Modellera livscykler med tillståndsdiagram

I varje verksamhet finns det företeelser som transformeras till olika tillstånd. Dessa tillstånd är en central aspekt av verksamhetslogiken och är därmed något vi behöver definiera och hålla reda på. En informationsmodells ER-diagram behöver därför ofta kompletteras med tillståndsdiagram (Statecharts) för att visa vilka tillstånd ett verksamhetsobjekt kan växla mellan, vilka händelser som orsakar tillståndsförändringen och vilka orsakerna kan vara. 

/Peter Tallungs, IRM, 2021-06-03

Verksamhetsobjekt har livscykler

De flesta verksamhetsobjekt har någon form av livscykel. Det brukar hanteras som att de har ett attribut som heter status med några fördefinierade värden. Ofta bara en kod, ibland även ett namn och om man har tur en tydlig definition.

En kund kanske börjar sitt liv som ett prospekt (en intressent man tänker bearbeta för att bli kund). Sedan blir den en aktuell kund. Och till sist blir den en tidigare kund. Sedan kanske den någon gång kan återgå till prospekt. Eller till aktuell kund?

Ett ärende kanske börjar sitt liv som ankommet, sedan blir det under bearbetning för att till sist bli avklarat. Kan det då återgå till under bearbetning?

En produkt kanske börjar som under utveckling, sedan i produktion, sedan inte längre i produktion men fortfarande supportad, för att till sist bli avvecklad. Kan den någon gång senare gå i produktion, eller måste den då passera under utveckling?

En del verksamhetsobjekt kan ha fler än en tillståndscykel. Då brukar den ena cykeln vara den mer grundläggande, en som vi kan kalla för livscykel, som i exemplen ovan. Och de andra cyklerna handlar om andra tillstånd man vill hålla reda på. Till exempel kan ett bankkonto för tillfället vara övertrasserat eller inte övertrasserat. Det är inte samma sak som den mera grundläggande livscykeln som anger om kontot är öppet eller stängt, även om det naturligtvis finns orsakssamband mellan dessa.

Händelser och tillståndsövergångar

En händelse är något som inträffar med ett verksamhetsobjekt. Det kan till exempel vara att en kund gör ett köp eller att ett konto övertrasseras. Vanligen vill man hålla reda på olika typer av händelser. En händelse kan leda till att verksamhetsobjektet i fråga byter tillstånd, det vill säga en tillståndsövergång. Till exempel kan händelsen vara att vi avslutar en kundrelation och då blir kunden tidigare kund.

Orsaker till händelser

En och samma händelse kan ha olika orsaker. Ofta vill vi logga orsaken till en händelse. Om vi till exempel avslutar en kund kan det bero på en mängd olika orsaker. Kunden har kanske; inte uppfyllt sina skyldigheter, avvecklat sin verksamhet, avlidit, blivit dömd för olaglig verksamhet etcetera. Eller kanske har vi en gräns, så att vi automatiskt avför kunder som inte hörts av på ett par år.

Skilj på tillstånd, händelse, tillståndsövergång och händelseorsak

Vi ser ofta att man med sina statuskoder blandat ihop dessa saker. Så fort det kommit behov av att man vill följa något för mätetal och rapportering har man bara lagt till en kod till befintligt status-attribut. Vi hamnar ofta i situationer där vi behöver reda ut detta.

Vad är då ett tillstånd?

Med tillstånd menar vi ett läge som ett verksamhetsobjekt hamnat i vilket medför ett visst beteende och oberoende av hur det kom till detta läge. Ett avslutat konto beter sig på samma sätt, lyder under samma regler oberoende av orsaken till att det avslutades.

Tillståndsdiagram

För att modellera tillstånd, händelser, tillståndsövergångar och händelseorsaker räcker det inte med ER-diagram. Då behöver vi komplettera vår informationsmodell med en annan typ av diagram som heter tillståndsdiagram (Statechart eller Harel Statechart). Det är en diagramtyp som alla ingenjörer och programmerare som utvecklar inbyggda system är förtrogna med, men som är mer eller mindre okänd bland informationsmodellerare utan denna bakgrund.

På mina kurser brukar jag fråga hur många av eleverna som känner till och har använt tillståndsdiagram. Det brukar vara omkring hälften, vanligen de med en ingenjörsteknisk bakgrund. Sedan frågar jag hur många av dessa som har använt tillståndsdiagram för någon typ av verksamhetsmodellering. Då åker nästan alla händer ner. De har tydligen trott att tillståndsdiagram inte har sin användning annat än i rent tekniska sammanhang. Inget kan vara mer fel.

Tillstånd, händelser och händelseorsaker är viktiga företeelser i varje verksamhet. Det är grundläggande för att hålla reda på saker och ting, och är därför en viktig del av en informationsmodell. Då är det lämpligt att vi som informationsmodellerare utökar vår verktygslåda till att omfatta även tillståndsdiagram.

Men är det inte det vi har processmodellen till?

Det finns en viss likhet mellan å ena sidan ett tillståndsdiagram och å andra sidan en processmodell eller flödesschema. Båda visar det dynamiska beteendet hos något verksamhetsobjekt. Men skillnaderna är följande:

1. En processmodell visar en viss process, det vill säga på ett visst flöde. Ett tillståndsdiagram visar alla flöden som är möjliga.
2. En processmodell visar sällan tillstånd och händelser, utan vad som utförs för att åstadkomma ett resultat. Ett tillståndsdiagram ger reglerna för hur ett objekt kan och inte kan uppträda, genom alla processer det deltar i.
3. I processmodellen sker det som sker i symbolerna (processfiskarna). Händelserna och tillstånden finns på strecket mellan symbolerna. I tillståndsdiagrammet händer det däremot inget i symbolerna (tillståndssymbolerna). Det är först i strecken mellan som det sker saker som ändrar tillstånd.
4. Processmodellen är ofta inte heltäckande. Den visar de vanligaste scenarierna, inte allt som kan hända med ett verksamhetsobjekt. Ett tillståndsdiagram ska visa alla tillåtna tillstånd och händelser.
   Tillståndsdiagram beskriver reglerna för transformationer medan processer beskriver olika vanliga scenarier för transformationerna.

Sambandet mellan en processmodell och ett tillståndsdiagram

En processmodell och ett tillståndsdiagram har ett samband så till vida att allt som sker i processmodellerna bör täckas av tillståndsdiagrammet för samma verksamhetsobjekt.

Här förutsätter jag att vi talar om en processmodell som inte bara visar en serie arbetssteg i största allmänhet utan som är ren i den bemärkelse att processen beskriver hur ett och samma verksamhetsobjekt förädlas eller på annat sätt ändras genom en serie transformationer.

Sambandet mellan en processmodell och ett ER-diagram

Ett ER-diagram och ett tillståndsdiagram har ett samband så till vida att varje möjligt tillstånd, varje händelse och varje tillståndsövergång och händelseorsak som vi behöver hålla reda på behöver representeras i ER-diagrammet, som förekomster till entiteter. Jag brukar lista dessa i själva diagrammet med både namn och definition.
Tillståndsdiagrammet hjälper oss sålunda att undersöka och illustrera det dynamiska beteendet hos ett verksamhetsobjekt. Själva definitionen av tillstånd, händelser och orsaker finns i ER-diagrammet eller i textdelarna av modellen.

Var i informationsmodellen placerar jag tillståndsdiagrammet?

Det beror på i vilket sammanhang tillståndscykeln är viktig att beskriva, vilket varierar något. Jag brukar växla mellan tre olika placeringar.

1. I textdelen av den allmänna beskrivningen av entiteten i fråga. Det gör jag när det handlar om en livscykel som är central för att förstå entiteten ifråga.

1. I textdelen för beskrivning av attributet som representerar tillståndet, det vill säga det som brukar heta ”status”. Det gör jag när det inte handlar om en livscykel för objektet utan någon annan mindre central cykel av tillstånd.

1. I ER-diagrammet tillsammans med de entiteter som representerar tillstånd, händelser och orsaker. Det gör jag i så fall i kombination med någon av beskrivningarna i textdelen ovan.

Exempel på användning av tillståndsdiagram

Vi på IRM byggde för en tid sedan ett Data Warehouse hos en bank. Banken hade köpt upp flera andra bankföretag. Alla hade liknande betalningsprodukter fast det hade utvecklats olika avtalsstrukturer. Alla hade någon form av avtal för sina kunder. Alla systemen hade någon form av status för sina avtal, men man hade över åren bara lagt till nya statuskoder för allt möjligt som man ville hålla reda på. Alla system behövde nu kunna rapportera in sina data i samma format så att vi i Data Warehouse kunde skapa översikter oberoende av hur de olika systemen såg ut internt. Vi var alltså tvungna att skapa ett ”lingua franca”, ett gemensamt språk för tillstånd, händelser och händelseorsaker. Vi samlade de som visste mest om detta och var mest beroende av att tolka dessa koder, det vill säga marknads- och riskanalytikerna. Sedan ritade vi upp en första version av ett tillståndsdiagram med de tillstånd och händelser vi trodde på. Därefter fick analytikerna gå igenom en mängd olika händelsekedjor och se hur de passade in i livscykeln. Vi ändrade många gånger tills alla var nöjda. Vi jobbade mycket med namn och definitioner. Sedan fick de som var ansvariga för respektive system bygga översättningar från sina lokala språk till vårt nu gemensamma språk. Det hade varit svårt att åstadkomma detta på ett annat sätt än med tillståndsdiagram.

När behöver man ett tillståndsdiagram?

Man behöver kanske inte tillståndsdiagram för linjära cykler då ett objekt bara kan gå en rak väg längs en serie av tillstånd. Men man behöver i vilket fall lista tillstånden, se till att de har bra namn och definitioner, samt definiera händelser och orsaker till tillståndsförändringarna. Och för att vara alldeles säker på att ett objekt inte kan gå tillbaka till tidigare tillstånd bör man gå igenom alla tänkbara scenarion. Ett effektivt sätt är att undersöka befintligt data. Har det hänt att en avslutad kund har återöppnats? Eller blir denne definitionsmässigt en ny kund då?

Vad är en informationsmodell egentligen?

Jag menar att en informationsmodell inte måste vara samma sak som ett ER-diagram. Det behöver alltid finnas ett eller flera ER-diagram som bas i informationsmodellen, men vi behöver fler diagramtyper för att komplettera, då ER-diagram inte lämpar sig för att gestalta det vi behöver gestalta. Tillståndsdiagram är ett exempel på ett sådant komplement.

Vi behöver helt enkelt utveckla vår verktygslåda, bruka de verktyg som gör jobbet. Inte bara bli operatörer av de oss givna verktygen. Många som informationsmodellerar känner bara till ER-diagram. Du är säkert bekant med liknelsen att om man bara har en hammare så ser man bara spikar, och bankar ner både spikar och skruvar.

Hur lär jag mig mer om tillståndsdiagram?

Det finns gott om material om tillståndsdiagram, både i böcker och på webben. Googla ”Statecharts”.

Har du använt tillståndsdiagram till informationsmodellering?