Методика автоматизированного построения схем в системах управления бизнес-процессами Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 519.876.2(004.472)

МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССАМИ

И.Г. Озерова, Е.А. Дмитриева, Г.П. Цапко, В.Н. Вичугов

Томский политехнический университет E-mail: ¡ra@aics.ru

Предложена методика, позволяющая при внедрении системы управления бизнес-процессами (Business Process Management System, BPMS) сократить стадию анализа и проектирования приложения за счет исключения этапа обследования деятельности предприятия и формирования моделей бизнес-процессов на основе структурных функциональных моделей, полученных в результате проекта реинжиниринга или построения системы менеджмента качества. Раскрыты необходимые шаги построения моделей в BPMS. Обоснована целесообразность моделирования бизнес-процессов с помощью традиционных средств моделирования с последующим использованием моделей для переноса в BPMS путем преобразования. Предложен алгоритм автоматизированного преобразования на основе обработки XML-файлов моделей.

В условиях постоянно меняющихся внешней среды и внутренней структуры бизнеса радикальная процедура реинжиниринга становится неприемлемым способом улучшения бизнес-процессов, т. к. его трудоемкость не позволяет быстро реагировать на изменчивые требования рынка. Корпоративные информационные системы класса ERP (Enterprise Resource Planning), внедряемые по результатам реинжиниринга, позволяют выполнить настройку под любую структуру предприятия, но нередко большая длительность перенастроек лишает предприятие возможности управлять бизнес-про-цессами в реальном времени.

Исследования принципов управления предприятиями с позиций процессного подхода широко представлены в литературе как зарубежными, так отечественными авторами [1-5]. В начале текущего века процессный подход получил подкрепление в виде программного инструментария BPMS и стал называться ВРМ - Business Process Management [6-9]. В качестве примеров ВРМ-систем (и их разработчиков) можно привести Unify NXJ (Unify), Oracle BPEL Process Manager (Oracle), ActiveBPEL (Active Endpoints). Архитектура BPMS, включающая графический редактор, движок, модуль мониторинга, позволяет корректировать существующие процессы в необходимом темпе.

Схеме процесса в BPMS соответствует вид кода на специальном языке программирования, например, BPEL (Business Process Execution Language). Процесс на языке BPEL сам по себе не осуществляет никаких функций и предназначен исключительно для координации (или оркестровки - orchestration) веб-сервисов. Спецификация BPEL утверждена как стандарт OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) [10]. Часть разработчиков используют данный стандарт, другие - свои собственные, нестандартизирован-ные языки описания процессов.

В настоящее время разработка приложений в BPMS выполняется на основе руководств пользователя, которые содержат описание интерфейсов и шагов инсталляции. Новая концепция требует новизны и в ее применении.

Предлагаемая методика построения схем процессов в BPMS включает следующие основные этапы:

1. Моделирование бизнес-процесса с использованием средств CASE (Computer-Aided Software/System Engineering).

2. Преобразование С4Ж-модели в ВРМ-модель. Здесь и далее под С4Ж-средствами подразумевается их подмножество, которое предназначено для моделирования бизнес-процессов. Это, например, AllFusion Process Modeler (ранее BPwin), ARLS Toolset. BPwin поддерживает следующие методологии: 11) I'IQ (Integrated Computer Aided Manufacturing (LCAM) DEFinition language 0), DFD (Data Flow Diagram), LDEF3; ARLS Toolset - VACD (Value-added chain diagram), eEPC (extended Event-driven Process Chain), FAD (Function allocation diagram), LFD (Information flow diagram) и др. Модели, выполненные в соответствии с данными нотациями, также носят название структурных функциональных моделей.

Использование такого двухэтапного подхода обосновывается следующим образом:

• Если предприятие в процессе реинжиниринга или построения системы менеджмента качества уже выполнило обследование своей деятельности и описало бизнес-процессы, то разработку бизнес-приложений следует выполнять на основе существующих моделей, что обеспечит сокращение длительности разработки за счет исключения этапа анализа и проектирования. Модели переносятся в BPMSпосредством методик преобразования, в том числе с применением средств автоматизации. Данные методики разработаны на основе сопоставления традиционных методологий и ÆiW-спецификаций описания бизнес-процессов. Сопоставление на примере методологии DFD и спецификации BPEL рассмотрено в [ 11].

• Если предприятие ранее не описывало свои процессы, или существующие модели утратили актуальность, то для качественного анализа и проектирования бизнес-процессов необходимо использовать нотации структурных функциональных моделей.

Последний вывод может быть сделан в результате сравнительного анализа CASE-средств и графических редакторов BPMS, который включает

следующие основные пункты:

1. Диаграммы в СЛЖ-средствах более наглядны и естественны для зрительного восприятия, поскольку они базируются на функциональном походе и понятии «черного ящика», для которого некоторому набору параметров входа соответствует определенный набор параметров выхода. Действия в них моделируются посредством единственного элемента - функционального блока, в котором в нескольких словах и описывается моделируемая функция. В BPEL за каждым блоком закреплена определенная операция, и прежде чем любую деятельность изобразить на диаграмме BPEL, необходимо выбрать тип блока. При чтении диаграммы BPEL также необходимо знать предназначение каждого блока. Кроме того, схемы в $РМ-системах включают в себя также блоки обработки исключений (ошибок), необходимой непосредственно при исполнении, что перегружает диаграмму. Использование С4Ж-средств на этапе анализа и проектирования проще для аналитика.

2. В системах ВРМ нет возможности использовать фразы из нескольких слов в именах блоков, переходов, что вынуждает сокращать их и приводит к потере информативности диаграммы. Так, например, имя перехода в модели Unify NXJне может быть разбито на несколько строк, поэтому оно закрывает другие объекты модели. Также в BPMS не всегда поддерживается русский язык при разработке и исполнении бизнес-процессов. САЖ-средства не имеют подобных недостатков.

3. На диаграммах ВРМ не видно, какого рода информация необходима и передается для выполнения того или иного блока внутри бизнес-процесса, в том числе между сервисами, т. к. стрелки указывают только на последовательность действий. В то же время стрелки в BPwin указывают как на потоки информации, передающиеся между функциональными блоками, так и на последовательность выполнения функций.

4. Предприятия, стремящиеся к повышению качества и эффективности деятельности и принявшие решение построить систему менеджмента качества и сертифицировать ее, обращаются к внешним организациям, которые для описания процессов заказчика используют именно традиционные средства моделирования бизнес-процессов, специально предназначенные для этого и завоевавшие широкое признание (BPwin, AR1S Toolset). При этом опыт работы в указанных средствах естественным образом повышает производительность специалистов при описании деятельности предприятия.

Автоматизацию преобразования С4Ж-моделей в ВРМ-модеш предлагается выполнять на основе разбора, анализа и конвертации ZML-документов процессов. Это стало возможным с появлением в AllFusion Process Modeler (BPwin) версии 4.1.4 возможности сохранения модели в формате XML. Кроме того, AR1S Toolset предоставляет возможность выполнять экспорт модели еЕРС в формат ВТ ML (Business Process Modeling Language) [12], основанный на XML и использующийся для моделирования бизнес-процессов. Языки моделей бизнес-процессов в BPMS, в том числе BPEL, также основаны на базе синтаксиса языка XML. Алгоритм

CASE-мод бизнес-прои ель есса

,,.ь, • 1 1С*1(И7Ь =

yttOcricToe 4

1

XML-документ CASE-модели

il:action пагое="Выполнить диа il:switch>

<bpral:case>

cbproi : condition;»

Отклонить </tapml:condit ion>

<bpml:sequence>

</bpml:сеяе>

<bprol:case> ml :switch>

il:action name“"Закрыть оакая

Блок автоматического преобразования

XML-схема CASE XML-cxeMa BPM

<xsdigroup name=“activity“> <xsd:choice> :lenient name““nodes"> UcomplexType>

<xsd:element nawe=”action"> :sd: sequences-

<xsd:complexType> <xsd:element name="swimlane no

<xsd;eoreplexContent> <xsd:element name="i)i:ocess nod

ocsd:extension base=” < x sd:comple x Type >

<xsd;attribute name <xsd:sequenee>

</xsd:extension> <xsd:element rel5"connec

</xsd:compiexConcenc> <xsd:element Eef="size“/

</xsd:eottiplixType> <xsd:e lenient re£="positi

</xsd:e lemeno <xsd:ele*ent name="c«stoi

<xsd:element name“"switch" <xsd:element narae““label

<xsd: element name=“ all" eyp </xsd: sequence?-

ВРМ-процесс

■ш

I

I

Методики преобразования CASE -> ВРМ

XML-документ

ВРМ

<connection srcPoct="2" des <status>

<label_path>

<label>EPC_Uni£yHXJ_s <label>Откпонить</lab </label_path>

</status>

<l9foel_path>

<label>EPC_UnifyHXJ_sta <1аЬе1>Закрыть заказе/1

Рис. 1. Алгоритм автоматизированного преобразования CASE -» ВРМ

<schema>

targetNamespace http://ww'Ai.

| н name - 1ИШВШ -

Рис. 2. XML -схема BPML-файла (блочное представление)

автоматизированного преобразования показан на рис. 1: сначала С4Ж-модель бизнес-процесса экспортируется или сохраняется в формате XML; затем XML-модель конвертируется с помощью блока автоматического преобразования в ZML-модель на языке ВРМ', после чего при необходимости 5РМ-модель дорабатывается, дополняется атрибутами, и на выходе получается работающий бизнес-процесс, который может быть исполнен ВРМ-системой. Для реализации блока автоматического преобразования требуется знание XML-схемы входной модели для выполнения ее разбора с целью выделения преобразуемых элементов в соответствии с полученными методиками преобразования и знание XML-схемы выходной модели для ее формирования на основе методик преобразования.

Для реализации автоматизированного преобразования необходимо:

1) Получить XML-схемы, в соответствии с которыми строятся XML-модели. Не все разработчики представленных продуктов предоставляют такие данные, поэтому выработка схем - отдельный этап.

2) Разработать алгоритмы обработки элементов входного XML-файла.

3) Разработать с помощью средств программирования систему, которая на входе будет получать модель бизнес-процесса в виде XML-документа, а на выходе выдавать ВРМ-модель также в виде XML-документа.

Структурные элементы выходного XML-документа должны быть сформированы на основе его схемы и данных входного документа в соответствии с разработанными методиками преобразования бизнес-процессов и алгоритмов обработки.

Далее работа блока автоматического преобразования будет рассмотрена на примере преобразования еЕРС «-» Unify NXJ. Как уже было сказано, среда AR1S позволяет экспортировать модель еЕРС в файл формата BPML. Упрощенная схема такого файла имеет вид, как на рис. 2, что означает, что весь процесс в этом файле сосредоточен в главном контейнере sequence, который в свою очередь может содержать элементы трех видов: action, switch, all. Указанные элементы соответствуют следующим элементам модели еЕРС. функция, Исключающее ИЛИ, И.

Узлы switch и all являются контейнерами и имеют структуру, показанную на рис. 3.

ftSwitch ЁН^)—rJgg (°™)~

Рис. 3. Блочное представление элементов BPML swi t с 1тщ а Д,

Каждый элемент BPML должен быть вычленен и обработан таким образом, чтобы на выходе получился XML-файл, соответствующий XML-схеме модели бизнес-процесса в Unify NXJ, укрупненная схема которого выглядит следующим образом (рис. 4).

<schema> b.

targetNamespace http://www.

Рис 4. XML -схема модели Unify NXJ (блочное представление)

Алгоритмы двух первых уровней детализации, предлагаемые для обработки BPML-фашов, приведены на рис. 5, 6.

Рекурсивный подход к обработке XML-файлов бизнес-процессов позволил упростить реализацию некоторых функций. Например, для поиска последних элементов процесса, которые должны быть соединены с конечным состоянием, недостаточно найти последний узел внутри узла sequence, т. к. это может быть узел switch, который в свою очередь может содержать несколько ветвей sequence со своими узлами. Тогда проверку, является ли текущий блок последним, можно выполнить в соответствии со следующим алгоритмом:

1. Найти последний узел в основной последовательности.

2. Проверить, является ли текущий узел action найденным последним узлом.

3. Если да, то создать переход из текущего узла в конечный узел.

Рис, 5, Алгоритм обработки XML -документа в формате BPML

Рис, 6. Алгоритм обработки элемента sequence £ BPML

4. Если нет, то проверить, является ли последний узел узлом switch,

5. Если да, то для каждой ветви swi t ch найти последний узел.

6. Проверить, является ли текущий узел последним узлом ветви switch (рекурсивный вызов).

7. См. шаги 3 и 4.

Программная реализация блока автоматического преобразования моделей бизнес-процессов выполнена в среде Borland Delphi на основе разработанных алгоритмов с использованием компонентов, позволяющих осуществлять разбор XML-файлов. Результатом работы программы является XML-файл, который может быть открыт и запущен на исполнение в системе Unify NXJ.

Ечавное окно разработанного программного обеспечения показано на рис. 7. В данном окне необходимо указать имя файла, содержащего модель бизнес-процесса в формате XML и подлежащего преобразованию, а также имя файла, в который должна быть сохранена результирующая ВРМ-модель после нажатия кнопки «Преобразовать».

[ЩхМЫэП

BPML-файл:

|5witch.BPML

Сохранить результат в файл: Преобразовать

5™tch_Try.xml

I

Рис. 7. Главное окно программы автоматизации преобразования моделей процессов

На данный момент реализовано преобразование моделей только в одном направлении (из структурных функциональных моделей в ВРМ-мо-дели). Двунаправленное преобразование может также быть полезным для поддержания моделей BPwin, ARTS в актуальном состоянии. П оэтому разработка дополнительного модуля может стать дальнейшим развитием программы.

Итак, обладая мощным потенциалом по оперативному внесению изменений в бизнес-процессы, системы ВРМ не позволяют импортировать модели, выполненные в С4££-средствах, и не обладают такими выразительными средствами описания и анализа процессов, как С4Ж-средства. Поэтому дня качественного анализа и проектирования биз-нес-процессов следует использовать именно последние, а затем переносить модели в BPMS. Исходя из этого, нами предложена методика создания моделей процессов в ВРМ-систшах, вютючающая два этапа.

Первый этап заключается в моделировании процессов с помощью CASE-средств. Для предприятий, описавших свою деятельность, данный этап позволяет использовать накопленный в сфере описания своей деятельности опыт и полученные модели. Второй этап заключается в преобразовании CAST-моделей в 2?РА/-модели. Для этого предложен алгоритм автоматической конвертации моделей в формате XML в схемы ВРМ-систем, в основу которого легли разработанные методики преобразования моделей бизнес-процессов и разработанные алгоритмы конвертации XMZ-документов процессов в форматы BPMS. Данный алгоритм позволяет часть преобразования выполнить в автоматическом режиме посредством рекурсивной обра-

ботки ХМХ-документов процессов. Представленная методика позволяет ускорить внедрение процессного управления на основе ВРМ8.

Выводы

Предложена методика, позволяющая при внедрении системы управления бизнес-процессами сократить стадию анализа и проектирования при-

ложения. Приведен порядок построения моделей в ВРМ8. Обоснована целесообразность моделирования бизнес-процессов с помощью традиционных средств моделирования с последующим использованием моделей для переноса в ВРМ8 путем преобразования. Предложен алгоритм автоматизированного преобразования на основе обработки ХМЬ-файлов моделей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. О’Лири Д. ERP системы. Современное планирование и управление ресурсами предприятия. Выбор, внедрение, эксплуатация. - М.: Вершина, 2004. - 272 с.

2. Харрингтон Дж., Эсселинг К.С., Нимвеген Х.В. Оптимизация бизнес-процессов: Документирование, анализ, управление, оптимизация. - СПб.: АЗБУКА: БМикро, 2002. - 328 с.

3. Хаммер М., Чампи Дж. Реинжиниринг корпорации: Манифест революции в бизнесе. - СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 1997. - 332 с.

4. Калянов Г.Н. Теория и практика реорганизации бизнес-про-цессов. - М.: СИНТЕГ, 2000. - 212 с.

5. Репин В.В., Елиферов В.Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов. - 2-е изд. - М.: РИА «Стандарты и качество», 2005. - 408 с.

6. Свинарев С. Business Process Management: от идеи к практической реализации // PC Week / RE. - 2005. - № 34. - С. 39-41.

7. Белайчук А. Зачет по ВРМ // Открытые системы [Электронный ресурс]. - 2006. - № 1. - Режим доступа:

http://www.osp.ra/os/2006/01/380764, http://bpms.ru/library/ar-ticles/bpm-exam/index.html

8. Smith Н., Fingar P. Business Process Management: The Third Wave. - Tampa: Meghan-Kiffer Press, 2003. - 311 p.

9. Chang J.F. Business Process Management Systems: Strategy and Implementation. - [s.I.]: Auerbach, 2005. - 286 p.

10. Web Services Business Process Execution Language Version 2.0. OASIS Standard [Электронный ресурс]. - 2007. - 264 p. - Режим доступа: http://docs.oasis-open.Org/wsbpel/2.0.

11. Озерова И.Г. Сопоставление традиционных методологий описания бизнес-процессов и языка их исполнения // Известия Томского политехнического университета. - 2006. - Т. 309. -№ 7. - С. 205-208.

12. Корпорация: языки управления бизнес-процессами. BPML [Электронный ресурс]. - 2005. - № 41. - Режим доступа: http://www.iso .га/journal/articles/390 .html

Поступила 04.10.2007г.

УДК 316.455:621.372.852

ФАКТОРНОЕ И РЕГРЕССИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ С ПЕРЕМЕННЫМИ СОСТОЯНИЯМИ В СИСТЕМЕ STATISTICA

О.В. Стукач

Томский политехнический университет E-mail: tomsk@ieee.org

Для проектирования дискретных устройств с переменными состояниями предложено использовать методы статистического моделирования, в частности, факторный и множественный регрессионный анализ. Показано, что статистические методы, ранее не используемые для решения данной задачи, позволяют выявить физические закономерности работы элементов схемы устройства, что способствует созданию структуры, оптимальной с точки зрения обеспечения минимума фазового сдвига при регулировании коэффициента передачи. Выявление и содержательная интерпретация факторных нагрузок, влияющих на различные исследуемые характеристики, позволяет изменить традиционную методологию и существенно упростить оптимизацию параметров коррекции и параметров регулирования в фазоинвариантных устройствах. Для проведения моделирования в работе использована компьютерная система Statistica 6.0.

Устройством с переменными состояниями (УПС) называется система, отклик которой зависит не только от входного воздействия, но и от обобщенного постоянного во времени параметра, определяющего состояние. Регулируемый усилитель или аттенюатор - это пример простейшего УПС, в котором коэффициент передачи может дискретно или плавно изменяться по какому-либо закону. Исследование УПС обычно проводится для

линеаризованных моделей, в которых переходный процесс, связанный с изменением параметра состояния, считается завершённым [1].

На практике при использовании УПС возникает необходимость достижения минимальной зависимости одних характеристик от других. Например, регулирование задержки не должно сопровождаться существенным изменением формы ам-плитудно-частотной характеристики (АЧХ) в поло-