Предисловие

Предисловие

Замечательно, что эта первая, посвященная SADT книга, наконец, вышла в свет, и мне очень приятно предложение написать к ней предисловие. Авторы книги, мои коллеги и добрые друзья, прекрасно подготовлены для того, чтобы вести вас, читатель, по пути, который они и другие исследователи считают успешным для разностороннего использования и преподавания этой методологии. Как все хорошие преподаватели, они накладывают собственный отпечаток и по-своему расставляют акценты в излагаемом материале, но вы увидите, что все, что я упомяну здесь в общем обзоре проблемы, полностью относится и к самой книге. С моей стороны, SADT - это не столько изобретение, сколько открытие. Впервые я использовал обозначение "SA-блок", лежащее в основе того, что я гораздо позже стал называть структурным анализом (Structured Analysis, SA), в промежуточном отчете по созданию алгоритмического языка АРТв Массачусетском технологическом институте (МТИ) 30 лет назад. Это обозначение четко выражало одну важную идею, связанную с тем, что сегодня называется иерархической многоуровневой модульной системой. Каждый уровень представлял собой законченную систему (блок), поддерживаемую и контролируемую системой (блоком), находящейся над ней (APT является стандартным языком типа Фортрана, Кобола или Лиспа, но используется для автоматизированного проектирования сервисных программ, причем исходная архитектура системы APT применяется до сих пор). Однако концепция "декомпозиции", вторая центральная идея SADT, в то время еще не была явно сформулирована. Прежде чем она явилась на сцену, SA-блок еще раз был использован мною подобным образом в ключевом рисунке моей статьи "AED-подход к системам автоматизированного проектирования", отмеченной премией в 1967 г. Создание AED в МТИ последовало за созданием APT и предшествовало большинству технических средств и разработок как в той области, которая теперь называется разработкой программного обеспечения, так и в области собственно систем автоматизированного проектирования (САПР). На этом рисунке изображалась "система систем для построения систем", т. е. предназначенная для того, что теперь называется технологией "компилятора компиляторов" для создания специальных языков, ориентированных на пользователя. Таблично контролируемые процессоры (для проверки правописания, грамматического анализа, генерации кодов, выполнения), каждый из которых представлял законченную систему (блок), были не столько разбиты на уровни, сколько сцеплены друг с другом (выход с входом), образуя компилятор. Аналогичным образом порождались и таблицы. Итак, SA-блок был полностью осознан и использован, хотя еще и не назван.

Показательно, что именно между этими двумя случаями использования графических SA-блоков важность того, что теперь называется "иерархической декомпозицией сверху вниз", была подчеркнута "не графически" в моем завершающем отчете I960 года по созданию AED, названном "Постановка целей". Я подчеркнул, что САПР должна быть объектно-ориентированна и что объекты, включая те системы, которые мы создаем для работы с ними, должны определяться и описываться сверху вниз до нужного уровня детализации.

Использование этих фундаментальных понятий и осмысление их в рабочем, практическом аспекте, потребовало следующую дюжину лет, ибо последним подготовительным этапом для структурного анализа послужила в 1972 г. интенсивная, закрытая, шести недельная работа (после того, как мы оставили МТИ, чтобы в 1969 г. основать компанию SofTech), в ходе которой я должен был создать общий проект завода будущего для коммерческого клиента. Предполагалось привлечение дюжины различных спецификаций пользователей и применение соответствующих им интегрированных систем, системы распределенной базы данных, работающей практически без простоев, обеспечивающей тройную избыточность, возможность восстановления данных, а также имеющей функции обработки. Весь этот комплекс должен был функционировать с использованием иерархии компьютеров для инженерных расчетов и офисных работ, систем управления, механизмов учета и обработки сырья, деталей и инструментов, в сочетании со станками, людьми, приказами... Главным требованием была надежность проекта. Он должен был обеспечивать возможность для принятия основополагающих решений и для выполнения функций строго самоконтроля за развитием работы.

В азарте я свел годами апробируемые идеи и опыт в соответствующую методологию проектирования, выделяя интерфейсы между модульными системами и их использование в качестве защитного барьера для требуемой сверх надежности. Таким образом, я завершил проект в срок. Эта работа и результаты последующих бесед с С.Хори, который ввел почти такие же обозначения SA-блоков в своем "клеточном моделировании" (cell modeling) человеко-ориентированных функций, послужили основой для создания в 1973 году первого "Руководства автора". Оно предназначалось для обучения аналитиков методу, использующему понятие "архитектура" (Architecture Method) и примененному в работах по проекту военно-воздушных сил по разработке систем автоматизированного производства (AFCAM). В следующем году я придумал название "Структурный анализ" для методологии, объединяющей SA-блоки и SA-декомпозицию в единый графический "язык проектирования систем". Остальное принадлежит истории.

Как видится мне SADT теперь, спустя годы? Для меня представляет все больший интерес объяснять, почему методология так хорошо работает. Беглое изложение моей последней попытки сделать это послужит подходящим финалом для настоящего предисловия. Я советую вам возвращаться к время от времени к изложенному далее материалу по мере дальнейшего чтения книги. Вы увидите, что с каждым разом вам будут открываться новые грани. Мир и все в нем, включая наши мысли о нем, можно рассматривать как систему взаимодействующих систем. У системы есть граница, поведение и сущность. Каждое из этих понятий определяется взаимодействием этой системы с другими системами, с которыми она соединяется еще и в новые системы. Так, например, грузовик имеет электрическую, механическую и гидравлическую системы. Конкретно - у него есть системы управления движением, расписания доставки и расценок. Другая, более абстрактная область - наука имеет предмет, теории, лаборатории, учебный курс, эксперименты, бюджет, студентов. У романа есть изложение, персонажи, сюжет и стиль. История (прошлое, настоящее, будущее - возможное или испытанное в жизни) может включать все это.

Как такое разнообразие систем можно строго исследовать? Приспосабливая и используя именно тот язык, который является наиболее естественным для данного объекта. Это может быть "естественный" язык, такой, как английский, технический жаргон искусственного формального языка, математические формулы или далее изображения форм и очертаний. Как можно избежать неточностей и двусмысленности такого разнообразия выраженийКак можно избежать неточностей и двусмысленности такого разнообразия выраженийКак можно избежать неточностей и двусмысленности такого разнообразия выражений Так же, как это происходит в любом естественном языке: к этим выражениям следует применять правила пунктуации, которые не несут самостоятельного смысла, но служат для ограничения, структурирования и интерпретации этих выражений так, чтобы сохранить только то значение, которое имелось в виду.

Как такое разнообразие различных объектов может быть включено в одну и ту же схему пунктуации? Путем введения строгой, точной, пригодной для чтения как человеком, так и машиной письменной формы, которая сама по себе моделирует границу, поведение и сущность любого выбранного объекта, выраженные на естественном для данного объекта языке. Что значит "моделирует"? Может ли одна модель моделировать все? Вот определение:

"М моделирует А, если М отвечает на вопросы относительно А".

Одна и та же схема моделирования может быть использована для моделирования любого выбранного объекта. Каждая модель ограничена в своих ответах, но нет ограничения на то, как и что моделирует модель, как нет ограничения на человеческую мысль. Итак, что же является универсальной единицей универсальной пунктуации для неограниченного строго структурного анализа? SA-блок:

Вход при наличии управления преобразуется в выход с помощью "механизма" (исполнителя).

Выходы одного блока могут быть входами или управлениями (или исполнителями) для других блоков. (Блоки именуются, а дуги помечаются с использованием естественного языка.) Дуги могут разветвляться и соединяться, а каждый блок может быть подвергнут декомпозиции, т. е. разделен как целое на свои составляющие на более детальной диаграмме. Входы, управления и выходы определяют интерфейсы между блоками, а исполнители позволяют при необходимости в определенной степени объединять объекты. Границы блоков и диаграмм должны быть согласованы, а возникающая иерархическая, взаимосвязанная совокупность диаграмм является моделью. Благодаря объяснению термина "декомпозиции" каждая грамматическая форма имеет свое строго определенное значение.

Как регулируется сложность, чтобы была понятна суть? Диаграмма ограничивается 3-6 блоками для того, чтобы детализация осуществлялась постепенно. Вместо одной громоздкой модели используется несколько небольших взаимосвязанных моделей, значения которых взаимно дополняют друг друга, делая понятной структуризацию сложного объекта. Как обеспечивается понятность? Насколько практичен подход? Только достаточно дисциплинированный ум позволяет создавать хорошо структурированные модели. SA-авторов (разработчиков) учат точным методам организации процесса создания хороших моделей с помощью наглядной структуризации, которую обеспечивает графический язык SA-блоков и дуг и которая дает возможность реализовывать обратную связь. Затем для подтверждения того, что модели действительно отражают задуманное, SA-читателей учат точным методам правильной интерпретации моделей. Применяемый в SA цикл автор/читатель позволяет регулярно доводить до сведения автора замечания к модели. Тем самым обеспечивается непрерывная проверка ее качества специально отобранными для этого читателями. Хорошо определенные и достаточно простые обязанности SA-библиотекаря поддерживают как коллективную деятельность, так и индивидуальную работу автора. Простота методики, начиная от дисциплины мышления до организации движения бумаг обеспечивает наиболее продуктивный и эффективный обмен информацией без искусственных усложнений. Если читатели достаточно активны, то опыт накапливается быстро.

Предназначены ли языковые средства методологии SA для полной замены всех других форм передачи информации читателю? Вовсе нет - они хорошо дополняются ими. Общая граница блока и диаграммы называется узлом. Указатель узлов с названиями диаграмм модели в точности совпадает со стандартным структурированным оглавлением обычной документации. Основное правило чтения моделей заключается в следующем: вначале прочтите диаграмму и только потом сопутствующий ей SA-текст. Компактный язык ссылок в SA позволяет обратиться к любому компоненту диаграммы, что дает возможность выделить потоки объектов между блоками и общие взаимосвязи для обеспечения передачи содержания диаграммы. Этот краткий, хорошо организованный текст, сопровождающий диаграмму, может служить основой для создания стандартного описания. Ограничение, наложенное для лучшего восприятия правилом "от трех до шести блоков", может оказаться неудобным для более общего обзора. Существуют строгие методы сжатия отдельных частей модели в большие многоблочные схематические диаграммы, которые затем могут быть преобразованы в стандартные иллюстрации. При этом, однако, важно знать, что они полностью подтверждаются и поддерживаются полным анализом модели и соответствуют заключительному сжатому изложению как оглавление к стандартному описанию.

В одних случаях важно рассмотрение динамики системы, а в других требуется получить распределенную базу знаний. Как соотносится SA с имитационным моделированием и базами данных? Ориентация модели (ее контекст, точка зрения и цель) может быть направлена так, что результирующие структурные описания дадут исходные данные для методологий имитационного моделирования, проектирования баз данных или структурного программного проектирования. Существует два основных направления в SA-моделировании: функциональные модели выделяют события в системе, модели данных выделяют объекты системы, которые связывают функции между собой и с их окружением. В обоих случаях используется один и тот же графический язык блоков и дуг (хотя это использование двойственно: блоки и дуги меняются ролями). При наиболее полном моделировании взаимодополняющие модели обоих типов и одного и того же объекта рассмотрения связываются между собой с помощью процесса SA-связывания. Правила действия могут связываться с непрерывными или дискретными потоками данных в моделях, а ограничения на типы словаря данных могут применяться к объектам и событиям. Принципиальное определение функциональной модели может быть сформулировано алгоритмически как структурированная программа типа "цикл с выходами" с дополнительными метками, указывающими, когда используются входные и управляющие данные.

Каков "послужной список" SA? За очень немногими исключениями SA успешно применялся либо в виде методологии структурного анализа и проектирования (SADT) компании SofTech, либо как только функциональный вариант в правительственной версии (IDEFO). Его применяли тысячи людей при работе над сотнями проектов во многих областях, начиная с 1973 года. Большинство применений было связано с системами "человек-машина-компьютер" в бизнесе, производстве, обороне, связи и организации проектирования. Можно надеяться, что доступность этой книги расширит область его применения за счет гуманитарных и научных сфер. SA применим к любому интересному объекту.

Дуглас Т. Росс,

SofTecb и МТИ, ноябрь 1986 г.