CC BY
317
теория бизнес-процессов:
формальные модели и методы
УДК 004.02
Георгий Николаевич Калянов,
д.т.н., профессор, зав. лаб. Института проблем управления РАН Тел.: (495) 334 91 01 Эл. почта: [email protected]
Рассматриваются основные направления современной теории бизнес-процессов. По каждому из направлений приводится краткий обзор его основных моделей и методов.
Ключевые слова: процесс, бизнес-процесс, модель, инжиниринг/реинжиниринг, верификация, требования по автоматизации.
Georgiy N. Kalyanov,
Doctor of Engineering Science, Professor, Institute of Control Sciences of Russian Academy of Sciences Tel.: (495) 334 91 01 E-mail: [email protected]
the theory of business processes: FoRMAL MoDELS
AND methods
The basic directions of the modern theory of business processes. For each of these areas provides a brief overview of its main models and methods.
Keywords: process, business-process, model, engineering/reengineering, verification, requirements to automation.
1. Введение
Теория бизнес-процессов является одним из направлений теории процессов, в свою очередь, представляющей собой «раздел математической теории программирования, изучающий математические модели поведения динамических систем, называемых процессами» [1].
Формальный аппарат, лежащий в основе теории БП, базируется на следующих направлениях теории программирования:
• формальные грамматики и языки;
• параллельные процессы и методы распараллеливания;
• теория тестирования;
• методы оптимизации, верификации, анализа и оценки качества;
• теория баз данных и баз знаний;
• структурные методы анализа и проектирования.
В статье рассматриваются следующие разделы теории БП:
• типы и классы БП,
• модели БП (типы, виды, нотации),
• технологии моделирования,
• методы структурирования/декомпозиции,
• методы инжиниринга/реинжиниринга,
• методы анализа и верификации,
• методы перехода от моделей БП к требованиям по автоматизации БП.
2. Типы и классы БП
Имеется ряд классификаций БП (на основе их группирования по функциональному принципу, по назначению и т.д.), однако, их роль сводится лишь к помощи при структурировании бизнес-модели (фактически, на их основе строятся различные методики структурирования). В [2] выделен специальный класс БП - «конвейерные» процессы, который существенно шире множества «классических» конвейеров, и позволяет при этом вычислять основные характеристики процесса (в том числе и те, которые нельзя вычислить с помощью имитационного моделирования).
3. Модели БП
В качестве формальной модели БП в работе [3] предложен многоуровневый смешанный граф управления информационными объектами, бизнес-операциями и бизнес-функциями, содержащий различные типы узлов (функциональные, оргструктурные, ресурсные) и различные типы ребер (управляющих и информационных) для связей соответствующих узлов. Разработаны алгоритмы трансляции традиционных моделей БП (на языках DFD, IDEF0 и др.) в смешанные графы и обратно.
4. Технологии моделирования
Современные технологии моделирования БП базируются на следующих основных принципах:
1) Интеграция моделей различных видов, например, DFD-технология [4, 5] (интегрирующая диаграммы DFD, CFD, ERD, STD и спецификации процессов в различных нотациях), схема Захмана [6] и развивающая ее модель «3D-предприятие» [7], онтологическая модель Бунге-Ванда-Ве-бера [8] и др.
2) «Трансляция» статических моделей в динамические (прежде всего, в сети Петри [9, 10]), в качестве примеров коммерческих реализаций можно привести продукты Design/IDEF-Design/CPN, реализующие переход от IDEF0 к сети Петри, а также продукты CPN-AMI и INCOME , реализующие переход от DFD к сети Петри.
3) «Трансляция» моделей простейших видов в более «развитые», в частности, переход от IDEF0 или DFD к смешанному графу [3].
Среди формализованных технологий построения «правильной» модели следует отметить метод нормализации ERD с использованием нормальных форм Кодда [11], заключающейся в преобразовании схемы к наиболее простой 3НФ.
5. Методы структурирования/ декомпозиции
В предложенном в [12] подходе процесс декомпозиции определяется как случайный процесс, доказывается возможность интерпретации процесса декомпозиции БП моделью ветвящегося процесса Гальтона-Ватсона, строится соответствующая вероятностная модель процесса декомпозиции, оценивается ожидаемое количество элементов функциональной модели БП, время проектирования сценариев (вариантов) БП, трудоемкость проектирования, глубина декомпозиции и т.п.
В [13] предложен метод построения модели БП, в котором в качестве необходимого условия разбиения сквозного БП на цепочку взаимодействующих подпроцессов рассматривается смена объекта управления процесса, а в качестве до статочного условия выступает перегруппировка потоков управления, доказано соответствие критериям «правильной» декомпозиции модели бизнес-процесса, разработанным на основе анализа онтологической модели Бунге-Ван-да-Вебера.
В [3] введены метрики оценки качества декомпозиции, базирующиеся на общих свойствах «хорошей» системы - сцепление (механизм взаимодействия между компонентами БП) и связность (механизм внутренней структурной организации компоненты), предложено и ранжировано множество типов сцепления и связности, разработан метод оценки качества, обеспечивающий для любого БП определение типа его сцепления и связности, а также проектирование БП с заданным типом сцепления и связности.
6. Методы инжиниринга/ реинжиниринга
В [14] предложен подход к инжинирингу предприятий на основе применения интеллектуальных технологий. Представлена эволюция этого направления в аспектах реинжиниринга и управления БП с использованием динамических интеллектуальных систем, имитационного моделирования и систем управления знаниями. Показана интеграционная парадигма инжиниринга предприятий, использующая методы стратегического инжиниринга на основе когнитивного и интеллектуального анализа данных, развития сервисно-ориентированных архитектур предприятий с использованием многоагентных технологий и онтологического инжиниринга предприятий.
В [3] предлагается формализованная методология инжиниринга/ реинжиниринга, интегрирующим ядром которой является вышеприведенная графовая модель БП. Центральное место в методологии занимает метод проектирования сценариев БП на основе аппарата формальных грамматик БП, позволяющий, с одной стороны, расширить число анализируемых сценариев выполнения бизнес-процесса вплоть до их полного перебора, с другой стороны, автоматически отсечь большую часть сценариев, неприемлемых по ряду объективных и субъективных критериев.
7. Методы анализа и верификации
В рамках метода тестирования [3] предложена модель потоков данных БП, основанная на отношениях определения и использования информационных объектов при различных масках (определяющих, например, права доступа к данным). Предложенный метод тестирования позволяет обеспечить обнаружение специфических для бизнес-процессов ошибок в потоках данных, связанных с их обработкой под различными масками, обеспечивающими регламенты доступа, не обнаруживаемых другими известными методами тестирования; а также обеспечить выявление всех тех ошибок, обнару-
жение которых может производится с помощью традиционных критериев, основанных на анализе графовых моделей объектов.
Метод статического анализа [3] обеспечивает автоматическое обнаружение ошибок в «статической семантике» БП.
Динамический анализ на базе сетей Петри является наиболее развитым направлением в данном разделе теории БП. На практике обычно применяются сложные и развитые сети Петри - иерархические, цветные/раскрашенные, многоместные, параллельные и др. Из исследований в данном направлении необходимо отметить работы [9, 10, 15], позволяющие решать ряд дополнительных задач помимо решения традиционных задач в рамках классической теории сетей Петри (достижимость и т.д.).
Методы оценки качества БП на базе метрик качества программного обеспечения разработаны магистрантами МФТИ в рамках подготовки магистерских диссертаций. Их идея заключается в формировании комплексного метода оценки на основе объемных и топологических метрик (таких как меры Холстеда, цикломатическая мера сложности Мак-Кейба, узловая мера, меры Хенри-Кафуры и др.) и процедур экспертного оценивания.
8. Методы перехода от моделей БП к требованиям по автоматизации БП
Одним из первых методов перехода от моделей БП к требованиям по их автоматизации являлся метод перехода от функциональной модели БП в виде иерархии DFD-диаграмм к структурным картам (моделям этапа проектирования системы автоматизации БП), предложенный в [16]. При этом исследования по оценке качества построенных моделей не проводились.
В [3] предложен метод формирования и анализа требований к системе автоматизации, основанный на модификации вышеприведенного графа БП. При этом исследование модели требований (редуцированного графа) и ее последующая оценка происходит по следующим направ-
№4, 2016
20
_
лениям: расчет метрик сцепления и связанности, оценка соответствия модели БП, оценка по ряду критериев качества моделирования.
Литература
1. Миронов А.М. Теория процессов // Переславль-Залесский: Университет г. Переславля, 2008.
2. Куприянов Б.В. Моделирование конвейерных бизнес-процессов // Сборник трудов «Управление большими системами» / М.: 2010, вып. 28, с. 230-273.
3. Калянов Г.Н. Теория и практика реорганизации бизнес-процессов // М.: СИНТЕГ, 2000.
4. Gane C. Computer Aided Software Engineering: the Methodologies. N.J.: Prentice Hall, 1990.
5. Hatley D., Pirbhai I. Integrated Structured Analysis and Design. N.Y.: Dorset House, 1987.
6. Zachman J. A. A Framework for Information Systems Architecture // IBM Syst. J., 1987, vol. 26, №3, р. 276-292.
7. Зиндер Е.З. «eD-предпри-ятие» - модель трансформирующейся системы // Директор ИС,
2000, № 4.
8. Wand Y., Weber R. An Ontological Model of an Information System // IEEE Transactions on Software Engineering, 1990, Vol. 16, № 11, p. 1282-1292.
9. Юдицкий С.А. Сценарный подход к моделированию поведения бизнес-систем // М.: СИНТЕГ,
2001.
10. Юдицкий С.А., Владислав-лев П.Н. Основы предпроектного
анализа организационных систем // М.: СИНТЕГ, 2005.
11. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных // М.: Вильямс, 2006.
12. Циперман Г.Н. Стохастическая модель процесса идентификации сервисов информационной системы // Труды ИСП РАН, 2014, т. 26, вып.5, с. 7-28.
13. Фёдоров И.Г. Методология создания исполняемой модели и системы управления бизнес-процессами // М.: МЭСИ, 2015.
14. Тельнов Ю.Ф. Реинжиниринг бизнес-процессов: компонентная методология // М.: Финансы и статистика, 2004.
15. Mendling J., Reijers H., Van der Aalst W. Seven Process Modeling Guidelines // Information and Software Technology, 2010, Vol. 52, № 2, p. 127-136.
16. Гейн К., Сарсон Т. Системный структурный анализ: средства и методы // М.: Эйтекс, 1992.
References
1. Mironov A.M. Teoriya processov // Pereslavl'-Zalesskij: Universitet g. Pereslavlya, 2008.
2. Kupriyanov B.V Modelirovanie konvejernyh biznes-processov // Sbornik trudov «Upravlenie bol'shimi sistemami» / M.: 2010, vyp. 28, s. 230273.
3. Kalyanov G.N. Teoriya i praktika reorganizacii biznes-processov // M.: SINTEG, 2000.
4. Gane C. Computer Aided Software Engineering: the Methodologies. N.J.: Prentice Hall, 1990.
5. Hatley D., Pirbhai I. Integrated Structured Analysis and Design. N.Y.: Dorset House, 1987.
6. Zachman J. A. A Framework for Information Systems Architecture // IBM Syst. J., 1987, vol. 26, №3, p. 276-292.
7. Zinder E.Z. «3D-predpriyatie» -model' transformiruyushchejsya sistemy // Direktor IS, 2000, № 4.
8. Wand Y., Weber R. An Ontological Model of an Information Sy stem // IEEE Transactions on Software Engineering, 1990, Vol. 16, № 11, p. 1282-1292.
9. YUdickij S.A. Scenarnyj podhod k modelirovaniyu povedeniya biznes-sistem // M.: SINTEG, 2001.
10. YUdickij S.A., Vladislavlev P.N. Osnovy predproektnogo analiza organ-izacionnyh sistem // M.: SINTEG, 2005.
11. Dejt K. Dzh. Vvedenie v sistemy baz dannyh // M.: Vil'yams, 2006.
12. Ciperman G.N. Stohasticheskaya model' processa identifikacii servisov informacionnoj sistemy // Trudy ISP RAN, 2014, t. 26, vyp.5, s. 7-28.
13. Fyodorov I.G. Metodologiya sozdaniya ispolnyaemoj modeli i sistemy upravleniya biznes-processami // M.: MEHSI, 2015.
14. Tel'nov YU.F. Reinzhiniring biznes-processov: komponentnaya metodologiya // M.: Finansy i statistika, 2004.
15. Mendling J., Reijers H., Van der Aalst W. Seven Process Modeling Guidelines // Information and Software Technology, 2010, Vol. 52, № 2, p. 127-136.
16. Gejn K., Sarson T. Sistemnyj strukturnyj analiz: sredstva i metody // M.: EHjteks, 1992.
