CC BY
109
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
УДК 334:004 (045)
Ю.М. Сметанин, Е.Ю. Сметанина, Д.Г. Мелехов, Д.Ю. Котегов
АВТОМАТНЫЕ МОДЕЛИ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ И НОРМАТИВНЫЙ ПОДХОД К BPR
Рассматриваются подходы и формализации описания бизнес-процессов. Используются формальные модели конечных автоматов и кусочно-линейных агрегатов для описания бизнес-процессов. Приведен содержательный пример.
Ключевые слова: информация, моделирование бизнес-процессов, реинжиниринг бизнес-процессов, ориентировочная основа деятельности, нормативная творческая деятельность, информационные системы.
Информация - это основа успеха в бизнесе. Если вы не знаете, что происходит на вашем предприятии, то не сможете достичь поставленных целей.
Предметом рассмотрения является формализация нормативной творческой деятельности (конкретнее, ее интеллектуального компонента) в целях разработки средств ее компьютерной поддержки. Необходимость в этом возникает при моделировании бизнес-процессов (BP) и управлении процессами реинжиниринга бизнес-процессов (business process reengineering, BPR).
Норматив, согласно методологическому его пониманию, характеризуется как система определенных предписаний и требований, которые задаются извне в соответствии с современным и прогнозируемым уровнем развития теории и практики. Норматив базируется на таких понятиях, как «осознанность», «теоретическая обоснованность», «планомерность», «предсказуемость»,
«управление», «эффективность».
Нормативная творческая деятельность противопоставляется творческой деятельности, которая осуществляется методом проб и ошибок, на неосознанном уровне, эмпирическим путем. Планомерный и теоретический поиск способов решения творческих задач на основе методологических знаний вовсе не сводится к дедуктивному выводу одних положений на основе других. Он предполагает глубокое исследование действительности, не исключающее пробы и ошибки, однако если они неизбежны, то осуществляются планомерно на основе программы их проведения.
Проблема исследования формулируется следующим образом: используя результаты исследований структуры и механизмов творческой деятельности с нормативным интеллектуальным компонентом, основанной на методологических знаниях, разработать программные средства, позволяющие создавать диалоговые программы поддержки профессиональной деятельности указанного типа. Полученные в исследованиях психологов результаты позволяют ответить на вопросы: какое место в данной деятельности занимают методологические знания, какие функции и посредством каких механизмов они выполняют? Оказалось, что психологическими механизмами являются методологические эвристики (определенные приемы действий и рассуждений), которые стихийно сформировались и могут быть целенаправленно сформи-
рованы на основе методологических и абстрактных общенаучных знаний. Весьма значимыми представляются следующие вопросы.
Каковы нормативные основы продуктивной деятельности профессионала, достигшего высокого уровня профессионализма? Каким образом можно организовать тиражирование его опыта и технологических приемов в таких областях деятельности, как проектирование, конструирование и поиск профессионально важной информации, организация взаимодействия с другими субъектами целенаправленной деятельности, апробация и рефлексия накопленного опыта, отчуждение и передача другим специалистам, занимающимся аналогичной деятельностью? Можно ли проектировать (нормализовать) творческие процессы и автоматизировать нормативную творческую деятельность?
Существующие к настоящему времени знания в таких областях, как психология, математика, информатика, экономика, позволяют, на наш взгляд, положительно ответить на эти вопросы.
Во-первых, достижения в психологии обучения позволяют структурировать знания и формализовать ориентировочную основу действий, так что знания можно представлять в электронном виде и обмениваться ими, достигая «нормативной» степени усвоения.
Во-вторых, успехи математического и, в частности, имитационного моделирования позволяют строить и отлаживать модели сложных систем с изменяющейся структурой и взаимовложенными и взаимодействующими процессами [1].
В-третьих, современные технологии разработки и эксплуатации открытых систем, а также парадигмы процессного, структурного и объектноориентированного подходов в программировании позволяют осуществлять компьютерную поддержку творческой деятельности [2; 12].
В экономике наиболее близкими к проблемам нормативной творческой деятельности являются проблемы BPR и антикризисного управления.
1. Реинжиниринг бизнес-процессов
В настоящее время одной из наиболее популярных концепций управления является BPR.
М. Хаммер в докладе выдвинул принципиальные требования BPR: «Реконструируйте работы не автоматизацией, а упрощением или удалением.... Используйте компьютеры не для автоматизации, но для реконструкции существующих бизнес-процессов» [3]. После публикации монографии
М. Хаммера и Дж. Чампи термин «BPR» стал доминировать в работах по реорганизации предприятий. Определение Хаммера - Чампи: «BPR - фундаментальное переосмысление и радикальная реконструкция бизнес-процессов в целях достижения значительных улучшений в критически важных в современных условиях уровнях критериев производительности, таких, как стоимость, качество, услуги, скорость» [4]. Это определение раскрывается через разъяснение использованных в нем ключевых понятий.
1. «Фундаментальный». Должны быть получены ответы на наиболее фундаментальные вопросы о деятельности предприятия: «Почему мы должны делать то, что мы делаем?» и «Почему мы должны делать это тем способом,
которым мы это делаем?». А также на вопрос: «Каким образом мы можем выполнять проверки кредитования заказчика более эффективно?». Реинжиниринг же сначала определяет, что предприятие должно делать и только затем, - как делать. Реинжиниринг игнорирует то, что есть, и концентрируется на том, что должно быть.
2. «Радикальный». М. Хаммер и Дж. Чампи указывают, что происходя от латинского «radix» - «корень», радикальность означает изменение вещей в самом их корне. В BPR радикальность означает отбрасывание всех существующих структур и процедур и создание новых способов выполнения работ.
3. «Значительный». Если снижение показателей предприятия составляет всего 10%, если его затраты всего на 10% слишком велики, если показатель качества нужно увеличить всего на 10%, если обслуживание заказчиков требует ускорения всего на 10%, то предприятию не требуется BPR. В этом случае применимы «обычные» методы, такие, как программы постепенного улучшения качества. BPR должен применяться только тогда, когда есть нужда во «взрывном» воздействии.
4. «Процессы». Указывается, что хотя это понятие - самое важное в определении BPR, оно наиболее трудно понимается управляющими корпораций. Большая часть деловых людей не является «процессоориентированными»; они сосредоточены на задачах, на работах, на людях, на структурах, но не на процессах. М. Хаммер и Дж. Чампи определяют бизнес-процесс как «совокупность видов деятельности (activities)», которая имеет один или более видов входных потоков и создает выход, имеющий ценность для клиента. Вообще говоря, человеку психологически трудно ориентироваться в параллельно происходящих процессах. Примеры работы операторов опасных производств, которых необходимо тщательно готовить к работе, подтверждают это. В силу особенностей человеческой психики автоматизированные умения формируются поэтапно [5; 6] и в течение довольно значительного времени, которое зависит от личностных качеств. Это время может значительно превышать допустимое время реакции на событие. Если учесть то обстоятельство, что для достижения целей организации может возникнуть необходимость менять структуру бизнес-процессов и структуру их взаимодействия, то очевидно, что человек является критическим звеном в их системе.
Другим человеческим недостатком является узкая специализация. Со времен и под влиянием Адама Смита, описавшего разбиение работ на простые задачи и разделение их между отдельными специалистами, современные компании и их менеджеры фокусируют внимание на частных задачах, например: на согласовании условий контракта, на получении ордера-заказа, на выписывании товара со склада и т.п. При этом часто выпадает из поля зрения главная цель - клиент должен получить товар, который он заказал. Частные задачи важны, но ни одна из них не имеет никакого значения для клиента, если товар не окажется у него в руках.
Для более полного разъяснения того, что такое BPR, Хаммер и Чампи приводят распространенные ошибочные мнения на этот счет. Эти указания важны как характеристики радикальности результатов, отражаемых и в офисной ИС. Указывается, что:
1) реинжиниринг - это не автоматизация, в первую очередь - не автоматизация существующих процессов. Автоматизация - это простой путь более эффективно выполнять неверные вещи;
2) это не программный реинжиниринг (software reengineering), который перестраивает существующие информационные системы, переводя их на более современные технологии. Программный реинжиниринг часто не обеспечивает ничего, кроме создания более изощренно компьютеризованных систем, которые автоматизируют те же самые процессы;
3) реинжиниринг - это не реструктуризация или «уменьшение» (downsizing), при которых, отвечая на снижение спроса продукции, производится переход к производству меньшего при меньших затратах. Реинжиниринг, в противоположность этому, производит больше меньшими силами;
4) реинжиниринг - это не реорганизация и не построение плоской организации, хотя реинжиниринг может, на самом деле, продуцировать плоские оргструктуры. Проблемы, говорят Хаммер и Чампи, с которыми сталкиваются предприятия, коренятся не в организационных структурах, а в структурах процессов. Метод, с помощью которого можно улучшить оргструктуру, состоит в реинжиниринге процессов таким образом, чтобы они не были более фрагментированы.
BPR предполагает некоторый набор работ, которые часто встречаются в процессе выполнения реинжиниринга. Важно, что это неисчерпывающий и необязательный набор. Не предлагается «алгоритмизированной» методики выполнения реинжиниринга. Наоборот, отмечается большое своеобразие каждого случая. Это обстоятельство мы отмечаем особо, так как оно указывает на творческий характер деятельности. Тем не менее в BPR применяются следующие работы или приемы (требующие адекватной поддержки со стороны новых информационных технологий (НИТ)).
1. Несколько работ комбинируются в одну. Определяется один человек, несущий ответственность за все шаги процесса от начала до конца. Благодаря этому появляется человек, который может ответить на все вопросы, интересующие клиента. Этот человек часто называется «case worker» или «case manager» (здесь он назван менеджером клиентов). В тех случаях, когда один человек не может справиться со всеми работами в процессе, организуется группа с аналогичными функциями и ответственностью - case team.
2. Работники (workers) сами принимают решения. В отличие от периодических принятий самостоятельных решений, естественных в любой реальной работе, в этом случае принятие решений вводится в функциональные обязанности работника. (Такой подход применяется и к рабочим, и к управленцам.)
3. Шаги в процессе выполняются в их естественном порядке. Этот порядок не фиксируется директивным предписанием, но определяется работниками по ходу выполнения работ и в соответствии с реальной обстановкой. Многие шаги могут выполняться параллельно.
4. Процессы имеют множество версий. Это существенно для условий, отличающихся от массового промышленного производства.
5. Работы выполняются там, где это имеет наибольший смысл. Работы не обязаны концентрироваться на соответствующих шагах вокруг соответст-
вующих специалистов, которые размещаются в различных местах (помещениях, зданиях).
6. Проверки и управление сокращаются. Имеется в виду, что такой вид работ, как управление, который не создает прямой добавленной потребительной стоимости, вводится только на тех участках работ, где это имеет экономический смысл.
7. По аналогичной причине минимизируются согласования.
8. Преимущественно используются и централизованные, и децентрализованные операции. Цель - использовать преимущества, имеющиеся у обоих подходов. Роль информационных технологий здесь существенна.
Имеется явная аналогия с противопоставлением массового и мелкосерийного производства по таким характеристикам, как степень подробности техпроцессов и требований к квалификации работников.
Мы видим, что приемы работы ВРЯ являются творческими. Творческая деятельность и часть ее - творческое мышление являются наиболее важными в любой продуктивной профессиональной деятельности. В творческой и репродуктивной деятельности есть элементы существенного сходства и существенного различия.
Одним из главных критериев творческой деятельности является разработка субъектом на осознаваемом или неосознаваемом уровне новых для себя знаний, которые используются в качестве ориентировочной основы для последующего поиска способа решения задачи.
2. Структурный подход
Вообще говоря, для формализации и автоматизации деятельности необходимо выявить нормализованные компоненты деятельности при решении репродуктивных и творческих задач (формализовать сценарии их решения).
Еще К. Маркс выделил следующие «простые моменты труда»: целесообразная деятельность или самый труд, предмет труда и средства труда. Психологи дополнили компоненты деятельности мотивом.
В современной терминологии, принятой нами, номенклатура компонентов творческой деятельности имеет вид:
— цель (образец конечного продукта);
— предмет (объект) деятельности - то, на что направлена деятельность, то, что в процессе деятельности преобразуется из начального (исходного) состояния в конечное (результат деятельности);
— орудия деятельности - материальные предметы и знания, посредством которых осуществляется преобразование или исследование объекта деятельности;
— операции деятельности - приемы преобразования или исследования предмета посредством орудий;
— продукт деятельности - то, что реально получено в результате преобразования предмета (полученный в итоге результат);
— субъект деятельности, который ее осуществляет.
В совокупности указанные компоненты сформированы субъектом в ориентировочную основу деятельности (ООД).
ООД=(Субъект, цель, предмет, орудия, операции, продукт).
Цель действия - представление субъекта о результате действия, отвечающее определенным требованиям (его потребностям).
Действия субъекта могут быть объективированы в орудиях (средствах) выполнения действий, в правилах выполнения и характеристиках основных условий выполнения действий. Соответственно действия, известные одним субъектам, могут быть «переданы» другим с помощью специальных средств и методов обучения.
На основе теории поэтапного формирования умственных действий выделяются три типа учения и соответственно три типа проектирования. При первом типе процесс усвоения действия специально не организуется, в лучшем случае сводится к заучиванию его ориентировочной основы, которая не является адекватной для усвоения способов действий деятельностью. При этом типе деятельности формируется ООД-1 первого типа, которая как элемент знаний характеризуется тем, что она не всегда приводит к правильному результату.
При втором типе формируется полная ООД-2, достаточная для правильного выполнения действия (приема).
Освоенность действия (соответствует уровню ООД) имеет три градации: низкая (ООД-1), средняя (ООД-2), высокая (ООД-3). При третьем типе учения ООД имеет особый вид. Она представлена системой условий, которая необходима и достаточна для самостоятельного построения субъектом целого ряда новых систем знаний, каждая из которых является адекватной и полной ООД для выполнения того или иного заданного действия. Другими словами, ООД-3 не просто обеспечивает возможность безошибочного выполнения заданных действий, как при втором типе учения, но обеспечивает возможность строить ООД для выполнения конкретного задания.
При третьем типе освоения профессиональных знаний, умений и навыков ООД имеет особый вид. Она представлена системой условий, которая необходима и достаточна для самостоятельного построения субъектом целого ряда новых систем знаний, каждая из которых является адекватной и полной ООД для выполнения того или иного заданного действия. Другими словами, ООД-3 не просто обеспечивает возможность безошибочного выполнения заданных действий, как ООД-2 , но обеспечивает возможность строить ООД для выполнения конкретного задания. Процессы проектирования можно разделить на типы согласно типам ООД, используемых при выполнении проектных операций.
С точки зрения психологии ООД представляет собой совокупность следующих компонентов: образец конечного продукта действия (цель), предмет действия, орудия действия и операции действия, продукт действия. Для создания возможности самостоятельно структурировать новые объекты и явления из той или иной области надо в качестве ООД выделить, во-первых, общие всем данным объектам и явлениям основные единицы, во-вторых, такие правила их сочетания, которые позволили бы из общих единиц создать всевозможные конкретные объекты данной области. При этом общие единицы проявляются в двух взаимосвязанных планах. С одной стороны, «внешние единицы» - это компоненты ООД (образец, предмет, орудия и операции). С другой стороны, «внутренние единицы» - это единицы, структурирующие каждый из компонентов ООД, то есть образующие предмет действия, про-
дукт действия и остальные компоненты. Выделение таких структурных единиц и способов оперирования с ними позволяет осваивающим действие самостоятельно проводить любые преобразования, то есть строить объекты, находящиеся в заданном отношении к данным. При традиционном подходе к проектированию, где указанные единицы явно не выделяются, каждый из видов преобразования становится объектом специального проектирования, что влечет за собой не только большие потери времени, но и более низкий уровень качества проекта знаний.
Необходимость и возможность выделить нечто общее в существующих процессах и явлениях предметной области и множества предметных областей признается всеми исследователями нормативной творческой деятельности (НТД) и третьего типа учения [7; 8], а также исследователями в области когнитивной психологии, инженерии знаний и искусственного интеллекта. Под этим общим следует понимать, во-первых, два класса структурных элементов «внешних» элементов, являющихся компонентами ООД, и класс «внутренних» элементов - единиц, структурирующих компоненты ООД. Или, иначе говоря, выделить - означает описать модели объектов ПО, методов их преобразования, их поведение (жизненный цикл объекта) и способы комбинирования в компоненты деятельности (в частности, в ООД) для достижения целей субъекта.
Итак, структурными компонентами (единицами) могут быть разные элементы, но все они обладают общей чертой образовывать (при определенных сочетаниях) те явления, для которых они были выделены. В этом смысле они являются базовыми элементами для моделирования предметной области так, как должны отражать объективно существующие в ней отношения и зависимости между объектами.
Главным способом действий при реинжиниринге, как и при любом творческом процессе, является спиралевидный целесообразный процесс накопления и верификации знаний в цикле перехода от оригинала к модели, исследования модели и получения новых знаний, переносе полученных знаний на оригинал, постановки новой цели и повторения цикла. При этом современная методология моделирования выработала общепринятый подход, который состоит в постепенном уточнении модели и степени ее адекватности.
Процесс перехода от содержательного описания сложной системы и исследуемой задачи управления к математической модели является неоднозначным, однако [4. С.44], как правило, включает следующие этапы:
— содержательное описание системы;
— изучение (анализ) проблемной ситуации, обоснование необходимости построения математической модели;
— разработка функциональной схемы взаимодействия основных процессов, протекающих в системе;
— определение границ модели, выделение ее на фоне среды;
— выявление степени подробности представления элементов;
— формирование концептуальной модели;
— составление (формализация) информационной базы модели;
— построение формальной модели.
Концептуальная модель (КМ) описывает цели, объекты, субъекты, процессы и отношения в моделируемой системе и взаимодействие ее с внешней средой. Она в обязательном порядке содержит перечень характеристик (параметров), учитываемых при их функционировании, с обоснованием возможности получения информации по данным перечням. Имеется в виду возможность получения на основе требуемых показателей работы системы перечисленных характеристик, а также возможность задания исходных характеристик на базе имеющегося набора данных о системе. Кроме того, в КМ, наряду с иерархией целей сложной системы, описываются и функции, их обеспечивающие. Таким образом, мы имеем следующий состав концептуальной модели:
— цели сложной системы;
— объекты сложной системы и характеристики их атрибутов;
— субъекты сложной системы и характеристики их атрибутов;
— процессы сложной системы и характеристики их атрибутов;
— отношения между объектами, субъектами и процессами (структура системы функциональная и морфологическая);
— описание окружающей среды и выделение системы на ее «фоне»;
— входные и выходные характеристики системы и ее подсистем.
В адекватной КМ информация, требуемая для работы каждого элемента, обеспечивается исходными данными и данными, полученными от других элементов. Следующим этапом является формализация модели (если это возможно), когда упомянутые выше данные трансформируются в понятия состояний и сигналов, передаваемых внутри модели или снимаемых с нее. Одна и та же концептуальная модель может превратиться в различные формальные модели.
Существуют два взаимодополняющих подхода к моделированию: процессно-ориентированный и объектно-ориентированный. Более того, эффективное моделирование ВР может быть осуществлено на основе их интеграции. Сначала строится процессно-ориентированная концептуальная модель. При этом модель поведения ВР строится путем генерации и анализа сценария работы ВР на двух уровнях. Сценарий первого уровня является рамочным, он дает лишь общее (не загроможденное деталями) представление о ВР. Он удобен по форме представления и терминологии для специалистов предметной области. С другой стороны, он должен нести достаточно информации для проведения предварительной формальной проверки корректности исходных знаний о поведении БР. Назовем этот сценарий концептуальным сокращенно К-сценарием. Можно назвать К- сценарий также концептуальной моделью ВР. Наиболее популярны два определения сценария. Согласно первому сценарий - это способ функционирования системы с известной архитектурой (исполнительной структурой), упорядоченный (частично-упорядоченный) множеством работ (операций). Согласно второму определению, которое наиболее подходит для нашего случая, сценарий - это способ достижения поставленных целей с учетом ограничений окружающей среды и внутренних и внешних факторов влияния. Такой сценарий не исходит из архитектуры системы, а является ее прообразом. Таким образом, К-сценарий - это процессно-
ориентированная концептуальная модель деятельности (функционирования) ВР.
Второй сценарий - сценарий создания (сборки, инжиниринга) либо перестройки (реинжиниринга). Он основан на выделении внешних и внутренних единиц деятельности (о них смотри выше) и, по необходимости, является формализованным, объектно-ориентированным, автоматным (формальноалгоритмическим). Этот сценарий будем называть А-сценарием.
При объектно-ориентированном подходе к моделированию предметной области каждая компонента инкапсулируется, то есть атрибуты соответствующего ей в модели объекта специфицируются (моделируются) только совместно с описанием взаимодействий, отношений и преобразований, которые связывают их между собой и атрибутами других объектов, моделирующих соответствующие компоненты программного обеспечения (ПО) [10] .
Сценарии характеризуются четырьмя главными составляющими: целями, факторами влияния и заданными ограничениями, операциями и межопераци-онными связями. Получаемый список целей и факторов влияния, как правило, структурированный обычно в начале моделирования, оказывается чрезмерно большим. В силу неравнозначности элементы этого списка по-разному влияют на поведение ВР. Поэтому весьма важной является задача экспертного ранжирования вектора целей и факторов для отбора наиболее существенных. Факторный анализ применяется для К-сценариев и для А-сценариев (инжиниринга, реинжиниринга). Для А-сценария может эффективно использоваться и ситуационный анализ. Он основывается на том, что в ходе реализации либо перестройки ВР может возникать множество ситуаций (стадий) развития системы. Среди них фиксируются начальная и заключительная ситуации. Движение от ситуации к ситуации инициирует постановку внутренних целей. Переходы происходят с учетом внутренних факторов. Таким образом, определяется набор внутренних целей (факторов), дополняющих набор внешних показателей.
Операции и межоперационные связи по-разному определяются в К- и А-сценариях. В К-сценарии операция работает с неструктурированными объектами (не учитывает внутреннюю структуру объектов), преобразуя входные (по отношению к ней объекты) в выходные. Способ внутриоперационного действия не раскрывается, то есть операция трактуется как «черный ящик». А-сценарий исходит из того, что известна внутренняя структура объектов и действий с ними, дальнейший способ реализации определяется через объектно-ориентированный анализ и проектирование.
Таким образом, третий тип проектирования основан на выделении требуемого набора элементов «внешних» и «внутренних», способов оперирования с ними и формирования у проектировщика ООД третьего типа, которая обеспечивает возможность строить ООД для выполнения конкретного задания. Отметим еще раз, что процесс формирования действий при третьем типе учения организуется так же, как при втором типе обучения.
Ориентировочная основа действий третьего типа (ООД-3) может быть разной степени обобщения, это означает, что она может быть применена для деятельности, основанной на действиях разной степени обобщенности (в одной или нескольких предметных областях). И.П. Калошина, кроме указанной меры обобщения, ввела понятие «порядок обобщения ООД-3», что означает,
прежде всего, возможность ее применения для построения ООД -3 для решения конкретных задач. Выделяется ООД-3 первого порядка обобщения (ООД-3-1), которая, прежде всего, применяется для решения определенных классов предметных задач, ООД-3 второго порядка обобщения (ООД-3-2), которая применяется для разработки ООД-3-1, и, наконец, ООД-3-3, которая применяется для разработки ООД-3-2.
Обобщенная ООД представляет собой знание об основных единицах материала и законах их сочетания, а также о способах самостоятельного установления единиц и способах их сочетаний применительно к объектам данного класса. Самостоятельное выделение ООД может осуществляться либо путем выведения из более общей ООД, «данной в готовом виде», либо путем поиска при управлении и наведении со стороны менеджера.
Согласно устоявшейся точке зрения ориентировочная основа деятельности (ООД) определяется как план осуществления целенаправленной деятельности. Она сформулирована в терминах цели, предмета деятельности, орудий и операций, продукта деятельности и ее субъекта.
Итак, носителем приемов проектирования, предметных и общих (мышления), является ООД.
Основными выводами из вышесказанного можно, по-видимому, считать следующие. Для организации проектирования третьего типа необходимо на основе всех ранее известных приемов проектирования сформулировать и сформировать (актуализировать) понятия «внешних» и «внутренних» структурных компонентов ООД-3 и способов оперирования с ними на базе соответственно подобранных систем упражнений, при этом происходит формирование ООД-3 для выполнения таких операций. Формировать
(отрабатывать) различные технологические цепочки операций для достижения целей формируемой ООД-3 необходимо для различных «начальных» данных.
Деятельность по проведению ВРЯ является сложной и трудноформали-зуемой. Однако необходима поддержка со стороны компьютерных технологий, которая должна заключаться в поддержке распространения информации и стандартизации ее записи.
Рассмотрим структурный подход к разработке информационных систем (ИС), который является наиболее распространенным в настоящее время.
Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и т.д. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы «снизу-вверх» от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.
Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов. В качестве двух базовых принципов используются следующие:
— принцип «разделяй и властвуй» - принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;
— принцип иерархического упорядочивания - принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.
Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:
— абстрагирование: выделение существенных аспектов системы и отвлечение от несущественных;
— формализация: строгий методический подход к решению проблемы;
— непротиворечивость: обоснованность и согласованность элементов;
— структурирования данных: данные должны быть структурированы и иерархически организованы.
В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой, и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:
— SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы;
— DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных;
— IDEF1X модели данных.
На стадии проектирования ИС модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, отражающими структуру программного обеспечения: архитектуру ПО, структурные схемы программ и диаграммы экранных форм.
Перечисленные модели в совокупности дают полное описание ИС независимо от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы. Обзор современных методологий проектирования представлен в работе [15].
3. BPR и информационные системы
Как с точки зрения бизнес-реинжиниринга, так и создания рациональной информационной системы неверно предлагать в качестве типового такой, например, план работ.
1. Построение модели существующей деятельности как совокупности взаимосвязанных моделей бизнес-процедур - модель, часто называемая в западной практике «as is» («как есть»).
2. Фиксация числовых показателей оценки эффективности выполнения работ и процедур (с разбиением их на различные категории затрат).
3. Анализ эффективности посредством вычисления суммарных и профилированных значений показателей.
4. Разработка, моделирование, оценка и сравнительный анализ вариантов применения ИТ и соответствующих вариантов модернизации бизнес-процедур для снижения показателей затрат.
5. На этой основе - выбор итогового варианта организации бизнес-процедур и окончательное построение функциональной модели <«о Ье» («как должно быть»).
Одна из причин непригодности такой схемы заключается в том, что с ее помощью могут быть получены частные оптимумы, приводящие к удорожанию или снижению другого параметра эффективности деятельности предприятия. Другая причина состоит в том, что ВРЯ подразумевает поиск не модернизированных вариантов, а такого кардинально измененного процесса, который обеспечит упоминавшийся «прорыв».
Выводы для построения офисных ИС.
1. Новый процесс может базироваться не столько на «канцелярской» поддержке документооборота, сколько на работе одного менеджера клиентов с экспертной системой и центральной БД.
2. Процессы могут строиться с опорой на хранение в централизованной БД отработанных методистами-консультантами наборов типовых заготовок различных вариантов документов разных видов (типовых контрактов, списков предпочтительных поставщиков, вариантов внутренне согласованных спецификаций на компоненты сложных технических систем, транспортнокоммерческих схем доставки товаров и др.). Новый процесс может быть построен в расчете на то, что документ не будет в рамках некоторой формальной процедуры обходить по сети всех причастных лиц, но задача скорейшего его рассмотрения и согласования будет задачей менеджера клиента или иного конкретного лица. Более того, согласования и мониторинг рекомендуется сокращать как работы, не создающие потребительной стоимости. Использование информационных технологий в офисе должно поддерживать глобализацию бизнеса и независимость от расположения информации. Работы предприятия для потребителя могут и должны выполняться в любой нужной для дела точке, в любое время и вовсе не обязательно штатным сотрудником.
3. Приложения в системе можно однозначно отнести к одному из трех типов информационных составляющих (или компонент) системы:
— презентационная компонента содержит логику, которая представляет информацию во внешний мир и может вводить информацию из внешнего мира. В большинстве случаев внешним миром для информационной системы является человек, конечный пользователь. Однако иногда в качестве такового может оказаться что-нибудь вроде аппаратного комплекса, телефонной аппаратуры, банкомата или еще какой-нибудь аппаратуры сопряжения. Обычно логика презентационной компоненты предназначена для генерации системы вложенных меню, диалогов, форм, экранов и прочего, что позволяет пользователю осуществлять навигацию по различным частям приложения или по разным приложениям или вводить информацию на экране. Иногда на этом уровне приложение также позволяет осуществлять простейшие оценки правильности ввода информации и простейшие манипуляции по внешнему виду выводимой информации;
— бизнес-компонента содержит логику, которая реализует манипуляции с выбранными данными по определенным правилам. Наилучшее слово, которое подходит для бизнес-компоненты - это обработка. Бизнес-правила могут вызываться либо приложениями презентационного уровня, либо другими бизнес-правилами;
— компонента доступа к данным содержит логику, которая взаимодействует либо с хранилищами данных (базы данных, иерархическая файловая система) или с каким-либо типом удаленного источника данных, например с другой прикладной системой. Функции доступа к данным обычно используются бизнес-компонентами.
Наиболее соответствующей указанным целям является многозвенная (n-tier) или, в частном случае, трехзвенная (3-tier) архитектура [11].
В конце 90-х гг. прошлого века привлекательным представлялся такой вариант построения трехзвенной системы [10], в котором презентационная логика заключена в html и, частично, в ActiveX и Java, бизнес-логика задается набором скриптов на сервере приложений (которым может являться просто web-сервер с поддержкой CGI), каждый из скриптов рассматривается как агрегат, и построение системы заключается в сборке специальным образом подготовленных скриптов. Логика доступа к данным задается в SQL сервере.
Функциональность системы заключается именно в бизнес-логике, и именно она представляет наибольшую сложность разработки. Помещение ее в отдельную компоненту позволяет гибко изменять логику, не затрагивая другие компоненты. Изменение логики данных также не всегда приводит к изменениям бизнес-логики. Однако существуют и более привлекательные подходы.
В 60-х гг. Р.П. Бусленко и И.Н. Коваленко [1] определили класс моделей сложных систем, которые они называли агрегативными, так как основным элементом построения этих моделей был так называемый, кусочно-линейный агрегат (КЛА) - обобщение конечного автомата. Идеи и принципы, положенные в основу моделирования сложных систем посредством КЛА, оказались очень плодотворными. В последующее время под разными именами они использовались учеными разных стран и в разных областях науки, зачастую без ссылок на первоисточники. В частности, «новейшие исследования» в области технологий проектирования сложных программных систем [2] снова и снова возвращают нас к фундаментальным результатам, полученным в работе [1], основные принципы которой мы будем использовать. Несколько изменив терминологию, приведя ее в соответствие с современной парадигмой объектно-ориентированного программирования и введя двухуровневую схему управления, КЛА мы будем называть объектом в полном соответствии с парадигмой объектно-ориентированного программирования. КЛА является объектом - преобразователем, функционирующим во времени и способным воспринимать входные события (сигналы) - х со значением из множества Х, выдавать выходные сообщения (сигналы) у со значениями из множества Y и находиться в некотором состоянии z из множества Z. Все состояния разбиваются на классы эквивалентности - режимы функционирования. Поэтому каждое состояние принадлежит какому-нибудь режиму, который содержит алгоритм (алгоритмы функционирования), определяющий способы перехода из одного состояния данного режима в другое состояние того же режима для
достижения некоторой цели. Класс КЛА от других преобразователей отличает специфика множеств X, У, Z, допустимые формы входных и выходных сообщений, траекторий z(t), а также способов преобразования входного сообщения в выходное сообщение.
Описание КЛА при его проектировании можно вести на трех уровнях:
— черный ящик (реакции вход-выход, спецификация внешних событий и диалоговых состояний, вызываемых внешними событиями);
— серый ящик (представление КЛА как системы управляющего и операционного автомата и их функциональная декомпозиция, спецификация внутренних событий и соответствующая их наступлению схема переключения режимов, спецификация внутренних диалоговых состояний);
— белый ящик (наполнение функциональных структур исполнителями предметных и интерфейсных библиотек, составление управляющих спецификаций - таблиц управления для управляющих автоматов, описывающих процессы функционирования КЛА).
Второй и третий уровень соответственно названы нами К- и А- сценариями. Рассмотрим пример проектирования К-сценария в форме, пригодной для конечно-автоматной формализации на задаче инжиниринга бизнес-процессов посреднической фирмы. На рис. 1 указаны четыре взаимодействующих посредством сигналов и общей структуры данных процесса, в совокупности образующих бизнес-процесс обслуживания потребителей.
Рис 1. К-сценарий бизнес-процесса формирования поставок фирмой-посредником.
Основными элементами здесь являются процессы:
Р0 - процесс, имитирующий «внешний мир», а именно, ответственный за взаимодействие потребителя, клерка фирмы и остальных компонентов программной системы;
Pi - процесс накопления и передачи программной системе требований одного из трех видов: формирование поставки, формирование договора поставки и формирование счета на оплату услуг;
Р2 - процесс, ответственный за выбор поступивших требований и передачу их на обработку;
Р3 - процесс, обслуживающий требования, то есть занимающийся их обработкой. Можно считать данный процесс основным во всей системе, но работать без вспомогательных он не сможет. Такое разделение процессов целесообразно как с точки зрения проектирования, так и реализации, и тестирования, и дальнейшего использования.
Для взаимодействия процессов друг с другом используются каналы данных, каждый из которых соединяет выход одного из процессов с входом другого. Каждый канал может передавать различные сигналы и ассоциированные с ними данные. Под данными здесь можно понимать любую информацию, имеющую определенную структуру, о которой известно процессам, соединенным каналом. Структура передаваемых данных однозначно определяется сигналом. Удобно в качестве такой структуры использовать древовидную структуру данных, их легко описывать и обрабатывать. В настоящее время они очень популярны не в последнюю очередь благодаря популярности языка разметки XML, который можно использовать для передачи и в нашем случае.
С каждым конкретным каналом K можно ассоциировать множество SK = {S13...,SNk } сигналов (а значит, и структур данных), которые могут передаваться по нему в процессе работы системы. О каждом из этих сигналов и ассоциированных с ними структур данных должно быть известно обоим соединенным каналом процессам.
Можно считать, что сигналы и данные по каналу передаются «мгновенно», то есть без задержек. Иначе для каждого канала следует разработать механизм, который позволяет работать с каналами в условиях задержек. Примером может послужить механизм блокировки канала при отправлении сигнала и ассоциированных с ним данных до момента прочтения их «на другом конце».
Опишем передаваемые по каналам сигналы.
K(X^jYj) - канал, передающий сигнал S1, сигнализирующий о появлении требования одного из трех видов. Вместе с сигналом передается вся необходимая информация о поступившем требовании.
K(X1, Y3) - канал передачи сигнала S2 «Требование исполнено» о выполнении требования и внесении всех изменений в банк данных.
По каналу K (X^Y^) могут передаваться несколько различных сигналов:
— сигнал S3 «Очередь пуста». При поступлении такого сигнала процесс Р2 переходит в состояние ожидания появления нового требования;
— сигнал ^4 «Есть требование», сообщающий о поступлении требования. Выбор может осуществляться только после поступления такого сигнала;
— сигнал 55 «Передача требования», предназначенный для передачи информации о требовании от процесса Р\ к процессу Р2.
Канал К (Х12, У2 ) предназначен для передачи сигнала 56 «Запрос требования», означающего, что процесс Р2 готов принять новое требование. Ответом на данный сигнал может оказаться сигнал 53.
По каналу К (Х3, У22) передается сигнал 57 «Передача требования на обработку» либо сигнал 58 «Нет выбранных требований». Оба являются ответом на поступивший от процесса Р3 по каналу К (X2, У32) сигнал 59 «Г отов к
обработке», сообщающий о готовности процесса к обработке очередного требования. В первом случае передается и информация о соответствующем требовании, второй означает, что обрабатывать в данный момент времени нечего.
Для хранения внутренней информации системы (о всех поставках, договорах, поставщиках, потребителях и т.п.) могут использоваться различные технологии хранения данных. Главное здесь - интерфейс доступа к этим данным, то есть сами методы доступа к данным могут быть реализованы для работы с любой технологией, либо с несколькими сразу. Такой подход позволяет оперативно изменять способ доступа к данным, не затрагивая основной логики программной системы.
В нашем случае удобно рассматривать систему хранения данных в виде реляционной базы данных, имеющей структуру, изображенную на рис. 2.
Рис. 2. Схема используемой БД
Функционирование системы из четырех процессов на самом верхнем уровне обобщения, не вникая в механизмы функционирования каждого процесса, можно описать в виде четырех взаимосвязанных автоматов, каждый из которых может быть описан заданием функций переходов и выходов в одной из принятых нотаций [9; 13; 14].
Каждый из автоматов Р, в любой момент времени находится в определенном состоянии Zi, каждое из которых принимает значения из множества возможных состояний Zi соответствующего автомата.
Автоматы, соответствующие процессам Р1, Р2 и Р3, образуют обобщенный автомат Р со множеством состояний Z = Z1 X Z2 X Z3, то есть состояние
z автомата Р является многомерным вектором, элементами которого являются состояния включенных в него автоматов. У такого обобщенного автомата ровно один вход и ровно один выход, предназначенные для взаимодействия с внешним управляющим автоматом (процессом).
Для дальнейшей формализации сигналов, состояний и функций переходов введем некоторые общие понятия. Пусть имеется множество элементарных данных E = {e1, e2,...}. Такими данными могут быть числа (как целые, так и вещественные), строки и другие простейшие элементы. Построим множество A используемых данных следующим (рекурсивным) образом: A = {a | ae E va = (a1,a2,...,ak), ai e A, i = 1..k}. Таким образом, построенное множество содержит все элементарные данные и все возможные векторы (можно назвать их списками), элементами которых являются либо элементарные данные, либо такие же списки. Элементы такого множества можно задать скобочной структурой. Очевидно, что эта структура будет древовидной, то есть для каждого элемента будет ровно один список, чьим элементом он является. С помощью такой конструкции можно реализовать структуру для хранения практически любых видов информации.
Данные, ассоциированные с сигналами, можно считать элементами сконструированного нами множества. При практической реализации организовать их хранение можно любым способом, позволяющим сохранять древовидные структуры, например посредством языка XML.
Множество S сигналов является конечным множеством, элементы которого интерпретируются заранее оговоренным способом, то есть каждому элементу соответствует определенный «смысл».
Перейдем к описанию функции переходов. Каждый агрегат Р имеет некоторое конечное количество входов. Можно считать значения на них вектором (т.е. упорядоченным списком) x = (x1,...,xk) . Каждый x, можно считать упорядоченной парой (, at) , где первый элемент является сигналом и принадлежит множеству S, а второй - ассоциированными с сигналом данными и принадлежит вышеописанному множеству данных. Естественно, что допустимыми значениями являются только те, в которых сигнал допустим к передаче по каналу данных на этом входе. Аналогичное утверждение можно высказать и про выходы каждого агрегата.
Для упрощения записи при описании различных моделей логично использовать следующую запись: xsf и xa, вместо x, 1 и xi2 соответственно; ys}- и
ya}- вместо yj 1 и yj 2 соответственно. Это позволяет не путаться в индексах
и с легкостью понимать, о каком элементе идет речь.
Функцией перехода агрегата назовем функцию f : Z X X ® Z X Y . Такая функция получает текущее состояние автомата и значения все его входов в качестве аргументов и возвращает новое состояние автомата и значения всех его выходов. Можно сказать, что функция переходов однозначно реализует агрегат, то есть для каждого состояния агрегата (z, y) новое состояние определяется как (z, y) = f (z, x). Данное описание может быть реализовано многими различными способами (автоматные таблицы, таблицы решений, нотация SWITCH и др.).
Нормативность подхода, предлагаемого в работе, состоит в том, что для формализации творческой деятельности по описанию бизнес-процесса используются хорошо разработанные модели массового обслуживания и проектирование программ с помощью моделей конечных автоматов.
Разберем реализацию конкретного автомата на примере процесса накопления требований. У данного процесса два входа (будем для простоты называть их x1 и x2) и один выход (y1). На первый вход передаются сигналы из «внешней среды», то есть процесса, ответственного за взаимодействие с пользователем; на второй - сигналы процесса, осуществляющего отбор требований на обработку. На выход поступают сигналы, оповещающие «выбирающий процесс» о наличии или отсутствии заявок, а также информацию о текущей заявке.
Как уже было отмечено ранее, удобнее использовать нотацию x, = (sx, , axi) . Для удобства, еще раз перечислим в таблице сигналы, которые задействованы в данном процессе, а также вид ассоциированных с ними данных.
Список сигналов процесса накопления запросов.
Сигнал Описание Структура данных
S1 Появление требования «из внешней среды». Данный сигнал обусловлен активными действиями пользователя Данные о требовании
S3 Сигнал, оповещающий об опустошении очереди требований Не используется
S4 Сигнал, оповещающий о поступлении нового требования. Данный сигнал передается в случае появления требования только в случае, если очередь пуста Не используется
S5 Сигнал, при появлении которого осуществляется передача требования в процесс выбора требований Данные о требовании
S6 Запрос процессом выбора очередного требования Не используется
Структура, используемая для описания данных о требовании, в данном случае не имеет значения, потому обработки данных в описываемом процессе не происходит.
Для описания автомата применим древовидную структуру. На первом уровне этой структуры находятся пометки состояний. Управление по конкретной «ветке» передается в случае, если автомат находится в соответствующем состоянии. Следующие уровни содержат условия, которые просматриваются сверху в низ, и при первом истинном условии управление переходит в соответствующую ветку. При реализации таким образом описанного автомата логично использовать 8^11;сЬ-технологию [13]. Описание автомата представлено на рис. 3.
Рис 3. Автомат, реализующий процесс накопления требований
Как видно из рисунка, автомат получился очень простым, у него всего лишь одно состояние. Сложным в описываемой системе будет лишь автомат, реализующий обработку требований. Возможно, он будет разбит на несколько более простых автоматов.
Предлагаемый подход к моделированию BP на основе К- и А- сценариев позволяет полно и адекватно описывать работу системы и ее бизнес логику, которая реализуется в логике презентационной компоненты, представляющей информацию во внешний мир, логике бизнес-компоненты, которая реализует обработку информации по определенным правилам, логике взаимодействия с хранилищами и поставщиками информации.
Нормативная модель BP в виде системы массового обслуживания позволяет описывать все виды логики бизнес-процессов. Более подробно декомпозицию автоматов данного примера мы рассмотрим в следующих публикациях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978.
2. Шлеер С., Меллор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях. Киев: Диалектика, 1993.
3. Hammer M. Reengineering Work: Don't Automate, Obliterate // Harvard Business Review. July - August 1990.
4. Hammer M., Champy J. Reengineering the Corporation. A Manifesto for Business Revolutions // Harper Business, 1993.
5. Гальперин П.Я. Введение в психологию. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976.
6. Кулюткин Ю.Н. Творческое мышление в профессиональной деятельности //Вопросы психологии. 1986. № 2.
7. Калошина И.П. Структура и механизмы творческой деятельности (нормативный подход). М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 168 с.
8. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1975. 344 с.
9. Мелехов Д.Г., Сметанин Ю.М. Методика проектирования событийных программ на основе гипертекстовых спецификаций: Тезисы докл. конф. Мультимедиа в образовании. Ижевск, 1995.
10. Сметанин Ю.М., Новые информационные технологии для фиксации и тиражирования индивидуального педагогического опыта на базе WWW технологий. Ква-лиметрия человека и образования. Методология и практика // Национальная система оценки качества образования в России: Тезисы докл. Москва, 11-13 октября 1998 г. / Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов. М., 1998.
11. Шутов А. Epsylon Technologies, R&D department Трехзвенная архитектура корпоративной информационной системы. http ://www. demo. ru/baikonur/stati/thre/thre. htm
12. Технология системного моделирования // Е.Ф. Аврамчук, А.А. Вавилов, С.В. Емельянов и др. Под общ. ред. С.В. Емельянова и др. М.: Машиностроение; Берлин: Техник, 1988.
13. Шалыто А.А. SWITCH-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. СПб.: Наука, 1998.
14. Кузнецов Б.П. Стандартная реализация управляющих программ // Судостроительная промышленность. Сер. Системы автоматизированного проектирования, 1986.
15. Мелехов Д.Г., Сметанин. Ю.М. Новые информационные технологии в реинжиниринге // Вестн. Удм. ун-та, 1998. №8.
Поступила в редакцию 09.01.07
Y. Smetanin, E. Smetanina, D. Melekhov, D. Kotegov
Аutomation models of business processes and normative approach to BPR
Different approaches and formalizations of business processes description have been reviewed. Formal models of finite automaton and piecewise linear aggregation have been used to describe business processes. Contansive example is included.
Сметанин Юрий Михайлович
Сметанина Евгения Юрьевна
Мелехов Дмитрий Геннадьевич
Котегов Денис Юрьевич
Институт экономики и управления УдГУ
426034, Россия, г. Ижевск,
ул. Университетская, 1 (корп. 4)
