تحليل النظم الهيكلية وطرق التصميم

تحليل النُظم الهيكلية وطرق التَّصميم (سادم) (بالإنجليزية: Structured Systems Analysis and Design Method (SSADM))‏ هو مدخل نُظم إلى تحليل وتصميم أنظمة المعلومات. وقد أُنتج SSADM لصالح وكالة الحاسوب المركزي والاتّصالات -حاليًا مكتب التِّجارة الحكومية- وهو مكتب للحكومة البريطانية يهتم باستخدام التقنية في الحكومة، منذ العام 1980 وحتى الآن.

نظرة عامة

سادم SSADM هو طريقة تدفق لإنتاج تصميم لنظام معلومات. ويُمكن اعتبار سادم SSADM على أنه يُمثل قمة الدقة الوثيقة التي تقود المدخل إلى تصميم النظام، بالمقارنة مع أكثر الطرق حداثة وهي تطوير التطبيقات السريعة كطريقة تطوير الأنظمة الحركية DSDM.

يُعتبر SSADM تنفيذ خاص واحد، وهو يقوم على عمل مدارس مختلفة من التحليل الهيكلي وطرق التطوير، مثل علم طرق أنظمة البرامج التابع لبيتر شيكلاند، والتصميم الهيكلي التابع للاري كونستانتاين، والطريقة الهيكلية يوردن التابعة لإدوارد يوردن، والبرمجة الهيكلية جاكسون التابعة لميشيل أ. جاكسون، والتحليل الهيكلي توم ديماركو.

إن الأسماء "Structured Systems Analysis and Design Method " تحليل النظم الهيكلية وطرق التصميم و"SSADM " سادم هي الآن علامات تجارية مسجلة لدى مكتب التجارة الحكومية (OGC) وهو مكتب تابع لوزارة الماليّة في المملكة المتحدة.

تاريخ

المراحل الأساسية لتطور SSADM كانت:

1980 م : وكالة الحاسوب المركزي والاتصالات (CCTA) تُفيّم التحليل وطرق التصميم.
1981 م : تم اختيار طريقة أنظمة الإدارة ليرمنث وَ بيرشيت (LBMS)من أصل قائمة قصيرة من خمسة طُرق.
1983 م : عملت سادم SSADM إلزامية لجميع تطورات أنظمة المعلومات الحديثة.
1984 م : إصدار النسخة المعدلة الثانية من سادم SSADM.
1986 م : إصدار النسخة المعدلة الثالثة من SSADM،

وقد تبنّاها مركز الحوسبة الوطني National Computing Centre (NCC).

1988 م : تدشين شهادة سادم SSADM في الكفاءة، تم ترويج سادم على أنه مقياس «مفتوح».
1989 م : تحركات تجاه الطريقة الأوربية، من خلال إطلاق مشروع شهادة منتجات هندسة البرامج بمساعدة الحاسوب Computer-aided software engineering (CASE).
1990 م : إطلاق النسخة المُعدلة الرابعة.
1993 م : إطلاق مقياس سادم النسخة الرابعة SSADM V4 ومشروع أدوات نظام التوافق.
1995 م : الإعلان عن النسخة المُعدّلة الرابعة بلس SSADM V4+، وإطلاق النسخة المُعدّلة V4.2
2000 م : قامت وكالة الحاسوب المركزي والاتصالات CCTA بإعادة تسمية SSADM «ليصبح Business System» Development«تطوير أنظمة العمل». وقد تم إعادة تجميع الطريقة في 15 موديلاً و6 موديلات أخرى تمت إضافتها.

تقنيات SSADM

إن أهم ثلاث تقنيات مُستخدمة في SSADM هي: نمذجة البيانات المنطقية وهذه هي عملية تحديد، ونمذجة، وتوثيق متطلبات بيانات النظام المزمع تصميمه. يتم فصل البيانات في وحدات مستقلة (هي الأشياء التي يحتاجها عمل ما لتسجيل معلومات ) وعلاقات (هي الروابط بين الوحدات المستقلة). نمذجة تدفق البيانات هذه هي عملية تحديد، ونمذجة، وتوثيق كيفية تحرك البيانات حول نظام معلومات.و تقوم نمذجة تدفق البيانات بفحص العمليات (هي الأنشطة التي تنقل البيانات من صيغة إلى أخرى)، ومخازن البيانات (المناطق الممسكة للبيانات، والوحدات المستقلة الخارجية (هي التي ترسل البيانات إلى داخل نظام ما أو تستقبل بيانات من نظام)، و(تدفقات البيانات) الروتات (الطرق)التي يمكن أن تتدفق من خلالها البيانات. نمذجة سلوك الوحدات المستقلة هذه هي عملية تحديد، ونمذجة، وتوثيق الأحداث التي تؤثر في كل وحدة مستقلة وفي التسلسل الذي تحدث فيه هذه الأحداث.

مراحل

تتضمن طريقة سادم SSADM تطبيق سلسلة من التحليل، والتوثيق، ومهام التصميم ذات الاهتمام بما سيأتي ذكره.

مرحلة دراسة جدوى

لتحديد ما إذا كان مشروعٌ مُعطى ذي جدوى من تطبيقه، فلا بد هناك من بعض أشكال التحقيق في الأهداف والنتائج المتعلقة بالمشروع. وبالنسبة للمشاريع الصغيرة جداً فإن هذا قد لا يكون من الضروري عمله على الإطلاق إذ أن فرصة نجاح المشروع من عدمه تكون واضحة. أما في المشاريع الضخمة، فإن دراسة المشروع يمكن أن تتم ولكن ضمن سياق غير رسمي، إما لأنه ليس هناك وقت لإجراء دراسة رسمية أو لأن المشروع "يتوجب عمله ولا بُد أن يُنجز بطريقة أو بأخرى.

وعند البدء بدراسة جدوى، فإن هناك أربعة جوانب رئيسية لا بُد من أخذها بعين الاعتبار:

تقني_هل هذا المشروع ممكن تقنياً؟
مالي_هل تستطيع المنشأة التجارية تحمل الأعباء المالية للمشروع؟
تنظيمي_هل سيكون النظام الجديد متوافقاً مع التدريبات الحاليّة؟
أخلاقي_هل سيكون الأثر للنظام الجديد مقبولاً اجتماعياً؟

وللإجابة عن هذه الأسئلة، فإن دراسة الجدوى هي نسخة ملخّصة بفعالية من تحليل الأنظمة المتخمة تماماً والتصميم. يتم إلى حد ما تحليل المتطلبات والمستخدمين، ويتم رسم بعض خيارات العمل، وحتى بعض تفاصيل التنفيذ التقني.

مُنتج هذه المرحلة هو وثيقة دراسة جدوى رسمية ويُحدد سادم SSADM الأقسام التي ينبغي أن تحتويها الدراسة بما فيها أي نماذج أوليّة قد تم بناءها بالإضافة إلى تفاصيل الخيارات المرفوضة وأسباب رفضها.

المرحلة1_فحص البيئة الحالية

هذه واحدة من أهم مراحل سادم SSADM. حيث أن مُطوري SSADM قد فهموا أنه على الرغم من أن مهام وأهداف نظام جديد ما قد تكون مختلفة جذرياً عن النظام القديم، إلا أن البيانات الأساسية من المحتمل أن تتغير شيئاً قليلاً. وعند الوصول إلى فهم كامل لمتطلبات البيانات في مرحلة مبكرة، فإن مراحل التصميم والتحليل المتبقية يُمكن أن تُبنى على أساس ثابت.

في جميع الحالات تقريباً يوجد بعض الشبه في الشكل من النظام الحالي حتى لو كان مؤلفاً كلياً من الناس والأوراق. ومن خلال مقابلة مجموعة من الموظفين، وتوزيع استبيانات، وملاحظات وتوثيق موجود، يتوصّل المحلل إلى فهم كامل للنظام على أنه كما لو أنه في بداية المشروع. وهذا يخدم أغراضاً كثيرة:

يتعلّم المحلل مصطلحات العمل، وماذا يفعل المستخدمون وكيف يفعلونه.
يزوّد النظامُ القديمُ النظامَ الجديدَ بالمتطلبات الأساسية.
توضع في دائرة الاهتمام العيوب والأخطاء ومواطن عدم الكفاءة وتتم إضافة تصحيحاتها إلى المتطلبات.
يمكن بناء نموذج البيانات.
يصبح المستخدمون مشاركون ويتعلّمون تقنيات ونماذج المحلّل.
يُمكن تعريف حدود النظام.

منتجات هذه المرحلة هي:

كتالوج المستخدمين يصف جميع مستخدمي النظام وكيفية تفاعلهم معه.
كتالوج المتطلبات يذكر بالتفصيل كل متطلبات النظام الجديد.
وصف الخدمات الحالية مؤلّف من مزيد.
بناء بيانات منطقيّة بيئية حالية (ERD).
مخطط السياق لمخطط تدفق البيانات (DFD) DATA FLOW DIAGRAM
مجموعة من مستويات من مخطط تدفق البيانات (DFDs)لنظام منطقي محلي.
قاموس بيانات كامل يحتوي على العلاقة ما بين مخازن البيانات والوحدات المستقلة.

ولإنتاج النماذج، يعمل المُحلّل من خلال بناء النماذج كما وصفنا سابقاً. إلا أن أول مجموعة من مخططات تدفق البيانات (DFDs) هي النموذج المادي الحالي أي مع تفاصيل كاملة لكيفية تنفيذ النظام القديم. والنسخة المعدلة النهائية هي النموذج المنطقي الحالي الذي هو شبيه بشكل أساسي بالمادي الحالي ولكن مع الإشارة الكاملة إلى التنفيذ الذي يزيل عن كليهما أية أعطال مثل تكرار العملية أو البيانات.

وفي عملية إعداد النماذج، سيكتشف المحلّل المعلومات التي تصنع كتالوجات المستخدمين والمتطلبات.

المرحلة2_خيارات نظام العمل

عند إجراء فحص للنظام الحالي، يجب على المحلل أن يُقرر بناءً على التصميم الإجمالي للنظام الجديد. ولإجراء ذلك، فإنه أو إنها، وباستخدام مُخرجات المرحلة السابقة، يُطوّر أو تُطوّر مجموعة من خيارات نظام العمل. وهذه طرق مختلفة يُمكن بها إنتاج النظام الجديد وهي متباينةٌ ما بين عدم عمل شيء قط إلى التخلص من النظام الجديد كلياً وبناء آخر جديد تماماً. وقد يعقد المحلل جلسة تبادل أفكار حتى تتولد المزيد من الأفكار المتنوعة قدر الإمكان.

ثم يتم جمع الأفكار لتُشكّل مجموعة أو اثنتان أو ثلاث مجموعات من الخيارات المختلفة التي تٌقدّم للمستخدم. وتأخذ الخيارات بعين الاعتبار مايلي:

درجة الأتمتة
الحدود ما بين النظام والمستخدمين
توزيع النظام، على سبيل المثال، هل هو مركزّ على مكتب واحد أم موزّع على عدة مكاتب؟
التكلفة/الفائدة
تأثير النظام الجديد

عند الضرورة، فإن الخيار سيكون موثقاً مع بناء بيانات منطقية ومخطط تدفق بيانات مستوى 1.

يختار المستخدمون والمحلل معاً خيار عمل مفرد. هذا قد يكون واحداً من أكثر من واحد قد تم تعريفها للتو أو قد يكون مؤلفاً من جوانب مختلفة من الخيارات الموجودة. المُخرج من هذه المرحلة هو خيار العمل المُختار المفرد إلى جنب مع كل مُخرجات المرحلة 1.

المرحلة3_مواصفات المُتطلبات

هذه على الأرجح المرحلة الأكثر تعقيداً في سادم SSADM. فباستخدام المتطلبات التي تم تطويرها في المرحلة 1 وبالعمل ضمن إطار عمل لخيار العمل المُختار، يجب على المحلل أن يُطوّر مواصفات منطقيّة كاملة لما يجب أن يقوم به النظام الجديد. ويجب أن تكون المواصفات خالية من الأخطاء، والغموض، والتناقض. وبقولنا منطقي، فإننا نعني أن المواصفات لا تذْكر كيف سيتم تنفيذ النظام لكنها بدلاً من ذلك تصف ما الذي سوف يفعله النظام.

لإنتاج المواصفات المنطقيّة، يبني المحلّل النماذج المنطقيّة المطلوبة لكل من مخططات تدفق البيانات (DFDs) ومخططات علاقة الوحدات المستقلة (ERDs) وتُستخدم هذه في إنتاج تعاريف وظيفة النظام لكل وظيفة نظام سوف يتطلبها المستخدمون من النظام، والمحفوظات الدائمة للوحدات المستقلة (ELHs)و مخططات رسائل التأثير، هذه نماذج مُنتَج هذه المرحلة وهو توثيق كامل لمواصفات المتطلبات والذي يتكون من:

كتالوج البيانات المُحدّث
كتالوج المُتطلبات المُحدّث
المواصفات المُعالجة والتي بدورها تتكون من:
دور المستخدم/مصفوفة وظائف النظام
تعريفات وظيفة النظام
نموذج بيانات منطقي مطلوب
محفوظات دائمة للوحدات المستقلة
مخططات رسائل التأثير

بالرغم من أن بعض هذه الأشياء قد تكون غير معروفة بالنسبة لك، إلا أنها تُعد فرصة في هذه الوحدة للخوض فيها بمزيد من التفاصيل.

المرحلة4_خيارات النظام التقني

وهي أولى مراحل التنفيذ المادي للنظام الجديد. يتم في هذه المرحلة توليد عدد كبير من الخيارات لتنفيذ النظام الجديد، مثلما في خيارات نظام العمل. وهذا يتم شحذه باستمرار إلى اثنين أو ثلاثة ليُقدم للمستخدم من حيث يتم اختيار الخَيار النهائي أو توليفه.

إلا أن الاعتبارات مختلفة إلى حد ما في كونها:

الهندسات المعمارية للأجهزة
برنامج الاستخدام
تكلفة التنفيذ
طاقم العمل المطلوب
القيود المادية كالحيز الذي سيشغله النظام
التوزيع ويشمل أي شبكات قد يتم طلبها
التهيئة الكاملة للتداخل البشري الحاسوبي

يجب أن تتوافق هذه النواحي مع أي قيود مفروضة من قِبل العمل كتوفر المال وتوحيد الأجهزة والبرامج.

مُخرِج هذه المرحلة هو خيَار نظام تقني تم اختياره.

المرحلة5_التصميم المنطقي

بالرغم من أن المرحلة السابقة تحدد تفاصيل التنفيذ، إلا أن مُخرجات هذه المرحلة مستقلة التنفيذ وتركّز على متطلبات التداخل الحاسوبي البشري. و يُحددّ التصميم المنطقي الطرق الرئيسية للتفاعل من ناحية أبنية القائمة وأبنية الأوامر.

إحدى مجالات النشاط هي تعريف حوارات المُستخدم. وهذه هي الواجهات الرئيسية التي سوف يتفاعل معها المستخدمون مع النظام. والنشاطات الأخرى تهتم بتحليل كل من آثار الأحداث في تحديث النظام والحاجة إلى إنشاء استعلامات حول البيانات على النظام. كل منهما يستخدم الأحداث، وأوصاف الوظائف ومخططات رسائل التأثير التي تم إنتاجها في المرحلة 3 لتحدد بشكل دقيق كيف تُحدّث البيانات وتقرأها بطريقة آمنة وثابتة.

مُنتج هذه المرحلة هو التصميم المنطقي والمكوّن من:

كتالوج البيانات
بُنية بيانات منطقيّة مطلوبة
نموذج عمليّة منطقيّة_يشمل حوارات ونموذج لعمليات تحديث واستعلام
لحظة اجهاد وانحناء

المرحلة6_التصميم المادي

هذه هي المرحلة النهائية حيث تتحوّل كل المواصفات المنطقيّة للنظام إلى أوصاف للنظام من ناحية كونها برامج وأجهزة حقيقية. هذه مرحلة تقنيّة جداً ويتم هنا عرض نظرة عامة مبسطة عنها.

تتحول بُنْيَة البيانات المنطقية إلى فن معماري مادي من حيث أبنية قاعدة البيانات. ويتم تحديد البُنية الدقيقة للوظائف وكيف يتم تنفيذها. كما تتم ترقية بُنية البيانات المادية عند الضرورة لتلبي متطلبات الحجم والأداء.

المُنتج هو تصميم مادي كامل والذي يُمكن أن يُخبر مهندسي البرنامج كيف يبنون النظام بتفاصيل محددة عن الجهاز والبرنامج وبمعايير ملائمة.

ميزات وعيوب

إن استخدام علم الطرق هذا يتضمن مشروعاً هاماً قد لا يُلائم جميع المشاريع.

وتُعد الميزات الأساسية لسادم SSADM هي:

ثلاث وجهات نظر مختلفة للنظام
ناضج
فصل الأوجه المنطقيّة والماديّة للنظام
تقنيات مُعرّفة جيداً وتوثيق
مُشاركة المُستخدم

إن حجم سادم SSADM يُعتبر عائقاً كبيراً لاستخدامه في كل الظروف. إذ ثمّة استثمار كبير في التكلفة والوقت في تدريب الأشخاص على استعمال التقنيات. فإن منحنى التعليم مأخوذ بعين الاعتبار على أنه ليس مجرد تقنيات نمذجة عديدة ينبغي تعلمها، بل ثمة أيضاً كثيٌ من المعايير لتحضير الوثائق وتقديمها.