6

Типы перекрестков

Наименование и обозначение	Смысл в случае слияния стрелок (Fan-in Junction)	Смысл в случае разветвления стрелок (Fan-out Junction)
Asynchronous AND	Все предшествующие процессы должны быть завершены	Все следующие процессы должны быть запущены
Synchronous AND	Все предшествующие процессы завершены одновременно	Все следующие процессы запускаются одновременно
Asynchronous OR	Один или несколько предшествующих процессов должны быть завершены	Один или несколько следующих процессов должны быть запущены
Synchronous OR	Один или несколько предшествующих процессов завершаются одновременно	Несколько следующих процессов запускаются одновременно
XOR	Только один предшествующий процесс завершен	Запускается только один следующий процесс

Рис.21. Использование перекрестков синхронный AND

Рис.22. Возможный график запуска для рис.21

Рис.23. Использование перекрестков асинхронный OR

Рис.24. Использование перекрестков синхронный OR

Рис.25. Возможный график запуска для рис.23 и 24

Рис.30. Использование асинхронного перекрестка AND и

Рис.26. Использование асинхронного перекрестка AND и асинхронного перекрестка слияния OR

Рис.27. Возможные графики запуска для рис.26

Объект ссылка (referent) применяется, когда некоторый объект (идею, данные) нельзя связать со стрелками (связями), UOW-элементами или перекрестками. Графическое обозначение ссылки показано на рис.28.

Рис.28. Объект ссылка

Метод IDEF3 дает возможность представлять процесс в виде иерархически организованной совокупности диаграмм. Диаграммы состоят из нескольких элементов описания процесса, причем каждый функциональный элемент потенциально может быть детализирован на другой диаграмме. Такая декомпозиция формирует границы описания процесса, а каждый UOW-элемент рассматривается, как формальная граница некоторой части целой системы, которая описывает весь процесс. Декомпозированная диаграмма, называемая диаграммой-потомком, более детально описывает процесс. Декомпозируемый UOW-элемент называется родительским, а содержащая его диаграмма - родительской диаграммой.

Пример декомпозиции и нумерации UOW-элементов при этом показан на рис.29.

Рис.29. Пример декомпозиции и нумерации
UOW-элементов

Применяя декомпозицию неоднократно, можно структурировать описание процесса до любого уровня детализации. Декомпозиция обеспечивает более детальное описание UOW-элементов. Каждый UOW-элемент может иметь любое число различных декомпозиций на том же самом уровне детализации, с целью представления различных точек зрения или обеспечения большей подробности при описании исходного процесса.