این مقاله در ماهنامه رایانه، شماره 253، آذرماه 1393، صفحات 121 تا 131 به چاپ رسیده است.
مقدمه
کلمه معماري (Architecture) يادآور يك طرح و ديد همه‌جانبه و كلان بر ساختار و رفتار موجوديتي است كه داراي خواصي چون پيچيدگي و پويائي بوده و تهيه و نگهداشت آن مستلزم داشتن توجه‌ای ويژه به جامعيت، يكپارچگي، انعطاف پذيري و تعامل‌پذيري است.
در حوزه مباحث فناوري اطلاعات ابتدا مفهوم معماری در محدوده سخت‌افزار و سپس نرم‌افزار مطرح گردید. زماني كه موضوع استفاده مجدد از قطعات از پيش ساخته شده مورد توجه واقع شد و اين سئوال مطرح گردید که كه با چه تركيب و تلفيقي از عناصر موجود مي‌توان سيستم جديدی را طراحي نمود؟ تجربه ساير رشته‌هاي علوم و مهندسي ثابت كرده است كه هر جا نياز به طراحي موجوديت يا سيستمي باشد كه ابعاد يا پيچيدگي آن از يك حد معيني فراتر رفته، يا نيازمندي‌هاي خاصي را تحميل نمايد، نگرش ويژه و همه جانبه‌اي را نيازخواهد داشت كه دراصطلاح به آن معماري گفته مي‌شود.
امروزه معماری نه تنها در “سخت افزار” و “نرم افزار” اهمیت یافته بلکه در مدیریت جنبه‌های مختلف سازمان نیز نیاز به تدوین معماری ضروری شده است. معماري سازماني (Enterprise Architecture) شامل مدل‌هاي كسب‌و‌كار، فرآیندها، داده‌ها، سيستم‌هاي پشتيباني‌كننده، شبکه و همچنين زيرساخت‌هاي فناوری براي هر دوي معماري وضع موجود (As-Is) و وضع مطلوب (To-Be) است. در یک معماري سازماني استانداردها، ملاحظات امنيتي و يك طرح انتقال جزء الزامات می‌باشند.
از ویژگی‌های معماری سازمانی نقش پررنگ فناوری اطلاعات است و لذا گاهی از آن با عنوان “معماری فناوری اطلاعات سازمانی” نامبرده می‌شود، همین موضوع نقطه تمایز آن با سایر رویکردهای بهبود سازمانی مانند “مهندسی مجدد فرآیند” یا “طراحی ساختار سازمانی” می‌باشد. از طرف دیگر معماری فناوری اطلاعات سازمانی با رویکردهایی همچون طرح جامع فاوا (ICT Master Plan) و برنامه راهبردی فاوا (ICT Strategic Plan) هم خانواده بوده و به نوعی دربرگیرنده آن‌ها نیز می‌باشد.
لزوم معماري سازماني را مي‌توان در ظهور سازمان‌هاي بزرگ، نياز به طراحي و توسعه سيستم‌هاي اطلاعاتي پيچيده، ظهور سيستم‌هاي اطلاعاتي با منظورهاي خاص و اهميت انعطاف پذيري سازمان‌ها در برابر فشارهاي بيروني نظير تغيير كسب و كار، تغيير مأموريت‌ها و ساختارهاي سازماني و تغييرات سريع فناوري ارزيابي نمود.
همان‌طوریکه عنوان گردید یکی‌از بهترین راه حل‌هاي توسعه و استفاده بهینه از فناوري اطلاعات در سازمان‌ها، استفاده از معماري سازمانی است. تاثیر معماري سازمانی تا بدانجا است که عدم استفاده از آن در سازمان ها به منزله ناتوانی سازمان در مدیریت بهینه فناوري اطلاعات محسوب می‌شود. مطمئنا سازمانی که نتواند به صورت بهینه از منابع فناوري اطلاعات خود استفاده کند، نمی‌تواند جایگاهی را در شرایط رقابتی آینده براي خود تصور نماید.
تاریخچه
در سال 1987 جان زکمن (John Zachman) با چاپ مقاله “چارچوبی برای معماری سیستم‌های اطلاعاتی” مفهوم معماری سازمانی را پایه‌گذاری نمود. در این مقاله زکمن به چالش و چشم‌انداز معماری‌های سیستم‌های اطلاعاتی اشاره می‌کند. چالش به مدیریت سیستم‌های توزیع شده همراه با پیچیدگی در حال افزایش، مربوط است. زکمن می‌گوید:
"هزینه و موفقیت کسب‌و‌کار، به طور روزافزون به سیستم‌های اطلاعاتی کسب‌و‌کار و رویکردی نظام‌مند برای مدیریت این سیستم‌ها، بستگی دارد".
سپس زکمن در سال 1992 میلادی در مقاله “توسعه و برقراری چارچوبی برای سیستم‌های اطلاعاتی معماری” این چشم انداز را مطرح نمود که ارزش و چالاکی کسب و کار می‌تواند بوسیله رویکرد همه‌جانبه برای معماری سیستم‌ها بهتر درک شود. یعنی هر موضوع از هر منظر خاص خودش نگاه شود. رویکردهای چند بُعدی برای معماری سیستم‌هایی که زکمن توضیح می‌دهد ابتدا «چارچوب معماری سیستم‌های اطلاعاتی» نام گرفت و به سرعت به «چارچوب معماری سازمانی» تغییر نام یافت.
در سال ۱۹۹۲ میلادی وزارت دفاع آمریکا (DoD) پروژه تحقیقاتی (TAFIM) را با هدف تهیه یک طرح جامع برای انسجام و هماهنگی کلیه منابع اطلاعاتی در داخل مجموعه وزارت آغاز نمود. در سال ۱۹۹۴ میلادی این وزارت با انتشار بیانیه‌ای کلیه واحدهای تابعه خود را ملزم به اجرای نتایج TAFIM و انطباق سیستم‌های اطلاعاتی خود با آن نمود.
United States Department of Defense (DoD)
Technical Architecture Framework for Information Management (TAFIM)
از آن تاریخ تاکنون TAFIM همواره در حال بازنگری و اصلاح بوده و در حال حاضر نگارش ۳ آن توسط وزارت دفاع آمریکا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تجربه وزارت دفاع آمریکا، مورد استقبال سایر وزارتخانه‌ها و موسسات دولتی آمریکا قرار گرفت و روش‌ها و الگوهای بکار رفته در TAFIM در سایر سازمان‌ها نیز به کار گرفته شد. براساس تجربیات بدست آمده از پروژه TAFIM، در سال ۱۹۹۶ میلادی قانونی بنام کلینگر-کوهن (Clinger–Cohen Act (CCA)) در کنگره آمریکا به تصویب رسید که بر طبق این قانون و بر پایة نتایج TAFIM، همه وزارتخانه‌ها و سازمان‌های دولتی آمریکا ملزم به تنظیم معماری فناوری اطلاعات سازمانی خود شدند. همچنین مسئولیت تدوین، اصلاح و اجرای معماری فناوری اطلاعات در هر سازمان برطبق این قانون برعهدة مدیر ارشد فناوری اطلاعات سازمان قرار گرفت.
در سال 1996 میلادی سازمان برنامه و بودجه آمریکا نیز بر لزوم هماهنگی طرح‌ها و هزینه‌های انجام شده توسط موسسات دولتی آمریکا با معماری فناوری اطلاعات سازمان تاکید نمود. پس از آن تاریخ اغلب موسسات دولتی آمریکا از جمله وزارتخانه‌ها، سازمان‌ها، نیروی انتظامی و دانشگاه‌هایی که از بودجه دولتی استفاده می‌کنند، پروژه‌هایی را برای تنظیم و تدوین معماری فناوری اطلاعات خود آغاز نمودند. سپس شورای مدیران ارشد فناوری اطلاعات آمریکا سندی را منتشر ساخت که حاوی چارچوب معماری سازمانی دولت فدرال بود که سند معماری اطلاعات دولت فدرال محسوب می‌شد و به صورت مستمر در حال بازنگری و اصلاح است.
در ایران معماری سازمانی ابتدا با نام معماری اطلاعات توسط دکتر فریدون شمس و همکارانش مطرح و سپس کمیته فنی معماری اطلاعات ایران را راه‌اندازی گردید. در سال ۱۳۸۵ شمسی برای اولین بار معماری سازمانی در دوازدهمین کنفرانس بین‌المللی انجمن کامپیوتر ایران به عنوان یک زمینه مستقل ارائه و با تلاش‌های دکتر فریدون شمس، مجوز ایجاد دوره کارشناسی ارشد معماری سازمانی در دانشگاه شهید بهشتی صادر شد.
با گسترش نیاز موجود در کشور برای فراگیری و به‌کارگیری نظام‌مند رویکرد معماری سازمانی سرانجام با پشتکار وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات، آزمایشگاه مرجع مدیریت طرح‌های معماری سازمانی در سازمان فناوری اطلاعات به صورت کامل راه اندازی شد. بخش ستادی این آزمایشگاه در سازمان فناوری اطلاعات ایران مستقر است و بخش فنی و اجرایی آن از سال 1391 در دانشگاه شهید بهشتی راه‌اندازی گردیده است. ماموریت بخش ستادی آزمایشگاه، سیاست‌گذاری و نظارتی است. در حالیکه ماموریت بخش فنی آزمایشگاه معماری سازمانی که در دانشگاه شهید بهشتی مستقر است، تدوین اسناد مرجع فنی، ارزیابی طرح‌های معماری سازمانی و آموزش و فرهنگ سازی است. با تلاش آزمایشگاه معماری سازمانی، وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات اقدام به تصویب و ابلاغ بخشنامه‌ای خطاب به دستگاه‌های اجرایی کشور نمود که در آن ضمن تشویق دستگاه‌ها، از آن‌ها خواسته شده برای تدوین طرح‌های معماری از ضوابط و شاخص‌های اعلام شده توسط سازمان فناوری اطلاعات پیروی نموده و در صورت دارا بودن طرح معماری سازمانی، گواهی تاییدیه را از آزمایشگاه فنی معماری سازمانی سرویس‌گرا اخذ نمایند.
استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010
استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010 بر پایه مفاهیمِ مدل مفهومی شرح توصیفی معماری (Architectuer Description Conceptual Model) ارائه شده است. در این استاندارد برای نمایش مدل مفهومی از نمودار کلاس UML برای نشان دادن کلاس‌های اشخاص و روابط موجود استفاده می‌شود. این استاندارد برپایه استاندارد IEEE 1471-2000 طراحی شده است.
چهارچوب اولیه
استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010 در سال 2011 میلادی ارائه و از واژگان و مفاهیم استفاده شده در آن به عنوان زمینه‌ای برای درک مفهوم توصیف معماری استفاده می‌شود.
در اولین چهارچوب ارائه شده این استاندارد، نمودار 1 عرضه شده است. در نمودار 1 شاهد وجود سیستم (System)، محیط (Environment)، ذی‌نفعان (Stakeholders)، معماری (Architecture) و شرح توصیفی معماری (Architecture Description) هستیم. در این چهارچوب، سیستم وجود دارد و در محیط واقع شده است.
محیط خود می‌تواند شامل سیستم‌های دیگر باشد. ذی‌نفعان در یک سیستم دارای منافع بوده و این منافع به عنوان اولویت‌ها (Concerns) شناخته می‌شوند. هدف سیستم یکی از اولویت‌های مهم مورد توجه ذی‌نفعان می‌باشد. سیستم‌ها دارای معماری هستند و شرح توصیفی معماری برای بیان معماری استفاده می‌شود.
در استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010، سیستم از یک نگاهدارنده نظیر سازمان، خط تولید، یک سرویس، یک زیرسیستم یا نرم‌افزار استفاده می‌نماید. سیستم می‌تواند طبیعی یا ساخته دست بشر باشد. سیستم در محیط خود ساکن است و با آن دارای تعامل است. محیط تعیین کننده طیف وسیعی از تاثیرات بر سیستم است. محیط در معنای وسیع‌ترین مفهوم در نظر گرفته می‌شود و شامل مفاهیم توسعه (Developmental)، عملیات (Operational)، فنی (Technical)، سیاسی (Political) و قانونی (Requlatory) می‌باشد که تمامی این مفاهیم می توانند بر روی معماری اثرگذار باشند. این تاثیرات به عنوان اولویت‌ها یا Concerns شناخته می‌شوند.
سیستم دارای معماری است. در استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010، مفاهیم اساسی و مشخصات سیستم بر پایه عناصر، روابط و اصول طراحی و تکامل در محیط تجسم پیدا می‌کند. شرح توصیفی معماری (Architecture Description (AD)) یک دستاورد جهت بیان معماری است. معماران و سایر ذی‌نفعان سیستم از شرح توصیفی معماری جهت درک، آنالیز و مقایسه معماری استفاده می‌کنند. ADها موضوع اصلی استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010 می‌باشند.
هسته شرح توصیفی معماری
The Core of Architecture Description
استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010 حول مفاهیم مطرح شده در نمودار 2 بسط داده شده است.
نمودار 2 نشان می‌دهد که محتویات یک AD و روابط بین عناصر، هنگام اعمال استاندارد جهت تولید شرح توصیفی معماری برای بیان معماری برخی سیستم‌های مورد نظر به چه صورت می‌باشد.
شرح توصیفی معماری، محصولی کاری برای بیان معماری سیستم مورد نظر است. استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010 نیازمندی‌های ADها را مشخص می‌نماید. یک AD، توصیف یک معماری احتمالی و امکان‌پذیر برای سیستم است. شکل‌گیری یک AD می‌تواند به شکل یک سند، مجموعه‌ای از مدل‌ها، مدل مخزن (Model Repository) یا حالت‌‌های دیگری که توسط استاندارد تعریف نشده، باشد.
در استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010، سیستم به عنوان نگهدارنده طیف وسیعی از موضوعات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
AD می‌تواند برای یک سیستم ساخته شده توسط انسان متشکل از سخت‌افزار، نرم‌افزار، داده، افراد، فرآیندها، امکانات رویه‌ای، مواد، موجودیت‌هایی با رخداد طبیعی، محصولات و سرویس‌های نرم‌افزاری، برنامه‌های کاربردی انفرادی، زیر‌سیستم‌ها، سیستم‌های مبتنی بر سیستم و عناصری که در سازمان بکارگیری می شوند در نظر گرفته شود. AD دارای زبان شرح توصیفی معماری (Architecture Description Language (ADL)) می‌باشد که می‌تواند مشتمل بر نمودار جریان داده (Data Flow Diagram)، نمودار کلاس (Class Diagram)، نمودار وضعیت (State Diagram) و سایر مدل‌ها باشد. عناصر دیگری که در این استاندارد مشاهده می‌شود عناصری مانند نقاط دیدگاه معماری (Architecture viewpoint)، دیدگاه‌ها (Viewpoints) و تناظرات (Correspondences) می‌باشد.
ذی‌نفعان در نمودار 2 می‌توانند شامل مشتری، مالک، کاربر، مصرف‌کننده، تهیه‌کننده، طراح، نگاهدارنده، ممیز و صادرکننده گواهینامه معماری باشند. اولویت‌ها نیز می‌تواند شامل اهداف سیستم، قابلیت، ساختار، رفتار، هزینه، قابلیت پشتیبانی، ایمنی و ایجاد قابلیت همکاری باشد.
در استاندارد ISO/IEC/IEEE-42010 نقاط دیدگاه معماری مشتمل بر دیدگاه روابط تصمیم‌گیری (Decision Relationship viewpoint)، دیدگاه مشارکت ذی‌نفعان (Stakeholder involvement viewpoint)، دیدگاه زمانی تصمیم (Decision Chronological viewpoint) و دیدگاه جزئیات تصمیم (Decision Detail viewpoint) می‌باشد. یک دیدگاه می‌تواند شامل انواع مدل، نمادها، روش‌های مدل‌سازی و تکنیک‌های تحلیلی باشد.
عناصر شرح توصیفی معماری و تناظر
شرح توصیفی معماری شامل عناصر AD می‌باشند. تناظرات ارتباطات بین عناصر AD را مشخص می‌کنند. تناظرات و قواعد متناظر جهت بیان و اعمال روابط معماری نظیر ترکیب، پالایش، ثبات، قابلیت ردیابی، وابستگی، محدودیت و الزام در بین ADها استفاده می‌شود. در نمودار 3 ارتباط بین تناظر، قاعده تناظر و عنصر AD مشاهده می‌شود.
منابع
- John Zachman , “A Framework for Information Systems Architecture” , 1987 , IBM Systems Journal, vol. 26, no. 3
- John Zachman , “”Extending and Formalizing the Framework for Information Systems Architecture “ , 1992 , IBM Systems Journal, vol. 31, no. 3
- Yanja Dajsuren, Christine M. Gerpheide, Alexander Serebrenik , “ Formalizing Correspondence Rules for Automotive Architecture Views” , Eindhoven University of Technology , The Netherlands
- Uwe van Heesch , Paris Avgeriou , Rich Hill , “Forces on Architecture Decisions – A Viewpoint” , 2012 Joint Working Conference on Software Architecture & 6th European Conference on Software Architecture
- Uwe van Heesch, Paris Avgeriou, Rich Hilliard , “A documentation framework for architecture decisions” , The Journal of Systems and Software 85 (2012) 795– 820
- INTERNATIONAL STANDARD ISO/IEC/IEEE 42010 , “Systems and software engineering – Architecture description” , First edition , 2011-12-01
- Vadim Agievich, Victor Taratukhin, Jörg Becker, Rinat Gimranov , “Forces on Architecture Decisions – A Viewpoint” , 2012 Joint Working Conference on Software Architecture & 6th European Conference on Software Architecture
- Rich Hilliard , “Architecture Viewpoint Template for ISO/IEC/IEEE 42010″ , http://www.iso-architecture.org/42010/templates/
- Yanja Dajsuren, Christine M. Gerpheide, Alexander Serebrenik , “ Formalizing Correspondence Rules for Automotive Architecture Views” , Eindhoven University of Technology , The Netherlands
