Применение теории графовых преобразований к задаче трансформа ции диаграмм бизнес-процессов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

сбалансированности ССП исходя из величины дисперсии входящих в неё оценок. Результаты работы представляют определённый интерес, поскольку идея интеграции сбалансированной си-

стемы показателей и имитационного моделирования с целью определения эффективности деятельности в перспективе применима на предприятиях любой отрасли.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. Классика CS. СПб.: Питер; Киев: Изд. группа BHV. 2004. 847 с.

2. Каплан Роберт С., Нортон Дейвид П. Сбалансированная система показателей. От стратегии к действию. М.: ЗАО "Олимп-Бизнес". 2006. 320 с.

3. Св. об офиц. per. прогр. для ЭВМ 2009614926, РФ Аналитическая система поддерж-

ки управленческих решении в грузовом порту на основе BALANCED SCORECARD / Ханова А.А., Потапова Е.С.; правообладатель Астр. гос. техн. ун-т. № 2009613795; дата поступл. 15.07.2009; дата регистр. 10.09.2009.

4. Трахтенгерц Э.А., Степин Ю.П., Андреев А.Ф. Компьютерные методы поддержки принятия управленческих решений в нефтегазовой промышленности. М.: СИНТЕГ. 2005. 592 с.

УДК 004.8

А.Ю. Атисков, Е.Л. Евневич

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ГРАФОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ К ЗАДАЧЕ ТРАНСФОРМАЦИИ ДИАГРАММ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ

Развитие информационных систем порождает всё большее количество нотаций проектирования бизнес-процессов, которые бы поддерживали разработку программного обеспечения. Однако из-за обилия стандартов возникают проблемы их несогласованности, имеющие отношение к одному и тому разрезу информационной системы, проблемы переиспользования уже имеющихся наработок и их адаптации к современным стандартам [1,2]. Цель данной статьи — показать применение теории графовых преобразований, предложенной профессором Гартмутом Эхригом [6], к задаче трансформации диаграмм бизнес-процессов ШЕБО в диаграммы классов иМЬ.

В работе [3] предложен способ декларативного преобразования, имеющий целью решить данные проблемы и позволяющий получить инструмент проектирования, который может быть легко адаптирован к последующим изменениям нотаций или появлениям новых. При использовании данной технологии исходная и конечная нотации моделирования описываются с помощью онтологий, а на основе получаемых сущностей (по 1ШР-файлу) строятся правила транс-

формации с помощью стандартного средства запросов SPARQL. Исходная и конечная диаграммы переводятся формат онтологического описания с помощью пост- и препроцессинга независимым программным модулем.

По результатам исследования возможности преобразования нотации IDEF0 в нотацию классов UML было создано несколько вариантов программных реализаций, позволяющих проводить такую трансформацию. Сравнение их между собой и с имеющимися средствами трансформации (такими, как TOOLSET Rational Rose-Erwin) показало, что:

программное средство трансформации должно быть открытым;

правила трансформации должны строиться по шаблону;

технология трансформации должна быть независима от исходных и конечных данных;

должна быть возможность математического обоснования применяемых методов;

желательно наличие кросс-платформеннос-ти реализации программного средства и визуального представления правил трансформации.

Диаграммы проектирования можно с небольшими допущениями представить как графы, а для автоматизации трансформации графов существуют специализированные математические пакеты прикладных программ (такие, как AGG, GReAT) [4]. Для их применения требуется описание нотаций в виде, воспринимаемом конкретным пакетом; также нужно написать программное обеспечение для перевода конкретных диаграмм в формат, который бы этот пакет воспринял, и программное обеспечение для перевода получившегося результата после трансформации в формат для дальнейшей работы в средстве моделирования, поддерживающем конечную нотацию. Однако существуют такие правила, которые не укладываются в строгость математического описания (как, например, не укладывается механизм исключений в теорию графов) [5].

Пример такого правила в задаче преобразования IDEF0 в UML — "каждый блок должен иметь хотя бы одну управляющую и одну исходящую дугу". При этом исполнитель метода не всегда определён. В таких случаях в качестве исполнителя "следует брать ближайший механизм на родительской диаграмме или преобразовывать название блока в класс с одним методом" [3]. То есть для выполнения правила может не хватать начальных условий и требуется ихдополнить.

Кроме того, поддержка и переиспользование уже созданных описаний из математических пакетов — очень трудоёмкий процесс. Всё это приводит к тому, что они не используются в практических целях в релизах коммерческих продуктов.

Алгоритм графовых преобразований

В 1970 году профессор Гартмут Эхриг предложил теорию графовых преобразований [6], которая была развита в 1990-х годах. Он ввёл понятие графовых трансформаций и уточнил само понятие графадля применения трансформации.

Основная идея графовых преобразований заключается в модификации графов, основанной на правилах. Ядром правила (продукцией) р = (L, R) является пара графов (L, R), известных как левосторонний граф L и правосторонний R (рис. 1). Применение правилар = (L, R) означает "найти соответствие L в исходном графе и заменить L на Ä, что приведет к целевому графу" [7].

Один из основных подходов к трансформации графов — подход на основе двойного выталкивания. Для его моделирования используются

(1) (Ч V (3) (1) (V * * (41 • (1) y V(sj V [Щ

L G fPOl) к D ■ (РОЗ) в Н

W <« JVJ •-• (6) (Т) (1) (2) • * 1 I •-«- * (6) (') W m/\ü) М Т С») ' •—м (S) (7)

Рис. 1. Иллюстрация трансформации графов

две склеивающие конструкции. Ядро правила определяется какр = (Ь, К, Л), где Ь описывает предусловия правила, Л описывает постусловия правила, К описывает часть графа, которая должна существовать для применения правила, Ь Дописывает часть, которая должна быть удалена, R\K описывает часть, которая должна быть создана.

Алгоритм пошагового выполнения процесса двойного выталкивания:

1. Найти т — сохраняющее структуру совпадение для левосторонней части Ь в С.

2. Создать контекстныйграф!)=(б\/и(Х)и/и( К)).

3. Проверить склеивающие условия (склеивающее условие — множество вершин в X, которые являются исходными в С\Х, известные как граничные точки, и вершины в А", известные как склеивающие точки должны удовлетворять условию 5а принадлежит 5^).

4. Добавить Л через К в А чтобы получить Н, такое, что Н= (Л+^1)).

Так как А" содержится в (Ь, R, I)), можно заключить, что существуют морфизмы К— Ь, К— Д 1С —^ R и выталкивающие конструкции С = = (Ь+кВ)иН=^+кВ).

Для применения данной теории к технологии [3] представим входную и выходную нотацию в виде графов (их семантическое описание приведено в [8]) и построим для каждого правила свой граф преобразований (L-K-R).

Пример формального описания правил трансформации

Иллюстрации показаны в виде иМЬ-диаг-рамм представления, которое формируется внутри программы для конкретного элемента описания. Пусть мы имеем простейшую диаграмму ШЕБО (рис. 2). Её внутреннее представление после при-

а)

б)

Func

In ar Out_ar _ar

| Mech_ П

Рис. 2. Пример входной диаграммы ШЕРО (а) и её внутреннего представления (б) 1п_аг — вход, СМаг — выход, Мсс11_аг — механизм, Бипс — имя функционального блока

ведения к формату на основе онтологического описания нотации ШЕБО соответствует графу С в основном алгоритме графовых преобразований Е1ищ.

Рассмотрим построение правила "все стрелки ШЕБО являются классами в иМЬ" [3]. Графы Ь, А" и К представлены на рис. 3.

Более сложное правило "все функциональные блоки в ШЕЮ являются методами класса механизма в иМЕ' обладает комплексными графами, так как опирается на предыдущее правило (рис. 4).

После проведения преобразования входного графа (см. рис. 2) на основе этих двух правил (см. рис. 3 и 4), получаемое внутреннее представление выходной диаграммы принимает вид, представленный на рис. 5.

Так как внутреннее представление (граф Н) все еще отражает онтологическое описание нотации иМЬ, его нужно обработать парсером выходного формата. И тогда полученный файл с

диаграммой UML можно открыть в редакторе UML-диаграмм. Графическое представление после обработки результата парсером выходного формата приведено на рис. 5. Те же два правила, раскрытые для прямого манипулирования данны -ми в онтологическом формате [9], выглядят так:

1)

SELECT ?s WHERE{

?о rdf:type tf:Arrow. ?o tfiname ?s.

)

2)

SELECT DISTINCT ?arrow ?s WHERE { ?arrow a tf:Arrow. ?mechanism a tfiMechanism. ?arrow tf:hasArrowEnd ?mechanism.

?arrow tfiname ?s.

}

¿-часть А"-часть Л-часть

Рис. 3. Графы Ь, К и К для первого правила

¿-часть

Class Object2:Class

<е-

"-5 Object 1:name

--->

name

Л-часть

А"-часть

Рис. 4. Графы Ь, К и К для правила "все функциональные блоки в ШГГО являются методами класса механизма в иМГ"

а)

In ar:Class

Class

Ж

Mech ar:Class

Out ar:Class

V

method

Object 1:Method

I

A

Func:name

О—>

Method

6)

I

Ж.

name

Mech ar

+Func:void

In ar

Out ar

Рис. 5. Выходная диаграмма (б), построенная на основе примера входной диаграммы 1DEF0 и двух правил трансформации в редакторе Borland Together Architect, и её внутреннее представление (а)

Видно, насколько проще создавать правила в текстовой форме, а не в виде визуального оформления. Появляется большая свобода в манипулировании выходными данными (например, добавление префиксов в получаемые названия новых элементов).

В предложенном авторами подходе существует возможность изменять не только логику модулей, но и их технологические основы. Например, использовать не только RDF-формат онтологического описания, а например LDL или иной формат на основе XML. В коммерческих продуктах при появлении новых элементов, связей, нотаций нельзя построить правила трансформации для их поддержки — требуется ждать новых релизов. Этим объясняется, почему существует значительный промежуток времени между появлением стандарта и его программной поддержкой. Предлагаемая автоматизированная система позволяет производить редактирование,

обмен знаниями о представлении диаграмм проектирования. Ещё одно её существенное преимущество состоит в том, что онтологическое описание можно применить к любым нотациям, а не только в рамках UML и IDEE Сейчас наиболее приоритетным становится преобразование имеющихся диаграмм проектирования в современную нотацию WS-BPEL [10]. Для решения такой задачи в соответствии с предложенной авторами технологией требуется:

описать данную нотацию в онтологическом формате;

построить правила трансформации в другую нотацию (или из другой нотации);

адаптировать коммерческие форматы представления (если потребуется) к формату RDF.

В результате полученная система трансформации позволяет интегрировать проектирование на основе нотации WS-BPEL с моделированием бизнес-процессов IDEF0.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Cretu L.G. Enterprise Engineering: The Power of Standards. [Электронный pecypcj: Managing Information in the Digital Economy: Issues & Solutions // Proc. of the 6th lBlMAConf; Khalid S. Soliman (ed.). 2006. Bonn, Germany, <http://www.oracle.com/technology/ products/ias/bpel/pdf/bpm.closedloop.pdf> (по состоянию на 12.10.2009).

2. Nainani В. Closed Eoop BPM using Standards based tools. [Электронный ресурс]: An Oracle White Paper, November 2004 // <http://papers.ssrn.com/ sol3/papers.cfm?abstract_Jd=922242> (по состоянию на 12.10.2009).

3. Атисков А.Ю., Воробьев В.И. Автоматизированная система трансформации диаграмм бизнес-процессов в диаграммы классов // Труды СПИ-ИРАН. Вып. 3. Т. 2. СПб.: Наука. 2006. С. 146-155.

4. Taentzer G., Ehrig К. Model Transformation by Graph Transformation: A Comparative Study. [Электронный ресурс J: Model Transformations in Practice Workshop. 2005 // <http://sosym.dcs.kcl.ac.uk/ events/mtip05/submissions/taentzer_ehrig_guerra_

d e_Ja ra_e ngy e 1_leve nd ovsz ky_p ra nge_va rro_va rro -

gyapay_modeLtmnsformation_by__gmph_tmnsformation_

a_comparative_study.pdf> (по состоянию на 12.10.2009).

5. Михеев А., Орлов M. Война стандартов в мире workflow. [Электронный pecypcj: ECM-Journal, 2007 // <http://www.directum-journal.ru/print/

Vojjna-standartov-v-mire-workflow.aspx> (по состоянию на 12.10.2009).

6. Ehrig Н., Ehrig К., Prange U., Taentzer G. Fundamentals of Algebraic Graph Transformation. [Электронный pecypcj: Monographs in Theoretical Computer Science. An EATCS Series, 2006 // <http:// www.springer.com/computer/foundations/book/978-3-540-31187-4> (по состоянию на 12.10.2009).

7. Ehrig H., Prange U. Modeling with Graph Transformations. [Электронный pecypcj: Publication of Technical University of Berlin, Germany, 2006 // <http://tfs.cs.tu-berlin.de/publikationen/Papers06/ EP06a.pdf> (по состоянию на 12.10.2009).

8. Атисков А.Ю., Перминов С.В. Гибридная адаптивная технология проектирования бизнес-процессов // Труды СПИИРАН. Вып. 4. СПб.: Наука. 2007. С. 160-168.

9. Воробьев В.И., Перминов С.В., Атисков А.Ю. Декларативные способы преобразования исходных данных в онтологии // Онтологическое моделирование / РАН. Институт проблем информатики. М. 2008. С. 267-277.

10. Barreto С., Bullard V., Erl Т. et al. Web Services Business Process Execution Language Version 2.0. [Электронный pecypcj: Primer, 2007 // <http:// www.oasis-open.org/committees/download.php/ 23964/wsbpel-v2.0-primer.htm> (по состоянию на 12.10.2009).

УДК681.3.06

ЕЛ. Макарова

ДИНАМИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ И БАНКА ПРИ ПОГАШЕНИИ КРЕДИТА

Обеспечение эффективности управления инвестиционными процессами на предприятии в условиях кредитования предполагает предварительный анализ рисков и прогнозирование финансового состояния предприятия, реализующего инвестиционный проект [ 1 ]. Одним из наиболее предпочтительных методических инструментари-ев решения этой проблемы считается имитационное моделирование, которое позволяет выполнять многократную имитацию различных сценариев управления реализацией инвестиционного проекта (ИП) и формировать рациональные решения для реализации желаемого сценария [2].

В целях обеспечения поддержки принятия решения руководителем предприятия разработана система имитационного моделирования (СИМ) процессом реализации ИП на предприятии. Особенности предлагаемой динамической модели реализации ИП, положенной в основу построения СИМ, состоят в моделировании динамики неравновесных процессов формирования, распределения, расходования и накопления денежных потоков, а также погашения долга по кредиту с учётом ограниченной суммы накопленных денежных средств. Модель разработана в классе дискретно-непрерывных нелинейных