CC BY
84
Section 3. Mathematical and instrumental methods of economics
Khubaev Georgi Nikolaevich, doctor of economic Sciences, professor Rostov state University of Economics (RINH) E-mail: gkhubaev@mail.ru Shirobokova Svetlana Nikolaevna, candidate of economic Sciences, associate Professor, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI) E-mail: shirobokova_sn@mail.ru Shcherbakov Sergei Michailovich, doctor of economic Sciences, professor Rostov state University of Economics (RINH) E-mail: sergwood@mail.ru
Transformation of Idef3-models into UML-diagrams for the simulation model computer-aided synthesis
Abstract: Software tool ofbusiness processes transformation of models IDEF3 notation into the UML-model is described. The result is presented as a set of activity diagrams. On the basis of the UML diagrams computer-aided synthesis ofbusiness processes simulation models is performed. The proposed tool allows to involve IDEF3-models for simulation and optimization of business processes.
Keywords: IDEF3, UML, activity diagram, conversion, automated synthesis, business processes, simulation.
Хубаев Георгий Николаевич, доктор экономических наук, профессор Ростовского государственного экономического университета (РИНХ) E-mail: gkhubaev@mail.ru Широбокова Светлана Николаевна, кандидат экономических наук, доцент Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М. И. Платова E-mail: shirobokova_sn@mail.ru
Щербаков Сергей Михайлович, доктор экономических наук, профессор Ростовского государственного экономического университета (РИНХ) E-mail: sergwood@mail.ru
Преобразование IdefS-моделей в UML-диаграммы для автоматизированного синтеза имитационных моделей
Аннотация: Описан инструментарий преобразования моделей деловых процессов в нотации IDEF3 в UML-модель. Результат представлен в виде совокупности диаграмм деятельности. На основе полученных диаграмм языка UML осуществляется автоматический синтез имитационных моделей деловых процессов. Предложенный инструментарий позволяет использовать созданный массив IDEF3-моделей для имитационного моделирования и оптимизации ресурсоёмкости деловых процессов.
Ключевые слова: IDEF3, UML, диаграмма деятельности, преобразования, автоматизированный синтез, деловые процессы, имитационное моделирование.
Постановка задачи. Создание программного ных IDEF3-моделей в имитационные модели деловых
продукта — конвертера ГОЕБ0-моделей в ИМЬ-диаграммы (публикация алгоритма — в 2008 г., регистрация программы в РОСПАТЕНТ — в 2009 г. [1]) — позволило реализовать интеграцию конвертера ГОЕБ0-моделей в ИМЬ-диаграммы с системой автоматизированного синтеза имитационных моделей СИМ-ИМЬ [3]. Такое объединение представляет собой исключительно полезный (с экономической точки зрения) инструмент для решения экономических и технико-технологических задач. Действительно, интеграция конвертера ШЕБ0-моделей в ИМЬ-диаграммы с системой автоматизированного синтеза имитационных моделей СИМ-ИМЬ обеспечило возможность: * автоматизированного построения с минимальными трудозатратами имитационных моделей деловых процессов; * получения экономической отдачи от созданных за почти четыре десятилетия ШЕБ0-моделей бизнес-процессов; * широкого использования имитационного моделирования при инжиниринге и реинжиниринге бизнес-процессов в экономике и технике, способствуя повышению производительности общественного труда.
В последнее десятилетие состав инструментов визуального моделирования пополнился системой построения визуальных моделей ШЕБ3, которая активно используется для визуализации деловых процессов в различных предметных областях [9; 12]. При этом, однако, не разработано инструментальное обеспечение процессов конвертации визуаль-
процессов [10].
Ниже рассматриваются процедуры преобразования ШЕБ3-моделей в UML-диаграммы для последующего автоматизированного синтеза имитационных моделей и реализации моделирования на базе системы СИМ-UML.
Процедуры преобразования. Преобразование ГОЕБЗ-моделей в UML-диаграммы осуществляется при ориентации на CASE-средство для моделирования бизнес-процессов AllFusion Process Modeler [8], позволяющее создавать диаграммы в нотации IDEF0, IDEF3 и DFD. Используется xml-формат IDEF3-модели.
На рисунке 1 представлена общая схема [4; 11] конвертации IDEF3-модели в модель UML, реализованная соответствующим модулем в системе СИМ-UML [6].
Приведенная схема предполагает реализацию следующих шагов:
- парсинг (синтаксический разбор) XML-файла для извлечения элементов, соответствующих различным элементам IDEF3 модели;
- преобразование отдельных элементов в объекты СИМ-UML, соответствующие UML-диаграммам [13; 14];
- дополнение модели количественными компонентами;
- автоматизированная генерация программного кода имитационной модели.
Рисунок 1. Общая схема преобразования ЮБРЭ моделей в иМЬ-диаграммы для имитационного моделирования в системе СИМ-УМЬ
Рассмотрим преобразование элементов IDEF3-модели. На рисунке 2 представлена иерархия элементов, соответствующих IDEF3-даиаграммам и их содержимому [7]. Использован формат языка классов языка UML. Каждый объект вне зависимости от класса обладает уникальным идентификатором (id), который используется для обеспечения связи между элементами.
Каждая из диаграмм IDEF3 в настоящей схеме представлена объектом PMDiagram. Такой объект содержит (отношение агрегации на схеме) стрелки (Arrow) и Элементы диаграммы (Box).
Диаграммы образуют иерархию, начиная с контекстной. Для отражения иерархии объект PMDiagram имеет ссылку PM Decomposition OfR ef на элемент родительской диаграммы, связанный с ним.
Каждый элемент Box может соответствовать либо деятельности (PMActivity), либо одному из видов перекрестков (PMJunction).
Приведенная схема не содержит оформительских элементов, таких, как шрифты. Кроме того, опущены промежуточные элементы, например, группы дея-тельностей, стрелок и т. д.
Рисунок 2. Иерархия элементов для преобразования
Рисунок 3 показывает соответствие приведенных элементов с элементами СИМ-ИМЬ модели.
Рисунок 3. Соответствие
Диаграмме IDEF3 соответствует UML-диаграмма деятельности.
Деятельность (точнее соответствующий ей элемент диаграммы, box) будет преобразована в операцию (activity) или в подпроцесс (в случае, если этот элемент является родительским для диаграммы декомпозиции). Подпроцесс ссылается (по имени) на дочернюю диаграмму деятельности.
В зависимости от типа элемента Junction он будет преобразован в один из следующих блоков диаграммы деятельности: Decide (условие), Merge (слияние), Fork или Join.
Диаграмма деятельности включает в себя все перечисленные блоки, а также обязательные блоки начала (Start) и окончания (Finish) делового процесса.
На рисунке 4 показан алгоритм конвертации IDEF3-модели после парсинга в модель системы СИМ-UML. Для поиска и прохождения (traversing) элементов используется модель DOM.
Первый проход предполагает перебор всех элементов PMDiagram, создание пустых диаграмм деятельности с именами. При этом формируется глобальная таблица соответствия, GTS, содержащая следующие элементы:
— идентификатор диаграммы;
— ссылка на созданную диаграмму деятельности;
— идентификатор родительского элемента.
Второй проход предполагает заполнение диаграмм.
элементов при конвертации
Для каждой диаграммы PMDiagram осуществляется цикл по элементам PMBox. Для каждого элемента в дереве DOM ищется объект данных, соответствующий указанному идентификатору ActivityRep. Если соответствующий элемент указывает на деятельность (Activity), то осуществляется поиск в глобальной таблице соответствия. Если поиск не дал результата, создается блок операции, иначе — блок подпроцесса, куда заносится имя дочерней диаграммы. Если же элементу соответствует перекресток (Junction), то в зависимости от типа этого перекрестка будет создан один из блоков UML-диаграммы. В любом случае, после создания блока, он заносится в локальную таблицу соответствия LTS, где фиксируется идентификатор исходного элемента PMbox и ссылка на вновь созданный блок.
Далее следует цикл по стрелкам диаграммы (Arrow). Для сегментов стрелки в локальной таблице соответствия ищутся идентификаторы, соответствующие элементам начала и окончания этой стрелки. Далее реализуется ссылка между этими объектами. Для каждой диаграммы создаются объекты начала и окончания, которые связываются с блоками.
Вся информация о расположении элементов IDEF3-диаграммы при преобразовании не учитывается. Вместо этого осуществляется автоматическое выравнивание (Layout) сформированной диаграммы деятельности.
Рисунок 4. Алгоритм конвертации ЮБРЗ-модели в диаграммы деятельности языка UML
Рассмотрим пример конвертации ШЕБ3 модели. На рисунке 5 представлены диаграммы ШЕБ3-модели.
Рисунок 5. Пример ЮБРЭ-модели
На рисунке 6 приведен фрагмент xml-файла этой IDEF3-модели.
- <ProcessModeler FilteredOutput="false" FileVension="7.1" xmlris="http://wnww.ca.com/ProcessModeler"> - <PMModel Name= "Repair11 ¡d="{A70CE53A-33Fl-4F25-Q664-F973C496CF9E>+OOOOOOOOll>
+ <PM Model Props> - <PMActivity_Groups>
- <PMActiVity Name="Analysis" id= "{7B553S19-8693-40F4-B82D-2E4FF64253FB>+00000000">
- <PMActivityPmps>
<Name>Analysis</Name> <PMDefinitionStr1ng/>
<PMStatusString> WORKING </PMStatusStr1ng>
< PMAut h о r> Exa mpl e </P MAut h о r> <PMNote/>
<PMSource/>
< PM Pa ren tActivity Ref > О< /РM Pa rentAct 1 vi ty Ref > </PMActivityProps>
</PMActiVity>
+ <PMActiVity Name="Reject" ¡d="{C76E7ES4-CC84-48B3-9EFD-404DD56D3F9B>+00000000"> + <PMActivity Name="Fix bug" id="{04FlE84F-E327-4EBC-SF24-9C8B359A8FE4}+00000000"> + <PMActivity Name="Leave for repair" id="{ClC212C3-1310-4409-9EDF-D63F4F2C021D>+00000000">
- <PMDiagram_Groups>
- <PMDiagram l\lame="Context" ¡d="{BlCA4211-3iaE-4FEA-BFD6-DOD8AC13CCFE>+aOOOOOOan>
+ <PMDiagramProps> - <PMBoxiGroups>
- <PMBGX Narne="" id="{8856F5DA-862B-4963-8960-A4913DHEOAE>+00000000">
- <PM Box Prop s>
< P M BoxCoo rd i n a tes me m b er _na me=" I eft" > 60 </PM BoxCo □ rd i nates >
< P M BoxCoo rd i n a tes me m b er _na me="top">205 </P M BoxC oo rd i n ate s >
< P M BoxCoo rd i n a tes mem ber_name=" right'1 >230</PM BoxC oordi nates >
< P M BoxCoo rd i n a tes mem bername=" bottom" >310 </PMEtoxCoordi nates>
<PMActiVityRef>{7B553819-8693-40F4B82D-2E4FF64253FB>+00000000</PMActiVityRef> <PMUowIdNumber>l</PMUowIdNumber>
Рисунок 6. IDEFS-модель в формате XML (фрагмент) В результате конвертации была построена визуальная UML-модель, одна из диаграмм которой показана на рисунке 7.
Рисунок 7. Сформированная на основе ЮБРЭ-модели диаграмма деятельности в визуальном конструкторе СИМ-УМЬ
Рисунок 8 содержит эту модель в виде ХМЬ-файла системы СИМ-ИМЬ.
<?xml version="1.0" encoding="WINDOWS-1251"?> - <hoblin-model> + <comments> + <process> - <process>
<name>Context</name>
<note/>
<testpassed/>
- cnachblk next="l">
<x>100</x> <y>50</y> </nachblk>
- <operblk next="2">
<X>100</X> <y>100</y> <name>operl</name> - <argument>
<name>operl</name> < note > An a ly si s </note > <distr_name>Triangle </distr_name> + <pars_array count="3"> </argument> </operblk>
- cuslblk next="7" next2="3">
<x>100</x> <y>150</y>
<znach tip="l™>0.8</znach> <note/> <note2/> </jslblk> +- <uslblk next="4" next2="5"> +- <operblk next="6">
- <subactivity next="6™>
<x>400</x> <y>250</y>
<rame>Leave for Repair</name>
<processname> Leave </processna me> </subactivity>
Рисунок 8. Модель СИМ-UML в формате XML (фрагмент) Дальнейшая работа предполагает дополнение визу-
альной UML-модели количественными компонентами (временными, частотными, вероятностными) [5].
program work;
{comment} {forward}
function proc_Leave:real;forward; function proc_Context:real;forward; const
{constants} _iter= ; _nl= ;
{types}
_m:real; _m2!real; _sigma:real; _i:longi nt; _f¡Text; {user variables}
Далее осуществляется автоматическая генерация программного кода имитационной модели (рисунок 9).
Context , Leave :real;
{system variables}
{subrouti ns}
function proc_Context:real; label L6, L7;
var _s!real; _nl:real; _i I: i nteger; begi n _s:=B;
{swi mli nes_i nit} _s!=_s+gen2(l,E,10); if random<Q.8 then begin if random<Q.5 then begin Leave!=proc_Leave; _s!=_s+Leave; goto L6; end;
_s!=_s+gen2(5,¡0, J); L6: ;
_s:=_s+ger2(l, ,5);
goto L7; end;
L7!
{_s:=}
proc_Cortext:=_s; exit;
proc_Context:=_s; end;
Рисунок 9. Программный код сгенерированной имитационной модели (фрагмент)
Далее код подвергается компиляции и соответствующий программный файл (имитационная модель) запускается на исполнение и формирует результаты прогона имитационной модели, которые
загружаются и обрабатываются системой СИМ-ИМЬ. Пример результатов имитационного моделирования представлен на рисунке 10.
Рисунок 10. Результаты имитационного моделирования (оценка величины затрат труда на исполнение делового процесса)
Реализованная конвертация ГОЕБ3-моделей в ИМЬ-диаграммы существенно расширяет возможности использования системы СИМ-ИМЬ для экспресс-оценки и оптимизации ресурсоёмкости бизнес-процессов в различных предметных областях, способствует формированию универсального инструментария имитационного моделирования за счет привлечения наработанных за последние десятилетия ШЕБ3-моделей для разных сфер экономической и управленческой деятельности.
Выводы.
1) Описан инструментарий преобразования моделей деловых процессов в нотации ШЕБ3 в ИМЬ-модель. Результат преобразования представлен в виде совокупности ИМЬ-диаграмм деятельности. На основе полученных диаграмм языка ИМЬ осуществля-
ется автоматический синтез имитационных моделей деловых процессов
2) Предложенный инструментарий позволяет использовать ранее созданный массив ШЕБ3-моделей для реализации имитационного моделирования, экспресс-оценки и оптимизации ресурсоёмкости деловых процессов.
Статья подготовлена по результатам исследований, выполненных при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) — проект 15-01-06324/15 «Моделирование производственных и управленческих процессов для экспресс-оценки и оптимизации ресурсоёмкости товаров и услуг: формирование универсального методического и инструментального обеспечения».
Список литературы:
1. Автоматизированный конвертер моделей IDEF0 в диаграммы деятельности языка UML «ToAD Converter» («ТоАОСопуег1ег»)/Авторы-правообладатели: Хубаев Г. Н., Широбокова С. Н., Ткаченко Ю. В., Титарен-ко Е. B.//CeBIT 2015 (Ганновер, 2015). Каталог разработок российских компаний. - Ministry ofEducation and Science of the Russian Federation; МСП ИТТ, - 2015.
2. Бабкин Э. А., Князькин В. П., Шиткова М. С. Сравнительный анализ языковых средств, применяемых в методологиях бизнес моделирования//Бизнес-информатика. - 2011. - № 2 (16). - С. 31-42.
3. Система автоматизированного синтеза имитационных моделей на основе языка UML «СИМ-UML»/Aвторы-правообладатели: Хубаев Г. Н., Щербаков С. М., Рванцов Ю. A.//CeBIT 2015 (Ганновер, 2015). Каталог разработок российских компаний. - Ministry ofEducation and Science ofthe Russian Federation; МСП ИТТ, - 2015.
4. Хубаев Г. Н., Широбокова С. Н. Инструментарий преобразования IDEF3 - моделей бизнес-процессов в UML-диаграммы//Глобальный научный потенциал. - 2015. - No 2 (47). - C. 87-96.
5. Хубаев Г. Н., Щербаков С. М. Конструирование имитационных моделей в экономике и управлении. Монография. - Ростов-н/Д.: РГЭУ «РИНХ», - 2009. - 176 c.
6. Хубаев Г. Н., Щербаков С. М., Рванцов Ю. А. Система автоматизированного синтеза имитационных моделей на основе языка UML «СИМ-UML»//Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. - № 2009610414. - М.: РОСПАТЕНТ, - 2009.
7. Широбокова С. Н., Ищенко П. А., Игнатенко А. А. Алгоритм модуля синтаксического разбора XML-файла экспорта диаграмм IDEF0, IDEF3 и DFD для создания универсальных объектов//Молодежь и наука: реальность и будущее: Материалы VII Международной научно-практической конференции. - Невинномысск: НИЭУП, 2014. - C. 232-235.
8. AllFusion Process Modeler. API Reference Guide r 7.2, - 2006.
9. Cheol-Han Kim, R. H. Weston, A. Hodgson, Kyung-Huy Lee, The complementary use of IDEF and UML modelling approaches, Computers in Industry, - Volume 50, Issue 1, January - 2003, - P. 35-56.
10. John Ryan, Cathal Heavey, Process modeling for simulation, Computers in Industry, - Volume 57, Issue 5, June -2006, P. 437-450.
11. Khubaev G. N., Scherbakov S. M., Shirobokova S. N. Conversion of IDEF3 models into UML-diagrams for the simulation in the SIM system-UML//European Science Review. - 2015. - № 12. - P. 20-25.
12. Noran, O. UML vs IDEF: An Ontology-oriented Comparative Study in View of Business Modelling. In I. Seruca, et al. (Eds.), Proc. 6thInternational Conference on Enterprise Information Systems (ICEIS 2004), Porto, -Portugal - Vol. 3, P. 674-682.
13. Van der Aalst W. M. P., ter Hofstede A. H. M., Kiepuszewski B., and Barros A. P. Advanced Workflow Patterns In O. Etzion and P. Scheuermann, editors, 7th International Conference on Cooperative Information Systems (CoopIS 2000), volume 1901 of Lecture Notes in Computer Science, - P. 18-29. Springer-Verlag, - Berlin, -2000.
14. White S. Process Modeling Notations and Workflow Patterns. In L. Fischer, editor, Workflow Handbook - 2004, P. 265-294. Future Strategies Inc., Lighthouse Point, FL, USA, - 2004.
