Model funkcyjny

W inżynierii systemów , inżynierii oprogramowania i informatyce model funkcji lub model funkcjonalny to ustrukturyzowana reprezentacja funkcji ( działań , działań , procesów , operacji ) w modelowanym systemie lub obszarze tematycznym.

Przykład modelu funkcyjnego procesu „Maintain Reparable Spares” w notacji IDEF0 .

Model funkcyjny, podobnie jak model działalności czy model procesu , jest graficzną reprezentacją funkcji przedsiębiorstwa w określonym zakresie. Celem modelu funkcji jest opisanie funkcji i procesów, pomoc w odkrywaniu potrzeb informacyjnych, pomoc w identyfikacji możliwości i ustanowienie podstawy do określenia kosztów produktów i usług.

Historia

Model funkcyjny w dziedzinie inżynierii systemów i inżynierii oprogramowania pochodzi z lat 50. i 60. XX wieku, ale geneza funkcjonalnego modelowania działalności organizacji sięga końca XIX wieku.

Pod koniec XIX wieku pojawiły się pierwsze diagramy przedstawiające działania, działania, procesy lub operacje biznesowe, aw pierwszej połowie XX wieku pojawiły się pierwsze ustrukturyzowane metody dokumentowania działań procesów biznesowych. Jedną z tych metod był schemat blokowy procesu , przedstawiony przez Franka Gilbretha członkom Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Mechaników (ASME) w 1921 roku prezentacją zatytułowaną „Process Charts — First Steps in Finding the One Best Way”. Narzędzia Gilbretha szybko znalazły się w inżynierii przemysłowej .

Pojawienie się dziedziny inżynierii systemów można prześledzić wstecz do Bell Telephone Laboratories w latach czterdziestych XX wieku. Potrzeba identyfikacji i manipulowania właściwościami systemu jako całości, które w złożonych projektach inżynierskich mogą znacznie różnić się od sumy właściwości części, zmotywowała różne branże do zastosowania tej dyscypliny. Jednym z pierwszych, którzy zdefiniowali model funkcyjny w tej dziedzinie, był brytyjski inżynier William Gosling . W swojej książce Projektowanie systemów inżynierskich (1962, s. 25) stwierdził:

Model funkcjonalny musi więc spełniać dwa cele, aby był użyteczny. Musi dostarczać mechanikę opisu przepustowości zdolną do pełnego zdefiniowania pierwszego i ostatniego stanu przepustowości oraz być może niektórych stanów interweniujących. Musi również oferować pewne środki, za pomocą których każde wejście, poprawnie opisane w terminach tej mechaniki, może zostać użyte do wygenerowania wyjścia, które jest równie poprawnym opisem wyjścia, jakie rzeczywisty system dałby dla danego wejścia. Można również zauważyć, że istnieją dwie inne rzeczy, które może wykonywać model funkcjonalny, ale które nie są konieczne we wszystkich modelach funkcjonalnych. Zatem taki system może, ale nie musi, opisywać przepustowości systemu inne niż na wejściu i wyjściu, a także może zawierać opis operacji, jaką każdy element wykonuje na przepustowości, ale znowu tak nie jest.

Jednym z pierwszych dobrze zdefiniowanych modeli funkcyjnych był funkcjonalny schemat blokowy przepływu (FFBD) opracowany przez firmę TRW Incorporated związaną z obronnością w latach pięćdziesiątych XX wieku. W latach 60-tych NASA wykorzystywała go do wizualizacji sekwencji czasowych zdarzeń w systemach kosmicznych i misjach lotniczych. Jest dalej szeroko stosowany w klasycznej inżynierii systemów do pokazania kolejności wykonywania funkcji systemowych.

Tematy modelowania funkcjonalnego

Perspektywa funkcjonalna

W inżynierii systemów i inżynierii oprogramowania model funkcyjny jest tworzony z perspektywy modelowania funkcjonalnego . Perspektywa funkcjonalna jest jedną z możliwych perspektyw w modelowaniu procesów biznesowych , inne perspektywy to np. behawioralna, organizacyjna czy informacyjna.

Perspektywa modelowania funkcjonalnego koncentruje się na opisie procesu dynamicznego . Głównym pojęciem w tej perspektywie modelowania jest proces, może to być funkcja, transformacja, czynność, czynność, zadanie itp. Dobrze znanym przykładem języka modelowania wykorzystującego tę perspektywę są diagramy przepływu danych .

Perspektywa wykorzystuje cztery symbole do opisania procesu, są to:

  • Proces: ilustruje transformację od wejścia do wyjścia.
  • Przechowywanie: Zbieranie danych lub jakiś rodzaj materiału.
  • Przepływ: Przepływ danych lub materiałów w procesie.
  • Jednostka zewnętrzna: zewnętrzna w stosunku do modelowanego systemu, ale wchodzi z nim w interakcję.

Za pomocą tych symboli proces można przedstawić jako sieć tych symboli. Ten zdekomponowany proces to DFD, diagram przepływu danych.

Przykład dekompozycji funkcjonalnej w analizie systemów.

W Dynamicznym Modelowaniu Przedsiębiorstw dokonuje się podziału na Model Sterowania, Model Funkcjonalny, Model Procesowy i Model Organizacyjny.

Dekompozycja funkcjonalna

Dekompozycja funkcjonalna odnosi się ogólnie do procesu rozdzielania relacji funkcjonalnej na jej części składowe w taki sposób, że pierwotna funkcja może być zrekonstruowana z tych części przez złożenie funkcji . Ogólnie rzecz biorąc, ten proces dekompozycji jest podejmowany albo w celu uzyskania wglądu w tożsamość składników składowych, albo w celu uzyskania skompresowanej reprezentacji funkcji globalnej, zadanie, które jest wykonalne tylko wtedy, gdy procesy składowe posiadają pewien poziom modułowości .

Dekompozycja funkcjonalna odgrywa znaczącą rolę w programowaniu komputerów , gdzie głównym celem jest modularyzacja procesów w największym możliwym stopniu. Na przykład system zarządzania biblioteką może być podzielony na moduł inwentaryzacji, moduł informacji o czytelnikach i moduł oceny opłat. We wczesnych dziesięcioleciach programowania komputerowego przejawiało się to jako „sztuka podprogramów”, jak nazywali to niektórzy wybitni praktycy.

Funkcjonalna dekompozycja systemów inżynierskich jest metodą analizy systemów inżynierskich. Podstawową ideą jest próba podzielenia systemu w taki sposób, aby każdy blok schematu blokowego można było opisać bez „i” lub „lub” w opisie.

To ćwiczenie zmusza każdą część systemu do pełnienia czystej funkcji . Gdy system składa się z czystych funkcji, można je ponownie wykorzystać lub wymienić. Zwykłym efektem ubocznym jest to, że interfejsy między blokami stają się proste i ogólne. Ponieważ interfejsy zwykle stają się proste, łatwiej jest zastąpić czystą funkcję pokrewną, podobną funkcją.

Funkcjonalne metody modelowania

Podejście funkcjonalne jest rozszerzone na wiele technik diagramów i notacji modelowania. Ta sekcja zawiera przegląd ważnych technik w porządku chronologicznym.

Schemat bloków funkcyjnych

Funkcjonalny schemat blokowy elektronicznego systemu kontroli położenia i manewrowania statku kosmicznego Gemini . czerwiec 1962.

Funkcjonalny schemat blokowy to schemat blokowy opisujący funkcje i wzajemne powiązania systemu . Funkcjonalny schemat blokowy może przedstawiać:

  • Funkcje systemu zobrazowane za pomocą bloków
  • Wejście bloku przedstawionego liniami i
  • Relacje między 9 funkcjami
  • Sekwencje i ścieżki funkcjonalne dla materii i/lub sygnałów

Schemat blokowy może wykorzystywać dodatkowe symbole schematyczne, aby pokazać określone właściwości.

Specyficzny schemat bloków funkcyjnych to klasyczny funkcjonalny schemat bloków przepływu oraz schemat bloków funkcyjnych (FBD) stosowany w projektowaniu programowalnych sterowników logicznych .

Funkcjonalny schemat blokowy przepływu

Funkcjonalny format schematu blokowego przepływu .

Funkcjonalny schemat blokowy przepływu (FFBD) to wielopoziomowy, sekwencjonowany w czasie, krok po kroku schemat przepływu funkcjonalnego systemu . Diagram został opracowany w latach pięćdziesiątych XX wieku i jest szeroko stosowany w klasycznej inżynierii systemów . Funkcjonalny schemat blokowy przepływu jest również określany jako Funkcjonalny schemat przepływu , funkcjonalny schemat blokowy i funkcjonalny przepływ .

Funkcjonalne diagramy bloków przepływu (FFBD) zwykle definiują szczegółowe, krok po kroku sekwencje operacyjne i pomocnicze dla systemów , ale są również skutecznie wykorzystywane do definiowania procesów w opracowywaniu i produkcji systemów. Procesy tworzenia oprogramowania również szeroko wykorzystują FFBD. W kontekście systemu funkcjonalne etapy przepływu mogą obejmować kombinacje sprzętu , oprogramowania , personelu , obiektów i/lub procedur.

W metodzie FFBD funkcje są uporządkowane i przedstawione według logicznej kolejności wykonywania. Każda funkcja jest pokazana w odniesieniu do jej logicznego związku z wykonaniem i zakończeniem innych funkcji. Węzeł oznaczony nazwą funkcji przedstawia każdą funkcję. Strzałki od lewej do prawej pokazują kolejność wykonywania funkcji. Symbole logiczne reprezentują sekwencyjne lub równoległe wykonywanie funkcji.

HIPO i oPO

Rozszerzony model IPO .

HIPO dla hierarchicznego procesu wejściowego i wyjściowego to popularna w latach 70. XX wieku pomoc w projektowaniu i dokumentowaniu analizy systemów , służąca do przedstawiania modułów systemu jako hierarchii i dokumentowania każdego modułu.

Został wykorzystany do opracowania wymagań, skonstruowania projektu i wsparcia wdrożenia systemu eksperckiego w celu zademonstrowania zautomatyzowanego spotkania. Weryfikacja była wówczas prowadzona systematycznie ze względu na sposób projektowania i realizacji.

Ogólny projekt systemu jest dokumentowany za pomocą wykresów HIPO lub schematów struktury . Schemat strukturalny wygląda podobnie do schematu organizacyjnego, ale został zmodyfikowany w celu pokazania dodatkowych szczegółów. Wykresy strukturalne mogą służyć do wyświetlania kilku typów informacji, ale najczęściej są używane do tworzenia diagramów struktur danych lub struktur kodu.

Wykres N 2

Rysunek 2. Definicja wykresu N 2 .

Wykres N2 systemu . jest diagramem w kształcie macierzy , przedstawiającym funkcjonalne lub fizyczne interfejsy pomiędzy elementami Służy do systematycznego identyfikowania, definiowania, zestawiania w tabelach, projektowania i analizowania interfejsów funkcjonalnych i fizycznych. Ma zastosowanie do interfejsów systemowych oraz interfejsów sprzętowych i/lub programowych .

N2 był szeroko stosowany do opracowywania interfejsów danych, głównie w obszarach oprogramowania . Można go jednak również wykorzystać do opracowania interfejsów sprzętowych. Podstawowy wykres N 2 pokazano na rysunku 2. Funkcje systemu są umieszczone na przekątnej; pozostałe kwadraty w macierzy N × N reprezentują wejścia i wyjścia interfejsu.

Analiza strukturalna i technika projektowania

Element podstawowy SADT.

Structured Analysis and Design Technique (SADT) to metodologia inżynierii oprogramowania służąca do opisywania systemów jako hierarchii funkcji, schematycznej notacji służącej do konstruowania szkicu aplikacji. Oferuje klocki do reprezentowania podmiotów i działań oraz różne strzałki do powiązania pól. Te pola i strzałki mają powiązaną nieformalną semantykę . SADT może służyć jako narzędzie analizy funkcjonalnej danego procesu, z wykorzystaniem kolejnych poziomów szczegółowości. Metoda SADT pozwala określić potrzeby użytkowników w zakresie rozwoju IT, który jest wykorzystywany w przemysłowych Systemach Informatycznych, ale także wyjaśnić i przedstawić procesy produkcyjne, procedury danej działalności.

SADT dostarcza specyficznego poglądu funkcjonalnego na każde przedsiębiorstwo, opisując funkcje i relacje między nimi w przedsiębiorstwie. Funkcje te spełniają cele firmy, takie jak sprzedaż, planowanie zamówień, projektowanie produktów, produkcja części i zarządzanie zasobami ludzkimi. SADT może przedstawiać proste relacje funkcjonalne i może odzwierciedlać relacje przepływu danych i kontroli między różnymi funkcjami. Formalizm IDEF0 jest oparty na SADT, opracowanym przez Douglasa T. Rossa w 1985 roku.

IDEF0

Przykład diagramu IDEF0

IDEF0 to metodologia modelowania funkcji do opisywania funkcji produkcyjnych , która oferuje funkcjonalny język modelowania do analizy, rozwoju, przebudowy i integracji systemów informatycznych ; procesy biznesowe; lub analizy inżynierii oprogramowania. Jest częścią IDEF w dziedzinie inżynierii oprogramowania i jest zbudowany na budowaniu funkcjonalnego języka modelowania SADT .

Metoda modelowania funkcjonalnego IDEF0 jest przeznaczona do modelowania decyzji, działań i działań organizacji lub systemu. Wywodzi się z ustalonej techniki analizy strukturalnej i projektowania w języku modelowania graficznego (SADT) opracowanej przez Douglasa T. Rossa i firmę SofTech, Inc. W swojej pierwotnej formie IDEF0 zawiera zarówno definicję graficznego języka modelowania ( składnia i semantyka ) oraz opis kompleksowej metodologii opracowywania modeli. Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych zleciły programistom SADT opracowanie metody modelu funkcyjnego do analizy i komunikowania funkcjonalnej perspektywy systemu. IDEF0 powinien pomagać w organizowaniu analizy systemu i promować efektywną komunikację między analitykiem a klientem za pomocą uproszczonych narzędzi graficznych.

Projekt aksjomatyczny

Projekt aksjomatyczny to odgórny, hierarchiczny proces dekompozycji funkcjonalnej, wykorzystywany jako struktura syntezy rozwiązań do analizy, rozwoju, przebudowy i integracji produktów, systemów informatycznych, procesów biznesowych lub rozwiązań inżynierii oprogramowania. Jego struktura jest matematycznie dostosowana do analizy powiązań między funkcjami w celu optymalizacji odporności architektonicznej potencjalnych modeli rozwiązań funkcjonalnych.

Powiązane typy modeli

W dziedzinie inżynierii systemów i oprogramowania zdefiniowano wiele specyficznych modeli funkcyjnych i funkcjonalnych oraz ściśle powiązanych modeli. Tutaj zostanie wyjaśnionych tylko kilka ogólnych typów.

Model funkcji biznesowych

Model funkcji biznesowych (BFM) to ogólny opis lub kategoria operacji wykonywanych rutynowo w celu realizacji misji organizacji. „Zapewniają strukturę koncepcyjną do identyfikacji ogólnych funkcji biznesowych ”. Może pokazać krytyczne procesy biznesowe w kontekście funkcji obszaru biznesowego. Procesy w modelu funkcji biznesowej muszą być spójne z procesami w modelach łańcucha wartości. Procesy to grupa powiązanych działań biznesowych wykonywanych w celu wytworzenia produktu końcowego lub świadczenia usługi. W przeciwieństwie do funkcji biznesowych, które są wykonywane w sposób ciągły, procesy charakteryzują się tym, że mają określony początek i punkt końcowy, naznaczony dostarczeniem pożądanego produktu. Rysunek po prawej stronie przedstawia związek między procesami biznesowymi, funkcjami biznesowymi i biznesowym modelem referencyjnym obszaru biznesowego.

Model i notacja procesów biznesowych

notacji modelowania procesów biznesowych .

Model i notacja procesów biznesowych (BPMN) to graficzna reprezentacja służąca do określania procesów biznesowych w przepływie pracy . BPMN został opracowany przez Business Process Management Initiative (BPMI) i jest obecnie utrzymywany przez Object Management Group od czasu połączenia obu organizacji w 2005 roku. Obecna wersja BPMN to 2.0.

Specyfikacja modelu i notacji procesów biznesowych (BPMN) udostępnia graficzną notację służącą do określania procesów biznesowych w diagramie procesów biznesowych (BPD). Celem BPMN jest wspieranie zarządzania procesami biznesowymi zarówno dla użytkowników technicznych, jak i biznesowych, poprzez zapewnienie notacji, która jest intuicyjna dla użytkowników biznesowych, a jednocześnie może reprezentować złożoną semantykę procesów. Specyfikacja BPMN zapewnia również odwzorowanie między grafiką notacji a podstawowymi konstrukcjami języków wykonawczych, w szczególności BPEL4WS .

Biznesowy model referencyjny

Ten biznesowy model referencyjny FEA przedstawia związek między procesami biznesowymi, funkcjami biznesowymi i biznesowym modelem referencyjnym obszaru biznesowego.

Biznesowy model referencyjny to model referencyjny, który koncentruje się na funkcjonalnych i organizacyjnych aspektach podstawowej działalności przedsiębiorstwa , organizacji usługowej lub agencji rządowej . W inżynierii korporacyjnej biznesowy model referencyjny jest częścią Enterprise Architecture Framework lub Architecture Framework , który określa sposób organizacji struktury i widoków związanych z architekturą korporacyjną .

Ogólnie model referencyjny to model czegoś, który ucieleśnia podstawowy cel lub ideę czegoś i może być następnie postrzegany jako odniesienie do różnych celów . Biznesowy model referencyjny to sposób na opisanie operacji biznesowych organizacji, niezależnie od struktury organizacyjnej , która je wykonuje. Inne typy biznesowych modeli referencyjnych mogą również przedstawiać relacje między procesami biznesowymi , funkcjami biznesowymi i obszarem biznesowym biznesowy model referencyjny. Te modele referencyjne mogą być konstruowane warstwowo i stanowią podstawę do analizy komponentów usług, technologii, danych i wydajności.

Model funkcji operatora

Model funkcji operatora ( OFM) jest proponowany jako alternatywa dla tradycyjnych technik analizy zadań stosowanych przez inżynierów zajmujących się czynnikami ludzkimi . Model funkcji operatora próbuje przedstawić w formie matematycznej, w jaki sposób operator może rozłożyć złożony system na prostsze części i skoordynować działania kontrolne i konfiguracje systemu, aby osiągnąć akceptowalną ogólną wydajność systemu. Model przedstawia podstawowe zagadnienia reprezentacji wiedzy, przepływu informacji i podejmowania decyzji w złożonych systemach. Miller (1985) sugeruje, że strukturę sieci można traktować jako możliwą reprezentację operatora wewnętrzny model systemu plus struktura kontrolna, która określa, w jaki sposób model jest używany do rozwiązywania problemów decyzyjnych składających się na operatorskie funkcje kontrolne.

Zobacz też

Public Domain Ten artykuł zawiera materiały należące do domeny publicznej z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii .

Public Domain Ten artykuł zawiera materiały należące do domeny publicznej z modelu funkcji operatora (OFM) . Federalna Administracja Lotnictwa .

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Function_model&oldid=1139943407 ”