功能模型

系统工程软件工程, 和计算机科学, 一个功能模型或者功能模型是一个结构化表示功能活动动作,流程,操作)在建模中系统或主题区域。[1]

“维持可乐备件”过程的函数模型的示例IDEF0符号。

功能模型,类似于活动模型或者过程模型,是一个图形表示企业在定义的范围内的功能。功能模型的目的是描述功能和流程,帮助发现信息需求,帮助确定机会并为确定产品和服务成本建立基础。[2]

历史

系统工程和软件工程领域的功能模型起源于1950年代和1960年代,但组织活动的功能建模的起源可以追溯到19世纪后期。

在19世纪后期,第一幅图显示了图像的业务活动,行动,过程或运营,在20世纪上半叶,出现了记录业务流程活动的第一个结构化方法。其中一种方法是流程图,引入弗兰克·吉尔布雷斯给成员美国机械工程师学会(ASME)在1921年的演讲中,标题为“过程图表 - 找到一个最佳方法的第一个步骤”。[3]吉尔布雷斯的工具很快就进入了工业工程课程。

领域的出现系统工程可以追溯到贝尔电话实验室在1940年代。[4]需要识别和操纵整个系统的属性,在复杂的工程项目中可能与零件属性的总和有很大不同,激发了各个行业应用该学科。[5]英国工程师是第一个定义该功能模型的最早定义功能模型威廉·高斯林(William Gosling)。在他的书中工程系统的设计(1962年,第25页)他说:

因此,功能模型必须实现两个目标才能使用。它必须提供能够完全定义第一个和最后一个吞吐量状态的吞吐量描述机制,也许还有一些干预状态。它还必须提供某种手段,通过这些方法,可以使用该机制正确描述的任何输入可以用于生成输出,该输出是对实际系统将为相关输入提供的输出同样正确描述的输出。也可能注意到,功能模型可能会做其他两件事,但所有功能模型并不是必需的。因此,这样的系统可以(但不需要)描述除输入和输出以外的系统吞吐量,并且它也可能包含每个元素在吞吐量上执行的操作的描述,但这再次不是。[6]

第一个定义明确的功能模型之一是功能流块图(FFBD)由国防相关的trw在1950年代成立。[7]在1960年代,它被NASA可视化太空系统和飞行任务中事件的时间顺序。[8]它在古典中被广泛使用系统工程显示系统函数执行的顺序。[9]

功能建模主题

功能视角

系统工程软件工程使用功能创建功能模型建模的观点。功能视角是可能的观点之一业务流程建模,其他观点是行为,组织或信息性。[10]

功能建模的观点集中于描述动态过程。该建模角度的主要概念是过程,这可能是一个功能,转换,活动,动作,任务。数据流程图.

该视角使用四个符号来描述一个过程,这些过程是:

  • 过程:说明从输入到输出的转换。
  • 商店:数据收集或某种材料。
  • 流程:在此过程中数据或材料的移动。
  • 外部实体:建模系统外部,但与之交互。

现在,使用这些符号,可以将过程表示为这些符号的网络。该分解过程是DFD,数据流程图。

系统分析中功能分解的示例。

动态企业建模在控制模型,函数模型,过程模型和组织模型。

功能分解

功能分解广泛地指解决的过程功能与其组成部分之间的关系,以使原始功能可以通过这些部分重建原始功能功能组成。通常,为了洞悉组成部分的身份,还是出于获得全局功能的压缩表示,才能实现这种分解过程某些水平模块化.

功能分解电脑编程,主要目标是模块化最大程度的过程。例如,图书馆管理系统可以分解为库存模块,赞助人信息模块和费用评估模块。在计算机编程的几十年中,这被表现为一些著名从业者所说的“次级艺术”。

工程系统的功能分解是一种分析工程系统的方法。基本思想是尝试以这样的方式将系统划分,以使框图的每个块可以在描述中没有“和”或“或”中描述。

这种练习迫使系统的每个部分都有纯净的功能。当系统由纯函数组成时,可以重复使用或更换。通常的副作用是块之间的接口变得简单而通用。由于接口通常变得简单,因此更容易用相关的相似功能替换纯函数。

功能建模方法

功能方法在多种图表技术和建模符号中扩展。本节概述了按时间顺序排列的重要技术。

功能框图

态度控制和操纵电子系统的功能框图双子座航天器。 1962年6月。

一个功能框图是一个框图,描述了一个的功能和相互关系系统。功能框图可以图片:[11]

  • 块图形的系统功能
  • 用线图所示的块的输入,
  • 9个功能之间的关系
  • 物质和 /或信号的功能序列和路径[12]

框图可以使用其他原理图符号来显示特定属性。

特定功能框图是经典功能流块图,和功能框图(FBD)用于设计可编程逻辑控制器.

功能流块图

功能流块图(FFBD)是一个多层,时间序列的,逐步的流程图系统的功能流。[14]该图在1950年代开发,并广泛用于古典系统工程。功能流框图也称为功能流程图功能框图, 和功能流.[15]

功能流框图(FFBD)通常定义详细的,分步操作和支持序列系统,但它们也有效地用于定义开发和生产系统中的过程。这软件开发过程也广泛使用FFBD。在系统上下文中,功能流步骤可能包括硬件软件人员,设施和/或程序。

在FFBD方法中,该函数由其逻辑执行顺序组织和描述。每个函数都在其与其他功能的执行和完成有关的逻辑关系方面显示。标记为功能名称的节点描绘了每个函数。从左到右的箭头显示函数执行顺序。逻辑符号代表函数的顺序或并行执行。[16]

Hipo和Opo

扩展IPO型号.

Hipo为了分层输入过程输出是1970年代流行的系统分析设计援助和文档技术[17]代表一个模块系统作为一个等级制度并用于记录每个模块。[18]

它被用来制定需求,构建设计和支持专家系统的实施,以展示自动化合作。然后由于设计和实施方法而系统地进行验证。[19]

使用HIPO图表或结构图。结构图的外观与组织图相似,但已修改以显示其他细节。结构图可用于显示几种类型的信息,但最常用于图表数据结构或代码结构。[18]

n2图表

图2. n2图表定义。[20]

n2图表是一个形状的图矩阵,代表系统元素之间的功能或物理接口。它用于系统地识别,定义,制表,设计和分析功能和物理接口。它适用于系统接口硬件和/或软件接口。[14]

然后2图已广泛用于开发数据接口,主要在软件区域。但是,它也可以用于开发硬件接口。基本n2图表如图2所示。系统函数放置在对角线上;N×N矩阵中的其余正方形表示接口输入和输出。[20]

结构化分析和设计技术

SADT基元。

结构化分析和设计技术(SADT)是软件工程方法用于描述系统作为函数的层次结构,示意图用于为软件应用程序构造草图的符号。它提供了代表实体和活动的构建块,以及各种箭头以关联框。这些盒子和箭头有相关的非正式语义.[21]SADT可以使用连续的细节级别用作给定过程的功能分析工具。SADT方法允许定义用户对IT开发的需求,该开发项目用于工业信息系统中,还可以解释和介绍活动的制造过程,程序。[22]

SADT通过描述公司中的功能及其关系来提供任何企业的特定功能视图。这些功能实现了公司的目标,例如销售,订单计划,产品设计,部分制造和人力资源管理。SADT可以描述简单的功能关系,并可以反映不同功能之间的数据和控制流关系。这IDEF0形式主义是基于SADT,由道格拉斯·罗斯(Douglas T. Ross)1985年。[23]

IDEF0

IDEF0图示例

IDEF0是一个功能建模描述方法制造业功能,提供功能建模语言用于分析,开发,重新设计和集成信息系统;业务流程;或软件工程分析。[24]这是IDEF在该领域的建模语言家族软件工程,并建立在功能建模语言建设上萨特.

IDEF0功能建模方法旨在建模组织或系统的决策,动作和活动。[25]它源自已建立的图形建模语言结构化分析和设计技术(SADT)由道格拉斯·罗斯(Douglas T. Ross)Softech,Inc。IDEF0以其原始形式包括图形建模语言的定义(句法语义)以及开发模型的综合方法的描述。[1]美国空军委托SADT开发人员开发一种函数模型方法,用于分析和传达系统的功能观点。IDEF0应通过简化的图形设备帮助组织系统分析并促进分析师与客户之间的有效沟通。[25]

公理设计

公理设计是一个自上而下的层次功能分解过程,用作分析,开发,重新设计和集成产品,信息系统,业务流程或软件工程解决方案的解决方案合成框架。[26]它的结构在数学上适合分析函数之间的耦合,以优化潜在功能解决方案模型的架构鲁棒性。

相关类型的模型

在系统和软件工程领域中,已经定义了许多特定功能和功能模型以及密切相关的模型。这里只能解释几种一般类型。

业务功能模型

一个业务功能模型(BFM)是经常执行组织任务的一般描述或类别的操作类别。他们“为识别一般提供了概念结构业务功能”。[27]它可以显示关键业务流程在业务领域的背景下。业务函数模型中的过程必须与价值链模型中的过程一致。流程是一组相关的业务活动,以生产最终产品或提供服务。与持续执行的业务功能不同,过程的特征是它们具有特定的起点和终点,并以所需输出的交付为标志。右侧的数字描述了业务流程,业务功能和业务领域的业务参考模型之间的关系。[28]

业务流程模型和符号

业务流程模型和符号(bpmn)是图示用于指定业务流程在一个工作流程。 BPMN由业务流程管理计划(BPMI),目前由对像管理组由于两个组织在2005年合并。当前版本的BPMN为2.0。[29]

业务流程模型和符号(BPMN)规范提供了用于指定的图形表示法业务流程在业务过程图(BPD)中。[30]BPMN的目的是通过提供对业务用户直观但能够代表复杂流程语义的符号来支持技术用户和业务用户的业务流程管理。BPMN规范还提供了符号图形与执行语言的基础结构之间的映射,尤其是bpel4ws.[31]

业务参考模型

这个fea业务参考模型描述业务流程,业务功能和业务领域的业务参考模型之间的关系。

一个业务参考模型是一个参考模型,集中于该功能和组织方面核心业务一个企业服务组织或者政府机构。在企业工程中,业务参考模型是企业体系结构框架或者建筑框架,定义如何组织结构和视图与An相关联企业架构.

一个参考模型通常,是一种体现某事的基本目标或思想的模型,然后可以作为各种目的的参考视为参考。业务参考模型是描述商业运营一个组织,独立于组织结构执行它们。其他类型的业务参考模型也可以描述业务流程,业务功能,以及商业领域的业务参考模型。这些参考模型可以在层中构建,并为分析服务组件,技术,数据和性能提供基础。

操作员功能模型

操作员功能模型(OFM)被提议作为传统的替代品任务分析使用的技术人为因素工程师。操作员函数模型试图以数学形式表示操作员如何将复杂的系统分解为更简单的零件,并协调控制操作和系统配置,从而实现可接受的整体系统性能。该模型代表了复杂系统中知识表示,信息流和决策的基本问题。Miller(1985)建议可以将网络结构视为操作员的可能表示内部模型系统加上控制结构,该结构指定了如何使用模型来解决构成操作员控制功能的决策问题。[32]

也可以看看

参考

Public Domain本文合并公共领域材料来自国家标准研究所.

Public Domain本文合并公共领域材料操作员功能模型(OFM).美国联邦航空管理局.

  1. ^一个bFIPS出版183存档2009-02-27在Wayback Machine美国国家标准技术研究所(NIST)于1993年12月发行IDEFø。
  2. ^IDEF0功能模型的读者指南。 2008年11月27日访问。
  3. ^Ben B. Graham(2002)。详细过程图表。第2页。
  4. ^Schlager,J。(1956年7月)。“系统工程:现代发展的关键”。ire交易.EM-3(3):64–66。doi10.1109/IRET-EM.1956.5007383.S2CID 51635376.
  5. ^亚瑟·D·霍尔(1962)。系统工程的方法。范·诺斯特兰德·莱恩霍尔德。ISBN 0-442-03046-0.
  6. ^威廉·高斯林(William Gosling)(1962)工程系统的设计。 p。 23
  7. ^蒂姆·韦尔基(Tim Weilkiens)(2008)。使用SYSML/UML的系统工程:建模,分析,设计。第287页。
  8. ^哈罗德·栗子(1967)。系统工程方法。第254页。
  9. ^Thomas Dufresne&James Martin(2003)。“电子商务的过程建模”存档2006年12月20日,Wayback Machine。INFS 770信息系统工程方法:知识管理和电子商务。2003年春季
  10. ^过程观点。在:元模型和方法工程,Minna Koskinen,2000年。
  11. ^詹姆斯·佩罗佐(James Perozzo)(1994)电子设备故障排除的完整指南。 p。 72
  12. ^威廉·H·冯·阿尔文(William H. von Alven)(1964)可靠性工程解释:“功能框图显示功能序列和信号路径,并并行绘制并联的项目”(第286页)
  13. ^系统工程基础。存档2007年9月27日,在Wayback Machine国防大学出版社,2001年
  14. ^一个b本文的第一个版本完全基于NAS系统工程手册部分4.4版3.1 06/06/06。
  15. ^整个开发过程中使用的任务分析工具。 FAA2008。检索2008年9月25日。
  16. ^FAA(2006)。NAS系统工程手册部分4.4版3.1 06/06/06。
  17. ^IBM Corporation(1974)。HIPO-设计辅助和文档技术,出版物编号GC20-1851,IBM Corporation,White Plains,NY,1974年。
  18. ^一个b桑迪亚国家实验室(1992)。Sandia软件指南第5卷工具,技术和方法论存档2009-08-25Wayback MachineSandia报告了85–2348QUC – 32
  19. ^玛丽·安德温(Mary Ann Goodwin)和查尔斯·罗伯逊(Charles C. Robertson)(1986)。专家系统验证问题在操作环境中。 NASA纸N88-17234。
  20. ^一个bNASA(1995)。“功能分析技术”。在:NASA系统工程手册存档2008-12-17在Wayback Machine1995年6月。第142页。
  21. ^约翰·米洛普洛斯(John Mylopoulos)(2004)。概念建模III。结构化分析和设计技术(SADT)。检索2008年9月21日。
  22. ^萨特在free-logistics.com上。检索2008年9月21日。
  23. ^加夫里尔·萨尔文迪(Gavriel Salvendy)(2001)。工业工程手册:技术和运营管理。。第508页。
  24. ^系统工程基础。存档2007年9月27日,在Wayback Machine国防大学出版社,1999年。
  25. ^一个bVarun Grover威廉·凯廷格(William J. Kettinger)(2000)。流程思考:信息时代的业务变化的获胜观点。第168页。
  26. ^Suh(1999)。公理设计:进步和应用,牛津大学出版社,2001年,ISBN0-19-513466-4
  27. ^Paul Grefen(2010)掌握电子商务。 p。 5-10
  28. ^美国内政部(2000- 2008年)分析业务并定义目标业务环境。 2008年11月27日访问。
  29. ^“ BPMN信息”。存档原本的在2008-12-18。检索2008-11-02.
  30. ^理查德·辛普森(Richard C. Simpson)(2004)。机组程序的XML表示。最终报告NASA教师奖学金计划 - 2004年。约翰逊航天中心。
  31. ^S.A. White,“业务流程建模符号(BPMN)”,in:业务流程管理计划(BPMI)2004年5月3日。
  32. ^操作员功能模型(OFM)存档2009-01-21在Wayback Machine。 2008年11月27日访问。