Suport Curs 2 MSSP PDF [PDF]

Zitiervorschau

Modelare și simulate curs 2/17.03.2020 Metoda IDEF 3 Un alt membru al familiei IDEF, IDEF3 sau "Metoda de descriere a unui flux pe bază de procese respectiv obiect", a fost elaborat în cadrul proiectului "Information Integration for Concurrent Engineering" (IICE), finanțat de Forțele Aeriene ale SUA. Knowledge Based Systems, Inc., principalul contractor al IICE și dezvoltatorul metodei IDEF3. IDEF3 este conceput pentru a capta aspectele comportamentale ale unui sistem existent sau propus, inclusiv descrieri de prioritate (secvența de activitate) și cauzalitate relații, într-un mod structurat. Scopul principal al IDEF3 este de a oferi o metodă structurată prin care un expert în domeniu să-și exprime intuitiv cunoștințele despre funcționarea unui anumit sistem sau organizație. Descrierile rezultate în urma aplicării metodei IDEF3 pot fi apoi folosite pentru a facilita construirea modelelor analitice și de proiectare a sistemelor. Metoda IDEF3 nu are capacitatea de a construi modele bazate pe simulare predictivă; mai degrabă, este o metodă de a obține descrieri structurate a ceea ce un sistem poate sau va face în practică. Metoda IDEF3 descrie un sistem cu ajutorul a două diagrame. Prima este IDEF3 – PROCES care oferă o descriere a sistemului bazată pe proces și cea de-a doua este IDEF3 – OBIECT care oferă a descriere a sistemului bazată pe obiect. IDEF 3 - PROCES Metoda IDEF3 - proces utilizează un principiu subordonat abstractizării - descompunerea, care este o spargere a fiecărei activități în detalii mai fine, de o manieră continuă, până la atingerea nivelului convenabil de detaliere.

Fig. 1 Descompunerea activităților conform metodei IDEF3-proces

Sunt identificate patru elemente cu care operează această metodă, fig. 2: - căsuțe, reprezintă o activitate, proces, funcție, acțiune, operație, evenimente sau o decizie;

-

legăturile, reprezentate prin săgeți; joncțiunile; referințele și notele.

Fig. 2 Elementele metodei IDEF3-proces

O căsuță este formată din: - dreptunghi; - denumirea activității; - numărul activității (căsuței), fig. 3. Fig. 3 Reprezentarea activităților

Reprezentarea căsuțelor trebuie să respecte următoarele reguli: - trebuie să fie suficient de mari astfel încât să încapă denumirea activității; - trebuie să fie dreptunghiul cu unghiuri drepte și conturul să fie reprezentat cu linie groasă, continuă; - denumirea căsuței trebuie să fie verb sau expresie cu verb care să descrie activitatea respectivă; - toate căsuțele sunt numerotate. Legăturile descriu constrângerile temporale, logice, convenționale sau naturale dintre procese. Legăturile pot fi: - precedență simplă - precedență constrânsă - relaționale, fig. 4. Fig. 4. Tipuri de legături în IDEF3

Interpretarea acestor legături este prezentată în tabelul următor. Tab. 1 Interpretarea legăturilor

Legătură

Interpretare „A” este predecesorul imediat al lui „B”, iar „B” este succesorul imediat al lui „A”. Nu este precizat dacă „A” poate să se realizeze fără „B” sau „B” fără „A”

În orice situație „A” trebuie să fie predecesorul lui „B”. Activitatea “A” poate să nu se realizeze dar „B” este obligatoriu să se realizeze după ce a fost făcut „A”. În orice situație B trebuie să fie precedat de A.

„A” trebuie să fie predecesorul lui „B” și „B „ trebuie să fie precedat de „A” Legătură cu o condiție particulară. Ex. “B” trebuie să înceapă la 5 minute după ce s-a terminat „A”

Legăturile, reprezentate prin săgeți, trebuie să respecte următoarele reguli de sintaxă: - sunt reprezentate cu linie groasă continuă; - sunt curbate doar la 900; - sunt orizontale sau verticale, niciodată pe diagonală; - obligatoriu sunt conectate cu activitățile; - ele sunt conectate cu linia de contur a dreptunghiului, nu sunt duse în interiorul dreptunghiului. Principale tipuri de săgeți utilizate de IDEF03 sunt, fig.5 - săgeată dreaptă; - săgeată curbată la 900; - săgeată de bifurcare; - săgeată de unire. Fig. 5 Tipuri de săgeți

Joncțiunile reprezintă puncte de ramificație într-un proces, puncte în care fie o singură legătură se desparte în mai multe legături (paralele sau alternative), fie mai multe legături converg într-una. În IDEF3 joncțiunile pot fi divergente sau convergente. Divergență înseamnă că dintr-o singură joncțiune pot să plece mai multe legături, fig. 6. Convergență înseamnă că o singură joncțiune reprezintă destinație pentru mai multe legături, fig. 6.

Fig. 6 Tipuri de joncțiuni

Totodată, joncțiunile pot fi sincron sau asincron de tip "AND", "OR" sau "XOR" (exclusiv OR). Această clasificare a joncțiunilor din IDEF 3, precum și simbolul asociat fiecăruia, este prezentată în tabelul de mai jos. Tab. 2 Clasificare joncțiuni Joncțiune asincron Joncțiune sincron “AND” asincron “AND” sincron – toate procesele anterioare/următoare toate procesele anterioare/următoare trebuie trebuie să se termine/înceapă. să se termine/înceapă în același timp. ”OR” asicncron – ”OR” sicncron – unul sau mai multe din procesele unul sau mai multe din procesele anterioare/următoare trebuie să se anterioare/următoare trebuie să se termine/înceapă termine/înceapă în același timp ”XOR” – exact un proces din cele anterioare/următoare trebuie să termine/înceapă

Reprezentarea grafică a joncțiunilor trebuie să respecte următoarele reguli: - legăturile au săgeți doar la ieșirea din joncțiune nu și la intrare în joncțiune; - sunt curbate doar la 900; - sunt orizontale sau verticale, niciodată pe diagonală; - obligatoriu sunt conectate cu activitățile, fig. 7.

Fig. 7 Reprezentare grafică joncțiune

Referințele în IDEF3-proces ne permit să punctăm unele aspecte ale modelului care trebuie luate în considerare sau să subliniem punctele importante cum ar fi: - să facem referire la alte elemente ale modelului fără a arata un flux de proces explicit; - să indicăm locația "Go-To" în fluxuri complexe de procese; - să specificăm constrângerile la joncțiune. Referințele se reprezintă grafic sub formă de căsuță și trebuie să respecte condițiile de reprezentare a casuțelor de mai sus. Acestea sunt de două tipuri: - “call and continue” – apelează și continuă, fig. 8 - Elementul la care este atașată referința poate să continue doar după ce referința a început. - “call and wait” – apelează și așteaptă, fig. 9 - Elementul la care este atașată referința poate să înceapă doar după ce referința s-a terminat Un exemplu de referință “call and continue” este prezentat în figura 8, în figura 9 este prezentat un exemplu de referință “call and wait” iar în figura 10 un exemplu de referință “GoTo”

Fig. 8 Referință “call and continue”

Fig. 9 Referință “call and wait”

Fig. 10 Exemplu de referință “Go-To”

IDEF 3 - OBIECT Cu IDEF 3 – OBIECT se poate realiza o descriere a unui proces bazându-ne pe stările prin care trece un obiect de-a lungul desfășurării acestuia. IDEF 3 – OBIECT este o reprezentare grafică centrată pe obiecte care capteze atât diferitele tipuri de obiecte, cât și diferitele stării prin care pot trece aceste obiecte. Metoda IDEF3 - OBIECT utilizează un principiu subordonat abstractizării descompunerea, care este o spargere a fiecărei activități în detalii mai fine, de o manieră continuă, până la atingerea nivelului convenabil de detaliere. Căsuța care urmează să fie detaliată se reprezintă cu cerc dublu, fig. 12.

Fig. 12 Descompunerea activităților conform metodei IDEF3-obiect

Sunt identificate patru elemente cu care operează această metodă, fig. 13: - căsuțe, reprezintă stările prin care trece un obiect sau un obiect; - legăturile, reprezentate prin săgeți; - joncțiunile; - referințele și notele.

Fig. 13 Elementele metodei IDEF3-OBIECT

O căsuță este formată din: - cerc; - denumirea obiectului sau stării în care se află obiectul, fig. 14.

Fig. 14 Reprezentarea obiectelor/stării obiectului

Reprezentarea căsuțelor trebuie să respecte următoarele reguli: - trebuie să fie suficient de mari astfel încât să încapă denumirea obiectului sau stării obiectului; - trebuie să fie cercuri și conturul să fie reprezentat cu linie groasă, continuă; Legăturile sunt reprezentate prin săgeți și sunt folosite pentru a indica trecerea de la o stare la alta Legăturile pot fi: - Legătură simplă - Legătură puternică - Legătură relațională - Legătură plasare relație secundară Legăturile, trebuie să respecte următoarele reguli de sintaxă: - sunt reprezentate cu linie groasă continuă; - sunt orizontale sau verticale dar și pe diagonală; - ele obligatoriu sunt conectate cu linia de contur a cercului, nu sunt duse în interiorul cercului. Joncțiunile reprezintă puncte de ramificație într-un proces, puncte în care fie o singură legătură se desparte în mai multe legături (paralele sau alternative), fie mai multe legături converg într-una.

În IDEF3 joncțiunile pot fi divergente sau convergente. Divergență înseamnă că dintr-o singură joncțiune pot să plece mai multe legături, fig. 4. Convergență înseamnă că o singură joncțiune reprezintă destinație pentru mai multe legături, fig. 15.

Fig. 15 Tipuri de joncțiuni

Totodată, joncțiunile pot fi de tip "AND", "OR" sau "XOR" (exclusiv OR). Această clasificare a joncțiunilor din IDEF 3, precum și simbolul asociat fiecăruia, este prezentată în tabelul de mai jos. Tab. 3 Clasificare joncțiuni Joncțiune asincron “AND” toate procesele anterioare/următoare trebuie să se termine/înceapă. ”OR” – unul sau mai multe din procesele anterioare/următoare trebuie să se termine/înceapă ”XOR” – exact un proces din cele anterioare/următoare trebuie să termine/înceapă

Reprezentrea grafică a joncțiunilor trebuie să respecte următoarele reguli: - legaturile au săgeți doar la ieșirea din joncțiune nu și la intrare în joncțiune; - sunt orizontale sau verticale, dar și pe diagonală; - obligatoriu sunt conectate cu activitățile, fig. 4.

Referințele în IDEF3-OBIECT ne permit să punctăm unele aspecte ale modelului care trebuie luate în considerare sau să subliniem punctele importante cum ar fi: - să facem referire la alte elemente ale modelului fără a arata un flux de proces explicit; - să specificăm constrângerile la obiect/stare obiect sau la legătură, fig, 16.

Fig. 16 Tipuri de referințe

Referințele se reprezintă grafic sub formă de căsuță și trebuie să respecte condițiile de reprezentare a casuțelor de mai sus. Acestea sunt de două tipuri: - “call and continue” – apelează și continuă, fig. 17 - Elementul la care este atașată referința poate să continue doar după ce referința a început. - “call and wait” – apelează și așteaptă, fig. 18 - Elementul la care este atașată referința poate să înceapă doar după ce referința s-a terminat Un exemplu de referință “call and continue” este prezentat în figura 17 iar în figura 18 este prezentat un exemplu de referință “call and wait”

Fig. 17 Referință “call and continue”

Fig. 18 Referință “call and wait”

Unei legături îi pot fi atasate mai multe referințe fie de tipul “call and wait” fie de tipul “call and continue”, fig. 19.

Pentru a trece de la A la B este necesar să înceapă și să se termine P și apoi să înceapă Q

Pentru a trece de la A la B este necesar să înceapă în același timp P și Q dar și să se termine P

Pentru a trece de la A la B este necesar să înceapă P, Q și R dar ordinea de începere a acestora poate să fie oricare.

Fig. 19 Referințe multiple

Notele pot fi atașate oricărui element din IDEF3 (căsuță, joncțiune, legătură etc) și pot fi utilizate pentru a furniza informații suplimentare despre un anumit element al modelului IDEF3 sau să anexaăm ilustrații, texte, machete de ecran, comentarii, etc. la descriere. Ele sunt reprezentate grafic ca în figura 20.

Pentru realizarea modelarii cu ajutorul IDEF3 se poate utiliza hârtia şi creionul, dar pentru o metodă mai elegantă se utilizează programe specializate în crearea graficelor.

Fig. 20 Note

REȚELE PETRI Conceptul de rețele Petri a fost dezvoltat și introdus în literatură de Carl Adam Petri în anul 1962 în teza sa de doctorat “ Kommunikation mit Automaten”. Abilitatea rețelelor Petri de a verifica formal modelul este importantă în mod special pentru sistemele în timp real critice din punct de vedere al securității, precum sistemele de control al traficului aerian, sistemele de control al traficului feroviar, sistemele de control al reactoarelor nucleare etc. Rețelele Petri au fost folosite pentru modelarea sistemelor de timp real tolerante la defectare și critice din punct de vedere al securității, pentru detectarea erorilor și pentru monitorizarea proceselor. Un domeniu de succes de aplicare al rețelelor Petri îl constituie modelarea și analiza protocoalelor de comunicare (încă de la începutul anilor ’70). În ultimii ani au fost propuse câteva abordări care permit construirea modelelor de rețele Petri pentru protocoale din specificațiile scrise într-un limbaj relativ nespecializat. Rețele Petri, însă, au fost folosite în mod extensiv pentru modelarea și analiza sistemelor de producție. În acest domeniu, rețeaua Petri reprezenta linii de producție cu buffer-e, sisteme automate de producție, sisteme flexibile de producție, linii automate de asamblare, sisteme cu partajarea resurselor și, recent, sisteme de producție de tip just-in-time. Rețelele Petri utilizează un principiu subordonat abstractizării - descompunerea, care este o spargere a fiecărei tranziții în detalii mai fine, de o manieră continuă, până la atingerea nivelului convenabil de detaliere. Tranzițiile care se vor descompune se reprezintă grafic prin dublarea conturului.

Fig. 21 Descompunerea tranzițiilor conform rețelei Petri

O rețea Petri poate fi identificată cu un tip particular de grafuri orientate bipartite populate cu patru tipuri de elemente. Aceste elemente sunt:

-

locațiile, reprezentate prin cercuri, fig. 22 tranzițiile, reprezentate de bare sau dreptunghiuri, fig. 23 arcele, reprezentate prin săgeți, fig. 42. jetoanele, reprezentate prin cercuri, fig. 25.

Fig.22 Reprezentarea locațiilor

Fig. 23 Reprezentarea tranzițiilor

Fig. 24 Reprezentarea arcelor

Fig. 25 Reprezentarea jetoanelor

Locația este intrare pentru o tranziție dacă există un arc orientat de la acel loc la tranziție sau este ieșire pentru o tranziție dacă există un arc orientat de la tranziție la loc. O locație are capacitate infinită în mod implicit. Locațiile pot fi folosite pentru a modela: starea unei componente sau valoarea unei condiții - etajul la care se află un lift, condiția ca un specialist să fie disponibil; - buffer - cutie poștală, stoc, depozit; - acțiuni în desfășurare - medii de comunicare - linie telefonica, intermediar, rețea de comunicație. Tranzițiile sunt evenimente sau activități care determină schimbarea stării sistemului și acestea nu au capacitate de stocare dar pot să aibă durată. Ttranzițiile reprezintă: - evenimente - începutul sau sfârșitul unei operații, schimbarea culorii unui semafor; - transformarea unor obiecte - modificarea/adaptarea unui produs, reactualizarea unei baze de date, reactualizarea unui document; - transportul unor obiecte - transportul bunurilor, expedierea unui mesaj sau a unui fișier. Arcele sunt orientate și conectează locații cu tranziții sau tranziții cu locații, niciodată nu conectează locații cu locații sau tranziții de tranziții. Acestea au capacitatea 1 în mod implicit, dacă este diferită de 1, capacitatea trebuie marcată pe arc. Jetoanele sunt asociate locațiilor unei rețele Petri si pot fi gândite ca aparținând acestora. Numărul şi poziția jetoanelor se pot schimba în timpul funcționării unei rețele Petri. Jetoanele sunt folosite pentru a defini funcționarea unei rețele Petri. Jetoanele în rețele Petri pot reprezenta: - obiect fizic - produs, componentă, medicament, persoană; - obiect informațional - mesaj, semnal, raport, fișier; - colecție de obiecte - camion cu bunuri, depozit cu componente, fisier cu adrese; - indicator de stare - indicator al stării unui proces, starea unui obiect. În forma sa cea mai simplă, o rețea Petri poate fi reprezentată printr-o tranziție împreună cu locațiile sale de intrare și de ieșire. Această rețea elementară poate fi folosită pentru reprezentarea unor aspecte diverse ale sistemelor modelate. Spre exemplu, locațiile de intrare (ieșire) pot reprezenta precondiții (post-condiții), iar tranzițiile — evenimente. Locațiile de intrare pot semnifica disponibilitatea resurselor, tranziția —utilizarea lor, iar locațiile de ieșire — eliberarea resurselor, fig. 26.

Fig. 26 Elemente rețea Petri

Structurile tipice utilizate în modelarea sistemelor cu evenimente discrete prin intermediul reţelelor Petri sunt prezentate sintetic în fig. 27.

Fig. 7 Structuri tipice utilizate în modelarea cu rețele Petri

Trecerea de la o diagramă IDEF la o rețea Petri se face conforma tabelului 4.

Tab. 4 IDEF/Rețea Petri

IDEF

Rețea PETRI