CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей
The development and perfection questions of the original knowledge oriented program CASE-tool “UFO-toolkit” are considered. The algorithm of the business-systems and business-processes models automatic building with the help of this tool is described. Розглядаються питання розвитку та удосконалення...
Saved in:
| Date: | 2004 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут програмних систем НАН України
2004
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2277 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей / В.С.Маторин, С.И.Маторин, А.С.Попов // Проблеми програмування. — 2004. — N 2,3. — С. 144-149. — Бібліогр.: 4назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859711091262619648 |
|---|---|
| author | Маторин, В.С. Маторин, С.И. Попов, А.С. |
| author_facet | Маторин, В.С. Маторин, С.И. Попов, А.С. |
| citation_txt | CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей / В.С.Маторин, С.И.Маторин, А.С.Попов // Проблеми програмування. — 2004. — N 2,3. — С. 144-149. — Бібліогр.: 4назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | The development and perfection questions of the original knowledge oriented program CASE-tool “UFO-toolkit” are considered.
The algorithm of the business-systems and business-processes models automatic building with the help of this tool is described.
Розглядаються питання розвитку та удосконалення оригінального програмного CASE-інструментарію, основаного на
знаннях – «UFO-toolkit». Наведений варіант алгоритму автоматичної побудови моделей бізнес-систем та бізнес-процесів за
допомогою даного інструмента.
|
| first_indexed | 2025-12-01T05:42:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
CASE-ИНСТРУМЕНТАРИЙ UFO-TOOLKIT.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ УФО-МОДЕЛЕЙ
Маторин В.С., Маторин С.И., Попов А.С.
Харьковский национальный университет радиоэлектроники,
кафедра Социальной информатики,
Харьков-61166, пр-т Ленина, 14, (057) 702-15-91; факс: (057) 702-10-13; E-mail: si@kture.kharkov.ua
The development and perfection questions of the original knowledge oriented program CASE-tool “UFO-toolkit” are considered.
The algorithm of the business-systems and business-processes models automatic building with the help of this tool is described.
Розглядаються питання розвитку та удосконалення оригінального програмного CASE-інструментарію, основаного на
знаннях – «UFO-toolkit». Наведений варіант алгоритму автоматичної побудови моделей бізнес-систем та бізнес-процесів за
допомогою даного інструмента.
Введение
Специалисты по информационным технологиям (ИТ) все чаще обращают внимание на то, что, в
настоящее время, начался новый специфический этап в эволюции ИТ. 80-е годы рассматривались как этап
создания и развития инфраструктуры управления данными. В результате для использования данных на
предприятии и развертывания программных приложений, основанных на этих данных, стали применять
специальные средства – СУБД (DBMS). В 2000-е же годы начался этап создания и развития инфраструктуры
управления бизнес-процессами. Результатом данного этапа является появление систем управления бизнес
процессами – СУБП (Business Process Management System – BPMS). И также как сегодня информационная
работа с данными немыслима без использования какой-либо СУБД, завтра информационное обеспечение
бизнеса будет немыслимо без соответствующей СУБП.
Основным средством информационного обеспечения бизнеса является моделирование бизнес-
процессов. «Последние полтора десятка лет все только и говорили о том, что нужны средства моделирования
бизнес-процессов и продукты, способные автоматизировать эту работу, – говорит Томас Галлидж, профессор
университета Джорджа Мэйсона и президент фирмы Enterprise Integration (Фэрфакс, шт. Виргиния). – Если
этого удастся добиться, сразу же произойдет мощный рывок вперед». Менеджеры ИТ, а вместе с ними и
специалисты по бизнесу уже осознали: перед тем как приступать к развертыванию систем управления
предприятием, крайне необходимо провести моделирование бизнес-процессов, потом – оптимизацию и лишь
после этого переходить к самому управлению.
В связи со сказанным выше деятельность коллектива кафедры Социальной информатики ХНУРЭ
направлена на создание теоретических, методических и инструментальных средств моделирования и анализа
организационных, информационных и технических систем. Приоритетной областью исследований, в настоящее
время, является создание моделей бизнес-систем и средств их поддержки, а также разработка способов
обеспечения их эффективного функционирования и устойчивого развития. Все исследования и разработки
основываются на современном системном подходе – системологии.
В рамках этой деятельности разработана объектно-ориентированная методология
системологического анализа и проектирования (OMSAD), которая впервые сочетает в себе возможности и
преимущества системного и объектного подходов. Развитием и формализацией данной методологии является
метод и алгоритм УФО-анализа [1]. УФО-анализ предназначен для выполнения проектов по реинжинирингу
бизнес-процессов, а также может быть сориентирован на проектирование информационных или технических
систем. Основу метода составляет формально-семантический алфавит элементов и связей анализируемых
систем, а также их репозитарии (библиотеки). Последние обеспечивают использование данного метода слабо
подготовленными пользователями.
В целях автоматизации применения метода спроектирован и реализован CASE-инструментарий «UFO-
toolkit» (авторское свидетельство №7941) [2]. UFO-toolkit является знаниеориентированным CASE-
инструментарием поддержки УФО-технологии (системологического объектно-ориентированного) анализа и
моделирования. Инструмент обеспечивает представление любой системы (подсистемы и т. д.) в виде УФО-
элемента, т.е. трехэлементной конструкции «Узел – Функция – Объект». Где «Узел» – это точка пересечения
входных и выходных связей (потоков) в структуре разрабатываемой системы; «Функция» – процесс перевода
входа в выход, т.е. процесс, обеспечивающий баланс «втекающих» и «вытекающих» потоков/связей данного
узла; «Объект» – субстанция, реализующая данную функцию. Суть алгоритма УФО-анализа может быть
представлена следующими основными шагами:
− выявление узлов связей в структуре моделируемой системы на основании функциональных связей
системы в целом;
− выявление функциональности, поддерживающей (обеспечивающей, балансирующей) обнаруженные
узлы;
− определение объектов, соответствующих выявленной функциональности, т.е. ее реализующих.
При этом первый шаг может быть отождествлен с этапом собственно анализа системы, второй – с этапом
ее проектирования, а третий – с ее реализацией.
УФО-элементы, собранные в различные конфигурации, образуют диаграммы взаимодействия
элементов, которые позволяют визуализировать функциональность элементов системы более высоких
уровней. Таким образом, разрабатываемая система представляется в виде иерархии УФО-элементов. Данное
представление позволяет учесть различные аспекты (структурные, функциональные, объектные) рассмотрения
этой системы в одной системно-объектной модели (УФО-модели). УФО-элементы могут храниться в
специальных библиотеках для обеспечения компонентного подхода к моделированию бизнес-систем.
Иерархия УФО-элементов и их конфигураций, которую поддерживает UFO-toolkit, основана на
классификации связей (потоков), пересечения которых и образуют узлы. Моделирование любой системы
начинается со специализации базовой классификации связей под конкретную предметную область.
Абстрактный класс «Связь (L)» в базовой классификация связей делится на подклассы «Материальная связь
(M)» и «Информационная связь (I)»; класс материальных связей делится на подклассы «Вещественная связь
(V)» и «Энергетическая связь (E)»; класс информационных связей делится на подклассы «Связь по данным
(D)» и «Управляющая связь (C)». Классификация связей позволяет использовать формальные правила сборки
конфигураций УФО-элементов при создании диаграмм взаимодействия (моделей).
Алгоритм построения УФО-моделей
UFO-toolkit позволяет в значительной степени автоматизировать аналитическую деятельность за счет
формирования и использования библиотек (репозитариев) УФО-элементов, а также за счет использования
формальных правил сборки конфигураций из этих элементов (построения диаграмм).
Библиотеки представляют собой концептуальные модели соответствующих областей или отраслей
бизнеса, в которых хранятся их структурные, функциональные и субстанциальные характеристики. При этом
библиотеки могут содержать не только одиночные УФО-элементы, но и их иерархии, что позволяет повторно
использовать готовые подсистемы и системы. Таким образом, библиотеки представляют собой базу знаний
специальной конфигурации, в которой хранятся УФО-элементы, соответствующие определенным классам
бизнес-систем. Бизнес-системы же классифицируются в зависимости от типов входных и выходных связей.
Рассматриваются следующие типы входных связей: производственные, обеспечивающие (вещественные,
энергетические и информационные), управляющие; и следующие типы выходных – продуктовые,
информационные, отходы. Это позволяет рассматривать следующие классы бизнес систем: производственные,
транспортные и распределительные, для каждого из которых рассматривать три подкласса: «вещества»,
«энергии» и «информации».
При сборке конфигураций УФО-элементов учитываются следующие правила системной
декомпозиции:
1. Правило присоединения: элементы должны присоединяться друг к другу в соответствии с типами
присущих им связей.
2. Правило баланса: при присоединении элементов друг к другу (в соответствии с правилом 1) должен
обеспечиваться качественный и количественный баланс «притока» и «оттока» по входящим и
выходящим функциональным связям.
3. Правило реализации: при присоединении элементов друг к другу (в соответствии с правилами 1 и 2)
должно быть обеспечено соответствие интерфейсов и объектных характеристик функциональным.
4. Правило замкнутости: внутренние (поддерживающие) связи/потоки элементов в системе должны
быть замкнутыми.
Использование библиотек (репозитариев) УФО-элементов и формальных правил сборки конфигураций
позволяет автоматизировать процесс построения диаграмм взаимодействия (УФО-моделей). Для этого
необходимо перед началом моделирования, во-первых, доработать классификацию связей с учетом
особенностей данного бизнеса и, в первую очередь, с учетом миссии бизнес-системы. Во-вторых, адаптировать
наиболее подходящую для данного случая библиотеку УФО-элементов таким образом, чтобы она включала как
можно больше частей, потенциально пригодных для моделирования (сборки) системы. В-третьих, необходимо
с максимальной степенью точности и подробности описать моделируемую систему в целом в виде узла, т.е.
перекрестка входных и выходных связей из доработанной классификации. В-четвертых, при моделировании
бизнеса необходимо использовать только такие конфигурации, которые могут быть названы «логистическими
конфигурациями». Данные конфигурации отличаются тем, что любой выход каждого элемента такой
конфигурации или повторяет его вход, или является выходом такого типа, которого еще не было во всей этой
конфигурации, начиная с входа первого элемента. Это соответствует реальной действительности, так как, если
из какого-то материала или сырья сделана некоторая деталь, то никогда не происходит процесса превращения
этой детали обратно в этот же материал. При выполнении названных условий построение модели бизнес-
системы из частей может рассматриваться как сборка УФО-конфигурации из библиотечных УФО-элементов,
которая выполняется по формальным правилам, т.е. может выполняться автоматически.
Как видно из сказанного выше, процедуры анализа и синтеза бизнес-систем в УФО-технологии зависят
от тех УФО-элементов, на которые осуществляется декомпозиция системы или из которых собирается целая
система. Данное обстоятельство приводит к тому, что эффективность анализа и синтеза систем в значительной
степени зависят от имеющихся в распоряжении аналитика «алфавитных» УФО-элементов или от содержания
библиотеки таких элементов.
Для формального обеспечения (т.е. автоматизации) процедур системно-объектного моделирования в
УФО-технологии применен математический аппарат теории паттернов Гренандера. При этом показано полное
соответствие УФО-элемента элементарному объекту (паттерну первого уровня) теории паттернов –
«образующей», диаграммы взаимодействия УФО-элементов паттерну следующего уровня – «конфигурации», а
контекстной УФО-модели – «изображению». Кроме того, разработана паттерновая модель УФО-анализа,
сформулирован и доказан ряд утверждений, определяющих требования к множеству УФО-элементов (УФО-
библиотеке), необходимых для построения УФО-конфигурации, соответствующей контекстному
представлению системы в виде изображения [1].
На основании этих результатов в настоящее время осуществляется реализация модуля автоматического
построения диаграмм взаимодействия. Данный модуль решает задачу автоматической сборки УФО-модели из
библиотечных УФО-элементов в соответствии с заданным контекстом.
Алгоритм построения диаграмм представлен на рисунке 1. На вход алгоритма подается библиотека
готовых УФО-элементов и контекстная диаграмма, содержащая внешние функциональные связи системы,
отражающие по сути дела, постановку задачи на разработку (рис. 2.а). Работа алгоритма начинается с поиска
элемента в библиотеке, закрывающего наибольшее количество входов системы. Процесс продолжается до тех
пор, пока не будут закрыты все входы системы или в библиотеке больше не останется ни одного элемента
закрывающего хотя бы один вход. Найденный ряд УФО-элементов добавляется на диаграмму, после чего
соединяются выходы найденных УФО-элементов совпавшие с выходами системы (рис. 2.б). Далее, если
остались свободные выходы системы алгоритм выбирает УФО-элемент из библиотеки закрывающий
наибольшее количество выходов системы. Процесс продолжается до тех пор, пока не будут закрыты все
выходы системы или в библиотеке больше не останется ни одного элемента закрывающего хотя бы один выход
(рис. 2.в). Далее алгоритм повторяется с начала, но теперь входами системы являются выходы найденного ряда
входных элементов, а выходами входы найденного ряда выходных элементов (рис. 2.г). Таким образом,
алгоритм является рекурсивным и строит диаграмму по слоям, одновременно двигаясь от входов и выходов
системы. Условием останова алгоритма является закрытие всех выходов системы или достижение максимально
допустимого уровня вложенности. Библиотека, поданная на вход алгоритма, может не содержать необходимых
УФО-элементов, поэтому на построенной диаграмме могут остаться “висячие” связи. В процессе работы
алгоритма элементы из библиотеки выбираются таким образом, чтобы ни одна из последовательностей УФО-
элементов не содержала одинаковых связей. Это ограничение позволяет устранить зацикливание алгоритма.
Перспективы развития UFO-toolkit
Работы по совершенствованию CASE-инструмента ведутся в нескольких основных направлениях.
Формализация и автоматизация создания библиотек УФО-элементов. Если применение UFO-toolkit
с готовой библиотекой для решения конкретной задачи представляет собой достаточно простой и
формализованный процесс, то построение новой библиотеки является творческой работой. Для ее выполнения
необходимо привлечение большого числа разнородной текстовой и экспертной информации о рассматриваемой
предметной области. При этом для анализа и систематизации этой информации должны применяться как
принципы системного, так и объектного подхода, что обеспечено в настоящее время в рамках методологии
OMSAD. Формализация и автоматизация создания библиотеки УФО-элементов могут быть обеспечены, в свою
очередь, путем решения следующих научно-практических задач:
− создание базовой категориальной библиотеки для абстрактной бизнес-систем;
− создание категориальных библиотек для отдельных классов бизнес-систем;
− разработка технологии специализации библиотек;
− определение и формализация механизма наследования для библиотек.
Решение этих задач позволит рассматривать библиотеку УФО-элементов как самостоятельный,
имеющий потребительскую стоимость, продукт деятельности информационного аналитика.
Автоматизация построения УФО-моделей. В перспективе CASE-инструмент должен учитывать при
автоматической сборке УФО-конфигураций (построении диаграмм взаимодействия) функциональные
ограничения и количественные требования, предъявляемые к бизнес-процессу. Для этого алгоритм
автоматического построения диаграмм должен учитывать как функциональные характеристики УФО-
элементов, так и их объектные характеристики. Рассматривается возможность применения генетических
алгоритмов для получения приемлемого по быстродействию и качеству алгоритма построения УФО-моделей.
Это позволит при использовании УФО-библиотек с большим количеством хранимых УФО-элементов и
генерации множества вариантов диаграмм взаимодействия по узловым характеристикам обеспечить
обоснованное их сокращение и оптимизацию.
Данное направление совершенствования UFO-toolkit тесно связано с задачей имитационного
моделирования.
Сравнение “входов моделируемой системы” со
входами библиотечных УФО-элементов
Начало
Выбор элемента закрывающего максимальное
количество “свободных входов системы”
Свободные
входы
Есть
Запоминание ряда входных
нужных элементов
Нет
Исключение “выходов моделируемой системы” совпавших с выходами
текущего ряда входных нужных элементов из числа свободных
Выходы
остались?
Отследить внутренние связи
Нет
Идентификация входов текущего ряда выходных
нужных элементов как “выходов моделируемой
системы”
Идентификация выходов текущего ряда выходных
нужных элементов как “входов моделируемой
системы” (исключая выходы, соответствующие
выходам системы)
Запоминание ряда выходов
нужных элементов
Выбор элемента, закрывающего максимальное
количество свободных выходов системы
Свободные
выходы
Есть
Нет
Да
Идентифицировать висящие входы и выходы
Конец
Рис. 1. Алгоритм автоматического построения диаграмм.
?
?
a:
б:
в:
г:
Рис. 2. Иллюстрация работы алгоритма автоматического построения диаграмм.
Обеспечение имитационного моделирования. Известно, что «анализ характеристик процессов
функционирования больших систем с помощью только аналитических методов исследования наталкивается
обычно на значительные трудности, приводящие к необходимости существенного упрощения моделей либо на
этапе их построения, либо в процессе работы с моделью, что может привести к получению недостоверных
результатов» [3, стр. 8-9]. В связи с этим разработчики СУБП постоянно говорят о целесообразности
обеспечения имитационного моделирования бизнес-процессов. Кроме того, проведение «экспериментов с
имитационными моделями больших систем позволяет проводить не только анализ их характеристик, но и
решать задачи структурного, алгоритмического и параметрического синтеза таких систем» [там же].
Задача имитации функционирования системы на ее объектной модели приводит к необходимости
моделирования различных функциональных (аналитических, логических и т.д.) зависимостей. Для решения
данной задачи в рамках проекта разработан специальный язык сценариев (scripting language), а также
компилятор и интерпретатор для него. Данный язык позволяет описывать и визуализировать поведение
объектов, рассматриваемых как функциональные элементы разрабатываемой системы, на этапе динамического
(имитационного) моделирования [4].
Такое моделирование должно поддерживаться развитыми средствами анимации, семантически
согласованными с моделируемым бизнес-процессом. Функционально же оно должно обеспечивать определение
«заторов» и «простоев» в бизнес-системе, а также расчет количественного показателя выполнения бизнес-
процесса.
Выводы
В работе рассмотрен программный пакет UFO-toolkit, представляющий собой знаниеориентированный
CASE-инструментарий, т.е. CASE-инструментарий нового поколения. Представленный алгоритм
автоматического построения диаграмм взаимодействия УФО-элементов позволяет в значительной степени
снизить трудоемкость процедур анализа и синтеза сложных систем. Рассмотренные перспективы развития
UFO-toolkit позволяют говорить о большом потенциале данного программного инструмента.
Литература
1. Маторин С. И. Анализ и моделирование бизнес-систем: системологическая объектно-ориентированная технология / Под ред.
М. Ф. Бондаренко. Предисл. Э.В. Попов. Харьков: ХНУРЭ, 2002. 322с.
2. Маторин В.С., Маторин С.И., Полунин Р.А., Попов А.С. Знаниеориентированный CASE-инструментарий автоматизации
UFO-анализа // Проблемы программирования. 2002. № 1-2. Специальный выпуск. С.469-476.
3. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высш. шк.., 1998. 319с.
4. Попов А.С. О новом языке сценариев для объектного имитационного моделирования // Радиоэлектроника и информатика
2002 . № 1. С. 114-116.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2277 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1727-4907 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T05:42:58Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут програмних систем НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Маторин, В.С. Маторин, С.И. Попов, А.С. 2008-09-17T11:46:43Z 2008-09-17T11:46:43Z 2004 CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей / В.С.Маторин, С.И.Маторин, А.С.Попов // Проблеми програмування. — 2004. — N 2,3. — С. 144-149. — Бібліогр.: 4назв. — рос. 1727-4907 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2277 681.3 The development and perfection questions of the original knowledge oriented program CASE-tool “UFO-toolkit” are considered. The algorithm of the business-systems and business-processes models automatic building with the help of this tool is described. Розглядаються питання розвитку та удосконалення оригінального програмного CASE-інструментарію, основаного на знаннях – «UFO-toolkit». Наведений варіант алгоритму автоматичної побудови моделей бізнес-систем та бізнес-процесів за допомогою даного інструмента. ru Інститут програмних систем НАН України Методы и средства программной инженерии CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей Article published earlier |
| spellingShingle | CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей Маторин, В.С. Маторин, С.И. Попов, А.С. Методы и средства программной инженерии |
| title | CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей |
| title_full | CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей |
| title_fullStr | CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей |
| title_full_unstemmed | CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей |
| title_short | CASE-инструментарий UFO-toolkit. Автоматизация построения УФО-моделей |
| title_sort | case-инструментарий ufo-toolkit. автоматизация построения уфо-моделей |
| topic | Методы и средства программной инженерии |
| topic_facet | Методы и средства программной инженерии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2277 |
| work_keys_str_mv | AT matorinvs caseinstrumentariiufotoolkitavtomatizaciâpostroeniâufomodelei AT matorinsi caseinstrumentariiufotoolkitavtomatizaciâpostroeniâufomodelei AT popovas caseinstrumentariiufotoolkitavtomatizaciâpostroeniâufomodelei |