Моделирование действий в процессах концептуальной модели предметной области
|
| Герасимова Е.В., Дрождин В.В. Моделирование действий в процессах концептуальной модели предметной области. // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: Сб. статей XI Междунар. научно-техн. конф. – Пенза: ПДЗ, 2011. – С. 83 89. Моделирование действий в процессах концептуальной модели предметной области Е.В. Герасимова, В.В. Дрождин Пензенский государственный педагогический университет им. В.Г. Белинского, г. Пенза, Россия, drozhdin@self-organization.ru Предложена формализованная модель действий для построения описаний процессов, протекающих в предметной области. Показано формирование сложных действий. ^ The formalized action model for describing the processes in knowledge domain is suggested. The formation of complex actions is shown. С древних времен становление человеческой цивилизации неразрывно связано с моделированием реального мира, то есть с построением, изучением и использованием моделей различных объектов, процессов и явлений. Вследствие этого корректность модели предметной области (ПрО) составляет основу работоспособности информационной систем, а ее построение является процессом формализации некоторой части реального мира. При построении модели ПрО необходимо учитывать как объекты и отношения между ними, определяющие структуру ПрО, так и процессы, протекающие в ПрО и осуществляющие ее изменение (эволюцию). Представление объектов и отношений между ними достаточно хорошо задается с помощью различных видов понятий и отношений между понятиями, а с описанием процессов дела обстоят несколько сложнее. Для формализации процесса в модели предметной области необходимо выявить все составляющие его элементы, определить алгоритм его функционирования и необходимые условия для его протекания. Формализация процесса предполагает разложение его на атомарные компоненты для определения количественных и качественных характеристик. При рассмотрении реального процесса выделяются составляющие его элементы разного объема. Например, процесс ^ 1 состоит из элементов a,B,c:  В данном примере элементы a и cявляются атомарными, а для элементаBвозможна дальнейшая детализация на составные части, например,b11 и b12:  Атомарные элементыa,c, b11 и b12будем называть действиями (операциями), а сложные компоненты, подобныеB,будут являться укрупненным представлением последовательности действий и представляют подпроцессы в рамках более крупного процесса. Действия характеризуются набором свойств, благодаря которым получают свою уникальность и определенное содержание. На основе набора существенных свойств действий можно построить их базовую классификацию:  Все многообразие возможных действий условно можно разделить на две группы: 1. Условные действия – действия, выполнение которых предполагает проверку какого-либо условия и переход к одному из возможных последующих действий. 2. ^ – действия, выполняемые независимо от каких-либо факторов. Такие действия будем называть технологическими операциями. В рамках одного процесса могут комбинироваться различные виды действий. В группе Условных действий можно выделить: Ветвление и Циклы. Ветвление (db) – это управляющее действие, обеспечивающее выполнение одного из возможных действий, соответствующих истинному условию выбора. Формат Ветвления:  где db – ветвление; c1, …cn – условия выбора действий, являющиеся логическими выражениями; true – всегда истинное условие, соответствующее варианту “иначе” или “в противном случае”; d1, … dn+1 – действия, выполняемые в случае истинности соответствующего условия выбора. Например, описание действий «если не хватает производительности одного станка для штамповки 5 изделий в час, необходимо включить второй станок» может быть записано в виде: db={<Производительность станка №1 < 5 изделий/час> Включить станок №2}. Другим видом условного действия является Цикл (dl). Под Циклом целесообразно понимать управляющее действие, обеспечивающее многократное выполнение технологической операции(тела цикла), которая может являться сложным действием. Целесообразно различать три вида циклов. ^ обеспечивает выполнение технологической операции заданное количество раз. При этом параметр последовательно принимает значения в заданном интервале с определенным шагом. Формат Цикла с параметром: dl = где dl – циклическое действие; d–многократно выполняемая технологическая операция; i1,i2– начальное и конечное значения параметра; step– шаг, с которым параметр пробегает заданный интервал. Например, описание действий“вывоз 15 тонн прессованных опилок на машине с грузоподъемностью 5 тонн”может быть задано в виде: dl = <вывезти прессованные опилки, 1,15,5>. Цикл с предусловием обеспечивает многократное выполнение технологической операции, пока истинно заданное условие, проверяемое перед телом цикла. Формат Цикла с предусловием: dl = <с,d>, где dl – циклическое действие; c – условие выполнения действия; d – многократно выполняемая технологическая операция. Например, описание действий“пока заготовка не сбалансирована производить ее балансировку”может быть задано в виде: dl = <заготовка не сбалансирована?, произвести балансировку заготовки>. Цикл с постусловием обеспечивает многократное выполнение технологической операции пока истинно заданное условие, проверяемое после тела цикла. Формат Цикла с постусловием: dl = где dl – циклическое действие; d –многократно выполняемая технологическая операция; c – условия выполнения действия. Например, описание действий“производить сушку дерева пока древесина сырая”может быть задано в виде: dl = <сушить дерево, древесина сырая?>. Частным случаем Циклов с предусловием и постусловием является бесконечный цикл, выход из которого осуществляется явным переходом к действию вне цикла. В бесконечном цикле условие продолжения задается в видеtrue.контроль датчиков задымленности на предприятии” может быть задано в виде: dl = <контроль датчиков задымленности>. Цикл по множеству элементов обеспечивает выполнение технологической операции для каждого элемента некоторого множества. Порядок элементов в множестве не имеет значения. Формат Цикла по множеству элементов: dl = dl – циклическое действие; d – технологическая операция, выполняемая для каждого элемента множества; s – заданное множество элементов. Например, описание действий“начисление заработной платы сотрудникам предприятия” может быть задано в виде: dl = <начисление заработной платы, все сотрудники предприятия>. В группе Безусловных операций можно выделить: Простые и Сложные действия. ^ (ds)является атомарной (неделимой) единицей исполнения. Оно определяет некоторую технологическую операцию (команду), не предполагающую дробления на составные компоненты. Простое действие, являясь элементарным процессом, может использоваться для конструированиясложных процессов. При этом оно может входить в состав Сложного действия, описывать тело цикла, обозначать исполняемые сценарии при Ветвлении и т.п. ^ (dd) представляет собой последовательность действий, рассматриваемую как единое целое. При необходимости детализации, сложное действие может быть разложено на составляющие его компоненты.В качестве компонентов сложного действия могут выступать как простые, так и сложные действия более низкого уровня. Свойства сложного действия формируются на основесуммирования и трансляции свойств простых действий, входящих в него. Простые и сложные действия могут использоваться при описании процессов любого уровня детализации. Пример процесса, включающегосложные действия, приведен на схеме. Прямоугольниками с непрерывной рамкой обозначим простые действия, с пунктирной рамкой – сложные действия. Пунктирные линии соединяющие действия обозначают принадлежность компонентов к сложным действиям.  Для корректного формирования процессов между действиями устанавливаются определенные отношения: rd = { где d1, d2 – действия, между которыми устанавливается отношениеrd; np – имя отношения; trd – тип отношения между действиями; rd – время задержки/опережения выполнения действияd2относительно действия. Предполагаются следующие типы последовательностей выполнения действий: - одновременный запуск – действие d1 и действиеd2 выполняются одновременно; - последовательный запуск – действие d2 начинается после завершения выполнения действияd1; - запуск с задержкой относительно начала предыдущего действия – действие d2 запускается с задержкой по времени rd относительно начала действиеd1; - запуск с задержкой относительно окончания предыдущего действия – действие d2 запускается с задержкой по времени rdпосле окончания выполнения действияd1; - запуск с опережением относительно начала предыдущего действия – действие d2 запускается с опережением по времени rd относительно начала выполнения действияd1; - запуск с опережением относительно окончания предыдущего действия – действие d2 запускается с опережением по времени rd относительно завершения выполнения действияd1. В большинстве современных методологий, ориентированных на описание предметной области, используется принцип разделения свойств, характеризующих модель, на группы. Например, в методологии SADT(стандарт IDEF0) выделяют такие группы: блоки, изображающие активности моделируемой системы, и стороны этих блоков, имеющие вполне определенное назначение (левая – вход, верхняя – управление, правая – выход, нижняя – исполнители) [1]. Подобный подход разделения данных на группы оправдан и эффективен. В настоящее время он реализуется во многих программных продуктах, таких, как BusinessStudio, CAERwinProcessModeler (ранее BPwin), CoreliGrafx (IDEF0), CasewiseCorporateModelerSuite и т.д. В[2] указывалось, чтоформальные понятийные модели объектно-структурного и процессного слоев концептуальной модели предметной области обладают очень большим подобием. Описание объектов и процессов в общем виде можно свести к определению нескольких групп характеристик: состав (ps), содержание (pc) и свойства (ap). Тогда понятия-процессы формально представляются в виде: p = <np, ps, pc, ap>, где np – имя понятия-процесса; ps – состав понятия-процесса; pc – содержание понятия-процесса; ap – свойства понятия-процесса. Опираясь на преимущества современных методологий описания предметной области, группу собственных свойств процесса целесообразно дополнить следующими свойствами: f – управляющая функция; x – входные данные; e – исполнитель; m – управление; y – выходные данные. Таким образом, набор свойств процесса может расширяться в зависимости от потребностей пользователей или самой системы. Учитывая, что только открытая система способна адекватно отображать изменяющийся реальный мир, необходимо предусмотреть возможность добавления или выделения новых групп и подгрупп свойств процессов. Действия (в отрыве от конкретного процесса) являются универсальными компонентами. Из одного и того же набора действий возможно построение процессов с различными свойствами. Поэтому целесообразно создание библиотеки шаблонов-действий, позволяющей формировать процессное описание не обходимых предметных областей. Библиографический список 1. Колянов Г.Н.Консалтинг при автоматизации предприятий: подходы, методы, средства. – М.: СИНТЕГ, 2000. 2. Герасимова Е.В., Дрождин В.В. Формализация концептуальной модели предметной области. // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: сб. статей X Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза: ПДЗ, 2010. – С. 34-38. |
