Modello di funzione - Function model
In ingegneria dei sistemi , ingegneria del software e informatica , un modello di funzione o il modello funzionale è una rappresentazione strutturata delle funzioni ( attività , azioni , processi , operazioni ) all'interno del modello di sistema o argomento.
Un modello funzione, simile con il modello di attività o modello di processo , è una rappresentazione grafica di un'impresa funzione 's entro un ambito definito. Gli scopi del modello di funzione sono descrivere le funzioni e i processi, aiutare nella scoperta delle esigenze di informazioni, aiutare a identificare le opportunità e stabilire una base per determinare i costi di prodotti e servizi.
Storia
Il modello di funzione nel campo dell'ingegneria dei sistemi e dell'ingegneria del software ha origine negli anni '50 e '60, ma l'origine della modellazione funzionale dell'attività organizzativa risale alla fine del XIX secolo.
Alla fine del XIX secolo apparvero i primi diagrammi che raffiguravano attività, azioni, processi o operazioni aziendali e nella prima metà del XX secolo emersero i primi metodi strutturati per documentare le attività dei processi aziendali. Uno di questi metodi era il diagramma del processo di flusso , introdotto da Frank Gilbreth ai membri dell'American Society of Mechanical Engineers (ASME) nel 1921 con la presentazione, intitolata "Process Charts-First Steps in Finding the One Best Way". Gli strumenti di Gilbreth hanno trovato rapidamente la loro strada nei curricula di ingegneria industriale .
L'emergere del campo dell'ingegneria dei sistemi può essere fatto risalire ai Bell Telephone Laboratories negli anni '40. La necessità di identificare e manipolare le proprietà di un sistema nel suo insieme, che in progetti ingegneristici complessi può differire notevolmente dalla somma delle proprietà delle parti, ha motivato varie industrie ad applicare la disciplina. Uno dei primi a definire il modello di funzione in questo campo fu l'ingegnere britannico William Gosling . Nel suo libro The design of engineering systems (1962, p. 25) ha affermato:
- Un modello funzionale deve quindi raggiungere due obiettivi per essere utile. Deve fornire una meccanica di descrizione del throughput in grado di definire completamente il primo e l'ultimo stato del throughput, e forse alcuni degli stati intermedi. Deve anche offrire alcuni mezzi attraverso i quali qualsiasi input, correttamente descritto in termini di questa meccanica, può essere utilizzato per generare un output che è una descrizione altrettanto corretta dell'output che il sistema reale avrebbe dato per l'input in questione. Si può anche notare che ci sono altre due cose che un modello funzionale può fare, ma che non sono necessarie per tutti i modelli funzionali. Quindi un tale sistema può, ma non è necessario, descrivere le prestazioni del sistema oltre che all'ingresso e all'uscita, e può anche contenere una descrizione dell'operazione che ciascun elemento esegue sulla velocità, ma ancora una volta non lo è.
Uno dei primi modelli di funzione ben definiti è stato il diagramma a blocchi di flusso funzionale (FFBD) sviluppato dalla TRW Incorporated legata alla difesa negli anni '50. Negli anni '60 è stato sfruttato dalla NASA per visualizzare la sequenza temporale degli eventi nei sistemi spaziali e nelle missioni di volo. È inoltre ampiamente utilizzato nell'ingegneria dei sistemi classica per mostrare l'ordine di esecuzione delle funzioni di sistema.
Argomenti di modellazione funzionale
Prospettiva funzionale
Nei sistemi di ingegneria e ingegneria del software un modello funzione viene creato con un funzionale prospettiva di modellazione . La prospettiva funzionale è una delle prospettive possibili nella modellazione dei processi aziendali , altre prospettive sono ad esempio comportamentali, organizzative o informative.
Una prospettiva di modellazione funzionale si concentra sulla descrizione del processo dinamico . Il concetto principale in questa prospettiva di modellazione è il processo, questo potrebbe essere una funzione, trasformazione, attività, azione, compito ecc. Un noto esempio di linguaggio di modellazione che impiega questa prospettiva sono i diagrammi di flusso di dati .
La prospettiva utilizza quattro simboli per descrivere un processo, questi sono:
- Processo: illustra la trasformazione dall'input all'output.
- Store: raccolta dati o qualche tipo di materiale.
- Flusso: movimento di dati o materiale nel processo.
- Entità esterna: esterna al sistema modellato, ma interagisce con esso.
Ora, con questi simboli, un processo può essere rappresentato come una rete di questi simboli. Questo processo scomposto è un DFD, diagramma di flusso di dati.
Nel Dynamic Enterprise Modeling viene fatta una divisione nel modello di controllo , modello di funzione, modello di processo e modello organizzativo .
Decomposizione funzionale
La scomposizione funzionale si riferisce in generale al processo di risoluzione di una relazione funzionale nelle sue parti costitutive in modo tale che la funzione originale possa essere ricostruita da quelle parti mediante la composizione della funzione . In generale, questo processo di scomposizione viene intrapreso sia allo scopo di ottenere una visione dell'identità dei componenti costitutivi, sia allo scopo di ottenere una rappresentazione compressa della funzione globale, un compito che è fattibile solo quando i processi costitutivi possiedono un certo livello di modularità .
La scomposizione funzionale ha un ruolo di primo piano nella programmazione informatica , dove uno degli obiettivi principali è quello di modularizzare i processi nella massima misura possibile. Ad esempio, un sistema di gestione della biblioteca può essere suddiviso in un modulo di inventario, un modulo di informazioni sull'utente e un modulo di valutazione delle tasse. Nei primi decenni della programmazione informatica, questa si manifestava come "l'arte del subroutine", come veniva chiamata da alcuni eminenti professionisti.
La scomposizione funzionale dei sistemi di ingegneria è un metodo per analizzare i sistemi di ingegneria. L'idea di base è provare a dividere un sistema in modo tale che ogni blocco dello schema a blocchi possa essere descritto senza un "e" o "o" nella descrizione.
Questo esercizio costringe ogni parte del sistema ad avere una funzione pura . Quando un sistema è composto da funzioni pure, queste possono essere riutilizzate o sostituite. Un normale effetto collaterale è che le interfacce tra i blocchi diventano semplici e generiche. Poiché le interfacce di solito diventano semplici, è più facile sostituire una funzione pura con una funzione simile.
Metodi di modellazione funzionale
L'approccio funzionale è esteso in più tecniche diagrammatiche e notazioni di modellazione. Questa sezione fornisce una panoramica delle tecniche importanti in ordine cronologico.
Schema a blocchi funzione
Un diagramma a blocchi funzionale è un diagramma a blocchi , che descrive le funzioni e le interrelazioni di un sistema . Lo schema a blocchi funzionale può rappresentare:
- Funzioni di un sistema rappresentato da blocchi
- Elementi di input e output di un blocco raffigurato con linee e
- Relazioni tra le funzioni
- Sequenze funzionali e percorsi per materia e/o segnali
Il diagramma a blocchi può utilizzare simboli schematici aggiuntivi per mostrare proprietà particolari.
I diagrammi a blocchi funzione specifici sono il classico diagramma a blocchi di flusso funzionale e il diagramma a blocchi funzione (FBD) utilizzato nella progettazione di controllori logici programmabili .
Diagramma a blocchi di flusso funzionale
Il diagramma a blocchi di flusso funzionale (FFBD) è un diagramma di flusso a più livelli, sequenziato nel tempo, passo dopo passo del flusso funzionale del sistema . Il diagramma è stato sviluppato negli anni '50 e ampiamente utilizzato nell'ingegneria dei sistemi classica . Lo schema a blocchi di flusso funzionale è indicato anche come diagramma di flusso funzionale , schema a blocchi funzionale , e flusso funzionale .
I diagrammi a blocchi di flusso funzionale (FFBD) di solito definiscono le sequenze operative e di supporto dettagliate e dettagliate per i sistemi , ma sono anche utilizzati efficacemente per definire i processi nello sviluppo e nella produzione di sistemi. Anche i processi di sviluppo del software utilizzano ampiamente gli FFBD. Nel contesto del sistema, le fasi del flusso funzionale possono includere combinazioni di hardware , software , personale , strutture e/o procedure.
Nel metodo FFBD, le funzioni sono organizzate e rappresentate dal loro ordine logico di esecuzione. Ogni funzione viene mostrata rispetto alla sua relazione logica con l'esecuzione e il completamento di altre funzioni. Un nodo etichettato con il nome della funzione rappresenta ciascuna funzione. Le frecce da sinistra a destra mostrano l'ordine di esecuzione delle funzioni. I simboli logici rappresentano l'esecuzione sequenziale o parallela di funzioni.
HIPO e oPO
HIPO per l'output del processo di input gerarchico è una tecnica di documentazione e ausilio alla progettazione dell'analisi dei sistemi popolare degli anni '70 per rappresentare i moduli di un sistema come una gerarchia e per documentare ciascun modulo.
È stato utilizzato per sviluppare requisiti, costruire il design e supportare l'implementazione di un sistema esperto per dimostrare il rendez-vous automatizzato. La verifica è stata quindi condotta sistematicamente a causa del metodo di progettazione e attuazione.
La progettazione complessiva del sistema è documentata utilizzando grafici HIPO o grafici di struttura . Il grafico della struttura è simile nell'aspetto a un organigramma, ma è stato modificato per mostrare ulteriori dettagli. I grafici di struttura possono essere utilizzati per visualizzare diversi tipi di informazioni, ma sono usati più comunemente per rappresentare strutture di dati o strutture di codice.
Grafico N 2
Il Grafico N 2 è un diagramma a forma di matrice , che rappresenta le interfacce funzionali o fisiche tra gli elementi del sistema. Viene utilizzato per identificare, definire, tabulare, progettare e analizzare sistematicamente interfacce funzionali e fisiche. Si applica alle interfacce di sistema e alle interfacce hardware e/o software .
Il diagramma N 2 è stato ampiamente utilizzato per sviluppare interfacce dati, principalmente nelle aree software . Tuttavia, può essere utilizzato anche per sviluppare interfacce hardware. Il grafico di base N 2 è mostrato in Figura 2. Le funzioni del sistema sono poste sulla diagonale; il resto dei quadrati nella matrice N × N rappresentano gli ingressi e le uscite dell'interfaccia.
Analisi strutturata e tecnica di progettazione
L'analisi strutturata e la tecnica di progettazione (SADT) è una metodologia di ingegneria del software per descrivere i sistemi come una gerarchia di funzioni, una notazione diagrammatica per costruire uno schizzo per un'applicazione software. Offre elementi costitutivi per rappresentare entità e attività e una varietà di frecce per mettere in relazione i riquadri. Queste caselle e frecce hanno una semantica informale associata . SADT può essere utilizzato come strumento di analisi funzionale di un dato processo, utilizzando livelli successivi di dettaglio. Il metodo SADT consente di definire le esigenze degli utenti per gli sviluppi IT, che viene utilizzato nei Sistemi Informativi industriali, ma anche di spiegare e presentare i processi e le procedure di fabbricazione di un'attività.
Il SADT fornisce una visione funzionale specifica di qualsiasi impresa descrivendo le funzioni e le loro relazioni in un'azienda. Queste funzioni soddisfano gli obiettivi di un'azienda, come le vendite, la pianificazione degli ordini, la progettazione del prodotto, la produzione di parti e la gestione delle risorse umane. Il SADT può rappresentare semplici relazioni funzionali e può riflettere dati e controllare le relazioni di flusso tra diverse funzioni. Il formalismo IDEF0 si basa su SADT, sviluppato da Douglas T. Ross nel 1985.
IDEF0
IDEF0 è una metodologia di modellazione funzionale per descrivere le funzioni di produzione , che offre un linguaggio di modellazione funzionale per l'analisi, lo sviluppo, la reingegnerizzazione e l'integrazione dei sistemi informativi ; processi di business; o analisi di ingegneria del software. Fa parte della famiglia IDEF di linguaggi di modellazione nel campo dell'ingegneria del software e si basa sul linguaggio di modellazione funzionale SADT .
Il metodo IDEF0 Functional Modeling è progettato per modellare le decisioni, le azioni e le attività di un'organizzazione o di un sistema. È stato derivato dalla consolidata tecnica di analisi e progettazione strutturata del linguaggio di modellazione grafica (SADT) sviluppata da Douglas T. Ross e SofTech, Inc. Nella sua forma originale, IDEF0 include sia una definizione di un linguaggio di modellazione grafica ( sintassi e semantica ) sia un descrizione di una metodologia completa per lo sviluppo di modelli. L'US Air Force ha incaricato gli sviluppatori di SADT di sviluppare un metodo di modello funzionale per analizzare e comunicare la prospettiva funzionale di un sistema. IDEF0 dovrebbe aiutare nell'organizzazione dell'analisi del sistema e promuovere una comunicazione efficace tra l'analista e il cliente attraverso dispositivi grafici semplificati.
Design assiomatico
La progettazione assiomatica è un processo di decomposizione funzionale gerarchico dall'alto verso il basso utilizzato come framework di sintesi della soluzione per l'analisi, lo sviluppo, la reingegnerizzazione e l'integrazione di prodotti, sistemi informativi, processi aziendali o soluzioni di ingegneria del software. La sua struttura è matematicamente adatta ad analizzare l'accoppiamento tra funzioni al fine di ottimizzare la robustezza architetturale di potenziali modelli di soluzione funzionale.
Tipi di modelli correlati
Nel campo dell'ingegneria dei sistemi e del software sono stati definiti numerosi modelli funzionali e funzionali specifici e modelli strettamente correlati. Qui verranno spiegati solo alcuni tipi generali.
Modello di funzione aziendale
Un Business Function Model (BFM) è una descrizione generale o una categoria di operazioni eseguite di routine per svolgere la missione di un'organizzazione. Essi "forniscono una struttura concettuale per l'identificazione delle funzioni aziendali generali ". Può mostrare i processi aziendali critici nel contesto delle funzioni dell'area aziendale. I processi nel modello delle funzioni aziendali devono essere coerenti con i processi nei modelli della catena del valore. I processi sono un gruppo di attività commerciali correlate eseguite per produrre un prodotto finale o per fornire un servizio. A differenza delle funzioni aziendali che vengono svolte in modo continuativo, i processi sono caratterizzati dal fatto di avere un inizio specifico e un punto finale contrassegnati dalla consegna di un output desiderato. La figura a destra illustra la relazione tra i processi aziendali, le funzioni aziendali e il modello di riferimento aziendale dell'area aziendale.
Modello e notazione dei processi aziendali
Business Process Model and Notation (BPMN) è una rappresentazione grafica per specificare i processi aziendali in un flusso di lavoro . BPMN è stato sviluppato da Business Process Management Initiative (BPMI) ed è attualmente gestito dall'Object Management Group da quando le due organizzazioni si sono fuse nel 2005. La versione attuale di BPMN è 2.0.
La specifica Business Process Model and Notation (BPMN) fornisce una notazione grafica per specificare i processi aziendali in un Business Process Diagram (BPD). L'obiettivo di BPMN è supportare la gestione dei processi aziendali sia per gli utenti tecnici che per gli utenti aziendali fornendo una notazione intuitiva per gli utenti aziendali ma in grado di rappresentare semantiche di processi complessi. La specifica BPMN fornisce anche una mappatura tra i grafici della notazione ai costrutti sottostanti dei linguaggi di esecuzione, in particolare BPEL4WS .
Modello di riferimento aziendale
Un modello di riferimento aziendale è un modello di riferimento, che si concentra sugli aspetti funzionali e organizzativi del core business di un'impresa , un'organizzazione di servizi o un'agenzia governativa . Nell'ingegneria aziendale un modello di riferimento aziendale fa parte di un Enterprise Architecture Framework o Architecture Framework , che definisce come organizzare la struttura e le viste associate a un'Enterprise Architecture .
Un modello di riferimento in generale è un modello di qualcosa che incarna l'obiettivo o l'idea di base di qualcosa e può quindi essere considerato come un riferimento per vari scopi. Un modello di riferimento aziendale è un mezzo per descrivere le operazioni aziendali di un'organizzazione, indipendentemente dalla struttura organizzativa che le esegue. Altri tipi di modello di riferimento aziendale possono anche rappresentare la relazione tra i processi aziendali, le funzioni aziendali e il modello di riferimento aziendale dell'area aziendale. Questi modelli di riferimento possono essere costruiti a strati e offrono una base per l'analisi dei componenti del servizio, della tecnologia, dei dati e delle prestazioni.
Modello funzione operatore
L' Operator Function Model (OFM) si propone come alternativa alle tradizionali tecniche di task analysis utilizzate dagli ingegneri dei fattori umani . Un modello di funzione dell'operatore tenta di rappresentare in forma matematica come un operatore potrebbe scomporre un sistema complesso in parti più semplici e coordinare le azioni di controllo e le configurazioni del sistema in modo da ottenere prestazioni complessive del sistema accettabili. Il modello rappresenta i problemi di base della rappresentazione della conoscenza, del flusso di informazioni e del processo decisionale in sistemi complessi. Miller (1985) suggerisce che la struttura di rete può essere pensata come una possibile rappresentazione del modello interno del sistema di un operatore più una struttura di controllo che specifica come il modello viene utilizzato per risolvere i problemi decisionali che comprendono le funzioni di controllo dell'operatore.
Guarda anche
- Modello funzionale bus
- Modellazione dei processi aziendali
- Modello di dati
- Modellazione aziendale
- Architettura software funzionale
- Modello di funzione polinomiale
- Modello funzionale razionale
- Modellazione scientifica
- Linguaggio di modellazione unificato
- Visualizza modello
Riferimenti
Questo articolo incorpora materiale di pubblico dominio dal sito web del National Institute of Standards and Technology https://www.nist.gov .
Questo articolo incorpora materiale di pubblico dominio dal documento della Federal Aviation Administration : "Operator Function Model (OFM)" .
