CC BY
55
10. Чеканин В.А., Чеканин А.В. Эвристический алгоритм оптимизации решений задачи прямоугольного раскроя // Вестник МГТУ «Станкин». 2014. № 4. С. 210-213.
11. Martello S., Pisinger D., Vigo D. The three-dimensional bin packing problem // Operations Research. 2000. Vol. 48. N. 2. P. 256-267.
12. Crainic T.G., Perboli G., Tadei R. Extreme point-based heuristics for three-dimensional bin packing // INFORMS, Journal on Computing. 2008. Vol. 20. N. 3. P. 368-384.
13. Berkey O., Wang P.Y. Two-dimensional finite bin-packing algorithms // Journal of the Operational Research Society. 1987. Vol. 389. N. 5. P. 423-429.
14. Martello S., Vigo D. Exact solution of the two-dimensional finite bin packing problem // Management Science. 1998. Vol. 44. N. 3. P. 388-399.
15. Fekete S.P., Schepers J. New classes of lower bounds for bin packing problems // Lecture Notes in Computer Science. 1998. Vol. 1412. P. 257-270.
16. Martello S., Pisinger D., Vigo D. The three-dimensional bin packing problem // Operations Research. 2000. Vol. 48. N 2. P. 256-267.
УДК 004.94
РАЗРАБОТКА ГРАФИЧЕСКОЙ НОТАЦИИ ДЛЯ МНОГОУРОВНЕВОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ5
Григорьева Татьяна Евгеньевна, аспирант, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Россия, Томск, tanya grig [email protected] Панов Сергей Аркадьевич, старший преподаватель, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Россия, Томск, [email protected]
Введение
В последнее время моделирование бизнес-процессов (БП) становится модной тенденцией, охватившей немало крупных предприятий. Благодаря моделированию БП компаниям предоставляется возможность выбора и расчета вариантов их улучшения без привлечения реальных экспериментов, но с максимальной приближенностью к действительности, а также принятия эффективных управленческих решений.
В основе моделирования БП лежит графический метод их описания в виде диаграмм, схем и т.д. Это может быть простой рисунок, созданный с помощью карандаша и бумаги или компьютерной программы.
Полученное графическое представление БП получило название «модель бизнес-процесса».
Для разработки моделей БП (деятельности компании) используется совокупность графических элементов (нотация). В тоже время под нотацией понимают синтаксис графического языка моделирования.
Модели БП применяются предприятиями, компаниями для различных целей, вследствие чего выделяют три основных типа моделей:
1) Графическая модель БП в виде наглядной, общепонятной диаграммы может служить для обучения новых сотрудников их должностным обязанностям, согласования действий между структурными единицами компании, подбора или разработки компонентов информационной системы и т. д. Описание с помощью моделей такого типа существующих и целевых БП используется для оптимизации и совершенствования деятельности компании путем устранения узких мест, дублирования функций и т.д.
5 Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РФФИ № 16-37-00027 «Разработка программных средств автоматической параметризации компьютерных моделей эколого-экономических систем предприятий нефтегазовой промышленности»
2) Имитационные модели БП позволяют оценить их эффективность и посмотреть, как будет выполняться процесс со входными данными, не встречавшимися до сих пор в реальной работе предприятия.
3) Исполняемые модели БП могут быть запущены на специальном программном обеспечении для автоматизации процесса непосредственно по модели.
В данной статье будет описано применение графической нотации к графическим и имитационным моделям.
Существует множество различных нотаций для описания моделей БП (SADT/IDEF0, IDEF3, DFD, ARIS/eEPC, BPMN, Ericssonn Penker, Rational Unified Process, UML и др.). Их основным недостатком является то, что модель БП представляется на одной диаграмме, в которой в графическом виде описываются непосредственно сами работы, составляющие конкретный БП, механизмы, управление, и ресурсы, что существенно затрудняет чтение такой диаграммы. Целесообразным является представить (описать) модель БП на нескольких слоях (уровнях): визуальном, логическом и объектном. На визуальном уровне будут представлены элементы управления БП, а также результаты моделирования (в виде текста, числовых значений, диаграмм, таблиц и т.д.). На логическом уровне будет располагаться алгоритм (логика) БП. На объектном уровне - структурно-функциональная схема какого-либо объекта (например, магазина или промышленного предприятия). В связи с этим разработка новой нотации, позволяющей отобразить модель БП на трёх взаимосвязанных слоях (уровнях) является актуальной в настоящий момент.
В настоящее время научным коллективом кафедры моделирования и системного анализа Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники разрабатывается собственная система многоуровневого компьютерного моделирования БП (система МКМ БП). Она позволяет формировать и анализировать графические и имитационные модели БП на трёх взаимосвязанных слоях (уровнях). Её основными преимуществами по сравнению с существующими аналогами (ARIS, Business Studio, AllFusion Process Modeler, Microsoft Visio, AnyLogic, Agilian, Bonita Open Solution, ConceptDraw PRO, OmniGraffle, IBM WebSphere, ELMA BPM, Ramus, Workflow Modeler и др.) являются:
1) автоматизированная параметризация МКМ БП (с помощью баз данных и других внешних систем);
2) наглядность и удобство процесса моделирования БП;
3) интерактивное документирование процесса анализа МКМ БП.
1. Графическая нотация для описания многоуровневых компьютерных моделей бизнес-процессов
Поскольку модели бизнес-процессов предназначены для широкого круга пользователей (бизнес-аналитиков, рядовых сотрудников и руководства компании), а их построением часто занимаются неспециалисты в области информационных технологий, в связи с этим наибольшую популярность имеют модели графического типа, в которых бизнес-процессы представляются в виде наглядного графического изображения (графической нотации).
Основными элементами графической нотации в системе МКМ БП являются (табл. 1):
1) Узел используется для соединения ветвей с компонентами.
2) Ветвь используется для обозначения связей между компонентами. Ветви
различаются по направлению и положению. По направлению ветви делятся на:
• простые (без стрелок);
• однонаправленные (стрелка-линия);
• однонаправленные (линия-стрелка);
• двунаправленные. По положению ветви делятся на:
управление (ветвь соединена с узлом компонента сверху); механизм/ресурсы (ветвь соединена с узлом компонента снизу); вход (ветвь соединена с узлом компонента с левой стороны); выход (ветвь соединена с узлом компонента с правой стороны).
3) Компоненты бывают трех типов:
• Визуальные - используются для управления БП и отображения результатов его моделирования (кнопки, регуляторы, стрелочники, приёмники текста и т.д.).
• Логические - используются для построения логики БП (генератор транзактов, заполнитель параметра, задержка, очередь и т.д.).
• Объектные - используются для построения структурно-функциональной схемы объекта (например, склад, покупатель, магазин и т.д.)
4) Компонентная цепь отображается на логическом и объектном слое. На логическом слое она используется для отображения БП, на объектном - для отображения структурно-функциональной схемы объекта.
5) Транзакт представляет собой объект динамической природы, служащий для передачи информации по ветвям.
Таблица 1. Элементы графической нотации для описания МКМ БП
№ п/п
Элемент нотации
Графическое представление
Описание
1
Узел
Узел используется для соединения ветвей с компонентами
Ветвь
Ветвь используется для обозначения связей между компонентами
Компонент
Компонентна я цепь
Отражает элемент БП. Свойства каждого компонента задаются в специальном окне. Каждый компонент может отображаться на одном, двух или сразу трёх слоях многоуровневого редактора
системы МКМ БП._
Цепь из взаимосвязанных компонентов.
Транзакт
Не имеет графического представления
Представляет собой особый динамический объект, служащий «контейнером» данных, передаваемых по ветвям компонентной цепи (например - заявка на обслуживание)_
2
3
4
5
Основным преимуществом разработанной нотации является многоуровневый подход к моделированию БП.
2. Многоуровневая компьютерная модель бизнес-процесса
Модели в системе МКМ БП строятся на трёх взаимосвязанных слоях (уровнях): 1. Визуальном, на котором располагаются компоненты установки параметров компонентов (движковые регуляторы и др.), а также компоненты отображения результатов моделирования («Приёмник текста» и «Вывод данных») (рис. 1).
Рис. 1 - Основные компоненты, используемые на визуальном слое (уровне) редактора системы МКМ
БП
2. Логическом, на котором строится непосредственно сам алгоритм БП (в виде последовательности работ) (рис. 2).
Рис. 2 - Пример компонентной цепи на логическом слое (уровне) редактора системы МКМ БП
3. Объектном, на котором формируется структура предприятия, БП которого
необходимо проанализировать (исследовать, оптимизировать, реорганизовать) (рис. 3).
Рис. 3 - Пример компонентной цепи на объектном слое (уровне) редактора системы МКМ БП
3. Объектно-ориентированное представление транзакта в системе многоуровневого компьютерного моделирования бизнес-процессов
Динамическим элементом МКМ БП является транзакт — абстрактный объект, который перемещается между компонентами (статическими элементами), воспроизводя различные события реального моделируемого объекта [1, 2]. В процессе работы модели транзакт заполняется данными, которые могут быть автоматически отображены как в процессе моделирования, так и по его завершению. Транзакт обладает следующими свойствами:
1. Текст транзакта. Представляет собой смесь статического (неизменяемого) текста и специальных тегов (которые заменяются на данные в ходе продвижения транзакта по цепи). Каждый тег должен иметь уникальное имя и быть обрамлён в специальные символы. Пример тега: <#Цена#>. Пример текста транзакта:
Фамилия, Имя, отчество выпускника: <#FIO#>
Место работы выпускника: <#Work#>
2. Имя транзакта. Представляет собой уникальный строковый идентификатор, используемый для отслеживания (поиска) транзакта в массиве всех транзактов.
3. Массив данных транзакта. Содержит строковые и числовые данные, поступающие в транзакт в ходе его продвижения по цепи. Данные из этого массива с помощью специальных компонентов (например, «Заполнитель параметров») вставляются вместо определённых тегов в тексте транзакта.
4. Приоритет транзакта. Используется для установки приоритетов одних транзактов над другими.
5. Время жизни транзакта. Используется для установки времени жизни транзакта (числовое значение, секунд). После истечения установленного времени транзакт считается уничтоженным.
6. Принадлежность к группе (семейству) транзактов. Используется для группировки всех транзактов в отдельные группы (семейства).
Транзакт может выполнять следующие действия:
• порождать группы (семейства) других транзактов;
• поглощать другие транзакты конкретного семейства;
• захватывать ресурсы и использовать их некоторое время, а затем освобождать;
• определять времена обслуживания, накапливать информацию о пройденном пути и иметь информацию о своем дальнейшем пути и о путях других транзактов.
Примеры транзактов:
• требование на перечисление денег;
• заказ на выполнение работ в фирме;
• телеграмма, поступающая на узел коммутации сообщений;
• сигнал о загрязнении какого-либо пункта местности;
• приказ руководства;
• покупатель в магазине;
• пассажир самолета.
4. Автоматизированная параметризация многоуровневых компьютерных моделей бизнес-процессов
В системе МКМ БП присутствует ряд специализированных компонентов, позволяющих осуществлять автоматическое подключение к локальным и удалённым базам данных (БД), выполнять произвольные запросы (сформированные на языке «SQL») и извлекать данные, которые могут быть использованы для параметризации компонентов БП. На текущий момент реализованы следующие компоненты:
• «Подключение к БД» (используется для непосредственного подключения к БД и выполнения запросов);
• «Произвольный запрос» (используется для ввода текста запроса на языке «SQL»);
• «Запрос SELECT» (используется для формирования запроса на выбор данных);
• «Запрос INSERT» (используется для формирования запроса на вставку данных);
• «Запрос UPDATE» (используется для формирования запроса на изменение данных);
• «Запрос CREATE» (используется для формирования запроса на создание новых таблиц);
• «Запрос DELETE» (используется для формирования запроса на удаления данных).
Параметры, которые могут храниться в БД:
• стоимость товаров и услуг;
• сведения о поставщиках;
• перечень товаров и их характеристики;
• информация о постоянных клиентах;
• сведения об остатке продукции на складах и другая информация.
5. Интерактивное документирование процесса моделирования бизнес-процессов
Промежуточные и итоговые результаты, выраженные числовыми, строковыми и графическими данными, получаемыми в ходе анализа и моделирования в системе МКМ БП, должны быть сохранены для дальнейшего использования. При формировании документов, отражающих результаты анализа МКМ БП, пользователь зачастую сталкивается со следующими трудностями:
• большой объем получаемых данных;
• получаемые данные могут быть выражены в различной форме (текст, числа, графики и т.д.);
• данные могут поступать в режиме реального времени и т.д.
Для автоматизации документирования результатов моделирования и анализа МКМ БП, в ее состав входит модуль интерактивного документирования, позволяющий формировать интерактивные отчётные формы (ИОФ) [3]. Каждая ИОФ привязывается к определённому шаблону, который содержит как статические (неизменяемые) элементы, так и специальные «теги» (ими помечаются места для автоматической вставки данных). Каждому тегу соответствует свой компонент, отражающий тип вставляемых данных (текст, рисунок, формула, таблица и т.д.). Благодаря этому итоговый отчёт всегда содержит самые актуальные данные.
Заключение
Разработанная графическая нотация и система многоуровневого компьютерного моделирования позволяют моделировать системы массового обслуживания [4], логистические схемы БП [5] и непосредственно сами БП предприятий [6, 7]. Разделение представления модели БП на три слоя (уровня) позволяет существенно повысить наглядность процесса анализа компьютерных моделей, а также обеспечить своевременное получение его результатов. Входящие в состав системы МКМ БП модули автоматизированной параметризации и интерактивного документирования позволяют повысить оперативность и эффективность процесса проведения экспериментов над моделями.
Литература
1. Григорьева Т.Е. Сети Петри с транзактами для моделирования бизнес-процессов / Т.Е.
Григорьева, С.А. Панов // Научная сессия ТУСУР-2015: Материалы Всероссийской научно-
технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 13-15 мая 2015 г. -Томск: В-Спектр, 2015: В 5 частях. - Ч. 5. - С. 304-306.
2. Дмитриев В.М. Формализм сетей Петри с транзактами для моделирования бизнес-процессов / В.М. Дмитриев, Т.Е. Григорьева, С.А. Панов, Е.В. Истигечева, И.В. Дмитриев // Информатика и системы управления. - 2016. - № 2 (48). - С. 36-47.
3. Панов С.А. Интерактивное документирование бизнес-процессов в среде моделирования МАРС / С.А. Панов, Т.Е. Григорьева // Электронные средства и системы управления: Материалы докладов XI Международной научно-практической конференции, Томск, 25-27 ноября 2015 г. -Томск: В-Спектр, 2015: В 2 ч. - Ч. 2. - С. 289-293.
4. Григорьева Т.Е. Моделирование систем массового обслуживания на примере очереди в банке // Научная сессия ТУСУР-2016: материалы Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 25-27 мая 2016 г. - Томск: В-Спектр, 2015: в 6 частях. - Ч. 3. - С. 105-108.
5. Истигечева Е.В. Моделирование логистических схем бизнес-процессов / Е.В. Истигечева, Т.Е. Григорьева // Информатика и системы управления. - 2016. - № 1 (47). - С. 25-33.
6. Истигечева Е.В. Моделирование бизнес-процессов на примере модели «Сбыт» / Е.В. Истигечева, Т.Е. Григорьева, С.А. Панов // Таврический научный обозреватель. - 2015. - № 3, часть 2. - С. 55-59.
7. Истигечева Е.В. Моделирование бизнес-процессов на примере модели «Хранение» / Е.В. Истигечева, Т.Е. Григорьева, С.А. Панов // Научная дискуссия: вопросы технических наук: Сборник статей по материалам XL международной заочной научно-практической конференции, Москва, 2015 г. — № 11 (29). - Москва: Изд. «Интернаука», 2015. - С. 17-22.
УДК 004.42
ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЯВЛЕНИЯ МИКРОСЕРВИСНОЙ АРХИТЕКТУРЫ6
Артамонов Иван Васильевич, к.т.н., доцент Байкальского государственного университета, Россия,
Иркутск, 1уап.у.аг1атопоу@атай. сот
Последние годы достаточно часто в литературе, посвященной программной инженерии, можно встретить термин «микросервисная архитектура» [1-3]. Это сравнительно молодая концепция, которая, на наш взгляд, является прямым следствием развития представлений и тенденций в области архитектуры распределенных программных систем.
Появившись в начале 2000-х сервис-ориентированная парадигма дала существенный толчок развитию наукоемких технологий, связанных с прикладным использованием ИТ, особенно в коммерческом секторе. Например, сервисные идеи хорошо соотносятся с теорией процессного управления в менеджменте, и, значит, могут являться ядром современных корпоративных информационных систем. С помощью сервисов можно строить сложные, иерархические распределенные системы, не привязанные к закрытым протоколам и стандартам, обеспечивая высокий уровень асинхронности, повторного использования и автономности отдельных частей. Тем самым сохраняя возможность привлечения к взаимодействию множества организационно и технологически независимых участников в разных отраслях деятельности: начиная от выполнения бизнес-процессов в корпоративной среде, интеграции облачных приложений, построения многоагентных систем и заканчивая организацией совместной деятельности в научном сообществе.
Сервисно-ориентированное программирование является наследником всех принципов объектных систем, отличаясь от него тем, что вопросы иерархии, наследования, инкапсуляции вынесены на организационный уровень. Сервис представляет собой завершенную, откомпилированную программу, он контролирует доступ к своим данным и
6 Работа публикуется при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № «16-37-00095 мол_а»
21
