Vom Modellieren von Prozessen zur Gestaltung eines automatisierten Systems (Teil 1)

„Ein Tag im Leben eines Eichhörnchens“ oder von der Modellierung von Prozessen zur Projektierung eines automatisierten Systems zur Erfassung von materiellen Werten „Eichhörnchen-1.0“ (Teil 1)

Es wurde eine Illustration zu „Die Geschichte vom Zaren Saltan“ von A.S. Puschkin verwendet, Verlag „Kinderliteratur“, Moskau, 1949, Leningrad, Zeichnungen von K. Kuznetsov

Was hat die „Eichhörnchen“ damit zu tun?

Lassen Sie mich sofort erklären, was die „Eichhörnchen“ damit zu tun hat. Ich stieß im Internet auf amüsante Projekte zur UML-Studie, die sich auf die Themen aus Märchen stützen (zum Beispiel, hier [1]), und ich beschloss, meinen Studenten ein ähnliches Beispiel vorzubereiten, damit sie zunächst drei Arten von Diagrammen studieren können: Aktivitätsdiagramm, Anwendungsfalldiagramm und Klassendiagramm. Ich übersetze die Namen der Diagramme absichtlich nicht ins Russische, um Streitigkeiten über die „Übersetzungsschwierigkeiten“ zu vermeiden. Wofür was ist – ich werde das später etwas erläutern. In diesem Beispiel benutze ich die Umgebung Enterprise Architect von der australischen Firma Sparx Systems [2] – ein gutes Werkzeug zu einem angemessenen Preis. Im Rahmen des Unterrichts verwende ich Modelio [3], ein ordentliches kostenloses Werkzeug für objektorientiertes Design, das die UML2.0- und BPMN-Standards unterstützt, ohne übermäßige grafische Möglichkeiten, aber völlig ausreichend, um die Grundlagen der Sprache zu lernen.

Wir planen, die Aktivitäten zur Erfassung materieller Werte zu automatisieren, die in diesen Prozessen auftreten.

…
Die Insel liegt im Meer, (E1, E2)
Die Stadt auf der Insel steht (E3, E1)
Mit goldenen Kuppeln, (E4)
Mit Türmen und Gärten; (E5, E6)
Eine Fichte wächst vor dem Palast, (E7, E8)
Und unter ihr ein kristallines Haus; (E9)
Dort lebt ein zahmes Eichhörnchen, (A1)
Und was für ein Scherzkeks! (A1)
Das Eichhörnchen singt Lieder, (P1, A1)
Und nagt immer an Nüssen, (P2)
Und die Nüsse sind nicht einfach, (C1)
Alle Schalen sind golden, (C2)
Die Kerne sind reine Smaragde; (C3)
Die Diener bewachen das Eichhörnchen, (P3, A2)
Sie dienen ihm mit allerlei Diensten (P4)
Und der strenge Prokurator ist bereit (A3)
Genau Buch über die Nüsse; (P5, C1)
Ehre gebührt dem Heer; (P6, A4)
Aus den Schalen gießen sie Münzen, (P7, C2, C4)
Und lassen sie in der Welt verwenden; (P8)
Die Mädchen streuen Smaragde (P9, A5, C3)
In die Schatzkammern, und unter den Haufen; (E10, E11)
…
(A.S. Puschkins „Die Geschichte vom Zaren Saltan, über seinen ruhmvollen und mächtigen Helden Fürsten Guidon Saltanowitsch und über die schöne Prinzessin Schwan“, die Arbeit an dem Märchen wurde vermutlich 1822 begonnen, das Märchen wurde erstmals von Puschkin in der Anthologie „Gedichte von A. Puschkin“ (Bd. III, 1832, S. 130–181) veröffentlicht) – 10 Jahre vom Konzept zur Veröffentlichung, übrigens!)

Ein wenig über die Codes, die rechts von den Zeilen geschrieben sind. "A" (von "Actor") bedeutet, dass in der Zeile Informationen über einen Teilnehmer des Prozesses enthalten sind. "C" (von "Class") – Informationen über Objekte von Klassen, die im Verlauf der Prozesse bearbeitet werden. "E" (von "Environment") – Informationen über Objekte von Klassen, die die Umgebung der Prozesse charakterisieren. "P" (von "Process") – Informationen über die Prozesse selbst.

Übrigens, die genaue Definition eines Prozesses beansprucht auch, der Grund für methodologische Streitigkeiten zu sein, zumindest weil es verschiedene Arten von Prozessen gibt: Geschäfts-, Produktions-, technische usw. (ein Beispiel dafür könnte sein, hier [4] und hier [5]). Um eine Kontroversen zu vermeiden, vereinbaren wir, dass der Prozess uns aus der Sicht seiner Wiederholbarkeit über die Zeit und der Notwendigkeit zur Automatisierung interessiert, d.h. die Durchführung eines Teils der Prozessoperationen auf ein automatisiertes System zu übertragen.

Notizen zur Anwendung des Aktivitätsdiagramms

Lassen Sie uns mit der Modellierung unseres Prozesses beginnen und dafür das Aktivitätsdiagramm verwenden. Zuerst erkläre ich, wie die oben genannten Codes in das Modell integriert werden. Es ist einfacher, dies anhand eines grafischen Beispiels zu erläutern, und nebenbei schauen wir uns einige (fast alle, die wir benötigen) Elemente des Aktivitätsdiagramms an.
Analysieren wir den folgenden Abschnitt:

…
Das Eichhörnchen singt Lieder, (P1, A1)
Und nagt immer an Nüssen, (P2)
Und die Nüsse sind nicht einfach, (C1)
Alle Schalen sind golden, (C2)
Die Kerne sind reine Smaragde; (C3)
…

Wir haben zwei Schritte des Prozesses P1 und P2, Teilnehmer A1 und Objekte von drei verschiedenen Klassen: ein Objekt der Klasse C1 tritt in den Schritt ein, die Objekte der Klassen C2 und C3 entstehen am Ausgang, als Ergebnis der Tätigkeit dieses Schrittes P2 unseres Prozesses. Für das Diagramm verwenden wir die folgenden modellierenden Elemente.

Der Abschnitt unseres Prozesses kann etwa so dargestellt werden (Abbildung 1).

Abbildung 1. Abschnitt des Aktivitätsdiagramms

Um den Raum zu organisieren und das Aktivitätsdiagramm zu strukturieren, werden wir einen nicht ganz standardmäßigen Ansatz anwenden, aus Sicht der klassischen Verwendung der UML-Notation. Aber dafür gibt es mehrere Gründe. Erstens, einfach bevor wir mit der Modellierung beginnen, erstellen wir sozusagen eine Modellierungsvereinbarung, in dem wir alle Besonderheiten der Verwendung der Notation festhalten. Zweitens wurde dieser Ansatz mehrfach erfolgreich in der Phase der Geschäftsmodellentwicklung in realen Projekten zur Erstellung von Softwaresystemen angewendet, die Ergebnisse wurden von unserem kleinen Autorenteam im entsprechenden Urheberrechtsobjekt [6] festgehalten und auch in einem Lehrbuch [7] verwendet. Für das Aktivitätsdiagramm definieren wir, dass das Diagrammfeld mit „Schwimmbahnen“ strukturiert wird – Swim lanes. Der Name der Bahn entspricht dem Typ der Diagrammelemente, die auf dieser Bahn platziert werden.

„Eingangs- und Ausgangsartefakte“: auf dieser Bahn werden die Elemente Objects – Objekte, die verwendet werden oder das Ergebnis der Durchführung eines bestimmten Prozessschrittes sind, platziert.
„Prozessschritte“: hier platzieren wir die Elemente Activity – die Handlungen der Prozessbeteiligten.
„Beteiligte“: eine Bahn für die Elemente, die die Rollen der Akteure in unserer Prozessausführung kennzeichnen, für sie verwenden wir dasselbe Modellierungselement Object – Objekt, fügen aber den Stereotyp „Actor“ hinzu.
Die nächste Bahn heißt „Geschäftsregeln“ und auf dieser Bahn platzieren wir die Regeln zur Ausführung der Prozessschritte in Textform, dafür verwenden wir das Modellierungselement Note – Anmerkung.
Hier werden wir pausieren, obwohl zusätzlich auch eine Bahn „Werkzeuge“ nützlich sein könnte, um Informationen über den Automatisierungsgrad des Prozesses zu sammeln. Eine weitere Bahn könnte hilfreich sein „Positionen und Abteilungen der Beteiligten“, die verwendet werden kann, um Rollen mit Positionen und Abteilungen der Prozessbeteiligten zu verknüpfen.

Alles, was ich gerade beschrieben habe, ist ein Fragment der Vereinbarung zur Modellierung, dieser Teil der Vereinbarung bezieht sich auf die Regeln für die Organisation eines Diagramms und entsprechend auf die Regeln für dessen Erstellung und Lesung.

„Rezept“

Nun betrachten wir die Modellierungsoption des Systems aus der Perspektive des Aktivitätsdiagramms. Dies ist nur eine von vielen Optionen, ich möchte darauf hinweisen, dass dies natürlich nicht die einzige ist. Das Aktivitätsdiagramm wird uns aus der Perspektive seiner Rolle beim Übergang vom Prozessmodell zur Entwicklung eines automatisierten Systems interessieren. Dazu werden wir uns an methodische Empfehlungen halten – eine Art Rezept, das aus nur fünf Phasen besteht und die Entwicklung von drei Arten von Diagrammen vorsieht. Die Anwendung dieses Rezepts hilft dabei, eine formalisierten Beschreibung des Prozesses zu erhalten, den wir automatisieren möchten, und Daten für die Systementwicklung zu sammeln. Für Studenten, die UML zu Beginn ihres Studiums lernen, dient dies als eine Art Rettungsring, der verhindert, dass man im ganzen Spektrum der Darstellungsformen und -techniken, die in UML und modernen Modellierungsmitteln verfügbar sind, untergeht.

Hier ist also das Rezept selbst, und es folgen Diagramme, die für unseren "märchenhaften" Themenbereich erstellt wurden.

Schritt 1. Beschreiben Sie den Prozess in Form eines Aktivitätsdiagramms. Für Prozesse mit mehr als 10 Schritten ist es sinnvoll, das Prinzip der Dekomposition der Schritte anzuwenden, um die Lesbarkeit des Diagramms zu erhöhen.

Schritt 2. Identifizieren Sie, was automatisiert werden kann. (Die Schritte können beispielsweise im Diagramm hervorgehoben werden).

Schritt 3. Dem automatisierbaren Schritt muss eine oder mehrere Systemfunktionen zugeordnet werden. (Die Beziehung kann viele-zu-viele sein), zeichnen Sie das Anwendungsfalldiagramm. Dies sind die Funktionen unseres Systems.

Schritt 4. Beschreiben Sie die interne Organisation des AS mithilfe eines Klassendiagramms. – Klasse. Der Schwimmstreifen "Eingangs- und Ausgangsobjekte (Dokumente)" im Aktivitätsdiagramm ist die Grundlage für den Aufbau eines objektorientierten Modells und eines Entitäten-Beziehungs-Modells.

Schritt 5. Analysieren Sie die Notizen auf der Bahn "Geschäftsregeln"., sie geben verschiedene Arten von Einschränkungen und Bedingungen an, die allmählich in nicht-funktionale Anforderungen überführt werden.
Die erhaltene Gesamtheit von Diagrammen (Aktivität, Anwendungsfall, Klasse) liefert uns eine formalisierten Beschreibung in einer ausreichend strengen Notation, d.h. sie hat eine eindeutige Lesart. Jetzt kann das technische Lastenheft entwickelt, die Spezifikation der Anforderungen präzisiert usw. werden.

Lassen Sie uns mit der Modellierung beginnen.

Schritt 1. Beschreiben Sie den Prozess in Form eines Aktivitätsdiagramms.

Ich erinnere daran, dass wir das Diagrammfeld mithilfe von «schwimmenden» Bahnen strukturiert haben, auf jeder Bahn befinden sich Elemente desselben Typs (Abbildung 2). Neben den oben beschriebenen Elementen des Diagramms werden wir zusätzliche Elemente verwenden, lassen Sie uns diese beschreiben.

Die Entscheidung (Decision) bezeichnet im Diagramm den Verzweigungspunkt unseres Prozesses, während der Zusammenführungspunkt (Merge) den Punkt ihrer Wiedervereinigung darstellt. In den eckigen Klammern an den Übergängen sind die Übergangsbedingungen festgehalten.

Zwischen zwei Synchronisatoren (Fork) zeigen wir parallele Prozesse.
Unser Prozess kann nur einen Anfang haben – einen Einstiegspunkt (Initial). Es kann hingegen mehrere Abschlüsse (Final) geben, aber nicht für unser konkretes Diagramm.

Es gibt eine erhebliche Anzahl von Pfeilen, bei vielen Elementen und Verbindungen kann man zunächst die Phasen des Prozesses identifizieren und dann diese Phasen weiter untergliedern. Aber ich möchte unseren «märchenhaften» Prozess zur Veranschaulichung vollständig auf einem Diagramm zeigen, wobei natürlich darauf geachtet werden muss, dass sich die Pfeile «nicht berühren», sodass man genau verfolgen kann, was mit was verbunden ist.

Abbildung 2. Aktivitätsdiagramm – allgemeiner Überblick über den Prozess.

Da in den poetischen Zeilen einige Details des Prozesses weggelassen wurden, mussten sie wiederhergestellt werden; sie sind durch Elemente mit weißem Hintergrund dargestellt. Diese Details umfassen den Schritt «Übertragung/Eingang zur Lagerung und Verarbeitung» sowie mehrere Eingangs- und Ausgangsartefakte. Es ist erwähnenswert, dass dieser Schritt den Prozess auch nicht vollständig aufdeckt, da wir den Schritt der Übertragung und den Schritt des Empfangs separat kennzeichnen müssten, und für die Schalen müsste man einen separaten Schritt hinzufügen, zudem müsste man auch bedenken, dass all diese materiellen Werte irgendwo vorübergehend gelagert werden müssen usw.
Außerdem beachten wir, dass die Frage nach dem Herkunftsort der Nüsse – woher sie kommen und wie sie zum Eichhörnchen gelangen – bisher unbeantwortet bleibt. Diese Frage (hervorgehoben in roter Schrift im Hinweis – Element Note) erfordert eine gesonderte Bearbeitung! So arbeitet ein Analyst – Stück für Stück Informationen sammeln, Annahmen formulieren und von Fachexperten – sehr wichtigen und unersetzlichen Personen in der Phase des Geschäftsmodellierens bei der Erstellung von Systemen – „Okay“ oder „Nicht okay“ bekommen.

Beachten wir auch, dass der Schritt des Prozesses P5 aus zwei Teilen besteht.

Und wir zerlegen jeden Teil und betrachten ihn genauer (Abbildung 3, Abbildung 4), da die Aktivitäten, die in diesen Schritten durchgeführt werden, automatisiert werden.

Abbildung 3. Aktivitätsdiagramm – Detailierung (Teil 1)

Abbildung 4. Aktivitätsdiagramm – Detailierung (Teil 2)

Schritt 2. Identifizieren Sie, was automatisiert werden kann.

Die Schritte, die automatisiert werden sollen, sind in den Diagrammen farblich hervorgehoben (siehe Abbildung 3, Abbildung 4).

Alle Tätigkeiten werden von einem Prozessbeteiligten – dem Auftragsdiakon – ausgeführt:

• Er trägt die Informationen über das Gewicht des Nuss in die Liste ein;
• Er trägt die Informationen über die Übergabe des Nuss in die Liste ein;
• Er dokumentiert den Fakt, dass der Nuss in Schalen und Kerne umgewandelt wurde;
• Er trägt die Informationen über den Kern des Nuss in die Liste ein;
• Er trägt die Informationen über die Schalen des Nuss in die Liste ein.

Analyse der geleisteten Arbeit. Was kommt als Nächstes?

Also, wir haben eine umfassende Vorarbeit geleistet: Wir haben Informationen über den Prozess gesammelt, den wir automatisieren wollen; wir haben begonnen, eine Vereinbarung zur Modellierung zu erstellen (bislang nur in Bezug auf die Verwendung des Aktivitätsdiagramms); wir haben den Prozess modelliert und sogar mehrere seiner Schritte zerlegt; wir haben die Schritte des Prozesses identifiziert, die wir automatisieren werden. Jetzt sind wir bereit, zu den nächsten Phasen überzugehen und mit dem Design der Funktionen des Systems und seiner inneren Organisation zu beginnen.

Wie bekannt ist, ist Theorie ohne Praxis nichts. Man muss unbedingt "Modellierung" mit eigenen Händen ausprobieren, das ist nützlich, um den vorgeschlagenen Ansatz zu verstehen. Zum Beispiel kann man in einer Modellierungsumgebung arbeiten [3]. Wir haben nur einen Teil der Schritte des allgemeinen Prozessdiagramms zerlegt (siehe Abbildung 2). Als praktische Aufgabe kann vorgeschlagen werden, alle Diagramme in der Modelio-Umgebung zu wiederholen und die Zerlegung des Schrittes „Übergabe/Empfang zur Lagerung und Verarbeitung“ durchzuführen. Modelio Die Arbeit in spezifischen Modellierungsumgebungen betrachten wir vorerst nicht, aber das könnte Gegenstand eigenständiger Artikel und Überblicke werden.
Im zweiten Teil des Artikels werden wir die Techniken der Modellierung und des Designs behandeln, die in den Phasen 3-5 erforderlich sind, wobei wir UML-Diagramme wie Use Case und Klassendiagramm verwenden werden. Fortsetzung folgt.

Website «UML2.ru». Forum der Gemeinschaft der Analysten. Allgemeiner Abschnitt. Beispiele. Beispiele von Märchen, die in Form von UML-Diagrammen gestaltet sind. [Elektronische Ressource] Zugangsmodus: Internet:

Literaturverzeichnis

1. Website Modelio. [Elektronische Ressource] Zugangsmodus: Internet: http://www.uml2.ru/forum/index.php?topic=486.0
2. Website von Sparx Systems. [Elektronische Ressource] Zugangsmodus: Internet: https://sparxsystems.com
3. Website Modelio. [Elektronische Ressource] Zugangsmodus: Internet: https://www.modelio.org
4. Großes Enzyklopädisches Wörterbuch. Prozess (Interpretation). [Elektronische Ressource] Zugangsmodus: Internet: https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/246322
5. Website „Organisation für effektives Management“. Blog. Rubrik „Management von Geschäftsprozessen“. Definition eines Geschäftsprozesses. [Elektronische Ressource] Zugangsmodus: Internet: https://rzbpm.ru/knowledge/pochemu-processy-stali-s-pristavkoj-biznes.html
6. Zertifikat Nr. 18249 über die Registrierung und Hinterlegung eines Werkes des geistigen Eigentums. Alfimov R.V., Zolotukhina E.B., Krasnikova S.A. Manuskript des Lehr- und Methodikhandbuchs mit dem Titel „Modellierung des Themenbereichs unter Verwendung von Enterprise Architect“ // 2011.
7. Zolotukhina E.B., Vishnya A.S., Krasnikova S.A. Modellierung von Geschäftsprozessen. — M.: KURS, NIЦ INFRAM, EBS Znanium.com. — 2017.

Quelle: habr.com