Разработка модели предприятия тепличного хозяйства, используя методологии проектирования IDEF0, DFD и IDEF3

При разработке автоматизированных систем управления на этапах кодирования и тестирования выявляется большое количество ошибок, исправление которых влечет за собой кардинальное изменение всей разрабатываемой системы. Такие ошибки учитываются при моделировании и глубоком, детальном анализе создаваемых проектов. Моделирование позволяет «увидеть» проект в процессе разработки и создать предпосылки для анализа поведения системы в зависимости от начальных условий.

Для правильного координирования процессов протекающих в моделированной системе управления необходимо создать структуру, т.е. упорядочить процессы. Моделирование работы информационной системы особенно важно на первых этапах её создания. Так как исправление допущенных на этом этапе ошибок обходится наиболее дорого, то и польза на этапе анализа задачи и разработки логической модели её решения значительна.

В связи с этим, необходимо изучить и разработать предметную область, а именно работу тепличного хозяйства. Для этого требуется разобраться с терминологией данной области, собрать необходимые нормативные и правовые документы, изучить образцы документов данного предприятия и проследить их перемещение как внутри предприятия, так и за его пределами.

Следующим этапом разработки является этап проектирования. Перед началом проектирования и реализации нужно иметь точное и детальное понимание требований на высоком уровне. Кроме того, очень полезно иметь структуру требований, которая может быть использована как исходные данные для формирования системы. Все это достигается посредством анализа и моделирования.

В процессе работы на этапах моделирования и проектирования необходимо получить проект системы, содержащий достаточно информации для её реализации. Также необходимо произвести анализ работы тепличного хозяйства, в результате которого можно судить о степени загруженности каждого отдела, о том, что необходимо автоматизировать в первую очередь и какими средствами.

Основными целями моделирования при разработке проектов являются:

представление деятельности предприятия и принятых в нем технологий в виде иерархии диаграмм, обеспечивающих наглядность и полноту их отображения;

формирование на основании анализа предложений по реорганизации организационно-управленческой структуры;

упорядочивание информационных потоков (в том числе документооборота) внутри предприятия;

выработка рекомендаций по построению рациональных технологий работы подразделений предприятия и его взаимодействию с внешним миром;

анализ требований и проектирование спецификаций корпоративных информационных систем.

3. Описание предметной области

Для рассмотрения в данной курсовой работе было взято за основу работа тепличного хозяйства. Это предприятие специализируется на выращивании сельскохозяйственных культур. Реализация продукции производится по заявке заказчика.

Организация работы осуществляется по следующей схеме:

В данной схеме указаны отделы предприятия, их функции и взаимосвязь. Некоторые из отделов могут быть автоматизированы.

Во главе всего предприятия стоит руководство, в лице начальника и его заместителя. Их основной функцией является контроль деятельности предприятия.

Далее идут основные отделы и службы предприятия:

Служба охраны труда, основная функция которого подготовка персонала;

Бухгалтерский отдел занимается документооборотом;

Служба контроля за производством, осуществляет полноценный контроль на всех стадия производства;

Сектор технического обслуживания, занимается ремонтными работами.

Отделы, службы и рабочие места данного предприятия представлены в таблице №1:

таблица №1

Задачи и функции нашего тепличного хозяйства показаны в таблице №2:

Таблица №2

Документация представлена в таблицах №3:

таблица №3

Справочник организаций представлен в таблице №4:

таблица №4

Далее приведена схема, описывающая сценарий работы предприятия с соответствующими выводами по каждому из этапов: от заказчика поступает заявка на поставку определенной продукции тепличного хозяйства менеджеру по продажам. Он по продажам обрабатывает эту заявку и принимает решение. Параллельно этому бухгалтер производит расчет стоимости оказания услуг. Как только все эти этапы пройдены, начинается процесс заключения контракта. Менеджер по продажам обсуждает с заказчиком условия контракта и производит его заключение. После этого заказчик вносит платеж. Контроль над внесением платежа входит в обязанность бухгалтерии. Бухгалтер получает выписку из банка, и формирует приказ о начале выполнения заказа, который передается технологу. Технолог в свою очередь составляет план – график проводимых работ и ведет учет необходимых средств. После составления плана – графика работ, отдается приказ садовнику об осуществлении земельных работ. Садовник проводит земельные работы и собирает урожай. Собранный урожай отправляется заказчику. По ходу всего производственного цикла к начальнику предприятия поступают отчеты о деятельности менеджера по продажам, бухгалтера и технолога. Начальник контролирует весь процесс деятельности предприятия, и если необходимо, делает замечания по работе его персонала с целью улучшения процесса производства и работы всего предприятия в целом.

Схема сценария работы предприятия

4. Описание BPwin

BPwin относится к малым интегрированным средствам моделирования, которые поддерживают несколько типов моделей и методов.

Для проведения анализа и реорганизации бизнес-процессов Logic Works предлагает CASE-средство верхнего уровня - BPwin, поддерживающее методологии IDEF0 (функциональная модель), IDEF3 (WorkFlow Diagram) и DFD (DataFlow Diagram). Основной из трех методологий, является IDEF0. BPwin имеет достаточно простой и интуитивно понятный интерфейс пользователя, дающий возможность аналитику создавать сложные модели при минимальных усилиях.

BPwin автоматизирует задачи, связанные с построением моделей развития, обеспечивая семантическую строгость, необходимую для гарантирования правильности и непротиворечивости результатов. Это достигается применением в BPwin следующих методологий: IDEF0, DFD и IDEF3.

Но прежде чем заниматься этой, более сложной, задачей, необходимо, действительно, по крайней мере "пересчитать" все элементы бизнеса, то есть создать оргштатную структуру компании. Следующий этап - попытаться графически изобразить взаимосвязи между различными элементами ранее определенной структуры.

В BPwin возможно построение смешанных моделей, т. е. модель может содержать одновременно как диаграммы IDEFO, так и IDEF3 и DFD. Модель в BPwin рассматривается как совокупность работ, каждая из которых оперирует с некоторым набором данных. Работа изображается в виде прямоугольников, данные – в виде стрелок.

Все работы модели нумеруются. Номер состоит из префикса и числа. Может быть использован префикс любой длины, но обычно используют префикс А. Контекстная (корневая) работа дерева имеет номер А0. Работа декомпозиции А0 имеет номера Al, A2, A3 и т.д. Работы декомпозиции нижнего уровня имеют номер родительской работы и очередной порядковый номер, например работы декомпозиции A3 будут иметь номера А3.1 А3.2, АЗ.З, А3.4 и т. д.

В результате дополнения диаграмм, IDEFO диаграммами DFD и IDEF3 может быть создана смешанная модель, которая наилучшим образом описывает все стороны деятельности предприятия. Иерархию работ смешанной модели можно увидеть в окне Model Explorer. Работы в нотации IDEFO изображаются зеленым цветом, DFD – синим.

BPwin так же как и локальные интегрированные системы, практически не позволяют выполнить комплексный анализ систем, который в большей или меньшей степени необходим для создания малых, средних и крупных ИСУП. С их помощью можно разрабатывать локальные ИС или небольшие подсистемы, предназначенные для автоматизации отдельных бизнес-цепочек, т. е. когда нет необходимости в комплексном анализе предприятия. Типичная сфера использования малых интегрированных средств — решение задач так называемой “кусочной” автоматизации предприятия.

4.1 Принцип построения модели IDEFO

Основу методологии IDEFO составляет графический язык описания бизнес-процессов. Модель в нотации IDEFO представляет собой совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм. Каждая диаграмма является единицей описания системы и располагается на отдельном листе.

IDEFO-модель предполагает наличие четко сформулированной цели единственного субъекта моделирования и одной точки зрения.

Модель может содержать четыре типа диаграмм:

контекстную диаграмму (в каждой модели может быть только одна контекстная диаграмма);

диаграммы декомпозиции;

диаграммы дерева узлов;

диаграммы только для экспозиции (FEO).

Контекстная диаграмма является вершиной древовидной структуры диаграмм и представляет собой самое общее описание системы и ее взаимодействия с внешней средой.

Этот процесс называется функциональной декомпозицией, а диаграммы, которые описывают каждый фрагмент и взаимодействие фрагментов, называются диаграммами декомпозиции.

В основе нотации и методологии IDEF0 лежит понятие "блока", то есть прямоугольника, который выражает некоторую функцию бизнеса. Как известно, прямоугольник имеет четыре стороны. В IDEF0 роли (функциональные значения) всех сторон различны:

верхняя сторона имеет значение "управления";

левая - "входа";

правая - "выхода";

нижняя - "механизма".

Вторым элементом методологии и нотации является "поток" (в стандарте называемый - "интерфейсная дуга") — элемент, описывающий данные, неформальное управление, или что-либо другое "оказывающее влияние" на функцию, изображенную блоком. В зависимости от того, к какой стороне блока направлен поток, он, соответственно, носит название "входной", "выходной", "управляющий".

Изобразительным элементом, представляющим "поток", является стрелка.

Управление — это что управляет деятельностью бюро, в данной разрабатываемой модели — это законы об индивидуальном ПУ.

Стрелки "входа" вносят функции входных данных, в контекстной диаграмме – это персональные данные работника.

Стрелки "выхода" – выходные данные. В контекстной диаграмме – это различные сведения, которые подаются в Пенсионный фонд РФ.

Стрелка "механизма" — это влияющие на процессы данные. В диаграмме – это персонал и ПК.

После декомпозиции контекстной диаграммы проводится декомпозиция каждого большого фрагмента системы на более мелкие, при этом каждому фрагменту задается имя и так далее, до достижения нужного уровня подробности описания.

После каждого сеанса декомпозиции проводятся сеансы экспертизы - эксперты предметной области указывают на соответствие реальных бизнес-процессов созданным диаграммам.

Найденные несоответствия исправляются, и только после прохождения экспертизы без замечаний можно приступать к следующему сеансу декомпозиции. Так достигается соответствие.

Все перекрестки на диаграмме нумеруются, каждый номер имеет префикс J. Можно редактировать свойства перекрестка при помощи диалога Definition Editor.

4.2 Принцип построения модели DFD

Диаграммы потоков данных (DFD) являются основным средством моделирования функциональных требований проектируемой системы. С их помощью эти требования разбиваются на функциональные компоненты (процессы) и представляются в виде сети, связанной потоками данных. Главная цель таких средств - продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

Для изображения DFD традиционно используются две различные нотации: Йодана (Yourdon) и Гейна-Сарсона (Gane-Sarson). Далее при построении примеров будет использоваться нотация Йодана, все исключения будут предварительно оговариваться.

В основе данной методологии (методологии Gane/Sarson) лежит построение модели анализируемой ИС - проектируемой или реально существующей. В соответствии с методологией модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных (ДПД или DFD), описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи пользователю. Диаграммы верхних уровней иерархии (контекстные диаграммы) определяют основные процессы или подсистемы ИС с внешними входами и выходами. Они детализируются при помощи диаграмм нижнего уровня. Такая декомпозиция продолжается, создавая многоуровневую иерархию диаграмм, до тех пор, пока не будет достигнут такой уровень декомпозиции, на котором процесс становятся элементарными и детализировать их далее невозможно.

Источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те в свою очередь преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям - потребителям информации. Таким образом, основными компонентами диаграмм потоков данных являются:

внешние сущности;

системы/подсистемы;

процессы;

накопители данных;

потоки данных.

4.3 Принцип построения модели IDEF3

IDEF3 может быть также использован как метод создания процессов. IDEF3 дополняет IDEFO и содержит все необходимое для построения моделей, которые в дальнейшем могут быть использованы для имитационного анализа.

Каждая работа в IDEF3 описывает какой-либо сценарий бизнес-процесса и может являться составляющей другой работы. Поскольку сценарий описывает цель и рамки модели, важно, чтобы работы именовались отглагольным существительным, обозначающим процесс действия, или фразой, содержащей такое существительное.

Точка зрения на модель должна быть задокументирована. Обычно это точка зрения человека, ответственного за работу в целом. Также необходимо задокументировать цель модели – те вопросы, на которые призвана ответить модель.

Перекрестки (Junction). Окончание одной работы может служить сигналом к началу нескольких работ или же одна работа для своего запуска может ожидать окончания нескольких работ. Перекрестки используются для отображения логики взаимодействия стрелок при слиянии и разветвлении или для отображения множества событий, которые могут или должны быть завершены перед началом следующей работы. Типы перекрёстков представлены в табл.:

Типы перекрестков

Обозначение	Наименование	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
||O	Asynchronous OR	Один или несколько предшествующих процессов должны быть завершены	Один или несколько следующих процессов должны быть запущены
||O||	Synchronous OR	Один или несколько предшествующих процессов завершены одновременно	Один или несколько следующих процессов запускаются одновременно
||X	XOR (Exclusive OR)	Только один предшествующий процесс завершен	Только один следующий процесс запускается

Все перекрестки на диаграмме нумеруются, каждый номер имеет префикс J. Можно редактировать свойства перекрестка при помощи диалога Definition Editor. В отличие от IDEFO и DFD в IDEF3 стрелки могут сливаться и разветвляться только через перекрестки.

Объект ссылки. Объект ссылки в IDEF3 выражает некую идею, концепцию или данные, которые нельзя связать со стрелкой, перекрестком или работой. Для внесения объекта ссылки служит кнопка |R| – (добавить в диаграмму объект ссылки - Referent) в палитре инструментов. Объект ссылки изображается в виде прямоугольника, похожего на прямоугольник работы. Имя объекта ссылки задается в диалоге Referent (пункт всплывающего меню Name Editor), в качестве имени можно использовать имя какой-либо стрелки с других диаграмм или имя сущности из модели данных. Объекты ссылки должны быть связаны с единицами работ или перекрестками пунктирными линиями. Официальная спецификация IDEF3 различает три стиля объектов ссылок – безусловные (unconditional), синхронные (synchronous) и асинхронные (asynchronous). BPwin поддерживает только безусловные объекты ссылок. Синхронные и асинхронные объекты ссылок, используемые в диаграммах переходов состояний объектов, не поддерживаются.

5. Моделирование

5.1 Модель тепличного хозяйства

Навигатор модели – Model Explorer

Контекстная диаграмма:

Диаграмма декомпозиции А0:

Диаграмма декомпозиции А1:

Диаграмма IDEF3 A11.1:

Диаграмма потоков данных А12:

Диаграмма декомпозиции А2:

Диаграмма IDEF3 A21.1:

Диаграмма декомпозиции А3:

Диаграмма декомпозиции А4:

Диаграмма декомпозиции А5:

Диаграмма декомпозиции А6:

Диаграмма потоков данных А63:

5.2 Математическая модель

Для более подробного описания работы тепличного хозяйства необходимо составить математическую модель для продукта деятельности предприятия.

Данная математическая модель будет описывать расчет цены за единицу товара в разных условиях.

e - себестоимость единицы товара, определяется производителем, в нее входят все издержки связанные с производством единицы товара, основную часть этой цифры составляет цена закупки семян ;

v - цена закупки семян, это цена по которой предприятие закупило семена у поставщика (раздел «закупка семян»);

а - расход на труд (заработная плата и прочие расходы внутри предприятия);

g – ГСМ (горюче-смазочные материалы);

n – налоги (потребительская часть) устанавливаются государством и имеют фиксированную ставку;

k – НДС, налог на добавочную стоимость, так же имеет фиксированную ставку;

r – розничная цена, это сумма денег за которую производитель продает единицу своего товара на рынка, как правило розничная цена определяется себестоимостью с определенным процентом наценки;

s – наценка предприятия на единицу товара, как правило её количество определяет каждый предприниматель индивидуально, в данном случае она составляет 40% от себестоимости, т. е. (e*40)/100

о – оптовая цена, это сума денег предлагаемой за единицу товара, при покупке от 100 единиц, в этом случае действует скидка 10% от розничной цены;

os – скидка при оптовой покупке (os

Математическая модель расчета себестоимости за единицу произведенного товара:

e=v+a+g+n+k

Математическая модель расчета розничной цены за единицу произведенного товара:

r= v+a+g+n+k+s

r=e+s

r=e+(e*40)/100

Математическая модель расчета оптовой цены за единицу произведенного товара:

o= v+a+g+n+k+s - os

o=r - ( r*10)/100

Расчетом стоимости продукции на предприятии «Тепличное хозяйство» занимается бухгалтерский отдел, который производит контроль над документооборотом, учитывает доходы и расходы предприятия, ведет учетные книги, выдает справки. На основании данных формул, полученных в математической модели предприятия, бухгалтер может рассчитать цену товара, как розничного, так и оптового.

6. Сравнительный анализ

Методологии

Для моделирования нашего предприятия нами было использовано 5 методологий: Дракон, UML, IDEF0, IDEF3, DFD. На наш взгляд наилучшим вариантом представления модели нашего предприятия является методология UML, так как она более наглядно и точно отображает основные аспекты работы тепличного хозяйства.

Диаграммы UML сравнительно просты для чтения.

Например, диаграмма «Вариантов использования», которая была использована в результате проектирования системы реализации Тепличного хозяйства, дает, возможность заказчику, конечному пользователю и разработчику совместно обсуждать функциональность и поведение системы. «Диаграмма классов» позволяет описывать структуру системы, она демонстрирует классы системы, их атрибуты, методы и зависимости между классами, что подробно может раскрыть сценарий и организацию работы предприятия.

Методология Дракон так же имеет очень понятную структуру, но не имеет таких широких возможностей по моделированию различных систем.

Сравнение инструментальных средств

Visio - наиболее простое и доступное средство моделирования процессов. Этот продукт имеет стандартные, привычные всем панели управлении в стиле MS Office и легко интегрируется с любыми приложениями этого пакета, что упрощает работу с ним для неопытных пользователей. Однако для временного или стоимостного анализа требуется разработка отчетов, что значительно усложняет использование этого продукта. Типовые отчеты явно не достаточны для анализа бизнес-процессов. Несмотря на это, Visio является распространенным средством для описания бизнес-процессов как в России, так и за рубежом. Visio поддерживает IDEF и UML форматы для описания бизнес-процессов. Возможна также самостоятельная разработка форматов.

BPWIN - занимает промежуточное место, отличаясь достаточной простотой и большими возможностями анализа. Функциональность BPWIN заключается не только в рисовании диаграмм, но и в проверке целостности и согласованности модели. BPWIN обеспечивает логическую четкость в определении и описании элементов диаграмм, а также проверку целостности связей между диаграммами. Инструмент обеспечивает коррекцию наиболее часто встречающихся ошибок при моделировании. Кроме того, BPWIN поддерживает пользовательские свойства, которые применяются к элементам диаграммы для описания специфических свойств, присущих данному элементу. Основным ограничением этой системы является положенный в ее основу стандарт IDEF, в котором существуют жесткие ограничения при построении моделей. Это упрощает задачу при описании простых процедур, но усложняет описание больших процессов. Схемы 1DEF при описании сложных процессов начинают представлять бесчисленное множество взаимосвязанных схем, внешне очень похожих, что затрудняет понимание процесса в целом.

7. Вывод:

В ходе выполнения данной курсовой работы были достигнуты все поставленные нами цели.

В связи с этим, нами была изучена разрабатываемая предметная область, а именно работа тепличного хозяйства. Для этого потребовалось разобраться с терминологией данной области, собрать необходимые нормативные и правовые документы, изучить образцы документов нашего предприятия и проследить их перемещение как внутри предприятия, так и за его пределами.

В результате проведения этих мероприятии была получена информация, на основе которой проведен первоначальный анализ и составлены наброски проектируемой модели.

Следующим этапом разработки является этап проектирования. Перед началом проектирования и реализации нужно иметь точное и детальное понимание требований на высоком уровне. Кроме того, очень полезно иметь структуру требований, которая может быть использована как исходные данные для формирования системы. Все это достигается посредством анализа и моделирования. Выполняя анализ и моделирования, мы добились разделения задач, которые в предпроектном состоянии мы готовили и упрощали для последующей деятельности по проектированию и реализации. Разграничиваем проблемы, которые должны быть решены, и решения, которые должны быть приняты для того, чтобы справиться с ними.

В результате работы на этапах моделирования и проектирования мы получили проект системы, содержащий достаточно информации для её реализации.

После анализа работы тепличного хозяйства мы можем судить о степени загруженности каждого отдела, о том, что необходимо автоматизировать в первую очередь и какими средствами.

Для облегчения работы можно внедрить новые технологии, которые облегчат работу в нашем хозяйстве.

Литература:

Рогозов Ю.И., Стукотий Л.Н., Свиридов А.С. «Моделирование систем» ТРТУ, 2004.

С.В. Маклаков «CASE-средства разработки информационных систем. BPwin и Erwin» –М.: ДиалогМифи, 2001.

Маклаков С. «Объединение структурного и объектного подхода в новом поколении CASE-средств Computer Associates» // Учебно-консалтинговый центр. 2002.

31