نموذج الوظيفة

في هندسة النظم وهندسة البرمجيات، يُنشأ نموذج وظيفي من منظور النمذجة الوظيفية . يُعد المنظور الوظيفي أحد المنظورات الممكنة في نمذجة عمليات الأعمال ، ومن المنظورات الأخرى، على سبيل المثال، المنظور السلوكي أو التنظيمي أو المعلوماتي. ^{[ 10 ]}

يركز منظور النمذجة الوظيفية على وصف العملية الديناميكية . المفهوم الرئيسي في هذا المنظور هو العملية، والتي قد تكون وظيفة، أو تحويلاً، أو نشاطاً، أو إجراءً، أو مهمة، إلخ. ومن الأمثلة المعروفة على لغات النمذجة التي تستخدم هذا المنظور مخططات تدفق البيانات .

يستخدم هذا المنظور أربعة رموز لوصف عملية ما، وهي:

• العملية: توضح عملية التحويل من المدخلات إلى المخرجات.
• المخزن: جمع البيانات أو نوع من المواد.
• التدفق: حركة البيانات أو المواد في العملية.
• الكيان الخارجي: كيان خارجي بالنسبة للنظام الذي تم تصميمه، ولكنه يتفاعل معه.

الآن، باستخدام هذه الرموز، يمكن تمثيل العملية كشبكة من هذه الرموز. هذه العملية المفككة هي مخطط تدفق البيانات (DFD).

في نمذجة المؤسسات الديناميكية، يتم تقسيمها إلى نموذج التحكم ، ونموذج الوظائف، ونموذج العمليات ، والنموذج التنظيمي .

يشير التفكيك الوظيفي عمومًا إلى عملية تحليل العلاقة الوظيفية إلى مكوناتها الأساسية، بحيث يمكن إعادة بناء الوظيفة الأصلية من هذه المكونات عن طريق تركيب الوظائف . وبشكل عام، تُجرى عملية التفكيك هذه إما بهدف فهم هوية المكونات، أو بهدف الحصول على تمثيل مُختصر للوظيفة الكلية، وهي مهمة لا يمكن تحقيقها إلا عندما تتمتع العمليات المكونة بمستوى معين من التنميط .

يلعب التفكيك الوظيفي دورًا بارزًا في برمجة الحاسوب ، حيث يتمثل الهدف الرئيسي في تقسيم العمليات إلى وحدات نمطية قدر الإمكان. على سبيل المثال، يمكن تقسيم نظام إدارة المكتبة إلى وحدة جرد، ووحدة معلومات المستفيدين، ووحدة تقييم الرسوم. في العقود الأولى من برمجة الحاسوب، تجلى هذا في "فن البرمجة الفرعية"، كما أطلق عليه بعض الممارسين البارزين.

يُعدّ التفكيك الوظيفي للأنظمة الهندسية أسلوبًا لتحليل هذه الأنظمة. وتتلخص الفكرة الأساسية في محاولة تقسيم النظام بحيث يمكن وصف كل جزء من أجزاء المخطط الكتلي دون استخدام حرف العطف "و" أو "أو" في الوصف.

يُجبر هذا التمرين كل جزء من النظام على امتلاك دالة خالصة . عندما يتكون النظام من دوال خالصة، يمكن إعادة استخدامها أو استبدالها. ومن الآثار الجانبية الشائعة أن الواجهات بين الكتل تصبح بسيطة وعامة. وبما أن الواجهات تصبح بسيطة عادةً، يصبح من الأسهل استبدال دالة خالصة بدالة مشابهة ذات صلة.

مخطط الكتلة الوظيفي هو مخطط كتلي يصف وظائف النظام وعلاقاتها المتبادلة . ويمكن لمخطط الكتلة الوظيفي أن يوضح ما يلي: ^{[ 11 ]}

• وظائف النظام المصورة بالكتل
• مدخلات كتلة مصورة بخطوط، و
• العلاقات بين 9 وظائف
• التسلسلات الوظيفية والمسارات للمادة أو الإشارات ^{[ 12 ]}

يمكن استخدام رموز تخطيطية إضافية في مخطط الكتلة لإظهار خصائص معينة.

مخطط كتلة الوظائف المحدد هو مخطط كتلة التدفق الوظيفي الكلاسيكي ، ومخطط كتلة الوظائف (FBD) المستخدم في تصميم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة .

مخطط تدفق العمليات الوظيفية (FFBD) هو مخطط متعدد المستويات، متسلسل زمنيًا، يوضح تدفق العمليات الوظيفية للنظام خطوة بخطوة. [ 14 ^{] طُوّر هذا} المخطط في خمسينيات القرن الماضي، ويُستخدم على نطاق واسع في هندسة النظم التقليدية . يُشار إلى مخطط تدفق العمليات الوظيفية أيضًا باسم مخطط التدفق الوظيفي ، أو مخطط الكتل الوظيفية ، أو التدفق الوظيفي . ^{[ 15 ]}

تُستخدم مخططات تدفق العمليات الوظيفية (FFBD) عادةً لتحديد التسلسلات التشغيلية والدعمية التفصيلية خطوة بخطوة للأنظمة ، ولكنها تُستخدم أيضًا بفعالية لتحديد العمليات في تطوير وإنتاج الأنظمة. كما تستخدم عمليات تطوير البرمجيات مخططات تدفق العمليات الوظيفية على نطاق واسع . في سياق النظام، قد تتضمن خطوات تدفق العمليات الوظيفية مزيجًا من الأجهزة والبرامج والموظفين والمرافق و/أو الإجراءات.

في طريقة FFBD، تُنظَّم الدوال وتُصوَّر وفقًا لترتيب تنفيذها المنطقي. تُعرض كل دالة بالنسبة لعلاقتها المنطقية بتنفيذ وإتمام الدوال الأخرى. تُمثِّل كل دالة عقدة تحمل اسمها. تُشير الأسهم من اليسار إلى اليمين إلى ترتيب تنفيذ الدوال. تُمثِّل الرموز المنطقية التنفيذ التسلسلي أو المتوازي للدوال. ^{[ 16 ]}

يُعدّ HIPO ( اختصارًا لـ "المدخلات الهرمية، العمليات، المخرجات") أداةً شائعةً في تصميم وتحليل النظم ، وتقنيةً للتوثيق ^{[ 17 ]} ، وذلك لتمثيل وحدات النظام على شكل هرمي ، ولتوثيق كل وحدة على حدة. ^{[ 18 ]}

استُخدمت هذه الطريقة لتطوير المتطلبات، وبناء التصميم، ودعم تنفيذ نظام خبير لعرض عملية الالتقاء الآلي. ثم أُجري التحقق بشكل منهجي نظرًا لمنهجية التصميم والتنفيذ. ^{[ 19 ]}

يتم توثيق التصميم العام للنظام باستخدام مخططات HIPO أو مخططات الهيكل . يشبه مخطط الهيكل في مظهره المخطط التنظيمي، ولكنه مُعدّل لإظهار تفاصيل إضافية. يمكن استخدام مخططات الهيكل لعرض أنواع متعددة من المعلومات، ولكنها تُستخدم بشكل شائع لرسم هياكل البيانات أو هياكل التعليمات البرمجية. ^{[ 18 ]}

مخطط N2 هو رسم بياني على شكل مصفوفة ، يمثل الواجهات الوظيفية أو المادية بين عناصر النظام. يُستخدم لتحديد وتعريف وجدولة وتصميم وتحليل الواجهات الوظيفية والمادية بشكل منهجي. وينطبق على واجهات النظام ^{وواجهات} الأجهزة و / أو البرامج . ^{[ 14 ]}

استُخدم مخطط N² على نطاق واسع لتطوير واجهات البيانات، لا سيما في مجال البرمجيات . ومع ذلك، يمكن استخدامه أيضًا لتطوير واجهات الأجهزة. يوضح الشكل 2 مخطط N² الأساسي. ^{توضع وظائف} النظام على القطر الرئيسي، بينما تمثل المربعات المتبقية في مصفوفة N × N مدخلات ومخرجات الواجهة. ^{[ 20 ]}

تُعدّ تقنية التحليل والتصميم الهيكلي (SADT) منهجيةً في هندسة البرمجيات لوصف الأنظمة على شكل تسلسل هرمي للوظائف، وهي عبارة عن تدوين تخطيطي لإنشاء مخطط لتطبيق برمجي. توفر هذه التقنية لبنات بناء لتمثيل الكيانات والأنشطة، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الأسهم لربط المربعات. لهذه المربعات والأسهم دلالات غير رسمية مرتبطة بها . ^{[ 21 ]} يمكن استخدام SADT كأداة تحليل وظيفي لعملية معينة، باستخدام مستويات متتالية من التفاصيل. تسمح طريقة SADT بتحديد احتياجات المستخدم لتطويرات تكنولوجيا المعلومات، وهو ما يُستخدم في نظم المعلومات الصناعية، كما تسمح بشرح وعرض عمليات وإجراءات التصنيع الخاصة بنشاط ما. ^{[ 22 ]}

يُقدّم نموذج تحليل الأنظمة والوظائف (SADT) رؤية وظيفية مُحدّدة لأي مؤسسة من خلال وصف الوظائف وعلاقاتها داخل الشركة. تُحقّق هذه الوظائف أهداف الشركة، مثل المبيعات، وتخطيط الطلبات، وتصميم المنتجات، وتصنيع الأجزاء، وإدارة الموارد البشرية. يُمكن لنموذج SADT تصوير العلاقات الوظيفية البسيطة، كما يُمكنه عكس علاقات تدفق البيانات والتحكم بين الوظائف المختلفة. يعتمد نموذج IDEF0 على نموذج SADT، الذي طوّره دوغلاس تي. روس عام 1985. ^{[ 23 ]}

IDEF0 هي منهجية لنمذجة الوظائف تُستخدم لوصف وظائف التصنيع ، وتوفر لغة نمذجة وظيفية لتحليل وتطوير وإعادة هندسة وتكامل نظم المعلومات ، وعمليات الأعمال، أو تحليل هندسة البرمجيات. ^{[ 24 ]} وهي جزء من عائلة لغات النمذجة IDEF في مجال هندسة البرمجيات ، ومبنية على لغة النمذجة الوظيفية SADT .

صُممت منهجية IDEF0 للنمذجة الوظيفية لنمذجة القرارات والإجراءات والأنشطة الخاصة بمؤسسة أو نظام. ^{[ 25 ]} وقد اشتُقت من لغة النمذجة الرسومية المعروفة، وهي تقنية التحليل والتصميم الهيكلي (SADT) التي طورها دوغلاس تي. روس وشركة سوفتيك. في شكلها الأصلي، تتضمن IDEF0 تعريفًا للغة النمذجة الرسومية ( بناء الجملة والدلالات ) ووصفًا لمنهجية شاملة لتطوير النماذج. ^{[ 1 ]} كلفت القوات الجوية الأمريكية مطوري SADT بتطوير منهجية نمذجة وظيفية لتحليل المنظور الوظيفي للنظام وتوصيله. من المفترض أن تساعد IDEF0 في تنظيم تحليل النظام وتعزيز التواصل الفعال بين المحلل والعميل من خلال أدوات رسومية مبسطة. ^{[ 25 ]}

التصميم البديهي هو عملية تفكيك وظيفي هرمية من أعلى إلى أسفل، تُستخدم كإطار عمل لتوليف الحلول لتحليل وتطوير وإعادة هندسة ودمج المنتجات وأنظمة المعلومات وعمليات الأعمال أو حلول هندسة البرمجيات. ^{[ 26 ]} يتناسب هيكله رياضيًا مع تحليل الترابط بين الوظائف بهدف تحسين متانة البنية المعمارية لنماذج الحلول الوظيفية المحتملة.

نموذج وظائف الأعمال (BFM) هو وصف عام أو تصنيف للعمليات التي تُنفذ بشكل روتيني لتحقيق مهمة المنظمة. وهو يوفر "هيكلاً مفاهيمياً لتحديد وظائف الأعمال العامة ". ^{[ 27 ]} ويمكنه إظهار عمليات الأعمال الأساسية في سياق وظائف مجال الأعمال. يجب أن تتوافق العمليات في نموذج وظائف الأعمال مع العمليات في نماذج سلسلة القيمة. العمليات هي مجموعة من أنشطة الأعمال المترابطة التي تُنفذ لإنتاج منتج نهائي أو لتقديم خدمة. على عكس وظائف الأعمال التي تُنفذ بشكل مستمر، تتميز العمليات بوجود بداية محددة ونقطة نهاية محددة بتسليم الناتج المطلوب. يوضح الشكل على اليمين العلاقة بين عمليات الأعمال ووظائف الأعمال ونموذج مرجع الأعمال لمجال الأعمال. ^{[ 28 ]}

نموذج تدوين العمليات التجارية (BPMN) هو تمثيل رسومي لتحديد العمليات التجارية في سير العمل . طُوّر BPMN بواسطة مبادرة إدارة العمليات التجارية (BPMI)، ويتولى صيانته حاليًا مجموعة إدارة الكائنات (OMG) منذ اندماج المنظمتين في عام 2005. الإصدار الحالي من BPMN هو 2.0. ^{[ 29 ]}

تُقدّم مواصفات نموذج تدوين العمليات التجارية (BPMN) تدوينًا رسوميًا لتحديد العمليات التجارية في مخطط العمليات التجارية (BPD). ^{[ 30 ]} يهدف BPMN إلى دعم إدارة العمليات التجارية لكلٍ من المستخدمين التقنيين ومستخدمي الأعمال، وذلك من خلال توفير تدوين سهل الفهم لمستخدمي الأعمال، وفي الوقت نفسه قادر على تمثيل دلالات العمليات المعقدة. كما تُوفّر مواصفات BPMN أيضًا ربطًا بين رسومات التدوين والبنى الأساسية للغات التنفيذ، ولا سيما BPEL4WS . ^{[ 31 ]}

نموذج الأعمال المرجعي هو نموذج مرجعي يركز على الجوانب الوظيفية والتنظيمية للنشاط الأساسي للمؤسسة أو منظمة الخدمات أو الوكالة الحكومية . في هندسة المؤسسات ، يُعد نموذج الأعمال المرجعي جزءًا من إطار عمل هندسة المؤسسة ، الذي يحدد كيفية تنظيم الهيكل والرؤى المرتبطة بهندسة المؤسسة .

النموذج المرجعي، بشكل عام، هو نموذج يجسد الهدف أو الفكرة الأساسية لشيء ما، ويمكن استخدامه كمرجع لأغراض متنوعة. يُعدّ النموذج المرجعي للأعمال وسيلةً لوصف العمليات التجارية للمؤسسة، بغض النظر عن هيكلها التنظيمي . كما يمكن لأنواع أخرى من النماذج المرجعية للأعمال أن توضح العلاقة بين العمليات التجارية والوظائف التجارية والنموذج المرجعي للأعمال في مجال العمل . يمكن بناء هذه النماذج المرجعية على شكل طبقات، مما يوفر أساسًا لتحليل مكونات الخدمة والتكنولوجيا والبيانات والأداء.

يُقترح نموذج وظيفة المشغل ( OFM) كبديل لتقنيات تحليل المهام التقليدية التي يستخدمها مهندسو العوامل البشرية . يسعى هذا النموذج إلى تمثيل كيفية قيام المشغل بتقسيم نظام معقد إلى أجزاء أبسط، وتنسيق إجراءات التحكم وتكوينات النظام لتحقيق أداء مقبول للنظام ككل، وذلك من خلال تمثيل رياضي لهذه العملية. يُمثل النموذج قضايا أساسية تتعلق بتمثيل المعرفة، وتدفق المعلومات، واتخاذ القرارات في الأنظمة المعقدة. ويشير ميلر (1985) إلى أن بنية الشبكة يُمكن اعتبارها تمثيلاً محتملاً للنموذج الداخلي للمشغل للنظام، بالإضافة إلى بنية تحكم تُحدد كيفية استخدام هذا النموذج لحل مشكلات القرار التي تُشكل وظائف تحكم المشغل. ^{[ 32 ]}