Введение

Укрупнено методы построения моделей предприятий можно разделить на структурные и объектно-ориентированные. Каждая из этих групп методов включает в себя несколько вариантов конкретных методик. Структурные методы на сегодняшний день имеют наибольшее распространение, поэтому их мы рассмотрим в первую очередь.

Структурным принято называть такой метод исследования системы или процесса, который начинается с общего обзора объекта исследования, а затем предполагает его последовательную детализацию.

Структурные методы имеют три основные особенности:

· расчленение сложной системы на части, представляемые как «черные ящики», а каждый черный ящик реализует определенную функцию системы управления;

· иерархическое упорядочение выделенных элементов системы с определением взаимосвязей между ними;

· использование графического представления взаимосвязей элементов системы;

Модель, построенная с применением структурных методов представляет собой иерархический набор диаграмм, графически изображающих выполняемые системой функции и взаимосвязи между ними. Это рисунки, на которых показан набор прямоугольников, определенным образом связанных между собой. В диаграммы также включается текстовая информация для обеспечения точного определения содержания функций и взаимосвязей. Использование графического представления процессов существенно повышает наглядность модели и облегчает процесс ее восприятия. От обычных рисунков, с помощью которых можно представить процесс управления, структурные диаграммы отличаются тем, что выполняются по вполне определенным правилам, а процесс их составления и анализа поддерживается соответствующим программным обеспечением.

За последнее десятилетие сформировалось новое направление в программотехнике - CASE (Computer-Aided Software/System Engineering). В настоящее время не существует общепринятого определения CASE. Содержание этого понятия обычно определяется перечнем задач, решаемых с помощью CASE, а также совокупностью применяемых методов и средств. Очень грубо, CASE - технология представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем программного обеспечения (ПО), поддержанную комплексом взаимоувязанных средств автоматизации. CASE - это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и прогpаммистов, заменяющий им бумагу и карандаш на компьютер для автоматизации процесса проектирования и разработки ПО.

В составе методологий структурного анализа к наиболее распространенным можно отнести следующие:

· SADT (Structured Analysis and Design Technique) - технология структурного анализа и проектирования и ее подмножество стандарт IDEF0;

· DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных;

· ERD (Entity-Relationship Diagrams) - диаграммы «сущность-связь»;

· STD (State Transition Diagrams) - диаграммы переходов состояний.

В моей работе была использована методология DFD (Data Flow Diagrams). В DFD методологии исследуемый процесс разбивается на подпроцессы и представляется в виде сети, связанной потоками данных. В число элементов данной методолошии входят процессы, потоки данных и хранилища. Хранилище позволяет в необходимых случаях определить данные, которые будут сохраняться в памяти между процессами.

Диаграммы потоков данных (DFD - Data Flow Diagram) 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.

Декомпозиция DFD осуществляется на основе процессов: каждый процесс может раскрываться с помощью DFD нижнего уровня. Важную специфическую роль в модели играет специальный вид DFD - контекстная диаграмма, моделирующая систему наиболее общим образом. Контекстная диаграмма отражает интерфейс системы с внешним миром, а именно, информационные потоки между системой и внешними сущностями, с которыми она должна быть связана.

Индивидуальные данные в системе часто являются независимыми. Однако иногда необходимо иметь дело с несколькими независимыми данными одновременно. Для этого используется диаграммы декомпозиции. Применение этих операций над данными позволяет обеспечить структуризацию данных, увеличивает наглядность и читабельность диаграмм.

Построю контекстную DFD диаграмму системы. Для этого необходимо изобразить основную функцию рассматриваемой системы «Центр обслуживания абонентов» и внешние по отношению к ней сущности, а также взаимосвязи между внешними сущностями и функцией системы.

Основным процессом является Обслуживание абонентов, т.к. вся деятельность системы направлена именно на это. Внешними сущностями являются Оператор и Клиент. На первоначальном этапе взаимодействия, то есть, для заключения Договора, клиент предоставляет документы, составляет анкету, после чего она рассматривается оператором. В случае положительного ответа заключается договор об оказаниях услуг связи, иначе клиенту сообщается об отказе.

Далее клиент в случае необходимости посещает центр для заполнения заявления. Заявление может быть по разному поводу (просьба детализации счета, замена абонентского номера, замена sim-карты, заявка на пополнение счета…). Оператором рассматриваются заявления, и выносится решение об удовлетворении либо об отказе, что показано на диаграмме.

После создания контекстной диаграммы, я постаралась рассмотреть функции системы более подробно и построить диаграмму детализации первого уровня. Построенная диаграмма первого уровня также имеет множество процессов, которые в свою очередь могут быть декомпозированы в DFD нижнего уровня. Таким образом строится иерархия DFD с контекстной диаграммой в корне дерева. Этот процесс декомпозиции продолжается до тех пор, пока процессы могут быть эффективно описаны с помощью коротких (до одной страницы) миниспецификаций обработки (спецификаций процессов).

Обслуживание абонентов может быть представлено в виде семи основных функций:

ь Рассмотрение анкеты

ь Заключение договора

ь Отказ от заключения договора

ь Подключение к сети

ь Рассмотрение заявления

ь Отказ от исполнения заявления

ь Исполнение заявления

Целью каждой функции является учет выполняемых в рамках данного процесса действий и отражение их результата в проектируемой информационной системе. Коротко прокомментирую каждую из них.

Рассмотрение анкеты.

Данная операция осуществляется оператором и не может быть полностью автоматизирована, так как изучение анкеты проходит в два этапа, второй из которых заключается в обязательным заполнении анкеты вручную абонентом. Результатом данной операции является решение о внесение в систему информации о новом абоненте. Отсутствие ее в общей модели привело бы к выпадению одного из звеньев цепи обслуживания абонента.

Заключение договора.

Результатом данной операции является внесение в систему информации о клиенте.

Отказ от заключения договора.

Оператор решает в силу тех или иных причин отказать в заключении договора о предоставлении услуг связи.

Подключение к сети.

При заключении договора необходимо выбрать оператора сети, преобрести sim-карту и соответственно абонентский номер.

Рассмотрение заявления.

В процессе пользования услугами связи у абонента могут возникнуть те или иные требования, которые ему необходимо отразить в заявлении. Заявление рассматривается операторами.

Отказ от исполнения заявления.

При наличии новых заявлений оператор осуществляет их проверку. Если принято решение о нецелесообразности исполнения данного требования, то сообщается абоненту об отказе.

Исполнение заявления

В случае принятия положительного решения, требования заявления исполняется.

Глава 2. Проектирование системы «Обслуживание абонентов»

Rational Rose - мощное CASE-средство для проектирования программных систем любой сложности. Одним из достоинств этого программного продукта будет возможность использования диаграмм на языке UML. Можно сказать, что Rational Rose является графическим редактором UML диаграмм.

В распоряжение проектировщика системы Rational Rose предоставляет следующие типы диаграмм, последовательное создание которых позволяет получить полное представление о всей проектируемой системе и об отдельных ее компонентах :

· Use case diagram (диаграммы прецедентов);

· Deployment diagram (диаграммы топологии);

· Statechart diagram (диаграммы состояний);

· Activity diagram (диаграммы активности);

· Interaction diagram (диаграммы взаимодействия);

· Sequence diagram (диаграммы последовательностей действий);

· Collaboration diagram (диаграммы сотрудничества);

· Class diagram (диаграммы классов);

· Component diagram (диаграммы компонент).

Для целей анализа деятельности предприятия все большее распространение получает средство моделирования Rational Rose компании Rational Software.

Rational Rose -- мощный инструмент анализа и проектирования объектно-ориентированных программных систем. Он позволяет моделировать системы до написания кода, так что вы можете с самого начала быть уверены в адекватности их архитектуры. С помощью готовой модели недостатки проекта легко обнаружить на стадии, когда их исправление не требует еще значительных затрат. Среда Rational Rose позволяет проектировать варианты использования и их диаграммы для визуализации функциональных возможностей системы.

2.1 Выявление вариантов использования

· ?основной поток, который можно разбить для того, чтобы показать подчиненные потоки событий (подчиненные потоки могут быть разделены дальше на еще более мелкие потоки, с целью сделать читаемость документа более удобной);

· ?альтернативные потоки для определения исключительных ситуаций.

5. Постусловия, определяющие состояние системы, по достижении которого прецедент завершается.

Приведу описательную документацию выше одного из обозначенных прецедентов.

Документ, содержащий описания прецедента, развивается по ходу разработки. На ранней стадии определения требований составляется только краткое описание. Остальные части документа создаются постепенно и итеративно. Полный документ возникает в конце этапа спецификации требований.

2.1.3 Диаграмма прецедентов

Этот вид диаграмм позволяет создать список операций, которые выполняет система. Часто этот вид диаграмм называют диаграммой функций, потому что на основе набора таких диаграмм создается список требований к системе и определяется множество выполняемых системой функций.

Каждая такая диаграмма или, как ее обычно называют, каждый Use case - это описание сценария поведения, которому следуют действующие лица (Actors).

Диаграмма прецедентов приписывает прецеденты к субъектам. Она также позволяет пользователю установить отношения между прецедентами, конечно, если такие отношения существуют.

Диаграмма прецедентов - это наглядное представление субъектов и прецедентов вместе с любыми дополнительными определениями и спецификациями. На данном виде диаграмм отображаются основные функции, которые выполняет система, лица, оказывающие влияния на систему - внешние сущности, а также связи между ними. Диаграмма прецедентов представляет собой не просто некую схему, а является полностью документированной моделью предполагаемого поведения системы.

Достоинства модели вариантов использования заключаются в том, что она:

· определяет пользователей и границы системы;

· определяет системный интерфейс;

· удобна для общения пользователей с разработчиками;

· используется для написания тестов;

· является основой для написания пользовательской документации;

· хорошо вписывается в любые методы проектирования (как объектно-ориентированные, так и структурные).

Варианты использования и субъекты, выделенные для данной модели, можно представить в виде следующей диаграммы прецедентов:

Диаграмма прецедентов представляет собой не просто некую схему, а является полностью документированной моделью предполагаемого поведения системы. Это вид диаграмм особенно важен при организации и моделирования поведения системы. На них представлены прецеденты и актеры (частный случай классов), а также отношения между ними. Актер - это роль, которую пользователь играет по отношению к системе.

Между субъектами и вариантами использования могут быть различные виды взаимодействия. Так, из построенной диаграммы видно, что Оператор, инициирует различные варианты использования: Рассмотрение заявления, Замена абонентского номера, Детализация счета, Замена SIM-карты, Блокировка номера и так далее. Клиент также может инициировать варианты использования, например, Заполнение заявления, Составление анкеты, Выбор оператора связи и т.д.

Остановлюсь подробнее на некоторых отношениях между вариантами использования.

Следует прокомментировать некоторые особенно «привлекательные» отношения между вариантами использования.

Так, смысл отношения «include» состоит в том, что Подключение включает в себя Выбор оператора связи.

Смысл же связи <<extend>> в том, что прецедент, например, Рассмотрение анкеты «расширяется» вариантом использования Заключение договора. Я объясняю это тем, что Заключить договор можно только после проверки оператором анкеты. Рассмотрение заявления «расширяет» прецедент Блокировка номера, Замена sim-карты, Детализация счета, Замена абонентского номера. Таким образом, связь <<extend>> говорит о выполнении того или иного прецедента в зависимости от определенных условий.

Подключение абонента включает в себя Выбор оператора связи.

Составление анкеты «расширяется» вариантом использования Заключение договора.

2.2 Выявление классов - сущностей

Параллельно с моделированием вариантов использования выполняется выявление так называемых классов-сущностей, их атрибутов и взаимосвязей между ними, что представляется в виде диаграммы классов (Class diagram), использующейся для моделирования статического видения системы с точки зрения проектирования, т.е. для построения логической модели разрабатываемой системы. Она не содержит информации о временных аспектах функционирования системы. Каждый класс рассматривается в разрезе нескольких функциональных требований.

Класс (class) в языке UML служит для обозначения множества объектов, которые обладают одинаковой структурой, поведением и отношениями с объектами из других классов.

Класс-сущность - класс, определяющий типы объектов системы и различного рода связи, существующие между ними. Классы-сущности представляют собой элементы, используемые системой постоянно. Они хранят в определенный момент времени часть БД. Данные в них могут извлекаться, меняться, снова записываться. Анализ требований сводится к выявлению классов-сущностей.

Проводя глубокий анализ предметной области, я выявил следующие классы- сущности: Клиент, Физическое лицо, Юридическое лицо, Договор, Заявление, Оператор, Заявление.

Класс «Клиент» необходим для хранения информации о клиентах абонентах) системы. Он включает в себя следующие атрибуты: индекс, страна, город, область, район, улица, дом, корпус, квартира, e-mail, факс, телефон.

Так как клиентом системы может быть как частное лицо, так и организация, мною составлены такие классы как «Физическое лицо» и «Юридическое лицо». Их взаимосвязь с классом «Клиент» я покажу на диаграмме классов.

Класс «договор» является хранилищем договоров об оказаниях услуг связи . Он включает в себя следующие атрибуты: телефонный номер, тарифный план, серийный номер sim- карты, услуги связи, особые условия, срок действия договора, дата заключения.

Услуги связи имеют тип list<integer>, который обозначает тот факт, что клиент может из нескольких видов услуг выбрать нужный из списка.

Телефонный номер имеет тип integer, так как номер состоит только из целых чисел.

Классы не существуют, как правило, автономно, а взаимодействуют между собой. Потому далее была построена диаграмма классов.

Интересна связь между рассматриваемыми объектами Физическое лицо - Клиент и Юридическое лицо - Клиент. Это отношение, называется Обобщение. Оно представляет собой видовое отношение между более общим классом (суперкласс или родительский класс) и более специфическим видом класса (подкласс или дочерний класс). Подкласс является видом суперкласса. Там, где допустимо использование суперкласса, может использоваться и объект подкласса.

Обобщение делает невозможным переопределение уже заданных свойств. Атрибуты и операции, уже определенные для суперкласса, могут повторно использоваться в подклассе. Говорят, что подкласс наследует (inherit) атрибуты и методы его родительского класса. Обобщение способствует пошаговой спецификации, использованию общих свойств разными классами и лучшей локализации изменений. Обобщение изображается в виде незаполненного треугольника на конце линии отношения, присоединенной к родительскому классу. На диаграмме классов Клиент является суперклассом, a Физическое лицо и Юридическое лицо - подклассами. Классы Физическое лицо и Юридическое лицо наследуют все атрибуты класса Клиент.

Центральным классом рассматриваемой модели стал класс Договор. Факт того, что документы создаются Клиентами, а вносятся в систему Операторами показан на диаграмме существованием связи между объектами Клиент - Договор и Договор-Оператор. Кратность этой ассоциации вполне объяснима: Клиент может создать один документ или их множество (кратность в этой позиции - [1..n]), и он обязательно должен быть создан (и впоследствии введен оператором в систему), на что и указывает кратность ассоциации [1..n].

Класс Договор служит для хранения всех договоров об оказании услуг связи , по структуре абсолютно идентичных. Поэтому различие между ними устанавливается посредством атрибута тип платежного документа.

Клиент может в силу определенных обстоятельств составить заявление, но также заявление может быть и не составлено, на что указывает кратность [0..1].

Итак, формирование диаграммы классов-сущностей окончено. Мною были определены типы объектов, определяющих будущую модель базы данных, а также связи, существующие между ними. Однако построенную диаграмму классов нельзя назвать полной статической моделью системы в силу отсутствия многих важных элементов, таких как управляющие и интерфейсные классы.

2.3 Моделирование видов деятельности

Модели видов деятельности (Activity Diagram) строятся для описания общей последовательности действий для нескольких объектов и вариантов использования. На диаграммах этого типа представляются переходы потока управления от одной деятельности к другой внутри системы. Этот вид диаграмм относится к динамическим представлениям системы, и является наиболее полезным при моделировании ее функционирования, так как отражает передачу потока управления между объектами.

Основным элементом диаграммы видов деятельности является деятельность. Интерпретация этого термина зависит от той точки зрения, с которой строится данная диаграмма. На концептуальной диаграмме деятельность - это некоторая задача, которую необходимо выполнить вручную или автоматизированным способом. На диаграмме, построенной в аспекте спецификации или реализации, деятельность представляет собой некоторый метод над классом.

Диаграмма деятельностей предоставляет свободу выбора порядка выполнения. Другими словами, она только устанавливает основные правила последовательности, которым необходимо следовать. Такая возможность важна при моделировании бизнес-процессов. Среди бизнес-процессов нередко встречаются такие, которые не обязаны выполняться последовательно. В таких ситуациях данный метод хорошо работает, так как он позволяет реализовывать процессы параллельно.

Диаграммы видов деятельности являются также полезными при параллельном программировании, поскольку можно графически изобразить все ветви и определить, когда их необходимо синхронизировать.

Если при описании поведения системы имеются параллельные деятельности, то их необходимо синхронизировать. Простая линейка синхронизации показывает, что ее выходная деятельность активизируется только тогда, когда выполнены обе входные деятельности.

Диаграммы видов деятельности можно применять для описания потоков событий в вариантах использования. С помощью текстового описания можно достаточно подробно рассказать о потоке событий, но в сложных и запутанных потоках с множеством альтернативных ветвей будет трудно понять логику событий. Диаграммы видов деятельности предоставляют ту же информацию, что и текстовое описание потока событий, но в наглядной графической форме. Рассмотрим теперь модели видов деятельности, построенные для проектируемой системы.

Составление анкеты

Клиент получает форму для заполнения от оператора, после чего ему необходимо заполнить все поля данной формы. Далее оператор проверяет анкету, в случае наличия ошибок клиенту выдается новая форма. При одобрении - заключается договор об оказании услуг связи.

Рассмотрение анкеты

Оператор получает от клиента заполненную анкету, проверяет все поля. При наличии ошибок отказывает в заключении договора. В противном случае заключает договор.

Замена абонентского номера

Оператор получает от клиента заявление на замену абонентского номера, проверяет на наличие ошибок в реквизитах . Если они есть, то выдается новая форма заявления, иначе, рассматривается причина. В результате рассмотрения причины заявление могут удовлетворить, либо отклонить.

Детализация счета

Оператор получает от клиента заявление на получение детализации счета, проверяет соответствие личности и паспорта. Если паспорт не принадлежит будущему абоненту, ему отказывают. Далее идет проверка на наличие ошибок в заявлении. При их отсутствии выдается детализация счета за необходимый период. При наличии ошибок выдается новая форма заявления.

Замена SIM-карты

Оператор получает от клиента заявление на Замену sim-карты, проверяет соответствие личности и паспорта. Если паспорт не принадлежит будущему абоненту, ему отказывают. Далее идет проверка на наличие ошибок в заявлении. При их отсутствии рассматривается причина, если она удовлетворительная, то карты заменят. При наличии ошибок выдается новая форма заявления.

Выбор оператора связи

Выбор оператора связи после ознакомления со всеми возможными вариантами, изучение тарифов. Далее заключается договор об оказании услуг связи и абонент может подключиться к сети.

2.4 Моделирование взаимодействий

· в форме диаграммы последовательностей (sequence diagram), на которой основное внимание уделяется временной упорядоченности событий. На них изображают множество объектов и посланные или принятые ими сообщения. Объекты, как правило, представляют собой экземпляры классов.

· в форме диаграммы кооперации (collaboration diagram), которая отражает структурную организацию объектов, принимающих или отправляющих сообщения. На диаграмме кооперации показано множество объектов, связи между ними и сообщения, которые они посылают или получают.

Диаграммы последовательностей и кооперации относятся к динамическому виду системы. Они изоморфны, то есть их можно преобразовывать друг в друга без потери информации. Поэтому мною в работе будет рассмотрена лишь диаграмма последовательности, из которой при желании можно получить и кооперацию объектов.

Для диаграммы последовательности ключевым моментом является динамика взаимодействия объектов во времени. При этом диаграмма последовательности имеет как бы два измерения. Одно представлено слева направо в виде линии жизни (lifeline) (период времени существования) отдельного объекта, участвующего во взаимодействии, а второе - вертикальной временной осью, направленной сверху вниз. Взаимодействие объектов реализуется посредством сообщений, посылаемые одними объектами другим. Сообщения появляются в том порядке, в котором они показаны - сверху вниз.

Заключение договора

Для Заключения договора клиенту необходимо передать подписанный договор оператору, который в последствии открывает главное окно. Далее он должен выбрать регистрацию. Вводятся сведения в пограничный класс Окно регистрации окно составления договора, заполняет появившуюся форму. Система управления проверяет введенные данные и сохраняет договор. Затем в контейнерном классе Клиент сохраняется информация о новом клиенте.

Оператор открывает главное окно системы, затем окно документа, а именно окно детализации счета. Далее формирует отчет путем передачи сообщения управляющему классу Система управления критерии времени. В окне детализации отображается перечень всех звонков, удовлетворяющих требованию клиента. Документ, отобразившийся в окне, оператор может распечатать.

Блокировка номера

Оператор открывает главное окно системы, затем окно документа, а именно окно блокировки. Далее путем передачи сообщения управляющему классу Система управления, блокирует номер. Система управления выполняет заданный запрос, сохраняет свои действия и информирует об этом.

Блокировка номера

2.5 Моделирование состояний

Следующим этапом разработки является моделирование состояний, необходимая информация для которого содержится в модели классов-сущностей и модели взаимодействий. Модель классов представляет классы, которые подлежат анализу на предмет выявления нетривиального поведения, а модель взаимодействий помогает определить методы, которые могут влиять на изменение состояний классов.

Состояние можно рассматривать как отдельную ситуацию, в течение которой имеет место выполнение некоторого условия. Состояние может быть задано в виде набора конкретных значений атрибутов класса или объекта, при этом изменение их отдельных значений будет отражать изменение состояния моделируемого класса или объекта.

Следует заметить, что не каждый атрибут класса может характеризовать его состояние. Как правило, имеют значение только такие свойства элементов системы, которые отражают динамический или функциональный аспект ее поведения.

Диаграммы состояний (Statechart Diagram) определяют все возможные состояния, в которых может находиться конкретный объект, а также процесс смены состояний объекта в результате наступления некоторых событий. В большинстве объектно-ориентированных методов диаграммы состояний строятся для единственного класса и отражают динамику поведения единственного объекта.

Не следует строить диаграммы состояний для каждого класса в системе; их стоит использовать только для тех классов, поведение которых действительно интересует, и построение диаграмм состояний помогает лучше его понять. На основании анализа проектируемой системы и требований к ней, можно сказать, что интересным разработчику представляется поведение класса Договор. Рассмотрю диаграмму состояний для этого класса.

Перед созданием Договора он приобретает состояние Новый. При подписании договора обеими сторонами переходит в состояние Подписан. Действителен он будет до срока действия, после чего он может перейти в состояние Продлен либо Просрочен, Расторгнут и, соответственно, перейдет в состояние Удален.

Перед созданием и в процессе создания заявления, он приобретает состояние Новый. После подписи клиентом переходит в состояние Заполненное. При передаче его оператору, заявление переходит с состояние На рассмотрении. Если на стадии рассмотрения обнаружены ошибки, то заявление переходит в состояние Отвергнут, иначе - в состояние На обработке. При удовлетворении заявления он Исполнен, в противном случае - отвергнут.

2.6 Проектирование статической структуры