3. Понимание IDEF0-диаграмм
Модель - это представление системы. Она может описать, что является сутью системы, что она делает и с какими объектами работает.
Системы состоят из взаимосвязанных или взаимозависимых частей, работающих вместе для выполнения определенных функций. Эти части могут быть любыми, включая машины, информацию, объекты производства, процессы, программное обеспечение, людей. IDEF0 может быть использована для описания функций, выполняемых системами или частями систем, а также информации или предметов, посредством которых функции связаны меду собой. IDEF0 описывает систему с помощью модели, состоящей из диаграмм, текста и глоссария. Диаграммы состоят из блоков и дуг. Блоки в них представляют действия, а дуги - объекты, обрабатываемые системой.
3.1. IDEF0-обозначения 3.1.1. Диаграммы. Модель IDEF0 - представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные части. Первоначальная диаграмма является наиболее общим или абстрактным описанием всей системы. Она показывает каждую основную составляющую системы в виде блока. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах. Эти блоки могут быть превращены в еще более подробные диаграммы, и так до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень детализации.
Рис. 3-1. Декомпозиция диаграмм
Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграммы. Лучше всего представлять себе, что диаграмма декомпозиции как бы расположена внутри родительского блока (см. рис. 3-1).
Блоки представляют функции системы (действия, процессы или операции), а дуги - данные (информацию или предметы). Блок на диаграмме рассматриваемого уровня описывается более подробно блоками и дугами диаграммы более низкого уровня. Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются точно теми же самыми, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы.
В соответствии с одним из фундаментальных правил IDEF0, диаграмма не может иметь менее трех и более шести блоков. Это условие обеспечивает единое, систематическое представление последовательных уровней детализации. Верхнее ограничение - шесть - выбрано потому, что, как показали психологические эксперименты, трудно уловить в одно и то же время более пяти - семи различающихся понятий. Нижнее ограничение - три - выбрано для уверенности в том, что полученная детализация достаточно информативна. Диаграммы верхних уровней охватывают большое количество деталей, поэтому словесные выражения, относящиеся к блокам и дугам, должны быть максимально обобщенными и давать общее понятие. На последующих диаграммах нижних уровней эти детали постепенно уточняются с использованием более конкретных терминов.
3.1.2. Блоки. Блоки на диаграмме представляют функции. Функции показывают, что должно выполняться, не идентифицируя при этом какие-либо другие аспекты, такие как необходимость в них или их смысл. Имена функций записываются внутри блоков. Они должны содержать глагольный оборот. Каждый блок на диаграмме имеет номер в диапазоне 1-6, записанный в нижнем правом углу.
Функция - это все, что может быть выражено активным глагольным оборотом. Сюда входит все - от конкретного до абстрактного, например: сжимать, собирать, классифицировать, прикреплять, переписывать, конструировать, измерять, оценивать, решать, принимать, разрешать, разрабатывать.
Эти функции выполняются вне временных периодов, функции не выражаются существительными, такими, как "поддержка".
3.1.3. Взаимосвязи между блоками и дугами. Дуги, соединенные с блоками, представляют материальные объекты или информацию, в которой нуждается или которую производит функция. Каждая из дуг имеет метку в виде оборота существительного, записываемую над ней. "Данными" может служить информация, предметы и все остальное, что может быть описано оборотом существительного.
Дуги являются для блоков ограничивающим фактором, который определяет существо блоков, но не последовательности или потоки функций (рис. 3-2).
Рис. 3-2. Дуги объясняют и ограничивают смысл каждого блока
Сторона блока, в которую дуга входит или из которой выходит, показывает назначение дуги в качестве входа, управления или выхода. Входящие с левой и верхней стороны блока дуги представляют данные, необходимые для выполнения функции. Выходные дуги (с правой стороны блока) изображают данные, полученные в результате выполнения функции. Функции преобразуют данные слева направо (от входа к выходу). Вход превращается функцией в выход. Термины "вход" и "выход" означают, что блок представляет собой переход от состояния "до" к состоянию "после".
"Управление" описывает условие или обстоятельства, которые управляют функцией. Назначение входа и назначение управления различно. Их различие является важным для понимания работы системы.
Принято, что дуга является управляющей, если не очевидно, что она определяет только вход. Каждый функциональный блок имеет по крайней мере одну управляющую дугу. К нижней части блока может присоединяться дуга "механизма", обозначающая либо человека, либо некоторое средство, выполняющее функцию. Вход и выход показывают, что делается функцией, управление показывает, почему это делается, а механизм показывает, как это делается (рис.3-3).
Рис. 3-3. Взаимодействие блок/дуга
Блоки представляют совокупность взаимосвязанных функций, а не просто отдельные действия. Блок может выполнять при различных обстоятельствах отдельные компоненты своей функции, используя разнообразные комбинации входа и управлений и получая соответствующие выходы. Эти комбинации называются различными активациями блока. С любой из сторон блока могут быть соединены несколько дуг, относящиеся к различным активациям.
Дуги на IDEF0-диаграмме представляют ограничения, накладываемые на данные; это не потоки и не последовательности. Соединение выхода одного блока с входом или управлением другого показывает ограничение (рис. 3-4). Работа блока, получающего данные, ограничена в том смысле, что функция не может быть выполнена, пока не станут доступными данные, производимые другими блоками. Дуги, входящие в блок, показывают все данные, которые необходимы для выполнения функции.
Рис. 3-4. Смысл ограничений
Несколько функций на одной диаграмме могут выполняться одновременно, если выполнены требуемые условия (ограничения). Дуги соединяют блоки, и выход одного блока может обеспечить некоторые или все данные, необходимые для одного или более блоков (рис. 3-5).
Рис. 3-5. Одновременное выполнение
Ни последовательность, ни время не указаны явно на IDEF0-днаграммах. Обратные связи, итерации, продолжающиеся процессы и перекрывающиеся (по времени) функции могут быть легко изображены с помощью дуг (рис. 3-6). Дуги, присоединяющиеся к левой стороне (вход) или к верхней стороне (управление) блока, являются ограничениями. Они представляют собой данные или объекты, необходимые для выполнения некоторых функций. Например, предварительная спецификация системы, представленная на экспертизу, может быть одобрена и признана окончательной, а может быть возвращена с замечаниями и с требованием представить на рассмотрение новый вариант проекта. Это вновь активизирует функцию проектирования. Как проектирование, так и экспертиза выполняются согласно системным требованиям.
Рис. 3-6. Пример обратной связи
Дуги могут разветвляться (в случае, если одни и те же данные требуются более, чем для одной функции) или соединяться (в случае, если однотипные данные могут быть выработаны более чем одной функцией). Каждая из ветвей может представлять один и тот же объект или различные объекты одного и того же типа. Метки указывают назначения дуг. Метки на ветвях и соединениях обеспечивают детализацию содержания более общих дуг, так же, как диаграммы нижнего уровня обеспечивают детализацию блоков.
Дуги с данными, подобно функциональным блокам, имеют разные уровни детализации. Полезно представить верхние уровни дуг данных в виде трубопроводов. Дуги верхнего уровня имеют метки более общего характера. Если они разветвляются, каждая ветвь имеет более конкретную надпись (рис. 3-7). Метки дуг должны передавать замыслы автора читателю. Используя меньшее число дуг, можно уменьшить загроможденность и сделать диаграмму более легкой для восприятия, но при этом требуется более тщательный подбор слов для передачи информации.
Рис. 3-7. Пример разветвления дуг
Данные на любой диаграмме могут быть представлены внутренней дугой (оба конца соединены с изображенными на диаграмме блоками) или пограничной дугой (один свободный конец предполагает ее порождение или использование какой-либо функцией за пределами диаграммы).
3.1.3.1. Дуги соединяют блоки. Диаграмма состоит из 3-6 блоков, соединенных входными, выходными и управляющими дугами. Каждая выходная дуга может быть единственным или одним из нескольких входов (управлением или механизмом) для какого-либо другого блока. Дуги с одним свободным концом представляют данные, источник которых находится вне диаграммы или которые используются вне ее.
Рис. 3-8. Соединения дуг
3.1.3.2. Дуги механизмов. Блок представляет функцию. Входные данные (с левой стороны) превращаются в выходные данные (с правой стороны). Управление (сверху) регулирует выполнение функции. Механизмы (с нижней стороны) показывают средства, с помощью которых осуществляется выполнение функции (рис. 3-9). "Механизм" может быть человеком, компьютером, машиной или любым другим устройством, которое помогает выполнять данную функцию. Сам функциональный блок с его входами, управлениями и выходами показывает, что делает система. Механизм определяет, каким образом эта функция выполняется. Диаграммы, изображенные без механизмов, описывают, какие функции должна выполнять система. Механизмы уточняют, как эти функции должны выполняться.
Рис. 3-9. Пример механизма
Направленная вниз дуга (известная как "вызов") представляет "систему", которая полностью выполняет функцию блока. Если существует необходимость в дальнейшей детализации, она будет определена в отдельной модели самого механизма (рис. 3-10).
Рис. 3-10. Пример "вызовов" других моделей через дугу механизма
Дуги механизма могут быть выходами других блоков, если эти функции создают или подготавливают устройства через свои входные и управляющие дуги (рис. 3-11).
Рис. 3-11. Пример выходной дуги, которая выполняет роль дуги механизма
3.1.4. Пример IDEF0-диаграммы
На рис. 3-12 изображена полная IDEF0-диаграмма, взятая из модели функции "Произвести изделие (MFGO)".
Рис. 3-12. Управление производственным процессом.
Три блока из диаграммы А612 (рис. 3-13) являются декомпозицией блока 2 диаграммы А61 "Управлять последовательностью операций". С учетом требований по изготовлению деталей и на основе существующей загрузке цехов, прогнозируется предполагаемая загрузка цеха (блок 1 в А612). Исходя из (1) ожидаемой загрузки, (2) мощности цеха и (3) конкретного порядка специальных остановок, определяются корректировки к график работ в блоке 2. Затем корректируется сам график (блок 3).
Заметьте, что один и тот же блок может выполнять свои функции при различных условиях. Блок 1 может "сработать", даже если нет "пересмотренного порядка сроков выполнения", выходящего из блока 3. Или он может быть выполнен, когда выработан "пересмотренный порядок сроков выполнения", хотя данные, касающиеся "требований по изготовлению" и "состояния загрузки цехов" не изменились. Эти ситуации известны как различные активации блока. Они могут быть формально определены, но в большинстве случаев будут естественно и интуитивно понятны каждому, кто знаком с нотациями блоков и дуг. Например, блок 2 может "сработать", даже если нет дуги "порядок остановки и сообщения о нехватке материалов". Точно так же блок 2 создает "список проблем" не при каждой своей активации.
Рис. 3-13. Декомпозиция блока 2, диаграмма А61.
3.2. Дополнительные обозначения
Дополнительные обозначения необходимы для структуризации диаграмм, чтобы можно было сформировать взаимосвязанную, непротиворечивую модель.
Для создания модели, состоящей из диаграмм, фрагментов текста, глоссария и FEO-диаграмм, необходимо:
Показать положение каждой диаграммы в модели и разработать сопроводительную документацию, связанную с каждой диаграммой. Это делается с помощью так называемых ссылочных выражений.
Определить с помощью ICOM-кодов связь пограничных дуг с дугами исходной диаграммы.
Предотвратить ненужную детализацию с помощью туннельных дуг.
Эти средства расширяют набор обозначений, позволяющих посредством диаграмм точно отражать функции реальной системы.
3.2.1. Ссылочные выражения 3.2.1.1. Номера узлов
Как уже объяснялось в разделе 3.1.1, каждая диаграмма ограничивается тремя-шестью блоками. Каждый блок на диаграмме имеет свой номер. Блок любой диаграммы может быть далее описан диаграммой нижнего уровня, которая, в свою очередь, может быть далее детализирована с помощью необходимого числа диаграмм. Таким образом, формируется иерархия диаграмм.
Для того чтобы указать положение любой диаграммы или блока в иерархии, используются номера узлов. Например, А21- является диаграммой, которая детализирует блок 1 на диаграмме А2. Аналогично, А2 детализирует блок 2 на диаграмме АО, которая является самой верхней диаграммой модели. Эта иерархия может быть показана в таблице имен диаграмм и номеров узлов, образующих дерево узлов. На рис. 3-14 показано типичное дерево узлов.
Рис. 3-14. Диаграммы образуют "иерархию", показанную с помощью дерева узлов.
Рис. 3-15. Ссылочные выражения
Номера всех узлов IDEF0-диаграмм начинаются с буквы А, которая идентифицирует их как "диаграммы действия" (Activity), т.е. функциональные диаграммы. В качестве "контекстной" или родительской диаграммы всей модели создается диаграмма, содержащая один блок. Ей принято присваивать узловой номер А-0 (А минус ноль). Если создается полная диаграмма, то для завершения контекста А-0 ей присваивается номер А-1. Этот процесс может, если необходимо, продолжаться вверх. Некоторые сложные объекты начинались с диаграммы А-4, хотя А-0, по-прежнему, являлась вершиной модели.
Иногда используются другие номера узлов. Диаграммой FEO (только для иллюстрации) может считаться любая диаграмма, которая выпадает из строгой иерархии модели. Диаграмма FEO может содержать более шести блоков, неполную структуру дуг, или еще что-либо, необходимое автору для пояснения своей точки зрения. Номера узлов диаграмм FEO содержат букву "F" (например, A2F). Содержание диаграммы поясняется в определениях глоссария. Номера узлов для глоссария включают букву "G" (например, A1G). Номера текстовых узлов содержат букву Т и соответствуют номеру узла диаграммы, с которой они связаны (например, А2Т). С одной и той же диаграммой может быть связано несколько страниц FEO или глоссария (например, A2F1, A2F2,...), но не более одной страницы текста. (Страницы FEO, глоссария и текста описаны в разделе 6).
Номер узла используется также для указания на то, что данный блок был декомпозирован. Если блок декомпозирован, то номер узла диаграммы, которая представляет декомпозицию этого блока, записывается под блоком с правой стороны. На рис. 3-15 ссылочные выражения под блоками 1 и 2 указывают на то что эти блоки декомпозированы.
3.2.1.2. Имена моделей и номера узлов
Каждая модель имеет имя, которое должно максимально четко отличать ее от других моделей.
Например: ПРОЕКТ
Диаграммы в модели обозначаются добавлением наклонной черты (слэша) и номера узла к имени модели.
Например: ПРОЕКТ/А3
В такой форме обычно пишется полный номер узла каждой диаграммы модели.
3.2.2. Дуги, выходящие за пределы диаграммы
Некоторые дуги присоединены к блокам диаграммы обоими концами, у других же один конец остается неприсоединенным (рис. 3-16). Неприсоединенные дуги соответствуют входам, управлениям и выходам родительского блока. Источник или получатель этих пограничных, дуг может быть обнаружен только на родительской диаграмме.
Рис. 3-16. Пограничные стрелки переносятся с родительской диаграммы
Рис. 3-17. Соответствие должно быть полным и непротиворечивым
Неприсоединенные концы должны соответствовать дугам на исходной диаграмме. Все граничные дуги должны продолжаться на родительской диаграмме, чтобы модель была полной и непротиворечивой.
Граничные дуги на самом верхнем уровне А-0 называются внешними дугами, потому что диаграмма А-0 определяет контекст модели, и все дуги связывают ее с тем, что является внешним по отношению к контексту или сфере действия модели.
3.2.3. Кодирование граничных дуг
Соответствующие соединения обозначаются с помощью ICOM-кодов. Буквы I, С, О или М записываются около свободного конца каждой граничной дуги на диаграмме декомпозиции. Это означает, что дуга изображает, соответственно, вход (Input), управление (Control), выход (Output) или механизм (Mechanism) родительского блока. Эти буквы сопровождаются номером, указывающим позицию, в которой дуга входит в родительский блок или выходит из него. Позиции дуг нумеруются слева направо или сверху вниз. Например, обозначение (код) С3 для дуги на диаграмме-декомпозиции означает, что эта дуга соответствует третьей дуге управления, входящей в родительский блок. Такое кодирование связывает каждую диаграмму с ее родителем. Когда диаграмма декомпозиции становится родительской диаграммой для дальнейшей декомпозиции, то назначаются новые коды. При использовании такой буквенно-цифровой схемы дуга, являющаяся управляющей или входной на родительской диаграмме, не обязана играть ту же роль на диаграмме декомпозиции.
На рис. 3-18 дуга С2 родительского блока соответствует входу в блок 1 на диаграмме декомпозиции.
Рис. 3-18. Коды записываются на диаграмме декомпозиции
ICOM-коды должны быть написаны у свободных концов всех граничных дуг, исключая самую верхнюю диаграмму модели, а также дуги, помещаемые в туннель.
3.2.4. Туннельные дуги
Туннельные дуги означают, что данные, выраженные этими дугами, не рассматриваются на соответствующем уровне детализации.
Дуга, помещаемая в туннель там, где она присоединяется к блоку (рис. 3-19), означает, что данные, выраженные ею, не обязательны на следующем уровне декомпозиции.
Дуга, помещаемая в туннель на свободном конце (рис. 3-20) означает, что данные, выраженные ею, не относятся к исходной диаграмме или на ней не описываются.
|
|
Рис. 3-19. Дуги, имеющие знак туннеля на концах присоединения к блоку
|
Рис. 3-20. Дуги, имеющие знак туннеля на неприсоединенных концах
|
Рис. 3-21. Пример туннельных дуг
Две круглые скобки на свободном конце означают, что эта дуга отсутствует на родительской диаграмме и она не имеет ICOM-кода. Две круглые скобки на конце, где дуга присоединяется к блоку, означают, что эта дуга не появляется на диаграмме декомпозиции, а ее ICOM-код в дальнейшем не отслеживается и, может быть, никогда не будет использоваться в дальнейшем. Дуга, имеющая взятую в скобки вершину (стрелку), может исчезнуть на одном или нескольких уровнях детализации, а затем появиться на некотором уровне детализации со взятым в скобки началом (основанием). Если первоначальный источник или адресат этой дуги известны, это должно быть отмечено соответствующим ссылочным выражением, помещаемым рядом со скобками.
3.2.5. Пример декомпозиции
Используя функциональную модель "Произвести изделие" (MFGO), можно рассмотреть самую общую функцию "Произвести изделие", состоящую из следующих подфункций:
Планировать производство.
Разработать и вести план-график и сметы.
Планировать изготовление.
Обеспечить производственные ресурсы.
Получить производственные материалы.
Изготовить изделие.
Любая из этих подфункций может быть в дальнейшем детализирована. Функция "Планировать производство" может содержать подфункции:
Выбрать структуру и метод производства.
Оценить требования, стоимость и время производства.
Разработать планы производства.
Разработать план отдельной операции.
Каждая из этих подфункций может быть снова декомпозирована с учетом полезности, знаний или имеющегося времени. Эта структура функций и подфункций может быть изображена как дерево узлов (рис. 3-22).
Рис. 3-22. Дерево узлов.
Структура функций и подфункций может быть также изображена как "индекс узлов" (рис. 3-23). Формат индекса подобен формату содержания книги или формату списка материалов, используемых в промышленности.
Рис. 3-23. Индекс узлов
Приведенные ниже IDEF0-диаграммы начинаются с того же объекта, который мы видим на вершине дерева узлов. На рис. 3-24, диаграмма А-0 представляет информацию и объекты, с которыми оперирует функция "Произвести изделие".
Рис. 3-24. Диаграмма А-О "Произвести изделие" .
Рис. 3-25. А-О, Произвести изделие
Функция "Произвести изделие" включает все, начиная с входов и управлений:
Доступные материалы
Спецификации изделия
Требования к процессу производства и заканчивая выходами:
Информация о возможностях производства
Изделия, детали, опытные образцы
Данные о продукции
Производственная информация
То, что происходит в блоке А-0 "Произвести изделие", показано на диаграмме АО, имеющей такое же название.
Рис. 3-26. Блок А1, Планировать производство
Каждая функция, составляющая часть функции "Произвести изделие", является некоторым объединением последовательности решений и действий, составляющих сложный процесс производства. Объединение функций осуществляется на основе взаимоотношений данных, т. е. той информации и объектов, которые передаются между функциями. Эти взаимоотношения определяют границы функции и терминологию, используемую для обозначения каждой из них.
Каждый блок диаграммы АО может быть далее описан с помощью другой диаграммы. Первый блок диаграммы АО детализируется в диаграмме А1 "Планировать производство". А1 показывает только те функции и данные, которые касаются функции "Планировать производство", как определено дугами на АО.
|
