Obecné metody systemové analýzy

Obecné metody systémové
analýzy
Graf
• jako pojem matematické teorie grafů (nikoliv
např. grafické znázornění průběhu funkce):
– určitý útvar (rovinný, prostorový), znázorňující
vztahy (vazby, relace) mezi prvky systému
prostřednictvím množiny uzlů a množiny hran
– umožňuje statický i dynamický, funkční pohled na
data (orientovaný graf)
Grafy – základní pojmy
• Graf je dvojice:
(množina vrcholů, množina hran)
• hrana:
– dvojice vrcholů (neorientovaný graf)
– uspořádaná dvojice vrcholů (orientovaný graf)
– množina vrcholů (multigraf)
• konečný X nekonečný graf
– množina vrcholů je konečná X nekonečná
Grafy – základní pojmy 2
• sled:
– posloupnost vrcholů, kde mezi sousedními vrcholy
existuje hrana
• tah:
– sled, v němž se neopakují hrany
• cesta:
– sled (nebo tah), v němž se neopakují vrcholy
• kružnice (cyklus):
– cesta, která začíná a končí ve stejném vrcholu
Typy grafů
• souvislý X nesouvislý:
– souvislý: mezi každými dvěma uzly existuje cesta
• orientovaný X neorientovaný:
– hrany jsou/nejsou orientované
• ohodnocený X neohodnocený:
– hranám či uzlům jsou/nejsou přiřazeny hodnoty
(vzdálenost, čas, náklady...) – hodnot může být i více
• hranově X uzlově ohodnocený:
– graf, jehož každé hraně (uzlu) je přiřazeno alespoň
jedno číslo
Typy grafů 2
• acyklický graf:
– neobsahuje cyklus
• strom:
– souvislý acyklický graf
• kostra grafu:
– podgraf daného grafu, který obsahuje všechny
vrcholy a je stromem
Znázornění logických operací v grafech
[3]
Statický popis systému: Strukturní
diagram [3]
Příklad strukturního diagramu
Zdroj: http://web.sks.cz/prace/VIDEO/strukturnidiagram.jpg
Příklad strukturního diagramu 2 [3]
Funkční popis systému
Využití funkční (procesní) analýzy v současných informačních
systémech pro:
• Návrh informačního systému podniku
• Byznys modelování
• Dokumentace procesů v podniku (např. pro certifikát jakosti podle ISO
9000)
• Operační analýza / výzkum (manažerská věda) – hledá optimální řešení
složitých problémů rozkladem složitého procesu na dílčí činnosti
• Síťová analýza – grafická metoda operační analýzy (znázornění závislostí
dílčích činností pomocí síťového grafu)
• Příprava podkladů pro počítačový program, který bude procesy
podporovat nebo samostatně vykonávat (automatizovat) – správa
podnikových procesů (BPM, workflow management)
• Reengineering procesů podniku (BPR – business process reengineering)
• Tvorba „znalostní báze“ podniku - implicitní (tacitní) znalosti o procesech
(best practices) se převádějí na explicitně vyjádřené znalosti v modelech a
dokumentech
Vývojový diagram (flowchart)
• orientovaný, souvislý, uzlově definovaný obvykle
neohodnocený síťový graf
• grafické znázornění definice, analýzy nebo
metody řešení problému, ve kterém jsou symboly
používány pro znázornění operací, dat, toku,
zařízení atd. (ČSN ISO 5807)
• nástroj pro modelování procesů v systému –
vyjadřuje logickou strukturu procesu nebo
operace, tj. souvislosti (vztahy) jednotlivých
činností
Vývojový diagram v projektování
informačních systémů
1. vývojový diagram programu - návrh struktury
počítačového programu (blokové schéma) – zastaralé, pro
současný objektově orientovaný přístup nevhodné
2. dynamický model systému - zobrazování algoritmů
transformačních procesů při modelování systémů;
ilustruje části (prvky) a toky informačního systému (např.
diagram aktivit, sekvenční diagram a stavový diagram v
UML)
3. procesní analýza, workflow management
Algoritmus: jednoznačný a vyčerpávající popis, které operace
a v jakém pořadí se mají vykonat.
Základní symboly (notace) vývojových
diagramů [3]
Základní symboly (notace) vývojových
diagramů 2 [3]
Základní symboly (notace) vývojových
diagramů 3 [3]
Logické operace ve vývojových
diagramech [3]
Logické operace ve vývojových
diagramech 2 [3]
Příklad: Obsluha čtenářů u výpůjčního
pultu v knihovně [3]
Pokyny pro zpracování vývojových
diagramů
• chovejte se tak, jako byste připravovali program pro počítač
(tj. nespoléhejte na intuitivní rozhodování nebo navyklé
postupy)
• pokud se jedná o složitější problém, vytvořte několik
jednodušších diagramů
a)
b)
postupně řešených na různých úrovních podrobnosti (nejprve obecné
blokové schéma, pak detailnější členění jednotlivých bloků)
rozdělte rozsáhlé detailní schéma do více dílů – stránek
• každý diagram musí mít alespoň jeden začátek a alespoň
jeden konec
• každý proces zobrazujte pouze jednou
Pokyny pro zpracování vývojových
diagramů 2
• každý proces musí mít alespoň jeden vstup a alespoň jeden výstup
• každý rozhodovací proces musí mít pouze jeden vstup a více než
jeden výstup
• každý proces musí směřovat k jasně definovanému ukončení
• jakmile na proces nic dalšího nenavazuje, je to KONEC
• snažte se o přehlednost, srozumitelnost, úpravnost
a)
b)
c)
toky dat zobrazujte: shora dolů a zleva doprava
nepřekřižujte čáry toků dat
nespojujte dvě vstupní čáry do jedné výstupní ve stejném bodu
Validace (potvrzení správnosti) vývojového diagramu:
• průchod všemi větvemi (každá cesta by měla vést od začátku ke konci),
průchod testovacích dat
Model podnikových procesů (BPM Business process modeling)
• konceptuální (implementačně nezávislý)
model všeho, co se v podniku děje
• obdoba organizačního schématu (organizační
schéma je statické, procesní mapa je
dynamická)
• zobrazení procesů a jejich interakcí v systému
od počátečního bodu po jeden nebo více
koncových bodů - důraz se klade na zobrazení
vztahů procesů a objektů s nimi souvisejících
Využití BPM
• podklad pro návrh informačního systému
podniku
• podklad pro reengineering procesů podniku
• podklad pro procesní management (procesní
řízení – business process management,
workflow management)
• dokumentace procesů v podniku (např. pro
certifikát jakosti podle ISO 9000)
Podnikový proces
• skupina aktivit, jejichž provedením se přidá hodnota
pro zákazníka
• vzájemně propojené dílčí činnosti, které ve své
posloupnosti transformují vstupy na požadované
výstupy
• tok práce, postupující od jednoho pracovníka
(oddělení) ke druhému
• podnikové procesy:
– klíčové X pomocné
– manuální X automatizované (IT – intensive)
– kolaborativní (assembly line) X individuální (once and
done)
Typy podnikových procesů
• řídící procesy (management processes):
– řídí provoz systému (řízení firmy, strategické řízení)
• provozní – klíčové procesy:
– tvoří jádro podnikání, vytvářejí primární hodnoty
(nákup, výroba, marketing a prodej)
• podpůrné procesy:
– podporují klíčové procesy (účetnictví,
personalistika, technická podpora,...)
Atributy podnikových procesů
• vstupy: výchozí zdroje (suroviny, materiál, kapacity
strojů, lidé, kapitál, technologie, data, informace,
znalosti), dodavatelé, výstupy z jiných procesů
• výstupy: konečné výsledky sloužící zákazníkovi (výrobek
nebo služba)
• stakeholder - zainteresovaný subjekt:
– vlastník: osoba zodpovědná za efektivnost daného procesu
– zákazník (interní, externí): přebírá výstup procesu
– další: investoři, konkurence, regulátoři, management,
zaměstnanci, dodavatelé, partneři, prodejci...
Business Process Model and Notation
(BPMN) [4]
události
aktivity
rozhodování, synchronizace
tok
tok zpráv
vazba
Business Process Model and Notation
(BPMN) 2 [4]
Příklad BPMN [4]
Workflow, workflow management
• počítačová podpora podnikových procesů
• automatizace podnikového procesu, celku nebo
jeho části, v jejímž průběhu jsou dokumenty,
informace nebo úlohy předávány od jednoho
účastníka ke druhému v souladu s procedurálními
pravidly tak, aby se dosáhlo nebo přispělo k
plnění podnikových cílů
• nejčastější uplatnění:
– modelování oběhu dokumentů (tj. informací o
realizovaných nebo plánovaných činnostech)
podnikem
Workflow management system
• systém, který podrobně definuje, spravuje a realizuje „toky práce“
prostřednictvím programu, jehož operace jsou řízeny počítačovou
reprezentací (modelem) logiky procesu
• poskytované služby při automatizaci podnikových procesů:
– administrace
– směrování informací
– definování rolí a pravidel
– monitorování (sledování průběhu jednotlivých kroků procesů)
– kontrola (např. dodržování stanovených termínů)
– při přechodu do nového kroku jsou automaticky předávány aktivity
dalšímu uživateli (v jeho nepřítomnosti jeho zástupci)
– generování a dodávání elektronických vyrozumění
– vyvolávání (spouštění) IT nástrojů a aplikací (např. textový editor, email...)
Model pro workflow management
Speciální aplikace vývojových diagramů – spojení vývojového
diagramu a organizačního schématu.
V modelu definujeme:
– procesy (strukturované nebo částečně strukturované obchodní
procesy) – ty se dále mohou členit na kroky procesů (worksteps)
a aktivity (činnosti, které se provádějí v kroku procesu)
– následnost (příp. paralelnost) kroků procesu
– podmínky, za nichž dojde ke správnému kroku
– lhůty pro realizaci aktivit
– přiřazení uživatelů (pracovníků) jednotlivým krokům
– programy, které se spouštějí během jednotlivých kroků
– data, potřebná pro realizaci jednotlivých kroků
– data produkovaná jednotlivými kroky
Příklad workflow diagramu [4]
Časové plány a řízení projektů
• definujeme:
– úlohy
– zdroje pro každou úlohu vedoucí k příslušné události (čas, finance, osoby, materiál,
přístroje...)
– události
• zobrazujeme:
– časové překrývání úloh
– návaznost úloh
– přiřazení disponibilních zdrojů existujícím úlohám
• zjišťujeme (a případně optimalizujeme):
– trvání projektu, kritickou cestu
Postup:
1.
2.
3.
4.
vytvoření seznamu činností, událostí, příp. deliverables
stanovení nároků na zdroje – časových, příp. finančních a jiných pro každou činnost
vedoucí k příslušné události
stanovení posloupnosti činností – které činnosti na sebe musí navazovat
určení, které činnosti mohou probíhat souběžně
Ganttův diagram (harmonogram)
• časový rozpis (rozvrh) nebo časový plán
praktických kroků, které je potřeba provést při
realizaci nějakého většího či rozsáhlejšího díla či
společenské události
• sloupcové grafy (bar chart), jež ukazují, kolik
práce se musí vykonat na každé úloze projektu
• každou úlohu znázorňuje čára (bar) o délce
odpovídající času požadovanému na úlohu
• úlohy se umísťují do diagramu v pořadí, v jakém
budou vykonány
Příklad harmonogramu
Zdroj: http://www.novydomov-loket.cz/harmonogram.htm
Síť (síťový graf) a síťový diagram
• síť (síťový graf):
– konečný souvislý, orientovaný, acyklický, hranově nebo
uzlově ohodnocený graf, v němž existuje jeden
počáteční uzel (nevstupuje do něj žádná hrana) a
jeden uzel koncový (žádná hrana z něj nevystupuje) –
např. telefonní síť, rozvod plynu, kanalizace, atd.
• síťový diagram:
– síťový graf, jehož hrany jsou ohodnoceny časovými
údaji
• délka cesty v síťovém diagramu:
– představuje součet časových údajů přiřazených
hranám, které tvoří uvažovanou cestu
Síťový graf – znázornění [3]
Grafické modely projektů
Projekty lze znázornit síťovým diagramem - hrany představují
jednotlivé činnosti a uzly představují začátky a konce
jednotlivých činností.
Podmínky pro modelování a řízení projektu síťovým
diagramem:
1. pro každou činnost je známá doba trvání
2. pro každou činnost je definována činnost předcházející a
činnost následující
3. pokud je přihlíženo i k jiným kritériím optimality, každá
činnost musí být ohodnocena příslušnými ukazateli
4. cíl projektu je splněn, pokud jsou ve správném časovém
sledu provedeny všechny činnosti
Příklad: Rekonstrukce výrobní linky [2]
V závodě se má provést rekonstrukce výrobní linky, spojená s výměnou
výrobního zařízení, stavebními úpravami, generální opravou elektroinstalace a
zlepšením pracovního prostředí. Projekt byl rozložen na dílčí činnosti, které
jsou spolu s předpokládanou dobou jejich trvání (v týdnech) uvedeny v
tabulce:
Příklad: Rekonstrukce výrobní linky [2]
Rozborem souvislostí mezi dílčími činnostmi bylo zjištěno, že demontáž starého zařízení a oprava střechy
mohou probíhat nezávisle vedle sebe. Vnitřní stavební úpravy lze provádět po skončení opravy střechy a
podlahy, přičemž opravu podlahy lze provést až po demontáži. Generální oprava elektroinstalace může být
provedena po dokončení vnitřních stavebních úprav. Montáž nového výrobního a klimatizačního zařízení lze
provádět současně, ale musí být skončena generální oprava elektroinstalace. Zkušební provoz může být zahájen
po skončení montáže výrobního zařízení a dokončovací úpravy mohou probíhat nezávisle na zkušebním
provozu, jakmile byla provedena montáž klimatizačního zařízení.
Časová analýza deterministických
projektů
• deterministický projekt – doba trvání každé
činnosti je jednoznačně určena
• cíl: nalézt kritickou cestu – její délka určuje
dobu trvání celého projektu
• kritické činnosti jsou ty, které tvoří kritickou
cestu – na jejich průběhu závisí termín
dokončení projektu
Metoda CPM (Critical Path Method) [2]
• metoda pro nalezení kritické cesty v síťovém
grafu
• používá se i u rozsáhlejších projektů
• lze ji provést:
– v síťovém grafu (viz obr. – [2])
– pomocí incidenční matice nebo
– v lineárním diagramu
Časová analýza stochastických projektů
• stochastický projekt – doba trvání jednotlivých
činností není určena jednoznačně
• pro každou činnost se předpokládá znalost tří
odhadů doby jejího trvání:
– optimistický odhad (nejkratší doba, kdy lze činnost
provést za nejpříznivějších podmínek)
– pesimistický odhad (nejdelší doba, kdy lze činnost
provést za nejnepříznivějších podmínek)
– nejpravděpodobnější odhad (doba trvání za
normálních podmínek)
Metoda PERT (The Program/Project
Evaluation and Review Technique) [2]
• pro řešení stochastických projektů
• jednotlivé termíny jsou popsány středními
hodnotami náhodných veličin a jejich rozptyly
(vypočítanými z optimistických, normálních a
pesimistických odhadů dob trvání jednotlivých
činností)
• postupuje se analogicky jako u CPM – hledá se
kritická cesta
• výsledná doba trvání projektu je dána součtem
středních hodnot činností ležících na kritické
cestě
Literatura
• [1] Wikipedie: Graf (teorie grafů). [On-line]. [cit. 21.11.2011].
Dostupné na URL:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Graf_%28teorie_graf%C5%AF%29
• [2] Frieblová, J. Tvorba a softwarová podpora projektů. [On-line].
[cit. 21.11.2011]. Dostupné na URL:
http://www2.ef.jcu.cz/~jfrieb/tspp/teorie.php
• [3] Kučerová, H. Projektování informačních systémů (Sylaby ke
kurzu). Praha: VOŠIS, 2007. [on-line] Dostupné na URL:
http://web.sks.cz/users/ku/DOKUMENTY/pri_syl.pdf
• [4] Wikipedia: BPMN. [On-line]. [cit. 22.11.2011]. Dostupné na URL:
http://en.wikipedia.org/wiki/Business_Process_Modeling_Notation