РОЗРОБКА іНСТРУМЕНТАЛЬНИХ ЗАСОБіВ ДЛЯ ПіДТРИМКИ ПРОЦЕСУ АНАЛіЗУ ДіАГРАМ ПОТОКіВ ДАНИХ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 004.042 : 004.94

Б01: 10.15587/2313-8416.2017.118799

РОЗРОБКА 1НСТРУМЕНТАЛЬНИХ ЗАСОБ1В ДЛЯ П1ДТРИМКИ ПРОЦЕСУ АНАЛ1ЗУ Д1АГРАМ ПОТОК1В ДАНИХ

© А. М. Копп, Д. Л. Орловський

Розглянуто основт особливостг Iснуючих систем управлгння бгзнес-процесами, Их роль в автоматизацИ дгяльностг по накопиченню та розповсюдженню знань про дгяльнгсть органгзацИ, що представляються за допомогою моделей бгзнес-процесгв, зокрема д1аграм потошв даних. Розроблено тструментальнI за-соби для пгдтримки процесу аналгзу д1аграм потошв даних в систем1 управлгння бгзнес-процесами Bizagi Ключовi слова: дгаграми потоюв даних, системи управлгння бгзнес-процесами, моделювання, анализ, Iн-струментальнI засоби

1. Вступ

В даний час мае мюце змщення акценпв ввд структурного пдходу до об'ектно-орiентованоro шд-ходу до аналiзу i проектування систем. Незважаючи на це, в бiзнес-аналiзi i в аналiзi шформацшних систем як i рашше широко i ефективно використовуються струк-турш нотаци. Одним з основних шструменпв структурного аналiзу i проектування шформащйних систем е дiаграми потошв даних DFD (Data Flow Diagram). Вони призначеш для представлення процесiв обробки шформацп та описують систему, що моделюеться, як мережу бiзнес-процесiв, пов'язаних мгж собою за допомогою потошв даних. Створюваш моделi використовуються для накопичення знань про процеси оргашзацп. Для автоматизацй' ще! дiяльностi використовуються BPM-системи (Business Process Management).

Перед тим як модель бiзнес-процесу потрапить в базу даних BPM-системи, вона повинна бути про-аналiзована з точки зору наявносп недолшв, пов'язаних з суб'ективним характером побудови моделей бiзнес-процесiв. У той час як шструментальш засоби зазвичай контролюють тiльки дотримання синтаксису то! чи шшо! нотаци моделювання.

Таким чином, актуальною стае проблема ана-лiзу накопичуваних моделей бiзнес-процесiв, що представляють знання про процеси оргашзацп, в тому числ^ i у виглядi дiаграм DFD.

2. Аналiз лiтературних даних та постановка проблеми

Для тдтримки безперервного вдосконалення бiзнес-процесiв вiдповiдно до концепци BPM, потрь бнi шформацшш технологи, що дозволяють моделю-вати, аналiзувати i вдосконалювати бiзнес-процеси в оргашзацп. В якосл таких шструменпв виступають BPM-системи, що дозволяють здшснювати шдтрим-ку всього циклу BPM [1].

Еволюцiя BPM-систем i тенденци ринку вщо-бражаються у звггах консалтингових компанiй, таких як Gartner Group i Forrester Research [2, 3]. Дослщни-цька та консалтингова компашя Gartner щорiчно пуб-лшуе результати аналiзу ринку в обласп BPM-систем у виглядi так званих «мапчних квадранпв».

Зпдно зi звгтом Gartner, до квадранту <шдери» потрапили постачальники BPM-систем Pegasystems, Appian i IBM. У квадрантах «претенденти» та «про-видщ» найкращi результати мають Bizagi i Software

AG [2]. За вераею незалежно1 аналiтичноï компанп Forrester Research, постачальники Pegasystems, Appian i IBM також e «лщерами», а Bizagi i Software AG належать до «сильних виконавщв» [3].

Для моделювання бiзнес-процесiв в розгляну-тих BPM-системах використовуеться нотащя BPMN (Business Process Model and Notation) [4]. Метою дано! нотаци е шдтримка моделювання бiзнес-процесiв, як для техшчних, так i для бiзнес-користувачiв, з ви-користанням iнструментiв, iнтуïтивно зрозумiлих для бiзнес-користувачiв, але здатних представляти скла-дну семантику процесу.

За результатами звтв Gartner i Forrester, а також аналзу особливостей пропонованих BPM-систем [2], для подальшого розгляду було обрано систему управлшня бiзнес-процесами Bizagi BPM Suite. Дана BPM-система включае шструменти моделювання (Bizagi Modeler), автоматизацп (Bizagi Studio) i виконання бiзнес-процесiв (Bizagi Engine) [4].

Виршальним фактором для вибору Bizagi BPM Suite e безкоштовнсть засобiв Bizagi Modeler i Bizagi Studio, можливостей яких достатньо для моделювання, автоматизаци, а також виконання бiзнес-процесiв в ре-жимi розробки [4]. Iншi ж розглянут BPM-системи, крiм Software AG, який надае безкоштовний iнструмент для моделювання бiзнес-процесiв, не мають безкоштов-них або демонстрацiйних версш. Основною перевагою Bizagi BPM Suite е гнучк можливосп по iнтеграцiï з зо-внiшнiми системами i застосунками [2].

У роботах [5, 6] розглядаеться необхвдшсть використання BPM-систем в зв'язку зi зростанням ш-лькосп та динамiчностi знань про оргашзацш. Для збору, зберiгання i поширення органiзацiйних знань використовуються iнструменти моделювання та управлшня бiзнес-процесами, в той час як для представлення знань послуговують моделi бiзнес-про-цеав [6]. Застосування процесного подходу для вдосконалення дгяльносп з управлшня знаннями оргаш-зацй' розглядаеться в робот [7], при цьому наголошу-еться на необхiдностi додаткового налаштування та iнтеграцiï iнструментальних засобiв.

В робот [8] розглядаеться розробка програм-ного забезпечення для побудови та перевiрки дiаграм DFD на ввдповщшсть правилам побудови. При цьому актуальною стае проблема сшльного використання такого автономного застосунка з уже юнуючими в оргашзацп програмними рiшеннями. У разi викорис-

тання BPM-систем i, зокрема, Bizagi BPM Suite, дана проблема виршуеться за рахунок можливостей ште-грацп на рiвнi даних, Be6-cepBiciB i застосуншв [4]. KpiM того, функцюнальшсть Bizagi може бути роз-ширена з використанням вбудованих елементiв ште-рфейсу, якi називаються вiджетами (Widgets).

3. Мета та задачi дослвдження

Мета дослвдження - розробка шструменталь-них засобiв для пiдтримки процесу аналiзу дiаграм потоков даних в системi управлiння бiзнес-процесами Bizagi BPM Suite.

Для досягнення мети були поставленi так1 задачi:

- моделювання процесу аналiзу дiаграм пото-шв даних за допомогою Bizagi Modeler;

- автоматизацш процесу аналiзу дiаграм пото-кiв даних за допомогою Bizagi Studio;

- програмна реалзацш подходу до аналiзу дiаг-рам потоков даних;

- розробка ввджета для BPM-системи Bizagi, призначеного для воображения результатiв аналiзу дiаграм потоков даних.

4. Матерiали i методи дослвдження

Аналiз дiаграм потоков даних включае наступ-нi етапи:

1) налаштування властивостей дiаграми (автор, проект, дата створення i дата останньо! змiни, номер вузла i його найменування);

2) налаштування елементiв дiаграми (додаван-ня, змiна або видалення робiт, зовнiшнiх сутностей i накопичувачiв даних);

3) налаштування потоков даних;

4) зв'язування елементiв дiаграми за допомогою потошв даних;

5) аналiз дiаграми за допомогою запропонова-ного ранiше [9] подходу до аналiзу i вдосконалення дiаграм потоков даних, в основi якого полягае метод аналiзу зв'язк1в.

Пiсля того, як етапи процесу аналiзу дiаграм DFD були визначенi, за допомогою шструменпв моделювання Bizagi Modeler була побудована модель даного процесу в нотаци BPMN (рис. 1).

Автоматизащя процесу аналiзу дiаграм DFD здшснюеться за допомогою iнструментiв Bizagi Studio i включае наступи етапи:

1) моделювання даних на етат «Model Data» (рис. 2);

2) створення користувацьких форм на еташ «Define Forms»;

3) визначення бiзнес-правил на етат «Business Rules».

Рис. 1. Модель процесу анатзу дiаграм потокв даних

Рис. 2. Структура бази даних, яка використовуеться для аналiзу дiаграм DFD

На OCHOBÎ побудовано1 моделi даних (рис. 2), в Bizagi Studio була автоматично створена база даних пвд управлшням безкоштовно1 Bepciï СУБД SQL Server Express, яка встановлюеться разом з BPM-системою. Для запуску шструменту Bizagi Work Portal, необхщного для розгортання i виконання процесу аналiзу дiаграм потоков даних, був використа-ний web-сервер IIS Express, який також встановлю-еться разом з Bizagi Studio.

Програмна реалiзацiя шдходу до аналiзу дiаг-рам потоков даних була виконана у виглядi web-застосунка, розробленого за допомогою мови PHP. Для виконання розробленого застосунка було викори-стано безкоштовний web-сервер Apache. Звернення до web-застосунка здiйснюеться за допомогою методу GET протоколу HTTP (Hypertext Transfer Protocol). При зверненш до даного web-застосунка, з бази даних Bizagi одержуеться iнформацiя, яка використовуеться для розрахунку наступних показникiв [9] :

1) коефщент збалансованостi з урахуванням вагових коефiцieнтiв wt [9] елеменпв дiаграм DFD (роботи, зовтшт сутностi, накопичувачi даних):

Kl =

1

n ¡=

(Wi ■ Ai ) - max{w,. ■ At}

де A - кшьшсть потокiв даних, з'еднаних з i -м еле-ментом; n - кшьшсть елеменпв дiаграми DFD;

2) нормований коефiцieнт центральносгi мережц

3) щiльнiсть мережi;

4) нормован коефiцieнти центральностi вузлiв мережi.

За допомогою шструментарш розробника Bizagi Widget Editor з використанням мови JavaScript був роз-роблений ввджет, який вбудовуеться в Bizagi Studio i до-зволяе звертатися до web-застосунка та вщображати ре-зультати аналзу дiаграм потокiв даних (рис. 3).

Рис. 3. Архитектура запропонованого ршення в нотацй' ArchiMate

Для вщображення результатiв аналiзу дiаграм потокiв даних [9], що надаються розробленим web-застосунком у форматi JSON-об'екта (JavaScript Object Notation), були використаш наступи бiблiоте-ки мови JavaScript:

1) jQuery - звернення до розробленого web-застосунка за допомогою подходу AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) i обробка одержуваного JSON-об'екта;

2) Google Chart - побудова дiаграми нерiвно-мiрностi розподшу потокiв даних [9], яка схожа за свшми властивостями з функцiонально-вартiсною дь аграмою, що була використана рашше для аналiзу моделей бiзнес-процесiв в нотацiï IDEF0 [10].

5. Результата дослвджень

Для виконання контрольних розрахункiв з використанням розроблених шструментальних засобiв

були використаш дiаграми потокiв даних, що опису-ють бiзнес-процеси закупiвлi продукцiï (рис. 4) [9].

Використовуючи Bizagi Studio i розроблеш ш-струменти, був виконаний аналiз (рис. 5, а) вихiдноï дiаграми DFD (рис. 4, а). Роботи, зовшшш сутносп i нaкопичувaчi даних позначенi за допомогою букв «A», «E», «D» i номерiв (рис. 5), що ввдповщають елементам дiaгрaм DFD (рис. 4).

Дшсно, отримaнi значення коефiцiентa збалан-совaностi K = 1,29, нормованого коефщента центрaльностi = 0,22, а також дiaгрaмa нерiвно-мiрностi розподiлу потокiв даних сввдчать про нерiв-номiрний розподiл потошв даних на вихiднiй дiaгрa-мi DFD (рис. 4, а), i, ввдповщно, про нaявнiсть недо-лшв, пов'язаних з порушеннями правил побудови дь аграм потокiв даних.

Видшення цих недолiкiв, а також формування рекомендaцiй щодо вдосконалення вихiдноï дiaгрaми

DFD було детально розглянуто в робот [9]. Викорис-товуючи Bizagi Studio i розроблеш iнструментальнi засоби, було виконано аналiз (рис. 5, б) перетвореноï

дiаграми DFD (рис. 4, б), що вщповвдае правилам побудови, вимогам до збалансованосп та рiвномiрностi розподiлу поток1в даних [9].

2 i Заказы

Данные о 1 клиентов

заказах h

клиентов

(Г

1

Данные о количестве продукции на складе

Формирование заказа на закупку

Сведения о поставщиках

Отчет о""""" состоянии склада

Данные о предложении продукции на рынке

. Заказ на

закупку f-

Условия

закупки

продукции

Согласование с поставщиком сроков и формы оплаты

Поставщики

Подав ерждение заказа

Условия доставки продукции

Информация о наличии продукции на складе Расходная накладная поставщика

Доставка продукции

Поставщики

Состояние рынка

Информация о предлагаемой продукции

Информация о состоянии склада

г 4

Прием

закупленной

продукции

Информация о наличии продукции на складе

Состояние склада

Приходная накладная

Отчет о состоянии склада

1

Данные о количестве продукции на складе

Данные о заказах клиентов

1

Данные о количестве продукции на складе

Состояние рынка

I Заказы I клиентов

I-*

Состояние склада

1

Формирование заказа на закупку

Отчет о

состоянии

склада

Данные о предложении продукции на рынке

Поставщики

Информация о надежности I поставщиков

Информация о наличии продукции на складе

Сведения о поставщиках

Заказ на

закупку f-

Условия

закупки

продукции

Поставщики

Согласование с поставщиком сроков и формы оплаты

Уело в ил доставки продукции

Расходная накладная поставщика

s Подтверждение

¡заказа ^ ?-

Доставка продукции

Прием закупленной продукции

Отчет о состоянии склада

Информация о наличии продукции на складе

1

Данные о

количестве

—> продукции

на

складе

Рис. 4. Аналiзованi дiаграми потоюв даних: а - вихщна дiаграма; б - перетворена дiаграма

а

б

диспропорцп в розподiлi потокiв дант для пeрeтво-рeноï дiaгрaми DFD (рис. 4, б) значно мeншi, шж для виxiдноï дiaгрaми (рис. 4, а).

Таким чином, розроблeнi iнcтрyмeнти (web-зacтоcyнок i вiджeт) дозволяють розширити функцю-нaльнicть BPM-сисгеми Bizagi з мeтою ïï використан-ня для aнaлiзy нaкопичyвaпиx дiaгрaм DFD, що прeд-ставляють знання про бiзнec-процecи оргaпiзaцiï.

Розроблeнi iнcтрyмeнтaльнi засоби y виглядi виxiдного коду web-застосунка та вiджeтa Bizagi дос-тyпнi для зaвaптaжeнпя [11].

б. Висновки

В дaномy доcлiджeннi 6ули розроблeнi ш-cтрyмeнтaльнi засоби для тдтримки процecy aпaлiзy дiaгрaм потошв дaниx в cиcтeмi yпрaвлiнпя бiзнec-процecaми Bizagi BPM Suite.

1. За допомогою Bizagi Modeler бyлa побудо-вана BPMN-модeль процecy aнaлiзy дiaгрaм пото-кiв дaниx.

2. За допомогою Bizagi Studio була виконана автоматизащя пропсу aнaлiзy дiaгрaм потокiв да-ниx, включаючи модeлювaння дaниx, cтворeння признaчeниx для користувача форм i визнaчeння бiзнec-прaвил.

3. Програмна рeaлiзaцiя пiдxодy до aнaлiзy дь аграм потокiв дaпиx була виконана у виглядi web-застосунка, що одeржye iнформaцiю з бази дант Bizagi i надае рeзyльтaти обчиcлeнь коeфiцieнтiв зба-лaпcовaноcтi i ^тральноси для aнaлiзовaноï дiaг-рами DFD.

4. Для вiдобрaжeння рeзyльтaтiв aнaлiзy дiaг-рам потокiв дaниx був розроблeний вiджeт, вбудова-ний в Bizagi Studio, який взaемодiе з розроблeним web-застосунком.

Лiтератyра

1. Wasilewski, A. Business process management suite (BPMS) market changes 2009-2015 [Text] / A. Wasilewski // Information Systems in Management. - 2016. - Vol. 5, Issue 4. - P. 585-592.

2. Dunie, R. Magic Quadrant for Intelligent Business Process Management Suites [Electronic resource] / R. Dunie, W. R. Schulte, M. Cantara, M. Kerremans // Gartner RAS Core Research Note G. - 2015. - Available at: https://www.gartner.com/ doc/3009617/magic-quadrant-intelligent-business-process

3. Richardson, C. The Forrester Wave: BPM Platforms For Digital Business, Q4 2015 [Electronic resource] / C. Richardson, A. Cullen, S. McGovern, D. Lynch // Forrester Research. - 2015. - Available at: https://www.forrester.com/report/The+Forrester+ Wave+BPM+Platforms+For+Digital+Business+Q4+2015/-/E-RES115603

4. Burattin, A. Introduction to Business Processes, BPM, and BPM Systems [Text] / A. Burattin // Process Mining Techniques in Business Environments. - Cham: Springer International Publishing, 2015. - P. 11-21. doi: 10.1007/978-3-319-17482-2_2

5. Curko, K. The Role of Business Process Management Systems and Business Intelligence Systems in Knowledge Management [Text] / K. Curko, V. B. Vuksic, A. Loncar // International Journal of Computers And Communications. - 2009. -Vol. 3, Issue 2. - P. 17-24.

6. Melo, A. C. S. Knowledge management for improving business processes: an analysis of the transport management process for indivisible exceptional cargo [Text] / A. C. S. Melo, M. A. C. Netto, V. J. M. Ferreira Filho, E. Fernandes // Pesquisa Operacional. - 2010. - Vol. 30, Issue 2. - P. 305-330. doi: 10.1590/s0101-74382010000200004

7. Davenport, T. H. Process management for knowledge work [Text] / T. H. Davenport // Handbook on Business Process Management 1. - Berlin-Heidelberg: Springer, 2015. - P. 17-35. doi: 10.1007/978-3-642-45100-3_2

8. Ibrahim, R. Formalization of the Data Flow Diagram Rules for Consistency Check [Text] / R. Ibrahim, S. Y. Yen // International Journal of Software Engineering & Applications. - 2010. - Vol. 1, Issue 4. - P. 95-111. doi: 10.5121/ ijsea.2010.1406

9. Копп, А. Разработка подxодa к анализу и оптимизации диаграмм потоков данным ^кст] / А. Копп, Д. Орлов-ський // ScienceRise. - 2017. - № 7. - С. 33-42. doi: 10.15587/2313-8416.2017.107048

Balance coefficient: 1.29. Centralitv coefficient: 0.22

Il I I I I I I I I

I I

111 ' ' I

■ ■ Centrality: 0.13 ■

El E2 D1 D2 D3 Al A2 A3 A4 Density CentraLity

а

б

Рис. 5. Рeзyльтaти aнaлiзy дiaгрaм DFD в Bizagi Studio: а - вж^на дiaгрaмa; б - пeрeтворeнa дiaгрaмa

Отримаш знaчeння коeфiцiентa збалансовано-cri К'ь = 0,46, нормованого коeфiцiентa ^трально-cri C"D = 0,03, а також дiaгрaмa нeрiвномiрноcтi роз-подшу потошв дант (рис. 5, б) сввдчать про тe, що

10. Копп, А. М. Об одном подходе к решению задачи оптимизации структуры бизнес-процессов предприятия [Текст]: сб. науч. тр. / А. М. Копп, Д. Л. Орловский // Вюник НТУ «ХП1». Серiя: Системний aHani3, управлшня та шформа-цшт технологи. - 2015. - № 58. - С. 102-108.

11. GitHub - andrei1293/bizagi-dfd-analysis-tool [Electronic resource]. - Available at: https://github.com/andrei1293/bizagi-dfd-analysis-tool

Рекомендовано до публжацп д-р техн. наук, професор Гамаюн I. П.

Дата надходження рукопису 25.10.2017

Копп Андрш Михайлович, астрант, кафедра програмно1 шженери та шформацшних технологiй управлшня, Нацюнальний технiчний унiверситет «Харшвський полiтехнiчний iнститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харшв, Украша, 61002 E-mail: kopp93@gmail.com

Орловський Дмитро Леонiдович, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра програмно1 iнженерii та iнформaцiйних технологiй управлшня, Нацюнальний техшчний унiверситет «Харшвський полггехшчний iнститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харшв, Украша, 61002 E-mail: ordm@kpi.kharkov.ua

УДК: 620.93: 66.083.4

Б01: 10.15587/2313-8416.2017.118793

ПОКРИТТЯ П1КОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ В ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХ ЗА РАХУНОК УТИЛ1ЗАЦП ПЕРЕПАДУ ТИСКУ НА ГРС

©С. П. Крушневич, О. I. П'ятничко, Г. В. Жук, М. А. Солтаниберешне

Зниження тиску природного газу на газорозпод1льчих станцях та пунктах вгдбуваеться з втратою енергИ. Встановлення детандера для утилгзацИ перепаду тиску дозволяе використати цю енерггю, але внаслгдок значного зниження температури газу тсля детандеру потргбно збтьшувати ктьюсть палив-ного газу для попереднього тдггргву. Автори виконали паливно-економ1чний розрахунок для поргвняння балансу мгж затратами та виробництвом енергИу грошовому еквгвалентг

Ключовi слова: ГРС, ГРП, ГТС, виробництво електрики, утилгзацгя енергИ, перепад тиску, природний газ

1. Вступ

1снуюча газотранспортна система Украши може забезпечити транзит природного газу через свою територш в обсязi до 170 млрд. м3/рш по газопроводах високого тиску загальною довжиною 33 тис. км.

Подача газу споживачам забезпечуеться газопроводами низького тиску. Подача газу до споживача ввд малстрального газопроводу i зниження його тиску ввдбуваеться на газорозпод№них станщях (ГРС) та пунктах (ГРП), при цьому енерггя ввд розширення газу безповоротно втрачаеться. На ГРС тиск газу знижують до 1,2-1,6 МПа, попм на ГРП - до 0,10,3 МПа [1]. Розрахунки показують, що при розши-ренш природного газу в турбодетандерних установках на ГРС з 4,0 до 0,6 МПа можна виробити 47 кВтгод електричноi енергп i приблизно стшьки ж холоду на рiвнi -100 °С на кожнi 1000 н.м3 газу.

2. Лггературний огляд

Рiшенням НАК «Нафтогаз Украши», ДК «Укр-ТрансГаз» i вiдповiдно до «Енергетичноi стратеги Укра-iни на перiод 2006-2010 рошв» передбачалося створен-ня 54 утитзацшних турбодетандерних електростaнцiй на ГРС сумарною потужнiстю 300 МВт, проте цi роботи не були розпочап. Необхвдш кaпiтaльнi ви-трати, на той час, оцшювалися в 725 млн. грн. Очiкувaнa економiя природного газу могла сягнути

0,8 млрд. м3/рш, при виробництвi електроенергiï в обсязi 1,5...2,0 млрд. кВтгод.

Питання особливостей установки детандера на ГРС розглядався в лiтературi неодноразово. У робот [2] придiлено увагу особливостям розрахунку детандера в умовах ГРС i показано, що прийняття в якосп робочого тiла повггря, замiсть природного газу вносить суттеву похибку в результати розрахуншв. В ро-ботi [3] представлено конструкцш кiлькох детанде-рiв, як можуть бути використанi в складi ГРС, представлено межi ймовiрностi утворення гiдратiв та показано термш окупностi у 4.5-8 рошв, але не приведено шформащю по економiчному балансу мгж ви-робленою електричною енергieю та затратами на ш-дiгрiв газу.

В роботах [4] та [5] демонструються результати розрахуншв по можливому впровадженню детандера на шлькох ГРС у Бангладешi [4] та 1раш [5], показано необхвдшсть у попередньому пiдiгрiвi природного газу для уникнення гiдратоутворення. Порiв-няння балансу затрат на природний газ для пщ^ву та вироблено1' електрично1' енергiï не проводиться у обох роботах. Додатково, у робот [5] наведено коли-вання рiчного споживання природного газу через ГРС та ввдповщна змiна витрати паливного газу. В роботi [6] запропонована iдея використання палив-них елеменпв в якостi джерела теплоти для попереднього пщ^ву природного газу, показано рiчне ко-