Modelo de função

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Em engenharia de sistemas, engenharia de software e ciência da computação , um modelo de função ou modelo funcional é uma representação estruturada das funções ( atividades , ações , processos , operações ) dentro do sistema modelado ou área de assunto. [1]

Exemplo de um modelo de função do processo de "Manutenção de peças reparáveis" em notação IDEF0 .

Um modelo de função, semelhante ao modelo de atividade ou modelo de processo , é uma representação gráfica da função de uma empresa dentro de um escopo definido. Os propósitos do modelo de função são descrever as funções e processos, auxiliar na descoberta de necessidades de informação, ajudar a identificar oportunidades e estabelecer uma base para determinar os custos de produtos e serviços. [2]

História

O modelo de função no campo da engenharia de sistemas e engenharia de software tem origem nas décadas de 1950 e 1960, mas a origem da modelagem funcional da atividade organizacional remonta ao final do século XIX.

No final do século XIX surgiram os primeiros diagramas que retratavam atividades, ações, processos ou operações de negócios e, na primeira metade do século XX, surgiram os primeiros métodos estruturados para documentar atividades de processos de negócios. Um desses métodos foi o fluxograma de processo , apresentado por Frank Gilbreth aos membros da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) em 1921 com a apresentação intitulada “Gráficos de Processos – Primeiros Passos para Encontrar o Melhor Caminho”. [3] As ferramentas de Gilbreth rapidamente entraram nos currículos de engenharia industrial .

O surgimento do campo da engenharia de sistemas pode ser rastreado até a Bell Telephone Laboratories na década de 1940. [4] A necessidade de identificar e manipular as propriedades de um sistema como um todo, que em projetos complexos de engenharia podem diferir muito da soma das propriedades das partes, motivou diversas indústrias a aplicarem a disciplina. [5] Um dos primeiros a definir o modelo de função neste campo foi o engenheiro britânico William Gosling . Em seu livro The design of engineering systems (1962, p. 25), ele afirmou:

Um modelo funcional deve, portanto, atingir dois objetivos para ser útil. Deve fornecer uma mecânica de descrição de throughput capaz de definir completamente o primeiro e o último estado de throughput, e talvez alguns dos estados intermediários. Deve também oferecer algum meio pelo qual qualquer entrada, corretamente descrita em termos desta mecânica, possa ser usada para gerar uma saída que seja uma descrição igualmente correta da saída que o sistema real teria dado para a entrada em questão. Pode-se notar também que há duas outras coisas que um modelo funcional pode fazer, mas que não são necessárias para todos os modelos funcionais. Assim, tal sistema pode, mas não precisa, descrever as taxas de transferência do sistema além da entrada e saída, e também pode conter uma descrição da operação que cada elemento realiza na taxa de transferência,[6]

Um dos primeiros modelos de função bem definidos foi o diagrama de blocos de fluxo funcional (FFBD) desenvolvido pela TRW Incorporated relacionada à defesa na década de 1950. [7] Na década de 1960 foi explorado pela NASA para visualizar a sequência temporal de eventos em sistemas espaciais e missões de voo. [8] É também amplamente utilizado na engenharia de sistemas clássica para mostrar a ordem de execução das funções do sistema. [9]

Tópicos de modelagem funcional

Perspectiva funcional

Em engenharia de sistemas e engenharia de software, um modelo de função é criado com uma perspectiva de modelagem funcional . A perspectiva funcional é uma das perspectivas possíveis na modelagem de processos de negócios , outras perspectivas são, por exemplo, comportamental, organizacional ou informacional. [10]

Uma perspectiva de modelagem funcional concentra-se em descrever o processo dinâmico . O conceito principal nesta perspectiva de modelagem é o processo, que pode ser uma função, transformação, atividade, ação, tarefa etc. Um exemplo bem conhecido de uma linguagem de modelagem que emprega essa perspectiva são os diagramas de fluxo de dados .

A perspectiva usa quatro símbolos para descrever um processo, sendo eles:

  • Processo: ilustra a transformação da entrada para a saída.
  • Loja: Coleta de dados ou algum tipo de material.
  • Fluxo: Movimento de dados ou material no processo.
  • Entidade Externa: Externa ao sistema modelado, mas interage com ele.

Agora, com esses símbolos, um processo pode ser representado como uma rede desses símbolos. Este processo decomposto é um DFD, diagrama de fluxo de dados.

Exemplo de decomposição funcional em uma análise de sistemas.

Na Modelagem Dinâmica da Empresa é feita uma divisão no modelo de controle, modelo de função, modelo de processo e modelo organizacional .

Decomposição funcional

A decomposição funcional refere-se amplamente ao processo de resolver uma relação funcional em suas partes constituintes de tal forma que a função original possa ser reconstruída a partir dessas partes pela composição da função . Em geral, esse processo de decomposição é realizado com o objetivo de obter informações sobre a identidade dos componentes constituintes, ou com o objetivo de obter uma representação compacta da função global, tarefa que é viável apenas quando os processos constituintes possuem uma certo nível de modularidade .

A decomposição funcional tem um papel de destaque na programação de computadores , onde um dos principais objetivos é modularizar os processos ao máximo. Por exemplo, um sistema de gerenciamento de biblioteca pode ser dividido em um módulo de inventário, um módulo de informações sobre usuários e um módulo de avaliação de taxas. Nas primeiras décadas da programação de computadores, isso se manifestou como a "arte da subrotina", como era chamada por alguns praticantes proeminentes.

A decomposição funcional de sistemas de engenharia é um método para analisar sistemas de engenharia. A idéia básica é tentar dividir um sistema de tal forma que cada bloco do diagrama de blocos possa ser descrito sem um "e" ou "ou" na descrição.

Este exercício força cada parte do sistema a ter uma função pura . Quando um sistema é composto de funções puras, elas podem ser reutilizadas ou substituídas. Um efeito colateral comum é que as interfaces entre os blocos se tornam simples e genéricas. Como as interfaces geralmente se tornam simples, é mais fácil substituir uma função pura por uma função semelhante relacionada.

Métodos de modelagem funcional

A abordagem funcional é estendida em várias técnicas diagramáticas e notações de modelagem. Esta seção fornece uma visão geral das técnicas importantes em ordem cronológica.

Diagrama de bloco de funções

Diagrama de blocos funcional do sistema eletrônico de controle de atitude e manobra da espaçonave Gemini . Junho de 1962.

Um diagrama de blocos funcional é um diagrama de blocos , que descreve as funções e inter-relações de um sistema . O diagrama de blocos funcional pode representar: [11]

  • Funções de um sistema representado por blocos
  • Entrada de um bloco representado com linhas e
  • Relações entre 9 funções
  • Sequências funcionais e caminhos para matéria e ou sinais [12]

O diagrama de blocos pode usar símbolos esquemáticos adicionais para mostrar propriedades específicas.

Os diagramas de blocos de funções específicos são o diagrama de blocos de fluxo funcional clássico e o diagrama de blocos de funções (FBD) usado no projeto de controladores lógicos programáveis .

Diagrama de blocos de fluxo funcional

O diagrama de blocos de fluxo funcional (FFBD) é um diagrama de fluxo passo a passo de várias camadas, sequenciado no tempo, do fluxo funcional do sistema . [14] O diagrama é desenvolvido na década de 1950 e amplamente utilizado na engenharia de sistemas clássica . O diagrama de blocos de fluxo funcional também é conhecido como Diagrama de Fluxo Funcional, diagrama de blocos funcional e fluxo funcional . [15]

Os diagramas de blocos de fluxo funcionais (FFBD) geralmente definem as sequências operacionais e de suporte detalhadas e passo a passo para sistemas , mas também são usados ​​efetivamente para definir processos no desenvolvimento e produção de sistemas. Os processos de desenvolvimento de software também usam FFBDs extensivamente. No contexto do sistema, as etapas de fluxo funcional podem incluir combinações de hardware , software , pessoal , instalações e/ou procedimentos.

No método FFBD, as funções são organizadas e representadas por sua ordem lógica de execução. Cada função é mostrada em relação à sua relação lógica com a execução e conclusão de outras funções. Um nó rotulado com o nome da função descreve cada função. As setas da esquerda para a direita mostram a ordem de execução das funções. Os símbolos lógicos representam a execução sequencial ou paralela de funções. [16]

HIPO e oPO

Um modelo de IPO expandido .

HIPO para saída do processo de entrada hierárquica é uma técnica de documentação e auxílio de projeto de análise de sistemas popular da década de 1970 [17] para representar os módulos de um sistema como uma hierarquia e para documentar cada módulo. [18]

Ele foi usado para desenvolver requisitos, construir o design e apoiar a implementação de um sistema especialista para demonstrar o encontro automatizado. A verificação foi então conduzida sistematicamente devido ao método de design e implementação. [19]

O projeto geral do sistema é documentado usando gráficos HIPO ou gráficos de estrutura . O gráfico de estrutura é semelhante em aparência a um organograma, mas foi modificado para mostrar detalhes adicionais. Os gráficos de estrutura podem ser usados ​​para exibir vários tipos de informações, mas são usados ​​mais comumente para diagramar estruturas de dados ou estruturas de código. [18]

N 2 Gráfico

Figura 2. Definição do gráfico N 2 . [20]

O N 2 Chart é um diagrama em forma de matriz , representando interfaces funcionais ou físicas entre os elementos do sistema. É usado para identificar, definir, tabular, projetar e analisar sistematicamente interfaces funcionais e físicas. Aplica-se a interfaces de sistema e interfaces de hardware e/ou software . [14]

O diagrama N 2 tem sido amplamente utilizado para desenvolver interfaces de dados, principalmente nas áreas de software . No entanto, também pode ser usado para desenvolver interfaces de hardware. O gráfico básico de N 2 é mostrado na Figura 2. As funções do sistema são colocadas na diagonal; o restante dos quadrados na matriz N × N representam as entradas e saídas da interface. [20]

Análise Estruturada e Técnica de Design

Elemento de base SADT.

A Análise Estruturada e Técnica de Projeto (SADT) é uma metodologia de engenharia de software para descrever sistemas como uma hierarquia de funções, uma notação diagramática para construir um esboço para um aplicativo de software. Ele oferece blocos de construção para representar entidades e atividades e uma variedade de setas para relacionar caixas. Estas caixas e setas têm uma semântica informal associada . [21] O SADT pode ser utilizado como ferramenta de análise funcional de um determinado processo, utilizando sucessivos níveis de detalhamento. O método SADT permite definir as necessidades do utilizador para desenvolvimentos informáticos, que são utilizados em Sistemas de Informação industriais, mas também explicar e apresentar os processos de fabrico, procedimentos de uma atividade.[22]

O SADT fornece uma visão funcional específica de qualquer empreendimento, descrevendo as funções e seus relacionamentos em uma empresa. Essas funções atendem aos objetivos de uma empresa, como vendas, planejamento de pedidos, projeto de produtos, fabricação de peças e gerenciamento de recursos humanos. O SADT pode descrever relacionamentos funcionais simples e pode refletir dados e relacionamentos de fluxo de controle entre diferentes funções. O formalismo IDEF0 é baseado no SADT, desenvolvido por Douglas T. Ross em 1985. [23]

IDEF0

Exemplo de diagrama IDEF0

IDEF0 é uma metodologia de modelagem de funções para descrever funções de manufatura , que oferece uma linguagem de modelagem funcional para análise, desenvolvimento, reengenharia e integração de sistemas de informação ; processos de negócios; ou análise de engenharia de software. [24] Faz parte da família IDEF de linguagens de modelagem no campo da engenharia de software , e é construída sobre a construção de linguagem de modelagem funcional SADT .

O método de Modelagem Funcional IDEF0 é projetado para modelar as decisões, ações e atividades de uma organização ou sistema. [25] Ele foi derivado da linguagem de modelagem gráfica estabelecida , análise estruturada e técnica de design (SADT) desenvolvida por Douglas T. Ross e SofTech, Inc. Em sua forma original, IDEF0 inclui tanto uma definição de uma linguagem de modelagem gráfica ( sintaxe e semântica ) e uma descrição de uma metodologia abrangente para o desenvolvimento de modelos. [1]A Força Aérea dos EUA contratou os desenvolvedores do SADT para desenvolver um método de modelo de função para analisar e comunicar a perspectiva funcional de um sistema. O IDEF0 deve auxiliar na organização da análise do sistema e promover a comunicação efetiva entre o analista e o cliente por meio de dispositivos gráficos simplificados. [25]

Projeto axiomático

O design axiomático é um processo de decomposição funcional hierárquica de cima para baixo usado como uma estrutura de síntese de solução para a análise, desenvolvimento, reengenharia e integração de produtos, sistemas de informação, processos de negócios ou soluções de engenharia de software. [26] Sua estrutura é adequada matematicamente para analisar o acoplamento entre funções a fim de otimizar a robustez arquitetural de potenciais modelos de soluções funcionais.

Tipos de modelos relacionados

No campo da engenharia de sistemas e software, foram definidos vários modelos específicos de funções e modelos funcionais e modelos intimamente relacionados. Aqui apenas alguns tipos gerais serão explicados.

Modelo de função de negócios

Um Business Function Model (BFM) é uma descrição geral ou categoria de operações realizadas rotineiramente para cumprir a missão de uma organização. Eles “fornecem uma estrutura conceitual para a identificação de funções gerais de negócios ”. [27] Pode mostrar os processos críticos de negóciosno contexto das funções da área de negócios. Os processos no modelo de função de negócios devem ser consistentes com os processos nos modelos de cadeia de valor. Processos são um grupo de atividades de negócios relacionadas realizadas para produzir um produto final ou fornecer um serviço. Ao contrário das funções de negócios que são executadas de forma contínua, os processos são caracterizados pelo fato de terem um início específico e um ponto final marcado pela entrega de uma saída desejada. A figura à direita mostra o relacionamento entre os processos de negócios, funções de negócios e o modelo de referência de negócios da área de negócios. [28]

Modelo de Processo de Negócios e Notação

Business Process Model and Notation (BPMN) é uma representação gráfica para especificar processos de negócios em um fluxo de trabalho . O BPMN foi desenvolvido pela Business Process Management Initiative (BPMI), e atualmente é mantido pelo Object Management Group desde que as duas organizações se fundiram em 2005. A versão atual do BPMN é 2.0. [29]

A especificação Business Process Model and Notation (BPMN) fornece uma notação gráfica para especificar processos de negócios em um Business Process Diagram (BPD). [30] O objetivo do BPMN é apoiar o gerenciamento de processos de negócios tanto para usuários técnicos quanto para usuários de negócios, fornecendo uma notação intuitiva para usuários de negócios, mas capaz de representar a semântica de processos complexos. A especificação BPMN também fornece um mapeamento entre os gráficos da notação para as construções subjacentes de linguagens de execução, particularmente BPEL4WS . [31]

Modelo de referência de negócios

Este modelo de referência de negócios da FEA descreve o relacionamento entre os processos de negócios, funções de negócios e o modelo de referência de negócios da área de negócios.

Um modelo de referência de negócios é um modelo de referência, concentrando-se nos aspectos funcionais e organizacionais do negócio principal de uma empresa , organização de serviços ou agência governamental . Na engenharia corporativa, um modelo de referência de negócios faz parte de um Enterprise Architecture Framework ou Architecture Framework , que define como organizar a estrutura e as visualizações associadas a uma Enterprise Architecture .

Um modelo de referência em geral é um modelo de algo que incorpora o objetivo básico ou ideia de algo e pode então ser visto como uma referência para vários propósitos. Um modelo de referência de negócios é um meio para descrever as operações de negócios de uma organização, independente da estrutura organizacional que as executa. Outros tipos de modelo de referência de negócios também podem representar a relação entre os processos de negócios, funções de negócios e o modelo de referência de negócios da área de negócios. Esses modelos de referência podem ser construídos em camadas e oferecem uma base para a análise de componentes de serviço, tecnologia, dados e desempenho.

Modelo de função do operador

O Operator Function Model (OFM) é proposto como uma alternativa às técnicas tradicionais de análise de tarefas usadas por engenheiros de fatores humanos . Um modelo de função do operador tenta representar em forma matemática como um operador pode decompor um sistema complexo em partes mais simples e coordenar ações de controle e configurações do sistema para que o desempenho geral do sistema seja alcançado. O modelo representa questões básicas de representação de conhecimento, fluxo de informações e tomada de decisão em sistemas complexos. Miller (1985) sugere que a estrutura da rede pode ser pensada como uma possível representação do modelo interno de um operadordo sistema mais uma estrutura de controle que especifica como o modelo é usado para resolver os problemas de decisão que compõem as funções de controle do operador. [32]

Veja também

Referências

Domínio público Este artigo incorpora  material de domínio público do site do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia https://www.nist.gov .

Domínio público Este artigo incorpora  material de domínio público do documento da Federal Aviation Administration : "Operator Function Model (OFM)" .

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