Моделі потоків даних (DFD-моделі): призначення, місце застосування в системному аналізі, правила побудови, приклади

Відображення структури системи, у якій зв’язками є інформаційні потоки, можна здійснити за допомогою діаграм потоків даних DFD (data flow diagrams). Ці діаграми використовують для аналізу та моделювання інформаційних систем з метою мінімізації потоків даних та зменшення їх об'єму, виявлення як дублювання інформації, так і дублювання шляхів її передавання. DFD відображають джерела та споживачів інформації, вид та напрямок передачі інформації, елементи накопичення та процеси перетворення, при цьому використовуються різні засоби відображення елементів (нотації).

Діаграми потоків даних (DFD) є основним засобом моделювання функціональних вимог проектованої системи. З їх допомогою ці вимоги розбиваються на функціональні компоненти (процеси) і представляються у вигляді мережі, пов'язаної потоками даних. Головна мета таких засобів - продемонструвати, як кожен процес перетворить свої вхідні дані у вихідні, а також виявити відносини між цими процесами.

Потоки даних є механізмами, що використовуються для моделювання передачі інформації (або навіть фізичних компонент) з однієї частини системи в іншу. Важливість цього об'єкта очевидна: він дає назву цілому інструменту. Потоки на діаграмах зазвичай зображаються іменованими стрілками, орієнтація яких вказує напрямок руху інформації.

В нотаціях запропонованих De Marko використовується чотири типи елементів:

• процеси перетворення інформації (див. рис 2.3 а);

• елементи накопичення даних (див. рис.2.3 б);

• потоки даних (див. рис. 2.3 в);

• елементи зовнішнього середовища – джерела та споживачі інформації (див. рис. 2.3 г).

Потоки даних відображають зв'язки між компонентами системи. мають напрямок і назву даних, що передаються. Назви потоків повинні бути простими, одним словом і відображати назви документів або назви його частин, показників, файлів. Якщо один і той самий потік проходить опрацювання у декількох процесах, то в його назві повинна відображатися назва виконаної дії. Наприклад, потік “Замовлення” після процесу “Підтвердження замовлення” матиме назву “Підтверджене замовлення”.

Потоки можуть бути:

• між двома процесами;

• між процесом і елементом накопичення;

• між зовнішнім елементом і процесом.

При побудові діаграм потоків даних слід мати на увазі, що простота та ясність їх побудови повинна бути настільки високою, що не вимагатиме ніяких додаткових змістовних пояснень.

Особливістю DFD є принципова їх відмінність від блок-схем опису алгоритмів розв’язування задач. Основними відмінностями DFD по відношенню до блок-схем є:

• відсутність потоків, що розщеплюються без участі процесів;

• відсутність на діаграмі ліній потоків, що перетинаються;

• відсутність елементів розв’язування (порівняння із визначенням напрямків передачі інформації), контролюючих елементів (процесів), та потоків, які запускають на виконання проце;

• відсутність на діаграмі циклів та детального опису процесів.

За основу процедур побудови DFD покладено метод рівнів, а також фізичне та логічне моделювання.

Компонента	Нотація Йодана	Нотація Гейна -Сарсона	Нотація МОДАС	Нотація О-О А (Обєктно-орієнтованого аналізу)
Поток даних
Процес (прецедент ООА)
Сховище даних
Зовнішня сутність (об’єкт)
Матеріальний потік
Управляючий процес
Управляючий вплив.

Правила побудови:

Розміщувати на кожній діаграмі від 3 до 6-7 процесів.

Не захаращувати діаграми несуттєвими на даному рівні деталями.

Декомпозицію потоків даних здійснювати паралельно з декомпозицією процесів;

Вибирати ясні імена процесів і потоків для поліпшення понимаемости діаграм, при цьому намагатися не використовувати абревіатури.

Одноразово визначати функціонально ідентичні процеси на самому верхньому рівні, де такий процес необхідний, і посилатися до нього на нижніх рівнях.

У відповідності з цими рекомендаціями процес побудови моделі розбивається на наступні етапи:

Розчленовування безлічі вимог і організація їх в основні функціональні групи.
Ідентифікація зовнішніх об'єктів, з якими система повинна бути пов'язана.
Ідентифікація основних видів інформації, що циркулює між системою і зовнішніми об'єктами.

Попередня розробка контекстної діаграми, на якій основні функціональні групи представляються процесами, зовнішні об'єкти - зовнішніми сутностями, основні види інформації - потоками даних між процесами і зовнішніми сутностями.

Вивчення попередньої контекстної діаграми і внесення до неї змін за результатами відповідей на виникаючі при цьому вивченні питання по всіх її частинах.

Побудова контекстної діаграми шляхом об'єднання всіх процесів попередньої діаграми в один процес, а також групування потоків.

Формування DFD першого рівня на базі процесів попередньої контекстної діаграми.
Перевірка основних вимог по DFD першого рівня.

Декомпозиція кожного процесу поточної DFD за допомогою деталізуючою діаграми або специфікації процесу.

Перевірка основних вимог по DFD відповідного рівня.

Додавання визначень нових потоків в словник даних при кожному їх появі на діаграмах.

Паралельне (з процесом декомпозиції) вивчення вимог (в тому числі і знову надходять), розбиття їх на елементарні і ідентифікація процесів або специфікацій процесів, відповідних цим вимогам.

Після побудови двох-трьох рівнів проведення ревізії з метою перевірки коректності та поліпшення понимаемости моделі.

Побудова специфікації процесу (а не найпростішої діаграми) у разі, якщо деяку функцію складно або неможливо виразити комбінацією процесів.

Приклад діаграми DFD для процесу отримання деякої суми готівкою по кредитній картці